EP1691083B1

EP1691083B1 - Hydraulische Steueranordnung

Info

Publication number: EP1691083B1
Application number: EP06100715A
Authority: EP
Inventors: Armin Stellwagen
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2026-01-23
Also published as: DE102005005927A1; EP1691083A2; ATE431906T1; DE502006003754D1; EP1691083A3; DK1691083T3

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .
Ein solche hydraulische Steueranordnung ist aus DE 44 35 339 bekannt.
Derartige hydraulische Steueranordnungen werden beispielsweise bei Ladekränen und anderen mobilen Arbeitsgeräten zur Ansteuerung von hydraulischen Verbrauchern, wie beispielsweise Hydrozylindern oder Hydromotoren verwendet.
In der DE 199 48 232 A1 ist beispielsweise eine hydraulische Steueranordnung gezeigt, bei der Anschlüsse eines Hydrozylinders über ein 4/3-Wegeventil mit einer Verstellpumpe oder einem Tank verbindbar sind. Das Wegeventil wird über elektrohydraulische Vorsteuerventile betätigt und ist in einer Mittelstellung federzentriert, in der sein Pumpenanschluss, Tankanschluss und die beiden Arbeitsanschlüsse des Hydrozylinders gegeneinander abgesperrt sind. Die hydraulische Steueranordnung erfüllt eine Not-Aus-Funktion, da nach dem Ausfall der elektrischen und/oder hydraulischen Versorgung das Wegeventil durch die Federvorspannung seine Mittelstellung einnimmt und damit eine ungewollte Verbraucherbewegung ausgeschlossen ist.
Nachteilig bei derartigen hydraulischen Steueranordnungen ist, dass es nach dem Ausfall der elektrischen und/oder hydraulischen Versorgung nicht mehr möglich ist, das Wegeventil zu betätigen und damit den
Verbraucher, beispielsweise einen Kran, in eine sichere Stellung zu bewegen, oder einen Notbetrieb zu gewährleisten.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steueranordnung zu schaffen, die einen Notbetrieb der Verbraucher ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines Verbrauchers, insbesondere eines mobilen Arbeitsgerätes, hat ein mittels einer Vorsteuerventilanordnung vorgesteuertes mit einer Pumpe oder Druckmittelsenke (Tanke) verbindbares Wegeventil. Der Vorsteuerventilanordnung ist zumindest ein Druckreduzierventil zum Einstellen eines Steuerdrucks in einem Steuerölströmungspfad zugeordnet, der bei Umschalten der Vorsteuerventilanordnung aus einer Grundposition mit einem Steuerraum des Wegeventils verbunden ist, um den Verbraucher zu betätigen. Erfindungsgemäß hat die hydraulische Steueranordnung im Steuerölströmungspfad ein von Hand betätigbares Notbetätigungsventil, über das das Wegeventil in der Grundposition der Vorsteuerventilanordnung in eine Position verstellbar ist, um den Verbraucher zu betätigen. Über das Notbetätigungsventil kann das Wegeventil auch bei einem Ausfall der elektrischen und/oder hydraulischen Versorgung betätigt werden. Dadurch ist es möglich, den Verbraucher, beispielsweise einen Ladekran, in eine sichere Stellung zu bewegen, oder einen Notbetrieb zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß hat die Vorsteuerventilanordnung zwei Vorsteuerventile, deren Ausgang jeweils über einen Steuerkanal und eine Vorsteuerleitung mit einem Steuerraum des Wegeventils verbunden sind, wobei das Notbetätigungsventil in einer Grundstellung die Verbindung zwischen den Vorsteuerventilen zu den Steuerräumen öffnet und in seinen Schaltpositionen absperrt und eine der Vorsteuerleitungen mit einer Druckmittelquelle verbindet.
In seinen Schaltpositionen sperrt das Notbetätigungsventil vorzugsweise die Verbindung zu dem Druckreduzierventil ab, so dass ein Druckmittelverlust im Notbetrieb der Steueranordnung verhindert wird.
Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, das Notbetätigungsventil als 6/3-Wegeventil, insbesondere als Drehschieberventil auszubilden. Dadurch ist das Ventil ohne großen Kraftaufwand von Hand und im Notfall in kürzester Zeit verstellbar.
Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Steueranordnung unabhängig von der Art der Pumpe. Zur Begrenzung des Drucks im Steuerölströmungspfad kann die Vorsteuerventilanordnung vorzugsweis zumindest ein Druckbegrenzungsventil aufweisen.
Als Druckquelle findet vorzugsweise eine Konstantpumpe bei Bypassdruckwaage Verwendung.
Bei einem Ausfall der elektrischen und hydraulischen Versorgung, kann eine von Hand betätigbare Hilfspumpe als Druckquelle angeschlossen werden. Über die Hilfspumpe ist es möglich, den zur Betätigung der Verbraucher erforderlichen hydraulischen Druck zu erzeugen und dadurch einen Notbetrieb zu ermöglichen.
