EP2153072B1

EP2153072B1 - Ventilanordnung mit individualdruckwaage und senkbremsventil

Info

Publication number: EP2153072B1
Application number: EP08717843A
Authority: EP
Inventors: Matthieu Desbois-Renaudin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-05-02
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: JP2010525274A; US8516944B2; EP2153072A1; WO2008135303A1; ATE528513T1; KR20100029074A; JP4981169B2; US20100139476A1; DE102007020558A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Druckmittelversorgung eines hydraulischen Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Ventilanordnungen werden beispielsweise in Scheibenbauweise ausgeführt und bei Mobilsteuerblöcken zur Ansteuerung von hydraulischen Verbrauchern von mobilen Arbeitsgeräten, beispielsweise kompakten Baumaschinen wie Baggerladern, Mini- und Kompaktbaggern, Telehandler verwendet. Eine Anforderung an das Hydrauliksystem derartiger mobiler Arbeitsgeräte besteht darin, dass das Absenken einer großen negativen oder ziehenden Last kontrolliert erfolgt. Hierzu werden üblicher Weise ablaufseitig so genannte Gegenhalte- oder Senkbremsventile eingesetzt, die im Rücklauf eine Vorspannung erzeugen, die gegen den Hauptantriebsdruck wirkt, so dass die Last für das Gesamtsystem wieder positiv ist und somit kontrollierbar bleibt.
Ein derartiges Senkbremsventil, wie beispielsweise in dem Datenblatt VPSO-SEC-42; 04.52.12-X-99-Z der Firma Oilcontrol, einer Tochter der Anmelderin beschrieben, ist im Prinzip ein Sperrventil, das durch den Druck im Zulauf entriegelbar ist und bei drückender Last ein kontrolliertes Absenken ermöglicht. Das bekannte Senkbremsventil ist mit einem eine Druckmittelzufuhr zum Verbraucher ermöglichenden Rückschlagventil ausgeführt und des Weiteren als Sitzventil ausgebildet, so dass eine-leckagefreie Abstützung der Last ermöglicht ist. Ein weiterer Vorteil dieser bekannten Senkbremsventile besteht darin, dass sie als Sekundärdruckbegrenzungsventil wirken, so dass der Druck im Rücklauf einen am Senkbremsventil eingestellten Maximalwert nicht überschreiten kann.
Derartige Senkbremsventile können bei so genannten LS-Steuerblöcken, wie sie in der DE 197 15 020 A1 oder dem Datenblatt RD 64 276/06.06 entnehmbar sind oder bei LUDV-Steuerblöcken gemäß dem Datenblatt RD 64 125/07.05 der Bosch Rexroth AG eingesetzt werden. Bei den letztgenannten LUDV-Steuerblöcken wird über die Ventilanordnung eine vom Lastdruck und vom verfügbaren Volumenstrom unabhängige Druckmittelvolumenstromverteilung an die verschiedenen Verbraucher des mobilen Arbeitsgerätes gewährleistet. Dabei ist jedem Verbraucher ein Wegeventilelement mit zwei Verbraucheranschlüssen zugeordnet, die über ein Wegeventil mit einer LS-Pumpe oder einem Tank verbindbar sind. Das Wegeventil ist stetig verstellbar ausgeführt und hat einen Geschwindigkeitsteil zur Einstellung des Druckmittelvolumenstroms und einen Richtungsteil zur Einstellung der Durchflussrichtung. Stromabwärts des eine veränderliche Zulaufmessblende ausbildenden Geschwindigkeitsteils ist eine Druckwaage vorgesehen, die in Schließrichtung vom maximalen Lastdruck aller Verbraucher und in Öffnungsrichtung vom Druck stromabwärts der Zulaufmessblende beaufschlagt ist, so dass eine Lastdruck unabhängige Volumenstromverteilung auf die unterschiedlichen Verbraucher erfolgt. Um ein unkontrolliertes Absinken einer ziehenden Last zu vermeiden, kann im Rücklauf vom Verbraucher eines der vorbeschriebenen Senkbremsventile vorgesehen werden. Dieses Senkbremsventil lässt sich vom Druck im Vorlauf zum Verbraucher aufsteuern, um den eingangs genannten Gegendruck aufzubauen. Um beide Bewegungsrichtungen des Verbrauchers im Hinblick auf eine negative Last abzusichern, wird dabei jedem der Verbraucheranschlüsse ein Senkbremsventil zugeordnet, die dann praktisch über Kreuz vom Druck am jeweils anderen Verbraucheranschluss aufsteuerbar sind. Insbesondere bei derartigen LUDV-Steuerblöcken ist allerdings ein erheblicher fertigungstechnischer Aufwand erforderlich, um diesen zum Öffnen des sich im jeweiligen Rücklauf befindlichen Senkbremsventils erforderlichen Pilotdruck vom Vorlauf am anderen Verbraucheranschluss abzugreifen.
