DE4405035C2 - Geberventil, insbesondere zur Ansteuerung eines Steuerventils für einen hydraulischen Verbraucher, insbesondere einen hydraulischen Fahrantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Geberventil, insbeson­ dere zur Ansteuerung eines Steuerventils für einen hydrau­ lischen Verbraucher, insbesondere einen hydraulischen Fahrantrieb nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE-OS 21 33 316 ist ein Druckregelventil für hydrau­ lische Anhängerbremsanlagen bekanntgeworden, bei der die Auslenkung des Ventilschiebers die Kraft der Bremse be­ stimmt. Der Druck einer Bremse wird auf zwei einander ent­ gegengesetzt gerichteten Wirkflächen des Ventilschiebers gegeben. Auf diese Weise ist die Reaktionskraft auf den Stößel unabhängig davon, wie groß der Ausgangsdruck ist und damit die Bremskraft.

Aus der DE 37 32 445 C2 ist ein Druckregelventil bekanntge­ worden, bei dem die Kraft des Stößels eines Betätigungs­ magnetens von zwei Differenzdruckflächen des Ventilschie­ bers beeinflußt wird, um die Betätigungskraft des Magneten zu reduzieren.

Bagger, Lader oder andere Baufahrzeuge oder dergleichen sind häufig mit einem hydraulischen Fahrantrieb ausge­ rüstet. Die Ansteuerung des Fahrantriebs (Sollwertvorgabe) erfolgt zumeist mit Hilfe eines Fußpedals, mit dem ein sogenanntes Geberventil betätigt wird. Das Geberventil stellt einen variablen Steuerdruck für ein Steuerventil zur Verfügung, das seinerseits die Druckbeaufschlagung des Fahrmotors steuert. Mit dem Fußpedal ist ein Ventilschieber gekoppelt, der in der unbetätigten Stellung des Fußpedals zwei Bohrungen des Gehäuses des Geberventils voneinander sperrt, von denen die eine mit einer Druckmittelquelle und die andere mit dem Steuereingang des Steuerventils ver­ bunden ist. Bei einer entsprechenden Verschwenkung des Fußpedals erfolgt ein proportionaler Hub des Ventilschie­ bers und damit eine abnehmende Drosselung der Strömungs­ verbindung zwischen den beiden Bohrungen.

Fährt ein Bagger oder ein ähnliches Fahrzeug über unebenes Gelände, fällt es dem Fahrer schwer, einen gewünschten Pedalhub aufrechtzuhalten. Vielmehr werden die auf seinen Körper übertragenen Stöße in unterschiedliche Auslenkun­ gen des Pedals verwandelt mit der Folge, daß der Fahran­ trieb impulsweise angesteuert bzw. beschleunigt und ver­ zögert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Geberventil, insbesondere zur Ansteuerung eines Steuerventils für einen hydraulischen Verbraucher, insbesondere für einen hydrau­ lischen Fahrantrieb, zu schaffen, mit dem die Kennlinie, welche die Abhängigkeit des Ausgangsdrucks vom Grad seiner Betätigung beschreibt, veränderbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Geberventil ist am Ventilschieber ebenfalls mindestens eine zweite Wirkfläche vorgesehen. Sie ist über Bohrungen im Ventilgehäuse und ein Schaltven­ til mit dem Druck der Ausgangsbohrung beaufschlagbar. Je nach Wirkungsrichtung wird der Ventilschieber entgegen der Verstellrichtung oder in Verstellrichtung zusätzlich be­ aufschlagt, wenn eine Verbindung der zweiten Wirkfläche mit der Ausgangsbohrung des Ventilgehäuses hergestellt wird. Dies geschieht durch entsprechende Betätigung des Schaltventils, das zum Beispiel von einem Magnetventil ge­ bildet sein kann. Soll das empfindliche Reagieren des Fahrmotors auf geringfügige Pedalauslenkungsänderungen verringert werden, wird zum Beispiel der einer Verstellung des Ventilschiebers entgegengesetzt gerichtete Druck noch verstärkt, indem die zweite Wirkfläche zusätzlich entgegen der Verstellrichtung wirkt. Zu diesem Zweck betätigt der Fahrer das Schaltventil, das die gewünschte Verbindung herstellt.

Wirkt hingegen die zweite Wirkfläche in Verstellrichtung, dann wird diese zum Beispiel im Normalbetrieb zusätzlich betätigt und über das Schaltventil abgeschaltet, wenn eine flachere Kennlinie gefahren werden soll.

