DE2915096C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein 4/2-Wegesteuerventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einem aus der CH-PS 2 40 030 bekannten 4/2-Wege­ steuerventil wird jeweils eine Verbraucherauslauföffnung in der Schieberbohrung über einen von einer Eindrehung gebildeten Verbindungskanal des Kolbenschiebers mit der Zulauföffnung verbunden, während die andere Verbraucher­ auslauföffnung durch eine Dichtzone des Kolbenschiebers abgesperrt ist. Zu jeder Verbraucherauslauföffnung ge­ hört eine in Schieberbohrungslängsrichtung dazu versetz­ te Öffnung zur Schieberbohrung, die über einen außerhalb der Schieberbohrung verlaufenden Beipaßkanal mit der zu­ gehörigen Verbraucherauslauföffnung in Strömungsverbin­ dung steht. Der Beipaßkanal ist schließlich mit dem Ver­ braucher verbunden. Je eine Rücklauföffnung befindet sich in derselben Radialebene wie die vorerwähnte, über den Beipaßkanal mit dem Verbraucher verbundene Öffnung, die ausschließlich dazu dient, das vom Verbraucher ab­ strömende Druckmittel in den dann vor der zugehörigen Rücklaufanschlußöffnung stehenden Verbindungskanal im Kolbenschieber zu führen. Infolge der Aufzweigung des Verbraucherströmungsweges in einen Auslaufströmungsweg und einen Rücklaufströmungsweg ist es erforderlich, die zusätzlichen Öffnungen in der Schieberbohrungswand sowie den außerhalb der Schieberbohrung in Axialrichtung ver­ laufenden Beipaßkanal zu formen, was zusätzliche Ar­ beitsschritte bedingt. Weiterhin ist durch den erforder­ lichen Axialabstand zwischen der Verbraucherauslauföff­ nung und der zugehörigen und über den Beipaßkanal damit verbundenen Öffnung eine große Kolbenschieberlänge nö­ tigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 4/2-Wege­ steuerventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch einen vereinfachten Gehäuseaufbau und einen kurzen Kolbenschieber auszeichnet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei dieser Ausbildung ist für jeden Verbraucher nur eine einzige Verbraucherauslauföffnung notwendig, die in den beiden Steuerstellungen des Kolbenschiebers in zueinan­ der entgegengesetzten Strömungsrichtungen durchströmt wird. Da zusätzliche Öffnungen in die Schieberbohrung sowie Beipaßkanäle außerhalb der Schieberbohrung entfal­ len, ergibt sich ein vereinfachter Gehäuseaufbau. Beson­ ders zweckmäig ist, daß infolge dieser Ausbildung ein extrem kurzer Kolbenschieber verwendet werden kann. Bei­ spielsweise verkürzt sich die Kolbenschieberlänge gegen­ über der Länge des vorerwähnten, bekannten Kolbenschie­ bers um mindestens die lichte Weite einer Verbraucher­ auslauföffnung. Für die korrekte Funktion des 4/2-Wege­ steuerventils ist es nur erforderlich, die Versetzung zwischen der Rücklauföffnung und der Verbraucherauslauf­ öffnung in Umfangsrichtung der Schieberbohrung so zu wählen, daß sich die Strömungswege von der Zulauföffnung zur Verbraucherauslauföffnung einerseits und von der Verbraucherauslauföffnung zur Rücklauföffnung anderer­ seits nicht überschneiden. Der Kerngedanke besteht dabei darin, jeweils einem Axialabschnitt des Kolbenschiebers dahingehend eine Doppelfunktion zuzuweisen, daß er zu­ gleich eine strömungsverbindende und in Umfangsrichtung versetzt eine absperrende Funktion ausführt.

Zweckmäßige Ausführungsformen gehen aus den Unteransprü­ chen hervor.

Ausführungsformen des Anmeldungsgegenstandes sowie ein Anwendungsbeispiel werden nachstehend anhand der Zeich­ nung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch 4/2- Wegesteuerventil,

Fig. 2 eine um 90° gedrehte Schnittan­ sicht des Wegesteuerventils ge­ mäß Fig. 1, gesehen in der Schnittebene II-II,

Fig. 3 einen Radialschnitt durch den Kolbenschieber in Fig. 1 in der Schnittebene III-III,

Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform,

Fig. 5 im Axialschnitt das Wegesteuer­ ventil gemäß Fig. 4 im Steuer­ teil einer pneumatisch betätig­ ten Hydraulikpumpe, und

Fig. 6, 7, 8 Ausführungsvarianten von Kolben­ schiebern.

