EP0906515A1 - Vorsteuerung für zwei hydraulisch betätigbare wegeventile - Google Patents

Vorsteuerung für zwei hydraulisch betätigbare wegeventile

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Publication number
EP0906515A1
EP0906515A1 EP97929187A EP97929187A EP0906515A1 EP 0906515 A1 EP0906515 A1 EP 0906515A1 EP 97929187 A EP97929187 A EP 97929187A EP 97929187 A EP97929187 A EP 97929187A EP 0906515 A1 EP0906515 A1 EP 0906515A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
valve
pilot
directional
pressure chamber
Prior art date
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Ceased
Application number
EP97929187A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alfred Breunig
Dieter Roth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Mannesmann Rexroth AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Application filed by Mannesmann Rexroth AG filed Critical Mannesmann Rexroth AG
Publication of EP0906515A1 publication Critical patent/EP0906515A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
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    • F15B2211/6355—Circuits providing pilot pressure to pilot pressure-controlled fluid circuit elements having valve means
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    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/67—Methods for controlling pilot pressure

Definitions

  • the invention is based on a pilot control, which is provided for two hydraulically actuated directional control valves and has the features from the preamble of claim 1 or the independent claim 2.
  • a pilot control according to the preamble of claim 1 is known for example from DE 39 19 640 A1 or DE 38 12 753 A1.
  • the pilot controls shown in these documents include one or more pilot devices which operate on the basis of directly controlled pressure reducing valves.
  • Each pressure reducing valve has a control output which can be connected or connected to exactly one control pressure chamber of one of several directional control valves. Accordingly, the number of pressure reducing valves and the number of control lines leading from the pilot control devices to the directional valves coincide with the number of control pressure spaces at the various directional valves.
  • Hydraulic pilot control devices which have four pressure valves and a hand lever which can be deflected in all directions from a neutral position in which none of the pressure valves is actuated.
  • a pilot control device of this type a maximum of two directional control valves, each with two control pressure chambers, can be actuated in the previously known types of pilot controls.
  • a third directional control valve is added, two more pressure valves and another hand lever are used, which can be swiveled in a single plane.
  • Hydraulic pilot control devices are also known, which are additionally equipped with an electrical switch, which is preferably arranged in the handle of the hand lever. With the electrical switch, additional valves can be operated using an electrical actuator.
  • the preamble of claim 2 is based on an electro-hydraulic pilot control.
  • an electrical pilot control device is used, with which electrically, in particular electromagnetically actuated pilot control valves can be controlled.
  • the pilot valves are relatively expensive pressure valves, in particular pressure reducing valves, and are usually located directly on the respective directional valve.
  • an electromagnetically actuated pilot valve is a so-called cartridge valve with a cartridge that fits into a bore a cover of the directional control valve is installed.
  • An electro-hydraulic pilot control of a directional valve with an electromagnetically actuable pilot valve is known from data sheet RE 64380 / 03.94 from Mannesmann Rexroth GmbH.
  • the aim of the invention is to design a pilot control for several directional control valves so that the effort for the control of the directional control valves can be kept lower and the associated costs can be kept lower.
  • the changeover valve can be arranged in the pilot control device, close to the directional control valves or directly at these, so that, if it can be actuated electrically, a hydraulic control line to the directional control valves is omitted.
  • An electrical control line is cheaper and easier to lay.
  • the number of pilot devices can be reduced or a simpler pilot device can be used. In particular, the number of relatively expensive pilot valves designed as pressure valves is reduced.
  • an electromagnetically actuated changeover valve is present which has a control output of a pilot valve in its first switching position with a control pressure chamber of the first directional valve and in its second switching position with a control pressure chamber of the second directional valve.
  • a relatively expensive pressure valve is therefore replaced by a simple changeover valve, so that this alone can reduce the costs.
  • the pilot control unit is also simplified.
  • both directional valves each have two control pressure spaces, it is advantageous a second control output can be connected by switching a valve with a control pressure chamber on one directional valve or with a control pressure chamber on the other directional valve.
  • a second, in particular electromagnetically actuated, switching valve which connects the second control output in its first switching position to a second control pressure chamber of the first directional valve and in its second switching position to a second control pressure chamber of the second directional valve.
  • a changeover valve in principle, it is conceivable to actuate a changeover valve only when there is no pressure at the corresponding control output, ie when the hand lever of the pilot control device is in the zero position. Then a 3/2-way valve can be used as a changeover valve, which in one switching position only blocks a control pressure chamber of the hydraulically controlled directional valve.
  • a changeover valve in a switching position connects the control pressure chamber of the one way valve with the control output and the control pressure chamber relieved of the other way valve to the tank.
  • the electromagnet of a changeover valve can preferably be switched on and off by manual actuation of an electrical switch.
  • an electrical switch can be used which is integrated in the pilot control device.
  • the changeover valve is located directly on or in the housing of a directional valve. This makes the hydraulic connections to the control chambers particularly short.
  • the changeover valve is arranged on a cover closing a piston bore of the directional valve.
  • a 3/2-way valve or a 4/2-way valve that is used as a changeover valve can also be replaced by several individual valves that have fewer than three or four connections.
  • the function of a 3/2-way valve can also be fulfilled by two 2/2-way valves or the function of a 4/2-way valve by two 3/2-way valves.
  • Such solutions are also considered to be covered by the claims.
  • a solution in which switching is carried out using only a single valve is particularly preferred since it is less expensive and requires less installation space than a solution. solution with several individual valves.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of the first exemplary embodiment, which contains a hydraulic pilot control device
  • FIG. 2 shows the structural design of the first exemplary embodiment in the region of the cover of a directional valve in which a changeover valve is installed
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of a second exemplary embodiment, in which the directional control valves are controlled electro-hydraulically
  • FIG. 4 shows a circuit diagram of the third exemplary embodiment, in which the directional control valves are also controlled electro-hydraulic.
  • FIG. 1 shows three proportional directional control valves 10, 11, 12, which are combined to form a so-called monoblock 13 and have a common housing 14 into which the three valve bores for the directional control valves are made. Each valve bore is closed on both sides by a cover 15, as can be seen in FIG. 2.
