DE3630823A1 - Richtungssteuerungsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Richtungssteuerungs­ ventil der Spulenbauart zur Steuerung der Strömungs­ richtung eines hydraulischen Schaltkreises und bezieht sich insbesondere auf ein Richtungssteuerungsventil mit einer Strömungssteuerung.

Es gibt die verschiedensten Richtungssteuerungsventile dieser Art. Eine typische Konstruktion eines derartigen Ventils ist in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 49-21 693 beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Richtungssteuerungsventil der Spulen­ übertragungsart, das zur Steuerung der Strömung des Drucköls in und von einem Kippzylinder für einen Gabel­ stapler verwendet wird.

Beim Betrieb des Richtungssteuerungsventils wird, wenn ein Spulenteil 31 in Fig. 1 nach links verschoben wird, ein Plunger 33 durch den in einer Ölzuführöffnung 32 vorherrschenden Druck und gegen die Kraft einer Feder 34 nach links verschoben, so daß eine hydraulische Verbin­ dung zwischen den Nuten 35 und 36 hergestellt wird, so daß Druckfluid von der Zuführöffnung 32 durch diese Nuten 35 und 36 und einer Verbindungsleitung 37 zu einer kopfseitigen Ölkammer im Kippzylinder 38 zugeführt wird. Andererseits fließt, da die Verschiebung des Plungers 33 die Nuten 39 und 40 miteinander in Verbindung bringt, das Druckfluid in einer stangenseitigen Ölkammer durch eine Verbindungsleitung 41 und die Nuten 39 und 40 zu einer Tanköffnung 42, so daß der Mast nach vorne gekippt wird. Wenn umgekehrt das Spulenteil 31 nach rechts ver­ schoben wird, bewirkt der Öldruck von der Zuführöffnung 32, daß sich ein Rückschlagventil 43 öffnet, so daß eine Strömungsverbindung von der Nut 40 zur Nut 39 herge­ stellt wird, so daß das durch die Verbindungsleitung 41 zugeführte Drucköl in die stangenseitige Ölkammer im Kippzylinder 38 fließt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein kleiner Plunger 44 durch den in der Zuführseite vorherr­ schenden Fluiddruck in Fig. 1 gegen die Kraft einer Feder 45 nach rechts verschoben, so daß eine hydrauli­ sche Verbindung zwischen den Nuten 35 und 36 über eine in dem kleinen Plunger 44 ausgebildete Nut 46 herge­ stellt wird, so daß das Druckfluid in der kopfseitigen Ölkammer im Kippzylinder 38 durch die Verbindungsleitung 37 und die Nuten 36, 35 in die Tanköffnung 47 fließt, um den Mast nach hinten zu kippen.

