DE69931839T2

DE69931839T2 - Schlauchbruch- Steuerventileinheit

Info

Publication number: DE69931839T2
Application number: DE1999631839
Authority: DE
Inventors: Tarou Kita-ku Takahashi; Genroku Inashiki-gun Sugiyama; Tsukasa Higashiibaraki-gun Toyooka
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2019-04-21
Also published as: EP0952358A3; JPH11303810A; EP0952358B1; JP3685923B2; EP0952358A2; US6241212B1; KR100294267B1; DE69931839D1; CN1094180C; KR19990083336A; CN1235247A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem und eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit (die häufig als Schlauchbruchventil bezeichnet wird), die in einer Hydraulikmaschine, etwa in einem Hydraulikbagger, vorgesehen ist, um ein Herabfallen der Last bei einem Bruch eines Zylinderschlauchs zu verhindern.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bei einer Hydraulikmaschine, etwa bei einem Hydraulikbagger, besteht die Notwendigkeit, ein Herabfallen der Last zu verhindern, wenn ein Schlauch oder ein Stahlrohr zum Zuführen eines Hydraulikfluids zu einem Hydraulikzylinder, der als ein Aktuator zum Antreiben einer Last, z. B. eines Armes brechen sollte. Um diesen Bedarf zu erfüllen, ist eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit (die häufig als Schlauchbruchventil bezeichnet wird) in der Hydraulikmaschine vorgesehen. 8 ist ein Plan eines Hydraulikkreises eines typischen herkömmlichen hydraulischen Antriebssystems und einer Schlauchbruch-Steuerventileinheit und 9 zeigt eine Schnittstruktur der Schlauchbruch-Steuerventileinheit.
In den 8 und 9 umfasst eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit 200 ein Gehäuse 204, das mit zwei Eingangs/Ausgangsanschlüssen 201, 202 und einem Vorratsbehälteranschluss 203 versehen ist. Der Eingangs/Ausgangsanschluss 201 ist an einem unteren Anschluss eines Hydraulikzylinders 502 direkt angebracht, der Eingangs/Ausgangsanschluss 202 ist über eine Hydraulikleitung (Schlauch) 505 mit einem der Aktuatoranschlüsse eines Steuerventils 503 verbunden und der Vorratsbehälteranschluss 203 ist über eine Ablaufleitung (Schlauch) 205 mit einem Vorratsbehälter 509 verbunden. In dem Gehäuse 204 sind ein Hauptschieber 211, der mit einem Vorsteuerdruck betätigt wird, der als ein externes Signal von einem Handvorsteuerventil 508 geliefert wird, ein Sicherheitsventil 212 für die Fluidzufuhr, ein Tellerventilkörper 214, der durch einen Vorsteuerabschnitt 213 gesteuert wird, der im Umfang des Hauptschiebers 211 vorgesehen ist, und ein Überlast-Entlastungsventil 215 zum Freigeben eines unnormalen Drucks.
Bei der herkömmlichen Schlauchbruch-Steuerventileinheit 200 mit der oben beschriebenen Konstruktion wird die Zufuhr eines Hydraulikfluids zu der unteren Seite des Hydraulikzylinders 502 bewirkt, indem das Hydraulikfluid von dem Steuerventil 503 zu der unteren Seite durch das Fluidzufuhr-Sicherheitsventil 212 zugeführt wird. Das Entleeren des Hydraulikfluids von der unteren Seite des Hydraulikzylinders 502 wird bewirkt, indem der Hauptschieber 211 der Ventileinheit 200 mit dem Vorsteuerdruck als ein externes Signal betätigt wird, um zuerst den Tellerventilkörper 214 zu öffnen, der durch den Vorsteuerabschnitt 213 gesteuert wird, der im Umfang des Hauptschiebers 211 vorgesehen ist, und indem anschließend ein Abschnitt 211a mit variabler Drosselung geöffnet wird, der ebenfalls im Umfang des Hauptschiebers 211 vorgesehen ist, um dadurch das Hydraulikfluid zu dem Vorratsbehälter 509 abzuleiten, während die Durchflussmenge des Hydraulikfluids gesteuert wird.
Der Tellerventilkörper 214 ist in Bezug auf den Hauptschieber 211 in Reihe vorgesehen und besitzt die Funktion (Lastprüffunktion) zum Verringern des Verlustbetrages an der unteren Seite des Hydraulik zylinders 502, wenn der Lastdruck gehalten wird.
Das Überlast-Entlastungsventil 215 arbeitet, um das Hydraulikfluid abzuleiten und einen Schlauchbruch zu verhindern, wenn eine übermäßige externe Kraft auf den Hydraulikzylinder 502 wirkt und der Hydraulikdruck, der zu der unteren Seite des Hydraulikzylinders 502 geliefert wird, mit einem hohen Druckpegel beaufschlagt wird.
Außerdem werden dann, wenn der Hydraulikschlauch 505, der von dem Steuerventil 503 zu dem Eingangs/Ausgangsanschluss 202 führt, brechen sollte, das Sicherheitsventil 212 und der Tellerventilkörper 214 geschlossen, um ein Herabfallen der Last, die durch den Hydraulikzylinder 502 getragen wird, zu verhindern. Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, durch Betätigen des Hauptschiebers 211 mit dem Vorsteuerdruck von dem Handvorsteuerventil 512 und durch Einstellen einer Öffnungsfläche des Abschnitts 211a mit variabler Drosselung den Hydraulikzylinder 502 unter der Wirkung des Gewichts der eigentlichen Last langsam einzuziehen und die Last in eine Sicherheitsstellung zu bewegen.
Die Bezugszeichen 507a und 507b bezeichnen Hauptentlastungsventile zum Begrenzen eines maximalen Drucks in dem Hydraulikkreis.
Das Patent JP A 3-249411 offenbart ferner ein hydraulisches Antriebssystem und eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit, die ein Proportionalsitzventil verwendet, um die Gesamtgröße der Ventileinheit zu verringern. 10 zeigt die offenbarte Schlauchbruch-Steuerventileinheit.
In 10 umfasst eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit 300 ein Gehäuse 323, das mit einem Eingangsanschluss 320, einem Arbeitsanschluss 321 und einem Vorratsbehälteranschluss 322 versehen ist. Der Eingangsanschluss 320 ist mit einem der Aktuatoranschlüsse eines Steuerventils 503 verbunden, der Arbeitsanschluss 321 ist mit einem unteren Anschluss eines Hydraulikzylinders 502 verbunden und der Vorratsbehälteranschluss 322 ist über eine Ablaufleitung (Schlauch) 205 mit einem Vorratsbehälter 509 verbunden. In dem Gehäuse 323 sind ein Sicherheitsventil 324 für die Fluidzufuhr, ein Proportionalsitzventil 325, ein Überlast-Entlastungsventil 326 und ein Vorsteuerventil 340 vorgesehen. Das Vorsteuerventil 340 wird mit einem Vorsteuerdruck betätigt, der als ein externes Signal von einem Handvorsteuerventil 508 zugeführt wird (siehe 8), und das Proportionalsitzventil 325 wird durch die Betätigung des Vorsteuerventils 340 betätigt. Das Überlast-Entlastungsventil 326 ist in dem Proportionalsitzventil 325 enthalten.
Die Zufuhr eines Hydraulikfluids zu der unteren Seite des Hydraulikzylinders 502 wird bewirkt, indem das Hydraulikfluid von dem Steuerventil 503 durch das Fluidzufuhr-Sicherheitsventil 324 der Ventileinheit 300 zu der unteren Seite zugeführt wird. Das Entleeren des Hydraulikfluids von der unteren Seite des Hydraulikzylinders 502 wird bewirkt, indem das Vorsteuerventil 340 der Ventileinheit 300 mit dem Vorsteuerdruck als ein externes Signal betätigt wird, um das Proportionalsitzventil 325 zu öffnen, wodurch das Hydraulikfluid zu dem Vorratsbehälter 509 abläuft, während die Durchflussmenge des Hydraulikfluids gesteuert wird. Das Proportionalsitzventil 325 hat die Funktion (Lastprüffunktion) zum Verringern des Verlustbetrags an der unteren Seite des Hydraulikzylinders 502, wenn die Last gehalten wird.
Das Überlast-Entlastungsventil 326 wird betätigt, um das Proportionalsitzventil 325 zu öffnen, um das Hydraulikfluid abzuleiten und einen Schlauchbruch zu verhindern, wenn eine übermäßige externe Kraft auf den Hydraulikzylinder 502 wirkt und der Hydraulikdruck, der an die untere Seite des Hydraulikzylinders 502 geliefert wird, auf einen hohen Druckpegel gebracht wird.
Außerdem werden dann, wenn eine Hydraulikleitung (Schlauch) 505, die von dem Steuerventil 503 zu dem Eingangsanschluss 320 führt, brechen sollte, das Sicherheitsventil 324 und das Proportionalsitzventil 325 geschlossen, um ein Herabfallen der Last, die durch den Hydraulikzylinder 502 getragen wird, zu verhindern. Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, durch Betätigen eines Schiebers 341 des Vorsteuerventils 340 mit dem Vorsteuerdruck und durch Einstellen einer Öffnungsfläche des Proportionalsitzventils 325 den Hydraulikzylinder 502 unter der Wirkung des Gewichts der eigentlichen Last langsam einzuziehen und die Last in eine Sicherheitsposition zu bewegen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERINDUNG
In dem herkömmlichen hydraulischen Antriebssystem und der Schlauchbruch-Steuerventileinheit, die in den 8 und 9 gezeigt sind, sind verschiedene Komponenten, d. h. das Sicherheitsventil 212 für die Fluidzufuhr, der Hauptschieber 211, der Tellerventilkörper 214, der durch den Vorsteuerabschnitt 213 gesteuert wird, der in dem Umfang des Hauptschiebers 211 vorgesehen ist, und das Überlast-Entlastungsventil 215 entsprechend ihren jeweiligen Funktionen getrennt vorgesehen. Deswegen bewirkt eine Aufnahme all dieser Komponenten in das Gehäuse 204 mit einer eingeschränkten be stimmten Größe eine Größenbegrenzung der einzelnen Komponenten. Außerdem gab es Schwierigkeiten bei der Verringerung der Produktionskosten.
Da andererseits das gesamte Hydraulikfluid, das von dem Hydraulikzylinder 502 abgeleitet wird, sich durch den Hauptschieber 211 bewegt, muss der Schiebeventilkörper des Hauptschiebers 211 einen größeren Durchmesser haben. Da ferner der Hauptschieber 211 und der Tellerventilkörper 214 in Reihe vorgesehen sind, bewegt sich das Hydraulikfluid durch diese beiden Ventilelemente bei einer großen Durchflussmenge. Wenn jedoch der Hauptkörper 211 und der Tellerventilkörper 214 neben anderen Komponenten in dem Gehäuse 204 mit der eingeschränkten bestimmten Größe aufgenommen werden, sind ihre Abmessungen notwendigerweise beschränkt. Dies kann zur Folge haben, dass kein ausreichender Strömungsdurchlass gewährleistet ist und ein Druckverlust ansteigt. Außerdem ist ein Druckverlust bei einer derartigen Konstruktion unvermeidlich, da sich das Hydraulikfluid bei einer großen Durchflussmenge durch den Hauptschieber 211 und den Tellerventilkörper 214, die in Reihe vorgesehen sind, bewegt.
Die Schlauchbruch-Steuerventileinheit ist an der unteren Seite eines Auslegerzylinders oder auf der Gestängeseite eines Armzylinders angebracht. Ein Ausleger und ein Arm, an denen der Auslegerzylinder und der Armzylinder befestigt sind, sind jeweils ein Arbeitselement, das so betätigt wird, dass es sich in der vertikalen Richtung drehen kann. Wenn die Größe des Gehäuses 204 unter Berücksichtigung des Problems eines Druckverlustes mit einem verhältnismäßig großen Wert gewählt wird, wäre die Gefahr größer, dass die Schlauchbruch-Steuerventileinheit beschädigt wird, wenn sie während der Be tätigung des Auslegers oder des Arms gegen Felsen usw. schlägt. Es war daher schwierig, die Schlauchbruch-Steuerventileinheit in geeigneter Größe zu entwerfen. Da sich ferner das gesamte Hydraulikfluid, das von dem Hydraulikzylinder 502 entleert wird, ebenso durch das Überlast-Entlastungsventil 215 bewegt, muss das Überlast-Entlastungsventil 215 ebenfalls eine verhältnismäßig große Abmessung besitzen. Dementsprechend muss der Ablaufschlauch 205, der zu dem Vorratsbehälteranschluss 203 führt, ebenfalls einen verhältnismäßig großen Innendurchmesser besitzen. Diese Forderungen haben einen Anstieg der Fertigungskosten und Schwierigkeiten bei der kompakten Verlegung des Ablaufschlauchs zur Folge.
11 ist eine vereinfachte Darstellung, die den Fall zeigt, bei dem die Schlauchbruch-Steuerventileinheit an jedem von zwei Auslegerzylindern angebracht ist. In 11 bezeichnen die Bezugszeichen 502a, 502b zwei Auslegerzylinder. Gestängeenden der Auslegerzylinder 502a, 502b sind durch Stifte 230a, 230b mit beiden Seiten eines Auslegers 232, der eine Last 231 trägt, drehbar gekoppelt. Schlauchbruch-Steuerventileinheiten 200a, 200b, die jeweils gleich der oben erwähnten Ventileinheit 200 sind, sind an den unteren Seiten der Auslegerzylinder 502a bzw. 502b angebracht. Bei einer derartigen Anordnung zur praktischen Verwendung würden während des Betriebs, wobei Hauptschieber 211 der Ventileinheiten 200a, 200b geöffnet sind, Biegelasten infolge einer Differenz zwischen den Antriebskräften, die an den Stiften 230a, 230b wirken, auf die Stifte 230a, 230b wirken und dadurch ein Brechen der Stifte 230a, 230b bewirken, falls ein Unterschied zwischen den Dosiercharakteristiken der Hauptschieber infolge einer Schwankung der an den Hauptschieber 211 ausgeführten Bearbeitung vorhanden ist. Aus diesem Grund müssen die Hauptschieber 211 der Ventileinheiten 200a, 200b Do siercharakteristiken aufweisen, die möglichst identisch sind.
In der Schlauchbruch-Steuerventileinheit, die im Patent JP, A, 3-249411 offenbart ist und in 10 gezeigt ist, ist das Überlast-Entlastungsventil 326 in dem Proportionalsitzventil 325 enthalten, das durch das Vorsteuerventil 340 gesteuert wird, so dass das Proportionalsitzventil 325 nicht nur die Funktion des Hauptschiebers 211 im oben beschriebenen Stand der Technik, sondern außerdem die Funktionen des Tellerventilkörpers 214 und des Überlast-Entlastungsventils 215 besitzt. Deswegen ist die Anzahl der Komponenten im Vergleich zu der Anzahl, die im oben beschriebenen Stand der Technik benötigt werden, kleiner und eine Größenverringerung der Ventileinheit kann in gewissem Umfang erreicht werden, während ein Druckverlust verringert wird. Bei diesem offenbarten Stand der Technik ist jedoch das Sicherheitsventil 324 für die Fluidzuführung immer noch eine wesentliche Komponente. Mit anderen Worten, es besteht ein Bedarf an einer weiteren Verbesserung bei der Größenverringerung der Ventileinheit und der Senkung der Fertigungskosten.
Obwohl das Überlast-Entlastungsventil 326 in dem Proportionalsitzventil 325 enthalten ist, um dem Proportionalsitzventil 325 die Funktion der Überlast-Entlastung zu geben, ist der Fakt, dass das gesamte Hydraulikfluid, das von dem Hydraulikzylinder 502 entleert wird, sich durch den Vorratsbehälteranschluss 322 bewegt und über den Ablaufschlauch 205 zu dem Vorratsbehälter 509 zurückkehrt, der gleiche wie beim oben beschriebenen Stand der Technik, der in den 8 und 9 gezeigt ist. Der Ablaufschlauch 205 muss folglich einen verhältnismäßig großen Innendurchmesser haben und es treten Schwierigkeiten auf, den Ablaufschlauch kompakt zu verlegen.
Wenn die Schlauchbruch-Steuerventileinheit ferner für jeden Auslegerzylinder angebracht wird, wie in 11 gezeigt ist, ist im offenbarten Stand der Technik außerdem erforderlich, dass die Dosiercharakteristiken der Ventileinheiten, die jeweils das Proportionalsitzventil 325 und das Vorsteuerventil 340 enthalten, an beiden Seiten wie im oben beschriebenen Stand der Technik, der in den 8 und 9 gezeigt ist, möglichst identisch sind. Insbesondere für die in 10 gezeigte Ventileinheit wird die Einstellung der Dosiercharakteristiken sehr schwierig, da die Dosiercharakteristiken unter Berücksichtigung von Schwankungen bei der Bearbeitung, die sowohl am Proportionalsitzventil 325 als auch am Vorsteuerventil 340 ausgeführt wird, identisch gemacht werden müssen.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein hydraulisches Antriebssystem und eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit zu schaffen, die einen Druckverlust, die Gesamtgröße der Ventileinheit und Herstellungskosten verringern kann, während die verschiedenen Funktionen, die für die Schlauchbruch-Steuerventileinheit mindestens erforderlich sind, sichergestellt sind.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung steht darin, ein hydraulisches Antriebssystem und eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit zu schaffen, die an einem Überlast-Entlastungsventil keinen speziellen Ablaufschlauch benötigt und somit die Fertigungskosten der Ventileinheit weiter verringern kann und das Verlegen der Schläuche um die Ventileinheit vereinfacht.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein hydraulisches Antriebssystem und eine Schlauchbruch-Steuerventil einheit zu schaffen, bei der selbst dann, wenn zwei Schlauchbruch-Steuerventileinheiten parallel angeordnet sind, wie das bei einer Anwendung an Auslegerzylindern erfolgt, Dosiercharakteristiken der zwei Ventileinheiten mit einer guten Genauigkeit eingestellt werden können.

