DE3138411C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Wegeventil mit einer insbesondere elektromagnetisch betätigten Vorsteuerstufe nach der Gat­ tung des Hauptanspruchs.

Es ist schon ein solches hydraulisches Wegeventil aus der DE 30 09 699 A1 bekannt, das bei interner Steuerölversorgung im Kon­ stantstrom-System mit einem niedrigen Neutralumaufdruck arbeitet. Zur Betätigung des Steuerschiebers wird der von der Pumpe über den Steuer­ schieber zum Tank fließende Druckmittelstrom vom Steuerschieber selbst so weit angedrosselt, daß ein ausreichendes Druckniveau für die Vor­ steuerstufe vorhanden ist. Von Nachteil bei diesem elektrohydraulisch vorgesteuerten Wegeventil ist, daß das erhöhte Druckniveau für die Vorsteuerung unmittelbar vom Steuerschieber der Hauptsteuerstufe ange­ drosselt werden muß. Hinzu kommt, daß das Wegeventil kein Umschaltven­ til aufweist und daher der gesamte Druckmittelstrom von der Pumpe über den Steuerschieber geleitet werden muß. Dies führt zu einem aufwendig bauenden Wegeventil, da die Kanäle entsprechend groß ausgelegt und Steuerkanten entsprechend aufeinander abgestimmt werden müssen. Ferner ist von Nachteil, daß für die Vorsteuerung das Wegeventil zwei Strom­ begrenzungsventile aufweist, über welche vom Hauptdruckmittelstrom zwei Steuerströme abgezweigt werden und daß dementsprechend zwei teue­ re Druckregelventile als Vorsteuerstufe verwendet werden. Auch dies führt zu einer relativ aufwendigen Bauweise. Ferner ist von Nachteil, daß bei dieser Art der Vorsteuerung bei vertretbaren Steuerölverlusten die Stellzeiten relativ groß werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, für ein im Konstantstrom-System arbei­ tendes, vorgesteuertes Wegeventil eine interne Steuerdruckmittelver­ sorgung zu schaffen, die mit geringem Aufwand baut und energiesparend arbeitet.

Ausgehend von dem eingangs genannten Wegeventil wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß das vorgesteuerte We­ geventil für Konstantstrom-System eine interne Steuerölversorgung er­ möglicht, die neben einem niedrigen Neutralumlaufdruck erheblich ein­ facher baut und damit mit geringerem Aufwand auskommt. Dabei wird wäh­ rend der Leerlaufperioden des Wegeventils der von der Pumpe kommende Druckmittelstrom vom Umschaltventil unmittelbar zum Tank geleitet, so daß sich entsprechend große, aufwendige Kammern, die vom Steuerschie­ ber durchdrungen sind, erübrigen. Zur Begrenzung des Steuerölstroms wird eine einzige Drosselstelle verwendet, die ohnedies vom Umschalt­ ventil her schon vorhanden ist. Anstelle aufwendiger Druckregelventile kann als Vorsteuerstufe ein kostengünstiges, schaltendes Wegeventil verwendet werden. Hinzu kommt, daß sich mit dieser Art der Vorsteue­ rung kurze Stellzeiten erzielen lassen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteil­ hafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angege­ benen Wegeventils möglich. Zweckmäßig ist es, wenn als Vorsteuerstufe ein handelsübliches 4/3-Wegeventil verwendet wird. Vorteilhaft ist ferner eine Ausbildung gemäß Anspruch 4, die eine äußerst kompakte Bauweise des Wegeventils ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Fi­ gur zeigt einen Längsschnitt durch ein elektrohydraulisch vorgesteuer­ tes Wegeventil.