Das Drehschieberventil weist eine Vielzahl von Anschlüssen und Schaltpositionen auf, wobei an einem in einem Ventilgehäuse geführten Drehschieber Ringnuten ausgebildet sind, in die jeweils eine Vielzahl von an Umfangsabschnitten ausgebildeten Längstaschen münden, die durch Verdrehen des Drehschiebers mit unterschiedlichen Anschlüssen in Überdeckung bringbar sind, um in Abhängigkeit von der Schaltposition über die Ringnuten und Längstaschen eine Druckmittelverbindung zwischen den Ringnuten und Anschlüssen herzustellen. Erfindungsgemäß beträgt der Winkelabstand der an einem Umfangsabschnitt angeordneten Längstaschen zumindest 90°. Dadurch wird eine große Dichtfläche zwischen den benachbarten Längstaschen und damit eine maximale Dichtwirkung ermöglicht, um die Leckageverluste zu verringern.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat das Drehschieberventil ein Ventilgehäuse mit einem Druckanschluss, zwei Steuereingangsanschlüssen, zwei Steuerausgangsanschlüssen und einem Steuerdruckanschluss. In einer Grundposition des Drehschieberventils ist der Druckanschluss mit dem Steuerdruckanschluss und jeweils ein Steuereingangsanschluss mit einem Steuerausgangsanschluss verbunden. Der Steuerdruckanschluss und der Steuereingangsanschluss sind in einer ersten Schaltposition gesperrt und der Druckanschluss mit dem Steuerausgangsanschluss und der Steuereingangsanschluss mit dem Steuerausgangsanschluss verbunden. In einer zweiten Schaltposition sind der Steuerdruckanschluss und der Steuereingangsanschluss gesperrt und der Druckanschluss mit dem Steuerausgangsanschluss und der Steuereingangsanschluss mit dem Steuerausgangsanschluss verbunden. Ein Anschluss mündet stirnseitig und die anderen Anschlüsse umfangsseitig in eine den Drehschieber aufnehmende Ventilbohrung ein. Dadurch ist es möglich, beide Steuerräume des Wegeventils mit Druckmittel zu versorgen, dieses in seine Schaltpositionen zu verstellen und die angeschlossenen Arbeitsgeräte und dergleichen in eine sicherer Stellung zu bewegen, oder einen Notbetrieb zu gewährleisten.
Das Drehschieberventil hat vorzugsweise zwei Ringnuten, die mit der Ventilbohrung zwei Ringkanäle begrenzen, wobei in einem ersten Ringkanal der Druckanschluss und in dem anderen zweiten Ringkanal ein erster Steuereingangsanschluss mündet und die anderen umfangsseitig einmündenden Anschlüsse im Axialabstand zu den Ringkanälen in die Ventilbohrung einmünden und in Abhängigkeit von der Stellposition des Drehschiebers über die am Umfang des Drehschiebers angeordneten Längstaschen mit den Ringkanälen verbindbar sind.
Der zweite Steuereingangsanschluss mündet als Axialanschluss in einem zum zweiten Ringkanal benachbarten rückseitigen, von einer Stirnfläche des Drehschiebers begrenzten Endabschnitt der Ventilbohrung und die anderen Anschlüsse sind vorzugsweise als Radialanschlüsse ausgebildet. Ein erster Steuerausgangsanschluss mündet im Bereich zwischen den Ringkanälen, der zweite Steuerausgangsanschluss und der dazu um 90° versetzte Steuerdruckanschluss münden in einem zum ersten Ringkanal benachbarten vorderen Endabschnitt ein.
Vorzugsweise mündet in der Stirnfläche des Drehschiebers ein Axialkanal, der über zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Radialbohrungen im Umfang des vorderen Endabschnitts des Drehschiebers mündet. Die Radialbohrungen sind in der Grundposition und in einer ersten Stellposition hydraulisch mit dem zweiten Steuerausgangsanschluss verbunden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich zwei Längstaschen von der ersten Ringnut in den vorderen Endabschnitt hinein. Eine erste Längstasche ist in der Grundposition mit dem Steuerdruckanschluss und die zweite Längstasche in einer zweiten Stellposition mit dem zweiten Steuerdruckausgangsanschluss hydraulisch verbunden. Von der ersten Ringnut zur zweiten Ringnut hin erstreckt sich eine dritte Längstasche, die in der ersten Stellposition mit dem ersten Steuerausgangsanschluss verbunden ist. Eine vierte und eine fünfte Längstasche erstrecken sich von der zweiten Ringnut hin zur ersten Ringnut. Die vierte Längstasche ist in der Grundposition und die fünfte Längstasche in der zweiten Schaltposition mit dem ersten Steuerausgangsanschluss verbunden.
Vorzugsweise sind die erste Längstasche und die zweite Längstasche um 180°, die dritte Längstasche und die vierte Längstasche um 90° und die vierte und fünfte Längstasche um 90° versetzt zueinander angeordnet, wobei die erste Längstasche und die dritte Längstasche koaxial zueinander verlaufen. Erfindungsgemäß beträgt der Winkelabstand der an einem Umfangsabschnitt angeordneten Längstaschen zumindest 90°. Dadurch wird eine große Dichtfläche zwischen den benachbarten Längstaschen und damit eine maximale Dichtwirkung ermöglicht, um die Leckageverluste zu verringern.
Das Drehschieberventil hat vorzugsweise eine Sicherheitseinrichtung, die ein Verstellen des Drehschiebers aus der Grundposition anzeigt. Dadurch wird die erstmalige Betätigung des Notbetätigungsventils signalisiert, weitere Anwender der hydraulischen Steuerung gewarnt und das Wartungspersonal auf den vorliegenden Fehler der Steuerungsanordnung aufmerksam gemacht.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Sicherheitseinrichtung einen Scherstift aufweist, der bei dem Verstellen des Drehschiebers abgeschert wird.
An dem vorderen Endabschnitt des Drehschiebers ist vorzugsweise eine Umfangsnut zur Aufnahme eines Dichtelements, insbesondere eines Dichtungsrings ausgebildet, um die Leckageverluste zu verringern.
