DE3629479A1

DE3629479A1 - Wegeventil

Info

Publication number: DE3629479A1
Application number: DE19863629479
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Hahmann
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1985-09-03
Filing date: 1986-08-29
Publication date: 1987-07-16

Description

Hydraulische Wegeventile, durch die mehrere Verbraucher unabhängig voneinander angesteuert werden, sind bisher nicht bekannt. Hierzu wurden bisher mehrere Ventile benutzt. Der Nachteil dieser Lösung liegt im baulichen Aufwand mit allen sich daraus ergebenden nachteiligen Folgen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil zu schaffen, durch welches mehrere Verbraucherleitungen unabhängig voneinander angesteuert werden können. Dabei können die Verbraucherleitungen mit dem Vor- und Rücklauf eines Verbrauchers oder mit dem Vorlauf von zwei unab hängigen Verbrauchern oder mit dem Vorlauf von nur einem Verbraucher verbunden sein.

Zur Lösung wird vorgesehen, daß das Ventil eine Steuer bohrung aufweist mit Pumpen-, Tank- und Verbraucheranschlüssen. In der Steuerbohrung sind zwei Steuerschieber unabhängig voneinander beweglich. Jedenfalls einer der Schieber ist mit einer eigenen Ansteuerung versehen. Die Steuerschieber steuern jeweils zumindest einen der Verbraucheranschlüsse.

Dabei ist bevorzugt vorgesehen, daß die Steuerschieber und die Steuerbohrung spiegelsymmetrisch zur Normalebene in der Längsmitte der Steuerbohrung ausgelegt ist. Hier durch wird das Wegeventil einfach in der Fertigung, wobei die Steuerschieber seitenvertauschbar sind.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, daß der Tankanschluß in die Steuerbohrung in deren Längsmitte mündet. Hierdurch wird vermieden, daß die Ansteuerung der Steuerschieber durch den Pumpendruck oder den Verbraucherdruck beeinflußt wird.

Jeder der Steuerschieber ist mit seinem Teil der Steuer bohrung vorzugsweise als 3/3-Wegeventil ausgeführt. Hierbei münden zwei Pumpenkanäle an den beiden Enden der Steuerbohrung jeweils im axialen Bereich einer Ein schnürung des Steuerschiebers, die zwischen einem Führungs bund des Steuerschiebers auf der einen Seite und dem Steuerbund bzw. den Steuerkanten des Steuerschiebers auf der anderen Seite liegt. Die beiden Verbraucherkanäle münden im axialen Bereich der Steuerkanten, mit dem jeder Steuerschieber versehen ist. Vorzugsweise haben die Steuer kanten zu ihrem Verbraucherkanal eine positive Überdeckung, so daß in der Nullage der Steuerschieber sämtliche An schlüsse geschlossen sind.

Vorzugsweise besitzt jeder Steuerschieber eine eigene Ansteuerung, die allerdings - insbesondere bei hydrau lischer Betätigung - nur eine einseitige Stellkraft aufbringt. Dies könnte für einige Einsatzzwecke ein Nach teil sein. Der Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch be seitigt, daß die Schieber mit ihren freien Enden an einander stoßen, so daß jeder Schieber gegen die Richtung seiner Verstellkraft durch die Betätigungseinrichtung des anderen Schiebers verschoben wird.

Die Stoßenden der Steuerschieber stehen in der Nullstellung der Schieber mit mehr oder weniger Totstrecke voreinander. Die Totstrecke bestimmt, welche Schieberbewegung ohne gegenseitige Beeinflussung möglich ist. Die Größe der Totstrecke bemißt sich nach den gewünschten Funktionen. Im Grenzfall ist die Totstrecke in der Nullstellung der beiden Schieber gleich Null. Dabei wird die Ansteuerung vorzugsweise so gewählt, daß eine definierte Nullstellung besteht. Eine konstruktiv einfache Möglichkeit hierzu besteht darin, daß jeder Schieber durch eine gefesselte Feder in beiden Bewegungsrichtungen vorgespannt ist.