Aus der CA 2 551 947 A1 ist schaltbildlich ein Mobilsteuerblock mit Ventilanordnungen bekannt, die zur Druckmittelversorgung von hydraulischen Verbrauchern dienen. Diese bekannten Ventilanordnungen umfassen in einem Gehäuse ein eine verstellbare Zulaufmessblende und ein Richtungsteil aufweisendes Wegeventil, eine der Zulaufmessblende zugeordnete Individual-Druckwaage und zwei entsperrbare Lasthalteventile. Ein Pilotdruck zum Beaufschlagen der Lasthalteventile in Öffnungsrichtung ist in einem Kanal zwischen der Druckwaage und dem Richtungsteil des Wegeventils abgegriffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Ventilanordnung zu schaffen, mit der ein unkontrolliertes Absinken eines Verbrauchers verhinderbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß hat die Ventilanordnung ein in einem Gehäuse aufgenommenes Wegeventil, das eine verstellbare Zulaufmessblende und einen Richtungsteil
zum Einstellen der Durchströmungsrichtung aufweist. Der verstellbaren Zulaufmessblende ist eine Druckwaage zugeordnet und in einem Rücklauf vom Verbraucher ist ein Senkbremsventil angeordnet, das in Öffnungsrichtung mit einem Pilotdruck beaufschlagt ist. Zu dem Senkbremsventil ist und ein in Richtung zum Verbraucher öffnendes Rückschlagventil parallel geschaltet. Der Pilotdruck wird in einem Kanal zwischen der Druckwaage und dem Richtungsteil abgegriffen, wobei der Kanal ein Bogenkanal zwischen einem Druckwaagenausgang und jeweils einer Zwischenkammer eines vorlauf- beziehungsweise rücklaufseitigen Richtungsteils des Wegeventils ist
Erfindungsgemäß wird somit ein ohnehin vorhandener Kanal genutzt und lediglich angebohrt, so dass eine komplexe Kanalführung, beispielsweise um die Druckwaage herum zum rücklaufseitigen Verbraucheranschluss nicht erforderlich ist. Es zeigte sich, dass das Abgreifen des Pilotdrucks im Bereich zwischen der Druckwaage und dem Richtungsteil gegenüber der herkömmlichen Lösung, bei der der Pilotdruck stromabwärts des Richtungsteils abgegriffen ist, keinerlei funktionale Nachteile mit sich bringt.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung ist vorzugsweise als LUDV-Ventilanordnung mit der Zulaufmessblende nachgeschalteter Druckwaage ausgeführt, die in Richtung einer Verringerung des Öffnungsquerschnitts durch den höchsten Lastdruck aller Verbraucher und in Richtung einer Vergrößerung des Öffnungsquerschnitts vom Druck stromabwärts der Zulaufmessblende beaufschlagt ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jedem Verbraucheranschluss ein Senkbremsventil zugeordnet, das dabei jeweils vom gleichen Pilotdruck beaufschlagt ist. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu herkömmlichen Lösungen, bei denen der Pilotdruck über Kreuz am jeweils anderen Verbraucheranschluss abgegriffen ist.
Der Aufbau der Ventilanordnung ist besonders kompakt, wenn dieser Pilotdruck stirnseitig auf eine Pilotfläche des Senkbremsventils wirkt, so dass lediglich ein kurzer Kanal vorgesehen werden muss, um den von dieser Pilotfläche begrenzten Druckraum mit dem Bogenkanal zu verbinden.
Die Kompaktheit lässt sich weiter verbessern, wenn die beiden Senkbremsventile etwa V-förmig zueinander im Gehäuse angeordnet sind, wobei dann die Druckwaage vorzugsweise etwa in der Symmetrieachse zwischen den beiden Senkbremsventilen angeordnet ist.
Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn die beiden mit den Verbraucheranschlüssen der Ventilanordnung verbundenen Arbeitsanschlüsse des Wegeventils in dessen Grundstellung mit einem Tankanschluss verbunden sind.
Der Aufbau des Senkbremsventils ist besonders kompakt, wenn das Rückschlagventil und das Senkbremsventil auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind.
Die Ventilanordnung wird vorzugsweise als Ventilscheibe oder Wegeventilelement eines LUDV-Mobilsteuerblocks ausgebildet.
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 ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Wegeventilelementes;
Figur 2 einen Schnitt durch ein nach diesem Schaltschema ausgeführtes Wegeventilelement und
Figur 3 eine vergrößerte Darstellung eines Senkbremsventils des Wegeventilelementes aus Figur 2.

In Figur 1 ist ein Wegeventilelement 1 eines Mobil-Steuerblocks zur Ansteuerung eines mobilen Arbeitsgerätes dargestellt. Ein derartiger Mobil-Steuerblock ist in Scheibenbauweise ausgeführtund hat in der Regel ein Eingangselement, eine Vielzahl von Wegeventilelementen und ein Endelement. Über jedes Wegeventilelement 1 lässt sich ein Verbraucher 2 mit einer Pumpe 4 oder einem Tank 6 verbinden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Steuerblock als LUDV-Steuerblock ausgeführt, bei dem die Volumenstromverteilung zu den einzelnen Verbrauchern des Arbeitsgerätes unabhängig vom Lastdruck und vom über die Pumpe 4 verfügbaren Druckmittelvolumenstrom erfolgt. Der Grundaufbau des Wegeventils 1 gemäß Figur 1 entspricht einem herkömmlichen LUDV-Wegeblock des Typs SX, wie er im eingangs genannten Datenblatt RD 64 125 beschrieben ist, so dass im Folgenden nur die zum Verständnis der Anmeldung erforderlichen Ausführungen gemacht werden.
Das scheibenförmige Wegeventilelement 1 hat zwei Verbraucheranschlüsse A, B, einen Druckanschluss P, einen Tankanschluss T sowie einen LS (Lastdruck)-Anschluss LS. Über den LS-Anschluss wird der höchste Lastdruck aller Verbraucher 2 abgegriffen und zu einem nicht dargestellten Pumpenregler der im vorliegenden Fall als Verstellpumpe ausgeführten Pumpe 4 geführt. Über diesen Pumpenregler wird der Pumpendruck so eingestellt, dass er stets um eine vorbestimmte Druckdifferenz oberhalb dieses höchsten Lastdrucks liegt. Anstelle der dargestellten Verstellpumpe kann auch eine Konstantpumpe mit Bypass-Druckbegrenzungsventil eingesetzt werden.
Das Wegeventil 1 besteht im Wesentlichen aus einem bspw. handbetätigten stetig verstellbaren Wegeventil 8, das mit einem Druckanschluss P, einem Tankanschluss T, einem weiteren Eingangsanschluss P", zwei Arbeitsanschlüssen A, B sowie einem Druckwaagenanschluss P' ausgeführt ist. Durch das Wegeventil 8 sind jeweils einer Verstellrichtung zugeordnete Zulaufmessblenden 10, 12 zur Einstellung des Druckmittelvolumenstroms sowie Richtungsteile 14, 16 zur Einstellung der Durchströmungsrichtung des Wegeventils 1 ausgebildet. In der federvorgespannten Grundposition des Wegeventils 8 sind die beiden Arbeitsanschlüsse A, B mit dem Tank T verbunden.