Vorzugsweise begrenzt die rückseitige Stirnfläche des Drehschiebers mit einer benachbarten Stirnseite der Ventilbohrung einen Leerraum.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Schaltplan einer Ventilscheibe zur Druckmittelversorgung eines ersten und eines zweiten Verbraucheranschlusses;
Figur 2 eine räumliche Darstellung eines konkreten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Drehschieberventils und
Figur 3 eine Schnittdarstellung einer Betätigungsvorrichtung des Drehschieberventils aus Figur 2.

Figur 1 zeigt einen schematischen Schaltplan einer als Ventilscheibe 1 ausgeführten Steueranordnung zur Druckmittelversorgung eines ersten Verbraucheranschlusses C und eines zweiten Verbraucheranschlusses D. Diese besteht im Wesentlichen aus einem über zwei Vorsteuerventile 2, 4 betätigten 4/3-Wegeventils 6 und einem als 6/3-Wege-Drehschieberventil 8 ausgebildeten Notbetätigungsventil.
Die Druckmittelversorgung der Ventilscheibe 1 erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Pumpenanschluss P der mit einer nicht dargestellten Pumpe verbunden ist, über die Druckmittel in eine Pumpenleitung 10 gefördert wird. Von der Pumpenleitung 10 zweigt eine Bypassleitung 12 zu einem Tankkanal 13, der in einen Tankanschluss T mündet ab. In der Bypassleitung 12 ist eine stetig betätigbare Eingangsdruckwaage 14 angeordnet, die in Öffnungsrichtung vom Druck in der Pumpenleitung 10 und in Schließrichtung vom höchsten Lastdruck aller an den Verbraucheranschlüssen C, D angeschlossenen Verbraucher sowie einer Feder 16 beaufschlagt ist. Der höchste Lastdruck wird in bekannter Weise über eine Wechselventilkaskade 18 von allen Verbrauchern des Systems abgegriffen und liegt über eine Lastmeldeleitung 20 an der Eingangsdruckwaage 14 an. D.h. die Steueranordnung 1 ist als LS (Load Sensing)-System ausgeführt, bei dem der höchste Lastdruck der angesteuerten Verbraucher über die Lastmeldeleitung 20 und einen LS-Anschluss LS an eine nicht dargestellte Pumpe gemeldet und diese so geregelt wird, dass in der Pumpenleitung 10 eine bestimmte Druckdifferenz Δp über dem Lastdruck liegender Pumpendruck vorliegt, wobei die Druckdifferenz Δp der Kraft der Feder 16 entspricht. Von der Pumpenleitung 10 zweigt eine weitere Bypassleitung 22 zu dem Tankkanal 13 und dem Tankanschluss T ab, in der ein Primärdruckbegrenzungsventil 24 angeordnet ist, über das der Maximaldruck in der Pumpenleitung 10 begrenzt wird. Die Pumpe kann als Konstantpumpe mit drehzahlgeregeltem Antrieb oder als Verstellpumpe ausgeführt sein.
Von der Pumpenleitung 10 zweigt weiterhin eine Steuerdruckleitung 26 zur Versorgung einer Steuerdruckquelle 28 bestehend aus einem Druckreduzierventil 30 und einem Druckbegrenzungsventil 32 ab. Eine Regelausgangsleitung 34 des Druckreduzierventils 30 ist zur Redudierung des in der Steuerdruckleitung 26 anstehenden Pumpendrucks auf den maximalen Steuerdruck an eine Steurdruckversorgungsleitung 36 angeschlossen. Das Steuerdruckbegrenzungsventil 32 ist mit der Steuerdruckversorgungsleitung 36 und einer Steuerdruckentlastungsleitung 38 verbunden, um den Maximaldruck in der Steuerdruckversorgungsleitung 36 zu begrenzen. Für die Steuerdruckentlastungsleitung 38 ist ein Anschluss Y an der Ventilscheibe 1 vorhanden. Ein Anschluss X zur externen Steuerölversorgung der Ventilscheibe 1 ist verschlossen.
Über das 4/3-Wegeventil 6 wird die Druckmittelzufuhr zu den Verbraucheranschlüssen C, D gesteuert. Dieses hat einen Druckanschluss P sowie zwei Arbeitsanschlüsse A, B, die in der dargestellten federvorgespannten Grundposition (0) über jeweils eine Ablaufmessdrossel 40 mit einem Tankanschluss T des Wegeventils 6 und über die Tankleitung 64 mit dem Tankkanal 13 und dem Tankanschluss T der Ventilscheibe 1 verbunden sind. Der Druckanschluss P der Ventilscheibe 1 ist mit dem Eingangsanschluss P des Wegeventils über die Pumpenleitung 10 verbunden. In der mit (a) gekennzeichneten Steuerpositionen des Wegeventils 6 wird über eine Steuerkante eine weitere Ablaufmessdrossel 40 zwischen dem Arbeitsanschluss A und dem Tankanschluss T des Wegeventils 6 geöffnet. Bei den mit (b) gekennzeichneten Steuerpositionen liegt die Ablaufmessdrossel 40 zwischen dem Arbeitsanschluss B und dem Tankanschluss T. Die Arbeitsanschlüsse A, B sind über zwei Arbeitskanäle 42, 44 mit den Verbraucheranschlüssen C bzw. D verbunden. Zur Vereinfachung der Erläuterung sei angenommen, dass der in Figur 1 obere, mit einer Dämpfungsdrossel 46 versehene Arbeitskanal 42 der Vorlaufkanal ist, während der untere, mit dem Verbraucheranschluss D verbundene Arbeitskanal 44 der Ablaufkanal ist. Bei entsprechender Umschaltung des Wegeventils 6 wird dann der Vorlaufkanal zum Ablaufkanal und umgekehrt.
