DE3909988C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Mehrwege-Ventil nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einem derartigen aus der DE-PS 35 08 340 bekannten
Mehrwege-Ventil ist im Gegenhaltekolben ein Ventil an
geordnet, das vom Ventilschieber geöffnet wird, wenn
dieser durch entsprechende Beaufschlagung mit maxima
lem Steuerdruck in eine einer Schwimmstellung des Ver
brauchers entsprechende Stellung bewegt wird. Damit
wurde ein ebenfalls bekanntes Mehrwege-Ventil verbes
sert, bei dem eine Druckentlastung in der Steuerkammer
des Gegenhaltekolbens durch ein außerhalb des Mehrwe
ge-Ventils befindliches umschaltbares Dreiwege-Ventil
bewirkt wurde. Solche Ventile sind grundsätzlich aber
aufwendig und störanfällig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Mehrwege-Ventil der gattungsgemäßen Art zu vereinfa
chen und weniger störanfällig zu machen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst.
Der
Kern der Erfindung liegt darin, daß durch eine ent
sprechende Bemaßung der Fläche des für die Schwimm
stellung mit Steuerdruck beaufschlagbaren Teils des
als Kolben ausgebildeten Ventilschiebers einerseits
und des Gegenhaltekolbens andererseits eine Verschie
bung des Gegenhaltekolbens gegen den in seiner Steuer
kammer befindlichen maximalen Steuerdruck möglich
wird. Der Gegenhaltekolben weist also kein Ventil mehr
auf, sondern ist vollkommen über seinen gesamten Quer
schnitt geschlossen ausgebildet. Eine Druckentlastung
in der Steuerkammer erfolgt nicht mehr; vielmehr wird
das ohnehin vorhandene Druckbegrenzungsventil des ge
samten Steuerdruck-Systems dazu verwendet, um die bei
einem Verschieben des Gegenhaltekolbens aus der Halte
stellung in seine Ausweichstellung aus der Steuerkam
mer verdrängte Steuerflüssigkeit bei Aufrechterhaltung
des maximalen Steuerdrucks abzuführen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung
näher erläutert, die die erfindungswesentlichen Teile in konstruktiver Dar
stellung und alle anderen für die Erfindung selber
nicht wesentlich, zur Erläuterung aber zweckmäßigen
Teile in schematischer Darstellung zeigt.
Ein oder mehrere hydraulisch beaufschlagte Kolben-Zy
linder-Antriebe 1 weisen jeweils einen Zylinder 2 und
einen in diesem längsverschiebbar geführten Kolben 3
auf. Am Kolben 3 ist jeweils eine abgedichtet aus
einem Ende des Zylinders 2 herausgeführte Kolbenstange
4 angebracht. Mittels des oder der Antriebe 1 wird
beispielsweise eine Planierschar eines Graders oder
die Schaufel eines Radladers oder dergleichen in der
Höhe verstellt. Die Kolbenstange 4 durchsetzt einen
zwischen dem Kolben 3 und dem zugeordneten Ende des
Zylinders 2 ausgebildeten Kolbenringraum 5. Auf der
der Kolbenstange 4 abgewandten Seite ist zwischen dem
Kolben 3 und dem zugeordneten Ende des Zylinders 2 ein
Kolbenraum 6 ausgebildet, wobei der Querschnitt des
Kolbenraums 6 um den Querschnitt der Kolbenstange 4
größer ist als der Querschnitt des Kolbenringraums 5.
Der jeweilige Kolbenringraum 5 einerseits und der je
weilige Kolbenraum 6 andererseits sind jeweils über
eine Druckmittelleitung 7 bzw. 8 mit einer als Ar
beitsdruckmittelquelle dienenden Pumpe 9 bzw. einem
Tank 10 verbindbar, an den wiederum die Pumpe 9 auch
angeschlossen ist.