Eine Version des Ventils, die zum Beispiel für die Betäti gung eines Verbrauchers in mehreren Geschwindigkeitsstufen geeignet ist, zeichnet sich dadurch aus, daß die Steuer schieber völlig unabhängig voneinander ansteuerbar und beweglich sind, wobei in der vorzugsweise durch gefesselte Feder festgelegten Nullstellung der Steuerschieber jeweils eine Verbindung des Verbraucheranschlusses zum Tank gegeben ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ventil mit zwei unabhängigen Stellschiebern zur Betätigung von zwei Verbrauchern;

Fig. 2 ein Ventil mit zwei mechanisch interaktiven Steuerschiebern.

Zu Fig. 1:

Im Gehäuse 1 ist die Steuerbohrung 2 angebracht. In der Steuerbohrung 2 ist ein erster Schieber 3 und ein zweiter Schieber 4 axial beweglich. Jeder Schieber 3 und 4 weist einen Steuerbund 5 und 6 auf. Durch diesen Steuer bund wird ein Verbraucheranschluß 18 bzw. 19 zwischen einem Tankanschluß 16 und jeweils einem der Pumpenan schlüsse 7 und 8 gesteuert. Jeder Steuerschieber mit seinem Teil der Bohrung ist daher als 3/3-Wegeventil ausgelegt. Der Tankanschluß 16 befindet sich in der axialen Mitte der Steuerbohrung 2. Der Pumpenanschluß P verzweigt sich in die Zweige 7 und 8, die jeweils an den axialen Enden der Steuerbohrung 2 münden. Jeder Steuerschieber ist durch eine gefesselte Feder 15 eingespannt. Hierzu besitzt jeder Steuerschieber einen eingeschraubten Ansatz 14, der zur zentrischen Führung von zwei Ringen 11 und 12 dient. Der Ring 12 wird durch den eingeschraubten Überwurf 13 gehalten. Die Feder liegt zwischen den beiden Ringen 11 und 12 mit Vorspannung fest. Mit ihrer von der Feder abgewandten Seite liegen die Ringe 11 und 12 in ihrem Außenbereich auf dem Gehäuse und in ihrem inneren Bereich auf dem Überwurf 13 bzw. dem Führungsbund 9 bzw. 10 des Steuerschiebers auf.

Jeder Steuerschieber weist einen Führungsbund 9 bzw. 10 auf. Jeder Führungsbund ist in der Vorsteuerkammer 33, 34 mit dem Vorsteuerdruck der Vorsteuerventile 27, 28 belastet.

Die Einspannung durch die Feder 15 ist nun so gewählt, daß jeder Steuerschieber 3, 4 mit seinem Steuerbund 5 bzw. 6 ohne Vorsteuerdruckbelastung, d.h. in der Nullstellung die Verbindung zwischen Verbraucher A bzw. B und dem Tank T freigibt.

Die Vorsteuerventile 27, 28 werden durch Magneten 29, 30 angesteuert.

Im stromlosen Zustand werden die Steuerschieber 3, 4 nicht mit Vorsteuerdruck beaufschlagt. Die Steuerschieber nehmen ihre Nullstellung ein und geben - wie bereits gesagt - die Verbindung von ihrem jeweiligen Verbraucher A bzw. B zum Tank frei.

Bei Beaufschlagen der Magneten mit einem Ruhestrom werden die Steuerschieber 3, 4 derart mit Vorsteuerdruck beauf schlagt, daß die Steuerbünde die Verbraucheranschlüsse 18, 19 positiv überdecken, so daß sämtliche Anschlüsse verschlossen sind.

Bei weiterer Belastung der Magneten mit einem variablen Arbeitsstrom bis zum Maximalstrom S können hierzu pro portionale Vorsteuerdrücke erzeugt und die Steuerschieber 3, 4 derart verschoben werden, daß Öffnungen unterschied licher Weiten zwischen dem jeweiligen Verbraucher A bzw. B und dem Pumpenkanal 7 bzw. 8 hergestellt werden.

Das Ausführungsbeispiel ist erläutert in der Schaltung zum Betrieb eines einzelnen Verbrauchers 35.

