DE3034467C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Ventilanordnung der vorgenannten Art hat das Vorsteuerventil ein Ventilglied mit zwei durch ein Verbindungsstück verbundenen Steuerkolben gleichen Durchmessers. Das Ventilglied des Vorsteuerventils wird vom Druck im Speicher entgegen der Wirkung einer Feder beaufschlagt. Um eine sprungartige Umschaltung des Vorsteuerventils zu erreichen, steht dessen Ventilglied in einer seiner Endlagen unter der Kraft eines Magneten. Die bekannte Ventilanordnung kann bei bestimmten Betriebsbedingungen in einen nachteiligen Schwebezustand zwischen seinen beiden Schaltstellungen gelangen, wobei die Pumpe bei noch nicht gefülltem Speicher in den Vorratsbehälter fördert (DE-OS 23 64 413).

Eine bekannte weitere Ausbildung der vorgenannten bekannten Ventilanordnung hat ein Umschaltventil mit abgestuftem Steuerschieber, der steuerraumseitig eine größere Wirkfläche als pumpenseitig hat (DE-OS 27 58 640).

Es sind schon Ventilanordnungen mit unterschiedlichen Größen von Steuerflächen bei Steuerschiebern und bei anderen Ventilgliedern in geschlossener und geöffneter Lage bekannt (DE-PS 10 55 909).

Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von dem an erster Stelle gewürdigten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine im Aufbau einfache Ventilanordnung zu schaffen, bei der ein Blockieren des Umschaltventils verhindert und ein rasches Einstellen des Umschaltventils in jeden neuen Betriebszustand ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Ventilanordnung erfindungsgemäß gelöst. Wegen der zur Schaltdruckdifferenz beitragenden Differenzfläche nimmt das Ventilglied des Vorsteuerventils keine Zwischenstellungen ein, das heißt, zum Laden des Speichers öffnet das Ventilglied die Verbindung von der Steuerleitung zur Druckmittelquelle ganz und verschließt die Verbindung zum Vorratsbehälter vollständig, während zum Beenden des Ladevorganges das Ventilglied die Verbindung von der Steuerleitung zur Druckmittelquelle vollständig sperrt und die Verbindung zum Vorratsbehälter ganz öffnet.

Hierdurch wird ein sicheres Zu- und Abschalten des weiteren Verbrauchers oder des Speichers erreicht. Das Ventilglied des Vorsteuerventils macht beim Umsteuern vom Druck im Vorratsbehälter zum Druck im Speicher und umgekehrt eine rasche Schaltbewegung und wirkt dadurch wie eine bistabile Kippstufe. Durch entsprechende Wahl der Durchmesser der Steuerkolben ist die Schaltdruckdifferenz frei wählbar.

Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 betreffen jeweils eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Ventilanordnung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Vorsteuerventil.

Eine Pumpe 1 ist über Leitungen 2 bis 4 mit einem Speicher 5 verbunden. In die Leitung 4 ist ein zum Speicher 5 öffnendes Rückschlagventil 6 eingeschaltet. An die Leitung 3 ist eine Anschlußstelle P1 eines Umschaltventils 7 angeschlossen, das als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist und wie ein Proportionalventil wirkt. In der dargestellten Steuerstellung des Umschaltventils 7 sind dessen Anschlußstellen P1 und V1 voneinander getrennt und in der anderen Steuerstellung sind diese Anschlußstellen miteinander verbunden, wogegen in Zwischenstellungen eine Drosselung eintritt.

An die Leitung 3 ist über eine Leitung 8 eine Anschlußstelle P2 eines Vorsteuerventils 9 angeschlossen, das als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, wie eine bistabile Kippstufe wirkt und außer der Anschlußstelle P2 noch zwei Anschlußstellen T2 und D hat. Die Anschlußstellen P2 und T2 sind wechselweise mit der Anschlußstelle D verbindbar. In der dargestellten Stellung des Steuergliedes des Vorsteuerventils 9 ist die Anschlußstelle P2 mit der Anschlußstelle D verbunden.

Die beiden Ventile 7, 9 sind als druckmittelgesteuerte Wegeventile ausgebildet, deren Steuerglied bzw. Ventilglied jeweils eine Feder 10 bzw. 11 in der jeweils dargestellten Steuerstellung ihrer Glieder zu halten sucht.