Die Ansteuerung der Antriebe 1 erfolgt über ein Mehr
wege-Ventil 11, das teilweise nur schematisch darge
stellt ist. Dieses Mehrwege-Ventil 11 weist einen als
Ventilschieber dienenden Kolben 12 auf, dessen mitt
lerer Abschnitt zur Betätigung eines Ventilblocks 13
dient, der zur Steuerung der Druckmittelwege zwischen
Antrieb 1 und Pumpe 9 bzw. Tank 10 dient. Hierzu mün
den in üblicher Weise die beiden Druckmittel-Leitungen
7, 8 in den Ventilblock 13. Weiterhin führt eine Rück
lauf-Leitung 14 zum Tank 10 und eine Druckmittel-Ver
sorgungs-Leitung 15 von der Pumpe 9 zum Ventilblock
13. In der Zeichnung ist eine Mittelstellung des Kol
bens 12 und damit des entsprechenden Ventilschiebers
dargestellt, in der die Druckmittel-Leitungen 7 und 8
abgesperrt sind, d. h. die Kolbenstangen 4 der Antriebe
1 sind ihren beiden möglichen Verschieberichtungen hy
draulisch verriegelt. Wenn der Kolben 12 in der Zeich
nung nach links in eine 1. Arbeitsstellung verschoben
wird, dann wird die Druckmittel-Leitung 8 an die Pumpe
9 und die Druckmittel-Leitung 7 an den Tank 10 ange
schlossen, so daß der jeweilige Kolbenraum 6 mit
Druckmittel beaufschlagt wird, was zu einem Ausfahren
des Kolbens 3 mit Kolbenstange 4 aus dem Zylinder 2
führt. Auf diese Weise wird die vom Antrieb 1 getra
gene Last gehoben. Wenn dagegen der Kolben 12 aus der
dargestellten Mittellage in der Zeichnung nach rechts
in eine 2. Arbeitsstellung verschoben wird, dann wird
die Druckmittel-Leitung 7 und damit der jeweilige Kol
benringraum 5 mit Druckmittel beaufschlagt, während der
jeweilige Kolbenraum 6 über die Leitung 8 an den Tank
10 angeschlossen, also entlastet wird. Dies führt zu
einem Einfahren der Kolbenstange 4 in den Zylinder 2,
also zu einem Absenken der beispielsweise durch eine
Planierschaufel gebildeten Last.
Der Kolben 12 endet mit seinem einen - in der Zeich
nung linken - Ende 16 in einem ersten Steuerraum 17.
Mit seinem anderen Ende 18 mündet er in einen zweiten
Steuerraum 19, die insgesamt im in der Regel mehrtei
lig ausgebildeten Gehäuse 20 des Ventils 11 ausgebil
det sind. An das Ende 18 des Kolbens 12 schließt sich
ein gegenüber dem Kolben 12 verjüngter Aufnahme-Ab
schnitt 21 an, der einstückig mit dem Kolben 12 aus
gebildet ist und koaxial zu dessen Mittel-Längs-Achse
22 verläuft.
Auf dem Aufnahme-Abschnitt 21 sind zwei Feder-Stütz
teller 23, 24 angeordnet. Der eine dem Kolben 12 zu
gewandte Stützteller 23 liegt in der dargestellten
Mittelstellung des Kolbens 12 mit einem inneren Ring
abschnitt 25 gegen den Kolben 12 und mit einem äußeren
Flanschring 26 gegen einen gehäusefesten Anschlag 27
an, der durch eine den zweiten Steuerraum 19 begren
zende Wand gebildet wird. Der andere Feder-Stützteller
24 liegt mit einem inneren Ringabschnitt 25′ gegen
einen Sicherungsring 28 auf dem Abschnitt 21 an. Wei
terhin stützt sich der Stützteller 24 auf seiner dem
Kolben 12 abgewandten Seite gegen einen Ringrand 29
eines Gegenhaltekolbens 30 ab. Zwischen den beiden
Stütztellern 23, 24 befinden sich zwei vorgespannte
Schrauben-Druckfedern 31, 32. Wenn der Kolben 12 in
der bereits angesprochenen Weise in der Zeichnung nach
links verschoben wird, dann stützt sich der linke
Stützteller 23 mit seinem Flanschring 26 gegen den ge
häusefesten Anschlag 27 ab, verbleibt also in seiner
Ausgangslage. Der andere Stützteller 24 wird vom Si
cherungsring 28 mitgenommen, so daß beide Druckfedern
31, 32 weiter komprimiert werden. Wenn der Kolben 12
in der Zeichnung nach rechts verschoben wird, dann
stützt sich der Stützteller 24 gegen den Ringrand 29
des Gegenhaltekolbens 30 ab, wird also ebenfalls fest
gehalten, während der Stützteller 23 von dem Kolben 12
mitgenommen wird. Auch in diesem Fall werden also die
beiden Druckfedern 31, 32 weiter komprimiert, d. h. sie
üben eine der Verschiebebewegung des Kolbens 12
entgegenwirkende Kraft auf den Kolben 12 aus.
