DE3890121C2 - Hydraulisches Schnellablaßventil und hydraulischer Fernsteuerungskreis mit einem solchen Schnellablaßventil - Google Patents
Hydraulisches Schnellablaßventil und hydraulischer Fernsteuerungskreis mit einem solchen SchnellablaßventilInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Schnellablaßventil nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft sie einen hydraulischen
Fernsteuerungskreis mit einem solchen Schnellablaßventil.
Insbesondere betrifft sie einen hydraulischen Steuerkreis
zur Fernsteuerung eines hydraulischen Steuerventils mit dem
hydraulischen Ausgangsdruck eines Fernsteuerungsventils, wobei
das hydraulische Steuerventil den Betrieb einer hydraulischen
Antriebseinrichtung zur Verwendung in einer Baumaschine, wie
z. B. ein Schaufellader od. dgl. steuert.
Ein solches Ventil zum Schnellablassen von
Öl (nachfolgend Ölschnellablaßventil genannt) dient
dazu, das Umschaltverhalten des hydraulischen Steuerventils zu ver
bessern, wobei das Ölschnellablaßventil beispielsweise in einer
Leitung angeordnet ist, die das Fernsteuerventil mit einer Fern
steuerungsöffnung des hydraulischen Steuerventils verbindet.
In Fig. 3 ist ein herkömmlicher hydraulischer Fernsteue
rungskreis zum Steuern eines hydraulischen Richtungsteuerven
tils mit einem von einem Fernsteuerungsventil gelieferten hy
draulischen Druck. Wenn ein Betätigungshebel 1 wie in Fig. 3
gezeigt in Richtung R verdreht wird, dann wird der Druck des
von einer Flüssigkeitspumpe 2 eines Steuerungssystems propor
tional zur Betätigung eines Fernsteuerungsventils 3 verringert
über eine Leitung 4 in eine Fernsteuerungsöffnung 5a eines Rich
tungssteuerungsventils 5 eingespeist, das durch einen hydrauli
schen Fernsteuerungsdruck umgeschaltet wird, so daß das Rich
tungssteuerventil 5 von einer Stellung B (neutrale Stellung)
in eine Stellung A umgeschaltet wird. Infolgedessen wird Hoch
drucköl von einer Flüssigkeitspumpe 6 für ein hydraulisches
Antriebssystem in den Kolbenstangenraum eines Hydraulikzylin
ders 7 zugeführt, so daß sich eine Kolbenstange 7a zurückzieht.
Wenn der Betätigungshebel 1 in die neutrale Stellung zurückbe
wegt wird, während das Richtungssteuerventil 5 nach dem Umschal
ten in der Stellung A gehalten wird, dann steht die Leitung 4
über das Fernsteuerungsventil 3 und eine Leitung 8 mit einem
Tank 9 in Verbindung. Das Richtungssteuerventil 5 wird durch
die Kraft einer Rückstellfeder 5c in die Stellung B umgeschal
tet, wodurch die Bewegung der Kolbenstange 7a beendet wird.
Während dieser Folge von Vorgängen steht die andere Fernsteue
rungsöffnung 5b des Richtungssteuerventils 5 über eine Leitung
10, ein Fernsteuerungsventil 11 und die Leitung 8 mit dem Tank
in Verbindung. Wenn der Betätigungshebel 1 in der Richtung L
verdreht wird, dann arbeitet jede Komponente in der vorstehend
beschriebenen Weise, wodurch die Kolbenstange 7a ausgefahren
wird.
Wenn der in Fig. 3 gezeigte hydraulische Fernsteuerungs
kreis bei einer Baumaschine mit großen Abmessungen eingesetzt
wird, dann nimmt die Länge der die Fernsteuerungsventile 3 und
11 mit den Fernsteuerungsöffnungen 5a und 5b des Richtungs
steuerventils 5 verbindenden Leitungen 4 und 10 zu, so daß der
Widerstand des durch die Leitungen 4 und 10 hindurchströmenden
Öls zunimmt. Es besteht daher die Möglichkeit einer Verzögerung
bei der Rückführung des Richtungssteuerventils 5 aus der Stel
lung A oder C in die neutrale Stellung.
Wenn der Betätigungshebel 1 langsam in die neutrale
Stellung zurückbewegt wird, dann wird das Richtungssteuerventil
5 im allgemeinen entsprechend der Änderung des Ausgangsdruckes
des Fernsteuerungsventil 3 oder 11 langsam in die neutrale
Stellung bewegt. In diesem Fall besteht kein Problem hinsicht
lich einer Ansprechverzögerung. Wenn der Betätigungshebel 1
rasch in die neutrale Stellung zurückbewegt wird, dann wird
die Rückführung des Richtungssteuerventils 5 in die neutrale
Stellung verzögert. D.h., daß der Ausgangsdruck des Fernsteue
rungsventils 3 rasch auf den Tankdruck abfällt, wenn der Be
tätigungshebel 1 rasch betätigt wird, so daß das Richtungs
steuerventil 5 unter der Kraft einer Rückstellfeder 5c seine
Rückkehr in die neutrale Stellung beginnt. Während der Rückkehr
des Richtungssteuerventils 5 in die neutrale Stellung wird Öl
aus der Fernsteuerungsöffnung 5a (5b) in die Leitung 4 (10)
ausgestoßen, wenn sich ein Ventilkörper des Richtungssteuer
ventils 5 bewegt, und dieses Öl fließt über das Fernsteuerungs
ventil 3 (11) und die Leitung 8 in den Tank zurück. Wenn der
Widerstand des durch die Leitung 4 (10) hindurchströmenden Öls
infolge einer Vergrößerung der Länge der Leitung 4 (10) unmäßig
zunehmen sollte, wie dies vorstehend erläutert wurde, dann wird
die Rückführung des Richtungssteuerventils 5 in die neutrale
Stellung gegenüber der Rückführung des Betätigungshebels 1 in
die neutrale Stellung verzögert, wodurch das Ansprechverhalten
verschlechtert wird.