Das in Fig. 1 gezeigte und oben beschriebene Richtungs­ steuerungsventil hat den Nachteil, daß es einen sehr komplizierten Aufbau hat. Da weiter die Querschnitts­ fläche des Druckölkanals während des Kippens des Mastes durch die Plungerstellung bestimmt wird, die wiederum durch die Feder und den Führungsdruck des Druckfluids an der Führungsseite gesteuert wird, ändert sich die Geschwindigkeit des Vorwärtskippens während eines derartigen Kippens des Mastes in Abhängigkeit von der in Vorwärtskipprichtung einwirkenden Last, auch wenn sichergestellt ist, daß das Druckfluid in der kammer­ seitigen Ölkammer des Kippzylinders über Drosselein­ richtungen ausgegeben wird. Da der Kanal durch die Plungerwirkung geschlossen und geöffnet wird, kann das Druckfluid im abgeschalteten Zustand, bei dem sich die Spule in der neutralen Stellung befindet, auslaufen. Somit besteht ein zusätzlicher Nachteil darin, daß der Mast, auf den in Kipprichtung vorwärts eine Last ein­ wirkt, nicht für eine längere Zeit in einer festgelegten Stellung gehalten werden kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Richtungssteuerungsventil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es die Nachteile des Standes der Technik behebt, d.h. daß es einen konstanten Betrieb des Gabelstaplers gewährleistet und dabei einen ein­ facheren Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeich­ nete Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der Erfindung wird ein Richtungssteuerungsventil geschaffen, bei dem die Stömungsrichtung eines von einer Druckquelle zu einem Ventilkörper zugeführten Druckfluids in bezug auf einen Hydraulikzylinder durch einen Schalt­ vorgang eines Spulenteils gesteuert wird, wobei in einem eine Ölkammer des Hydraulikzylinders mit dem Spulenteil verbindenden Kanal eine Strömungssteuerung vorgesehen ist, die im wesentlichen aus einem Kolben der Tellerbauart zum Öffnen und Schließen des Kanals besteht, und wobei, wenn das Spulenteil zum Zuführen des Druck­ fluids zur anderen Kammer des Hydraulikzylinders umge­ schaltet wird, der Führungsdruck der Druckquelle auf den Kolben in der Ventilöffnungsrichtung wirkt, während der Gegendruck des Druckfluids auf der Auslaßseite, der der Last entspricht, die auf die eine Ölkammer des Hydrau­ likzylinders wirkt, auf den Kolben in der Ventilschließ­ richtung so einwirkt, daß die Strömung des von der einen Ölkammer des Hydraulikzylinders ausgegebenen Druckfluids gesteuert wird.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines bekannten Richtungs­ steuerungsventils;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des Richtungssteuerungsventils gemäß der Erfin­ dung; und

Fig. 3 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungs­ form des Richtungssteuerungsventils gemäß der Erfindung.

In Fig. 2 ist ein Richtungssteuerungsventil dargestellt, das mit einer Strömungssteuerung verbunden ist, wobei dies einer ersten Ausführungsform der Erfindung ent­ spricht. Das Richtungssteuerungsventil umfaßt einen Ventilkörper 1, in dem eine Strömungssteuerung 5 einge­ baut ist, die einen ersten Kolben 2, einen zweiten Kolben 3 und eine Feder 4 und ein übertragend oder direkt wirkendes Spulenteil 14 umfaßt. Der erste Kolben 2 an der linken Seite in Fig. 2 ist einstückig ausgebildet und umfaßt einen linken Kolbenabschnitt 2 a, der gleitbar innerhalb einer ersten Druckkammer 6 aufgenommen ist, einen rechten Tellerabschnitt 2 b, der gleitend innerhalb einer zweiten Druckkammer 7 aufgenommen ist, und eine die Kolben und Tellerabschnitte 2 a und 2 b miteinander koaxial verbindende Kolbenstange 2 c. Der Tellerab­ schnitt 2 b kann einen in einem kreisförmigen Kanal 10 ausgebildeten Sitz berühren oder im Abstand davon ange­ ordnet sein, wobei der Kanal 10 eine hydraulische Verbindung zwischen einer ersten Öffnung 8 und einer zweiten Öffnung 9 bildet. Es soll darauf hingewiesen werden, daß in dem Tellerabschnitt 2 b eine Blenden­ öffnung 12 ausgebildet ist, um eine hydraulische Verbindung zwischen der zweiten Öffnung 9 und der zweiten Druckkammer 7 auszubilden. Die erste Öffnung 8 stellt eine Verbindung mit einer Arbeitsöffnung in einem Spulenteil 14 durch einen Ölkanal 15 dar, der in dem Ventilkörper 1 ausgebildet ist, während die zweite Öffnung 9 eine Verbindung über den Ölkanal 18 A mit einer stangenseitigen Ölkammer 17 a im Kippzylinder 17 darstellt, wobei der Zylinder zum Kippen des Mastes 16 eines Gabelstaplers dient. Eine kopfseitige Ölkammer 17 b im Kippzylinder 17 ist über einen Ölkanal 18 B mit einer anderen Arbeitsöffnung des Spulenteils 14 ver­ bunden.

