DE2951822A1

DE2951822A1 - Steuerventil

Info

Publication number: DE2951822A1
Application number: DE19792951822
Authority: DE
Inventors: Kozuo Uehara
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1978-12-21
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1980-07-10
Also published as: US4306488A; AU534165B2; JPS5586905A; GB2041852A; GB2041852B; JPS647241B2; AU5409979A

Description

TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTER KOIHatSU BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, insbesondere ein druck-ausgeglichenes Richtungssteuerventil.

Steuerventile für hydraulische Antriebssteuersysteme sind bekannt und werden in erheblichem Umfange in einer AusfUhrungsform verwendet, bei der im wesentlichen ein Richtungssteuerventil und ein Strömungssteuerventil oder ein Richtungssteuerventil und ein Strömungsteiler kombiniert sind. Diese Steuerventile führen zu erheblichen Energieverlusten bei hoher Maschinendrehzahl und zu Schwingungen bei einer Zunahme des Steuerdruckes, Es ist auch ein druck-ausgeglichenes Richtungssteuerventil für hydraulische Antriebssteuersyteme vorgeschlagen worden, jedoch wies auch dieses erhebliche Energieverluste bei hoher Maschinendrehzahl auf.

Das hydraulische Lenksteuerventil bei einigen fahrbaren, im Gelände verwendeten Arbeitsmaschinen soll ein Druckfluid nicht nur an den Lenkzylinder, sondern auch an ein zusätzliches Betätigungsorgan, etwa einen Geräte-Hubzylinder abgeben. Dies ist wünschenswert, da der Lenk- zylinder nicht zu jedem Zeitpunkt während des Betriebs des Fahrzeugs Druckfluid erfordert. Die Gestaltung eines derartigen Steuerventils erfordert besondere Überlegungen, da der verfügbare Pumpendruck mit der Maschinendrehzahl veränderlich ist und da das zusätzliche Beta- tigungsorgan zu einer variablen Nachfrage nach Pumpendruck führt.

Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, ein druck-ausgeglichenes Richtungssteuerventil zu schaffen, das insbesondere geeignet ist zum Einbau in ein hydraulisches Lenkantriebssystem eines Arbeitsfahrzeugs, jedoch auch in anderer Weise eingesetzt werden kann. Die Energiever-

030028/0737

TER MtER - MÜLLER . STEINMEISTER KOHiatSU

— 6 ■"

luste sollen besonders gering sein, und zwar insbesondere bei hohen Pumpendrücken. Das Druckfluid soll an ein erstes Betätigungsorgan mit gesteuertem Durchsatz abgegeben werden, und überschüssiges Druckfluid soll an ein zweites Betätigungsorgan gelangen, so daß eine verlust-· lose Ausnutzung des verfügbaren Pumpendruckes möglich wird.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Das erfindungsgemäße, druck-ausgeglichene Steuerventil stellt im wesentlichen eine Kombination eines Steuerventils und eines Druckausgleichsventils dar, die in ein und demselben Gehäuse angeordnet sind. Das Steuerventil weist einen Einlaß, zwei Antriebs-Öffnungen, zwei Steuer-Öffnungen und zwei Behälter-Öffnungen auf, die von einer ersten, in dem Gehäuse vorgesehenen Bohrung ausgehen. In dieser ersten Bohrung ist in Längsrichtung ein Ventilkörper verschiebbar, der in einer neutralen Position die Verbindung zwischen dem Einlaß und allen anderen Öffnungen unterbricht und eine Verbindung zwischen den Steuer-Öffnungen und wenigstens einer Behälteröffnung ermöglicht. Bei Verschiebung aus der neutralen Position gestattet der Ventilkörper eine Verbindung zwischen dem Einlaß und einer Antriebs-Öffnung über die Steuer-Öffnungen.

Das Druckausgleichsventil weist einen ersten Pumpen-Einlaß zur Aufnahme von Druckfluid von der ersten Pumpe und einem zweiten Pumpen-Einlaß zur Aufnahme von Druckfluid von der zweiten Pumpe auf. Ein erster Auslaß steht in ständiger Verbindung mit dem Einlaß des Steuerventils, und weiterhin ist ein zweiter Auslaß vorgesehen. Alle Öffnungen, Einlasse und Auslässe stehen mit einer zweiten Bohrung in dem Gehäuse in Verbindung. Ein Ventilkörper ist in dieser zweiten Bohrung hin- und hergehend