Wenn das Richtungssteuerventil 5 von der neutralen Stellung B
in die Stellung A (C) umgeschaltet wird, dann fließt das Öl,
das aus der Fernsteuerungsöffnung 5b (5a) des Richtungssteuer
ventils 5 entsprechend der Bewegung des Ventilkörpers in die
Leitung 10 (4) ausgestoßen wird, über das Fernsteuerungsventil
11 (3) und die Leitung 8 in den Tank. Demzufolge wird das Um
schalten des Richtungssteuerventils 5 von der neutralen Stel
lung in die Stellung A (C) selbst dann verzögert, wenn der Be
tätigungshebel 1 rasch von der neutralen Stellung in die ge
wünschte Betriebsstellung bewegt wird. Es besteht daher ein
Problem, daß das Richtungssteuerventil 5 nicht in Übereinstim
mung mit der Betätigung des Bedienungshebels 1 umgeschaltet
wird. Das Problem der Ansprechverzögerung hinsichtlich dieser
beiden Vorgänge ist in einer kalten Umgebung besonders schwer
wiegend. Es ist daher erwünscht, das Ansprechverhalten beim
Umschalten des Richtungssteuerventils 5 zu verbessern.
Ein Schnellablaßventil mit den Merkmalen des Oberbe
griffs des Anspruchs 1 ist aus der JP-A-61-38202 bekannt. Es
weist eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung auf. Ferner ist
eine Tanköffnung vorgesehen.
Das bekannte Schnellablaßventil kann zwei Stellungen
einnehmen: nämlich eine erste Stellung, in der die Einlaßöffnung
und die Auslaßöffnung voneinander getrennt sind und eine Verbin
dung zwischen der Auslaßöffnung und der Tanköffnung besteht.
Ferner eine zweite Stellung, in der eine Verbindung zwischen der
Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung besteht, wohingegen die
Tanköffnung von der Auslaßöffnung getrennt ist.
Die Steuerung erfolgt über eine Steuerungsöffnung. Die
Steurungsöffnung befindet sich in einer Kammer, die einen Teil
eines Schiebers beherbergt. Bei Befüllung der Kammer mit Öl
bringt der Schieber das Schnellablaßventil in die oben beschrie
bene erste Stellung. Um von der ersten in die zweite Stellung zu
gelangen, muß der Kammer über die Steueröffnung Öl entzogen wer
den.
Aus der JP-A-59-34005 sowie der DE 35 30 657 A1 sind eben
falls jeweils Schnellablaßventile bekannt, die zwei verschiedene
Stellungen einnehmen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das aus der JP-A-61-
38202 bekannte hydraulische Schnellablaßventil derart weiter zu bilden, daß
es einfach aufgebaut ist, ohne Verzögerung reagiert und eine
feine Steuerung des Ausgangsdrucks ermöglicht. Ferner ist es
Aufgabe der Erfindung, einen hydraulischen Fernsteuerungs
kreis mit einem solchen Schnellablaßventil anzugeben.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit den in
den Ansprüchen 1 und 2 angeführten Merkmalen gelöst. Vorteil
hafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 3 und 4.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise eines hydraulischen Fernsteuerungskreises der betreffenden Art beschrieben.
Durch die Betätigung des Fernsteuerungsventils wird unter
Druck stehendes Öl abgegeben, und die Umschalteinrichtung wird
durch das unter Druck stehende Öl umgeschaltet, so daß die Fern
steuerungsöffnung des hydraulischen Steuerventils mit hydrauli
schem Druck beaufschlagt wird. Das hydraulische Steuerventil
wird daher von der neutralen Stellung in eine wirksame Stellung
umgeschaltet. Falls das hydraulische Steuerventil ein Ventil
mit drei Schaltstellungen ist, fließt Öl während dieses Vor
gangs von der einen Fernsteuerungsöffnung, die nicht mit Druck
öl beaufschlagt wird, über eine Rücklaufleitung und die Umschalt
einrichtung zum Tank. Nur wenn diese Umschalteinrichtung zwischen
der Fernsteuerungsöffnung und dem Fernsteuerungsventil angeord
net ist, kann die Länge der Rücklaufleitung verkürzt und der
Strömungswiderstand des durch die Rücklaufleitung abfließenden
Öls im Vergleich zu einem herkömmlichen Kreis verringert wer
den. Demzufolge wird das hydraulische Steuerventil rasch in
die wirksame Stellung umgeschaltet. Wenn das Fernsteuerungs
ventil von der wirksamen Stellung in die neutrale Stellung um
geschaltet wird, dann wird die Umschalteinrichtung in die Aus
gangsstellung umgeschaltet, so daß das Öl an derjenigen Fern
steuerungsöffnung, die mit Drucköl beaufschlagt wurde, über
die Rücklaufleitung in den Tank zurückfließt, und die Umschalt
einrichtung und das hydraulische Steuerventil werden in die
neutrale Stellung umgeschaltet. Die Länge der zu diesem Zeit
punkt gebildeten Rücklaufleitung kann im Vergleich zu dem her
kömmlichen Kreis verkürzt werden, und das hydraulische Steuer
ventil wird rasch umgeschaltet.
Infolgedessen ist die Länge der Rücklaufleitung, die die
Fernsteuerungsöffnung mit dem Tank verbindet, wenn das hydrauli
sche Steuerventil umgeschaltet wird, kürzer als bei dem herkömm
lichen Kreis. Das Ansprechen des hydraulischen Steuerventils
auf die Betätigung des Fernsteuerungsventils wird dadurch verbes
sert.