Die Anschlußstelle D des Vorsteuerventils 9 ist mittels einer Steuerleitung 12 mit der Steuerseite des Umschaltventils 7 auf der Seite der Feder 10 verbunden, so daß in der Steuerleitung 12 vorhandener Druck in gleicher Richtung wie die Feder 10 auf das Steuerglied des Umschaltventils 7 wirkt. Die gegenüberliegende Steuerseite des Umschaltventils 7 ist mittels einer Steuerleitung 13 mit der an die Pumpe 1 angeschlossenen Leitung 2 verbunden.

Die von der Feder 11 abgewandte Steuerseite des Vorsteuerventils 9 ist über eine an eine Anschlußstelle S angeschlossene und vorzugsweise mit einer gegebenenfalls veränderbaren Drosselstelle versehene Steuerleitung 14 mit dem Speicher 5 auf der von der Pumpe 1 abgewandten Seite des Rückschlagventils 6 verbunden, so daß in der Steuerleitung 14 vorhandener Druck eine entgegen der Kraft der Feder 11 gerichtete Kraft auf das Ventilglied des Vorsteuerventils 9 über die Anschlußstelle S ausübt. Die andere Steuerseite des Vorsteuerventils 9 ist über eine Anschlußstelle T3 und eine Steuerleitung 15 mit einer zu einem Vorratsbehälter 16 führenden Leitung 17 verbunden, an die auch die Anschlußstelle T2 des Vorsteuerventils 9 angeschossen ist. Die Anschlußstelle V1 des Umschaltventils 7 ist über eine Leitung 18 mit einer Anschlußstelle P4 eines nach Belieben, z. B. von Hand, betätigbaren 4/3-Wegeventils 19 verbunden, das als Verbrauchersteuerventil zum Steuern eines doppelt wirkenden Arbeitszylinders 20 dient. Die Anschlußstelle T4 des Wegeventils 19 ist mit der Leitung 17 verbunden und der Arbeitszylinder 20 ist mit seinen beiden Seiten mit den Verbraucheranschlüssen V4 bzw. V5 des Wegeventils 19 verbunden.

In der dargestellten Stellung des Steuergliedes des Umschaltventils 7 ist die Verbindung zwischen der Pumpe 1 und dem Arbeitszylinder 20 gesperrt, so daß durch die Pumpe 1 der Speicher 5 aufgeladen wird. Der Druck im Speicher 5 wirkt über die Steuerleitung 14 auf die Anschlußstelle S des Vorsteuerventils 9, dessen Ventilglied beim Erreichen eines bestimmten Speicherdruckes entgegen der Wirkung der Feder 11 derart verschoben wird, daß die Anschlußstelle D mit der Anschlußstelle T2 und damit mit dem Vorratsbehälter 16 schlagartig verbunden wird.

Über die Steuerleitung 12 wird in der in der Zeichnung dargestellten Stellung des Ventilgliedes des Vorsteuerventils 9 die in der Zeichnung linke Steuerseite des Umschaltventils 7 mit dem Druck der Pumpe 1 beaufschlagt. Da zugleich die Kraft der Feder 10 in gleicher Richtung wirkt, behält das Steuerglied des Umschaltventils 7 seine in der Zeichnung dargestellte Steuerstellung so lange bei, bis der in der Steuerleitung 12 herrschende Druck so weit gesunken ist, daß der Druck der Pumpe 1 über die Steuerleitung 13 auf das Steuerglied des Umschaltventils 7 eine Kraft ausübt, welche die Kraft der Feder 10 und die von dem Druck in der Steuerleitung 12 auf das Steuerglied des Umschaltventils 7 ausgeübte Kraft übersteigt. Hierdurch wird unter drosselnder Zwischenstellung des Steuergliedes des Umschaltventils 7 die Pumpe 1 mit dem Wegeventil 19 verbunden. Mittels dieses Wegeventils ist nun der Arbeitszylinder 20 in bekannter Weise steuerbar.

In die Leitung 3 kann eine ggf. veränderbare Drosselstelle 21 eingeschaltet werden. Diese Drosselstelle begrenzt die zum Speicher 5 in der Zeiteinheit fließende Druckmittelmenge auf ein vorbestimmbares Maximum. Die für das Aufladen des Speichers 5 nicht erforderliche Druckmittelmenge kann vom Arbeitszylinder 20 verbraucht werden.