030028/0737

Komatsu

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

verschiebbar und setzt in einer Normalstellung die ersten und zweiten Pumpen-Einlässe in Verbindunq mit dem ersten Auslaß, während die Verbindung mit dem zweiten Auslaß unterbrochen wird. Bei Verschiebung in eine vorgegebene Richtung aus der neutralen Position gestattet der Ventilkörper zunächst eine Verbindung zwischen dem ersten Pumpen-Einlaß und dem zweiten Auslaß und sodann zwischen dem zweiten Pumpen-Einlaß und dem zweiten Auslaß. Die Bewegung des Ventilkörpers in die vorgegebene Richtung aus der Normalposition erfolgt, wenn der Fluiddruck am ersten Auslaß höher ist als die Resultierende des Fluiddrucks an der Steuer-Öffnung des Steuerventils und der Kraft einer Feder, die den Ventilkörper in der Normalposition hält.

15

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der das Steuerventil zur Verwendung in einem hydraulischen Lenkantriebssystem eines Arbeitsfahrzeugs geeignet ist, stehen die beiden Antriebs-Auslässe des Steuerventils mit einem Lenkzylinder in Verbindung, so daß dieser angetrieben wird. Der zweite Auslaß des Druckausgleichsventils kann wahlweise in Verbindung gesetzt werden mit dem Geräte-Hubzylinder und mit einem Fluidauslaß über ein zusätzliches Richtungsteuerventil. Wenn daher der Fluiddruck am Ausgang des Druckausgleichsventils höher ist als die Drucknachfrage am Lenksteuerventil, leitet das Druckausgleichsventil das Druckfluid einer der Pumpen an den Hubzylinder oder den Auslauf.

30

030028/0797

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

Komatsu

Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen weitgehend aufgebrochenen Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Ventils.

Die Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes, druck-kompensiertes Richtungssteuerventil 10 zur Verwendung in einem hydraulischen Servo-Lenksystem einer Arbeitsmaschine oder eines Fahrzeugs. Die Arbeitsmaschine soll im dargestellten Beispiel einen doppelt wirkenden, hydraulischen Geräte-Hubzylinder 12 umfassen,

15

Das Ventil 10 umfaßt ein Steuerventil 14 zur Steuerung der Fluiddruckverbindung zwischen zwei maschinengetriebenen Pumpen 16 und 18 und einem nicht gezeigten Lenkzylinder, ein Druckausgleichsventil 20 zwischen dem Steuerventil 14 und den Pumpen 16 und 18 zur Ableitung des Steuerfluiddrucks von den Pumpen 16 und 18 zu dem Steuerventil 14, und ein überdruckventil 22 zum Schutz des Steuerventils 14 gegenüber übermäßigen Drücken. Die erwähnten Ventile 14, 20 und 22 befinden sich in einem gemeinsamen Gehäuse 26.

Das Steuerventil 14 umfaßt einen vom Bedienungsmann betätigten Ventilkörper 28, der in einer Bohrung 30 in dem Gehäuse 26 hin- und hergehend beweglich ist. Die Bohrung 30 steht mit den folgenden Ein- und Aulässen des Steuerventils 14 in Verbindung:

(1) einen Einlaß 32 in Verbindung mit den Pumpen 16 und 18 über das Druckausgleichsventil 20;

(2) zwei öffnungen 34 und 36, die ständig miteinander verbunden sind;

030028/0797

Komatsu

TER MEER - MÜLLER ■ STEINMEISTER

(3) zwei öffnungen 38 und 40, die ständig mit dem nicht gezeigten Lenkzylinder in Verbindung stehen und auch als A- und B-Öffnung bezeichnet werden können;

(4) zwei öffnungen 42 und 44 in ständiger Verbindung mit einem Behälter 24.

Das linke Ende des Ventilkörpers 28 tritt in ein Federngehäuse 46 ein, das eine Schraubendruckfeder 48 aufnimmt. Die Feder erstreckt sich zwischen zwei Federtellern 50, die in Verbindung mit dem Ventilkörper 28 stehen. Der Ventilkörper 28 wird daher normalerweise in einer Mittelstellung innerhalb der Bohrung 30 gehalten, kann jedoch nach rechts oder links entgegen der Kraft der Schraubendruckfeder 48 verschoben werden.

Zur Vereinfachung der Darstellung ist die obere Hälfte 52 des Ventilkörpers 28 in der Form eines Steuerventils mit geschlossener Mittelstellung gezeigt, während die untere Hälfte 54 den Ventilkörper in der Ausführung für eine "ABR"-Verbindung zeigt. Dies bedeutet, daß der Ventilkörper in der neutralen Stellung die öffnungen 38 und 40 (A,B) von dem Einlaß 32 trennt, jedoch mit den öffnungen 42 und 44 verbindet und im übrigen eine Verbindung zu den öffnungen 34 und 36 herstellt.