Bei einer Verstellung des Wegeventilelementes in eine der mit (a) gekennzeichneten Richtungen, ist der Anschluss T mit dem Arbeitsanschluss B, der Druckwaagenanschluss P' mit dem Eingangsanschluss P und der Arbeitsanschluss A mit dem Anschluss P" verbunden. Bei einer Verstellung in Gegenrichtung (b) ist wiederum der Druckanschluss P mit dem Druckwaagenanschluss P' verbunden, des Weiteren ist der weitere Eingangsanschluss P" mit dem Arbeitsanschluss B und der Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden. Stromabwärts der beiden Zulaufmessblenden 10, 12 ist eine Individual-Druckwaage 18 vorgesehen, die gemeinsam mit den Zulaufmessblenden 10, 12 einen Volumenstromregler ausbildet, durch den der Druckmittelvolumenstrom zum Verbraucher konstant gehalten werden kann. Die Druckwaage 18 hat einen Eingangsanschluss P sowie einen LS-Anschluss LS und einen Ausgangsanschluss C, der über einen Bogenkanal 20 mit dem weiteren Eingangsanschluss P" des Wegeventilelementes1 verbunden ist. Der Eingangsanschluss P der Druckwaage 18 ist über einen Druckwaagenkanal 22 mit dem Druckwaagenanschluss P' des Wegeventils 8 verbunden. Der Druck in diesem Druckwaagenkanal 22 wirkt auch in Öffnungsrichtung auf die Druckwaage 18. Der LS-Anschluss der Druckwaage 18 mündet über einen LS-Verbindungskanal 24 in einem LS-Kanal 27, in dem der über eine Wechselventilkaskade von den einzelnen Verbrauchern abgegriffene höchste Lastdruck anliegt. Dieser LS-Kanal 27 mündet im LS-Anschluss des Wegeventilelementes 1. Der Druck im LS-Kanal 27 beaufschlagt die Druckwaage 18 in Schließrichtung.
In der dargestellten Grundstellung der Druckwaage 18, die über eine schwache Feder eingestellt werden kann, sind die Anschlüsse P, C und LS der Druckwaage 18 abgesperrt. Bei einem Druckaufbau im Druckwaagenkanal 22 wird die Druckwaage 18 in Öffnungsrichtung verstellt, so dass ein Öffnungsquerschnitt zwischen dem Eingangsanschluss P und dem Druckwaagenanschluss C aufgesteuert wird. Bei vollständig aufgesteuerter Druckwaage 18 wird der Eingangsanschluss P mit dem LS-Anschluss der Druckwaage 18 verbunden, so dass der dann im Druckwaagenkanal 22 anliegende Druck in den LS-Kanal 27 gemeldet wird.
Der Druckanschluss P des Wegeventilelementes 1 ist über eine Pumpenleitung 24 mit dem Druckanschluss der Pumpe 4 verbunden. Der von der Pumpe 4 bereitgestellte Druckmittelvolumenstrom wird innerhalb des Wegeventils 1 über einen Zulaufkanal 26 zum Eingangsanschluss P des Wegeventils 8 geführt. Der Tankanschluss T des Wegeventilelementes 1 ist über eine Tankleitung 28 mit dem Tank 6 verbunden und steht über einen Ablaufkanal 30 mit dem Wegeventil 8 in Druckmittelverbindung.
Die beiden Arbeitsanschlüsse A, B stehen über Arbeitskanäle, im Folgenden Vorlaufkanal 34 und Rücklaufkanal 32 genannt und über Verbraucherkanäle 33, 35 mit den beiden Verbraucheranschlüssen A bzw. B des Wegeventilelementes 1 in Verbindung. Diese sind dann über Arbeitsleitungen 36, 38 mit einem Ringraum 40 bzw. einem bodenseitigen Zylinderraum 42 des als Hydrozylinder ausgeführten Verbrauchers 2 verbunden.
Im Vorlauf- und Rücklaufkanal 32, 34 ist jeweils ein Senkbremsventil 44, 46 vorgesehen, denen jeweils ein Rückschlagventil 48 bzw. 50 zugeordnet ist, das in Richtung zum jeweiligen Verbraucheranschluss A, B öffnet. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, sind die Rückschlagventile 48, 50 in das jeweilige Senkbremsventil 44 bzw. 46 integriert. Durch die Senkbremsventile 44, 46 ist eine leckagefreie Abstützung der Last ermöglicht. Des Weiteren wirken sie als Sekundärdruckbegrenzungsventile und verhindern das unkontrollierte Absinken einer negativen Last. Des Weiteren kann bei einem derartigen Lastfall das Entstehen von Kavitationen in den Kanälen zu dem sich vergrößernden Druckraum des Verbrauchers 2 verhindert werden.