Die Figur zeigt ein elektrohydraulisch vorgesteuertes Wegeventil 10, das aus einer Hauptsteuerstufe 11 und einer Vorsteuerstufe 12 besteht. In der Hauptsteuerstufe 11 ist zusätzlich ein Umschaltventil 13 untergebracht. Ein Gehäuse 14 der Hauptsteuerstufe 11 weist eine Schieber­ bohrung 15 auf, die eine Pumpenkammer 16, eine erste und zweite Verbraucherkammer 17 bzw. 18 sowie außerhalb davon liegende erste und zweite Rücklaufkammern 19, 21 durch­ dringt. Nach außen zu verläuft die Schieberbohrung 15 in eine erste Druckkammer 22 bzw. zweite Druckkammer 23. Zu­ sätzlich ist zwischen der zweiten Rücklaufkammer 21 und der zweiten Druckkammer 23 eine erste und zweite Steuer­ kammer 24, 25 angeordnet. Die beiden Verbraucherkammern 17, 18 sind mit den beiden Anschlüssen eines doppelt wir­ kenden Zylinders 26 verbunden. Die beiden Rücklaufkammern 19, 21 sowie die zweite Steuerkammer 25 sind zu einem Tank 27 entlastet. Von der Pumpenkammer 16, der zweiten Rücklaufkammer 21 sowie der ersten Steuerkammer 24 füh­ ren Verlängerungen in eine parallel zur Schieberbohrung 15 verlaufende Längsbohrung 28, in die das Umschaltventil 13 von einer Seite her eingebaut ist, während das gegenüber­ liegende Ende her Längsbohrung 28 einen Zulauf 29 bildet, in den eine Konstantstrom-Pumpe 31 Druckmittel aus dem Tank 27 fördert. In der Längsbohrung 28 ist ein schieber­ förmiges Schließglied 32 des Umschaltventils 13 dicht und gleitend geführt. Das Schließglied 32 wird von einer Feder 33 in der gezeichneten Ausgangsstellung gehalten, in der es die Verbindung vom Zulauf 29 zur zweiten Rücklaufkammer 21 sperrt. Ferner ist das Schließglied 32 so ausgebildet, daß es auch eine Verbindung von der zweiten Rücklaufkammer 21 zur ersten Steuerkammer 24 verhindert. Im Schließglied 32 selbst ist eine Drosselstelle 34 angeordnet, die eine ständige Verbindung vom Zulauf 29 zur ersten Steuerkammer 24 herstellt und damit Teil einer vom Zulauf 29 über das Umschaltventil 13 und einen in der Schieberbohrung 15 ge­ führten Steuerschieber 36 zum Tank 27 geführten Steuerleitung 35 bildet. Am Steuerschieber 36 ist neben einem mittleren Kol­ benabschnitt 37 ein linker (38) sowie ein rechter Kolben­ abschnitt 39 ausgebildet. Der Steuerschieber 36 steuert damit in üblicher Weise die Verbindungen vom Zulauf 29 zum Verbraucher 26 bzw. vom letzteren zum Tank 27. An dem in die erste Druckkammer 22 ragenden linken Kolbenab­ schnitt 38 greift eine doppeltwirkende Rückholeinrich­ tung 41 an, die den Steuerschieber 36 in der gezeichneten Neutralstellung zentriert. Der rechte Kolbenabschnitt 39 durchdringt die beiden Steuerkammern 24, 25 und ist durch eine koaxial angeordnete Längsbohrung 42 hohl ausgebildet. Im Bereich der beiden Steuerkammern 24, 25 weist der rechte Kolbenabschnitt 39 jeweils einen Kranz von Radialbohrungen 45 bzw. 44 auf. In der Längsbohrung 42 ist ein Hilfsschie­ ber 45 dicht und gleitend geführt, der mit seinen beiden Steuerkanten 46, 47 in der gezeichneten Mittelstellung die Verbindung zwischen den Radialbohrungen 43, 44 auf­ steuert. Der Hilfsschieber 45 ist durch relativ schwache Federn 48, 49, die sich im Steuerschieber 36 abstützen, in seiner Mittellage zentriert. Ein der ersten Feder 48 zugeordneter Druckraum 51 über einen im Steuerschie­ ber 36 ausgebildeten Kanal 52 mit der ersten Druckkammer 22 verbunden. In entsprechender Weise ist ein der zwei­ ten Feder 49 zugeordneter zweiter Druckraum 53 über einen zweiten Kanal 54 mit der zweiten Steuerkammer 23 ver­ bunden. Die dem Umschaltventil 13 zugeordnete Steuerlei­ tung 35 ist somit durch den Steuerschieber 36 hindurch in vom Hilfsschieber beeinflußbarer Weise zum Tank 27 geführt.