Unabhängig von der Art der Ausführungsform 52 oder 54 ist es erforderlich, daß der Ventilkörper 28 die öffnungen 34 und 36 in Verbindung mit einer oder beiden öffnungen 4 2,44 hält, wenn eine erfolgreiche Arbeitsweise des druck-ausgeglichenen Richtungssteuerventils 10 gewährleistet sein soll. Zu diesem Zweck weist der Ventilkörper 28 in der Ausführungsform 52 mit geschlossener Mittelstellung zwei radiale Kanäle 56 und 58 und eine Axialbohrung 60 auf, die die öffnung 40 umgehen. Die öffnungen 34 und 36 stehen daher mit der öffnung 44 über die Kanäle und Bohrungen 56,58,60 auch dann in Verbindung, wenn

0 3 0 0 2 3/07)7

TEH MEER - MÜLLER . STEINMEISTER KOItUItSU

der Ventilkörper 28 der Ausführungsform 52 in der neu*" tralen Stellung steht.

Das Druckausgleichsventil 20 weist einen fluid-betätigten Ventilkörper 62 auf, der in einer Bohrung 64 des Gehäuses 26 hin- und hergehend angeordnet ist. Die Bohrung 64 weist folgende öffnungen des Druckausgleichsventils 20 auf:

(1) eine erste Pumpen-Öffnung 66 in ständiger Verbindung mit der ersten Pumpe 16;

(2) eine zweite Pumpen-öffnung 68 in ständiger Verbindung mit der zweiten Pumpe 18;

(3) einen Auslaß 70 in ständiger Verbindung mit dem Einlaß 32 des Steuerventils 14;

(4) einen weiteren Auslaß 72, der wahlweise mit dem Geräte-Hubzylinder 12 oder dem Behälter 24 durch ein Richtungssteuerventil 74 mit drei Positionen in Verbindung gesetzt werden kann.

20

Das linke Ende des Ventilkörpers 62 tritt in ein Federngehäuse 76 ein. In diesem Federngehäuse 76 befindet sich eine Schraubendruckfeder 78, die auf einen Federteller 80 an dem Ventilkörper 62 einwirkt und diesen nach rechts vorspannt. Das Federngehäuse 76 dient zugleich zur Bildung einer Fluidkammer 82 zur Aufnahme des Steuerfluiddrucks von der öffnung 36 des Steuerventils 14 über einen Kanal 84 in dem Gehäuse 26 und einen Kanal 86 in dem Federngehäuse 76. Normalerweise hält die Schraubendruckfeder 78 den Ventilkörper 62 in der rechten Endposition, die in der Zeichnung gezeigt ist. In dieser Position schlägt der Ventilkörper 62 gegen eine Kappe 88 an, die die Bohrung 64 verschließt.

Das rechte Ende des Ventilkörpers 62 bildet eine Fluidkammer 90, die zu der Kappe 88 offen ist. Diese Fluidkammer steht mit dem Auslaß 70 über eine radiale Boh-

030 0 2 ι /07 iV

Komatsu

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

- 11 -

rung 92 in dem Ventilkörper 62 in Verbindung. Der Ventilkörper 62 bewegt sich nach links, wenn der Fluiddruck in der rechten Fluidkammer 90 und damit am Auslaß 70 höher ist als die resultierende Kraft der Schraubendruckfeder 78 und des Fluiddrucks in der linken Fluidkammer 82.

Der Ventilkörper 62 weist die folgenden Nuten und Stege auf: 10

(1) einen ersten Steg 94, der normalerweise die Verbindung zwischen der ersten Pumpen-öffnung 66 und dem Hubzylinder-Auslaß 72 blockiert;

(2) einen zweiten Steg 96, der normalerweise die zweite Pumpen-öffnung 68 in Verbindung mit dem Aus laß 70 hält und die Verbindung mit dem Hubzylinder-Auslaß 72 unterbricht;

(3) einen dritten Steg 98 zur Beschränkung der Bahn zwischen der zweiten Pumpen-Öffnung 68 und dem Auslaß 70 bei einer Verschiebung des Ventilkörpers 62 nach links;

(4) eine erste ringförmige Nut 100 zwischen dem ersten Steg 94 und dem zweiten Steg 96;

(5) eine zweite ringförmige Nut 102 zwischen dem zweiten Steg 96 und dem dritten Steg 98.