Die geschilderten Betätigungen des als Ventilschieber
dienenden Kolbens 12 erfolgen durch entsprechende Be
aufschlagung des ersten Steuerraums 17 bzw. des zwei
ten Steuerraums 19 mit Steuerdruck, wobei der jeweils
andere Steuerraum 19 bzw. 17 druckentlastet ist. Hier
zu ist der erste Steuerraum 17 über eine Steuer-Lei
tung 33 mit einem manuell bedienbaren Vorsteuerventil
34 verbunden, das wiederum an eine als Steuerdruck
mittelquelle dienende Pumpe 35 über eine Versorgungs-
Leitung 36 angeschlossen ist. Der zweite Steuerraum 19
ist über eine Steuer-Leitung 37 mit einem grundsätz
lich gleichartig ausgebildeten, ebenfalls manuell be
tätigbaren Vorsteuerventil 38 verbunden, das ebenfalls
an die Versorgungs-Leitung 36 angeschlossen ist. Beide
Vorsteuerventile 34, 38 sind über eine Rücklauf-Lei
tung 39 an den Tank 10 angeschlossen. Beide Vorsteuer
ventile 34, 38 können selbstverständlich in üblicher
Weise zu einem Ventil zusammengefaßt sein, wobei dann
auch nur ein Betätigungshebel 40 vorgesehen sein
müßte, der zur Druckbeaufschlagung der ersten Steuer
kammer 17 aus seiner Mittellage in eine Richtung und
zur Druckbeaufschlagung der zweiten Steuerkammer 19 in
die andere Richtung verschwenkt würde.
Der Gegenhaltekolben 30 ist in seinem mittleren zylin
drischen Abschnitt 41 mittels einer Dichtung 42 abge
dichtet in einer zur Achse 22 koaxialen Zylinder
führung 43 verschiebbar geführt. Auf seiner dem zwei
ten Steuerraum 19 und seinem Ringrand 29 entgegenge
setzten Seite weist er einen nach außen über den zy
lindrischen Abschnitt 41 vorstehenden Ringbund 44 auf,
der in der dargestellten Ruhelage gegen einen gehäuse
festen Anschlag 45 anliegt und damit ein Verschieben
des Gegenhaltekolbens 30 in Richtung zum Kolben 12 hin
begrenzt. Diese Seite des Gegenhaltekolbens 30 befin
det sich in einer Steuerkammer 46, die von der Ver
sorgungs-Leitung 36 her ständig mit dem vollen also
maximalen Steuerdruck von der Pumpe 35 beaufschlagt
wird. Die Steuerkammer 46 ist mittels einer Verschluß
schraube 47 verschlossen, gegen die sich eine als
Schraubendruckfeder ausgebildete Vorspannfeder 48 ab
stützt, die sich gegen den Gegenhaltekolben 30 ab
stützt und diesen in Richtung auf den Kolben 12
drückt, also den Ringbund 44 gegen den Anschlag 45
drückt. Die Steuerkammer 46 ist weiterhin über eine
Rücklauf-Leitung 49, in der sich ein Druckbegrenzungs
ventil 50 befindet, an den Tank 10 angeschlossen. Der
Durchmesser D 1 des zylindrischen Kolbens 12 ist größer
als der Durchmesser D 2 des zylindrischen Abschnitts 41
des Gegenhaltekolbens 30.
Die Vorsteuerventile 34, 38 sind als stufenlos arbei
tende Druckminderventile ausgebildet, so daß die
Steuerräume 17, 19 wahlweise und jeweils abwechselnd
mit unterschiedlichem Steuerdruck beaufschlagt werden
können, der für die geschilderte Beaufschlagung des
jeweiligen Kolbenringraums 5 zum Senken der Last bzw.
zum Beaufschlagen des jeweiligen Kolbenraums 6 zum
Heben der Last kleiner ist als der von der Pumpe 35
gelieferte maximale Steuerdruck in der Steuerkammer
46. Obwohl die im Steuerraum 17 befindliche wirksame
Fläche des Kolbens 12 mit dem Durchmesser D 1 größer
ist als die dem Durchmesser D 2 entsprechende wirksame
Fläche des Gegenhaltekolbens 30, verbleibt dieser in
seiner in der Zeichnung dargestellten Haltestellung.