Die Ansteuerung des 4/3-Wegeventils 6 erfolgt über die beiden Vorsteuerventile 2, 4, die als elektrohydraulisch betätigte 3/2-Wegeventile ausgeführt sind und eine Vorsteuerventilanordnung 47 ausbilden. Diese sind mit einem Druckeingang P über eine Bypassleitung 48 an die Steuerdruckversorgungsleitung 36, mit einem Tankausgang T über eine Bypassleitung 50 mit der Steuerdruckentlastungsleitung 38 angeschlossen und mit einem Regelausgang R über jeweils einen Steuerkanal 52, 54 und eine Vorsteuerleitung 56, 58 mit jeweils einem Steuerraum 60, 62 des Wegeventils 6 verbindbar.
Erfindungsgemäß ist im Steuerölströmungspfad, d.h. zwischen den Vorsteuerventilen 2, 4 und dem Wegeventil 6 das von Hand betätigbare Notbetätigungsventil 8 angeordnet, über das das Wegeventil 6 in der dargestellten Grundposition (0) der Vorsteuerventile 2, 4 in eine Position verstellbar ist, um die Verbraucheranschlüsse C, D mit Druckmittel zu versorgen. Über das Notbetätigungsventil 8 kann das Wegeventil 6 auch bei einem Ausfall der elektrischen und/oder hydraulischen Versorgung betätigt werden. Dadurch ist es möglich, die Verbraucheranschlüsse C, D mit Druckmittel zu versorgen und angeschlossene Arbeitsgeräte und dergleichenin eine sichere Stellung zu bewegen, oder einen Notbetrieb zu gewährleisten.
Hierzu ist das Notbetätigungsventil 8 als 6/3-Wege-Drehschieberventil mit einem Druckanschluss P zwei Steuereingangsanschlüssen X1, X2, zwei Steuerausgangsanschlüssen Y1, Y2 und einem Steuerdruckanschluß Z ausgeführt. Die Steuereingangsanschlüsse X1, X2 sind über den Steuerkanal 52 an das Vorschaltventil 2 bzw. über den Steuerkanal 54 an das Vorschaltventil 4 angeschlossen. Die Steuerausgangsanschlüsse Y1, Y2 sind über die Vorsteuerleitungen 56, 58 mit jeweils einem der beiden Steuerräume 60, 62 des Wegeventils 6, der Druckanschluss P mit der Pumpenleitung 10 und der Steuerdruckanschluss Z mit der Steuerdruckleitung 26 verbunden.
In der dargestellten Grundposition (O) des Notbetätigungsventils 8 sind die Steuereingangsanschlüsse X1, X2 jeweils mit den Steuerausgangsanschlüssen Y1, Y2 und der Druckanschluss P mit dem Steuerdruckanschluss Z verbunden. Dadurch ist im Normalbetrieb der hydraulischen Steueranordnung 1 eine Ansteuerung des Wegeventils 6 über die Vorsteuerventile 2 und 4 und eine Druckmittelversorgung der Steuerdruckwelle 28 möglich.
Bei einem Ausfall der Vorsteuerventile 2, 4 befindet sich das Wegeventil 6 aufgrund der Federvorspannung in der dargestellten Grundposition (0), wobei die Arbeitskanäle 42, 44 über eine Tankleitung 64 und den Tankkanal 13 mit dem Tankanschluss T der Steueranordnung 1 verbunden sind.
Dadurch wird eine Verbraucherbetätigung verhindert und eine Not-Aus-Funktion erreicht.
Um den Verbraucher, beispielsweise einen Kran auch bei einem Ausfall der Vorsteuerventile 2, 4 in eine sichere Stellung zu bewegen, oder einen Notbetrieb zu gewährleisten, kann das Wegeventil 6 auch bei einem Ausfall der elektrischen und/oder hydraulischen Versorgung über das Notbetätigungsventil 8 betätigt werden. Bei einem Ausfall der Druckmittelquelle kann der zur Betätigung der Verbraucher erforderliche Druck mittels einer nicht dargestellten, an die Pumpenleitung 10 bzw. den Druckanschluss P anschließbaren, Hilfspumpe aufgebracht werden.
Zur Notbetätigung des Wegeventils 6 sind in einer ersten Schaltposition (a) des Notbetätigungsventils 8 der Steuerdruckanschluss Z und der Steuereingangsanschluss X1 gesperrt und der Druckanschluss P mit dem Steuerausgangsanschluss Y1 und der Steuereingangsanschluss X2 mit dem Steuerausgangsanschluss Y2 verbunden. Dadurch wird der Steuerraum 62 von dem Pumpendruck beaufschlagt, das Wegeventil 6 in seine Schaltposition (b) verstellt und der Verbraucheranschluss D mit Druckmittel versorgt. Bei der mit (b) gekennzeichneten zweiten Schaltposition ist der Steuerdruckanschluss Z und der Steuereingangsanschluss X2 gesperrt und der Druckanschluss P mit dem Steuerausgangsanschluss Y2 und der Steuereingangsanschluss X1 mit dem Steuerausgangsanschluss Y1 verbunden. In dieser Schaltstellung des Notbetätigungsventils 8 wird der Steuerraum 60 des Wegeventils 6 von dem Pumpendruck beaufschlagt, das Wegeventil 6 in seine Schaltposition (a) verstellt und der Verbraucheranschluss C mit Druckmittel versorgt. Dadurch ist es möglich, beide Verbraucheranschlüsse C, D mit Druckmittel zu versorgen und angeschlossene Arbeitsgeräte und dergleichen in eine sichere Stellung zu bewegen, oder einen Notbetrieb zu gewährleisten.