Im übrigen weist der Ventilkörper 92 einen axialen Kanal 104 im Inneren auf. Das linke Ende dieses axialen Kanals 104 ist als ringförmiger Ventilsitz 106 ausgebildet, gegen den ein hohler, abgestufter Ventilkörper 108 eines Rückschlagventils unter der Wirkung einer Schraubendruckfeder 110 angedrückt wird. Der Ventilkörper 108 des Rückschlagventils steuert die Verbindung zwischen dem axialen Kanal 104 und einer Radialbohrung 112 in dem Ventilkörper 62. Die Radialbohrung 112 ist gegenüber der öffnung 66 offen, wenn sich der Ventilkörper 62 in der dargestellten Normalposition befindet.

030028/0797

Komatsu

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

- 12 -

Daher tritt im Normalfalle das unter Druck stehende Fluid der ersten Pumpe 16 in den axialen Kanal 104 über die Radialbohrung 112 ein, wenn der Ventilkörper 108 des Rückschlagventils entgegen der Federkraft der Schraubendruckfeder 110 öffnet. Anschließend strömt das Druckfluid aus dem axialen Kanal 104 über eine andere Radialbohrung 114 aus, die gegenüber dem Auslaß 70 offen ist.

Der Druckausglelchs-Ventilkörper 62 weist zwei weitere Radialbohrungen 116,118 kleineren Durchmessers sowie drei Schlitze 120,122,124 auf. Wie aus der folgenden Beschreibung der Arbeitsweise des Ventils hervorgehen wird, erfährt das Druckfluid zwischen der ersten Pumpen-Öffnung 66 und dem Hubzylinder-Auslaß 72 keine wesentlichen Strömungswiderstandskräfte. Bei dieser Ausführungsform sind keine besonderen Maßnahmen gegenüber derartigen Kräften vorgesehen, ausgenommen, daß die Querschnittsfläche der Strömungsbahn durch die erste ringförmige Nut 100 zusammen mit dem Schlitz 120 gesteuert wird.

Erhebliche Strömungskräfte treten jedoch auf, wenn das Druckfluid von der zweiten Pumpen-öffnung 68 zu dem Hubzylinder-Auslaß 72 und durch die beschränkte Bahn zwischen der öffnung 68 und dem Auslaß 70 strömt. Die Radialbohrungen 116 und 118 des Ventilkörpers 62, die einen kleinen Durchmesser aufweisen, dienen zur Ausübung hoher Strömungskräfte auf das hindurchgehende Fluid. Die zweite ringförmige Nut 102 zusammen mit den Schlitzen 122 und 124 dienen dazu, den Durchgang des Fluids ohne Druckverlust zu ermöglichen.

Das Richtungssteuerventil 74 zwischen dem Hubzylinder-Auslaß 72 des Druckausgleichsventils 22 und dem Geräte-Hubzylinder 12 ist ein Ventil mit sechs öffnungen und drei Positionen, und zwar einer neutralen Position 126, einer nach rechts versetzten Position 128 und einer nach links versetzten Position 130. Das Richtungs-

030028/0 797

Komatsu

TEN MEER ■ MÜLLER . STEINMEISTER

- 13 -

steuerventil 74 setzt in der neutralen Position 126 den Hubzylinder-Auslaß 72 in Verbindung mit dem Behälter und unterbricht die Verbindung zu dem Hubzylinder 12. In der rechten Position 128 oder der linken Position 130 gestattet das Richtungssteuerventil 74 die Abgabe von Druckfluid aus dem Hubzylinder 72 an das Kopfende oder Stangenende des Geräte-Hubzylinders 12.

ARBEITSWEISE

10

Während des Betriebs der Arbeitsmaschine mit dem erfindungsgemäßen, druck-kompensierten Richtungssteuerventils 10 geben die erste und die zweite Pumpe 16 und 18 ständig Druckfluid, im allgemeinen Hydrauliköl, an die öffnungen 66 und 68 des Druckausgleichsventils 20 ab. Es soll davon ausgegangen werden, daß der Ventilkörper 62 in der dargestellten rechten Endposition steht, in die er durch die Schraubendruckfeder 78 vorgespannt ist.

20

Obgleich die erste öffnung 66 des Druckausgleichsventils 20 in dieser Stellung durch den ersten Steg 94 des Ventilkörpers 62 gesperrt ist, öffnet das Druckfluid der ersten Pumpe 16 das Rückschlagventil 108 innerhalb des Ventilkerns entgegen der Kraft der Schraubendruckfeder 110. Nachdem das Druckfluid in den axialen Kanal 104 des Ventilkörpers 62 gelangt ist, strömt es zu dem Auslaß 70 durch die Radialbohrung 114. Andererseits strömt das Druckfluid der zweiten Pumpe 18 durch die zweite öffnung 68 zu dem Auslaß 70 über die zweite ringförmige Nut 102 des Ventilkörpers 62.