Wenn also durch Beaufschlagung des jeweiligen Kolben
ringraums 5 die Last gesenkt werden soll, dann wird
das Vorsteuerventil 34 betätigt, wodurch der erste
Steuerraum 17 mit Steuerflüssikeit beaufschlagt wird,
deren Druck dem Maß der Betätigung des Betätigungshe
bels 40 entspricht, deren Druck also nur einem Teil-
Druck des maximalen Steuerdrucks entspricht. Der Kol
ben 12 wird hierbei in Richtung auf den zweiten
Steuerraum 19 verschoben, wobei der Feder-Stützteller
23 mitgenommen wird, während der andere Feder-Stütz
teller 24 in seiner gegen den Ringrand 29 des Gegen
haltekolbens 30 anliegenden Stellung verbleibt. Da
diese auf den Gegenhaltekolben 30 von der Steuerkammer
46 und der Vorspannfeder 48 her wirkende Kraft größer
ist, als die vom Kolben 12 auf ihn ausgeübte Kraft,
verbleibt der Gegenhaltekolben 30 in seiner darge
stellten Haltestellung und bildet also ein Widerlager
für den Feder-Stützteller 24. Die beiden Druckfedern
31, 32 werden weiter zusammengedrückt, bis sich ein
Gleichgewicht zwischen der vom ersten Steuerraum 17
her wirkenden Kraft und der von den Druckfedern 31, 32
ausgeübten Gegenkraft einstellt. Entsprechend dieser
Verschiebung des als Ventilschiebers dienenden Kolbens
12 wird der Ventilblock 13 angesteuert, so daß der je
weilige Kolbenringraum 5 über die Leitung 7 mit Druckmit
tel beaufschlagt wird. Der jeweilige Kolbenraum 6
ist über die Leitung 8, den Ventilblock 13 und die
Rücklauf-Leitung 14 an den Tank 10 angeschlossen.
Wenn dagegen die Last gehoben, also der jeweilige Kol
benraum 6 beaufschlagt werden soll, dann wird das
Vorsteuerventil 38 entsprechend geöffnet, so daß in
den zweiten Steuerraum 19 Steuerflüssigkeit gelangt.
Diese wirkt ebenfalls über eine dem Durchmesser D 1
entsprechende Fläche auf denKolben 12 und verschiebt
diesen in Richtung zum ersten Steuerraum 17 hin, wobei
der Feder-Stützteller 23 in seiner Stellung am An
schlag 27 verbleibt. Demgegenüber wird der andere
Stützteller 24 an dem Sicherungsring 28 mitgenommen,
wodurch wiederum die beiden Druckfedern 31, 32 zusam
mengedrückt werden. Die Verschiebebewegung erfolgt
wieder so lange, bis sich das bereits angesprochene
Kräftegleichgewicht einstellt. Da der Druck in der
Steuerkammer 46 größer ist als im zweiten Steuerraum 19,
verbleibt der Gegenhaltekolben 30 in seiner Haltestel
lung. Die Vorsteuerventile 34, 38 sind jeweils in
ihrer nichtbetätigten Lage über die Rücklauf-Leitung
39 an den Tank 10 angeschlossen, so daß bei Verschie
bungen des Kolbens 12 die im jeweils nicht beauf
schlagten Steuerraum 17 bzw. 19 verdrängte Steuer
flüssigkeit abfließen kann.
Wenn die Antriebe 1 in eine sogenannte Schwimmstellung
gebracht werden sollen, in der der jeweilige Kolben
raum 6 und der jeweilige Kolbenringraum 5 mit dem Tank
10 verbunden, also kurzgeschlossen sind, dann muß der
als Ventilschieber dienende Kolben 12 zur entspre
chenden Betätigung des Ventilblocks 13 in eine Extrem
lage verschoben werden. Diese Extremlage entspricht
einer noch weiter nach rechts verschobenen Stellung.
Hierzu wird der erste Steuerraum 17 durch vollständi
ges Öffnen des Steuerventils 34 mit dem vollen von der
Pumpe 35 gelieferten Steuerdruck beaufschlagt. Da in
diesem die auf den Kolben 12 in Richtung auf den Ge
genhaltekolben 30 wirkende Kraft größer ist als die in
entgegengesetzter Richtung von der Steuerkammer 46 auf
letzteren wirkende Kraft, wird der Kolben 12 so weit
verschoben, bis der Aufnahmeabschnitt 21 gegen den zu
gewandten Boden 51 des Gegenhaltekolbens 30 anliegt.
Bei der weiteren Bewegung drückt dann der Kolben 12
den Gegenhaltekolben 30 in Richtung auf die Steuerkam
mer 46 in eine Ausweichstellung. Hierbei wird die
hierin befindliche unter dem vollen, also maximalen
Steuerdruck stehende Steuerflüssigkeit über das Druck
begrenzungsventil 50 in den Tank 10 gedrückt. Der Ge
genhaltekolben 30 kann also die Bewegung des Kolbens
12 teilweise mitmachen.