Der zweite Kolben 3 an der rechten Seite in Fig. 2 besteht aus einem Kolbenabschnitt 3 a, der gleitbar innerhalb einer dritten Kammer 13 aufgenommen ist, und einem Stangenabschnitt 3 b, der gegen eine Endfläche des Tellerabschnitts 2 b des ersten Kolbens 2 anstößt und in Richtung des ersten Kolbens 2 durch die Feder 4 gedrückt wird, die innerhalb der dritten Druckkammer 13 angeordnet ist.

Die Druckkammern 6, 7 und 13 in der oben beschriebenen Strömungssteuerung 5 unterliegen den Führungsdrücken von unterschiedlichen Ölsystemen. Somit wird ein Führungsdruck von einer Hydraulikpumpe P in die erste Druckkammer 6 durch eine Führungsleitung 19 aufgebracht, um den Kolbenabschnitt 2 a des ersten Kolbens 2 nach rechts zu drücken, während ein von der stangenseitigen Ölkammer des Kippzylinders 17 kommender Führungsdruck über die Führungsleitung 18 A und die Öffnung 12 in die zweite Druckkammer 17 aufgebracht wird, um den Teller­ abschnitt 2 b des ersten Kolbens 2 nach links zu drücken. Andererseits wird der von der Hydraulikpumpe durch das Spulenteil 14 geleitete Führungsdruck oder der Gegen­ druck des von der stangenseitigen Ölkammer 17 a ausge­ gebenen Druckfluids in die dritte Druckkammer 13 über die Führungsleitung 20 geleitet, wenn der Kippzylinder 17 nach vorne gekippt wird, um den Kolbenabschnitt 3 a des zweiten Kolbens 3 nach links zu drücken. Das Spulenteil 14 ist mit einer Drossel 21 versehen, um die Strömung des von der stangenseitigen Ölkammer 17 a aus­ gegebenen Druckfluids zu begrenzen, wenn der Kipp­ zylinder 17 nach vorne gekippt wird. In der neutralen Stellung sind die Pumpe und die Tanköffnung miteinander verbunden.

Das oben beschriebene Richtungssteuerungsventil gemäß der ersten Ausführungsform arbeitet wie folgt.

Wenn die Hydraulikpumpe P angehalten wird

Da ein niedriger Führungsdruck sowohl in der ersten Druckkammer 6 als auch in der dritten Druckkammer 13 vorherrscht, wird der Kolben 2 einer nach links wirkenden Kraft in Fig. 2 durch die auf den zweiten Kolben 3 ein­ wirkende Feder 4 und den Führungsdruck von der stangen­ seitigen Ölkammer 17 a des Kippzylinders 17, der auf die zweite Druckkammer 7 wirkt, unterworfen, wobei unterstellt wird, daß die Last immer auf die stangen­ seitige Ölkammer infolge des Gewichtes der zugeordneten Materialhandhabungseinrichtung einwirkt, wodurch der kreisförmige Kanal 10 durch den Tellerabschnitt 2 b, der mit dem Sitz 11 in Berührung steht, geschlossen ist. In diesem Fall wirkt jedoch der Führungsdruck auf die geneigte Fläche des Tellerabschnitts 2 b des ersten Kolbens 2 nach rechts, so daß ein Druck entsprechend der Differenzfläche zwischen der rechten druckaufneh­ menden Fläche und der geneigten druckaufnehmenden Fläche des Tellerabschnitts 2 b so wirkt, daß der Tellerabschnitt 2 b nach links verschoben wird. Somit sitzt der Tellerabschnitt 2 b durch die kombinierte Kraft des Druckes der Feder 4 und des Führungsdruckes, der der Differenz der druckaufnehmenden Flächen gleich ist, auf dem Sitz 11.