Das Druckfluid der ersten und zweiten Pumpe 16,18 strömt von dem Auslaß 70 zu dem Einlaß 32 des Steuerventils 14 einerseits und in die rechte Fluidkammer 90 des Druckausgleichsventils 20 über die Radialbohrung 92 des Ventilkerns andererseits. Die linke Fluidkammer 82 des

030028/0 7 97

Komatsu

TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTER

Druckausgleichsventils 20 nimmt Fluiddruck von der öffnung 36 des Steuerventils 44 auf.

Der Ventilkörper 62 beginnt mit einer Verschiebung nach links, wenn der Fluiddruck in der rechten Fluidkammer 90 größer wird als die resultierende Kraft der Schraubendruckfeder 78 und des Fluiddrucks in der linken Kammer 82. Diese Verschiebung des Ventilkörpers 62 nach links wird fortgesetzt, bis der erste Steg 94 die erste öffnung 66 freigibt. In diesem Falle strömt Druckfluid von der ersten Pumpe 16 durch die öffnung 66 zu dem Hubzylinder-Auslaß 72 durch die erste ringförmige Nut 100, und nicht zu dem Auslaß 70 über den axialen Kanal 104. Der Druck am Auslaß 70 nimmt daher ab.

Der abnehmende Ausgangsdruck des Druckausgleichsventils 20 kann noch höher sein als die resultierende Kraft der Schraubendruckfeder 78 und des Fluiddrucks in der linken Fluidkammer 82. In diesem Falle setzt sich die Linksverschiebung des Ventilkörpers 62 fort, bis der zweite Steg 96 die Bahn zwischen der zweiten Pumpen-Öffnung 68 und dem Hubzylinder-Auslaß 72 freigibt. Von diesem Zeitpunkt an strömt das Druckfluid der zweiten Pumpe 18 teilweise durch den Zylinder-Auslaß 72, so daß der Ausgangsdruck des Druckausgleichsventils 20 weist abnimmt.

Das Druckfluid, das in Richtung des Hubzylinder-Auslasses 72 gerichtet ist und von der ersten Pumpe 16 sowie der zweiten Pumpe 18 zugeführt wird, kehrt zu dem Behälter 24 über das Richtungssteuerventil 24 zurück, wenn das Richtungssteuerventil in der normalen Position steht. Das Druckfluid strömt von dem Auslaß 72 zu dem Geräte-Hubzylinder 12, wenn das Richtungssteuerventil 74 in eine der Richtungen betätigt wird. Im letzteren Falle wird ein hoher Fluiddruck in dem Hubzylinder-Auslaß 72 entsprechend dem zunehmenden Fluiddruck am Auslaß 70 des

030028/0 7 97

Komatsu

TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTER

Druckausgleichsventils aufgebaut.

Die Verschiebung des Ventilkörpers 72 nach links setzt sich fort, bis schließlich der dritte Steg 98 nach und nach die direkte Verbindung zwischen der zweiten Pumpen-Öffnung 68 und dem Auslaß 70 durch Annäherung an einen Vorsprung 132 an dem Gehäuse 26 einschränkt. Der austretende Fluiddruck des Druckausgleichsventils 20 nimmt damit ab, bis ein Gleichgewicht hergestellt ist zwischen dem Fluiddruck in der rechten Fluidkammer 90 und der Resultierenden zwischen der Federkraft und dem Fluiddruck in der linken Kammer 82.

Der Ventilkörper 62 beginnt mit der Verschiebung nach rechts, wenn der Fluiddruck in der rechten Fluidkammer 90 geringer wird als die Resultierende der Federkraft und des Fluiddrucks in der linken Fluidkammer 82. Die folgenden Schritte laufen in der angegebenen Reihenfolge während der Verschiebung des Ventilkörpers 62 nach rechts ab:

(1) Der dritte Steg 98 beendet die Beschränkung der direkten Verbindung zwischen der zweiten Pumpenöffnung 68 und dem Auslaß 70.

(2) Der zweite Steg 96 blockiert die Verbindung zwischen der zweiten Pumpen-Öffnung 68 und dem Hubzylinder-Auslaß 72, so daß das Druckfluid der zweiten Pumpe 18 vollständig in den Auslaß 70 gelangt,

(3) Der erste Steg 94 blockiert die Verbindung zwischen der ersten Pumpen-öffnung 66 und dem Hubzylinder-Auslaß 72, so daß das Druckfluid der ersten Pumpe 16 zu dem Auslaß 70 strömt.