Gemäß Fig. 1 bis 3 weist ein 4/2-Wegesteuerventil 1 ein Gehäuse 2 mit einer durch Verschlußplatten 3 verschlos­ senen Schieberbohrung 4 auf. Darin ist ein Kolbenschie­ ber 5 zwischen zwei Steuerstellungen I und II verschieb­ bar. Von einem Pumpenzulauf P mündet in der Gehäusemitte eine Pumpenzulauföffnung 6 in die Schieberbohrung 4 , der gegenüberliegend und seitlich dazu versetzt Verbraucher­ auslauföffnungen 7 bzw. 8 für zwei Verbraucher V _I und V _II zugeordnet sind. In denselben Radialebenen wie die Verbraucherauslauföffnungen 7, 8 sind winkelversetzt Rücklauföffnungen 9 und 10 eines Rücklaufkanalsystems R vorgesehen. Im Kolbenschieber 5 sind Paare von Strö­ mungsführungstaschen 11 A, B und 12 A, B ausgebildet. Die­ se stehen paarweise über Durchgangsbohrungen 13 in Ver­ bindung. Zwischen den Taschen 11 A, B und 12 A, B besitzt der Kolbenschieber 5 eine umlaufende Dichtzone 14, an die sich beiderseits abdichtende Dichtzonen 15 und 16 anschließen. An den Kolbenschieberenden 19 und 20 sind umlaufende Dichtzonen 17 bzw. 18 ausgebildet. Die Kol­ benschieberenden 19 und 20 begrenzen Vorsteuerdruckkam­ mern 21 und 22, in die Vorsteuerdruckleitungen 23 bzw. 24 münden.

Gemäß Fig. 2, 3 sind benachbart zur Dichtzone 14 im Kol­ benschieber 5 in Umfangsrichtung verlaufende Verbin­ dungskanäle 25 und 26 vorgesehen, die in die Taschen 11 A, B und 12 A, B einmünden. In Fig. 3 ist angedeutet, daß der Verbindungskanal 25 beispielsweise auch durch nur eine Umfangshälfte des Kolbenschiebers 5 übergrei­ fende Einfräsung oder als Stichbohrung 25 A zur Durch­ gangsbohrung 13 ausgebildet sein kann. Zur Drehsicherung des Kolbenschiebers 5 dient ein Stift 27.

In der Steuerstellung I ist über die Taschen 12 A, B die Pumpenzulauföffnung 6 mit der Verbraucherauslauföffnung 8 verbunden. Die Dichtzone 16 sperrt die Rücklauföffnung 10 ab. Die Dichtzone 14 trennt die Verbraucherauslauf­ öffnung 7 von der Pumpenzulauföffnung 6. Der Verbin­ dungskanal 25 verbindet die Verbraucherauslauföffnung 7 mit der Rücklauföffnung 9. Der Kolbenschieber 5 ist durch den in der Vorsteuerdruckkammer 22 aufgebauten Vorsteuerdruck belastet.

Gemäß Fig. 4 ist bei dem 4/2-Wegesteuerventil 30 ein Kolbenschieber 31 vorgesehen, der vier im Abstand von­ einander liegende, umlaufende Dichtzonen 32, 33 und 34 und 35 besitzt. Zwischen den mittleren Dichtzonen 33 und 32 ist ein Paar gegenüberliegender Taschen 36 A, B ausge­ bildet, die über Durchgangsbohrungen 37 verbunden sind. Zwischen den Dichtzonen 32 und 33 ist neben den Taschen 36 A, B eine Dichtzone 38′ vorgesehen, die in jeder Steu­ erstellung die der Verbraucherauslauföffnung 7 bzw. 8 zugehörige Rücklauföffnung 9 oder 10 verschließt. Zwi­ schen den Dichtzonen 32 und 35 bzw. 33 und 34 sind Ver­ bindungskanäle 38 bzw. 39 ausgebildet, die jeweils eine Verbraucherauslauföffnung 7 oder 8 mit der zugehörigen Rücklauföffnung 9 bzw. 10 verbinden können.

Das 4/2-Wegesteuerventil 30 von Fig. 4 ist in Fig. 5 in eine pneumatisch betätigte Hydraulikpumpe 40 eingebaut. Die Pumpe 40 weist einen scheibenförmigen Arbeitszylin­ der 41 auf, in dem ein Doppel-Arbeitskolben 42 hin- und hergehend antreibbar ist, der einen Zwischenraum 43 auf­ weist. Er besitzt zwei im Abstand angeordnete Dichtungen 44 und 45, die in einem Zylinder 48 anliegen. Mit einer Kolbenstange 46 werden Hydraulikpumpglieder 47 betätigt.