Die Vorsteuerstufe 12 besteht aus einem handelsüblichen 4/3-Wegeventil 55, dessen Schieber 56 von einem ersten 57 bzw. zweiten Schaltmagneten 58 auslenkbar ist. Eine Ein­ laßkammer 59 des vorsteuernden Wegeventils 55 hat mit dem Zulauf 29 Verbindung, während die beiden Steueranschlüsse 61 bzw. 62 über Querkanäle 63 bzw. 64 mit der ersten 22 bzw. zweiten Druckkammer 23 in Verbindung stehen.

Die Wirkungsweise des Wegeventils 10 wird wie folgt er­ läutert, wobei nur so weit auf dessen Funktion eingegangen wird, als zum Verständnis der Erfindung notwendig ist.

Bei nicht betätigtem Vorsteuer-Wegeventil 55 sind die beiden Druckkammern 22, 23 am Hauptsteuerschieber 36 zum Tank 27 entlastet. Der Steuerschieber 36 wird von der Rück­ holeinrichtung 41 in der gezeichneten Neutralstellung zen­ triert. Auch die Druckräume 51, 53 am Hilfsschieber 45 sind damit zum Rücklauf entlastet, wodurch er in der ge­ zeichneten Mittelstellung von den Federn 48, 49 zentriert wird. Fördert die Pumpe 31 nun Druckmittel in den Zulauf 29, so öffnet das Schließglied 32 des Umschaltventils 13 eine Verbindung zur zweiten Rücklaufkammer 21. Zugleich fließt über die Drosselstelle 34 ein kleiner Steuerstrom über die Steuerleitung 35 mit dem in Offenstellung be­ findlichen Hilfsschieber 45 ebenfalls zum Tank 27. Dabei bewirkt die Feder 33 des Umschaltventils 13 einen relativ niedrigen Neutralumlaufdruck, gegen den die Pumpe 31 bei nicht betätigtem Wegeventil 10 arbeiten muß und welcher Druck auch in der Einlaßkammer 59 des Vorsteuer-Wegeven­ tils 55 ansteht.

Wird nun beispielsweise durch Erregen des ersten Magneten 57 der Schieber 56 nach rechts ausgelenkt, so kann der in der Einlaßkammer 59 anstehende Umlaufdruck über den ersten Steueranschluß 61 und den Querkanal 63 in der ersten Druck­ kammer 22 wirken. Zugleich ist die zweite Druckkammer 23 über die Vorsteuerstufe 12 zum Tank 27 entlastet. Der in der ersten Druckkammer 22 auf die Stirnfläche des linken Kolbenabschnitts 38 wirkende Umlaufdruck ist dabei so ge­ ring, daß er den Steuerschieber 36 nicht gegen die Kraft der Rückstelleinrichtung 41 auslenken kann. Der Umlaufdruck gelangt aber zugleich aus der ersten Druckkammer 22 über den Kanal 52 in den ersten Druckraum 51 am Hilfsschieber 45. Der relativ niedrige Umlaufdruck reicht nun aus, um den Hilfsschieber 45 gegen die relativ schwache Kraft der zweiten Feder 49 nach rechts auszulenken, wodurch die erste Steuerkante 46 die Steuerleitung 35 unterbricht. Damit ent­ fällt auch die von der Drosselstelle 34 aufgebaute Druck­ differenz, und das druckausgeglichene Schließglied 32 wird von der Feder 33 nach links geschoben. Das Umschaltventil 13 drosselt damit die Verbindung zum Zulauf 29 zum Tank 27 zu, wodurch der Druck im Zulauf 29 steigt. Dieser erhöhte Druck kann sich über das geöffnete Vorsteuer-Wegeventil 55 auch in der ersten Druckkammer 22 aufbauen und nun den Steuerschieber 36 gegen die Kraft der stärkeren Feder in der Rückholeinrichtung 41 nach rechts auslenken, so daß er Druckmittel zum Verbraucher 26 steuert. Selbstver­ ständlich kann durch Betätigung des zweiten Magneten 58 der Steuerschieber 36 in entsprechend umgekehrter Weise nach links ausgelenkt werden.