  • the mono block 13 is intended for installation in a wheel loader, the directional control valve 10 being actuated when the lifting arms of the wheel loader are to be raised or lowered, the directional control valve 11 is actuated for tilting the bucket and the directional control valve 12 for executing a additional optional or an alternative function available for tilting the bucket.
  • each directional control valve 10, 11 or 12 has a circulation channel through which the entire amount of pressure medium flows from a pressure connection P to a tank connection T of the monoblock 13 when all directional control valves are in their central position. If a directional control valve is moved out of its central position, the circulation channel is throttled so that a pressure can be built up and a load can be moved.
  • control pressure chamber 17 or 18 In front of each end face of the valve piston 16 of a directional control valve there is a control pressure chamber 17 or 18 which can be acted upon by a control pressure in order to displace the spring-centered valve piston 16.
  • Control rooms 17 and 18 of the two-way Valves 10 and 12 are connected to control connections a1, b1, a3 and b3 of the monoblock 13 via control channels 19 and 20 running in the housing 14.
  • the control pressure chambers 17 and 18 of the directional control valve 11 are each preceded by a changeover valve 22 which can be actuated by an electromagnet 21 and has four connections.
  • a changeover valve 22 In a rest position, which a changeover valve 22 assumes under the action of a compression spring 23, this connects a control connection a2 or b2 of the monoblock 13 to the control pressure chamber 17 or 18 of the directional control valve 11. It also connects a control connection X1, which is connected via a short external one Control line 24 is connected to the control connection a1 or b1, with a tank channel 25 of the monoblock. After actuation by the electromagnet 21, a changeover valve 22 connects the control pressure chamber 17 or 18 of the directional control valve 11 to the tank channel 25 and the control connection a2 or b2 to the control connection a1 or b1 of the directional control valve 12.
  • Each changeover valve 22 is designed as a built-in cartridge and installed in a built-in bore 30 of a cover 15.
  • four sections can be distinguished on the outside, each of which is separated from one another by sealing rings. These four sections can be regarded as connections of the changeover valve.
  • a first section is located in front of the end face 32 of the valve housing 31 and is open to the control pressure chamber 17.
  • the other three sections are each designed as annular spaces located between the valve housing 31 and the wall of the bore 30.
  • An annular space 33 is closest to the end face 32 of the valve housing 31, from which a channel 34 leads to the parting plane between the housing 14 and the cover 15 and from there continues to the tank channel 25 running in the housing 14.
  • the annular space 33 is followed by an annular space 35, from which a channel 36 leads to the outside of the cover 15 facing away from the housing 14. Finally, the annular space 35 is followed by an annular space 37 which is connected via a channel 38 to the same outside of the cover 15.
  • the mouth of the channel 36 on the outside of the cover 15 is identical to the control connection a2 and the mouth of the channel 38 is identical to the corresponding control connection X1 of the monoblock 13 according to FIG. 1.
  • valve housing 31 From the rooms 17, 33, 35 and 37, bores lead through the valve housing 31 into a central valve bore 39, in which a valve piston 40 is axially displaceable.
  • the connections between the control pressure chamber 17, the tank line 25, and the control connections a2 and X1 can be established via this valve piston.
  • the directional control valves 10, 11 and 12 can be actuated with the aid of a hydraulic pilot control device 51 which contains four pressure reducing valves 52, 53, 54, 55 which can be adjusted by a single hand lever 56 which can be moved on all sides.
  • a hydraulic pilot control device 51 which contains four pressure reducing valves 52, 53, 54, 55 which can be adjusted by a single hand lever 56 which can be moved on all sides.
  • a pump 57 supplies the pilot control unit 51 with control oil via its input P, to which all four pressure reducing valves are connected.
  • a control output 58, 59, 60 or 61 of the pilot control device 51 is also assigned to each pressure reducing valve. By connection to the input P or to a tank connection T of the pilot device 51, a certain pressure can be adjusted in a control output.
  • the control output 58 is via a control line 62 to the control connection a3, the control output 59 via a control line 63 to the control connection b3, the control output 60 via a control line 64 to the control connection b2 and the control output 61 via a control line 65 to the control connection a2 of the monoblock 13 connected.
  • the pilot control device 51 is also equipped with an electrical switch 70, which is normally open and can be closed by hand in order to apply voltage to the two electromagnets 21 of the changeover valves 22.
  • an electrical switch 70 is usually integrated into the handle of the hand lever 56. It can be designed as a button that automatically returns to its rest position when released, or as a rocker switch that remains in its respective position after actuation.
  • the control output 61 of the pilot control unit is connected to the control pressure chamber 17 and the control output 60 of the pilot control unit is connected to the control pressure chamber 18 of the directional control valve 11.
  • a control pressure can thus alternatively be built up in the control pressure chamber 17 or in the control pressure chamber 18 of the directional control valve 11 and the valve piston 16 can thus be shifted from its central position in one or the other direction.
  • the displacement path depends on the level of the pilot pressure.
  • the control pressure chambers 17 and 18 of the directional control valve 12 are connected to the tank line 25 via the changeover valves 22 and thus relieved of pressure.
  • the electrical switch 70 If the electrical switch 70 is now closed, the electromagnets 21 attract and bring the changeover valves 22 into their other switching position. Then the control outputs 60 and 61 of the pilot device 51 are connected to the control pressure chambers 17 and 18 of the directional control valve 12, so that its Valve piston can be moved out of its central position. If the hand lever 56 assumes its zero position with respect to the pressure reducing valves 54 and 55, the two valve pistons of the directional control valves 11 and 12 are in their central position. If the electrical switch 70 is closed at this moment, the valve piston of one directional control valve can then be moved while the other remains in its central position.
  • the hand lever 56 is deflected with respect to a pressure reducing valve 54 or 55 at a point in time at which the electrical switch 70 is closed or opened, the valve piston of the one-way valve 11 or 12 is out of it when the electrical switch 70 is actuated Middle position shifted because a pilot pressure is present in the control pressure chamber 17 or 18.