Das 4/2-Wegesteuerventil 30 ist am Zylinder 48 ange­ flanscht, der Durchlässe zu den Zylinderteilräumen an jeder Kolbenseite aufweist. Ferner sind in der Zylinder­ wand Vertiefungen 49 und 50 vorgesehen, die mit engen Düsenbohrungen 51 und 52 in den Zylinderinnenraum mün­ den. Von den Düsenbohrungen 51 und 52 führen die Vor­ steuerdruckleitungen 23 und 24 zu den Vorsteuerdruckkam­ mern 21 und 22. Eine Entlüftungsöffnung 53 ist über ei­ nen Entlüftungskanal 54 mit der Atmosphäre oder dem Rücklaufsystem R des Steuerventils 30 verbunden; sie steht ständig mit dem Zwischenraum 43 in Verbindung.

Der Arbeitskolben 42 überfährt mit den Dichtungen 44, 45 abwechselnd die Vorsteuerdruckanschlüsse 51 und 52. Gleichzeitig ist jeweils eine Vorsteuerdruckanschlußöff­ nung in den Zwischenraum 43 entlüftet.

Die Pumpe arbeitet wie folgt:

Der links vom Arbeitskolben 42 liegende Zylinderteil wird über das 4/2-Wegesteuerventil 31 aus der Verbraucherauslauföffnung 7 mit Druck beaufschlagt. Der Vorsteuerdruckanschluß 51 führt der Kammer 21 über die Vorsteuerdruckleitung 23 Druck zu. Die rechte Kammer 22 ist in den Zwischenraum 43 entlüftet. Der Kolbenschieber 31 geht nach rechts. Von der Pumpenzulauföffnung 6 ge­ langt dann das Druckmittel über die Verbraucherauslauf­ öffnung 8 in den rechten Zylinderraum. Der Arbeitskolben 42 wird nach links umgesteuert. Dabei schiebt er aus dem linken Teilraum durch die mittlerweile durch den Verbin­ dungskanal 36 mit der Rücklauföffnung 9 verbundene Verbraucherauslauföffnung 7 das Druckmittel aus. Die Vorsteuerdruckanschlußöffnung 51 wird von der Dichtung 44 überfahren; die Vorsteuerdruckkammer 21 wird entlüf­ tet. Kurz vor der linken Anschlagstellung des Arbeits­ kolbens 42 überfährt die rechte Dichtung 45 die Vorsteu­ erdruckanschlußöffnung 52, wodurch die Vorsteuerdruck­ kammer 22 Druck erhält. Der Kolbenschieber 31 fährt in die linke, gezeichnete Steuerstellung.

Bei dem kurzen Zylinder 41 der Pumpe 40 ist die kurze Baulänge des Wegesteuerventils 30 wichtig.

Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen Kolbenschiebervarianten für die vorbeschriebenen 4/2-Wegesteuerventile. Statt der Taschen 11 A, B, 12 A, B, 36 A, B sind jedoch Durchgangs­ bohrungen vorgesehen. Damit wird die Führungsfläche je­ des Kolbenschiebers vergrößert.

Ein Kolbenschieber 55 gemäß Fig. 6 kann anstelle des Kolbenschiebers 5 gemäß den Fig. 1 bis 3 eingesetzt wer­ den. Die Verbindungskanäle 25 und 26 werden durch umlau­ fende Eindrehungen 56 und 57 ersetzt, von denen je eine schräge Stichbohrung 59 bzw. 61 zu einer die Schieber­ längsachse senkrecht schneidenden Durchgangsbohrung 60 bzw. 62 führt. Jede Durchgangsbohrung 60, 62 fluchtet in einer Steuerstellung mit einer Verbraucherauslauföff­ nung. Die Durchgangsbohrungen 60, 62 sorgen für einen Druckausgleich am Kolbenschieber.

In Fig. 7 ist im Kolbenschieber 65 an jeder Seite der Dichtzone 14 eine schräge Durchgangsbohrung 66 vorgese­ hen, die im Verbindungskanal 57 beginnt und bis zur ge­ gegenüberliegenden Umfangsseite des Kolbenschiebers 65 drei Axialzonen überbrückt.

Fig. 8 verdeutlicht einen Kolbenschieber 67, der anstel­ le des Kolbenschiebers 31 in Fig. 4 eingesetzt werden kann. Hier sind anstelle der Taschen 36 A, B zwei sich kreuzende Durchgangsbohrungen 68, 69 vorgesehen, die wechselseitig eine Verbraucherauslauföffnung 7, 8 mit der Zulauföffnung verbinden.