Der Grundaufbau eines derartigen Senkbremsventils ist in dem eingangs genannten Datenblatt 04.52.12-X-99-Z der Firma Oilcontrol beschrieben. Jedes der Senkbremsventile 44 ist über eine einstellbare Schließfeder 52 bzw. 54 in Schließrichtung und in Öffnungsrichtung durch den Lastdruck im Bereich der Verbraucherkanäle 33, 35 und durch einen Pilotdruck beaufschlagt, der über einen Pilotkanal 56 vom Bogenkanal 20 abgegriffen ist. Wie Figur 1 entnehmbar ist, wirkt dieser Pilotdruck gleichzeitig auf beide Senkbremsventile 44, 46 in Öffnungsrichtung. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Senkbremsventile 44, 46 zusätzlich noch vom wegeventilseitigen Druck in den Kanälen 32 bzw. 34 in Schließrichtung beaufschlagt. Es sind jedoch Varianten dieser Senkbremsventile vorgesehen, bei denen dieser so genannte "back pressure" auch in Öffnungsrichtung wirkt und somit kompensiert ist. Diesbezüglich sei auf die entsprechende Literatur zu den "counterbalance-Ventilen" der Firma Oilcontrol verwiesen.
Figur 2 zeigt einen Schnittdarstellung eines Wegeventilelementes 1, das gemäß dem vorbeschriebenen Schaltungskonzept aufgebaut ist, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass das in Figur 2 dargestellte Wegeventilelement hydraulisch betätigt ist, während das in Figur 1 dargestellte Wegeventilelement von Hand betätigt wird.
Das Wegeventil 1 hat gemäß Figur 2 ein scheibenförmiges Gehäuse 58, an dem die beiden Verbraucheranschlüsse A, B ausgebildet sind. In diesem Gehäuse 58 sind das Wegeventil 8, die Druckwaage 18 sowie die beiden Senkbremsventile 44,46 aufgenommen.
Das Wegeventil 8 hat einen Wegeventilschieber 60, der in einer Ventilbohrung 62 des Gehäuses 58 verschiebbar geführt ist. An beidseitig aus dem Gehäuse 58 heraus geführten Endabschnitten des Ventilschiebers 60 greift eine Zentrierfederanordnung 64 an, die in seitlich angeflanschten Federgehäusen 66, 68 aufgenommen ist. Der jeweils eingeschlossene Federraum 70 kann bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils über einen Steueranschluss x, y mit einem Steuerdruck beaufschlagt werden, um den Ventilschieber 60 zu verschieben. In vielen Fällen erfolgt dieses Verschieben jedoch von Hand mittels eines Stellhebels, so dass die Federräume dann entsprechend belüftet sind.
Der Ventilschieber 60 ist in bekannter Weise mit einer Vielzahl von Ringnuten versehen, so dass an einem mittleren Steuerbund zwei Messblendensteuerkanten 72, 74 und an zwei beidseitig davon angeordneten Steuerbunden jeweils eine Richtungssteuerkante 76, 78 ausgebildet ist. An zwei Endbunden des Ventilschiebers 60 sind jeweils ein Tanksteuerkante 79 bzw. 81 vorgesehen.
Die Ventilbohrung 62 ist im mittleren Bereich zu einer mit dem Zulaufkanal 26 verbundenen Zulaufkammer 80 erweitert. In der Darstellung gemäß Figur 2 links neben dieser ist eine Druckwaagenkammer 82 vorgesehen, die über die beiden Messblendensteuerkanten 72, 74 je nach Verstellrichtung des Ventilschiebers 60 mit der Zulaufkammer 80 verbunden ist. Die Messblendenkammer 82 ist über den vorstehend beschriebenen Druckwaagenkanal 22 mit dem in Figur 2 unten liegenden, axialen Eingang der Druckwaage 18 verbunden.
Beidseitig von den beiden Kammern 80, 82 ist die Ventilbohrung 62 mit jeweils einer Zwischenkammer 84, 86 ausgeführt, die über den in Figur 1 beschriebenen Bogenkanal 20 mit dem radialen Ausgang der Druckwaage 18 verbunden sind, wobei der Bogenkanal 20 den Außenumfang der Druckwaage 18 ringförmig umgreift, so dass beide Schenkel des Bogenkanals 20 miteinander verbunden sind.