Ein hydraulisches Schnellablaßventil arbeitet wie nachste
hend beschrieben.
Wenn die Einlaßöffnung des hydraulischen Schnellablaßventils
mit einem die Kraft der elastischen Einrichtung übersteigenden
Öldruck beaufschlagt wird, dann wird der Kolben in die zweite
oder dritte Stellung bewegt, wodurch an der Auslaßöffnung ent
sprechend dem an der Einlaßöffnung herrschenden Öldruck ein
Öldruck abgegeben wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Öldruck
an der Auslaßöffnung entsprechend der Kraft der elastischen
Einrichtung verringert. Wenn die Zufuhr des Drucköls zu der
Einlaßöffnung unterbrochen wird, dann wird der Ventilkolben
durch die Kraft der elastischen Einrichtung in die erste Stel
lung bewegt, so daß die Auslaßöffnung mit der Tanköffnung in
Verbindung steht.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung,
auf die bezüglich der Offenbarung aller nicht im Text beschrie
benen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:
Fig. 1 einen hydraulischen Fernsteuerungskreis gemäß
einer Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 2A einen Querschnitt durch ein Beispiel des in Fig. 1
gezeigten Ölschnellablaßventils,
Fig. 2B in größerem Maßstab eine Darstellung eines Ventil
kolbens des in Fig. 2A gezeigten Ölschnellablaß
ventils,
Fig. 2C ein Diagramm eines mit dem Ölschnellablaßventil
äquivalenten hydraulischen Kreises, und
Fig. 3 ein Diagramm eines hydraulischen Kreises eines
herkömmlichen Kreises entsprechend Fig. 1.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend
anhand von Fig. 1 erläutert. Bauteile, die den in Fig. 3 gezeig
ten Bauteilen ähneln, sind mit den gleichen Bezugszeichen be
zeichnet.
Gemäß Fig. 1 ist die Drucköffnung einer Flüssigkeitspumpe
2 für ein Antriebssystem mit den Fernsteuerungsöffnungen 5a
und 5b eines Richtungssteuerventils über Fernsteuerungsventile
3 und 11 verbunden, die jeweils mit einem Bedienungshebel 1 betätigt
werden, um einen hydraulischen Fernsteuerungsdruck abzu
geben. Das Richtungssteuerventil 5 wird von einer Stellung B
in eine Stellung A oder in eine Stellung C umgeschaltet durch
den von dem Fernsteuerungsventil 3 oder 11 abgegebenen hydrau
lischen Fernsteuerungsdruck. Ein Ölschnellablaßventil 50a, wie
es in den Fig. 2A bis 2C gezeigt ist, verbindet das Fernsteue
rungsventil 3 mit der Fernsteuerungsöffnung 5a, während ein
Ölschnellablaßventil 50b das Fernsteuerungsventil 11 mit der
Fernsteuerungsöffnung 5b verbindet. Öffnungen A der Ölschnell
ablaßventile 50a und 50b sind mit der Fernsteuerungsöffnung
5a bzw. 5b über Leitungen 15 und 16 verbunden. Öffnungen B der
Ölschnellablaßventile 50a und 50b sind mit Ausgangsöffnungen
(Out) der Fernsteuerungsventile 3 bzw. 11 über Leitungen 14
und 10 verbunden. Öffnungen T der Ölschnellablaßventile 50a
und 50b sind über Leitungen 18 bzw. 17 mit Tanks 9
verbunden. Die Ölschnellablaßventile 50a und 50b sind vorzugs
weise in der Nähe der Fernsteuerungsöffnungen 5a und 5b angeord
net oder unmittelbar daran befestigt.
Jedes der Ölschnellablaßventile 50a und 50b wird in die
in Fig. 1 gezeigten Stellungen y oder z umgeschaltet durch den
von dem Fernsteuerungsventil 3 oder 11 in die Leitung 14 oder
10 abgegebenen hydraulischen Fernsteuerungsdruck. Wenn die Fern
steuerungsventile 3 oder 11 keinen Steuerdruck in die Leitung
14 oder 10 abgeben, dann befindet sich jedes der Schnellablaß
ventile 50a und 50b in der Stellung x, wie dies in Fig. 1 ge
zeigt ist. Eine Drucköffnung einer Flüssigkeitspumpe 6, die
als Druckmittelquelle für ein Antriebssystem dient, ist mit
dem Zylinder 7 einer hydraulischen Betätigungseinrichtung über
das Richtungssteuerventil 5 verbunden, das ein hydraulisches
Steuerventil ist. Die Maximaldrücke der Flüssigkeitspumpen 2
und 6 werden mit Druckbegrenzungsventilen 12 und 13 eingestellt.
Die Schnellablaßventile 50a und 50b werden nachfolgend
anhand der Fig. 2A bis 2C näher erläutert.
In einem Ventilgehäuse 51 ist eine Durchgangsbohrung 52
angeordnet, und eine Bohrung 53 verbindet die Durchgangsbohrung
52 mit der Öffnung A, und eine Bohrung 54 verbindet die Durch
gangsbohrung 52 mit der Tanköffnung T, wobei die Bohrungen 53
und 54 zur Bohrung 52 rechtwinklig sind. In der Innenwand der
Durchgangsbohrung 52 sind Ringnuten 55 und 56 an den Verbindungen
zwischen den Bohrungen 53 bzw. 54 mit der Durchgangsbohrung 52
ausgebildet. Ein Ende der Durchgangsbohrung 52 ist mit einem
Stopfen 57 verschlossen, der in das Ventilgehäuse 51 einge
schraubt ist. Ein Schlauchanschlußstück 58 in dem ein Ölkanal
ausgebildet ist, ist in das andere Ende der Durchgangsbohrung 52
eingeschraubt. Eine Einlaßöffnung des Schlauchanschlußstücks 58
dient als Einlaßöffnung B des Schnellablaßventils 50. Ein zwi
schen dem Stopfen 57 und dem Anschlußstück 58 angeordneter Ven
tilkolben 60 ist in Axialrichtung der Durchgangsbohrung 52 ver
schiebbar, wobei er von einer Feder 59 gegen das Anschlußstück
58 gedrückt wird.