Claims (6)

1. 4/2-Wegesteuerventil, mit einem in einer Schieberboh­ rung zwischen zwei Steuerstellungen verschiebbaren Kol­ benschieber, mit einer Zulauföffnung und zwei in Boh­ rungslängsrichtung zur Zulauföffnung versetzten, an Ver­ brauchern angeschlossenen Verbraucherauslauföffnungen in der Schieberbohrung, mit zwei in der Schieberbohrung an­ geordneten und den Verbraucherauslauföffnungen zugeord­ neten und in Umfangsrichtung der Schieberbohrung dazu versetzten Rücklauföffnungen und mit durch vom Kolben­ schieberumfang gebildete Dichtzonen voneinander getrenn­ ten Verbindungskanälen im Kolbenschieber, mittels derer der Kolbenschieber jeweils eine Verbindung von der Zu­ lauföffnung zu einer Verbraucherauslauföffnung und vom der anderen Verbraucherauslauföffnung zugehörigen Ver­ braucher (V _I, V _II) zur diesem zugehörigen Rücklauföff­ nung herstellt, wobei die der gerade mit der Zulauföff­ nung verbundenen Verbraucherauslauföffnung zugehörige Rücklauföffnung von einer Dichtzone am Kolbenschieberum­ fang abgesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklauföffnungen (R) in denselben Radialebenen der Schieberbohrung (4) angeordnet sind wie die Verbraucherauslauföffnungen (7, 8), und daß jeder Ver­ braucher (V _I, V _II) mit der zugehörigen Rücklauföffnung (R) über seine Verbraucherauslauföffnung (7, 8) und ei­ nen der im Kolbenschieber angeordneten Verbindungskanäle (25, 26; 25 A, 38, 39; 56, 57) unmittelbar verbindbar ist.

2. 4/2-Wegesteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zu beiden Seiten einer mittigen Abdichtzo­ ne (14) des Kolbenschiebers (5) in diesem je eine in ei­ ner Steuerstellung die Zulauföffnung (6) mit der Verbraucherauslauföffnung (7 oder 8) verbindende, längs­ verlaufende Tasche (11 A, 12 A) vorgesehen ist und daß benachbart zur Abdichtzone (14) jeweils der von der Ta­ sche ausgehende Verbindungskanal (25, 26) im Kolben­ schieberumfang verläuft, der in einer Steuerstellung die nicht mit der Zulauföffnung (6) verbundene Verbraucher­ auslauföffnung (7 oder 8) mit der zugehörigen Rücklauf­ öffnung (R) verbindet.

3. 4/2-Wegesteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mittig im Kolbenschieber (31) und vor der Zulauföffnung (6) eine in Schieberlängsrichtung verlau­ fende, sich in einer dem Schieberhub von einer Steuer­ stellung in die andere zuzüglich der lichten Weite der Zulauföffnung (6) entsprechende Länge erstreckende Ta­ sche (36 A) vorgesehen ist, die in Schieberlängsrichtung beiderseits von je einer Dichtzone (33, 32) begrenzt wird und daß an den der Tasche (36 A) abgewandten Seiten der Dichtzonen (33, 32) die in Umfangsrichtung verlau­ fenden Verbindungskanäle (38, 39) angeordnet sind.

4. 4/2-Wegesteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucherauslauf­ öffnungen (7, 8) der Zulauföffnung (6) in der Schieber­ bohrung (4) gegenüberliegen und daß jede Tasche (11 A, 12 A, 36 A) über Durchgangsbohrungen (13, 37) im Kolben­ schieber (5, 31) mit einer diametral gegenüberliegenden, gleich großen Tasche (11 B, 12 B, 36B) verbunden ist. 5. 4/2-Wegesteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungskanäle (56, 57) als zu bei­ den Seiten der mittigen Abdichtzone (14) umlaufende Ein­ drehungen ausgebildet sind und daß von jeder Eindrehung eine die Kolbenschieberlängsachse schräg schneidende Stichbohrung (59, 61) zu einer die Kolbenschieberlängs­ achse senkrecht schneidenden Durchgangsbohrung (60, 62) führt, wobei jede Durchgangsbohrung (60, 62) von der Dichtzone (14) einen dem Schieberhub zwischen den beiden Steuerstellungen zuzüglich der lichten Weite der Zulauf­ öffnung (6) entsprechenden Abstand aufweist.

6. 4/2-Wegesteuerventil nach den Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß - ausgehend von jedem Verbin­ dungskanal (56, 57) - eine die Kolbenschieberlängsachse schräg schneidende Durchgangsbohrung (66) zur gegenüber­ liegenden Kolbenschieberumfangsseite vorgesehen ist.

7. 4/2-Wegesteuerventil nach den Ansprüchen 1 und 4, da­ durch gekennzeichnet, daß zwei in einem dem Schieberhub zuzüglich der lichten Weite der Zulauföffnung (6) ent­ sprechenden Axialabstand liegende Dichtzonen (32, 33) vorgesehen sind, an deren den Kolbenschieberenden zuge­ wandten Seiten die Verbindungskanäle (38, 39) angeordnet sind, und daß im Kolbenschieber zwischen den Dichtzonen zwei schräge, sich kreuzende Durchgangsbohrungen (68, 69) ausgebildet sind, von denen in jeder Steuerstellung eine die Zulauföffnung (6) mit einer Verbraucherauslauf­ öffnung (7 bzw. 8) verbindet.