EP0051728B1 - Steuervorrichtung für einen hydraulischen Arbeitszylinder - Google Patents

Description

• Die Erfindung geht aus von einer Steuervorrichtung für einen hydraulischen Arbeitszylinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Hier weist das Ablauf-Steuerventil einen zylindrischen Schaft auf, der im Sperrventilkörper gleitend geführt ist und eine Längsnut mit konischem Abschnitt hat, über welche Nut .das Druckmittel gedrosselt vom Zylinder zum Behälter fließt. Am Ablauf-Steuerventil kann ein zylindrischer Fortsatz ausgebildet sein, der in einem Dämpfungsraum ragt. Damit erfolgt die Öffnungsbewegung des Ablauf-Steuerventils gedämpft, was zu ruckfreier Absenkung der Last führt. Diese bekannte Vorrichtung ist verhältnismäßig einfach aufgebaut, dürfte aber den Nachteil haben, daß die Dämpfung des Steuerventils und Abströmen des Druckmittels aus dem Arbeitszylinder infolge der sehr einfachen Bauweise noch nicht optimal sind (DE-A-2 214 245).
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die bei vertretbarem Bauaufwand eine besonders gute Dämpfung des Ablauf-Steuerventils und ein besonders gutes ruckfreies Absenken des Verbrauchers ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Mittel gelöst.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine hydraulische Steuervorrichtung mit einem Senkbrems-Sperrventil im Längsschnitt, Fig. 2 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1.
• Eine Pumpe 10 saugt aus einem Behälter 11 Druckmittel an, das über ein ⁴/₃-Wegeventil einem Verbraucher 13 - hier ein doppeltwirkender Arbeitszylinder - direkt oder über ein hydraulisch entsperrbares, als Senkbremsventil dienendes Sperrventil 14 zugeführt wird. Der Arbeitszylinder 13 hat zwei Druckräume 15, 16, in denen ein Kolben 17 mit Kolbenstange 18 geführt ist.
• Vom Wegeventil 12 führt eine Leitung 19 unmittelbar zum Druckraum 15 und eine Leitung 20 zu einer Bohrung 21 des Gehäuses 22 des Sperrventils 14. Von der Leitung 19 zweigt eine Leitung 24 ab, die zu einer zweiten Bohrung 25 des Gehäuses 22 führt.
• Im Gehäuse 22 des Sperrventils 14 ist eine Längsbohrung 26 ausgebildet, in deren einem Abschnitt ein Entsperrkolben 27 dicht gleitend geführt ist. Die Bohrung 21 mündet in die Längsbohrung 26. Diese nimmt in ihrem anderen, etwas erweiterten Teil 26' ein als Sperrventilkörper dienendes Ventilglied 30 auf, das mit einem konisch ausgebildeten Bund 31 auf einem ebenfalls konisch ausgebildeten Ventilsitz 32 aufliegt, welcher Teil des Bohrungsabschnittes 26' ist.
• Das Ventilglied 30 weist eine Stufenbohrung 33 auf, welche im wesentlichen aus drei Bohrungsabschnitten 34 bis 36 abnehmenden Durchmessers besteht. Am Ventilglied 30 ist eine Ringnut 38 ausgebildet, von der mehrere Radialbohrungen 39 in den Bohrungsabschnitt 35 führen.
• Wenn das Ventilglied 30 auf seinem Ventilsitz 32 aufliegt, stehen die Radialbohrungen 39 mit einer Querbohrung 40 im Gehäuse 22 in Verbindung, von welcher eine Leitung 41 zum Druckraum 16 des Arbeitszylinders 13 führt. Die Mündung der Querbohrung 40 in den Bohrungsabschnitt 26' liegt unmittelbar neben dem Ventilsitz 32. Der Bohrungsabschnitt 26' bildet einen Dämpfungsraum 42 und ist durch eine Verschlußschraube 43 verschlossen. An deren innerem Ende liegt das eine Ende einer Druckfeder44 an, deren anderes Ende in eine zentrale Sackbohrung 45 eines Steuerventils 46 taucht.
• Das Steuerventil 46 ist mit seinem hinteren Ventilteil 47 im Bohrungsabschnitt 34 des Ventilglieds 30 dicht gleitend geführt. An das zylindrische Ventilteil 47 schließt sich ein zylindrisches Ventilteil48 mit wesentlich kleinerem Durchmesser an, das in den Bohrungsabschnitt 35 hineinragt. Das Ventilteil 48 hat einen konischen Bund 49, mit dem es durch die Kraft der Feder 44 auf einen Ventilsitz 50 gedrückt wird, der durch die Schulter der beiden Bohrungsabschnitte 35 und 36 gebildet ist. An den konischen Bund 49 schließt sich eine Ringnut 52 an, auf die ein Feinsteuerzapfen 53 als dritter Ventilteil folgt. Der Feinsteuerzapfen 53 ist mit einem schmalen zylindrischen Abschnitt 53' im Bohrungsabschnitt 36 geführt. An den Feinsteuerzapfen 53 schließt sich als vierter und letzter Ventilteil ein Aufstoßstößel 54 an, der dicht bis an den Sperrkolben 27 heranreicht, wenn dieser seine eine Endlage einnimmt.
• An die die Feder 44 aufnehmende Sackbohrung 45 schließt sich noch eine kurze Sackbohrung 56 mit wesentlich geringerem Durchmesser an, von der mehrere Querbohrungen 57 nach außen führen. Unmittelbar an eine der Querbohrungen 57 schließt sich eine Drosselkerbe 58 an, die bis an die aus den Ventilteilen 47,48 gebildete Schulter führt. Diese hat stets einen bestimmten Abstand zu der aus den Bohrungsabschnitten 34, 35 gebildeten Schulter. In diesem Bereich ist der Bohrungsabschnitt 34 erweitert zu einem Bohrungsabschnitt 34'.