Der Ventilkörper 60 hat einen zylindrischen Körperbereich
60a und einen Sitzbereich 60b, dessen Durchmesser kleiner ist
als derjenige des zylindrischen Körperbereichs 60a. Der zylindri
sche Körperbereich 60a hat vier runde Durchbrüche 60c und vier
rechteckige Durchbrüche 60d in seiner Umfangswand. Jeder der
rechteckigen Durchbrüche 60d ist mit einer Kerbe 60e versehen,
wie dies in Fig. 2B gezeigt ist. Wenn der Sitzbereich 60b des
Ventilkolbens 60 an dem Anschlußstück 58 anliegt, wie dies in
Fig. 2A gezeigt ist, dann steht der Innenraum des Ventilkolbens
60 über die runden Durchbrüche 60c und die Ringnut 55 mit der
Bohrung 53 in Verbindung, die ihrerseits mit der Auslaßöffnung
A in Verbindung steht, und gleichzeitig steht der Innenraum des
Ventilkolbens über die rechteckigen Durchbrüche 60d und die
Ringnut 56 mit der Bohrung 54 in Verbindung, die ihrerseits
mit der Tanköffnung T in Verbindung steht, wodurch eine Verbin
dung zwischen der Öffnung A und der Tanköffnung T geschaffen
wird. Am Übergang des zylindrischen Körperbereichs 60a in den
Sitzbereich 60b sind Kerben 60f ausgebildet, so daß zwischen
dem rechten Ende der Ringnut 55 und den linken Enden der Kerben
60f ein Abstand l₁ besteht und zwischen dem linken Ende der
Ringnut 56 und den rechten Enden der Kerben 60e ein Abstand
l₂ (= l₁) besteht.
Fig. 2C zeigt ein hydraulisches Symbol, welches das in
dieser Weise ausgebildete Schnellablaßventil 50 veranschau
licht. Wenn der Einlaßöffnung B überhaupt kein Öl zugeführt
wird, das unter Druck steht, oder nur Öl, dessen Druck unter einem mit
der Feder 59 eingestellten Ausgangsdruck liegt, dann befindet
sich der Ventilkolben 60 in der Stellung x (erste Stellung wie
in Fig. 2A angegeben). Wenn der Einlaßöffnung B ein maximaler
Druck Pmax zugeführt wird (maximaler Auslaßdruck der Fernsteuerungsventile 3 und 11), dann
wird der Ventilkolben 60 in die Stellung z (zweite Stellung)
verlagert. Wenn der Einlaßöffnung B ein Druck P₁ zugeführt wird,
der kleiner ist als der Maximaldruck Pmax, dann wird der Ventil
kolben 60 in die Stellung y (dritte Stellung) verlagert.
Die Wirkungsweise des Ventils in diesen Zuständen wird
nachfolgend näher erläutert.
Wenn der Ventilkolben 60 von dem an der Einlaßöffnung B
herrschenden Öldruck P₁, der kleiner ist als der Maximaldruck
Pmax, gegen die Feder 59 gemäß Fig. 2A nach links um eine Ent
fernung größer als l₁ bewegt wird, dann gelangt die Einlaßöff
nung B über die Kerben 60f und die Ringnut 55 mit der Auslaß
öffnung A in Verbindung, wogegen der Innenraum des zylindrischen
Bereichs 60a durch die Umfangswand von der mit der Tanköffnung
T in Verbindung stehenden Ringnut 56 getrennt wird. Das hat
zur Folge, daß das der Einlaßöffnung B zugeführte Drucköl über
die Bohrung 53 zur Auslaßöffnung A strömt. Demzufolge wird der
Druck des über die Einlaßöffnung B zugeführten Drucköls ent
sprechend der Kraft der Feder 59 verringert (z. B. 1 bis 2 kg f/cm²),
so daß an der Auslaßöffnung A ein unter dem an der Einlaßöffnung
B herrschenden Druck P₁ liegender Öldruck P₂ abgegeben wird. Der
Ventilkolben 60, der von der Kraft der Feder 59 nach rechts und
von dem an der Einlaßöffnung B aufgebrachten Öldruck nach links
belastet wird, wird in der Stellung y (dritte Stellung) angeord
net, in der diese Kräfte miteinander im Gleichgewicht stehen.