Der wesentliche Unterschied der vorbeschriebenen Lösung zu dem Stand der Technik liegt somit darin, dass das Wegeventil 6 auch bei einem Ausfall der Vorsteuerventile 2, 4 über das von Hand betätigte Notbetätigungsventil 8 verstellt werden kann.
Figur 2 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel eines Drehschieberventils 8. Dieses hat ein schraffiert angedeutetes Ventilgehäuse 66 mit einer Ventilbohrung 68 und einen darin geführten etwa zylinderförmigen Drehschieber 70. Dieser hat an einem vorderen Endabschnitt 72 eine Umfangsnut 74 zur Aufnahme eines Dichtungsrings 76 (siehe Figur 3) und geht in einen ebenfalls zylinderförmigen Handhabungsabschnitt 78 mit kleinerem Durchmesser über. Das Drehschieberventil 8 weist den Druckanschluss P, zwei Steuereingangsanschlüsse X1, X2 und zwei Steuerausgangsanschlüsse Y1, Y2 und einen Steuerdruckanschluss Z auf, wobei der Steuereingangsanschluss X2 stirnseitig in die den Drehschieber 70 aufnehmende Ventilbohrung 68 und der Steuereingangsanschluss X1, die Steuerausgangsanschlüsse Y1, Y2, der Druckanschluss P und der Steuerdruckanschluss Z umfangsseitig in die Ventilbohrung 68 einmünden. Eine rückseitige Stirnfläche 80 des Drehschiebers 70 begrenzt mit einer benachbarten Stirnseite 82 der Ventilbohrung 68 einen Leerraum 84.
An dem Drehschieber 70 sind zwei Ringnuten 86, 88 ausgebildet, die mit der Ventilbohrung 68 zwei Ringkanäle 90, 92 begrenzen, wobei in dem ersten Ringkanal 90 der Druckanschluss P und in dem anderen zweiten Ringkanal 92 ein erster Steuereingangsanschluss X1 mündet und die anderen umfangsseitig einmündenden Anschlüsse Y1, Y2, Z im Axialabstand zu den Ringkanälen 90, 92 in die Ventilbohrung 68 einmünden.
Der zweite Steuerausgangsanschluss X2 mündet als Axialanschluss in einem zum zweiten Ringkanal 92 benachbarten rückseitigen von der Stirnfläche 80 des Drehschiebers 70 begrenzten Endabschnitt 94 der Ventilbohrung 68. Der erste Steuer Steuerausgangsanschluss Y1 mündet im Bereich zwischen den Ringkanälen 90, 92 der zweite Steuerausgangsanschuss Y2 und der dazu um 90° versetzte Steuerdruckanschluss Z in den zum ersten Ringkanal 90 benachbarten vorderen Endabschnitt 72 des Drehschiebers 70 ein.
In der Stirnfläche 80 des Drehschiebers 70 ist ein Axialkanal 96 ausgebildet, der über zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Radialbohrungen 98, 100 im Umfang des vorderen Endabschnitts 72 des Drehschiebers 70 mündet. Die Radialbohrungen 98, 100 sind in der Grundposition (0) und in einer ersten Stellposition (a) des Drehschiebers 70 hydraulisch mit dem zweiten Steuerausgangsanschluss Y2 verbunden.
Ausgehend von der ersten Ringnut 86 erstrecken sich zwei Längstaschen 102, 104 in den vorderen Endabschnitt 72 des Drehschiebers 70 hinein. Die erste Längstasche 102 ist in der Grundposition (0) des Drehschiebers 70 mit dem Steuerdruckanschluss Z und die zweite Längstasche 104 in einer zweiten Stellposition (b) mit dem zweiten Steuerdruckausgangsanschluss Y2 hydraulisch verbunden. Von der ersten Ringnut 86 zur zweiten Ringnut 88 hin erstreckt sich eine dritte Längstasche 106, die in der ersten Stellposition (a) mit dem ersten Steuerausgangsanschluss Y1 verbunden ist. Eine vierte Längstasche 108 und eine fünfte Längstasche 110 erstrecken sich von der zweiten Ringnut 88 hin zur ersten Ringnut 86, wobei die vierte Längstasche 108 in der Grundposition (0) und die fünfte Längstasche 110 in der zweiten Schaltposition (b) mit dem ersten Steuerausgangsanschluss Y1 verbunden ist. Die Längstaschen 102 bis 110 verlaufen entlang der Drehschieberoberfläche und weisen eine etwa rechteckige Grundform auf, die im Bereich der Anschlüsse jeweils bogenförmig abgerundet ist.
Die erste Längstasche 102 und die zweite Längstasche 104 sind um 180°, die dritte Längstasche 106 und die vierte Längstasche 108 um 90° und die vierte Längstasche 108 und fünfte Längstasche 110 um 90° versetzt zueinander angeordnet. Die erste Längstasche 102 und die dritte Längstasche 106 verlaufen koaxial zueinander. D.h. der Winkelabstand der an einem Umfangsabschnitt angeordneten Längstaschen beträgt zumindest 90°. Dadurch wird eine große Dichtfläche zwischen den benachbarten Längstaschen und damit eine maximale Dichtwirkung ermöglicht, um die Leckageverluste zu verringern.
Prinzipiell können die Anschlüsse und die Längstaschen auch mit anderen Winkelabständen im Ventilgehäuse bzw. im Drehschieber angeordnet sein.