Daher nimmt der Ausgangs-Fluiddruck des Druckausgleichsventils 20 mit dem Rückhub des Ventilskörpers 62 nach rechts zu.

030028/0797

Komatsu

TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTER

— IO —

Der Auslaß 70 des Druckausgleichsventils 20 steht in ständiger Verbindung mit dem Einlaß 32 des Steuerventils 14. Wie anschließend erläutert werden soll, bewirkt das Druckausgleichsventil 20, daß im wesentlichen eine konstante Druckdifferenz an dem Einlaß 32 und den öffnungen 34 und 36 de3 Steuerventils 14 erhalten bleibt. Dies gilt unabhängig von dem Ausstoß der Pumpen 16 und 18, dem unterschiedlichen Fluiddruck an dem Hubzylinder-Auslaß 72 und dem unterschiedlichen Fluiddruck an den öffnungen 34 und 36.

Anschließend soll die Arbeitsweise des Steuerventils 14 beschrieben werden. Wenn der Ventilkörper 28 die Form der Ausführung 52 mit geschlossener Mittelstellung aufweist, sind die beiden öffnungen 38 und 40 gegenüber dem Einlaß 32, den öffnungen 34 und 36 und den Behälteröffnungen 42 und 44 getrennt, solange sich der Ventilkörper in der gezeigten neutralen Stellung befindet. Lediglich die öffnungen 34 und 60 stehen mit der Behälter-Öffnung 44 über die Kanäle und Bohrungen 56,58 und 60 in dem Ventilkörper 28 in Verbindung.

Wenn der Ventilkörper 28 die Form der Ausführung 54 mit einer ABR-Öffnungsverbindung aufweist, hält der Ventilkörper in der neutralen Position die öffnungen 38 und in direkter Verbindung mit der öffnung 34 und der Behälter-Öffnung 42 sowie der öffnung 36 und der Behälter-Öffnung 44. Die öffnungen 38 und 40 sind nicht verbunden mit dem Einlaß 32.

Der Ventilkörper 28 hält daher der neutralen Stellung unabhängig von der geometrischen Ausführung 52 oder die Steuer-Öffnungen 34 und 36 in Verbindung mit den Behälter-Öffnungen 42 und 44 oder wenigstens mit der Behälter-Öffnung 44. Dies bedeutet, daß kein Fluiddruck der öffnung 36 an die linke Fluidkammer 82 des Druckausgleichsventils 20 gelangt, solange das Steuerventil

030028/0797

Komatsu

TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTER

14 nicht betätigt ist. Folglich nimmt der Fluiddruck am Einlaß 32 des Steuerventils ab_f wie aus der zuvor beschriebenen Arbeitsweise des Druckausgleichsventils 20 hervorgeht. Der Fluiddruck der beiden Pumpen 16 und 18 kann daher ausschließlich zum Antreiben des Geräte-Hubzylinders 12 verwendet werden.

Unabhängig von der Ausführung 52 oder 54 trennt der Ventilkörper 28 die öffnungen 34 und 36 von den Behälteröffnungen 42 und 44 bei Verschiebung in die eine oder andere Richtung. Dies ist notwendig für ein angemessenes Druck-Abtastverhalten des Druckausgleichsventils 20. Das Überdruck-Ventil 22 ermöglicht das Austreten von überflüssigem Druck, der sich an den öffnungen 34 und 36 aufbauen kann, wenn diese von den Behälter-Öffnungen 42 und 44 getrennt werden.

Wenn der Ventilkörper 28 entgegen der Kraft der Zentrierfeder 48 nach rechts verschoben wird, ergibt sich bei beiden Ausführungen 52 und 54 eine Verbindung zwischen dem Einlaß 32 und der öffnung 34. Der Ventilkörper 28 der Ausführung 52 ermöglicht sogar eine Verbindung zwischen der öffnung 36 und der öffnung 40 und unterbricht die Verbindung zwischen der öffnung 36 und der Behälteröffnung 44. Der Ventilkörper der Ausführung 54 unterbricht weiterhin die Verbindungen zwischen der öffnung 34 und der öffnung 38 sowie der öffnung 40 und der Behälter-Öffnung 44.

in jedem Falle wird das am Auslaß 70 des Druckausgleichsventils 20 abgegebene Druckfluid über den Einlaß 32 des Steuerventils an die öffnung 34 und sodann an die Lenkzylinder-Öffnung 40 über die andere Steuer-Öffnung 36 abgegeben. Das austretende Druckfluid treibt den nicht gezeigten Lenkzylinder in vorgegebene Richtung,