Wenn der auf die Einlaßöffnung B aufgebrachte Druck Pmax
oder P₁ zunehmend abfällt, dann geht das Gleichgewicht zwischen
den auf den Ventilkolben 60 nach links und nach rechts einwir
kenden Kräften verloren, so daß der Ventilkolben 60 unter der
Kraft der Feder 59 nach rechts bewegt wird. Infolge dieser nach
rechts gerichteten Bewegung des Ventilkolbens 60 wird die über
Kerben 60f mit der Auslaßöffnung A in Verbindung stehende Ring
nut 55 abgetrennt, und die rechteckigen Durchbrüche 60d und
die mit der Öffnung T in Verbindung stehende Ringnut 56 wer
den durch die Kerben 60e miteinander verbunden, so daß die Aus
laßöffnung A mit der Tanköffnung T in Verbindung gelangt, wo
durch der Druck an der Auslaßöffnung A abgebaut wird. Wenn ein
Differentialdruck (P₁ - P₂) zwischen dem Öldruck P₁ an der Ein
laßöffnung B und dem Öldruck P₂ an der Auslaßöffnung A einen
der Federkraft der Feder 59 entsprechenden Wert übersteigt,
z. B. 1 bis 2 kg f/cm², dann wird der Ventilkolben 60 gegen
die Kraft der Feder 59 wieder nach links bewegt, und die Ein
laßöffnung B und die Auslaßöffnung A gelangen wieder über die
Kerben 60f, die Ringnut 55 und die Bohrung 53 in Verbindung;
und der Innenraum des zylindrischen Körperbereichs 60a wird
von dessen Umfangswand von der mit der Tanköffnung T in Ver
bindung stehenden Ringnut 56 getrennt, so daß die Auslaßöff
nung A und die Tanköffnung T wieder voneinander getrennt sind,
wie dies vorstehend erläutert wurde. Wenn dieser Vorgang wieder
holt wird, dann nimmt der Druck an der Auslaßöffnung A zunehmend
ab entsprechend der Verringerung des Druckes an der Einlaßöff
nung B, während der Druckunterschied zwischen den Drücken P₁
und P₂ auf 1 bis 2 kg f/cm² gehalten wird (P₁ < P₂).
Wenn, während eine Verbindung der Einlaßöffnung B und der
Auslaßöffnung A bewirkt, daß der Druck P₂, der durch die Ver
ringerung des Druckes P₁ an der Einlaßöffnung B erhalten wird,
an die Auslaßöffnung A abgegeben wird, die Einlaßöffnung B über
eine bestimmte Leitung mit dem Tank verbunden ist, dann wird der
Kolben 60 unter der Kraft der Feder 59 wieder nach rechts be
wegt, sobald wegen der Verringerung des an der Einlaßöffnung
B aufgebrachten Druckes P₁ die Bedingung erfüllt ist, daß
P₁ | P₂.
Der Ventilkolben 60 bewegt sich, bis sein Sitzbereich 60b
am linken Ende des Anschlußstücks 58 anschlägt, wie dies in
Fig. 2A gezeigt ist. Dadurch werden die Einlaßöffnung B und
die Auslaßöffnung A voneinander getrennt, während die Auslaß
öffnung A und die Tanköffnung T miteinander in Verbindung ge
langen, wodurch der Druck P₂ an der Auslaßöffnung A unverzüg
lich auf den Tankdruck verringert wird. Da der Ventilkolben
60 gemäß Fig. 2A zu diesem Zeitpunkt am linken Ende des An
schlußstücks 58 anliegt, wird an der Einlaßöffnung B kein Öl
abgegeben. Wenn demzufolge die Einlaßöffnung B über eine be
stimmte Linie mit dem Tank verbunden ist, dann fließt kein Öl
von der Einlaßöffnung B zum Tank, so daß lediglich der an der
Einlaßöffnung B herrschende Druck zum Tank übertragen wird.
Demzufolge schaltet das Schnellablaßventil 50 unmittelbar von
der Stellung z oder y in die Stellung x um und wird in dieser
Stellung gehalten. Kurz gesagt, wenn der Druck P₁ an der Einlaß-
Öffnung B um einen Wert entsprechend einem Druckunterschied von
1 bis 2 kg f/cm² gegenüber dem Druck an der Auslaßöffnung A ab
nimmt, wenn die Einlaßöffnung B über eine bestimmte Leitung mit
dem Tank in Verbindung steht, dann steht die Auslaßöffnung A
unmittelbar mit der Tanköffnung T in Verbindung. Der maximale Druck Pmax ist ausreichend groß im
Vergleich mit 1 bis 2 kg f/cm².
Die Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten hydraulischen
Fernsteuerungskreises wird nachfolgend erläutert.
Wenn der Bedienungshebel 1 gemäß Fig. 1 in Richtung R ver
dreht wird, dann wird der Druck PR des von der Flüssigkeitspum
pe 2 geförderten Öls durch das Fernsteuerungsventil 3 verrin
gert, und ein zum Ausmaß der Betätigung des Bedienungshebels 1
proportionaler Öldruck wird in die Leitung 14 abgegeben. Wenn
dieser Öldruck in der Leitung 14 durch den vorstehend erwähn
ten Druck P₁ (<Pmax) repräsentiert ist, dann wird das Schnell
ablaßventil 50 in der vorstehend beschriebenen Weise in die
Position y umgeschaltet. Infolgedessen wird der Druck an der
Auslaßöffnung A des Schnellablaßventils 50a zu dem entspre
chend der Federkraft der Feder 59 verringerten Druck P₂. Der
Druck P₂ wird über die Leitung 15 an die Fernsteueröffnung 5a
des Richtungssteuerventils 5 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt
befindet sich das andere Schnellablaßventil 50 in der Stellung
x, und die Auslaßöffnung A und die Tanköffnung T des
Schnellablaßventils 50b stehen miteinander in Verbindung. Dem
zufolge ist die mit der Fernsteuerungsöffnung 5b des Richtungs
steuerventils 5 verbundene Leitung 16 mit der Leitung 17 ver
bunden, die die Tanköffnung T des Schnellablaßventils 50 mit
dem Tank 9 verbindet. Die Fernsteuerungsöffnung 5b ist daher
mit dem Tank 9 über eine Leitung verbunden, die kürzer ist als
in dem herkömmlichen Kreis, so daß der Widerstand einer Ölströmung
in den Leitungen 16 und 17 kleiner ist als in den
Leitungen 14 und 10. Selbst wenn der Öldruck am Ausgang des
Fernsteuerungsventils 3 infolge einer plötzlichen Betätigung
des Bedienungshebels 1 zum Umschalten des Richtungssteuerven
tils 5 von der neutralen Stellung in die Stellung A ansteigen
sollte, dann ist der Druckabfall der von der Fernsteuerungs
öffnung 5b in die Leitung 16 austretenden und über die Lei
tung 17 zum Tank 9 zurückgeführten Ölströmung infolge des Um
schaltvorgangs des Richtungssteuerventils 5 kleiner als bei
dem herkömmlichen Kreis. Demzufolge wird das Richtungssteuer
ventil 5 unverzüglich von der neutralen Stellung in die Stel
lung A umgeschaltet. Dieses unverzügliche Umschalten des Rich
tungssteuerventils 5 bei einer Betätigung des Bedienungshebels
1 ermöglicht in Bezug auf die Betätigung des Hebels 1 eine un
verzügliche Zufuhr von Drucköl von der Flüssigkeitspumpe 6 zur
Kolbenkammer des hydraulischen Zylinders 7 über das Richtungs
steuerventil 5. Infolgedessen wird die Kolbenstange 7a mit einem
besseren Ansprechverhalten auf das schnelle Betätigen des Be
dienungshebels 1 zurückgezogen.