Beidseitig der Zwischenkammern 84, 86 sind jeweils eine Arbeitskammer 88 bzw. 90 und eine Tankkammer 92 bzw. 94 vorgesehen. Die Arbeitskammern 88, 90 sind über den Vorlaufkanal 34, den Rücklaufkanal 32 sowie die Verbraucherkanäle 35, 33 mit den Verbraucheranschlüssen B bzw. A verbunden, wobei die Senkbremsventile 44, 46 in den Druckmittelströmungspfaden zu diesen Anschlüssen A, B eingesetzt sind.
Die beiden außen liegenden Tankkammern 92, 94 sind beide mit dem in Figur 2 nicht dargestellten Ablaufkanal 30 verbunden, über den das Druckmittel zum Tank 6 zurückgeführt werden kann.
In der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Grundposition des Ventilschiebers 60 ist die Druckmittelverbindung zwischen den Kammern 80, 82 sowie 86, 90 und 84, 88 abgesperrt. Die Druckmittelverbindung der beiden Arbeitskammern 88, 90 zu den daneben liegenden Tankkammern 92, 94 ist durch die jeweilige Tanksteuerkante 79, 81 aufgesteuert, so dass die Kanäle 32, 34 zum Tank hin entlastet sind.
In der Darstellung gemäß Figur 2 verläuft die Achse des Wegeventils 8 etwa in der Horizontalen, während die Druckwaagenachse rechtwinklig dazu in der Vertikalen liegt. Die Ventilachsen der beiden Senkbremsventile 44, 46 sind V-förmig schräg dazu angestellt, so dass sich ein äußerst kompakter Aufbau ergibt. Dabei sind die Außenflächen des Gehäuses 58 entsprechend der Anstellung der Senkbremsventilachsen angeschrägt. Gemäß der Darstellung in Figur 2 sind die beiden Senkbremsventile 44, 46 in Patronenbauweise ausgeführt und jeweils in eine abgestufte Senkbremsventilbohrung 96, 98 eingesetzt, deren radial zurückgesetzte Endabschnitte jeweils in einen Schenkel des Bogenkanals 20 einmünden. Der prinzipielle Aufbau der Senkbremsventile 44, 46 wird beispielhaft anhand der vergrößerten Darstellung des Senkbremsventils 46 in Figur 3 erläutert, wobei wiederum nur wesentliche Bauelemente beschrieben werden und im übrigen auf das eingangs genannte Datenblatt 04.52.12-X-99-Z des Ventils VBSO-SEC-42 verwiesen wird.
Das Senkbremsventil 46 hat eine Gehäusepatrone 100, die in die Senkbremsventilbohrung 98 eingeschraubt ist, wobei die Gehäusepatrone 100 lediglich einen Teil der beweglichen Bauelemente aufnimmt, da diese im Wesentlichen direkt in der Senkbremsventilbohrung 98 geführt sind. Jedes Senkbremsventil hat einen Schließkörper 102, der mit einem Kegel 104 gegen einen Ventilsitz 106 vorgespannt ist. Dieses Vorspannen erfolgt mittels der in der Gehäusepatrone 100 aufgenommenen Schließfeder 52, die über einen axial verschiebbaren Federteller 108 an der rückseitigen Stirnwandung des Kegels 104 angreift. Der Federteller 108 ist dichtend in der Gehäusepatrone 100 geführt. Die Schließfeder 52 ist ihrerseits an einer Stellschraube 110 abgestützt, die verstellbar in der Gehäusepatrone 100 aufgenommen ist, so dass die Vorspannung der Schließfeder 52 und damit der vom Senkbremsventil 46 voreingestellte Maximaldruck veränderbar ist. Die Stellschraube 110 ist mittels einer Sicherungsmutter 111 gekontert. Gemäß der Darstellung in Figur 3 ragt die Gehäusepatrone 100 über den Rücklaufkanal 32 hinaus in die Senkbremsventilbohrung 98 hinein. Im Bereich des Rücklaufkanals 32 ist die Senkbremsventilbohrung 98 zu einer Ringkammer 112 erweitert. Diese ist über eine radiale Mantelbohrung 114 der Gehäusepatrone 100 mit einem die Schließfeder 52 aufnehmenden Federraum 116 verbunden, so dass in diesem der Druck in der Arbeitskammer 90 anliegt.
Ebenfalls im Bereich der Ringkammer 112 ist im Mantel der Gehäusepatrone 100 eine Vielzahl von Ausnehmungen 118 vorgesehen, über die der zwischen dem Ventilsitz 106 und den dichtend geführten Federteller 108 gelegene Bereich des Gehäusepatroneninnenraums mit dem Rücklaufkanal 32 verbunden ist.