Vorwärtskippen des Mastes

Wenn das Spulenteil 14 zum Vorwärtskippen (a) umge­ schaltet wird, wird Druckfluid von der Hydraulikpumpe P über den Ölkanal 18 B in die kopfseitige Ölkammer 17 b des Kippzylinders 17 geleitet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Führungsdruck von der Hydraulikpumpe P größer als die kombinierte Kraft des Druckes der Feder 4, und der Führungsdruck in der zweiten Druckkammer 7 wirkt auf die erste Druckkammer 6, um den ersten Kolben 2 nach rechts zu verschieben. Hierdurch wird der Tellerab­ schnitt 2 b des ersten Kolbens 2 vom Sitz 11 abgehoben, um den Ölkanal 10 zu öffnen. Somit wird eine begrenzte Menge Druckfluid, das in der stangenseitigen Ölkammer 17 a des Kippzylinders 17 enthalten war, über den Ölkanal 18 A, die zweite Öffnung 9, den Ölkanal 10, die erste Öffnung 8, die Ölleitung 15 und die Drossel 21 des Spulenteils 14 in den Tank ausgegeben.

Auf diese Weise wird der Kippzylinder 17 in einer Richtung betätigt, um die Kolbenstange herauszufahren, um den Mast 16 nach vorne zu kippen. Wenn in diesem Fall der erste Kolben 2 nach rechts bewegt wird, nimmt die Kraft der Feder 4 zu, während der Gegendruck des von der stangenseitigen Ölkammer 17 a des Kippzylinders 7 auf die dritte Druckkammer 13 einwirkt, so daß die auf den ersten Kolben 2 einwirkende Kraft nach links zunimmt. Hierdurch wird der erste Kolben 2 in einer Position stabilisiert, in der die kombinierte Kraft des Federdruckes und des Gegendruckes durch den in der ersten Druckkammer 6 vorherrschenden Führungsdruck ausgeglichen wird. Der Tellerabschnitt 2 b, der den Öffnungsgrad des Ölkanals 10 bestimmt, nimmt somit eine Stellung ein, die dem Wert des durch das Druck­ fluid an der Auslaßseite des Kippzylinders 17 aufge­ brachten Gegendruckes entspricht, d.h. der Größe der auf die Materialhandhabungseinrichtung einwirkenden Last. Je größer somit diese Last ist, umso geringer ist der Öffnungsgrad des Ölkanals 10 und die Auslaß­ strömung vom Kippzylinder 17.

Rückwärtiges Kippen des Mastes

Wenn das Spulenteil 14 zum Rückwärtskippen (b) umge­ schaltet wird, wirkt der Führungsdruck von der Hydraulikpumpe P auf die erste Druckkammer 6 über eine Führungsleitung 19, während er ebenfalls auf die dritte Druckkammer 13 über eine Führungsleitung 20 einwirkt. Andererseits wirkt das Druckfluid von der Pumpe P direkt auf die geneigte Fläche des Tellerabschnitts 2 b. Somit wirkt der Pumpendruck auf die geneigte Fläche des Tellerabschnitts 2 b und die erste Druckkammer 6 als die Kraft, um den ersten Kolben 2 nach rechts zu verschieben. Dieser Kraft wirkt der Druck der Feder 4 und der Führungsdruck an der Stangenseite des Kippzylinders 17, der in der zweiten Druckkammer 7 vorherrscht, und der Führungsdruck der Hydraulikpumpe P, der in der dritten Druckkammer 13 vorherrscht, entgegen.

Auf diese Weise kann der Tellerabschnitt 2 b vom Sitz 11 zum Öffnen des Ölkanals 10 durch Einstellen der druck­ aufnehmenden Fläche des ersten Kolbens 2 und des zweiten Kolbens 3 so, daß die Kraft, die den ersten Kolben 2 nach rechts drückt, die Kraft, die ihn nach links drückt, überschreitet, eingestellt werden. Auf diese Weise wird das Druckfluid von der Pumpe P über die zweite Öffnung 9 und den Ölkanal 18 A zur stangen­ seitigen Ölkammer 17 a des Kippzylinders 17 zum Zurück­ führen der Kolbenstange zugeführt, um den Mast nach hinten zu kippen.