In der dargestellten Grundposition (O) des Notbetätigungsventils 8 (0°-Stellung) sind die Steuereingangsanschlüsse X1, X2 jeweils mit den Steuerausgangsanschlüssen Y1, Y2 und der Druckanschluss P mit dem Steuerdruckanschluss Z verbunden. Damit ist im Normalbetrieb der hydraulischen Steueranordnung 1 eine Ansteuerung des Wegeventils 6 über die Vorsteuerventile 2, 4 und eine Druckmittelversorgung der Steuerdruckquelle 28 möglich (siehe Figur 1).
Zur Notbetätigung des Wegeventils 6 sind in einer ersten Schaltposition (a) des Notbetätigungsventils 8 (-90° Stellung) der Steuerdruckanschluss Z und der Steuereingangsanschluss X1 gesperrt und der Druckanschluss P mit dem Steuerausgangsanschluss Y1 und der Steuereingangsanschluss X2 mit dem Steuerausgangsanschluss Y2 verbunden. Dadurch wird der Steuerraum 62 von dem Pumpendruck beaufschlagt, das Wegeventil 6 in seine Schaltposition (b) verstellt und der Verbraucheranschluss D mit Druckmittel versorgt (siehe Figur 1). Bei der mit (b) gekennzeichneten zweiten Schaltposition des Notbetätigungsventils 8 (90°-Stellung) ist der Steuerdruckanschluss Z und der Steuereingangsanschluss X2 gesperrt und der Druckanschluss P mit dem Steuerausgangsanschluss Y2 und der Steuereingangsanschluss X1 mit dem Steuerausgangsanschluss Y1 verbunden. In dieser Schaltstellung des Notbetätigungsventils 8 wird der Steuerraum 60 von dem Pumpendruck beaufschlagt, das Wegeventil 6 in seine Schaltposition (a) verstellt und der Verbraucheranschluss C mit Druckmittel versorgt. D.h. in den Schaltpositionen (a), (b) des Drehschieberventils 8 ist es möglich, die Verbraucheranschlüsse C, D mit Druckmittel zu versorgen und angeschlossene Arbeitsgeräte und dergleichen in eine sichere Stellung zu bewegen, oder einen Notbetrieb zu gewährleisten.
Gemäß Figur 3, die eine Schnittdarstellung einer Betätigungsvorrichtung 114 des Drehschieberventils 8 zeigt, hat diese einen Betätigungsgriff 116 mit einem etwa hohlzylinderförmigen Grundkörper 118, der an einem dem Gehäusedeckel 120 des Ventilgehäuses 66 zugewandten Endabschnitt 122 einen Halteabschnitt 124 mit verkleinertem Durchmesser ausbildet. Der Halteabschnitt 124 weist an seinem Innenumfang 126 stirnseitig einen ringförmigen Vorsprung 128 auf, der einen pilzförmigen Vorsprung 130 des Gehäusedeckels 120 hintergreift und den Betätigungsgriff 116 an dem Gehäusedeckel 120 drehbar festlegt. Der Gehäusedeckel 120 ist drehfest mit dem Ventilgehäuse 66 verschraubt und der Betätigungsgriff 116 drehfest mit dem zylinderförmigen Handhabungsabschnitt 78 des Drehschiebers 70 verbunden.
An dem vorderen Endabschnitt 72 des Drehschiebers 70 ist eine Umfangsnut 74 zur Aufnahme des Dichtungsrings 76 ausgebildet, um Leckage aus dem vom dem Gehäusedeckel 120 und dem Drehschieber 70 begrenzten Ringraum 132 nach außen zu vermeiden.
Der Drehschieber 70 ist in der gezeigten Grundstellung (0) von einer durch eine Feder 136 belasteten Kugel 138 fixiert, die in eine radiale Sacklochbohrung 140 des Gehäusedeckels 120 eingesetzt ist. Die federbelastete Kugel 138 tritt aus der Sacklochbohrung 140 abschnittsweise aus und greit in eine Ausnehmung 142 des Drehschiebers 70 ein.
In dem Handhabungsabschnitt 78 ist ein radial auskragender Anschlagstift 144 eingesetzt, der sich in eine nicht umlaufende Nut 146 des Gehäusedeckels 120 erstreckt und den Verstellbereich des Drehschiebers 70 auf +90° bis -90° begrenzt. Dadurch sind die beiden gedrehten Schaltstellungen des Drehschiebers 70 definiert.
Offenbart ist eine hydraulische Steueranordnung 1 zur Ansteuerung eines Verbrauchers, insbesondere eines mobilen Arbeitsgerätes, der über ein mittels einer Vorsteuerventilanordnung 47 vorgesteuertes Wegeventil 6 mit einer Pumpe oder einer Druckmittelsenke (Tank) verbindbar ist, wobei die Vorsteuerventilanordnung 47 zumindest ein Druckreduzierventil 30 zum Einstellen eines Steuerdrucks in einem Steuerölströmungspfad hat, der bei Umschalten der Vorsteuerventilanordnung 47 aus einer Grundposition (0) mit einem Steuerraum 60, 62 des Wegeventils verbunden ist, um den Verbraucher zu betätigen. Erfindungsgemäß ist im Steuerölströmungspfad ein von Hand betätigbares Notbetätigungsventil 8 angeordnet, über das das Wegeventil 6 in der Grundposition (0) der Vorsteuerventilanordnung 47 in eine Position verstellbar ist, um den Verbraucher zu betätigen.