Das Druckausgleichsventil 20 bewirkt, wie bereits aus-

030028/0797

Komatsu

TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTER

- 18 -

geführt wurde, daß ein konstanter Druckabfall an dem Einlaß 32 und der Steuer-Öffnung 34 des Steuerventils 14 aufrechterhalten wird. Lediglich die Querschnittsflache der Bahn zwischen dem Einlaß 32 und der öffnung bestimmt daher den Strömungsdurchsatz des Druckfluids innerhalb dieser Verbindung. Dieser Strömungsdurchsatz ist vollständig unabhängig von dem Ausstoß der Pumpen 16 und 18, der Last auf dem Geräte-Hubzylinder 12 und der Last an dem Lenkzylinder,

10

Die Querschnittsfläche der Strömungsbahn zwischen dem Einlaß 32 und den öffnungen 34 und 36 kann daher annähernd in Beziehung gesetzt werden mit der Verschiebung des Ventilkörpers 28 in die eine oder andere Richtung aus der neutralen Mittelstellung. Angesichts dieser Beziehung gestattet das erfindungsgemäße, druck-kompensierte Richtungssteuerventil 10 ein übliches Problem, das in einer Verzögerung des Ansprechens der Lenkung bei niedriger Motordrehzahl und Schwingungen bei hoher Motordrehzahl oder hoher Last besteht.

Die öffnung 38 steht in Verbindung mit der Behälter-Öffnung 42, wenn der Ventilkörper 28 beider Ausführungen 52 und 54 nach rechts verschoben wird. Diese öffnungen 38 und 42 bilden einen Auslaß für das Fluid aus dem Lenkzylinder zurück in den Behälter 24,

Bei Verschiebung nach rechts entgegen der Kraft der Zentrierfeder 48 stellt der Ventilkörper 28 beider Ausführungen 52 und 54 eine Verbindung zwischen dem Einlaß 32 und der Steuer-Öffnung 36 her. Bei der Ausführung 52 entsteht darüber hinaus eine Verbindung zwischen der Steuer-Öffnung 34 und der Lenkzylinder-Öffnung 38 sowie zwischen der Lenkzylinder-öffnung 40 und der Behälteröffnung 44. Der Ventilkörper der Ausführung 54 andererseits unterbricht die Verbindung zwischen der Steueröffnung 36 und der Lenkzylinder-Öffnung 40 sowie zwischen

030028/07-3 7

Komatsu

TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTER

der Lenkzylinder-Öffnung 38 und der Behälter-Öffnung 42.

Das Druckfluid, das von dem Druckausgleichsventil 20 an dessen Auslaß 70 abgegeben wird, gelangt daher in die Lenkzylinder-Öffnung 38 über den Einlaß 32, die öffnung 36 und die öffnung 34. Die Querschnittsfläche der Bahn zwischen dem Einlaß 32 und der öffnung 36 bestimmt den Strömungsdurchsatz des Fluids in Richtung der Lenkzylinder-Öffnung 38. Das austretende Druckfluid treibt den Lenkzylinder in die entgegengesetzte Richtung an. Das aus dem Lenkzylinder abgelassene Fluid kehrt in den Behälter 24 über die Öffnung 40 und die öffnung 44 zurück.

15

030028/07·:) 7

Claims

PATENTANWALTS TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER BaIm Europllachan Palantaml xugalauana Vertreter P<öl. HfipiosentatlviM balora the European Patent Office - Mandatalre· agree· prea l'Offtca european daa brevet» Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister Dipl.-Ing. F. E. Müller siekerwall 7 Triftstrasse 4, Siekerwall 7, D-8000 MÜNCHEN 22 D-4800 BIELEFELD FP 79-54-Ger. St/ri KABUSHIKI KAISHA KOMATSU SEISAKUSHO 3-6, 2-chome, Akasaka, Minato-ku, TOKYO, Japan STEUERVENTIL PRIORITÄT: 21. Dezember 1978, Japan, No. 156925/78 PATENTANSPRÜCHE

1. Druck-ausgeglichenes Richtungs-Steuerventil zur Verwendung in Verbindung mit einer ersten und einer zweiten Pumpe, mit einem das Ventil aufnehmenden Gehäuse, gekennzeichnet durch

(a) eine erste Bohrung (30) in dem Gehäuse (26), mit der ein erster Einlaß (32), zwei Steuer-Öffnungen (34 und 36) in ständiger Verbindung mit einander, zwei Antriebs-Öffnungen (38 und 40) und zwei Behälter-Öffnungen (42 und 44) in Verbindung stehen,