Neutrale Stellung

Wenn das Spulenteil 14 in seine dargestellte neutrale Stellung geschaltet wird, ist die Hydraulikpumpe mit dem Tank verbunden und der Druck in der ersten Druck­ kammer 6 nimmt ab. Somit wird der erste Kolben 2 unter der Kraft der Feder 4 nach links verschoben und der Druck von der stangenseitigen Ölkammer 17 a des Kipp­ zylinders 17 wirkt auf die zweite Druckkammer 7, so daß der Tellerabschnitt 2 b gegen den Sitz 11 gedrückt wird, wodurch der Kanal 10 abgedichtet wird.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden. Bei der zweiten Ausführungsform wird die sogenannte Doppelkolbenströmungssteuerung entsprechend der ersten Ausführungsform von Fig. 2 durch einen einzigen Kolben ersetzt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Führungsdruck der Hydraulikpumpe P in die erste Druck­ kammer 6 eingebracht, in der der Kolbenabschnitt 2 a des Kolbens 2 beaufschlagt wird, während der Gegendruck des von der stangenseitigen Ölkammer 17 a des Kippzylin­ ders 17 ausgegebenen Fluids in die zweite Druckkammer 7 geleitet wird, in der der Tellerabschnitt 2 b beaufschlagt wird. Die Kraft der Feder 4 wird jedoch so ausgewählt, daß sie stärker als die in der ersten Ausführungsform ist, und so ist, daß sie den Druck von der stangen­ seitigen Ölkammer 17 a des Kippzylinders 17, der auf die geneigte Fläche des Tellerabschnitts 2 b einwirkt, über­ windet.

Somit sitzt in der neutralen Stellung des Spulenteils 14 oder beim Stillstand der Hydraulikpumpe P der Teller­ abschnitt 2 b auf dem Sitz 11, um den Ölkanal 10 abzu­ dichten und den Kippzylinder im Ruhezustand zu halten.

Wenn das Spulenteil 14 zum Vorwärtskippen (a) umge­ schaltet wird, wird Druckfluid von der Hydraulikpumpe P der kopfseitigen Ölkammer 17 b des Kippzylinders 17 zugeführt, während der Führungsdruck der Hydraulikpumpe P, der auf die erste Druckkammer 6 wirkt, den Kolben 2 nach rechts verschiebt, wodurch dann der Tellerabschnitt 2 b den Ölkanal 10 öffnet und das Druckfluid in der stangenseitigen Ölkammer 17 a des Kippzylinders 17 über die Drossel 21 zum Tank zurückgeführt wird. In diesem Fall wird der Gegendruck des Druckfluids an der Auslaß­ seite des Kippzylinders 17 in die zweite Druckkammer 7 eingeleitet, um als Kraft auf den Kolben 2 nach links in der ersten oben beschriebenen Ausführungsform zu wirken. Hierdurch besteht eine lineare Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad des Kanals zur Größe des Gegendruckes entsprechend der auf den Kippzylinder 17 einwirkenden Last durch den Tellerabschnitt 2 b. Somit wirkt der Kippzylinder 17 zum Kippen des Mastes 16 nach vorne bei einer gesteuerten Geschwindigkeit mit einer linearen Beziehung zur Belastungsgröße.