  • this control pressure chamber is relieved of pressure so that the valve piston of the directional control valve actuated prior to actuation of the electrical switch 70 returns to its central position and the corresponding hydraulic consumer comes to a standstill.
  • the directional control valves 10, 11 and 12 are actuated electro-hydraulically.
  • a pilot control unit 75 and two pressure reducing valves 77 which are continuously adjustable by an electromagnet 76, are provided, which correspond to the pressure reducing valves 54 and 55 of the embodiment according to FIG. 1, but are not arranged in the pilot control unit, but rather directly on the directional control valve 11.
  • Each pressure reducing valve 77 has a pressure input which is connected to a port X of the directional valve 11, a tank outlet which is connected to a port Y of the directional valve 11, and a control output 78.
  • Each control output 78 of a pressure reducing valve 77 is a through an electromagnet 21 switchable valve 22 connected with four connections.
  • a changeover valve 22 in a rest position which it assumes under the action of the compression spring 23, connects the control outlet 78 of the associated pressure reducing valve 77 to the control pressure chamber 17 or 18 of the directional control valve 11. It also connects the control pressure chamber 17 or 18 of the directional control valve 12 with a tank channel Y.
  • a changeover valve 22 connects the control pressure chamber 17 or 18 of the Directional control valve 11 with the tank channel Y and the control pressure chamber 17 or 18 of the directional control valve 12 with the control outlet 78 of the corresponding pressure reducing valve 77.
  • the solenoid valves 22 and 77 are connected to the pilot control unit 75 via corresponding electrical lines. There is only a single line for the two electromagnets 21 of the changeover valves 22, via which the two electromagnets 21 act simultaneously. to be controlled.
  • all four solenoid valves 22 and 77 are locally assigned to the directional valve 11. There is in each case a pressure reducing valve 77 and a changeover valve 22 in a cover which closes the valve bore for the valve piston of the directional control valve 11.
  • One working output of a changeover valve 22 is connected directly to the control pressure chamber 17 or 18 of the directional control valve 11.
  • a control line 24 leads from the other working outlet to the control pressure chamber 17 or 18 of the directional control valve 12, this control line being able to run outside corresponding to the control lines 24 from FIG. 1 or inside the housing 14 of the monoblock 13, as shown in FIG. 3.
  • a pressure reducing valve 77 installed in a cover of the directional control valve 11 leads from the control outlet 28 a control line 79 outside or inside the housing 14 of the monoblock 13 to an input of a changeover valve 22 installed in a cover of the directional control valve 12. Its working output is directly connected to the control pressure chamber 17 or 18 of the directional control valve 12. The other work outlet is connected to the control pressure chamber 17 or 18 of the directional control valve 11 via a control line 80 which runs inside the housing 14. Finally, a tank outlet of each switch valve 22 is located on a tank channel Y.
  • a current is sent by deflecting the hand lever of the electrical pilot device 75 through the electromagnet 76 of a pressure reducing valve 77, the amount of which depends on the lever deflection and determines the pressure at the control outlet 78 of the valve.
  • the pressure at the control outlet 78 is also present in the control pressure chamber 17 or 18 of the directional control valve 11, acts on the valve piston of this directional control valve and displaces it until the pressure piston and one closes the valve piston center seeking resilience there is a balance.
  • the rest position of the changeover valves 22 that is Directional control valve 11 can be actuated.
  • the electrical pilot control device would have to be constructed in such a way that only two electrical actuation elements can be controlled proportionally, and additionally contain an electrical switch with which between the two electrical actuation elements for the one-way valve and the two electrical actuation elements can be switched for the other directional valve. Under certain circumstances, this makes it possible to manufacture the electrical pilot control device more cheaply than conventional electrical pilot control devices.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorsteuerung für zwei betätigbare Wegeventile (11, 12) mit einem hydraulischen (51) beziehungsweise elektrischen (75) Vorsteuergerät. Dieses besitzt zur Ansteuerung eines ersten Wegeventils (11) aus einer Neutralstellung heraus nach entgegengesetzten Richtungen eine Handhabe (56), die von einer Neutralstellung aus in unterschiedliche Richtungen verschwenkbar ist. Ausserdem weisen das Vorsteuergerät beziehungsweise zwei elektrisch verstellbare Vorsteuerventile zwei Steuerausgänge (78, 18) auf, über die zur Verstellung in die eine Richtung ein erster Steuerdruckraum (17) und zur Verstellung in die andere Richtung ein zweiter Steuerdruckraum (18) des ersten Wegeventils (11) mit einem Vorsteuerdruck beaufschlagbar ist. Um insbesondere für den Fall dass die beiden Wegeventile nicht notwendiger- oder wünschenswerterweise gleichzeitig betätigt werden, eine wenig aufwendige und kostengünstige Vorsteuerung zu erhalten, ist ein elektromagnetisch betätigbares Umschaltventil (22) vorgesehen, das einen Steuerausgang (78) des Vorsteuergeräts (51) beziehungsweise eines elektrisch verstellbaren Vorsteuerventils (77) in seiner ersten Schaltstellung mit einem Steuerdruckraum (17) des ersten Wegeventils (11) und in seiner zweiten Schaltstellung mit einem Steuerdruckraum des zweiten Wegeventils (12) verbindet. Auf diese Weise wird das Vorsteuergerät vereinfacht beziehungsweise die Anzahl der elektrisch verstellbaren Vorsteuerventile reduziert.

Description

Beschreibung
Versteuerung für zwei hydraulisch betätigbare Wegeventile
Die Erfindung geht aus von einer Vorsteuerung, die für zwei hydraulisch betätigbare Wege¬ ventile vorgesehen ist und die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des nebengeordneten Anspruchs 2 aufweist.