030028/07Ö7

TER MEER - MULUER - STEINMEISTER

Komatsu

(b) einen Ventilkörper (28), der hin- und hergehend in der ersten Bohrung (30) angeordnet ist und derart aus» gebildet ist, daß in der neutralen Stellung die Verbindungen zwischen dem Einlaß (32) und den anderen Offnungen (34,36,38,40,42,44) unterbrochen und wenigstens eine Verbindung zwischen den Steuer-Offnungen und wenigstens einer Behälter-Öffnung (42) hergestellt ist, wobei der Ventilkörper aus der neutralen Stellung in eine andere Stellung verschiebbar ist, in der eine Verbindung zwisehen dem Einlaß und einer der Antriebs-Öffnungen (38, 40) Über die Steuer-Offnungen (34 und 36) hergestellt ist,

(c) eine zweite Bohrung (64) in dem Gehäuse (26) , mit

der eine erste Pumpen-Öffnung (66) zur Aufnahme von Druckfluid einer ersten Pumpe (16), eine zweite Pumpen-Öffnung (68) zur Aufnahme von Druckfluid einer zweiten Pumpe (18), ein erster Auslaß (70) in ständiger Verbindung mit dem Einlaß (32) und ein zweiter Auslaß (72) ausgehen,

(d) einen zweiten Ventilkörper (62), der in der zweiten Bohrung (64) verschiebbar angeordnet ist und in einer Normalposition die Pumpen-Öffnungen (66,68) in Verbindung mit dem ersten Auslaß (70) setzt und gegenüber dem zweiten Auslaß (72) trennt und bei Verschiebung in eine vorgegebene Richtung aus der Normalposition die erste Pumpen-Öffnung (66) in Verbindung, mit dem zweiten Auslaß (72) und sodann die zweite Pumpen-Öffnung (68) in Verbindung mit dem zweiten Auslaß (72) setzt,

(e) eine Feder (78) zum Vorspannen des Ventilkörpers (62) des Druckausgleichsventils (20) in die Normalposition und

(f) erste und zweite Fluidkammern (82,90) an gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers (62) des Druckausgleichsventils, wobei die erste Fluidkammer (82) mit den Steuer-Öffnungen (34,36) zur Vorspannung des Ventilkörpers (62) in Richtung entgegen der vorgegebenen Richtung verbunden ist und die zweite Fluidkammer (90) in

030028/0797

Komatsu

TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTER

Verbindung steht mit dem ersten Auslaß (70) und Druckfluid zur Verschiebung des Ventilkörpers in vorgegebene Richtung aufnimmt.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (62) des Druckausgleichventils (20) im Inneren einen Kanal (104) zur Herstellung einer Verbindung zwischen der ersten Pumpenöffnung (66) und dem ersten Auslaß (70) in der Normalposition aufweist, und daß der Kanal durch ein Rückschlagventil (108) verschließbar ist, daß durch das Druckfluid der ersten Pumpe (16) in der NormaIstellung des Ventilkörpers zu öffnen ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (62) einen ersten Steg (94) zur Blockierung der Verbindung zwischen der ersten Pumpen-Öffnung (66) und dem zweiten Auslaß (70) in der Normalstellung und einen zweiten Steg (66) zur Blockierung der Verbindung zwischen der zweiten Pumpen-öffnung (68) und dem zweiten Auslaß (72) aufweist.

4. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (62) einen drit- ten Steg (98) zur Beschränkung der Strömungsbahn zwischen der zweiten Pumpen-Öffnung (68) und dem ersten Auslaß (70) bei Verschiebung des Ventilkörpers in vorgegebene Richtung aus der Normalposition und nach Herstellung einer Verbindung zwischen der zweiten Pumpen-Öffnung und dem zweiten Auslaß umfaßt.

5. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilkörper (28) in der neutralen Position den Einlaß (32), die Steuer-Öffnungen (34,36), die Antriebs-Öffnungen (38,40) und die Behälter-Öffnungen (42,44) verschließt und eine Kanalverbindung (56,58,60) im Inneren aufweist,

030028/079?

TER MEER · MÜLLER . STEINMEISTER

Komatsu

die eine Verbindung zwischen den Steuer-Öffnungen (34,36) und einer der Behälter-Öffnungen (44) in der neutralen Position des Ventilkörpers herstellt.

10

6. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (28,54) in der neutralen Position den Einlaß (32) verschließt und eine Verbindung herstellt zwischen den Steuer-Öffnungen (34,36), den Antriebs-Öffnungen (38, 40) und den Behälter-Öffnungen (42,44).

7. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein fluid-betätigtes Antriebsglied (12) und ein Richtungssteuerventil (74) zur wahlweisen Verbindung des zweiten Auslasses (72) mit dem Antriebsglied (12) und mit einem Auslauf.

030028/0797