Es ist nach Patentanspruch 2 erfindungsgemäß auch möglich, zwei oder mehr zweite Wirkflächen vorzusehen, so daß eine entsprechende Anzahl unterschiedlicher Kennlinien erhalten wird. Es ist nur ein einziges Schaltventil vorgesehen mit mehreren Schaltstellungen, um eine oder alle der zweiten Wirkflächen mit dem Ausgangsdruck des Geberventils zu be­ aufschlagen.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung auf ein Geberventil, bei dem der Ventilschieber eine an einem Ende offene koaxiale Bohrung aufweist, die nahe dem inne­ ren Ende mit mindestens einer radialen Bohrung verbunden ist, die bei Verstellung des Ventilschiebers aus der Sperrstellung heraus mit der Eingangsbohrung in Verbindung tritt und die zweite Wirkfläche von einer radialen Ring­ schulter am Ventilschieber gebildet ist.

Der Mehraufwand für das erfindungsgemäße Geberventil ist relativ gering. Im Ventilgehäuse sind lediglich zusätz­ liche Bohrungen anzubringen, und der Ventilschieber ist mit einer zusätzlichen Wirkfläche zu versehen. Außerdem muß ein Schaltventil vorgesehen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Geberventils nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Geberven­ tils nach der Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Geberventils nach der Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine Kennlinienschar zur Veranschaulichung der Abhängigkeit des Steuerdrucks des Geberventils vom Betätigungsgrad des Ventils.

Ein Geberventil 10 weist ein Ventilgehäuse 12 auf mit einer durchgehenden Bohrung, in das an einem Ende ein Stopfen 14 dichtend eingeschraubt ist, der in einer axialen Durchbohrung einen Stößel 16 lagert, der von einer Dichtmanschette 18 umgeben ist. Eine ringförmige Platte 20 wirkt mittels eines axialen Bunds 22 mit dem als Anschlag dienenden Stopfen 14 zusammen. Eine innerhalb des Bundes 22 angeordnete flache Scheibe 24 wirkt mit dem Stößel 16 zusammen, der am inneren Ende eine Sackbohrung 26 aufweist. Unterhalb des Stößels 16 ist ein gestifteter Ventil­ schieber 28 axialbeweglich in der durchgehenden Bohrung im Gehäuse 12 angeordnet. Ein im Durchmesser erweiterter Ab­ schnitt 30 an einem Ende des Schiebers 28 sitzt in der Sackbohrung 26 des Stößels 16 und stützt sich nach unten auf der Scheibe 24 ab. Eine in einer axialen Ausnehmung der Platte 20 angeordnete Schraubenfeder 32 stützt sich am anderen Ende an einem Absatz des Ventilschiebers 28 ab. Eine weitere Feder 34, die die Feder 32 im radialen Abstand umgibt, stützt sich an einem Ende an der Platte 20 und am anderen Ende an einem Absatz 36 der durchgehenden Gehäusebohrung ab. Im unteren Bereich weist der Schieber 28 eine axiale Sackbohrung 38 auf, die mit einem koaxialen Bohrungsabschnitt 40 des Gehäuses in Strömungsverbindung steht. Nahe dem geschlossenen Ende der Bohrung 38 sind mindestens zwei Radialbohrungen 42 vorgesehen, die in der in Fig. 1 gezeigten Position des Schiebers 28 mit dem Raum 46 der durchgehenden Gehäusebohrung verbunden sind und damit mit einer Gehäusebohrung 48, die zu einem Hydrau­ liktank führt (nicht gezeigt). Eine Ringnut 50 in der Wandung der durchgehenden Gehäusebohrung steht in Verbin­ dung mit einer weiteren Gehäusebohrung 52, die mit einer nicht gezeigten Druckmittelquelle verbunden ist. Das ge­ schlossene Ende 53 der Bohrung 38 zusammen mit dem unteren Ende des Schiebers 28 bildet eine erste Wirkfläche. Eine zweite Wirkfläche 54 ist als Ringschulter am Ventilschie­ ber 28 ausgebildet. Sie befindet sich in einem Steuerraum 56, der über eine Bohrung 58 im Gehäuse 12, ein Schalt­ ventil 60, eine weitere Gehäusebohrung 61 und entsprechen­ de Verbindungsleitungen mit der Gehäusebohrung 40 in Ver­ bindung gebracht werden kann. Das Schaltventil 60 ist ein Magnetventil. In der in Fig. 1 gezeigten Position sperrt es jedoch die angesprochene Strömungsverbindung.