In Fig. 2 ist eine vorteilhafte Bauform des Vorsteuerventils 9 dargestellt. Ein Ventildeckel 22 ist an einem Ventilgehäuse 23 befestigt. Das Ventilgehäuse 23 hat eine abgestufte Längsbohrung 24, in der ein als gestufter Kolben ausgebildetes Ventilglied 25 axial verschiebbar gelagert ist. Das Ventilglied 25 hat vier Steuerkolben 26 bis 29, die durch dazwischen angeordnete Verbindungsstücke 30 bis 32 miteinander verbunden sind. Die Steuerkolben 26, 27 auf der einen Seite und die Steuerkolben 28, 29 auf der anderen Seite haben jeweils gleiche Durchmesser, wobei die Durchmesser der Steuerkolben 26, 27 größer als die Durchmesser der Steuerkolben 28, 29 sind. Der Steuerkolben 26 ragt in den Ventildeckel 22 hinein und weist an seinem freien Ende einen Stützflansch 33 auf. Zwischen diesen Stützflansch und die Stirnseite des Ventilgehäuses 33 ist eine Feder 34 eingespannt, die der Feder 11 entspricht und die das Ventilglied 25 ins Innere des Ventildeckels 22 zu bewegen sucht.

Auf der davon abgewandten Stirnseite des Steuerkolbens 29 mündet eine Sackbohrung 35, die bis zu dem Verbindungsstück 30 reicht und mittels einer Querbohrung 36 mit der Außenseite des Verbindungsstückes 30 verbunden ist. Die Längsbohrung 24 weist einen Ringkanal 37 auf, dessen einander gegenüberliegende, senkrecht zur Achse der Längsbohrung 24 angeordneten Wände den gleichen Abstand wie die voneinander abgewandten Seiten der Steuerkolben 27, 28 haben, an denen Steuerkanten 38, 39 vorgesehen sind. An dem Übergang der Längsbohrung 24 in den Ringkanal 37 befinden sich Steuerkanten 40, 41.

In den Ventildeckel 22 führt eine Anschlußbohrung 42 mit der mit dem Speicher 5 verbundenen Anschlußstelle S. Eine Anschlußbohrung 43 mit der Anschlußstelle D ist mit dem Ringkanal 37 verbunden. Eine Anschlußbohrung 44 mit der Anschlußstelle P2 ist mit der Längsbohrung 24 im Bereich zwischen den beiden Steuerkolben 28, 29 verbunden und die Längsbohrung 24 ist im Bereich der freien Stirnseite des Steuerkolbens 29 mit einer Anschlußbohrung 45 mit den Anschlußstellen T2, T3 verbunden.

Die Stellung des Ventilgliedes 25 ist im entladenen Zustand des Speichers 5 dargestellt. Hierbei sind die Anschlußbohrungen 43 und 44 (P2 und D) miteinander verbunden. Mit wachsendem Druck im Speicher 5 wird entgegen der Kraft der Feder 34 das Ventilglied 25 in Richtung zur Anschlußbohrung 45 verschoben. Hierbei wird die Steuerkante 38 des Steuerkolbens 27 an der Steuerkante 40 des Ventilgehäuses 23 vorbeibewegt, wobei zugleich die Steuerkante 39 des Steuerkolbens 28 auf die Steuerkante 41 des Ventilgehäuses 23 trifft. Beim Weiterbewegen des Ventilgliedes 25 entgegen der Kraft der Feder 34 wird die Anschlußbohrung 43 über die Querbohrung 36, die Sackbohrung 35 und den folgenden Teil der Längsbohrung 24 mit der Anschlußbohrung 45 verbunden, so daß der Ladevorgang des Speichers 5 beendet wird.

Die Steuerkolben 27 und 28 haben unterschiedliche Durchmesser. Im Ringkanal 37 ist somit eine von der Differenz der beiden Durchmesser herrührende Wirkfläche vorhanden, die während des Aufladens des Speichers unter der Wirkung des Pumpendruckes und bei aufgeladenem Speicher unter Wirkung des Druckes im Vorratsbehälter steht. Beim Übergang vom Pumpendruck zum Druck im Vorratsbehälter im Ringkanal 37 wird die Kraft auf die Wirkfläche im Ringkanal 37 rasch verkleinert, so daß durch den Druck im Speicher 5 das Ventilglied 25 zusätzlich schnell in Richtung der Anschlußbohrung 45 verschoben wird. Unter gleichbleibendem Druck im Speicher 5 wird daher beim Sinken des Druckes im Ringkanal 37 aufgrund dessen Trennung vom Druck der Pumpe 1 und dessen Anschlusses an den Vorratsbehälter 16 das Ventilglied 25 zusätzlich verschoben. Um den zurückgelegten Weg muß bei sinkendem Speicherdruck das Ventilglied 25 in Gegenrichtung verschoben werden, bis der Ringkanal 37 wieder mit dem Pumpendruck beaufschlagt wird. Der Unterschied der Durchmesser zwischen den Steuerkolben 27 und 28 ergibt eine Schaltdruckdifferenz, die beim Entwurf des Vorsteuerventils frei gewählt werden kann. Durch die Schaltdruckdifferenz wird ein sicheres Zu- und Abschalten des Vorsteuerventils insbesondere bei sehr kleinen zum Laden des Speichers 5 dienenden Fördermengen der Pumpe 1 in der Zeiteinheit erreicht.