Bei vorliegendem Wegeventil 10 kann somit in einem Kon­ stantstrom-System eine interne Steuerölversorgung vorge­ sehen werden, wobei der Neutralumlaufdruck relativ nied­ rig gehalten wird. Dabei kann als Vorsteuerventil ein preisgünstiges, handelsübliches 4/3-Wegeventil benutzt werden. Zudem kann das Wegeventil 10 in relativ kompakter und einfacher Bauweise ausgeführt werden, wobei zudem auch kurze Stellzeiten erreichbar sind.

Selbstverständlich sind Änderungen an der gezeigten Aus­ führungsform möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung ab­ zuweichen. So ist es auch möglich, den Hilfsschieber 45 nicht im Steuerschieber 36 selbst, sondern getrennt davon im Gehäuse 14 anzuordnen.

Claims (5)

1. Hydraulisches Wegeventil mit einer insbesondere elektromagnetisch betätigten Vorsteuerstufe und einer davon gesteuerten Hauptsteuerstu­ fe, deren im Ventilgehäuse verschiebbarer, in seiner Neutralstellung federzentrierter Steuerschieber mit zugeordneten, stirnseitigen, von der Vorsteuerstufe druckmittelbeaufschlagbaren Druckkammern wenigstens eine Verbraucherkammer wahlweise mit einer Pumpenkammer oder einer Rücklaufkammer verbindet und der in seiner Neutralstellung eine Ent­ lastung des in die Pumpenkammer geförderten Druckmittelstroms in den Rücklauf bewirkt, sowie mit einer von diesem Druckmittelstrom strom­ aufwärts vom Steuerschieber abzweigenden Steuerleitung, in die eine den Steuerdruckmittelstrom begrenzende Drosseleinrichtung geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerschieber (36) zur Ent­ lastung des geförderten Druckmittelstroms ein Umschaltventil (13) pa­ rallel geschaltet ist, dessen Schließglied (32) durch die an der Dros­ seleinrichtung (34) auftretende Druckdifferenz gegen die Kraft einer Feder (33) auslenkbar ist und daß die über die Drosseleinrichtung (34) geführte Steuerleitung (35) stromabwärts von letzterer (34) über einen Hilfsschieber (45) vom Rücklauf (27) geführt ist und der Hilfsschie­ ber (45) abhängig von den Drücken in den Druckkammern (22, 23) steuer­ bar ist, und daß die Vorsteuerstufe (12) ein schaltendes Wegeven­ til (55) aufweist, das wechselweise jeweils eine der Druckkammern (22, 23) mit der Pumpenkammer (16) oder dem Rücklauf (27) verbindet.

2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerstufe als 4-Wege-3-Stellungsventil (55) ausgebildet ist.

3. Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschieber (45) von Federn (48, 49) in einer Mittelstellung zen­ triert ist, in der er die Steuerleitung (35) aufsteuert und bei Aus­ lenkung nach beiden Richtungen diese zusteuert.

4. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hilfsschieber (45) im Steuerschieber (36) angeordnet ist und die seinen Stirnseiten zugeordneten Druckräume (51, 53) über Ka­ näle (52, 54) im Steuerschieber (36) mit den zugeordneten Druckkam­ mern (22, 23) Verbindung haben.

5. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß im Ventilgehäuse (14) zwischen einer von zwei im Ventilgehäu­ se (14) angeordneten Rücklaufkammern (21) und einer der Druckkammern (23) zwei der Steuerleitung (35) zugeordnete, vom Steuerschieber (36) durchdrungene Steuerkammern (24, 25) angeordnet sind.