Tabelle 1 zeigt die Schaltmöglichkeiten in Abhängigkeit von den Steuerströmen IA bzw. IB, mit denen die Magneten 29, 30 der Vorsteuerventile 27, 28 beaufschlagt werden.

Die Pumpe 20 zur Einspeisung des Hydraulikstroms ist eine Verstellpumpe. Das Fördervolumen dieser Pumpe wird durch Verstelleinrichtung 21 gesteuert. Die Verstelleinrichtung ist schematisch als Zylinder-Kolben-Einheit dargestellt. Der Kolben wird gegen die Kraft einer Feder mit dem Lastdruck beaufschlagt. Hierzu ist die Rückseite des Zylinders einerseits an die Lastmeldung 24 angeschlossen und andererseits über eine sehr enge Drossel 22 mit dem Tank 17 verbunden. Zur Beaufschlagung des Lastmeldekanals 24 mit dem Lastdruck weist der Steuerbund 5 eine Bohrung 26 auf, die in einen Axialkanal 25 des Steuerschiebers 3 mündet. Der Axialkanal 25 endet über eine Radialbohrung in einer Nut 40 im Führungsbund 9. Die Nut 40 kämmt in der Steuerstellung des Steuerschiebers 3, in der der Verbraucher anschluß 19 mit dem Pumpenanschluß 7 verbunden ist, mit der Nut 23 im Ventilgehäuse 1. Die Nut 23 ist mit dem Lastmeldekanal 24 verbunden. Durch die Rückmeldung des Last drucks an die Verstelleinrichtung kann der Förderstrom der Pumpe und damit auch die Leistung dem tatsächlichen Bedarf angepaßt werden.

Zu Fig. 2: Im Gehäuse 1 ist die Steuerbohrung 2 angebracht. In der Steuerbohrung 2 ist ein erster Schieber 3 und ein zweiter Schieber 4 axial beweglich. Jeder Schieber 3 und 4 weist die Steuerbünde 37, 38 und 36, 39 auf. Durch diese Steuerbünde wird ein Verbraucheranschluß 18 bzw. 19 zwischen einem Tankanschluß 16 und jeweils einem der Pumpenanschlüsse 7 und 8 gesteuert. Jeder Steuerschieber mit seinem Teil der Bohrung ist als 3/3-Wegeventil ausge legt. Der Tankanschluß 16 befindet sich in der axialen Mitte der Steuerbohrung 2. Der Pumpenanschluß verzweigt sich in die Zweige 7 und 8, die jeweils an den axialen Enden der Steuerbohrung 2 münden. Jeder Steuerschieber ist durch eine gefesselte Feder 15 eingespannt. Hierzu besitzt jeder Steuerschieber einen eingeschraubten Ansatz 14, der zur zentrischen Führung von zwei Ringen 11 und 12 dient. Der Ring 12 wird durch den eingeschraubten Überwurf 13 gehalten. Die Feder liegt zwischen den beiden Ringen 11 und 12 mit Vorspannung fest. Mit ihrer von der Feder ab gewandten Seite liegen die Ringe 11 und 12 in ihrem Außenbereich auf dem Gehäuse und in ihrem inneren Bereich auf dem Überwurf 13 bzw. dem Führungsbund 9 bzw. 10 des Steuerschiebers auf.

Die Einspannung durch die Feder 15 ist nun so gewählt, daß jeder Steuerschieber 3, 4 mit seinen Steuerbunden 37, 38 bzw. 36, 39 ohne Vorsteuerdruckbelastung, d.h. in der Nullstellung die Verbindungen seinen Verbraucher A bzw. B zum Tank T und zur Pumpe P sperrt.

Die Vorsteuerventile 27, 28 werden durch Magneten 29, 30 angesteuert.

Im stromlosen Zustand werden die Steuerschieber 3, 4 nicht mit Vorsteuerdruck beaufschlagt. Die Steuerschieber nehmen ihre Nullstellung ein und sperren - wie bereits gesagt - die Verbraucher A bzw. B.