In der in Fig. 1 gezeigten Position ist die Ausgangsboh­ rung 40 des Gehäuses 12 drucklos. Wird auf den Stößel 16 ein axialer Druck nach unten ausgeübt, zum Beispiel über ein Pedal in einem hydraulisch angetriebenen Bagger, wird über die Feder 32 ein axialer Druck auf den Ventilschieber 28 ausgeübt, so daß die radialen Bohrungen 42 mit der Boh­ rung 52 gedrosselt in Verbindung treten und an der Aus­ gangsbohrung 40 ein Druck entsteht, der gegenüber dem Druck der Druckmittelquelle an der Bohrung 52 reduziert ist. Der reduzierte Druck wirkt auf die erste Wirkfläche am Ventilschieber 28, welche durch das Ende 53 der Bohrung 38 und das untere Ende des Ventilschiebers 28 gebildet ist. Wird das Schaltventil 60 betätigt, steht der Druck an der Ausgangsbohrung 40 auch an der zweiten Wirkfläche 54 an, die der beschriebenen Druckwirkung entgegengesetzt gerichtet ist. Dadurch wird die "hydraulische Vorspannung" am Ventilschieber 28 reduziert und zum Beispiel die Kenn­ linie 1 des Diagramms nach Fig. 4 erhalten. Wird hingegen das Schaltventil 60 geschlossen, wird zum Beispiel die eine kleinere Steigung aufweisende Kennlinie 2 erhalten. Daran ist zu ersehen, daß abhängig davon, ob die zweite Wirkfläche 54 mit Druck beaufschlagt wird oder nicht, eine Hubbewegung des Stößels 16 einen unterschiedlichen Aus­ gangsdruck zur Folge hat und damit auch einen unterschied­ lichen Steuerdruck für ein Steuerventil zum Betätigen zum Beispiel eines hydraulischen Fahrmotors. Auslenkungsände­ rungen am Pedal führen bei der Kennlinie 2 daher zu gerin­ geren Geschwindigkeitsänderungen wie bei der Kennlinie 1.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 gleicht weitgehend der nach Fig. 1. Es werden daher die gleichen Teile mit glei­ chen Bezugszeichen versehen.

Der Ventilschieber 28a der Ausführungsform nach Fig. 2 ist jedoch im unteren Bereich gegenüber Fig. 1 abgewandelt, indem er eine Ringschulter 70 aufweist, deren Wirkungs­ richtung entgegengesetzt der Verstellrichtung des Ventil­ schiebers 28a ist. Ist das Schaltventil 60 abgeschaltet, wirken die hydraulischen Kräfte nur entgegengesetzt der Verstellrichtung. Wird hingegen das Schaltventil 60 geöff­ net, wird der Druck an der Ausgangsbohrung 40 in den Ven­ tilraum 56 übertragen und wirkt zusätzlich entgegen der Verstellrichtung. In diesem Fall wird zum Beispiel wie­ derum die Kennlinie 2 erhalten und im ersteren Fall die Kennlinie 1 nach Fig. 4.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind wiederum Teile, die mit denen der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 gleich sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wie aus Fig. 3 zu erkennen, sind in der durchgehenden Gehäusebohrung des Ventilgehäuses 12 axial beabstandet zwei Ringräume 56b und 56c vorgesehen, die mit Gehäuse­ bohrungen 58b, 58c in Verbindung stehen und die ihrerseits mit entsprechenden Ausgängen eines zwei Schaltstellungen aufweisenden Schaltventils 60b über entsprechende Leitun­ gen verbunden sind. Dem Ringraum 56b ist eine Wirkfläche 72 des Ventilschiebers 28b zugeordnet in Form einer Ring­ schulter. Dem Ringraum 56c ist eine weitere Wirkfläche 74 in Form einer Ringschulter am Ventilschieber 28b zugeord­ net. In der in Fig. 3 gezeigten Schaltstellung des Schalt­ ventils 60b sind die Bohrungen 58b, 58c abgesperrt. Es wirkt nur der hydraulische Druck an der Ausgangsbohrung 40 über die bereits beschriebenen Wirkflächen am Ventilschie­ ber 28b entgegengesetzt der Verstellrichtung. Dadurch wird beispielsweise die Kennlinie 1 nach Fig. 4 erhalten. Wird eine der beiden Ringräume 56b, 56c durch entsprechendes Schalten des Ventils 60b mit dem Druck an der Ausgangs­ bohrung 40 beaufschlagt, findet eine reduzierte Kennlinie Anwendung, zum Beispiel die eine noch kleinere Steigung aufweisende Kennlinie 2 nach Fig. 4. Werden hingegen beide Ringräume 56b, 56c beaufschlagt, ergibt sich zum Beispiel die Kennlinie 3 nach Fig. 4. Der Fahrer eines Fahrzeugs mit hydraulischem Antriebsmotor kann daher willkürlich zwischen den Kennlinien 1 bis 3 nach Fig. 4 wählen.