An dem mit den Ausnehmungen 118 versehenen Endabschnitt der Gehäusepatrone 100 ist eine den Ventilsitz 106 ausbildende Sitzhülse 120 abgestützt. Diese ist dichtend entlang eines sich an die Gehäusepatrone 100 anschließenden Abschnitts der Senkbremsventilbohrung 98 geführt und über eine schwache Feder 122 gegen die benachbarte Stirnwandung der Gehäusepatrone 100 vorgespannt. Diese Feder 122 ist an einer Stützbuchse 124 abgestützt, die ihrerseits an einer Radialschulter 126 der Senkbremsventilbohrung 98 anliegt. Durch die Sitzhülse 120 und die Stützbuchse 124 wird das Rückschlagventil 48 ausgebildet, über das Druckmittel vom Rücklaufkanal 32 um das Senkbremsventil 46 herum zum Arbeitsanschluss A geführt werden kann.
Ein sich in Figur 3 nach links an den Kegel 104 anschließender Vorsprung des Schließkörpers 102 trägt an seinem Endabschnitt einen Pilotbund 128, der dichtend in dem in Figur 3 linken, zurückgestuften Endabschnitt der Senkbremsventilbohrung 98 geführt ist, so dass eine stirnseitige Pilotfläche 130 mit dem Druck im Bogenkanal 20 beaufschlagt ist. Die Senkbremsventilbohrung 98 ist zum Verbraucherkanal 33 hin offen, so dass auf den in Figur 3 links vom Ventilsitz 106 gelegenen Bereich des Schließkörpers 102 der Druck im Verbraucherkanal 33 wirkt. Die Axiallänge der Ausnehmungen 118 ist so gewählt, dass die in Figur 3 linke Stirnfläche des Federtellers 108 ebenfalls mit dem Druck im Rücklaufkanal 32 beaufschlagt ist.
Dementsprechend ist das Senkbremsventil 98 in Schließrichtung von der Kraft der Schließfeder 52 beaufschlagt, wobei deren Federteller 108 druckausgeglichen ist, da beide Stirnflächen mit dem Druck im Rücklaufkanal 32 beaufschlagt sind. In Schließrichtung wirkt des Weiteren der Druck im Rücklaufkanal 32 auf die der Ventilsitzfläche entsprechenden Differenzfläche des Schliesskörpers 102. In Öffnungsrichtung wirkt der Druck im Bogenkanal 20 auf die Pilotfläche 130 und der Druck im Verbraucherkanal 33 auf die Flächendifferenz von Ventilsitzfläche und Pilotbundfläche (gekennzeichnet durch Ventilsitzdurchmesser bzw. Pilotbunddurchmesser).
Wie sich aus den Darstellungen gemäß den Figuren 2 und 3 ergibt, ist die Kanalführung in dem erfindungsgemäßen Wegeventilelement 1 äußerst einfach, da durch die direkte Verbindung der Senkbremsventilbohrung 96, 98 mit dem Bogenkanal 20 keine zusätzlichen Kanäle zum Abgreifen eines Pilotdruckes erforderlich sind. Bei den herkömmlichen Lösungen musste die Pilotfläche 130 über einen um die Druckwaage 18 herum geführten Kanal mit dem jeweiligen Verbraucherkanal 33, 35 verbunden werden, so dass das Gehäuse 58 wesentlich aufwendiger zu fertigen war.