Wenn der Bedienungshebel 1 in seine neutrale Stellung zu
rückbewegt wird, unter der Voraussetzung, daß sich das Rich
tungssteuerventil 5 in der Umschaltstellung A befindet, dann
wird das in die Stellung z oder y geschaltete Schnellablaßven
til 50a unverzüglich in die Stellung x umgeschaltet, sobald
der Druck an der Einlaßöffnung B um 1 bis 2 kg f/cm² oder mehr
kleiner wird als der Druck an der Auslaßöffnung A. Die mit der
Fernsteuerungsöffnung 5a verbundene Leitung 15 wird dadurch
über die Auslaßöffnung A und die Tanköffnung T des Schnell
ablaßventils 50a mit der Leitung 18 verbunden, die ihrerseits
mit dem Tank 9 verbunden ist. Demzufolge wird das Richtungs
steuerventil 5 von der Stellung A in die neutrale Stellung um
geschaltet. Infolge dieses Umschaltvorgangs des Richtungssteuer
ventils 5 in die neutrale Stellung strömt das aus der Fern
steuerungsöffnung 5a austretende Öl durch die Leitungen 15 und
18 zum Tank 9 zurück. Die Länge der Rückführleitungen 15 und
18 ist kleiner als die in herkömmlicher Weise von den Leitun
gen 15, 14 und 8 gebildete Rückführleitung, und der Strömungs
widerstand in der Rückführleitung ist demzufolge kleiner. Dem
zufolge ist der Strömungswiderstand des aus der Fernsteuerungs
öffnung 5a nach dem Umschalten des Richtungssteuerventils 5
austretenden Öls kleiner als bei dem herkömmlichen Kreis. Bei
dem raschen Zurückbewegen des Bedienungshebels 1 in die neu
trale Stellung wird demzufolge das Richtungssteuerventil 5
unverzüglich von der Stellung A in die Stellung B umgeschal
tet, und die sich zurückbewegende Kolbenstange 7a wird unver
züglich angehalten.
Wenn der Bedienungshebel 1 gemäß Fig. 1 in Richtung L ver
dreht wird, und wenn der Bedienungshebel 1 aus der Stellung L
in die neutrale Stellung umgeschaltet wird, dann sind die
Ansprecheigenschaften eines jeden Bauteils die gleichen, wie
dies vorstehend erläutert wurde.
Wenn der Bedienungshebel 1 jedoch langsam betätigt wird,
dann ändert sich der Ausgangsdruck des Fernsteuerungsventils
3 (11) ebenfalls langsam. Wenn der Öldruck am Ausgang des
Fernsteuerungsventils 3 innerhalb eines bestimmten Druckbe
reichs zwischen dem Tankdruck und dein Maximaldruck Pmax des
Schnellablaßventils 50a (50b) durch die Betätigung des Bedie
nungshebels 1 verändert wird, dann befindet sich das Schnell
ablaßventil 50a (50b) in der Stellung y, und an der Öffnung
A dieses Ventils wird ein Druck abgegeben, der erhalten wird,
indem der Ausgangsdruck des Fernsteuerungsventils 3 (11) ent
sprechend der Betätigung desselben um 1 bis 2 kg f/cm² verrin
gert ist, und der Öffnung B zugeführt. Das Richtungssteuerven
til 5 befindet sich in der Umschaltstellung A oder C entspre
chend dem Druck an der Öffnung A des Schnellablaßventils 50a
oder 50b und steuert in diesem Zustand den Durchsatz des dem
Zylinder 7 zugeführten Drucköls. Wenn der Öldruck am Auslaß
des Fernsteuerungsventils 3 (11) kleiner ist als der vorste
hend erwähnte Maximaldruck Pmax des Schnellablaßventils 50a
(50b), dann befindet sich das Schnellablaßventil 50a (50b) in
der Stellung y, und der zum Ausmaß der Betätigung des Bedie
nungshebels 1 proportionale Öldruck am Auslaß des Fernsteue
rungsventils 3 (11) wird der Fernsteuerungsöffnung 5a (5b) des
Richtungssteuerventils 5 über das Schnellablaßventil 50a (50b)
zugeführt, wodurch das Richtungssteuerventil 5 auf ähnliche
Weise wie bei dem herkömmlichen Kreis betätigt wird.