(1) Um die oben genannten Aufgaben gemäß der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird ein hydraulisches Antriebssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 geschaffen.

Da während der Zufuhr des Hydraulikfluids zu der unteren Seite des Hydraulikzylinders der Rückkopplungsdurchlass mit variabler Drosselung die anfängliche Öffnungsfläche besitzt, ist der Tellerventilkörper geöffnet, wenn ein Druck in dem Schlauch, der die Kammer verbindet, auf einen höheren Pegel als ein Lastdruck ansteigt, wodurch die Zufuhr des Hydraulikfluids an die untere Seite des Hydraulikzylinders ermöglicht wird (herkömmliche Funktion eines Sicherheitsventils auf der Zufuhrseite).
Wenn beim Entleeren des Hydraulikfluids aus der unteren Seite des Hydraulikzylinders der Tellerventilkörper gemäß dem externen Signal betätigt wird und die Vorsteuerströmung mit einer Rate, die von dem Bewegungsbetrag des Tellerventilkörpers abhängt, erzeugt wird, ist der Tellerventilkörper geöffnet und sein Bewegungsbetrag wird in Abhängigkeit von der Vorsteuerdurchflussmenge gesteuert. Deswegen bewegt sich ein Großteil des Hydraulikfluids an der unteren Seite des Hydraulikzylinders durch den Tellerventilkörper, wohingegen sich das restliche Hydraulikfluid durch den Rückkopplungsdurchlass mit variabler Drosselung, die Gegendruckkammer und den Tellerventilkörper bewegt, wobei die beiden Strömungen des Hydraulikfluids dann zu dem Vorratsbehälter geleitet werden (herkömmliche Funktion des Hauptschiebers).
Während des Haltens des Lastdrucks an der unteren Seite des Hydraulikzylinders ist der Tellerventilkörper in der Unterbrechungsstellung und hält den Lastdruck, wodurch der Verlustbetrag verringert wird (Lastsicherungsfunktion).
Dadurch kann die Schlauchbruch-Steuerventileinheit der vorliegenden Erfindung die herkömmliche Funktion des Sicherheitsventils an der Zufuhrseite, die Funktion des Hauptschiebers und die Lastsicherungsfunktion erfüllen. Der Tellerventilkörper ist ferner die einzige Komponente, die in einem Strömungsdurchlass angeordnet ist, durch den sich das Hydraulikfluid mit einer großen Durchflussmenge bewegt, und dadurch ist der Druckverlust kleiner. Es ist außerdem möglich, die Gesamtgröße und die Fertigungskosten der Ventileinheit zu verringern.

(2) Im obigen Abschnitt (1) umfasst die Ventileinheit vorzugsweise ferner Verbindungsmittel zum Verbinden der Gegendruckkammer mit dem Vorratsbehälter, wenn der Druck in der Schlauchverbindungskammer einen im Voraus eingestellten Wert übersteigt.

Wenn eine übermäßige externe Kraft auf den Hydraulikzylinder wirkt, steigt der Druck in der Zylinderverbindungskammer an, wodurch bewirkt wird, dass die Verbindungsmittel die Gegendruckkammer mit dem Vorratsbehälter verbinden, woraufhin sich der Druck in der Gegendruckkammer senkt und der Tellerventilkörper geöffnet wird. Das Hydraulikfluid, das unter der Wirkung der externen Kraft mit einem hohen Druckpegel beaufschlagt wird, wird durch ein Hauptüberlast-Entlastungsventil, das in herkömmlicherweise in einer Aktuatorleitung angeordnet ist, zu dem Vorratsbehälter abgeleitet.
Da dadurch die Funktion eines Überlast-Entlastungsventils realisiert ist und das Hydraulikfluid sich durch die Verbindungsmittel bei einer kleinen Durchflussmenge bewegt, kann die Größe der Verbindungsmittel verringert werden. Da außerdem das Hydraulikfluid von den Verbindungsmitteln über eine Ablaufleitung, die mit der Ablaufleitung identisch ist, die in der herkömmlichen Ventileinheit gebildet ist, zu dem Vorratsbehälter entleert wird, ist ein spezieller Ablaufschlauch für das Überlast-Entlastungsventil in der Ventileinheit nicht mehr erforderlich und die Verlegung des Schlauchs um die Ventileinheit kann vereinfacht werden.

(3) In dem obigen Abschnitt (2) sind die Verbindungsmittel vorzugsweise parallel zu dem Tellerventilkörper vorgesehen.
(4) In dem obigen Abschnitt (2) umfassen die Verbindungsmittel außerdem ein Entlastungsventil, das parallel zu dem Tellerventilkörper vorgesehen ist, Druckerzeugungsmittel, die stromabwärts des Entlastungsventils vorgesehen sind, und Mittel zum Bewirken, dass ein durch die Druckerzeugungsmittel erzeugter Druck als eine Antriebskraft auf den Tellerventilkörper auf der gleichen Seite wie das externe Signal wirkt.

Wenn eine übermäßige Kraft auf den Hydraulikzylinder wirkt und der Druck in der Gegendruckkammer ansteigt, wird das Entlastungsventil geöffnet, woraufhin ein durch die Druckerzeugungsmittel erzeugter Druck den Tellerventilkörper betätigt. Die Betätigung des Tellerven tilkörpers erzeugt die Vorsteuerströmung und öffnet den Tellerventilkörper. Folglich kann das Hydraulikfluid in dem Hydraulikzylinder durch das Hauptüberlast-Entlastungsventil in ähnlicher Weise wie in dem obigen Abschnitt (2) beschrieben ist, entleert werden. Die gleiche Funktion wie die der Verbindungsmittel in dem obigen Abschnitt (2) kann ferner durch das Entlastungsventil realisiert werden, durch das sich das Hydraulikfluid bei einer kleineren Durchflussmenge bewegt als durch die Verbindungsmittel in dem obigen Abschnitt (2). Dadurch kann die Komponentengröße reduziert werden und die Gesamtgröße der Ventileinheit kann weiter verringert werden.