Eine Vorsteuerung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist zum Beispiel aus der DE 39 19 640 A1 oder der DE 38 12 753 A1 bekannt. Die in diesen Druckschriften gezeigten Vorsteuerungen umfassen ein oder mehrere Vorsteuergeräte, die auf der Basis von direkt¬ gesteuerten Druckreduzierventilen arbeiten. Jedes Druckreduzierventil besitzt einen Steu- erausgang, der mit genau einem Steuerdruckraum eines von mehreren Wegeventilen ver¬ bunden beziehungsweise verbindbar ist. Dementsprechend stimmt die Anzahl der Druckre¬ duzierventile und die Anzahl der von den Vorsteuergeräten zu den Wegeventilen führenden Steuerleitungen mit der Anzahl der Steuerdruckräume an den verschiedenen Wegeventilen überein.
Es sind hydraulische Vorsteuergeräte bekannt, die vier Druckventile und einen Handhebel aufweisen, der sich aus einer Neutralstellung, in der keines der Druckventile betätigt ist, nach allen Richtungen auslenken läßt. Mit einem solchen Vorsteuergerät kann man bei den bisher bekannten Arten von Vorsteuerungen maximal zwei Wegeventile mit jeweils zwei Steuerdruckräumen betätigen. Sobald ein drittes Wegeventil hinzukommt, werden bisher zwei weitere Druckventile und ein weiterer Handhebel verwendet, der in einer einzigen Ebene geschwenkt werden kann.
Es sind auch hydraulische Vorsteuergeräte bekannt, die zusätzlich mit einem elektrischen Schalter ausgestattet sind, der vorzugsweise im Handgriff des Handhebels angeordnet ist. Mit dem elektrischen Schalter können weitere Ventile mit Hilfe eines elektrischen Stellglie- des betätigt werden.
Im Oberbegriff des Anspruchs 2 wird von einer elektro-hydraulischen Vorsteuerung ausge¬ gangen. Dabei wird ein elektrisches Vorsteuergerät verwendet, mit dem elektrisch, insbe¬ sondere elektromagnetisch betätigbare Vorsteuerventile ansteuerbar sind. Die Vorsteuer¬ ventile sind relativ teuere Druckventile, insbesondere Druckreduzierventile, und sitzen meist unmittelbar am jeweiligen Wegeventil. Insbesondere ist ein elektromagnetisch betätigbares Vorsteuerventil ein sogenanntes Einbauventil mit einer Einbaupatrone, die in eine Bohrung eines Deckels des Wegeventils eingebaut ist. Eine elektro-hydraulische Vorsteuerung eines Wegeventils mit einem elektromagnetisch betätigbaren Vorsteuerventil ist aus dem Daten¬ blatt RD 64380 / 03.94 der Fa. Mannesmann Rexroth GmbH bekannt.
Ziel der Erfindung ist es, eine Vorsteuerung für mehrere Wegeventile so zu gestalten, daß der Aufwand für die Ansteuerung der Wegeventile geringer und die damit verbundenen Kosten niedriger gehalten werden können.
Dieses Ziel wird bei einer hydraulischen Vorsteuerung mit den Merkmalen aus dem Ober¬ begriff des Anspruchs 1 dadurch erreicht, daß ein insbesondere elektromagnetisch betätig¬ bares Umschaltventil vorhanden ist, das einen Steuerausgang des Vorsteuergeräts in sei- ner ersten Schaitstellung mit einem Steuerdruckraum des ersten Wegeventils und in seiner zweiten Schaltstellung mit einem Steuerdruckraum des zweiten Wegeventils verbindet. Da¬ bei wird davon ausgegangen, daß in vielen mobilen Arbeitsgeräten, für die die erfindungs¬ gemaße Art der Versteuerung in erster Linie vorgesehen ist, von den beiden Wegeventilen hydraulische Verbraucher gesteuert werden, die nicht notwendiger- oder wünschenswer- terweise gleichzeitig betrieben werden. Das Umschaltventil kann im Vorsteuergerät, nahe bei den Wegeventilen oder unmittelbar an diesen angeordnet sein, so daß, sofern es elek¬ trisch betätigbar ist, eine hydraulische Steuerleitung zu den Wegeventilen entfällt. Eine elektrische Steuerleitung ist billiger und läßt sich einfacher verlegen. Außerdem kann die Anzahl der Vorsteuergeräte vermindert oder ein einfacheres Vorsteuergerät verwendet werden. Insbesondere wird die Anzahl der relativ teueren als Druckventile ausgebildeten Vorsteuerventile reduziert.
Bei einer elektro-hydraulischen Vorsteuerung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 2 wird das angestrebte Ziel dadurch erreicht, daß ein elektromagnetisch betätig¬ bares Umschaltventil vorhanden ist, das einen Steuerausgang eines Vorsteuerventils in seiner ersten Schaltstellung mit einem Steuerdruckraum des ersten Wegeventils und in seiner zweiten Schaltstellung mit einem Steuerdruckraum des zweiten Wegeventils verbin¬ det. Es wird also ein relativ teueres Druckventil durch ein einfaches Umschaltventil ersetzt, so daß schon dadurch die Kosten reduziert werden können. Außerdem vereinfacht sich auch das Vorsteuergerät.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Vorsteuerung kann man den Un¬ teransprüchen entnehmen.
Wenn beide Wegeventile jeweils zwei Steuerdruckräume besitzen, so ist vorteilhafterweise ein zweiter Steuerausgang durch Umschalten eines Ventils mit einem Steuerdruckraum am einen Wegeventil oder mit einem Steuerdruckraum am anderen Wegeventil verbindbar. Gemäß Anspruch 3 ist dazu ein zweites insbesondere elektromagnetisch betätigbares Um¬ schaltventil vorhanden, das den zweiten Steuerausgang in seiner ersten Schaltstellung mit einem zweiten Steuerdruckraum des ersten Wegeventils und in seiner zweiten Schaltstel¬ lung mit einem zweiten Steuerdruckraum des zweiten Wegeventils verbindet. Es ist dann eine noch größere Verringerung von Aufwand und Kosten möglich.