Bei Beaufschlagen der Magneten mit einem Ruhestrom werden die Steuerschieber 3, 4 derart mit Vorsteuerdruck beauf schlagt, daß die Steuerbünde 36 bzw. 37 zunächst die Verbraucheranschlüsse 18, 19 mit dem Tank T verbinden.

Bei weiterer Belastung der Magneten mit einem variablen Arbeitsstrom bis hin zum Maximalstrom S können hierzu proportionale Vorsteuerdrücke erzeugt und die Steuer schieber 3, 4 derart verschoben werden, daß Öffnungen unterschiedlicher Weiten zwischen dem jeweiligen Ver braucher A bzw. B und dem Tankkanal 16 hergestellt werden.

Dabei ist jedoch jeder Schieber 3, 4 gleichzeitig mit einem Stoßende 31 und 32 versehen. Die Stoßenden sind im Bereich der axialen Mitte der Bohrung 2 einander zugewandt. In der Nullstellung besteht ein definierter Abstand (Totstrecke) zwischen den Stoßenden 31 und 32. Im vor liegenden Fall ist die Totstrecke so bemessen, daß erst nach Öffnung des jeweiligen Verbrauchers A bzw. B zum Tank sich die Stoßenden 31, 32 berühren. Erst wenn einer der Steuerschieber mit einem höheren Strom als dem Ruhestrom beaufschlagt wird, verschiebt er dabei gleichzeitig den jeweils anderen Steuerschieber in dem Sinne, daß der durch den anderen Steuerschieber angesteuerte Verbraucher mit der Pumpe verbunden wird. Daher ist im Rahmen der Tot strecke eine selbständige Ansteuerung jedes der Steuer schieber in Richtung der Verstellkraft möglich. Bei Ansteuerung über die Totstrecke hinaus beeinflussen sich beide Steuer schieber, so daß beide Verbraucheranschlüsse A und B inter aktiv gesteuert werden können.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ergeben sich Schalt möglichkeiten in Abhängigkeit von den Steuerströmen IA bzw. IB, mit denen die Magneten 29, 30 der Vorsteuerventile 27, 28 beaufschlagt werden, z.B. aus Tabelle 2 für einen über die Verbraucheranschlüsse A und B in beiden Richtungen druckbeaufschlagbaren Verbraucher.

Die Pumpe 20 zur Einspeisung des Hydraulikölstroms ist wiederum eine Verstellpumpe. Das Fördervolumen dieser Pumpe wird durch Verstelleinrichtung 21 gesteuert. Die Verstelleinrichtung ist schematisch als Zylinder-Kolben- Einheit dargestellt. Der Kolben wird gegen die Kraft einer Feder mit dem Lastdruck beaufschlagt. Hierzu ist die Rückseite des Zylinders einerseits an die Lastmelde leitung 24 angeschlossen und andererseits über eine sehr enge Drossel 22 mit dem Tank 17 verbunden. Zur Beaufschlagung des Lastmeldekanals 24 mit dem Lastdruck weist der Steuer schieber 4 zwischen den Steuerkanten 37, 38 eine Bohrung 26 auf, die in einen Axialkanal 25 des Steuerschiebers 4 mündet. Der Axialkanal 25 endet über eine Radialbohrung in einer Nut 40 im Führungsbund 9. Die Nut 40 kämmt in der Steuerstellung des Steuerschiebers 4, in der der Verbraucheranschluß 19 mit dem Pumpenanschluß 7 verbunden ist, mit der Nut 23 im Ventilgehäuse 1. Die Nut 23 ist mit dem Lastmeldekanal 24 verbunden. Durch die Rück meldung des Lastdrucks an die Verstelleinrichtung kann der Förderstrom der Pumpe und damit auch die Leistung dem tatsächlichen Bedarf angepaßt werden.