• Das Wegeventil vermag drei Schaltstellungen 1, II und 111 einzunehmen. Wird es von seiner Neutralstellung II in die Schaltstellung I gebracht, so fließt Druckmittel über die Leitung 20 zur Bohrung 21, und das Ventilglied 30 wird samt dem Steuerventil 46 entgegen der Kraft der Feder 44 von seinem Ventilsitz 32 abgehoben, so daß Druckmittel über die Bohrung 40 und Leitung 41 in den Druckraum 16 des Arbeitszylinders 13 eindringen kann. Das Steuerventil bleibt dabei in seiner Lage, d. h. der konische Bund 49 bleibt auf dem Ventilsitz 50 liegen. Das Ventilglied 30 hat somit nur die Funktion eines Rückschlagventils. Durch die Druckmittelbeaufschlagung des Druckraums 16 wird der Kolben 17 entgegen einer Last ausgefahren, wobei Druckmittel aus dem Druckraum 15 über die Leitung 19 zum Behälter 11 abgeführt wird.
• Zum Senken der Last wird das Wegevontil 12 in seine Schaltstellung 111 gebracht. Wichtig ist dabei, daß dieser Vorgang geräuschlos, ruckfrei und so erfolgen muß, daß die Last dem nun in die Leitungen 19 gelangenden Druckmittelstrom nicht vorauseilt. Dies wird durch das Sperrventil 14 erreicht. Durch Druckbeaufschlagung der Leitung 19 gelangt über die Leitung 24 Druckmittel in Längsbohrung 26, worauf sich der Entsperrkolben 27 zum Ventilteil hin bewegt. Über den Aufstoßstößel 54 wird das Steuerventil 46 bzw. dessen konischer Bund 49 vom Ventilsitz 50 abgehoben. Bei Beginn des Absenkens steht der Dämpfungsraum 42 über die Sackbohrung 56 und die Querbohrung 57 mit dem Bohrungsabschnitt 35 und den Radialbohrungen 39 in Verbindung. Wird das Steuerventil 46 entgegen der Kraft der Feder 44 verschoben, dann werden auch die Querbohrungen 57 verschlossen, da sie aus dem Bereich der Erweiterung 34' gelangt sind und durch Eintauchen in den Bohrungsabschnitt 34 verschlossen werden. Druckmittel kann nun aus dem Dämpfungsraum 42 nur noch über die Drosselkerbe 58 in den Bohrungsabschnitt 35 abströmen, wodurch die Öffnungsbewegung des Steuerventils 46 gedämpft wird. Druckmittel kann aus dem Druckraum 16 des Arbeitszylinders aber erst dann abfließen, wenn der zylindrische Abschnitt 53' über den Ventilsitz 50 hinausgelangt ist. Es fließt dann mehr oder weniger stark gedrosselt zum Behälter ab, wobei ein Schwingen des Steuerventils 46 durch die Drosselkerbe 58 sicher verhindert wird, so daß der Senkvorgang stetig erfolgt. Bei diesem Vorgang hebt sich das Ventilglied 30 nicht von seinem Ventilsitz 32 ab.
• Ein Verstopfen der Drosselstelle 58 ist so gut wie nicht möglich, da sie ja stets wieder aus dem Bohrungsabschnitt 34 austaucht und dabei gereinigt wird.
• Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 sind gleiche Teile wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel mit denselben Ziffern bezeichnet. Es unterscheidet sich im wesentlichen dadurch, daß beim Senken der Last, also dann, wenn das Wegeventil in seiner Schaltstellung III steht, sich beide Ventilkegel von ihren Sitzen abheben, wobei das innenliegende Ventil ein Vorsteuerventil für das Hauptsteuerventil bildet. Auf das Vorsteuerventil 60 wirkt über die Druckfeder 44 ein Dämpfungskolben 61 ein, d. h. es legt sich unter der Kraft dieser Feder auf den Ventilsitz 50. Im hohl ausgebildeten Dämpfungskolben 61 befindet sich eine Längsbohrung 62, die mit einer im Vorsteuerventil 60 ausgebildeten, längs verlaufenden Sackbohrung 63 in Wirkverbindung steht. Von der Bohrung 63 führen wieder eine oder mehrere Querbohrungen 64 nach außen. Parallel zur Sackbohrung 63 ist das Vorsteuerventil von einer Längsbohrung 65 durchdrungen. Diese steht mit einem Raum 67 außerhalb des Vorsteuerventils 60 in Verbindung. Die Drosselkerbe 58 befindet sich wiederum an derselben Stelle. Das das Vorsteuerventil 60 aufnehmende Hauptstouerventil 70 weist eine seine Wandung durchdringende Drosselbohrung 71 auf, außor dem noch einen Feinsteuerzapfen 72, welchor sich an den konischen Bund 73 anschließt. Bofin det sich das Wegeventil in seiner Schaltstellung 111, in welcher die Last gesenkt wird und Druckmittel in die Leitung 19 gelangt, so heben sich sowohl das Vorsteuerventil 60 wie auch das Hauptsteuerventil 70 von ihren Sitzen ab. Beim Öffnen des Hauptsteuerventils 70 fließt Druckmittel aus dem Raum 67 über den Spalt zwischen dem Dämpfungskolben 61 und dem Hauptsteuerventil 70 über die Längsbohrung 65 ab; das Hauptsteuerventil 70 wird durch Wirken des in der Leitung 41 herrschenden Lastdrucks gedämpft geöffnet. Beim Öffnen des Vorsteuerventils 60 fließt das im Dämpfungsraum 42 enthaltene Druckmittel über die Bohrungen 62, 63 und 64 sowie die Drosselkerbe 58 ab. Dies ist derselbe Vorgang wie zuvor.