Grundsätzlich ist es denkbar, ein Umschaltventil jeweils nur dann zu betätigen, wenn am entsprechenden Steuerausgang kein Druck ansteht, wenn sich also der Handhebel des Vorsteuergeräts in der Nullstellung befindet. Dann kann als Umschaltventil ohne weiteres ein 3/2 Wegeventil benutzt werden, das in der einen Schaltstellung einen Steuerdruckraum des hydraulisch anzusteuernden Wegeventils lediglich absperrt. Um jedoch in jedem Fall sicherzustellen, daß nach einem Schalten des Umschaltventils durch einen hydraulischen Verbraucher keine unkontrollierte Bewegung ausgeführt wird, ist es vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 4 ein Umschaltventil in einer Schaltstellung den Steuerdruckraum des einen We¬ geventils mit dem Steuerausgang verbindet und den Steuerdruckraum des anderen Wege¬ ventiis zum Tank entlastet. Bei einer Betätigung des Umschaltventils kehrt also der Ventil¬ kolben des anderen Wegeventils sofort in seine Neutralstellung zurück, in der der entspre¬ chende hydraulische Verbraucher normalerweise nicht mit Druckmittel versorgt wird.
Gemäß Anspruch 5 ist der Elektromagnet eines Umschaltventils bevorzugt durch manuelle Betätigung eines elektrischen Schalters ein- und ausschaltbar. Es kann dazu ein elektri¬ scher Schalter verwendet werden, der in das Vorsteuergerät integriert ist.
Gemäß Anspruch 6 sitzt das Umschaltventil unmittelbar am oder im Gehäuse eines Wege¬ ventils. Dadurch werden die hydraulischen Verbindungen zu den Steuerkammern beson- ders kurz. Insbesondere ist das Umschaltventil an einem einer Kolbenbohrung des Wege¬ ventils verschließenden Deckel angeordnet.
Grundsätzlich kann ein 3/2-Wegeventil oder ein 4/2-Wegeventil, das als Umschaltventil benutzt wird, auch durch mehrere Einzelventile, die weniger als drei bzw. vier Anschlüsse besitzen, ersetzt werden. So kann z.B. die Funktion eines 3/2-Wegeventils auch durch zwei 2/2- Wegeventile oder die Funktion eines 4/2-Wegeventils durch zwei 3/2-Wegeventile er- füllt werden. Auch solche Lösungen werden als unter die Patentansprüche fallend angese¬ hen. Allerdings wird eine Lösung, bei der mit nur einem Einzelventil umgeschaltet wird, be¬ sonders bevorzugt, da sie kostengünstiger ist und weniger Bauraum benötigt als eine Lö- sung mit mehreren Einzelventilen.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorsteuerung sind in den Zeich¬ nungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 einen Schaltplan des ersten Ausführungsbeispiels, das ein hydraulisches Vor¬ steuergerät enthält, Figur 2 die konstruktive Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispiels im Bereich des Deckels eines Wegeventils, in den ein Umschaltventil eingebaut ist,
Figur 3 einen Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem die Wegeventile elektro-hydraulisch angesteuert werden, und Figur 4 einen Schaltplan des dritten Ausführungsbeispiels, bei dem die Wegeventile ebenfalls elektro-hydraulisch angesteuert werden.
In Figur 1 erkennt man drei Proportional-Wegeventile 10, 11 , 12, die zu einem sogenannten Monoblock 13 zusammengefaßt sind und ein gemeinsames Gehäuse 14 besitzen, in das die drei Ventilbohrungen für die Wegeventile eingebracht sind. Jede Ventilbohrung ist beid- seitig durch einen Deckel 15 verschlossen, wie dies aus Figur 2 ersichtlich ist. Der Mono¬ block 13 ist für den Einbau in einen Radlader vorgesehen, wobei das Wegeventil 10 ange- steuert wird, wenn die Hubarme des Radladers angehoben oder abgesenkt werden sollen, das Wegeventil 11 zum Kippen der Schaufel angesteuert wird und das Wegeventil 12 zur Ausführung einer zusätzlichen optionalen oder einer alternativ zum Kippen der Schaufel vorhandenen Funktion dient.
Die Art der durch die Wegeventile realisierten Steuerung ist eine Drosselsteuerung. Dem¬ gemäß besitzt jedes Wegeventil 10, 11 oder 12 einen Umlaufkanal, durch den hindurch die gesamte Druckmittelmenge von einem Druckanschluß P zu einem Tankanschluß T des Monoblocks 13 fließt, wenn alle Wegeventile ihre Mittelstellung einnehmen. Wird ein We¬ geventil aus seiner Mittelstellung herausbewegt, wird der Umlaufkanal angedrosselt, so daß ein Druck aufgebaut und eine Last bewegt werden kann.
Vor jeder Stirnseite des Ventilkolbens 16 eines Wegeventils befindet sich ein Steuerdruck¬ raum 17 beziehungsweise 18, der zur Verschiebung des federzentrierten Ventilkolbens 16 mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist. Die Steuerräume 17 und 18 der beiden Wege- ventile 10 und 12 sind über im Gehäuse 14 verlaufende Steuerkanäle 19 beziehungsweise 20 mit Steueranschlüssen a1 , b1 , a3 und b3 des Monoblocks 13 verbunden. Den Steuer¬ druckräumen 17 und 18 des Wegeventils 11 ist jeweils ein durch einen Elektromagneten 21 betätigbares Umschaltventil 22 mit vier Anschlüssen vorgeschaltet. In einer Ruhestellung, die ein Umschaltventil 22 unter Wirkung einer Druckfeder 23 einnimmt, verbindet dieses einen Steueranschluß a2 bzw. b2 des Monoblocks 13 mit dem Steuerdruckraum 17 bezie¬ hungsweise 18 des Wegeventils 11. Außerdem verbindet es einen Steueranschluß X1 , der über eine kurze externe Steuerleitung 24 mit dem Steueranschluß a1 beziehungsweise b1 verbunden ist, mit einem Tankkanal 25 des Monoblocks. Nach einer Betätigung durch den Elektromagneten 21 verbindet ein Umschaltventil 22 den Steuerdruckraum 17 bzw. 18 des Wegeventils 11 mit dem Tankkanal 25 und den Steueranschluß a2 beziehungsweise b2 mit dem Steueranschluß a1 beziehungsweise b1 des Wegeventils 12.
Jedes Umschaltventil 22 ist als Einbaupatrone ausgebildet und in eine Einbaubohrung 30 eines Deckels 15 eingebaut. An seinem patronenförmigen Ventilgehäuse 31 kann man au- ßen vier Abschnitte unterscheiden, die jeweils durch Dichtringe voneinander getrennt sind. Diese vier Abschnitte kann man als Anschlüsse des Umschaltventils betrachten. Ein erster Abschnitt befindet sich vor der Stirnseite 32 des Ventilgehäuses 31 und ist zur Steuer¬ druckkammer 17 hin offen. Die anderen drei Abschnitte sind jeweils als zwischen dem Ventilgehäuse 31 und der Wand der Bohrung 30 befindliche Ringräume gestaltet. Der Stirnseite 32 des Ventilgehäuses 31 am nächsten liegt ein Ringraum 33, von dem ein Kanal 34 zu der Trennebene zwischen dem Gehäuse 14 und dem Deckel 15 führt und von dort zu dem im Gehäuse 14 verlaufenden Tankkanal 25 weitergeht. Dem Ringraum 33 folgt ein Ringraum 35, von dem ein Kanal 36 zur dem Gehäuse 14 abwandten Außenseite des Dek- kels 15 führt. Schließlich folgt dem Ringraum 35 ein Ringraum 37, der über einen Kanal 38 mit der selben Außenseite des Deckels 15 verbunden ist. Die Mündung des Kanals 36 an der Außenseite des Deckels 15 ist identisch mit dem Steueranschluß a2 und die Mündung des Kanals 38 identisch mit dem entsprechenden Steueranschluß X1 des Monoblocks 13 nach Figur 1.
Von den Räumen 17, 33, 35 und 37 führen Bohrungen durch das Ventilgehäuse 31 hin- durch in eine zentrale Ventilbohrung 39, in der ein Ventilkolben 40 axial verschiebbar ist. Über diesen Ventilkolben sind die schon weiter oben beschriebenen Verbindungen zwi¬ schen dem Steuerdruckraum 17, der Tankleitung 25, sowie den Steueranschlüssen a2 und X1 herstellbar.
Das weitere Umschaltventils 22 auf der anderen Seite des Wegeventils 11 und seine An- Ordnung entsprechen voll der Figur 2, weshalb darauf nicht näher eingegangen werden muß.
Die Wegeventile 10, 11 und 12 sind mit Hilfe eines hydraulischen Vorsteuergeräts 51 betä¬ tigbar, das vier Druckreduzierventile 52, 53, 54, 55 enthält, die von einem einzigen allseitig bewegbaren Handhebel 56 verstellt werden können. In der schematischen Darstellung nach Figur 1 ist der einzige Handhebel 56 vierfach dargestellt. Eine Pumpe 57 versorgt das Vor¬ steuergerät 51 mit Steueröl über dessen Eingang P, an den alle vier Druckreduzierventile angeschlossen sind. Jedem Druckreduzierventil ist außerdem ein Steuerausgang 58, 59, 60 oder 61 des Vorsteuergeräts 51 zugeordnet. Durch Verbindung mit dem Eingang P oder mit einem Tankanschluß T des Vorsteuergeräts 51 kann in einem Steuerausgang ein bestimm¬ ter Druck eingeregelt werden.
Der Steuerausgang 58 ist über eine Steuerleitung 62 mit dem Steueranschluß a3, der Steuerausgang 59 über eine Steuerleitung 63 mit dem Steueranschluß b3, der Steueraus- gang 60 über eine Steuerleitung 64 mit dem Steueranschluß b2 und der Steuerausgang 61 über eine Steuerleitung 65 mit dem Steueranschluß a2 des Monoblocks 13 verbunden.
Das Vorsteuergerät 51 ist außerdem mit einem elektrischen Schalter 70 ausgestattet, der normalerweise offen ist und, um die beiden Elektromagnete 21 der Umschaltventile 22 an Spannung zu legen, von Hand geschlossen werden kann. Üblicherweise ist ein solcher elektrischer Schalter 70 in den Handgriff des Handhebels 56 integriert. Er kann als Taster, der beim Loslassen von selbst in seine Ruhestellung zurückkehrt, oder auch als Wippschal¬ ter ausgebildet sein, der nach einer Betätigung in seiner jeweiligen Stellung verbleibt.
In der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ruhestellung der Umschaltventile 22 ist der Steu¬ erausgang 61 des Vorsteuergeräts mit dem Steuerdruckraum 17 und der Steuerausgang 60 des Vorsteuergeräts mit dem Steuerdruckraum 18 des Wegeventils 11 verbunden. Mit den Druckreduzierventilen 54 und 55 kann also alternativ im Steuerdruckraum 17 oder im Steuerdruckraum 18 des Wegeventils 11 ein Steuerdruck aufgebaut und damit der Ventil¬ kolben 16 aus seiner Mittelstellung in die eine oder in die andere Richtung verschoben wer¬ den. Der Verschiebeweg hängt von der Höhe des Vorsteuerdrucks ab. Die Steuerdruck- räume 17 und 18 des Wegeventils 12 sind über die Umschaltventile 22 mit der Tankleitung 25 verbunden und somit von Druck entlastet. Wird nun der elektrische Schalter 70 ge¬ schlossen, ziehen die Elektromagnete 21 an und bringen die Umschaltventile 22 in ihre andere Schaltstellung. Dann sind die Steuerausgänge 60 und 61 des Vorsteuergeräts 51 mit den Steuerdruckräumen 17 und 18 des Wegeventils 12 verbunden, so daß dessen Ventilkolben aus seiner Mittelstellung heraus bewegt werden kann. Nimmt der Handhebel 56 bezüglich der Druckreduzierventile 54 und 55 seine Nullstellung ein, so befinden sich die beiden Ventilkolben der Wegeventile 11 und 12 in ihrer Mittelstellung. Wird in diesem Mo¬ ment der elektrische Schalter 70 geschlossen, so kann im Anschluß daran der Ventilkolben des einen Wegeventils verschoben werden, während der andere in seiner Mittelstellung verbleibt. Ist dagegen zu einem Zeitpunkt, zu dem der elektrische Schalter 70 geschlossen oder geöffnet wird, der Handhebel 56 bezüglich eines Druckreduzierventils 54 oder 55 aus¬ gelenkt, so ist im Zeitpunkt der Betätigung des elektrischen Schalters 70 der Ventilkolben des einen Wegeventils 11 oder 12 aus seiner Mittelstellung verschoben, weil im Steuer¬ druckraum 17 oder 18 ein Vorsteuerdruck ansteht. Durch Umschalten der Ventile 22 wird dieser Steuerdruckraum von Druck entlastet, so daß der Ventilkolben des vor der Betäti¬ gung des elektrischen Schalters 70 angesteuerten Wegeventils in seine Mittelstellung zu¬ rückkehrt und der entsprechende hydraulische Verbraucher zum Stillstand kommt.
Bei den beiden Ausführungen nach den Figuren 3 und 4 werden die Wegeventile 10, 11 und 12 elektro-hydraulisch betätigt. Es sind dazu ein Vorsteuergerät 75 sowie zwei durch jeweils einen Elektromagneten 76 stetig verstellbare Druckreduzierventile 77 vorgesehen, die den Druckreduzierventilen 54 und 55 der Ausführung nach Figur 1 entsprechen, jedoch nicht im Vorsteuergerät, sondern unmittelbar am Wegeventil 11 angeordnet sind. Jedes Druckreduzierventil 77 besitzt einen Druckeingang, der mit einem Anschluß X des Wege- ventils 11 verbunden ist, einen Tankausgang, der mit einem Anschluß Y des Wegeventils 11 verbunden ist, und einen Steuerausgang 78. Jedem Steuerausgang 78 eines Druckre¬ duzierventils 77 ist ein durch einen Elektromagneten 21 betätigbares Umschaltventil 22 mit vier Anschlüssen nachgeschaltet. Wie bei der Ausführung nach Figur 1 verbindet ein Um¬ schaltventil 22 in einer Ruhestellung, die es unter der .Wirkung der Druckfeder 23 einnimmt, den Steuerausgang 78 des zugeordneten Druckreduzierventils 77 mit dem Steuerdruck¬ raum 17 beziehungsweise 18 des Wegeventils 11. Außerdem verbindet es den Steuer¬ druckraum 17 beziehungsweise 18 des Wegeventils 12 mit einem Tankkanal Y. Nach einer Betätigung durch den Elektromagneten 21, die zum Beispiel durch Betätigen eines elektri¬ schen Schalters am Vorsteuergerät 75 ausgelöst werden kann, verbindet ein Umschaltventil 22 den Steuerdruckraum 17 beziehungsweise 18 des Wegeventils 11 mit dem Tankkanal Y und den Steuerdruckraum 17 beziehungsweise 18 des Wegeventils 12 mit dem Steueraus¬ gang 78 des entsprechenden Druckreduzierventils 77.
Die Magnetventile 22 und 77 sind über entsprechende elektrische Leitungen mit dem Vor¬ steuergerät 75 verbunden. Dabei ist für die beiden Elektromagnete 21 der Umschaltventile 22 nur eine einzige Leitung vorhanden, über die beide Elektromagnete 21 gleichzeitig an- gesteuert werden.
Bei der Ausführung nach Figur 3 sind alle vier Magnetventile 22 und 77 örtlich dem Wege¬ ventil 11 zugeordnet. Es befindet sich jeweils ein Druckreduzierventil 77 und ein Umschalt¬ ventil 22 in einem die Ventilbohrung für den Ventilkolben des Wegeventils 11 verschließen- den Deckel. Der eine Arbeitsausgang eines Umschaltventils 22 ist unmittelbar mit dem Steuerdruckraum 17 beziehungsweise 18 des Wegeventils 11 verbunden. Vom anderen Arbeitsausgang führt eine Steuerleitung 24 zum Steuerdruckraum 17 beziehungsweise 18 des Wegeventils 12, wobei diese Steuerleitung außerhalb entsprechend den Steuerleitun¬ gen 24 aus Figur 1 oder innerhalb des Gehäuses 14 des Monoblocks 13 verlaufen kann, wie dies in Figur 3 gezeigt ist.
Um die Deckel eines Wegeventils nicht zu groß machen zu müssen, kann es von Vorteil sein, in dem Deckel eines Wegeventils jeweils nur ein Magnetventil vorzusehen und zum Beispiel in jeden Deckel des Wegeventils 11 ein Druckreduzierventil 77 und in jeden Deckel des Wegeventils 12 ein Umschaltventil 21 einzubauen. Eine solche Anordnung der Ma¬ gnetventile ist in dem in Figur 4 gezeigten Schaltbild des dritten Ausführungsbeispiels an¬ gedeutet. Allerdings wird bei einer solchen Anordnung der Magnetventile die Art der Ver¬ bindung zwischen ihnen und den Steuerräumen der Wegeventile 11 und 12 etwas komple¬ xer als bei der Ausführung nach Figur 3. Vom Steuerausgang 28 eines in einen Deckel des Wegeventils 11 eingebauten Druckreduzierventils 77 führt eine Steuerleitung 79 außerhalb oder innerhalb des Gehäuses 14 des Monoblocks 13 zu einem Eingang eines in einen Dek- kel des Wegeventils 12 eingebauten Umschaltventils 22. Dessen einer Arbeitsausgang ist unmittelbar mit dem Steuerdruckraum 17 beziehungsweise 18 des Wegeventils 12 verbun¬ den. Der andere Arbeitsausgang ist über eine Steuerleitung 80, die innerhalb des Gehäu- ses 14 verläuft, mit dem Steuerdruckraum 17 beziehungsweise 18 des Wegeventils 11 ver¬ bunden. Schließlich liegt ein Tankausgang jedes Umschaltventils 22 an einem Tankkanal Y.
Im Betrieb wird bei den beiden Ausführungen nach den Figuren 3 und 4 durch Auslenken des Handhebels des elektrischen Vorsteuergeräts 75 durch den Elektromagneten 76 eines Druckreduzierventils 77 ein Strom geschickt, dessen Höhe von der Hebelauslenkung ab¬ hängt und den Druck am Steuerausgang 78 des Ventils bestimmt. In der Ruhestellung des dem angesteuerten Druckreduzierventil 77 zugeordneten Umschaltventils 22 steht der Druck am Steuerausgang 78 auch im Steuerdruckraum 17 beziehungsweise 18 des Wege¬ ventils 11 an, beaufschlagt den Ventilkolben dieses Wegeventils und verschiebt diesen so weit, bis zwischen der Druckkraft und einer den Ventilkolben zu zentrieren suchenden Fe¬ derkraft ein Gleichgewicht herrscht. In der Ruhestellung der Umschaltventile 22 ist also das Wegeventil 11 betätigbar. Wird nun eine Betätigung des Wegeventils 12 gewünscht, so werden die Elektromagnete 21 der Umschaltventile 22 angesteuert und bringen diese in ihre zweite Schaltstellung. Nun steht der Druck am Steuerausgang 78 eines Druckreduzier- ventiis 77 im Steuerdruckraum 17 beziehungsweise 18 des Wegeventils 12 an. Nur dieses kann jetzt betätigt werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee läßt sich auch in Fällen anwenden, in denen zwei Wegeventile direkt elektrisch zum Beispiel mit Hilfe von Elektromagneten betätigt werden. In einem solchen Fall müßte das elektrische Vorsteuergerät so aufgebaut sein, daß ledig¬ lich zwei elektrische Betätigungseiemente proportional ansteuerbar sind, und zusätzlich einen elektrischen Schalter enthalten, mit dem zwischen den beiden elektrischen Betäti¬ gungselementen für das eine Wegeventil und den beiden elektrischen Betätigungselemen¬ ten für das andere Wegeventil umgeschaltet werden kann. Unter Umständen ist dadurch das elektrische Vorsteuergerät kostengünstiger als herkömmliche elektrische Vorsteuerge- rate herzustellen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorsteuerung für zwei hydraulisch betätigbare Wegeventile (11 , 12) mit einem hy¬ draulischen Vorsteuergerät (51), das zur Ansteuerung eines ersten Wegeventils (1 1 , 12) aus einer Neutralstellung heraus nach entgegengesetzten Richtungen eine Handhabe (56) besitzt, die zur Verstellung zweier Vorsteuerventile (54, 55) von einer Neutralstellung aus in unterschiedliche Richtungen verschwenkbar ist, und dessen zwei Vorsteuerventile (54,55) Steuerausgänge (60, 61) aufweisen, über die zur Verstellung in die eine Richtung ein erster Steuerdruckraum (17) und zur Verstellung in die andere Richtung ein zweiter Steuerdruck¬ raum (18) des ersten Wegeventils (11) mit einem Vorsteuerdruck beaufschlagbar ist, ge- kennzeichnet durch ein insbesondere elektromagnetisch betätigbares Umschaltventil (22), das einen Steuerausgang (61) des Vorsteuergeräts (51) in seiner ersten Schaltstellung mit einem Steuerdruckraum (17) des ersten Wegeventils (11) und in seiner zweiten Schaltstel¬ lung mit einem Steuerdruckraum (17) des zweiten Wegeventils (12) verbindet.
2. Vorsteuerung für zwei hydraulisch betätigbare Wegeventile (11 , 12) mit einem elektrischen Vorsteuergerät (75), das zur Ansteuerung eines ersten Wegeventils (11, 12) aus einer Neutralstellung heraus nach entgegengesetzten Richtungen eine Handhabe (56) besitzt, die von einer Neutralstellung aus in unterschiedliche Richtungen verschwenkbar ist, und über das zwei elektrisch betätigbare Vorsteuerventile (77) ansteuerbar sind, wobei über einen Steuerausgang (78) des einen Vorsteuerventils (77) zur Verstellung in die eine Rich- tung ein erster Steuerdruckraum (17) und über einen Steuerausgang (78) des anderen Vorsteuerventils (77) zur Verstellung in die andere Richtung ein zweiter Steuerdruckraum (18) des ersten Wegeventils (11) mit einem Vorsteuerdruck beaufschlagbar ist, gekenn¬ zeichnet durch ein insbesondere elektromagnetisch betätigbares Umschaltventil (22), das einen Steuerausgang (78) eines Vorsteuerventils (77) in seiner ersten Schaltstellung mit einem Steuerdruckraum (17) des ersten Wegeventils (11) und in seiner zweiten Schaltstel¬ lung mit einem Steuerdruckraum (17) des zweiten Wegeventils (12) verbindet.
3. Vorsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites insbesondere elektromagnetisch betätigbares Umschaltventil (22) einen zweiten Steuer¬ ausgang (78) in seiner einen Schaltstellung mit dem zweiten Steuerdruckraum (18) des ersten Wegeventils (11) und in seiner anderen Schaltstellung mit einem zweiten Steuer¬ druckraum (18) des zweiten Wegeventils (12) verbindet.
4. Vorsteuerung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Um¬ schaltventil (22) in einer Schaltstellung den Steuerdruckraum (17, 18) des einen Wegeven¬ tils (11) mit einem Steuerausgang (60, 61 ; 78) verbindet und den Steuerdruckraum (17, 18) des anderen Wegeventils (12) zum Tank entlastet.
5. Vorsteuerung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (21) eines Umschaltventils (22) durch manuelle Betätigung eines elektrischen Schalters (70) ein- und ausschaltbar ist.
6. Vorsteuerung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschaltventil (22) unmittelbar am oder im Gehäuse (14) eines Wegeventils (11) sitzt.
7. Vorsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (22) an einem eine Kolbenbohrung des Wegeventils (11) verschließenden Deckel (15) an¬ geordnet ist.
8. Vorsteuerung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (22) die erste Schattstellung bei ausgeschaltetem Elektromagneten
(21) einnimmt und lokal dem ersten Wegeventil (11) zugeordnet ist.
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