Bezugszeichenliste

1: Steueranordnung
2: Vorsteuerventil
4: Vorsteuerventil
6: Wegeventil
8: Drehschieberventil
10: Pumpenleitung
12: Bypassleitung
13: Tankkanal
14: Eingangsdruckwaage
16: Feder
18: Wechselventilkaskade
20: Lastmeldeleitung
22: Bypassleitung
24: Primärdruckbegrenzungsventil
26: Steuerdruckleitung
28: Steuerdruckquelle
30: Druckreduzierventil
31: Rücklaufleitung
32: Druckbegrenzungsventil
33: Regelfeder
34: Regelausgangsleitung
36: Steuerdruckversorgungsleitung
38: Steuerdruckentlastungsleitung
40: Messblende
42: Arbeitskanal
44: Arbeitskanal
46: Dämpfungsdrossel
47: Vorsteuerventilanordnung
48: Steuerölzuführleitung
50: Steueröltankleitung
52: Steuerkanal
54: Steuerkanal
56: Vorsteuerleitung
58: Vorsteuerleitung
60: Steuerraum
62: Steuerraum
64: Tankleitung
66: Ventilgehäuse
68: Ventilbohrung
70: Drehschieber
72: vorderer Endabschnitt
74: Umfangsnut
76: Dichtungsring
78: Handhabungsabschnitt
80: rückseitige Stirnfläche
82: Stirnseite
84: Leerraum
86: erste Ringnut
88: zweite Ringnut
90: Ringkanal
92: Ringkanal
94: rückseitiger Endabschnitt
96: Axialkanal
98: Radialbohrung
100: Radialbohrung
102: erste Längstasche
104: zweite Längstasche
106: dritte Längstasche
108: vierte Längstasche
110: fünfte Längstasche
112: Umfangsabschnitt
114: Betätigungsvorrichtung
116: Betätigungsgriff
118: Grundkörper
120: Gehäusedeckel
122: Endabschnitt
124: Haltabschnitt
126: Innenumfang
128: Vorsprung
130: Vorsprung
132: Ringraum
134: Entlüftungsbohrung
136: Feder
138: Kugel
140: Sacklochbohrung
142: Ausnehmung
144: Scherstift
146: Nut

Claims

Hydraulische Steueranordnung (1) zur Ansteuerung eines Verbrauchers, insbesondere eines mobilen Arbeitsgerätes, der über ein mittels einer Vorsteuerventilanordnung (47) vorgesteuertes Wegeventil (6) mit einer Pumpe oder einer Druckmittelsenke (Tank) verbindbar ist, wobei die Vorsteuerventilanordnung (47) zumindest ein Druckreduzierventil (30) zum Einstellen eines Steuerdrucks in einem Steuerölströmungspfad hat, der beim Umschalten der Vorsteuerventilanordnung (47) aus einer Grundposition (0) mit einem Steuerraum (60, 62) des Wegeventils (6) verbunden ist, um den Verbraucher zu betätigen, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuerölströmungspfad ein von Hand betätigbares Notbetätigungsventil (8) angeordnet ist, über das das Wegeventil (6) in der Grundposition (0) der Vorsteuerventilanordnung (47) in eine Position verstellbar ist, um den Verbraucher zu betätigen, wobei die Vorsteuerventilanordnung (47) zwei Vorsteuerventile (2, 4) hat, deren Ausgang (R) jeweils über einen Steuerkanal (52, 54) und eine Vorsteuerleitung (56, 58) mit einem Steuerraum (60, 62) des Wegeventils (6) verbunden ist, wobei das Notbetätigungsventil (8) in der Grundposition (0) die Verbindungen zwischen den Vorsteuerventilen (2, 4) und den Steuerräumen (60, 62). öffnet und in seinen Schaltpositionen (a, b) eine dieser Verbindungen zu einem Steuerraum (60, 62) absperrt und diesen Steuerraum (60, 62) über die entsprechende Vorsteuerleitung (56, 58) mit einer Druckmittelquelle verbindet.
Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei das Notbetätigungsventil (8) ein 6/3-Wegeventil ist.
Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Notbetätigungsventil (8) ein Drehschieberventil ist.
Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Vorsteuerventilanordnung (47) zumindest ein Druckbegrenzungsventil (32) zum Begrenzen des Drucks im Steuerölströmungspfad hat.
Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Druckquelle eine Konstantpumpe mit Eingangsdruckwaage ist.
Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei eine von Hand betätigbare Hilfspumpe als Druckquelle anschließbar ist.
Steueranordnung nach Patentanspruch 3, wobei das Drehschieberventil (8) eine Vielzahl von Anschlüssen (X1, X2, Y1, Y2, Z, P) und Schaltpositionen (a, 0, b) hat, wobei an einem in einem Ventilgehäuse (66) geführten Drehschieber (70) Ringnuten (86, 88) ausgebildet sind, in die jeweils eine Vielzahl von an Umfangsabschnitten ausgebildeten Längstaschen (102 bis 110) münden, die durch Verdrehen des Drehschiebers (70) mit unterschiedlichen Anschlüssen (Y1, Y2, Z) in Überdeckung bringbar sind, um in Abhängigkeit von der Schaltposition (a, b) über die Ringnuten (86, 88) und Längstaschen (102 bis 110) eine Druckmittelverbindung zwischen den Ringnuten (86, 88) und Anschlüssen (Y1, Y2, Z) herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelabstand der an einem Umfangsabschnitt angeordneten Längstaschen (102 bis 110) zumindest 90° beträgt.