Bezugszeichenaufstellung 1  Gehäuse, Ventilgehäuse
2  Bohrung, Steuerbohrung
3  erster Schieber, Steuerschieber
4  zweiter Schieber, Steuerschieber
5  Steuerbund
6  Steuerbund
7  Pumpenanschluß P
8  Pumpenanschluß P
9  Führungsbund
10  Führungsbund
11  Ring
12  Ring
13  Überwurf
14  Ansatz
15  Feder
16  Tankanschluß T
17  Tank
18  Verbraucher A
19  Verbraucher B
20  Stellpumpe
21  Verstelleinrichtung
22  Drossel
23  Nut
24  Lastmeldeleitung
25  Lastmeldekanal, Axialkanal
26  Bohrung
27  Vorsteuerventil
28  Vorsteuerventil
29  Stellmagnet
30  Stellmagnet
31  Stoß-Ende
32  Stoß-Ende
33  Vorsteuerkammer
34  Vorsteuerkammer
35  Verbraucher
36  Tanksteuerbund
37  Tanksteuerbund
38  Pumpen-Steuerbund
39  Pumpen-Steuerbund
40  Nut

Tabelle 1

Tabelle 2

Claims

1. Wegeventil mit mehreren Verbraucheranschlüssen,

Kennzeichen:

das Ventil besitzt eine Steuerbohrung (2);

in der Steuerbohrung sind zwei Steuerschieber (3, 4) fluchtend geführt;

die Steuerschieber werden durch je eine Betätigungs einrichtung (Stellmagnete 29, 30) angesteuert;

jeder der Steuerschieber steuert Verbraucheranschlüs se (A, B).

2. Wegeventil nach Anspruch 1,

Kennzeichen:

jeder der Steuerschieber (3, 4) bildet mit seinem Teil der Steuerbohrung ein 3/3-Wegeventil.

3. Wegeventil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Schieber durch eine Betätigungs einrichtung einseitig angesteuert wird und

daß der Schieber in seiner Endstellung den anderen Schieber mit einander zugewandten Stoßenden (31, 32) ebenfalls in eine Endstellung verschiebt.

4. Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2,

Kennzeichen:

die Schieber (3, 4) sind völlig unabhängig geführt und das Wegeventil weist zwei Verbraucheranschlüsse (18, 19) auf, vorzugsweise zum Ansteuern eines einzigen Verbrauchers (35) (Fig. 1).

5. Wegeventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

Kennzeichen:

die Steuerbohrung (2) und die Steuerschieber (3, 4) sind identisch spiegelsymmetrisch zur mittleren Normalebene der Steuerbohrung ausgelegt.

6. Wegeventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Seiten der Steuerschieber in den mittleren, mit dem Tankanschluß (16) versehenen Teil der Steuerbohrung (2) ragen.

7. Wegeventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkanal (7, 8) an den beiden Enden in die Steuerbohrung (2) mündet.

8. Wegeventil nach Anspruch 6 und Anspruch 7,

Kennzeichen:

jeweils ein Verbraucheranschluß (18, 19) mündet zwischen dem mittigen Tankkanal (16) und den jeweils endseitigen Pumpenkanälen (7, 8) in die Steuerbohrung (2), wobei jeder Steuerschieber Steuerbünde (5, 6, 36-37) mit positiver Überdeckung des zugeordneten Verbraucher kanals (18 bzw. 19) aufweist.

9. Wegeventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber (3, 4) hydraulisch angesteuert ist (Vorsteuerventile 27, 28), wobei jedem Schieber (3, 4) ein Magnet (29, 30) zur Steuerung des Vorsteuerdrucks zugeordnet ist.

10. Wegeventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

Kennzeichen:

jeder Schieber (3, 4) ist mit einer gefesselten Feder (15) eingespannt.

11. Wegeventil nach Anspruch 10,

Kennzeichen:

jeder Steuerschieber (3, 4) wird aus seiner durch die Feder (15) bestimmten Nullstellung durch die ihm zugeordnete Betätigungseinrichtung (28, 30 bzw. 27, 29) in die zur Mitte der Bohrung (2) gewandte Endstellung und durch Anstoß des anderen Steuer schiebers in die zum Ende der Bohrung gewandte End stellung verbracht.

12. Wegeventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Steuerschieber (3) ein Kanalsystem (23- 26, 40) für die Lastdruckmeldung des durch ihn gesteu erten Verbrauchers (B) zur Verstelleinrichtung (21) der Stellpumpe (20) steuert.