Wenn das Spulenteil 14 zum Rückwärtskippen (b) ge­ schaltet wird, wirkt der Führungsdruck von der Hydrau­ likpumpe P getrennt auf die erste Druckkammer 6 und die zweite Druckkammer 7, während das Druckfluid von der Pumpe P auf die geneigte Fläche des Tellerabschnitts 2 b so einwirkt, daß der Kolben 2 zum Öffnen des Ölkanals 10 nach rechts verschoben wird. Das Druckfluid von der Hydraulikpumpe P wird der stangenseitigen Ölkammer 17 a des Kippzylinders 17 zugeführt, während das in der kopfseitigen Ölkammer 17 b zum Tank T zurückgeleitet wird, und der Kippzylinder 17 den Mast 16 nach hinten kippt.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß mit der vorliegenden Erfindung ein Richtungssteuerungs­ ventil mit einer Strömungssteuerung geschaffen wird, das einen sehr einfachen Aufbau aufweist und bei dem eine Druckfluidleckage im großen und ganzen nicht vorhanden ist, wenn das Druckfluid abgeschaltet wird, so daß der Kippzylinder genau in der Position verbleibt, bei der er angehalten wird, wobei, wenn der Mast nach vorne gekippt wird, die Kippgeschwindigkeit nach vorne in Abhängigkeit von der Größe der auf den Mast in der Vorwärtskipprichtung einwirkenden Last gesteuert werden kann.

Claims (4)

1. Richtungssteuerungsventil, bei dem die Strömungs­ richtung eines von einer Druckquelle zu einem Ventil­ körper zugeführten Druckfluids in bezug auf einen Hydraulikzylinder durch einen Schaltvorgang eines Spulenteils gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem eine Ölkammer (17 a) des Hydraulikzylinders (17) mit dem Spulenteil (14) verbindenden Kanal (10) eine Strömungssteuerung (5) vorgesehen ist, die im wesentlichen aus einem Kolben (2) der Tellerbauart zum Öffnen und Schließen des Kanals (10) besteht, und daß, wenn das Spulenteil (14) zum Zuführen des Druckfluids zur anderen Ölkammer (17 b) des Hydraulikzylinders (17) umgeschaltet wird, der Führungsdruck der Druckquelle P auf den Kolben (2) in der Ventilöffnungsrichtung wirkt, während der Gegendruck des Druckfluids auf der Auslaß­ seite, der der Last entspricht, die auf die eine Ölkammer (17 b) des Hydraulikzylinders (17) wirkt, auf den Kolben (2) in der Ventilschließrichtung so einwirkt, daß die Strömung des von der einen Ölkammer (17 a) des Hydraulikzylinders (17) ausgegebenen Druckfluids ge­ steuert wird.

2. Richtungssteuerungsventil mit einer Strömungs­ steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuerung (5) eine erste Druckkammer (6) mit einem ersten Kolben (2), einen mit dem ersten Kolben (2) einstückig ausgebildeten Tellerabschnitt (2 b), eine zweite Druckkammer (7) zur gleitbaren Aufnahme des Tellerabschnitts (2 b), einen mit der Druckkammer (7) in Verbindung stehenden Kanal (10), einen am Teller­ abschnitt (2 b) ausgebildeten kegeligen Teil zum Steuern des Öffnens und Schließens des Kanals (10) und der zweiten Druckkammer (7), einen im Kanal (10) ausgebil­ deten Sitz (11), eine Feder (4) zum Vorspannen des Tellerabschnitts (2 b) und erste und zweite Öffnungen (8, 9), die mit dem Kanal (10) verbunden sind, umfaßt.

3. Richtungssteuerungsventil mit einer Strömungs­ steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuerung (5) weiter eine in dem Teller­ abschnitt (2 b) ausgebildete Blende (12) zur Schaffung einer hydraulischen Verbindung zwischen der zweiten Öffnung (9) und der zweiten Druckkammer (7) und eine dritte Druckkammer (13) mit einem zweiten Kolben (3) umfaßt, der bewegbar in der zweiten Druckkammer (7) zur Anlage gegen den Tellerabschnitt (2 b) angeordnet ist, und daß in einer der Druckkammern (7, 13) eine Feder (4) vorgesehen ist, die den zweiten Kolben (3) gegen den Tellerabschnitt (2 b) drückt.

4. Richtungssteuerungsventil mit einer Strömungs­ steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder in der zweiten Druckkammer (7) vorgesehen ist.