Steueranordnung nach Patentanspruch 7, wobei das Drehschieberventil ein Ventilgehäuse (66) mit einem Druckanschluss (P), zwei Steuereingangsanschlüssen (X1, X2) und zwei Steuerausgangsanschlüssen (Y1, Y2) und einen Steuerdruckanschluss (Z) hat, wobei in einer Grundposition (0) der Druckanschluss (P) mit dem Steuerdruckanschluss (Z) und jeweils ein Steuereingangsanschluss (X1; X2) mit einem Steuerausgangsanschluss (Y1; Y2) verbunden ist und in einer ersten Schaltposition (a), der Steuerdruckanschluss (Z) und der Steuereingangsanschluss (X1) gesperrt sind und der Druckanschluss (P) mit dem Steuerausgangsanschluss (Y1) und der Steuereingangsanschluss (X2) mit dem Steuerausgangsanschluss (Y2) verbunden sind, und in einer zweiten Schaltposition (b) der Steuerdruckanschluss (Z) und der Steuereingangsanschluss (X2) gesperrt sind und der Druckanschluss (P) mit dem Steuerausgangsanschluss (Y2) und der Steuereingangsanschluss (X1) mit dem Steuerausgangsanschluss (Y1) verbunden sind, wobei der Anschluss (X2) stirnseitig und die anderen Anschlüsse (X1, Y1; Y2, P, Z) umfangsseitig in eine den Drehschieber (70) aufnehmende Ventilbohrung (68) einmünden.
Steueranordnung nach Patentanspruch 8, wobei das Drehschieberventil zwei Ringnuten (86, 88) hat, die mit der Ventilbohrung (68) zwei Ringkanäle (90, 92) begrenzen, wobei in einem ersten Ringkanal (90) der Druckanschluss (P) und in dem anderen zweiten Ringkanal (92) ein erster Steuereingangsanschluss (X1) mündet und die anderen umfangsseitig einmündenden Anschlüsse (X1, Y1, Y2, P, Z) im Axialabstand zu den Ringkanälen (90, 92) in die Ventilbohrung (68) einmünden und in Abhängigkeit von der Stellposition (a, 0, b) des Drehschiebers (70) über die am Umfang des Drehschiebers (70) angeordneten Längstaschen (102 bis 110) mit den Ringkanälen (90, 92) verbindbar sind.
Steueranordnung nach Patentanspruch 9, wobei der zweite Steuereingangsanschluss (X2) als Axialanschluss (96) in einem zum zweiten Ringkanal (92) benachbarten rückseitigen, von einer Stirnfläche (80) des Drehschiebers (70) begrenzten Endabschnitt (94) der Ventilbohrung (68) mündet und die anderen Anschlüsse als Radialanschlüsse (X1, Y1, Y2, P, Z) ausgebildet sind, wobei ein erster Steuerausgangsanschluss (Y1) im Bereich zwischen den Ringkanälen (90, 92), der zweite Steuerausgangsanschluss (Y2) und der dazu um 90° versetzte Steuerdruckanschluss (Z) in einem zum ersten Ringkanal (90) benachbarten vorderen Endabschnitt (72) einmünden.
Steueranordnung nach Patentanspruch 10, wobei in der Stirnfläche (80) des Drehschiebers (70) ein Axialkanal (96) mündet, der über zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Radialbohrungen (98, 100) im Umfang des vorderen Endabschnitts (72) des Drehschiebers (70) mündet, wobei diese in der Grundposition (0) und in einer ersten Stellposition (a) hydraulisch mit dem zweiten Steuerausgangsanschluss (Y2) verbunden sind.
Steueranordnung nach Patentanspruch 11, wobei sich zwei Längstaschen (102, 104) von der ersten Ringnut (86) in den vorderen Endabschnitt (72) hinein erstrecken, wobei eine erste Längstasche (102) in der Grundposition (0) mit dem Steuerdruckanschluss (Z) und die zweite Längstasche (104) in einer zweiten Stellposition (b) mit dem zweiten Steuerdruckausgangsanschluss (Y2) hydraulisch verbunden ist und wobei sich von der ersten Ringnut (86) zur zweiten Ringnut (88) hin eine dritte Längstasche (106) erstreckt, die in der ersten Stellposition (a) mit dem ersten Steuerausgangsanschluss (Y1) verbunden ist, und sich von der zweiten Ringnut (88) hin zur ersten Ringnut (86) eine vierte und eine fünfte Längstasche (108; 110) erstrecken, wobei die vierte Längstasche (108) in der Grundposition (0) und die fünfte Längstasche (110) in der zweiten Schaltposition (b) mit dem ersten Steuerausgangsanschluss (Y1) verbunden sind.
Steueranordnung nach Patentanspruch 12, wobei die erste Längstasche (102) und die zweite Längstasche (104) um 180°, die dritte Längstasche (106) und die vierte Längstasche (108) um 90° und die vierte und fünfte Längstasche (108; 110) um 90° versetzt zueinander angeordnet sind, wobei die erste Längstasche (102) und die dritte Längstasche (106) koaxial zueinander verlaufen.
Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 7 bis 13, wobei der Drehschieber (70) am vorderen Endabschnitt (72) eine Umfangsnut (74) zur Aufnahme eines Dichtelements (76), insbesondere eines Dichtungsrings aufweist.
Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 7 bis 14, wobei die rückseitige Stirnfläche (80) des Drehschiebers (70) mit einer benachbarten Stirnseite (82) der Ventilbohrung (68) einen Leerraum (84) begrenzt.
Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 7 bis 15, wobei ein Positionierelement (138), vorzugsweise eine federbelastete Kugel, den Drehschieber (70) in seiner Grundstellung (0) fixiert.