(5) In den obigen Abschnitt (1) hat der Tellerventilkörper vorzugsweise eine Totzone, die so eingestellt ist, dass der Tellerventilkörper in der Unterbrechungsstellung gehalten wird, wenn die Vorsteuerdurchflussmengen nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist.

Gemäß diesem Merkmal können selbst dann, wenn zwei Schlauchbruch-Steuerventileinheiten parallel angeordnet sind, was dann erfolgt, wenn sie an Auslegerzylindern angebracht sind, Dosiercharakteristiken der beiden Ventileinheiten mit einer guten Genauigkeit eingestellt werden, indem lediglich die Dosiercharakteristiken der Schiebeventilkörper in dem Bereich eingestellt werden, in dem sich die Tellerventilkörper jeweils in der Totzone befinden.

(6) In dem obigen Abschnitt (1) enthält der Schiebeventilkörper vorzugsweise Einstellmittel, die den Bewegungsbetrag des Schiebeventilkörpers in Bezug auf das externe Signal ändern können.

Gemäß diesem Merkmal kann die Genauigkeit der Dosiercharakteristik des eigentlichen Schiebeventilkörpers weiter verbessert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Darstellung eines Hydraulikkreises, die ein hydraulisches Antriebssystem zeigt, das eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst;
2 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Abschnitts, d. h. einen Tellerventilkörper und einen Schiebeventilkörper der in 1 gezeigten Schlauchbruch-Steuerventileinheit zeigt;
3 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines weiteren Abschnitts, d. h. einen kleinen Schieber der in 1 gezeigten Schlauchbruch-Steuerventileinheit zeigt;
4 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehungen einer Öffnungsfläche des Tellerventilkörpers und einer Öffnungsfläche eines Rückkopplungsschlitzes in Bezug auf den Bewegungsbetrag (Hub) des Tellerventilkörpers zeigt;
5 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehungen einer Fluiddurchflussmenge, die sich durch den Tellerventilkörper bewegt (Vorsteuerdurchflussmenge) und einer Fluiddurchflussmenge, die sich durch den Tellerventilkörper (Hauptdurchflussmenge) in Bezug auf ein externes Signal (Vorsteuerdruck) bewegt, zeigt;
6 ist eine Darstellung eines Hydraulikkreises, die ein hydraulisches Antriebssystem und eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Abschnitts, d. h. ein kleines Entlastungsventil der in 6 gezeigten Schlauchbruch-Steuerventileinheit zeigt;
8 ist eine Darstellung eines Hydraulikkreises, die ein hydraulisches Antriebssystem und eine herkömmliche Schlauchbruch-Steuerventileinheit zeigt;
9 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Hauptteils der in 8 gezeigten herkömmlichen Schlauchbruch-Steuerventileinheit zeigt;
10 ist eine Darstellung eines Hydraulikkreises, die eine weitere herkömmliche Schlauchbruch-Steuerventileinheit gemeinsam mit einem hydraulischen Antriebssystem, indem die Ventileinheit angeordnet ist, zeigt; und
11 ist eine vereinfachte Darstellung, die den Fall zeigt, bei dem die Schlauchbruch-Steuerventileinheit an jedem Auslegerzylinder angebracht ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
1 ist eine Darstellung eines Hydraulikkreises, die ein hydrauli sches Antriebssystem und eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und die 2 und 3 sind Schnittansichten, die jeweils einen Aufbau der Schlauchbruch-Steuerventileinheit zeigen.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 100 eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit dieser Ausführungsform. Ein hydraulisches Antriebssystem, in dem die Ventileinheit 100 angeordnet ist, umfasst eine Hydraulikpumpe 101, einen hydraulischen Aktuator (Hydraulikzylinder) 102, der durch ein Hydraulikfluid angetrieben wird, das von der Hydraulikpumpe 101 gefördert wird, ein Steuerventil 103 zum Steuern einer Strömung des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe 101 der Hydraulikzylinder 102 zugeführt wird, Hauptüberlast-Entlastungsventile 107a, 107b, die mit Aktuatorleitungen 105, 106 verbunden sind, die Hydraulikleitungen (Schläuche) sind, die sich vom Steuerventil 103 erstrecken, um einen Maximaldruck in dem dargestellten Hydraulikkreis zu begrenzen, ein Handvorsteuerventil 108 und einen Vorratsbehälter 109.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, umfasst die Schlauchbruch-Steuerventileinheit 100 ein Gehäuse 3, das mit zwei Eingangs/Ausgangsanschlüssen 1 und 2 versehen ist. Der Eingangs/Ausgangsanschluss 1 ist an einem unteren Anschluss eines Hydraulikzylinders 102 direkt angebracht und der Eingangs/Ausgangsanschluss 2 ist über die Aktuatorleitung 105 mit einem der Aktuatoranschlüsse des Steuerventils 103 verbunden. In dem Gehäuse 3 sind ein Tellerventilkörper 5, der als ein Hauptventil dient, ein Schiebeventilkörper 6, der als ein Vorsteuerventil dient, das mit einem Vorsteuerdruck betätigt wird, der als ein externes Signal vom Handvorsteuerventil 108 geliefert wird, um dadurch den Tellerventilkörper 5 zu betätigen, und ein kleiner Schieber 7 vorgesehen, der als Verbindungsmittel dient, das die Funktion eines Überlast-Entlastungsventils hat.
In dem Gehäuse 3 sind ferner eine Zylinderverbindungskammer 8, die mit dem Eingangs/Ausgangsanschluss 1 verbunden ist, eine Schlauchverbindungskammer 9, die mit dem Hydraulikschlauch verbunden ist, der die Aktuatorleitung 105 bildet, und eine Gegendruckkammer 10 definiert. Der Tellerventilkörper 5, der als ein Hauptventil dient, ist in dem Gehäuse gleitend angeordnet, so dass er an seiner Rückfläche einem Druck in der Gegendruckkammer 10 ausgesetzt ist, wobei er wahlweise eine Verbindung zwischen der Zylinderverbindungskammer 8 und der Schlauchverbindungskammer 9 unterbricht bzw. diese herstellt, während seine Öffnungsfläche in Abhängigkeit von seinem Bewegungsbetrag (Hub) verändert wird. Der Tellerventilkörper 5 ist mit einem Rückkopplungsschlitz 11 versehen, der als ein Rückkopplungsdurchlass mit variabler Drosselung dient, der seine Öffnungsfläche in Abhängigkeit von dem Bewegungsbetrag des Tellerventilkörpers 5 vergrößert und eine Vorsteuerdurchflussmenge steuert, die aus der Zylinderverbindungskammer 8 zu der Gegendruckkammer 10 in Abhängigkeit von seiner Öffnungsfläche kommt. Die Gegendruckkammer 10 ist durch einen Stopfen 12 (siehe 2) verschlossen und eine Feder 13 ist in der Gegendruckkammer 10 angeordnet, um den Tellerventilkörper 5 in der gezeigten Weise in der Unterbrechungsstellung zu halten.
Vorsteuerdurchlässe 15a, 15b sind in dem Gehäuse 3 ausgebildet, um die Gegendruckkammer 10 und die Schlauchverbindungskammer 9 zu verbinden, und der Schiebeventilkörper 6, der als ein Vorsteuerventil dient, ist zwischen den Vorsteuerdurchlässen 15a, 15b angeordnet. Der Schiebeventilkörper 6 besitzt eine variable Vorsteu erdrossel 6a, die die Vorsteuerdurchlässe 15a, 15b miteinander verbinden kann. Eine Feder 16 zum Einstellen einer anfänglichen Ventilöffnungskraft der variablen Vorsteuerdrossel 6a ist an einem Betätigungsende des Schieberventils 6 in der Ventilschließrichtung angeordnet und eine Druckaufnahmekammer 17, in die der Vorsteuerdruck als ein externes Signal eingeleitet wird, ist an einem Betätigungsende des Schieberventils 6 in der Ventilöffnungsrichtung ausgebildet. Der Bewegungsbetrag des Schiebeventilkörpers 6 wird durch eine Steuerkraft, die sich durch den Vorsteuerdruck (externes Signal) ergibt, der in die Druckaufnahmekammer 17 eingeleitet wird, und durch eine Drängkraft, die durch die Feder 16 erzeugt wird, festgelegt. Die Vorsteuerdurchflussmenge, die sich durch die Vorsteuerdurchlässe 15a, 15b bewegt, wird in Abhängigkeit von dem Bewegungsbetrag des Schiebeventilkörpers 6 unterbrochen und gesteuert. Die Feder 16 wird durch eine Federaufnahme 18 getragen, die mit einem Gewindeabschnitt 19 versehen ist, der eine anfängliche Einstellung der Federkraft (d. h. die anfängliche Ventilöffnungskraft der variablen Vorsteuerdrossel 6a) ermöglicht. Eine Federkammer 20, in der die Feder 16 angeordnet ist, ist über eine Ablaufleitung 21 mit dem Vorratsbehälter verbunden, so dass sich der Schiebeventilkörper 6 gleichmäßig in der Federkammer 20 bewegt.