Der maximal mögliche Hub H 1 des Kolbens 12 gegenüber
dem Gegenhaltekolben 30 ist durch den Abstand zwischen
dem Aufnahme-Abschnitt 21 und dem Boden 51 des Gegen
haltekolbens 30 vorgegeben. Um diesen Hub H 1 kann der
Kolben 12 maximal verschoben werden, wenn die Funktion
"Senken der Last" angesteuert wird. Zusätzlich kann
der Kolben 12 dann noch um den Hub H 2 verschoben
werden, der durch den Abstand zwischen Gegenhaltekol
ben 30 und Verschlußschraube 47 vorgegeben ist. Dieser
zweite Hub H 2 kann dann also für die Funktion
"Schwimmstellung" angesteuert werden. Er entspricht
dem Hub des Gegenhaltekolbens 30 von der Haltestellung
in die Ausweichstellung.
Das Druckbegrenzungsventil 50 hat im übrigen die
Hauptfunktion, den von der Pumpe 35 gelieferten Steu
erdruck konstant zu halten. Wird er überschritten,
öffnet das Druckbegrenzungsventil 50 und läßt den
Druck zum Tank 10 hin sich abbauen. Der maximale Steu
erdruck steht nicht nur ständig in der Steuerkammer
46, sondern auch in der Versorgungs-Leitung 36 vor den
Vorsteuerventilen 34, 38 an.
Claims (2)
1. Mehrwege-Ventil zur Steuerung der Arbeits-Druckmit
telwege zwischen einem Verbraucher
(1) und einer Arbeits-Druckmittelquelle
(9) bzw. einem Tank (10), mit je einem an je einem Ende
(16, 18) eines Ventilschiebers (12) angeordne
ten Steuerraum (17, 19), die mit einer Steuer-Druckmittel
quelle (35) verbindbar sind, wobei ein maximaler
Steuerdruck über ein Druckbegrenzungsventil (50) kon
stant gehalten wird, mit einem den zweiten Steuerraum
(19) begrenzenden Gegenhaltekolben (30), dessen dem
zweiten Steuerraum (19) abgewandte Seite über eine mit
der Steuer-Druckmittelquelle (35) verbundene Steuer
kammer (46) mit maximalem Steuerdruck beaufschlagt
ist, wobei der Gegenhaltekolben (30) zwischen einer
Haltestellung und einer Ausweichstellung bewegbar ist,
mit mindestens einer in dem zweiten Steuerraum (19)
angeordneten, sich auf dem Ventilschieber (Kolben 12)
und dem Gegenhaltekolben (30) abstützenden Druckfeder
(31, 32) und mit mindestens einem Vorsteuerventil (34,
38) zum Einstellen von Steuerdruck in den Steuerräumen
(17, 19), wobei ausgehend von einer Mittelstellung, in
der die Druckmittelwege zum Verbraucher (1)
abgesperrt sind und der Gegenhaltekolben (30) mit ma
ximalem Steuerdruck beaufschlagt in der Haltestellung
ist, der Ventilschieber (12) gegen die Kraft
der mindestens einen Druckfeder (31, 32) in beiden
Richtungen in jeweils mindestens eine Arbeitsstellung
verschiebbar ist und wobei ausgehend von einer Ar
beitsstellung, in der der an den Gegenhaltekolben (30)
angrenzende zweite Steuerraum (19) druckentlastet ist,
der Gegenhaltekolben (30) in die Ausweichstellung be
wegbar ist, in der der über die mindestens eine Druck
feder (31, 32) an den Gegenhaltekolben (30) abge
stützte Ventilschieber (12) von dem den ersten
Steuerraum (17) beaufschlagenden Steuerdruck in eine
Schwimmstellung des Verbrauchers (1) ver
schiebbar ist, in der die Arbeitsräume
(5, 6) des Verbrauchers (1) mit
einander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventilschieber (12) im ersten Steuerraum
(17) einen derart größeren Querschnitt als der als
geschlossener Kolben ausgebildete Gegenhaltekolben
(30) aufweist, daß die auf den Ventilschieber
(12) in Richtung auf den Gegenhaltekolben (30) zumin
dest bei maximalem Steuerdruck in dem ersten Steuer
raum (17) wirkende Kraft größer ist als die von der
Steuerkammer (46) auf den Gegenhaltekolben (30) entge
gengesetzt wirkende Kraft.
2. Mehrwege-Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Gegenhaltekolben (30) auf der der
Steuerkammer (46) zugewandten Seite mit einer Vor
spannfeder (48) belastet ist.
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---|---|---|---|---|
DE3508340C2 (de) * | 1985-03-08 | 1987-04-30 | Mannesmann Rexroth Gmbh, 8770 Lohr, De |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0389787A3 (de) | 1991-04-10 |
JPH02283903A (ja) | 1990-11-21 |
EP0389787B1 (de) | 1992-12-16 |
DE59000584D1 (de) | 1993-01-28 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |