EP1194695A1 - Ventilanordnung zur vorsteuerung eines ersten und eines zweiten hydraulisch betätigbaren wegeventils - Google Patents

Ventilanordnung zur vorsteuerung eines ersten und eines zweiten hydraulisch betätigbaren wegeventils

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EP1194695A1
EP1194695A1 EP00943914A EP00943914A EP1194695A1 EP 1194695 A1 EP1194695 A1 EP 1194695A1 EP 00943914 A EP00943914 A EP 00943914A EP 00943914 A EP00943914 A EP 00943914A EP 1194695 A1 EP1194695 A1 EP 1194695A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
control
directional
switching
pressure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00943914A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Kauss
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
Application filed by Mannesmann Rexroth AG filed Critical Mannesmann Rexroth AG
Publication of EP1194695A1 publication Critical patent/EP1194695A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders

Definitions

  • Valve arrangement for piloting a first and a second hydraulically actuated directional valve
  • the invention is based on a valve arrangement which is provided for pilot control of two hydraulically actuated directional valves and which has the features from the preamble of patent claim 1.
  • a valve arrangement for pilot control of a first and a second hydraulically actuated directional valve is e.g. known from DE 39 19 640 A1 or DE 38 12 753 A1.
  • the arrangements shown in these documents include one or more pilot devices that operate on the basis of directly controlled pressure reducing valves.
  • Each pressure reducing valve has a control
  • I5 output which is connected or can be connected to exactly one control chamber of one of several directional valves. Accordingly, the number of pressure reducing valves and the number of control lines leading from the pilot control devices to the directional control valves coincide with the number of control chambers on the different directional control valves.
  • a directional control valve is usually made of a neutral
  • Each directional valve therefore usually has two control chambers, so that for two directional valves a total of four of the pilot pressure valves, which are usually designed as pressure reducing valves,
  • the pilot pressure valves are relatively expensive devices. Therefore, the aim is to reduce the number of pilot pressure valves required for the control of two directional control valves. This is according to the one valve arrangement according to DE 196 30 798 A1, which shows the preamble of claim 1, is possible in any case if two directional valves are assigned to two hydraulic consumers, which are normally not actuated simultaneously. According to DE 196 30 798 A1, only two pilot valves designed as pressure reducing valves are available for the actuation of two directional valves.
  • the control output of the one pressure reducing valve leads to a first 4/2-way switching valve which connects the first control chamber of the first directional valve in a first switching position and the first control chamber of the second directional valve in a second switching position with the control output of the first pressure reducing valve and the other first control chamber unloaded to the tank.
  • a line leads from the control output of the second pressure reducing valve to a second 4/2-way switching valve, which connects the second control chamber of the first directional valve with the control output in a first switching position and the second control chamber of the second directional valve with the control output of the pressure reducing valve in a second switching position and relieves the other second control chamber to the tank.
  • the aim of the invention is to design a valve arrangement which is used for pilot control of two proportionally actuatable directional control valves and which has the features from the preamble of claim 1 in such a way that the cost of pilot control of the directional control valves is further reduced and the associated costs are further reduced can be.
  • This goal is achieved in a valve arrangement with the features from the preamble of claim 1 in that a second switching valve arrangement voltage is present, via which the second control chambers of the two directional control valves are connected together with the control output of the pilot pressure valve in a first switching state and via which the second control chambers of the two directional control valves are jointly relieved of pressure in a second switching state.
  • the basic idea of the invention is that the first switching valve arrangement is not only used to adjust the two directional valves in the first direction, but that the first switching valve arrangement is also used to adjust the directional valves in the second direction.
  • the second switching valve arrangement is brought into the first switching state in which both second control chambers of the directional valves are acted upon by the pressure present at the control outlet of the pilot pressure valve.
  • the first switching valve arrangement is brought into the first switching state or into the second switching state, into which the first control chamber of the one directional valve is also acted upon by the pressure present in the control output of the pilot pressure valve, while the first control chamber of the other directional control valve is relieved of pressure. Accordingly, only the latter directional control valve is adjusted in the second direction. At the former directional control valve, the forces exerted by the control pressure in opposite directions balance each other out.
  • only one pilot pressure valve is used to control two proportional directional control valves.
  • the other valves used are switch valves which are relatively inexpensive.
  • the first switching valve arrangement is formed by a first and a second 3/2-way switching valve.
  • both switching valves of the first switching valve arrangement into one switching position bring in which both the first control chamber of the first directional valve and the first control chamber of the second directional valve are acted upon by the pressure prevailing at the control outlet of the pilot pressure valve. It is therefore possible to adjust only one of the two directional valves or both directional valves together in the first direction. In the latter case, however, the two directional valves are coupled to one another in the adjustment path, so that the corresponding hydraulic consumers are not actuated independently of one another.
  • the first switching valve arrangement is preferably formed by a single directional switching valve, via which in a first switching position the first control chamber of the first directional valve with the control output of the pilot pressure valve and the first control chamber of the second directional valve with tank and in a second switching position the first control chamber of the second directional valve is connected to the control outlet of the pilot pressure valve and the first control chamber of the first directional valve is connected to the tank. If no adjustment of the directional control valve is desired, tank pressure prevails at the control outlet of the pilot pressure valve. Therefore, regardless of the switching position in which the switching valve arrangements are located, neither of the two directional valves is actuated.
  • the function of the second switching valve arrangement is preferably formed by a 3/2-way switching valve.
  • the pilot pressure valve and the directional switching valves are preferably actuated by electromagnets.
  • the directional control valves are usually controlled with the aid of a manually operated pilot control device which has a handle, which can be pivoted in different directions to control the directional control valves from a neutral position.
  • the pilot pressure valve is either mechanically adjusted directly or an electrical signal is generated with which an electrical actuator of the pilot pressure valve is activated
  • the first switching valve arrangement and the second switching valve arrangement are involuntarily switched depending on the pivoting direction of the handle, so that the operator does not have to perform any additional actuating movements apart from the movement of the handle. It is conceivable to assign electrical switches in the pilot control device, which are selectively actuated as a function of the pivoting direction of the handle. In the case of a purely electrical pilot control device, however, the amount of the respective control signal can also be used in order to switch the switching valve arrangements.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment in which the pilot pressure valve is a pressure reducing valve that can be adjusted by an electromagnet and the first switching valve arrangement is formed by two 3/2-way switching valves,
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment, which in turn has an electromagnetically adjustable pressure reducing valve as a pilot pressure valve and the first switching valve arrangement of which is formed by a 4/2-way switching valve,
  • FIG. 3 highly schematized, an electrical pilot control device, which has two potentiometers and six electrical switches for adjusting the pressure 1
  • FIG. 4 shows an electrical pilot control device with only two potentiometers, which can also be used for the exemplary embodiment according to FIG. 1
  • FIG. 5 shows an electrical pilot control device that corresponds to that according to FIG. 3 constructed and can be used for the embodiment of Figure 2.
  • 1 and 2 are a first directional valve 10 and a second directional valve
  • the working connection P is the inlet connection, to which pressure medium flows from a hydraulic pump 12
  • the working connection T is the outlet connection, from which pressure medium flows back to a tank 13.
  • the working connections A and B are each for connection to a hydraulic connection, not shown in detail.
  • the directional control valves 10 and 11 assume a central neutral position under the action of two compression springs 14, in which the four working connections are shut off from one another. They are designed as so-called proportional directional control valves and can be continuously adjusted from the neutral position in opposite directions to a working position.
  • the two directional control valves 10 and 11 can be actuated hydraulically. Accordingly, they have on one side a first control chamber 15 or 16, which must be acted upon by a control pressure when the directional control valves are adjusted in a first direction.
  • the adjustment path depends on the level of the control pressure.
  • the level of the control pressure in a control chamber can be specified with a pressure reducing valve 25, which is continuously adjustable with the aid of a proportional electromagnet 26. It has an inlet connection 27 which is connected to a control oil source 28 and an outlet connection 29 which is connected to tank 13.
  • a control pressure determined by the force exerted by the electromagnet 26 is adjusted at the control output 30 and in a control line 31 extending from it.
  • the two first control chambers 15 and 16 of the two directional control valves 10 and 11 IO can be connected in different ways to the control line 31 or to a relief line 36 leading to the tank 13 via a first switching valve arrangement 35.
  • the two second control chambers 17 and 18 of the directional control valves 10 and 11 can each be connected in the same way to the control line 31 or to the relief line 36 via a second switching valve arrangement 37.
  • the second switching valve arrangement consists of a single 3/2-way switching valve which, under the action of a compression spring 38, assumes a rest position in which the two control chambers 17 and 18 are connected to the relief line 36. so that there is tank pressure in them.
  • the directional control valve 37 can be brought into a second switching position by an electromagnet 39, in which the two control combs 17 and 18 are connected together with the control line 31 and in both control chambers 17 and 18 that of the pressure reducing valve 25 in the control line 31 regulated control pressure prevails.
  • the first switching valve arrangement 35 is formed by two 3/2-way switching valves 40 and 41, which are identical to the valve 37 and of which the first switching valve 40 connects the first control chamber 15 of the directional valve 10 with the control line 31 or the relief line 36 and the second directional valve 41 the connection of the first control Chamber 16 of the second directional control valve 11 controls with the control line 31 or the relief line 36.
  • the two-way switching valves 40 and 41 each assume a rest position under the action of a compression spring 38, in which the respective control chamber 15 and 16 is connected to the relief line 36.
  • the directional control valve 40 can be brought into a second switching position by an electromagnet 42 and the directional control valve 41 by an electromagnet 43, in which the respective control chamber 15 or 16 is connected to the control line 31.
  • the first switching valve arrangement 35 is formed by a single 4/2-way switching valve 45. Under the action of a compression spring 46, this assumes a first switching position in which the control chamber 15 of the first directional valve 10 is connected to the control line 31 and the first control chamber 16 of the directional valve 11 is connected to the relief line 36.
  • the directional control valve 45 can be brought into a second switching position by an electromagnet 47, in which the control chamber 15 is connected to the relief line 36 and the control chamber 16 is connected to the control line 31.
  • the pilot control device 50 has a handle 49, 20 which is only indicated, and which can be pivoted about two axes 51 and 52 which run perpendicular to one another.
  • a potentiometer 53 is adjusted, the output signal of which depends on the pivoting angle and reaches an evaluation and amplifier circuit 55 via an electrical control line 54.
  • a potentiometer 56 is adjusted, the output signal of which is also of the size of the
  • the circuit 55 controls the electromagnet 26 of the pressure reducing valve 25 in accordance with the signal on the control line 54 or 57.
  • Six electrical microswitches 58 to 63 are also accommodated in the electrical pilot control device 50, which are selectively dependent on the axis about which the handle is pivoted and on the pivoting direction.
  • the microswitch 61 is actuated after a short distance and the electromagnet 43 is thereby energized.
  • the microswitches 62 i5 and 63 are actuated after a short distance and the electromagnets 39 and 42 are thereby energized.
  • pilot control device 50 pivoted out of the neutral position about the axis 51 in the first direction.
  • the switch 58 is first actuated and the electromagnet 42 of the directional control valve 40 is supplied with voltage. He switches this valve into the second switching position, in which the control chamber 15 of the directional control valve 10 is connected to the control line 31 and with which through the
  • the pilot control device 50 according to FIG. 4 is also suitable for use together with the exemplary embodiment according to FIG. 1. It has no electrical switches, but only the two potentiometers 53 and 56, which can be adjusted by pivoting the handle 49 about the axis 51 or about the axis 52. It is assumed that the output signals of the potentiometers 53 and 56 in the neutral position of the handle 49 have a positive reference value and that the output signal of a potentiometer increases when the handle 49 is pivoted about an axis in a first direction and when it is pivoted about the same axis reduced in the opposite direction.
  • the output signals of the potentiometers 53 and 56 pass via electrical control lines 54 and 57 to an evaluation and amplifier circuit 66 which controls the electromagnet 26 of the pressure reducing valve 25 in accordance with the amount of the deviation of the output signal of a potentiometer from the reference value.
  • the circuit 66 controls the electromagnets 39, 42 and 43 of the directional switching valves 37, 40 and 41 in dependence on the sign of the deviation of the output signal of a potentiometer from the reference value when the amount of the deviation reaches a certain value.
  • the pilot control device according to FIG. 5 is intended for use together with the exemplary embodiment according to FIG. 2 and contains, in addition to the two potentiometers 53 and 56, four microswitches 59 to 62, the two microswitches 59 and 60 being actuated when the handle 49 is rotated about the axis 51 in the second
  • the electrical switch 61 is actuated and thus the electromagnet 47 is actuated and the directional control valve 46 is brought into the second switching position.
  • the control chamber 16 of the second directional valve 11 is acted upon with control pressure, 30 so that this directional valve is adjusted in the first direction.
  • the electromagnet 39 is switched so that the control spaces 15 and 17 of the directional control valve 10 and the control space 18 of the directional control valve 11 are acted upon by control pressure.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, die zur Vorsteuerung eines ersten und eines zweiten hydraulisch betätigbaren Wegeventils (10, 11) dient, von denen jedes aus einer Neutralstellung durch Beaufschlagung einer ersten Steuerkammer (15, 16) mit einem Steuerdruck in eine erste Richtung und durch Beaufschlagung einer zweiten Steuerkammer (17, 18) mit einem Steuerdruck in eine zweite Richtung proportional verstellbar ist. Die Ventilanordnung besitzt ein proportional verstellbares Vorsteuerdruckventil (25) mit einem Steuerausgang (30), an dem ein Steuerdruck von unterschiedlicher Höhe einstellbar ist. Außerdem besitzt sie eine Schaltventilanordnung (35), über die in einem ersten Schaltzustand die erste Steuerkammer (15) des ersten Wegeventils (10) mit dem Steuerausgang des Vorsteuerdruckventils verbindbar und die erste Steuerkammer (16) des zweiten Wegeventils (11) von Druck entlastbar ist und in einem zweiten Schaltzustand die erste Steuerkammer des zweiten Wegeventils mit dem Steuerausgang des Vorsteuerdruckventils verbindbar und die erste Steuerkammer des ersten Wegeventils von Druck entlastbar ist. Die Ansteuerung der Wegeventile soll mit einem geringen Aufwand und kostengünstig möglich sein. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß eine zweite Schaltventilanordnung (37) vorhanden ist, über die in einem ersten Schaltzustand die zweiten Steuerkammern der beiden Wegeventile gemeinsam mit dem Steuerausgang des Vorsteuerdruckventils verbunden und über die in einem zweiten Schaltzustand die zweiten Steuerkammern der beiden Wegeventile gemeinsamen von Druck entlastet sind. Um ein Wegenventil in die zweite Richtung zu verstellen, wird die zweite Schaltventilanordnung in den ersten Schaltzustand gebracht, und die erste Steuerkammer des nicht zu verstellenden Wegeventils on Druck entlastet, während die erste Steuerkammer des zu verstellenden Wegeventils mit Steuerdruck beaufschlagt wird.

Description

Beschreibung
Ventilanordnung zur Vorsteuerunq eines ersten und eines zweiten hydraulisch betätigbaren Wegeventils
5
Die Erfindung geht aus von einer Ventilanordnung, die zur Vorsteuerung zweier hydraulisch betätigbarer Wegeventile vorgesehen ist und die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist.
IO Eine Ventilanordnung zur Vorsteuerung eines ersten und eines zweiten hydraulisch betätigbaren Wegeventils ist z.B. aus der DE 39 19 640 A1 oder der DE 38 12 753 A1 bekannt. Die in diesen Druckschriften gezeigten Anordnungen umfassen ein oder mehrere Vorsteuergeräte, die auf der Basis von direktgesteuerten Druckreduzierventilen arbeiten. Jedes Druckreduzierventil besitzt einen Steuer-
I5 ausgang, der mit genau einer Steuerkammer eines von mehreren Wegeventilen verbunden bzw. verbindbar ist. Dementsprechend stimmt die Anzahl der Druckreduzierventile und die Anzahl der von den Vorsteuergeräten zu den Wegeventilen führenden Steuerleitungen mit der Anzahl der Steuerkammern an den verschiedenen Wegeventilen überein. Üblicherweise ist ein Wegeventil aus einer Neutral-
20 Stellung durch Beaufschlagung einer ersten Steuerkammer mit einem Steuerdruck in eine erste Richtung und durch Beaufschlagung einer zweiten Steuerkammer mit einem Steuerdruck in eine zweite Richtung proportional verstellbar. Jedes Wegeventil hat also üblicherweise zwei Steuerkammern, so daß für zwei Wegeventile insgesamt vier der meist als Druckreduzierventile ausgebildeten Vorsteuerdruck-
">5 ventile notwendig sind.
Die Vorsteuerdruckventile sind relativ teuere Geräte. Deshalb besteht das Betreben, die Anzahl der für die Ansteuerung zweier Wegeventile notwendigen Vorsteuerdruckventile zu reduzieren. Dies ist gemäß der eine Ventilanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zeigenden DE 196 30 798 A1 auf jeden Fall dann möglich, wenn zwei Wegeventile zwei hydraulischen Verbrauchern zugeordnet sind, die normalerweise nicht gleichzeitig betätigt werden. Gemäß der DE 196 30 798 A1 sind für die Betätigung zweier Wegeventile nur zwei als Druckreduzierventile ausgebildete Vorsteuerventile vorhanden. Der Steuerausgang des einen Druckreduzierventils führt zu einem ersten 4/2-Wege-Schaltventil, das in einer ersten Schaltstellung die erste Steuerkammer des ersten Wegeventils und in einer zweiten Schaltstellung die erste Steuerkammer des zweiten Wegeventils mit dem Steuerausgang des ersten Druckreduzierventils verbindet und die jeweils andere erste Steuerkammer zumTank entlastet. Vom Steuerausgang des zweiten Druckreduzierventils führt eine Leitung zu einem zweiten 4/2-Wege-Schaltventil, das in einer ersten Schaltstellung die zweite Steuerkammer des ersten Wegeventils mit dem Steuerausgang und in einer zweiten Schaltstellung die zweite Steuerkammer des zweiten Wegeventils mit dem Steuerausgang des Druckreduzierventils verbindet und die jeweils andere zweite Steuerkammer zum Tank entlastet. Gegenüber Ventilanordnungen, bei denen zur Ansteuerung zweier proportional verstellbarer Wegeventile insgesamt vier Vorsteuerdruckreduzierventile verwendet werden, sind also nur noch zwei Vorsteuerdruckreduzierventile vorhanden und zwei weitere Vorsteuerdruckreduzierventile durch wesentlich kostengünstigere Schaltventile ersetzt.
Ziel der Erfindung ist es, eine Ventilanordnung, die zur Vorsteuerung zweier proportional betätigbarer Wegeventile dient und die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist, so zu gestalten, daß der Aufwand für die Vorsteuerung der Wegeventile weiter verringert und die damit verbundenen Kosten weiter vermindert werden können.
Dieses Ziel wird bei einer Ventilanordnung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch erreicht, daß eine zweite Schaltventilanord- nung vorhanden ist, über die in einem ersten Schaltzustand die zweiten Steuerkammern der beiden Wegeventile gemeinsam mit dem Steuerausgang des Vorsteuerdruckventils verbunden und über die in einem zweiten Schaltzustand die zweiten Steuerkammern der beiden Wegeventile gemeinsam von Druck entlastet sind. Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, daß man die erste Schaltventilanordnung nicht nur dazu benutzt, um die beiden Wegeventile in die erste Richtung zu verstellen, sondern, daß die erste Schaltventilanordnung auch mit zur Verstellung der Wegeventile in die zweite Richtung herangezogen wird. Und zwar wird, wenn ein Wegeventil in die zweite Richtung verstellt werden soll, die zweite Schaltventilanordnung in den ersten Schaltzustand gebracht, in der beide zweiten Steuerkammern der Wegeventile mit dem am Steuerausgang des Vorsteuerdruckventils anstehenden Druck beaufschlagt werden. Je nachdem, welches Wegeventil betätigt werden soll, wird die erste Schaltventilanordnung in dem ersten Schaltzustand oder in den zweiten Schaltzustand gebracht, in den die erste Steu- erkammer des einen Wegeventils ebenfalls mit dem im Steuerausgang des Vorsteuerdruckventils anstehenden Druck beaufschlagt ist, während die erste Steuerkammer des anderen Wegeventils von Druck entlastet ist. Demgemäß wird nur letzteres Wegeventil in die zweite Richtung verstellt. Am ersteren Wegeventil gleichen sich die durch den Steuerdruck in entgegengesetzte Richtungen ausgeübten Kräfte aus. Somit wird für die Ansteuerung zweier proportional betätigbarer Wegeventile nur noch ein Vorsteuerdruckventil verwendet. Die anderen verwendeten Ventile sind Schaitventile, die relativ kostengünstig sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung kann man den Unteransprüchen entnehmen.
Gemäß Patentanspruch 2 wird die erste Schaltventilanordnung durch ein erstes und durch ein zweites 3/2-Wege-Schaltventil gebildet. In diesem Fall ist es denkbar, beide Schaltventile der ersten Schaltventilanordnung in eine Schaltstellung zu bringen, in der sowohl die erste Steuerkammer des ersten Wegeventiis als auch die erste Steuerkammer des zweiten Wegeventils mit dem am Steuerausgang des Vorsteuerdruckventils herrschenden Druck beaufschlagt sind. Es ist also möglich, nur jeweils eines der beiden Wegeventile oder auch beide Wegeventile gemein- sam in die erste Richtung zu verstellen. Im letzteren Fall sind dann allerdings die beiden Wegeventile im Verstellweg miteinander gekoppelt, so daß die entsprechenden hydraulischen Verbraucher nicht unabhängig voneinander betätigt sind.
Gemäß Patentanspruch 3 ist die erste Schaltventilanordnung bevorzugt durch ein einziges Wege-Schaltventil gebildet, über das in einer ersten Schaltstellung die erste Steuerkammer des ersten Wegeventils mit dem Steuerausgang des Vorsteuerdruckventils und die erste Steuerkammer des zweiten Wegeventils mit Tank und in einer zweiten Schaltstellung die erste Steuerkammer des zweiten Wegeventils mit dem Steuerausgang des Vorsteuerdruckventils und die erste Steuer- kammer des ersten Wegeventils mit Tank verbunden ist. Ist keine Verstellung des Wegeventils gewünscht, so herrscht am Steuerausgang des Vorsteuerdruckventils Tankdruck. Deshalb wird unabhängig davon, in welcher Schaltstellung sich die Schaltventilanordnungen befinden keines der beiden Wegeventile angesteuert. Erst wenn durch eine Verstellung des Vorsteuerdruckventils ein Steuerdruck auf- gebaut wird, wird je nach der Schaltstellung der Schaltventilanordnungen eines der Wegeventile in die erste oder in die zweite Richtung verstellt. Von der Funktion der zweiten Schaltventilanordnung her wird diese vorzugsweise durch ein 3/2- Wege-Schaltventil gebildet.
Das Vorsteuerdruckventil und die Wege-Schaltventile werden bevorzugt durch Elektromagnete betätigt.
Wie schon angedeutet, werden die Wegeventile üblicherweise mithilfe eines manuell betätigbaren Vorsteuergerätes angesteuert, das eine Handhabe aufweist, die zur Ansteuerung der Wegeventile aus einer Neutralstellung heraus in verschiedene Richtungen verschwenkbar ist. Dabei wird das Vorsteuerdruckventil entweder unmittelbar mechanisch verstellt oder es wird ein elektrisches Signal erzeugt, mit dem ein elektrisches Stellglied des Vorsteuerdruckventils angesteuert
5 wird. Vorteilhafterweise werden nun gemäß Patentanspruch 7 die erste Schaltventilanordnung und die zweite Schaltventilanordnung in Abhängigkeit von der Schwenkrichtung der Handhabe unwillkürlich geschaltet, so daß die Bedienperson außer der Bewegung der Handhabe nicht zusätzliche Betätigungsbewegungen ausführen muß. Dabei ist es denkbar, im Vorsteuergerät elektrische Schalter an- ι o zuordnen, die in Abhängigkeit von der Schwenkrichtung der Handhabe selektiv betätigt werden. Bei einem rein elektrischen Vorsteuergerät kann jedoch auch gemäß Patentanspruch 9 der Betrag des jeweiligen Steuersignals dazu herangezogen werden, um die Schaltventilanordnungen zu schalten.
15 Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen 20 Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem das Vorsteuerdruckventil ein durch einen Elektromagneten verstellbares Druckreduzierventil ist und die erste Schaltventilanordnung durch zwei 3/2-Wege-Schaltventile gebildet ist,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, das wiederum ein elektromagnetisch 25 verstellbares Druckreduzierventil als Vorsteuerdruckventil aufweist und dessen erste Schaltventilanordnung durch ein 4/2-Wege-Schaltventil gebildet ist,
Figur 3 stark schematisiert ein elektrisches Vorsteuergerät, das zwei Potentiometer und sechs elektrische Schalter zur Verstellung des Druck- reduzierventils und zur Umschaltung der Wege-Schaltventile des Ausführungsbeispiels nach Figur 1 aufweist, Figur 4 ein elektrisches Vorsteuergerät mit nur zwei Potentiometern, das ebenfalls für das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 verwendbar ist, und 5 Figur 5 ein elektrisches Vorsteuergerät, das entsprechend demjenigen nach Figur 3 aufgebaut und für das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 verwendbar ist.
In den Figuren 1 und 2 sind ein erstes Wegeventil 10 und ein zweites Wegeventil
I O 11 dargestellt, von denen jedes vier Arbeitsanschlüsse P, T, A und B aufweist. Der Arbeitsanschluß P ist der Zulaufanschluß, dem Druckmittel von einer Hydro- pumpe 12 zufließt, der Arbeitsanschluß T ist der Ablaufanschluß, von dem aus Druckmittel zu einem Tank 13 zurückfließt. Die Arbeitsanschlüsse A und B sind jeweils zur Verbindung mit einem nicht näher dargestellten hydraulischen Ver-
15 braucher, z.B. einem Differentiaizylinder vorgesehen. Die Wegeventile 10 und 11 nehmen unter der Wirkung von zwei Druckfedern 14 eine mittlere Neutralstellung ein, in der die vier Arbeitsanschlüsse gegeneinander abgesperrt sind. Sie sind als sogenannte Proportional-Wegeventile ausgebildet und aus der Neutralstellung heraus in entgegengesetzte Richtungen stetig in eine Arbeitsstellung verstellbar,
20 in der der eine Arbeitsanschluß mit dem Zulaufanschluß P und der andere Arbeitsanschluß mit dem Ablaufanschluß T verbunden ist. Die beiden Wegeventile 10 und 11 sind hydraulisch betätigbar. Sie besitzen demgemäß auf der einen Seite eine erste Steuerkammer 15 bzw. 16, die mit einem Steuerdruck beaufschlagt werden muß, wenn die Wegeventile in eine erste Richtung verstellt wer-
25 den sollen. Der ersten Steuerkammer gegenüber liegt jeweils eine zweite Steuerkammer 17 bzw. 18, die mit einem Steuerdruck beaufschlagt werden muß, wenn die Wegeventile in eine zweite Richtung verstellt werden sollen. Der Verstellweg hängt von der Höhe des Steuerdruckes ab. Die Höhe des Steuerdruckes in einer Steuerkammer kann mit einem Druckreduzierventil 25 vorgegeben werden, das mithilfe eines Proportional-Elektromagneten 26 stetig verstellbar ist. Es hat einen Zulaufanschluß 27, der mit einer Steuerölquelle 28 verbunden ist und einen Ablaufanschluß 29, der mit Tank 13 verbunden 5 ist. Am Steuerausgang 30 und in einer von diesem abgehenden Steuerleitung 31 wird ein durch die von dem Elektromagneten 26 ausgeübte Kraft bestimmter Steuerdruck eingeregelt.
Die beiden ersten Steuerkammern 15 und 16 der beiden Wegeventile 10 und 11 I O sind über eine erste Schaltventilanordnung 35 in unterschiedlicher Weise mit der Steuerleitung 31 oder mit einer zum Tank 13 führenden Entlastungsleitung 36 verbindbar. Demgegenüber sind die beiden zweiten Steuerkammern 17 und 18 der Wegeventile 10 und 11 über eine zweite Schaltventilanordnung 37 jeweils in gleicher Weise mit der Steuerleitung 31 oder mit der Entlastungsleitung 36 ver- 15 bindbar. Die zweite Schaltventilanordnung besteht bei beiden Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 2 aus einem einzigen 3/2-Wege-Schaltventil, das unter der Wirkung einer Druckfeder 38 eine Ruhestellung einnimmt, in der die beiden Steuerkammern 17 und 18 mit der Entlastungsleitung 36 verbunden sind, so daß in ihnen Tankdruck herrscht. Das Wege-Schaltventil 37 kann durch einen Elek- 20 tromagneten 39 in eine zweite Schaltstellung gebracht werden, in der die beiden Steuerkammen 17 und 18 gemeinsam mit der Steuerleitung 31 verbunden sind und in beiden Steuerkammern 17 und 18 der vom Druckreduzierventil 25 in der Steuerleitung 31 eingeregelte Steuerdruck herrscht.
25 Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 wird die erste Schaltventilanordnung 35 durch zwei 3/2-Wege-Schaltventile 40 und 41 gebildet, die identisch zu dem Ventil 37 sind und von denen das erste Schaltventil 40 die Verbindung der ersten Steuerkammer 15 des Wegeventils 10 mit der Steuerleitung 31 oder der Entlastungsleitung 36 und das zweite Wegeventil 41 die Verbindung der ersten Steuer- kammer 16 des zweiten Wegeventils 11 mit der Steuerleitung 31 oder der Entlastungsleitung 36 steuert. Die beiden Wege-Schaltventile 40 und 41 nehmen jeweils unter der Wirkung einer Druckfeder 38 eine Ruhestellung ein, in der die jeweilige Steuerkammer 15 bzw. 16 mit der Entlastungsleitung 36 verbunden ist. 5 Das Wege-Schaltventil 40 kann durch einen Elektromagneten 42 und das Wege- Schaltventil 41 durch einen Elektromagneten 43 in eine zweite Schaltstellung gebracht werden, in der die jeweilige Steuerkammer 15 bzw. 16 mit der Steuerleitung 31 verbunden ist.
I O Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 wird die erste Schaltventiianordnung 35 durch ein einziges 4/2-Wege-Schaltventil 45 gebildet. Dieses nimmt unter der Wirkung einer Druckfeder 46 eine erste Schaltstellung ein, in der die Steuerkammer 15 des ersten Wegeventils 10 mit der Steuerleitung 31 und die erste Steuerkammer 16 des Wegeventils 11 mit der Entlastungsleitung 36 verbunden ist.
15 Durch einen Elektromagneten 47 kann das Wege-Schaltventil 45 in eine zweite Schaltstellung gebracht werden, in der die Steuerkammer 15 mit der Entlastungsleitung 36 und die Steuerkammer 16 mit der Steuerleitung 31 verbunden ist.
Das Vorsteuergerät 50 nach Figur 3 besitzt eine nur angedeutete Handhabe 49, 20 die um zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen 51 und 52 verschwenkbar ist. Bei einer Verschwenkung um die Achse 51 wird ein Potentiometer 53 verstellt, dessen in seiner Höhe vom Schwenkwinkel abhängiges Ausgangssignal über eine elektrische Steuerleitung 54 zu einer Auswerte- und Verstärkerschaltung 55 gelangt. Bei einer Verschwenkung der Handhabe um die Achse 52 wird ein Poten- 25 tiometer 56 verstellt, dessen Ausgangssignal ebenfalls von der Größe des
Schwenkwinkels und von der Schwenkrichtung abhängt und das über eine Steuerleitung 57 ebenfalls zu der Schaltung 55 gelangt. Die Schaltung 55 steuert den Elektromagneten 26 des Druckreduzierventils 25 entsprechend dem Signal auf der Steuerleitung 54 oder 57 an. In dem elektrischen Vorsteuergerät 50 sind weiterhin sechs elektrische Mikro- schalter 58 bis 63 untergebracht, die selektiv in Abhängigkeit von der Achse, um die die Handhabe verschwenkt wird, und in Abhängigkeit von der Schwenkrich-
5 tung aus einer Neutralstellung heraus betätigt werden. Bei einer Verschwenkung der Handhabe um die Achse 51 in eine erste Richtung wird nach kurzem Weg nur der Mikroschalter 58 betätigt. Dadurch wird der Elektromagnet 42 des Wege- Schaltventils 40 an Spannung gelegt. Bei einer Verschwenkung der Handhabe um die Achse 51 in Gegenrichtung werden die Mikroschalter 59 und 60 betätigt, wo-
I O durch die Elektromagnete 39 und 43 an Spannung gelegt werden. Bei einer Verschwenkung der Handhabe aus der Neutralstellung heraus um die Achse 52 in eine erste Richtung wird nach kurzem Weg der Mikroschalter 61 betätigt und dadurch der Elektromagnet 43 an Spannung gelegt. Bei einer Verschwenkung in die zweite Richtung um die Achse 52 werden nach kurzem Weg die Mikroschalter 62 i5 und 63 betätigt und dadurch die Elektromagnete 39 und 42 an Spannung gelegt.
Soll also nun das erste Wegeventil 10 in die erste Richtung verstellt werden, um den Zulaufanschluß P mit dem Verbraucheranschluß A und den Verbraucheranschluß B mit dem Ablaufanschluß T zu verbinden, so wird die Handhabe des
20 Vorsteuergeräts 50 nach Figur 3 aus der Neutralstellung heraus um die Achse 51 in die erste Richtung verschwenkt. Dadurch wird zunächst der Schalter 58 betätigt und der Elektromagnet 42 des Wegeschaltventils 40 mit Spannung versorgt. Er schaltet dieses Ventil in die zweite Schaltstellung, in der die Steuerkammer 15 des Wegeventils 10 mit der Steuerleitung 31 verbunden ist und mit dem durch das
25 Druckreduzierventil 25 aufgrund des Ausgangssignals des Potentiometers 53 eingestellten Steuerdruck beaufschlagt wird. Die Steuerkammern 16, 17 und 18 bleiben währenddessen mit Tank verbunden. Soll nun das Wegeventil 10 in die Gegenrichtung verstellt werden, so wird die Handhabe um die Achse 51 in Gegenrichtung verschwenkt. Durch Betätigen der elektrischen Schalter 59 und 60 wer- den die beiden Elektromagnete 39 und 43 erregt. Der in der Steuerleitung 31 anstehende Steuerdruck wirkt somit in beiden Steuerkammen 16 und 18 des Wegeventils 11 , so daß dieses in seiner Mittelstellung verbleibt. Das Wegeventil 10 dagegen wird, weil in der Steuerkammer 17 der Steuerdruck ansteht und die Steuer- kammer 15 mit der Entlastungsleitung 36 verbunden ist, in die zweite Richtung verstellt. Die Verstellung des Wegeventils 11 in die beiden Richtungen geschieht entsprechend der Verstellung des Wegeventils 10 durch eine Verschwenkung der Handhabe des Vorsteuergeräts 50 um die Achse 52 und muß deshalb hier nicht ausführlich erläutert werden.
Auch das Vorsteuergerät 50 nach Figur 4 ist ebenfalls zur Verwendung zusammen mit dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 geeignet. Es besitzt keine elektrischen Schalter, sondern nur die beiden Potentiometer 53 und 56, die durch eine Verschwenkung der Handhabe 49 um die Achse 51 bzw. um die Achse 52 ver- stellbar sind. Es sei angenommen, daß die Ausgangssignale der Potentiometer 53 und 56 in der Neutralstellung der Handhabe 49 einen positiven Bezugswert haben und daß sich das Ausgangssignal eines Potentiometers bei einer Verschwenkung der Handhabe 49 um eine Achse in eine erste Richtung vergrößert und bei einer Verschwenkung um dieselbe Achse in Gegenrichtung verkleinert. Die Ausgangs- Signale der Potentiometer 53 und 56 gelangen über elektrische Steuerleitungen 54 und 57 zu einer Auswerte- und Verstärkerschaltung 66, die den Elektromagneten 26 des Druckreduzierventils 25 entsprechend dem Betrag der Abweichung des Ausgangssignals eines Potentiometers vom Bezugswert ansteuert. Außerdem steuert die Schaltung 66 die Elektromagnete 39, 42 und 43 der Wege- Schaltventile 37, 40 und 41 in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der Abweichung des Ausgangssignals eines Potentiometers vom Bezugswert an, wenn der Betrag der Abweichung einen bestimmten Wert erreicht. Das Vorsteuergerät nach Figur 5 ist zur Verwendung zusammen mit dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 vorgesehen und enthält außer den beiden Potentiometern 53 und 56 vier Mikroschalter 59 bis 62, wobei die beiden Mikroschalter 59 und 60 betätigt werden, wenn die Handhabe 49 um die Achse 51 in die zweite
5 Richtung verschwenkt wird und wobei der Mikroschalter 61 betätigt wird, wenn die Handhabe 49 um die Achse 52 in die erste Richtung, und der Mikroschalter 62 betätigt wird, wenn die Handhabe 49 um die Achse 52 in die zweite Richtung verschwenkt wird. Die Ausgangssignale der Potentiometer 53 und 56 gelangen wiederum über Leitungen 54 und 57 zu der Schaltung 55, die den Elektromagneten
I O 26 ansteuert.
Bei einer Verschwenkung der Handhabe 49 des Vorsteuergerätes 50 nach Figur 5 um die Achse 51 in die erste Richtung wird somit weder der Elektromagnet 39 noch der Elektromagnet 47 erregt. Somit steht der in der Steuerleitung 31 durch
15 das Druckreduzierventil 25 eingeregelte Druck über das Wege-Schaltventil 46 in der Steuerkammer 15 des Wegeventils 10 an, so daß dieses in eine Richtung verstellt wird. Bei einer Verschwenkung der Handhabe 49 aus der Neutralstellung heraus um die Achse 51 in Gegenrichtung werden die elektrischen Schalter 59 und 60 betätigt und damit die beiden Elektromagnete 39 und 47 erregt, so daß die
20 beiden Wege-Schaltventile 37 und 46 in die gegenüber den in Figur 2 gezeigten Schaltstellungen anderen Schaltstellungen gelangen. Nun steht Steuerdruck in den Steuerkammern 16 und 18 des Wegeventils 11 und in der Steuerkammer 17 des Wegeventils 10 an, während dessen Steuerkammer 15 zum Tank 13 entlastet ist. Das Wegeventil 10 wird somit in die zweite Richtung verstellt.
25
Für eine Verstellung des zweiten Wegeventils 11 in die erste Richtung wird der elektrische Schalter 61 betätigt und damit der Elektromagnet 47 angesteuert und das Wege-Schaltventil 46 in die zweite Schaltstellung gebracht. Es wird nun nur die Steuerkammer 16 des zweiten Wegeventils 11 mit Steuerdruck beaufschlagt, 30 so daß dieses Wegeventil in die erste Richtung verstellt wird. Für die Verstellung dieses zweiten Wegeventils 11 in die zweite Richtung wird der Elektromagnet 39 geschaltet, so daß die Steuerräume 15 und 17 des Wegeventils 10 und der Steuerraum 18 des Wegeventils 11 mit Steuerdruck beaufschlagt sind.

Claims

Patentansprüche
1. Ventilanordnung zur Vorsteuerung eines ersten und eines zweiten hydraulisch betätigbaren Wegeventils (10, 11), von denen jedes aus einer Neutral-
5 Stellung durch Beaufschlagung einer ersten Steuerkammer (15, 16) mit einem Steuerdruck in eine erste Richtung und durch Beaufschlagung einer zweiten Steuerkammer (17, 18) mit einem Steuerdruck in eine zweite Richtung proportional verstellbar ist, mit einem proportional verstellbaren Vorsteuerdruckventil (25) mit einem Steuer-
I O ausgang (30), an dem ein Steuerdruck von unterschiedlicher Höhe einstellbar ist, und mit einer Schaltventiianordnung (35), über die in einem ersten Schaltzustand die erste Steuerkammer (15) des ersten Wegeventils (10) mit dem Steuerausgang (30) des Vorsteuerdruckventils (25) verbindbar und die erste Steuerkammer (16) des zweiten Wegeventils (11) von Druck entlastbar ist und in einem zweiten
15 Schaltzustand die erste Steuerkammer (16) des zweiten Wegeventiis (11) mit dem Steuerausgang (30) des Vorsteuerdruckventils (25) verbindbar und die erste Steuerkammer (15) des ersten Wegeventils (10) von Druck entlastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Schaltventiianordnung (37) vorhanden ist, über die in einem er-
20 sten Schaltzustand die zweiten Steuerkammern (17 18) der beiden Wegeventile (10, 11) gemeinsam mit dem Steuerausgang (30) des Vorsteuerdruckventils (25) verbunden und über die in einem zweiten Schaltzustand die zweiten Steuerkammern (17, 18) der beiden Wegeventile (10 11) gemeinsam von Druck entlastet sind.
25
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltventiianordnung (35) durch ein erstes und ein zweites 3/2-Wege- Schaltventil (40,41) gebildet wird und daß über das erste Schaltventil (40) die erste Steuerkammer (15) des ersten Wegeventils (10) und über das zweite Schalt-
30 ventil (41) die erste Steuerkammer (16) des zweiten Wegeventils (11) mit dem Steuerausgang (30) des Vorsteuerdruckventils (25) oder mit einem Tank (13) verbindbar ist.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltventiianordnung (35) durch ein einziges Wege-Schaltventil (45) gebildet wird, über das in einer ersten Schaltstellung die erste Steuerkammer (15) des ersten Wegeventils (10) mit dem Steuerausgang (30) des Vorsteuerdruckventils (25) und die erste Steuerkammer (16) des zweiten Wegeventils (11) mit Tank (13) und in einer zweiten Schaltstellung die erste Steuerkammer (16) des zweiten Wegeventils (11) mit dem Steuerausgang (30) des Vorsteuerdruckventils (25) und die erste Steuerkammer (15) des ersten Wegeventils (10) mit Tank (13) verbunden ist.
4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die erste Schaltventiianordnung (35) bildende Wege-Schaltventil (45) genau zwei
Schaltstellungen besitzt.
5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wege-Schaltventile (40, 41 , 45) die eine Schaltstellung unter der Wirkung einer Feder (38, 46) einnehmen und durch Elektromagnete (42, 43, 47) in die andere Schaltstellung umschaltbar sind.
6. Ventilanordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerdruckventil (25) durch einen Elektromagneten (26) proportional verstellbar ist.
7. Ventilanordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein manuell betätigbares Vorsteuergerät (50) umfaßt, das eine Handhabe (49) aufweist, die zur Ansteuerung der Wegeventile (10, 11) aus einer Neutralstellung heraus in verschiedene Richtungen verschwenkbar ist, und daß die erste Schaltanordnung (35) und die zweite Schaltanordnung (37) in Abhängigkeit von der Schwenkrichtung der Handhabe (49) unwillkürlich geschaltet werden.
5
8. Ventilanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorsteuergerät (50) in Abhängigkeit von der Schwenkrichtung der Handhabe (49) selektiv betätigbare elektrische Schalter (58, 59, 60, 61 , 62, 63) untergebracht sind, über die die elektrischen Stellglieder (39, 42, 43, 47) der Schaltventilanord-
I O nungen (35, 37) schaltbar sind.
9. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein manuell betätigbares elektrisches Vorsteuergerät (50) umfaßt, das eine Handhabe (49) aufweist, die zur Erzeugung eines stetig veränderli-
15 chen Steuersignals aus einer Neutralstellung heraus in verschiedene Richtungen verschwenkbar ist, daß das Vorsteuerdruckventil (25) elektrisch proportional verstellbar ist und daß das elektrische Stellglied (26) des Vorsteuerdruckventils (25) proportional in Abhängigkeit vom Betrag des Steuersignals und die elektrischen Stellglieder (39, 42, 43, 47) der Schaltventilanordnungen (35, 37) in Abhängigkeit
20 von der Lage des Steuersignals zu einem in der Neutralstellung der Handhabe (49) angenommenen Bezugswert ansteuerbar sind.
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