Der kleine Schieber 7, der als Verbindungsmittel dient, das die Funktion eines Überlast-Entlastungsventils besitzt, ist so konstruiert, dass er die Verbindung zwischen einem Vorsteuerdurchlass 15c und einem Ablaufdurchlass 15d wahlweise öffnet und schließt, wie in 3 gezeigt ist. Der Vorsteuerdurchlass 15c ist mit dem Vorsteuerdurchlass 15a verbunden und der Ablaufdurchlass 15d ist mit der Ablaufleitung 21 verbunden. Eine Feder 30 zum Einstellen eines Entlastungsdrucks ist an einem Betätigungsende des kleinen Schiebers 7 in der Ventilschließrichtung angeordnet und eine Druckaufnahmekammer 31, in die ein Druck in dem Vorsteuerdurchlass 15c über einen Vorsteuerdurchlass 15e eingeleitet wird, ist an einem Betätigungsende des kleinen Schiebers 7 in der Ventilöffnungsrichtung ausgebildet. Wenn der Druck in dem Vorsteuerdurchlass 15c den Entlastungsdruck übersteigt, der durch die Feder 30 eingestellt ist, wird der Vorsteuerdurchlass 15c mit dem Vorratsbehälter verbunden.
Die Beziehungen einer Öffnungsfläche des Tellerventilkörpers 5 und einer Öffnungsfläche des Rückkopplungsschlitzes 11 zum Bewegungsbetrag (Hub) des Tellerventilkörpers 5 und die Beziehungen einer Fluiddurchflussmenge, die sich durch den Schiebeventilkörper 6 (Vorsteuerdurchflussmenge) bewegt, und einer Fluiddurchflussrate, die sich durch den Tellerventilkörper 5 (Hauptdurchflussmenge) bewegt, zum externen Signal (Vorsteuerdruck), werden nun beschrieben.
4 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehungen einer Öffnungsfläche des Tellerventilkörpers 5 und einer Öffnungsfläche des Rückkopplungsschlitzes 11 zum Bewegungsbetrag (Hub) des Tellerventilkörpers 5 zeigt. Wenn der Tellerventilkörper 5 in der Unterbrechungsstellung ist, hat der Rückkopplungsschlitz 11 eine vorgegebene anfängliche Öffnungsfläche A₀. Wenn der Tellerventilkörper 5 beginnt, sich aus der Unterbrechungsstellung zu bewegen und sein Bewegungsbetrag größer wird, werden die Öffnungsflächen des Tellerventilkörpers 5 und des Rückkopplungsschlitzes 11 proportional größer. Da der Rückkopplungsschlitz 11 die vorgegebene anfängliche Öffnungsfläche A₀ besitzt, kann der Tellerventilkörper 5 nicht nur die Funktion des herkömmlichen Sicherheitsventils für die Fluidzufuhr, sondern außerdem in Zusammenwirkung mit dem kleinen Schieber 7 (der später beschrieben wird) die Funktion des Überlast-Entlastungsventils ausführen.
5 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehungen einer Fluiddurchflussrate, die sich durch den Schiebeventilkörper 6 (Schieberdurchflussmenge) bewegt, und einer Fluiddurchflussmenge, die sich durch den Tellerventilkörper 5 (Hauptdurchflussmenge) bewegt, zum externen Signal (Vorsteuerdruck) zeigt. Der Bereich des Vorsteuerdrucks von 0 bis P₁ entspricht einer Totzone X des Schiebeventilkörpers 6. Selbst wenn der Vorsteuerdruck in diesem Bereich ansteigt, wird der Schiebeventilkörper 6 durch die anfängliche Einstellkraft der Feder 16 festgehalten oder wird selbst dann, wenn er bewegt wird, in einem Überlappungsbereich gehalten, bevor er die Ventilöffnungsstellung erreicht. Die variable Vorsteuerdrossel 6a des Schiebeventilkörpers 6 bleibt deswegen in der Unterbrechungsstellung. Die variable Vorsteuerdrossel 6a beginnt sich zu öffnen, wenn der Vorsteuerdruck P₁ erreicht, und die Öffnungsfläche der variablen Vorsteuerdrossel 6a vergrößert sich, wenn der Vorsteuerdruck über P₁ ansteigt. Dementsprechend wird die Fluiddurchflussmenge, die sich durch den Schiebeventilkörper 6 bewegt, d. h. die Schieberdurchflussmenge ebenfalls größer. Die Totzone X des Tellerventilkörpers 5 dauert an, bis der Vorsteuerdruck P₂ (> P₁) erreicht. Während der Totzone X ist ein Druckabfall, der in der Gegendruckkammer 10 auftritt, infolge des Vorhandenseins des Rückkopplungsschlitzes 11 unzureichend, selbst wenn die Vorsteuerdurchflussmenge in gewissem Umfang erzeugt wird, und deshalb wird der Tellerventilkörper 5 durch die anfängliche Einstellkraft der Feder 13 in der Unterbrechungsstellung gehalten. Der Tellerventilkörper 5 beginnt sich zu öffnen, wenn der Vorsteuerdruck P₂ erreicht, und die Öffnungsfläche des Tellerventilkörpers 5 wird größer, wenn der Vorsteuerdruck über P₂ ansteigt. Dementsprechend wird die Fluiddurchflussrate, die sich durch den Tellerventilkörper 5 bewegt, d. h. die Hauptdurchflussmenge ebenfalls größer. Ein Wert des Vorsteuerdrucks P₂ kann durch einen Wert des Vorsteuerdrucks P₁ eingestellt werden und der Wert des Vorsteuerdrucks P₁ kann durch Drehen des Gewindeabschnitts 19 des Schiebeventilkörpers 6 eingestellt werden, um die Steifigkeit (anfängliche Einstellkraft) der Feder 16 einzustellen.
Indem die Totzone X für den Tellerventilkörper 5 in dieser Weise vorgesehen wird, wird die Durchflussmengensteuerung in dem anfänglichen Bereich niedrigen Drucks, bevor der Vorsteuerdruck P₂ erreicht wird, allein durch den Schiebeventilkörper 6 ausgeführt und eine Öffnungscharakteristik der Ventileinheit kann in diesem Bereich mit einer guten Genauigkeit eingestellt werden, da außerdem die Feder 16, die den Schiebeventilkörper 6 zugeordnet ist, in der Steifigkeit einstellbar ist, um den Wert des Vorsteuerdrucks P₂ einstellbar zu machen, kann die Genauigkeit der Einstellung weiter verbessert werden.
Anschließend wird die Funktionsweise der Schlauchbruch-Steuerventileinheit 100, die auf diese Weise aufgebaut ist, beschrieben.
1) Betrieb zum Zuführen von Hydraulikfluid zur unteren Seite des Hydraulikzylinders 102
Wenn ein Steuerhebel des Handvorsteuerventils 108 in der Richtung A, die in 1 angegeben ist, betätigt wird, um das Steuerventil 103 so zu verschieben, dass es die rechte Position in der Zeichnung einnimmt, wird Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe 101 durch das Steuerventil 103 der Schlauchverbindungskammer 9 der Ventileinheit 100 zugeführt, wodurch ein Ansteigen des Drucks in der Schlauchverbindungskammer 9 bewirkt wird. Da zu diesem Zeitpunkt der Druck in der Zylinderverbindungskammer 8 der Ventileinheit 100 gleich dem Lastdruck an der unteren Seite des Hydraulikzylinders 102 ist und der Rückkopplungsschlitz 11 eine anfängliche Öffnungsfläche A₀ besitzt, ist der Druck in der Gegendruckkammer 10 ebenfalls gleich dem Lastdruck. Dementsprechend wird der Tellerventilkörper 5 in der Unterbrechungsstellung gehalten, während der Druck in der Schlauchverbindungskammer 9 niedriger als der Lastdruck ist. Sobald der Druck in der Schlauchverbindungskammer 9 größer als der Lastdruck wird, beginnt sich der Tellerventilkörper 5 in der Zeichnung nach oben zu bewegen, wodurch das Hydraulikfluid in die Zylinderverbindungskammer 8 strömen kann. Dadurch wird das Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe 101 der unteren Seite des Hydraulikzylinders 102 zugeführt. Während sich der Tellerventilkörper 5 nach oben bewegt, verlagert sich das Hydraulikfluid in der Gegendruckkammer 10 durch den Rückkopplungsschlitz 11 in die Zylinderverbindungskammer 8, um eine gleichmäßige Öffnung des Tellerventilkörpers 5 sicherzustellen. Das Hydraulikfluid von der Gestängeseite des Hydraulikzylinders 102 wird durch das Steuerventil 103 zu dem Vorratsbehälter 109 abgeleitet.