Claims (3)

1. Geberventil, insbesondere zur Ansteuerung eines Steuerven­ tils für einen hydraulischen Verbraucher, insbesondere einen hydraulischen Fahrantrieb, mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Ventilschieber gleitend verschiebbar ist, der in einer Sperrstellung eine mit einer Druckmittelquelle verbindbare Eingangsbohrung im Gehäuse von einer Ausgangs­ bohrung im Gehäuse trennt und bei einer Verstellung aus der Sperrstellung heraus eine mehr oder weniger gedros­ selte Strömungsverbindung zwischen den Bohrungen herstellt, und einem mechanisch betätigbaren, koaxial zum Ventil­ schieber im Gehäuse gelagerten gegen eine Feder wirkenden Stößel, der auf den Ventilschieber wirkt, wobei der Ven­ tilschieber eine erste Wirkfläche aufweist, die bei Ver­ stellung des Ventilschiebers aus der Sperrstellung heraus entgegen der Verstellrichtung mit dem an der Eingangsboh­ rung anstehenden Druck beaufschlagt wird, und am Ventil­ schieber mindestens eine zweite Wirkfläche vorgesehen ist, die über Bohrungen mit der Ausgangsbohrung verbindbar ist zur Erzeugung eines Differenzdrucks am Ventilschieber, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stößel (16) über eine Feder (32) auf den Ventilschieber (28, 28a, 28b) wirkt und die Ausgangsbohrung (40) über ein Schaltventil (60, 60b) mit der zweiten Wirkfläche (54, 61, 58b, 58c) ver­ bindbar ist.

2. Geberventil, insbesondere zur Ansteuerung eines Steuerven­ tils für einen hydraulischen Verbraucher, insbesondere einen hydraulischen Fahrantrieb, mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Ventilschieber gleitend verschiebbar ist, der in einer Sperrstellung eine mit einer Druckmittelquelle verbindbare Eingangsbohrung im Gehäuse von einer Ausgangs­ bohrung im Gehäuse trennt und bei einer Verstellung aus der Sperrstellung heraus eine mehr oder weniger gedros­ selte Strömungsverbindung zwischen den Bohrungen herstellt, und einem mechanisch betätigbaren, koaxial zum Ventil­ schieber im Gehäuse gelagerten gegen eine Feder wirkenden Stößel, der auf den Ventilschieber wirkt, wobei der Ven­ tilschieber eine erste Wirkfläche aufweist, die bei Ver­ stellung des Ventilschiebers aus der Sperrstellung heraus entgegen der Verstellrichtung mit dem an der Eingangsboh­ rung anstehenden Druck beaufschlagt wird, und am Ventil­ schieber mindestens eine zweite Wirkfläche vorgesehen ist, die über Bohrungen mit der Ausgangsbohrung verbindbar ist zur Erzeugung eines Differenzdrucks am Ventilschieber, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stößel (16) über eine Feder (32) auf den Ventilschieber (28b) wirkt, der Ventilschie­ ber (28b) zwei zweite Wirkflächen (72, 74) aufweist und ein einziges, mehrere Schaltstellungen aufweisendes Schalt­ ventil (16b) vorgesehen ist, das beide zweiten Wirkflächen (72, 74) oder eine von beiden Wirkflächen (72, 74) mit der Ausgangsbohrung (40) verbindet.

3. Geberventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ventilschieber (28, 28a, 28b) eine an einem Ende offene koaxiale Bohrung (38) aufweist, die nahe dem inneren Ende mit mindestens einer radialen Bohrung (53) verbunden ist, die bei Verstellung des Ventilschiebers (28, 28a, 28b) aus der Sperrstellung heraus mit der Eingangsbohrung (52) in Verbindung tritt und die zweite Wirkfläche (54, 70, 72, 74) von einer radialen Ringschulter am Ventilschieber (28, 28a, 28b) gebildet ist.