Claims (4)

1. Steuervorrichtung für einen hydraulischen Arbeitszylinder (13) mit einem einer Druckmittelquelle (10) nachgeschalteten Wegeventil (12) und einem zwischen diesem und dem Arbeitszylinder angeordneten Senkbremssperrventil (14), das einen in einem Gehäuse (22) gleitend gelagerten Entsperrkolben (27) aufweist, welcher mit einem in einem Sperrventilkörper (30, 70) angeordneten Ablauf-Steuerventil (46, 60) zusammenwirkt, das mit einem konischen Bund (49) seines Verschlußteils (48) durch die Kraft einer Feder (44) auf einem im Sperrventilkörper (30, 70) ausgebildeten Ventilsitz (50) liegt und der Sperrventilkörper ebenfalls auf einem im Gehäuse (22) ausgebildeten Ventilsitz (32) aufliegt, wobei das Ablauf-Steuerventil (46, 60) einen durch eine Ringnut (52) vom Verschlußteil (48) getrennten, in einer von dem Ventilsitz (50) des Sperrventilkörpers (30, 70) umgebenen Abflußbohrung (36) gleitenden Steuerzapfen (53, 53') mit einem in der Ablaufbohrung (36) geführten zylindrischen Führungsabschnitt (53') und einen Feinsteuerzapfen (53) aufweist und am Ablauf - Steuerventil (46, 60) ein kolbenartiges Teil (47) ausgebildet ist, das beim Abheben des Ablauf-Steuerventils von seinem Sitz (50) die Verdrängung von Druckmittel aus einem Dämpfungsraum (42) über eine Drossel (58) bewirkt, und Druckmittel aus dem Arbeitszylinder (13) über das Ablauf-Steuerventil (46, 60) erst dann abfließt, wenn der zylindrische Führungsabschnitt (53') des Steuerzapfens aus der Abflußbohrung (36) austaucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinsteuerzapfen (53) konisch ausgebildet ist, daß das kolbenartige Teil (47) des Ablauf-Steuerventils (46, 60) in einer Bohrung (34) des Sperrventilkörpers (30, 70) gleitend geführt ist und daß die Drossel (58) am kolbenartigen Teil (47) ausgebildet ist und derartig mit der Bohrung (34) des Sperrventilkörpers (30, 70) zusammenwirkt, daß Druckmittel aus dem Dämpfungsraum (42) zunächst im wesentlichen ungedrosselt und nach einer geringen Verschiebung des Ablauf-Steuerventils (46, 60) gedrosselt abfließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablauf-Steuerventil (46, 60) als Stufenkolben ausgebildet ist, wobei das kolbenartige Teil (47), das Verschlußteil (48) und der Steuerzapfen (53, 53') abnehmende Durchmesser aufweisen und der Stufenkolben so in einer Stufenbohrung (33) des Sperrventilkörpers (30, 70) angeordnet ist, daß zwischen dem Verschlußteil (48) und dem Sperrventilkörper (30, 70) ein Druckraum (34', 35) ausgebildet ist, der über wenigstens einen Durchbruch (39) im Sperrventilkörper (30, 70) mit der Arbeitszylinderseite (16) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im kolbenartigen Teil (47) ein mit dem Dämpfungsraum verbundener Kanal (56, 57; 63, 64) ausgebildet ist, der in der geschlossenen Stellung des Ablauf-Steuerventils (46, 60) über mindestens eine radiale Querbohrung (57, 64) und in der geöffneten Stellung des Ablauf-Steuerventils bei verschlossener radialer Querbohrung über die Drossel (58) in den Druckraum (34', 35) mündet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch als Drosselbohrung (71) ausgebildet ist.

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