2) Betrieb zum Entleeren von Hydraulikfluid von der unteren Seite des Hydraulikzylinders 102 zum Steuerventil 103
Wenn der Steuerhebel des Handvorsteuerventils 108 in der Richtung B, die in 1 angegeben ist, betätigt wird, um das Steuerventil 103 so zu verschieben, dass es in der Zeichnung die linke Position einnimmt, wird Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe 101 der Ge stängeseite des Hydraulikzylinders 102 durch das Steuerventil 103 zugeführt. Gleichzeitig wird der Vorsteuerdruck von dem Handvorsteuerventil 108 in die Druckaufnahmekammer 17 des Schiebeventilkörpers 6 eingeleitet, um den Schiebeventilkörper 6 zu bewegen, woraufhin die variable Vorsteuerdrossel 6a des Schiebeventilkörpers 6 eine Öffnungsfläche besitzt, die seinem Bewegungsbetrag entspricht. Demzufolge bewegt sich das Hydraulikfluid durch die Vorsteuerdurchlässe 15a, 15b mit einer Vorsteuerdurchflussmenge in Abhängigkeit von dem Vorsteuerdruck und der Tellerventilkörper 5 wird geöffnet und in seinem Bewegungsbetrag in Abhängigkeit von der Vorsteuerdurchflussmenge gesteuert. Folglich bewegt sich ein Großteil des Hydraulikfluids an der unteren Seite des Hydraulikzylinders 102 durch den Tellerventilkörper 5 von der Zylinderverbindungskammer 8 der Ventileinheit 100, wobei das restliche Hydraulikfluid sich durch den Rückkopplungsschlitz 11, die Gegendruckkammer 10, den Vorsteuerdurchlass 15a, den Schiebeventilkörper 6 und den Vorsteuerdurchlass 15b bewegt. Diese Strömungen des Hydraulikfluids werden zu dem Steuerventil 103 geleitet, wobei die Durchflussmengen durch den Tellerventilkörper 5 bzw. den Schiebeventilkörper 6 gesteuert werden und anschließend zu dem Vorratsbehälter 109 abgeleitet werden. Auf diese Weise kann die Durchflussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem Aktuator 102 zu dem Steuerventil 103 entleert wird, gesteuert werden.
3) Betrieb zum Halten des Lastdrucks an der unteren Seite des Hydraulikzylinders 102
Wenn der Lastdruck an der unteren Seite des Hydraulikzylinders 102 groß wird, was dann erfolgt, wenn eine angehobene Last gehalten wird, wobei das Steuerventil 103 in der Neutralstellung gehalten wird, hält der Tellerventilkörper 5 in der Unterbrechungsstellung den Lastdruck wie bei dem herkömmlichen Lastsicherheitsventil aufrecht, wodurch er die Funktion zum Verringern des Verlustbetrages (Lastsicherungsfunktion) ausführt.
4) Eine übermäßige externe Kraft wirkt auf den Hydraulikzylinder 102
Wenn eine übermäßige externe Kraft auf den Hydraulikzylinder 102 wirkt und der Druck in der Zylinderverbindungskammer 8 groß wird, wird der kleine Schieber durch das Hydraulikfluid bewegt, das durch den Rückkopplungsschlitz 11, die Gegendruckkammer 10 und die Vorsteuerdurchlässe 15a, 15e in eine Druckaufnahmekammer 20b des kleinen Verschiebestücks 7 eingeleitet wird, wodurch der Hydraulikdruck in der Gegendruckkammer 10 in den Vorratsbehälter 109 entlastet wird und der Druck in der Gegendruckkammer 10 verringert wird, wodurch eine Aufwärtsbewegung des Tellerventilkörpers 5 bewirkt wird, wie in der Zeichnung zu sehen ist. Mit der Aufwärtsbewegung des Tellerventilkörpers 5 werden der Eingangs/Ausgangsanschluss 1 und der Eingangs/Ausgangsanschluss 2 mit dem gleichen Druckpegel beaufschlagt und deshalb wird das Hydraulikfluid, das unter der Wirkung der externen Kraft mit einem hohen Druckpegel beaufschlagt wird, durch das Überlast-Entlastungsventil 107a, das mit der Aktuatorleitung 105 verbunden ist, zu dem Vorratsbehälter 109 abgeleitet. Folglich wird eine Beschädigung der Ausrüstung verhindert. Da sich bei dieser Gelegenheit das Hydraulikfluid durch den kleinen Schieber 7 mit einer kleinen Durchflussmenge bewegt, kann die Funktion, die mit der des herkömmlichen Überlast-Entlastungsventils gleichwertig ist, mit dem kleinen Schieber 7, der eine geringe Abmessung besitzt, realisiert werden.
5) Parallele Anordnung von Ventileinheiten 100, die erfolgt, wenn sie an Auslegerzylindern angebracht werden
Da in der Ventileinheit 100 der vorliegenden Erfindung zwei Ventilkörper, d. h. der Schiebeventilkörper 6 und der Tellerventilkörper 5 betätigt werden, neigt eine Dosiercharakteristik dazu, infolge von Schwankungen bei der Bearbeitung, die an einzelnen Komponenten für jede Ventileinheit 100 ausgeführt wird, einen Fehler zu bewirken. Bei einem Beispiel der praktischen Verwendung, bei der zwei Ventileinheiten 100 in Übereinstimmung mit entsprechenden Auslegerzylindern parallel angeordnet sind, wie oben in Verbindung mit 11 beschrieben wurde, würden infolge einer Differenz zwischen Antriebskräften, die durch eine Diskrepanz der Dosiercharakteristik zwischen der linken und der rechten Ventileinheit 100 bewirkt wird, insbesondere Biegebelastungen an den Stiften 230a, 230b wirken, wodurch ein Brechen der Stifte 230a, 230b bewirkt wird, wenn nicht die Bearbeitungsgenauigkeit einzelner Komponenten jeder Ventileinheit bedeutend verbessert wird. Unter Berücksichtigung dieses Punkts stellt diese Ausführungsform die Totzone X für den Tellerventilkörper 5 ein, wie oben in Verbindung mit 5 beschrieben wurde. Durch das Vorsehen der Totzone X in dem anfänglichen Bereich niedrigen Drucks bevor der Vorsteuerdruck P₂ erreicht wird, bleibt der Tellerventilkörper 5 unbeweglich und die Durchflussmengensteuerung wird in diesem Bereich lediglich durch den Schiebeventilkörper 6 ausgeführt. Dadurch kann ein Strömungsmengenunterschied, der durch Unterschiede der Dosiercharakteristiken infolge von Schwankungen bei der Bearbeitung, die an den Schiebeventilkörpern 6 und den Tellerventilkörpern 5 der linken und der rechten Ventileinheit 100 ausgeführt wird, bewirkt wird, minimal gemacht werden. Da außerdem die Dosiercharakteristik des Schiebeventilkörpers 6 durch Einstellen der Steifigkeit der Feder 16, die dem Schiebeventilkörper 6 zugeordnet ist, eingestellt werden kann, kann die Genauigkeit der Dosiercharakteristik bei der Durchflussmengensteuerung, die durch den Schiebeventilkörper 6 ausgeführt wird, weiter verbessert werden.
6) Bei Beschädigung der Aktuatorleitung 105
Falls die Aktuatorleitung 105, die von dem Steuerventil 103 zu dem Eingangs/Ausgangsanschluss 2 führt, beschädigt werden sollte, wird der Tellerventilkörper 5 geschlossen und ein Herabfallen der durch den Hydraulikzylinder 102 getragenen Last wird verhindert. Bei dieser Gelegenheit ist es möglich, durch Betätigen des Schiebeventilkörpers 6 mit dem Vorsteuerdruck von dem Handvorsteuerventil 108 und durch Einstellen der Öffnungsfläche der variablen Vorsteuerdrossel 6A den Hydraulikzylinder 102 unter der Wirkung des Gewichts der eigentlichen Last langsam einzuziehen und die Last in eine Sicherheitsposition zu bewegen.