Wenn das Richtungs
steuerventil 5 von der Stellung A oder C in die Stellung B
(neutrale Stellung) oder von der Stellung B in die Stellung A
oder C umgeschaltet wird, dann wird das in den Leitungen 15
oder 16 unter Druck stehende Öl über eines der Schnellablaß
ventile 50a und 50b
rasch in den Tank 9 zurückgeleitet, ohne die Leitungen 14 und
8 zu durchströmen. D.h., daß die Länge der den
Tank 9 mit jedem der Fernsteuerungsöffnungen 5a und 5b ver
bindenden Leitung verringert werden kann unabhängig von der
räumlichen Beziehung zwischen den Fernsteuerungsventilen 3
und 11 und dem Richtungssteuerventil 5. Die Länge der Rücklauf
leitung kann daher im Vergleich zu dem herkömmlichen Kreis ver
ringert werden, und der Druckabfall des infolge des Umschalt
vorgangs des Richtungssteuerventils 5 aus den Fernsteuerungs
öffnungen 5a oder 5b in die Rücklaufleitung ausgestoßenen Öls
kann daher verringert werden, wodurch das Ansprechverhalten
des Richtungssteuerventils verbessert wird.
In der vorstehenden Beschreibung wurde die vorliegende
Erfindung anhand eines Richtungssteuerventils erläutert, das
durch einen hydraulischen Fernsteuerdruck über drei Stellungen
geschaltet wird. Die vorliegende Erfindung kann aber auch bei
einem Kreis zur Betätigung eines Richtungssteuerventils ver
wendet werden, das durch einen hydraulischen Fernsteuerdruck
zwischen zwei Stellungen schaltbar ist. In diesem Fall ist nur
eine Fernsteuerungsöffnung vorgesehen, und das aus einer Rück
lauföffnung des Richtungssteuerventils 5 ausgestoßene Öl, wenn
dieses Ventil durch Aufbringen eines Druckes an der Fernsteue
rungsöffnung umgeschaltet wird, wird gewöhnlich über eine kurze
Rücklaufleitung unmittelbar in den Tank zurückgeführt. Die Länge
der Leitung kann daher verringert werden unabhängig von der
räumlichen Beziehung zwischen dem Fernsteuerungsventil und dem
Richtungssteuerventil. In diesem Fall besteht auch bei einem
herkömmlichen Kreis kein Problem beim Ansprechverhalten selbst
bei einem Umschalten des Richtungssteuerventils von der neutralen
Stellung in eine wirksame Stellung. Beim Umschalten des Richtungs
steuerventils von einer wirksamen Stellung in die unwirksame
Stellung entweicht jedoch das infolge des Umschaltvorgangs aus
der Fernsteuerungsöffnung des Richtungssteuerventils ausgestoßene
Öl durch eine das Fernsteuerungsventil mit der Fernsteue
rungsöffnung verbindende Leitung, und es gelangt über das Fern
steuerungsventil in den Tank, wenn es sich um einen herkömmlichen
Kreis handelt. Das Ansprechverhalten bildet daher kein Pro
blem, wenn der Bedienungshebel von der wirksamen Stellung rasch
in die neutrale Stellung umgeschaltet wird, wie dies bei dem
vorstehend beschriebenen Richtungssteuerventil mit drei Schalt
stellungen der Fall ist. In diesem Zusammenhang ist es möglich,
das Ansprechverhalten des Richtungssteuerventils zu verbessern,
indem in der Leitung zwischen dem Fernsteuerungsventil und der
Fernsteuerungsöffnung des Richtungssteuerventils ein Schnellab
laßventil der vorstehend beschriebenen Bauart oder ein Magnet
ventil angeordnet wird, das in der vorstehend beschriebenen
Weise rasch umgeschaltet werden kann.
In der vorstehenden Beschreibung wurde die Erfindung bei
spielhaft bei hydraulischen Fernsteuerungskreisen erläutert,
in denen das Richtungssteuerventil zur Steuerung des Durchsatzes
und der Zuführrichtung des unter Druck stehenden Öls zu einem
Hydraulikzylinder ferngesteuert umgeschaltet wird. Die vorlie
gende Erfindung kann aber auch bei einem hydraulischen
Fernsteuerungskreis angewendet werden, bei dem verschiedenartige
hydraulische Steuerventile ferngesteuert umgeschaltet werden,
um lediglich den Durchsatz oder die Richtung des unter Druck
stehenden Öls zu steuern. In der vorliegenden Erfindung können
hydraulische Steuerventile die Arbeitsweise verschiedenartiger
hydraulischer Antriebe ebenso wie einen Hydraulikzylinder
steuern. Die vorliegende Erfindung ist auch bei zahlreichen
andersartigen hydraulischen Fernsteuerungskreisen anwendbar,
einschließlich einem solchen, der zur Fernsteuerung eines hy
draulischen Steuerventils dient, das den Schwenkwinkel einer
in einem geschlossenen Kreis verwendeten verstellbaren Ver
drängerpumpe steuert.