Das Rückschlagventil 6, das Umschaltventil 7, das Vorsteuerventil 9 und die Drosselstelle 21 sind wie in Fig. 1 strichpunktiert dargestellt in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.

Das Ventilglied 25 kann zwischen den Steuerkolben 27 und 28 quer geteilt ausgebildet sein. In diesem Falle befindet sich eine Feder, die die Teile des Ventilglieds 25 zusammenzuhalten sucht, in der vom Ventilglied 25 freien und dem Steuerkolben 29 benachbarten Teil der Längsbohrung 24 und anstelle der Sackbohrung 35 und der Querbohrung 36 im Ventilglied 25 ist im Ventilgehäuse 23 eine die Anschlußbohrung 45 mit dem Raum zwischen den Steuerkolben 26 und 27 verbindende Bohrung vorgesehen.

Claims (3)

1. Ventilanordnung zur Überwachung einer Verbindung zu einem Speicher (5) und zu einem weiteren Verbraucher (20) mit einem Umschaltventil (7), das in einer von einer hydraulischen Druckmittelquelle (1) zu dem Verbraucher (20) führenden Leitung (3, 18) angeordnet ist und das die Verbindung in Abhängigkeit vom Druck der Druckmittelquelle (1) und entgegengesetzt hierzu vom Druck in einer Steuerleitung (12) und der Kraft einer Feder (10) proportional öffnet oder schließt, und mit einem ein Gehäuse (23) aufweisenden Vorsteuerventil (9), das ein Ventilglied (25) aufweist, welches in Abhängigkeit vom Druck im Speicher (5) und entgegengesetzt hierzu von der Kraft einer Feder (11) und dem Druck in einem Vorratsbehälter (16) zum Laden des Speichers (5) die Steuerleitung (12) mit der Druckmittelquelle (1) und zum Beenden des Ladevorganges des Speichers (5) mit dem Vorratsbehälter (16) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (25) des Vorsteuerventils (9) als gestufter Kolben ausgebildet ist, wobei die von der Differenz der beiden Durchmesser herrührende Wirkfläche während des Aufladens des Speichers (5) unter der Wirkung des Drucks der Druckmittelquelle und bei aufgeladenem Speicher (5) unter der Wirkung des Drucks im Vorratsbehälter (16) steht, daß im mittleren Bereich des Ventilglieds (25) zwei zusätzliche, mittlere Steuerkolben (27, 28) angeordnet sind, deren Durchmesser den Durchmessern der ihnen jeweils benachbarten endseitigen Kolben entsprechen, und daß an den beiden mittleren Steuerkolben (27, 28) an den voneinander abgewandten Seiten Steuerkanten (38, 39) vorgesehen sind, die mit Steuerkanten (40, 41) des das Ventilglied (25 aufnehmenden Ventilgehäuses (23) zusammenwirken.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der mit dem Vorratsbehälter (16) in Verbindung stehenden Stirnseite des Ventilgliedes (25) eine Sackbohrung (35) beginnt, die bis zu dem den endseitigen größeren Steuerkolben (26) mit dem diesem benachbarten mittleren Steuerkolben (27) verbindenden Verbindungsstück (30) geführt ist und dort mit einer nach außen führenden Querbohrung (36) verbunden ist, und daß die Wand eines mit der Steuerleitung (12) in Verbindung stehenden Ringkanales (37) die Steuerkanten des Ventilgehäuses (23) bildet.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (25) zwischen seinen beiden mittleren Steuerkolben (27, 28) quer geteilt ist, daß auf die an den Vorratsbehälter (16) angeschlossene Stirnseite des Ventilgliedes eine dessen beide Teile zusammenzuhalten suchende Feder wirkt und daß der von den beiden Steuerkolben (26, 27), die vom Anschluß an den Vorratsbehälter am weitesten entfernt sind, begrenzte Raum über eine Bohrung im Gehäuse (23) mit dem Vorratsbehälter verbunden ist.