Wie oben beschrieben wurde, kann bei dieser Ausführungsform lediglich durch Vorsehen des Tellerventilkörpers 5 in einem Strömungsdurchlass, durch den sich das gesamte Hydraulikfluid, das den Hydraulikzylinder 102 zugeführt und von diesem entleert wird, bewegt, der Tellerventilkörper 5 die Funktionen des Sicherheitsventils für die Fluidzuführung, des Lastsicherheitsventils und des Überlast-Entlastungsventils in der herkömmlichen Schlauchbruch-Steuerventileinheit erfüllen. Deswegen kann eine Ventileinheit mit einem geringen Druckverlust konstruiert werden und es kann ein sehr wirkungsvoller Betrieb mit einem geringen Energieverlust erreicht werden. Da die Ventileinheit 100 außerdem eine kleinere Größe als die herkömmliche Schlauchbruch-Steuerventileinheit hat, ist die Möglichkeit, dass die Ventileinheit während der Arbeit beschädigt werden könnte, geringer und der Grad der Entwurfsflexibilität ist größer. Ferner trägt die verringerte Anzahl von Komponenten zum Reduzieren der Ausfallhäufigkeit und zur Verbesserung der Zuverlässigkeit bei und ermöglicht, dass die Ventileinheit bei verhältnismäßig geringen Kosten gefertigt werden kann.
Da das Hydraulikfluid, das unter der Wirkung einer externen Kraft mit einem hohen Druckpegel beaufschlagt wird, darüber hinaus durch das Hauptüberlast-Entlastungsventil 107a bei der Öffnung des Tellerventilkörpers 5 zum Vorratsbehälter entleert werden kann, bewegt sich das Hydraulikfluid durch den kleinen Schieber 7 mit einer kleinen Durchflussmenge und deswegen kann die Funktion, die den herkömmlichen Überlast-Entlastungsventil gleichwertig ist, mit dem kleinen Schieber 7, der eine kleine Größe besitzt, realisiert werden. Da außerdem das Hydraulikfluid von dem kleinen Schieber 7 zu dem Vorratsbehälter über die Ablaufleitung 21 entleert wird, die mit der Ablaufleitung identisch ist, die in der herkömmlichen Ventileinheit ausgebildet ist, wird in der Ventileinheit 100 kein spezieller Ablaufschlauch für das Überlast-Entlastungsventil mehr benötigt und das Verlegen des Schlauches um die Ventileinheit 100 kann vereinfacht werden.
Ferner können selbst dann, wenn zwei Schlauchbruch-Steuerventileinheiten parallel angeordnet sind, was dann erfolgt, wenn sie an Auslegerzylindern angebracht sind, die Dosiercharakteristiken der beiden Ventileinheiten mit guter Genauigkeit eingestellt werden, da lediglich der Schiebeventilkörper 6 betätigt wird, wenn sich der Tellerventilkörper 5 in der Totzone X befindet. Durch Einstellen der Steifigkeit der Feder 16, die dem Schiebeventilkörper 6 zugeordnet ist, kann außerdem die Genauigkeit der Dosiercharakteristiken des eigentlichen Schiebeventilkörpers 6 weiter verbessert werden.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben. In den 6 und 7 sind gleichwertige Elemente mit jenen der 1 bis 3 durch die gleichen Bezugszeichen angegeben.
In den 6 und 7 enthalten ein hydraulisches Antriebssystem und eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit 100A dieser Ausführungsform ein kleines Entlastungsventil 7A anstelle des kleinen Schiebers 7, wie in 7 gezeigt ist, und eine Drossel 34, die als Druckerzeugungsmittel dient, die in einen Ablaufdurchlass 15d des kleinen Entlastungsventils 7A angeordnet ist. Zusätzlich zu der Druckaufnahmekammer 17, in die der Vorsteuerdruck (externes Signal) eingeleitet wird, besitzt ein Schiebeventilkörper 6a außerdem eine weitere Druckaufnahmekammer 35, die an der gleichen Seite wie die Druckaufnahmekammer 17 in Reihe vorgesehen ist. Die Eingangsseite der Drossel 34 ist über einen Signaldurchlass 36 mit der Druckaufnahmekammer 35 verbunden, so dass der durch die Drossel 34 erzeugte Druck als eine Antriebskraft auf den Schiebeventilkörper 6A an der gleichen Seite wie der Vorsteuerdruck (externes Signal) wirkt.
Wenn eine übermäßige externe Kraft auf den Hydraulikzylinder 102 wirkt und der Druck in der Gegendruckkammer 10 ansteigt, wird das kleine Entlastungsventil 7A geöffnet, wodurch bewirkt wird, dass das Hydraulikfluid in den Vorsteuerdurchlass 15d strömt, in dem die Drossel 34 angeordnet ist. Folglich steigt der Druck in dem Signaldurchlass 36 an, um den Schiebeventilkörper 6A zu bewegen, wor aufhin die variable Vorsteuerdrossel 6a geöffnet wird, wodurch das Hydraulikfluid in die Vorsteuerdurchlässe 15a, 15b strömen kann. Der Tellerventilkörper 5 wird dadurch außerdem geöffnet. Auf diese Weise kann ähnlich wie bei der obigen Ausführungsform das Hydraulikfluid in der Hydraulikkammer 102 durch das Hauptüberlast-Entlastungsventil 107a zu dem Vorratsbehälter entleert werden.
Bei dieser Ausführungsform, die in dieser Weise konstruiert ist, können die gleichen Funktionen wie die der in 1 gezeigten Ausführungsform realisiert werden, indem das kleine Entlastungsventil 7A verwendet wird, durch welches sich das Hydraulikfluid mit einer kleineren Durchflussmenge als die der in 1 gezeigten Ausführungsform bewegt. Somit kann die Komponentengröße reduziert werden und die Gesamtgröße der Ventileinheit kann weiter verringert werden.
Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich durch Vorsehen eines Tellerventilkörpers in einem Strömungsdurchlass, durch den sich das gesamte Hydraulikfluid, das einem Hydraulikzylinder zugeführt und von diesem entleert wird, bewegt, der Tellerventilkörper die verschiedenen Funktionen erfüllen, die für eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit benötigt werden. Deswegen kann eine Ventileinheit, die einen geringen Druckverlust besitzt, konstruiert werden und es kann ein sehr wirkungsvoller Betrieb mit einem geringen Energieverlust erreicht werden. Da außerdem die Schlauchbruch-Steuerventileinheit der vorliegenden Erfindung eine kleinere Größe als die herkömmliche Einheit besitzt, ist die Möglichkeit, dass die Ventileinheit während Arbeiten beschädigt werden könnte, geringer und der Grad der Entwurfsflexibilität ist größer. Ferner trägt die verringerte Anzahl von Komponenten zur Verringerung der Ausfallhäufigkeit bei, verbessert die Zuverlässigkeit und ermöglicht die Fertigung der Ventileinheit bei verhältnismäßig geringen Kosten.
Da darüber hinaus gemäß der vorliegenden Erfindung das Hydraulikfluid, das unter der Wirkung einer externen Kraft mit einem hohen Druckpegel beaufschlagt wird, durch ein Hauptüberlast-Entlastungsventil bei der Öffnung des Tellerventilkörpers zu einem Vorratsbehälter entleert werden kann, wird in der Ventileinheit kein spezieller Ablaufschlauch für das Überlast-Entlastungsventil mehr benötigt und das Verlegen des Schlauchs um die Ventileinheit kann vereinfacht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das mit einem hohen Druck beaufschlagte Hydraulikfluid durch das Hauptüberlast-Entlastungsventil entleert werden, während der Tellerventilkörper geöffnet wird, indem lediglich bewirkt wird, dass das Hydraulikfluid durch ein Entlastungsventil, das in der Schlauchbruch-Steuerventileinheit vorgesehen ist, mit einer kleinen Durchflussmenge fließt. Deswegen kann die Komponentengröße verringert werden und die Gesamtgröße der Ventileinheit kann weiter reduziert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können selbst dann, wenn zwei Schlauchbruch-Steuerventileinheiten parallel angeordnet werden, was dann erfolgt, wenn sie an Auslegerzylindern angebracht werden, Dosiercharakteristiken der beiden Ventileinheiten mit einer guten Genauigkeit eingestellt werden, da die Totzone für den Tellerventilkörper eingestellt ist und lediglich ein Schiebeventilkörper betätigt wird, wenn sich der Tellerventilkörper in der Totzone befindet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann außerdem die Genauigkeit der Dosiercharakteristik des eigentlichen Schiebeventilkörpers weiter verbessert werden, indem die Steifigkeit der Feder, die dem Schiebeventilkörper zugeordnet ist, eingestellt wird.