Claims (4)
1. Hydraulisches Schnellablaßventil, mit
einer mit einem hydraulischen Druck beaufschlagbaren Einlaßöffnung (B),
einer Auslaßöffnung (A), durch die ein zu dem an der Einlaßöffnung (B) herrschenden hydraulischen Druck proportio naler Druck abgegeben wird,
einer Tanköffnung (T), die eine Verbindung zwischen der Auslaßöffnung (A) und einem Tank (9) schafft,
einem Ventilkolben (60), der zwischen einer ersten Stellung (x), in der er die Einlaßöffnung (B) und die Auslaß öffnung (A) voneinander trennt und eine Verbindung zwischen der Auslaßöffnung (A) und der Tanköffnung (T) schafft, und ei ner zweiten Stellung (z) bewegbar ist, in der er eine Verbin dung zwischen der Einlaßöffnung (B) und der Auslaßöffnung (A) schafft und die Auslaßöffnung (A) und die Tanköffnung (T) von einander trennt, und
einer elastischen Einrichtung (59), um den Ventilkol ben (60) in die erste Stellung (x) als Ruhestellung zu verlagern,
dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Einlaßöffnung (B) mit einem die Kraft der elastischen Einrichtung (59) übersteigenden hydraulischen Druck beaufschlagt wird, der Kolben (60) durch diesen hydrau lischen Druck in eine von diesem bestimmte dritte Stellung (y) zwischen der ersten (x) und der zweiten Stellung (z) bewegt wird, so daß ein entsprechend der Kraft der ela stischen Einrichtung (59) unter dem an der Einlaßöffnung (B) herrschenden Druck liegender Druck an der Auslaßöffnung (A) abgegeben wird, und dann wenn der hydraulische Druck an der Einlaßöffnung (B) sinkt und eine Differenz zwischen den hydraulischen Drücken an der Einlaßöffnung (B) und an der Aus laßöffnung (A) kleiner als der der Kraft der elastischen Ein richtung (59) entsprechende Wert ist, der Kolben (60) in die erste Stellung (x) bewegt wird.
einer mit einem hydraulischen Druck beaufschlagbaren Einlaßöffnung (B),
einer Auslaßöffnung (A), durch die ein zu dem an der Einlaßöffnung (B) herrschenden hydraulischen Druck proportio naler Druck abgegeben wird,
einer Tanköffnung (T), die eine Verbindung zwischen der Auslaßöffnung (A) und einem Tank (9) schafft,
einem Ventilkolben (60), der zwischen einer ersten Stellung (x), in der er die Einlaßöffnung (B) und die Auslaß öffnung (A) voneinander trennt und eine Verbindung zwischen der Auslaßöffnung (A) und der Tanköffnung (T) schafft, und ei ner zweiten Stellung (z) bewegbar ist, in der er eine Verbin dung zwischen der Einlaßöffnung (B) und der Auslaßöffnung (A) schafft und die Auslaßöffnung (A) und die Tanköffnung (T) von einander trennt, und
einer elastischen Einrichtung (59), um den Ventilkol ben (60) in die erste Stellung (x) als Ruhestellung zu verlagern,
dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Einlaßöffnung (B) mit einem die Kraft der elastischen Einrichtung (59) übersteigenden hydraulischen Druck beaufschlagt wird, der Kolben (60) durch diesen hydrau lischen Druck in eine von diesem bestimmte dritte Stellung (y) zwischen der ersten (x) und der zweiten Stellung (z) bewegt wird, so daß ein entsprechend der Kraft der ela stischen Einrichtung (59) unter dem an der Einlaßöffnung (B) herrschenden Druck liegender Druck an der Auslaßöffnung (A) abgegeben wird, und dann wenn der hydraulische Druck an der Einlaßöffnung (B) sinkt und eine Differenz zwischen den hydraulischen Drücken an der Einlaßöffnung (B) und an der Aus laßöffnung (A) kleiner als der der Kraft der elastischen Ein richtung (59) entsprechende Wert ist, der Kolben (60) in die erste Stellung (x) bewegt wird.
2. Hydraulischer Fernsteuerungskreis, bei dem ein
hydraulisches Steuerventil (5), das zwischen einer hydrauli
schen Druckquelle (6) und einem hydraulischen Antrieb (7) an
geordnet und zur Einstellung des Durchsatzes und/oder der
Richtung des dem hydraulischen Antrieb (7) zugeführten Öls
durch einen hydraulischen Fernsteuerungsdruck ansteuerbar ist,
der von einem Fernsteuerungsventil (3, 11) zu einer Fernsteue
rungsöffnung (5a, 5b) des hydraulischen Steuerventils (5)
geführt ist, mit
einem hydraulischen Schnellablaßventil (50a, 50b), das
zwischen einer Austrittsöffnung des Fernsteuerungsventils (3,
11) und der Fernsteuerungsöffnung (5a, 5b) des hydraulischen
Steuerventils (5) angeordnet und durch einen hydraulischen
Ausgangsdruck des Fernsteuerungsventils (3, 11) schaltbar ist,
wobei das Schnellablaßventil (50a, 50b) die Austrittsöffnung
des Fernsteuerungsventils (3, 11) mit der Fernsteuerungsöff
nung (5a, 5b) des hydraulischen Steuerventils (5) verbindet,
wenn das Fernsteuerungsventil (3, 11) betätigt wird, und die
Fernsteuerungsöffnung (5a, 5b) mit einem Tank (9) verbindet,
wenn das Fernsteuerungsventil (3, 11) in eine neutrale Stel
lung gebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schnellablaßventil
(50a, 50b) nach Anspruch 1 ausgebildet ist und seine Einlaß
öffnung (B) mit dem hydraulischen Ausgangsdruck der Aus
trittsöffnung des Fernsteuerungsventils (3, 11) beaufschlagbar
ist.
3. Hydraulischer Fernsteuerungskreis nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Steuerventil (5)
ein Ventil mit zwei Schaltstellungen ist.
4. Hydraulischer Fernsteuerungskreis nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Steuerventil (5)
ein Ventil mit drei Schaltstellungen ist, das zwei einander
gegenüberliegende Fernsteuerungsöffnungen (5a, 5b) hat, wobei
jede dieser beiden Fernsteuerungsöffnungen (5a, 5b) mit einem
Fernsteuerungsventil (3, 11) verbunden ist und wobei jeweils
ein Schnellablaßventil (50a, 50b) zwischen jedem dieser
beiden Fernsteuerungsventile (3, 11) und der zugeordneten
Fernsteuerungsöffnung (5a, 5b) angeordnet ist.
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