Claims

Hydraulisches Antriebssystem, das umfasst: eine Hydraulikpumpe (101), einen Hydraulikzylinder (102), der durch ein von der Hydraulikpumpe gefördertes Hydraulikfluid angetrieben wird, ein Steuerventil (103) zum Steuern einer Strömung von Hydraulikfluid, das dem Hydraulikzylinder von der Hydraulikpumpe zugeführt wird, eine Schlauchbruch-Steuerventileinheit (100), die an dem Hydraulikzylinder befestigt ist, um eine Entleerungsseite des Hydraulikzylinders zu steuern, wenn einer von zwei Versorgungs-/Entleerungsanschlüssen des Hydraulikzylinders als Entleerungsseite arbeitet, und einen ersten und einen zweiten Hydraulikschlauch (105, 106), die so angeschlossen sind, dass sie sich von dem Steuerventil erstrecken, wobei die Schlauchbruch-Steuerventileinheit (100) von dem Steuerventil (103) getrennt ist und mit dem Steuerventil über den ersten Hydraulikschlauch (105) verbunden ist, wobei das Steuerventil eine Neutralstellung und eine erste und eine zweite Verschiebungsstellung besitzt, derart, dass es dann, wenn es sich in der Neutralstellung befindet, eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Hydraulikschlauch und der Hydraulikpumpe (101) und einem Tank (109) unterbricht, während dann, wenn es in die erste Stellung verschoben ist, Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe zu dem Hydraulikzylinder durch das Steuerventil, den ersten Hydraulikschlauch (105) und die Schlauchbruch-Steuerventileinheit (100) geliefert wird und Hydraulikfluid, das von dem Hydraulikzylinder entleert wird, durch den zweiten Hydraulikschlauch (106) und das Steu erventil in einen Tank (109) zurückgeführt wird, und dann, wenn es in die zweite Stellung verschoben ist, Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe zu dem Hydraulikzylinder durch das Steuerventil und den zweiten Hydraulikschlauch (106) geliefert wird und das von dem Hydraulikzylinder entleerte Hydraulikfluid durch die Schlauchbruch-Steuerventileinheit, den ersten Hydraulikschlauch (105) und das Steuerventil in den Tank zurückgeführt wird, wobei die Schlauchbruch-Steuerventileinheit (100) ein Gehäuse (3) aufweist, das versehen ist mit einer Zylinderverbindungskammer (8), die mit dem einen der Versorgungs-/Entleerungsanschlüsse des Hydraulikzylinders (102) verbunden ist, mit einer Schlauchverbindungskammer (9), die mit dem ersten Hydraulikschlauch (105) verbunden ist, mit einer Gegendruckkammer (10) und mit einem Schiebeventilkörper (6), der als Vorsteuerventil dient, das in einem Vorsteuerkanal angeordnet ist und das die Gegendruckkammer und die Schlauchverbindungskammer verbindet und entsprechend einem externen Signal zum Verschieben des Steuerventils (103) in die zweite Stellung betätigt wird, um eine Vorsteuerdurchflussmenge, die sich durch den Vorsteuerkanal bewegt, in Abhängigkeit von seinem Bewegungsbetrag zu unterbrechen und zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass: die Schlauchbruch-Steuerventileinheit (100) ferner einen Tellerventilkörper (5) aufweist, der in dem Gehäuse gleitend angeordnet ist und als ein Hauptventil zum wahlweisen Unterbrechen und Herstellen einer Verbindung zwischen der Zylinderverbindungskammer und der Schlauchverbindungskammer dient und eine Öffnungsfläche in Abhängigkeit von dem Verschiebungsbetrag ändert, ein Rückkopplungskanal (11) mit variabler Drosselung in dem Tellerventilkörper vorgesehen ist und eine anfängliche Öffnungsfläche besitzt, wenn sich der Tellerventilkörper in einer Unterbrechungsstellung befindet, und die Öffnungsfläche in Abhängigkeit von dem Be wegungsbetrag des Tellerventilkörpers zunimmt, wodurch ein Wert der Vorsteuerdurchflussmenge, die aus der Zylinderverbindungskammer zu der Gegendruckkammer austritt, gesteuert wird, Verbindungsmittel (7) eine Verbindung zwischen der Gegendruckkammer und dem Vorratsbehälter herstellen, wenn ein Druck in der Zylinderverbindungskammer (8) einen im Voraus festgelegten Wert übersteigt, und das hydraulische Antriebssystem Überlast-Entlastungsventile (107a, 107b) umfasst, die mit dem ersten und dem zweiten Hydraulikschlauch (105, 106) verbunden sind.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungsmittel (7) parallel zu dem Schiebeventilkörper (6) vorgesehen sind.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungsmittel ein Entlastungsventil (7a), das parallel zu dem Schiebeventilkörper (6A) vorgesehen ist, Druckerzeugungsmittel (34), die stromabwärtig von dem Entlastungsventil vorgesehen sind, und Mittel (35), die bewirken, dass ein durch die Druckerzeugungsmittel erzeugter Druck als eine Antriebskraft auf den Schiebeventilkörper auf der gleichen Seite wie das externe Signal wirkt, umfassen.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1, bei dem der Tellerventilkörper (5) eine Totzone besitzt, die so festgelegt ist, dass der Tellerventilkörper in der Unterbrechungsstellung gehalten wird, wenn die Vorsteuerdurchflussmenge nicht größer als ein vorgegebener Wert ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1, bei dem der Schiebeventilkörper (6) Einstellmittel (19) umfasst, die den Bewegungsbetrag des Schiebeventilkörpers in Bezug auf das externe Signal ändern können.