Soll nun beispielsweise der Hydrozylinder ausgefahren werden, so wird das Wegeventil 8 in eine seiner mit b gekennzeichneten Positionen verstellt, wobei der Ventilschieber 60 in der Darstellung gemäß Figur 2 nach rechts verschoben wird. Dadurch wird über die Messblendensteuerkante 72 die Verbindung zwischen der Zulaufkammer 80 und der Messblendenkammer 82 aufgesteuert, so dass das Druckmittel über die Druckwaage 18 in den Bogenkanal 20 strömt. Der Druckmittelvolumenstrom wird dabei durch die mittels der Messblendensteuerkante 72 eingestellte Zulaufmessblende 10 (siehe Figur 1) bestimmt. Gleichzeitig wird über die Richtungssteuerkante 76 die Druckmittelverbindung zwischen der Zwischenkammer 84 und der Arbeitskammer 88 aufgesteuert, so dass das Druckmittel in den Vorlaufkanal 34 eintritt und in Öffnungsrichtung auf die Sitzhülse 120 des Rückschlagventils 48 des Senkbremsventils 44 wirkt, so dass die Sitzhülse 120 gegen die Kraft der schwachen Feder 122 vom Kegel 104 des Senkbremsventils 44 abhebt und ohne nennenswerten Verlust eine Druckmittelströmung in den Verbraucherkanal 35 und von dort über die Arbeitsleitung 38 zum bodenseitigen Zylinderraum 42 des Verbrauchers 2 ermöglicht ist. Der Hydrozylinder wird ausgefahren, wobei das aus dem kolbenstangenseitigen Ringraum 40 verdrängte Druckmittel über die Arbeitsleitung 36, den Arbeitsanschluss A zum Senkbremsventil 46 strömt. Dieses ist, wie vorstehend erläutert, durch den Druck im Bogenkanal 20 und durch den Druck im Ringraum 40 in Öffnungsrichtung beaufschlagt, so dass es gegen die Kraft der Schließfeder 52 und des in Schließrichtung wirksamen Drucks im Rücklaufkanal 32 öffnet, so dass der Kegel 104 vom Ventilsitz 106 abhebt und das vom Verbraucher 2 abströmende Druckmittel über das Senkbremsventil 46 in den Rücklaufkanal 32 zur Arbeitskammer 90 und über den von der Tanksteuerkante 81 aufgesteuerten Querschnitt schließlich in die Tankkammer 94 und von dort zum Tank 6 hin abströmt.
Bei Verstellung des Wegeventils 8 in eine seiner mit a gekennzeichneten Positionen wird die Last abgesenkt, so dass Druckmittel aus dem Zylinderraum 42 verdrängt und in den sich vergrößernden Ringraum 40 gefördert wird. Das unkontrollierte Absinken wird dabei zuverlässig verhindert, da bei einem Absacken der Last der Druck im Bogenkanal 20 abfällt und entsprechend das Senkbremsventil 44 zugesteuert wird um den eingangs beschriebenen Gegendruck aufzubauen.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Arbeitsanschlüsse A, B des Wegeventils 8 in der Grundposition mit dem Tank 6 verbunden. Prinzipiell lassen sich auch Wegeventile verwenden, bei denen in der Grundposition die beiden Arbeitsanschlüsse A, B mit Bezug zum Tank 6 abgesperrt sind, oder es können auch der Eingangsanschluss P und der Tankanschluss 6 in der Grundposition miteinander verbunden sein. Die Senkbremsventile 44, 46 können prinzipiell mit einer in Schließrichtung wirksamen Steuerfläche, mit zur Atmosphäre belüfteten Federraum oder mit einer Druckkompensation ausgeführt sein, bei der der Druck in den Kanälen 32, 34 keine Wirkung auf die Senkbremsventilfunktion hat.
Offenbart ist eine Ventilanordnung zur Druckmittelversorgung eines hydraulischen Verbrauchers mit einem Wegeventil, das eine den Druckmittelvolumenstrom vorgebende Zulaufmessblende und ein die Durchströmungsrichtung steuerndes Richtungsteil aufweist. Dem Wegeventil ist eine Individual-Druckwaage zugeordnet. In einem Rücklauf vom Verbraucher ist ein Senkbremsventil vorgesehen, das in Öffnungsrichtung von einem Pilotdruck beaufschlagt ist. Erfindungsgemäß wird dieser Pilotdruck in einem Kanal zwischen der Druckwaage und dem Richtungsteil abgegriffen.

Claims

Ventilanordnung, die zur Druckmittelversorgung eines hydraulischen Verbrauchers (2) dient und in einem Gehäuse (58) ein eine verstellbare Zulaufmessblende (10, 12) und ein Richtungsteil (14, 16) aufweisendes Wegeventil (8), eine der Zulaufmessblende (10, 12) zugeordnete Individual-Druckwaage (18), ein Senkbremsventil (44, 46), das in einem Rücklauf vom Verbraucher (2) vorgesehen und das in Öffnungsrichtung von einem Pilotdruck beaufschlagt ist, und ein in Richtung zum Verbraucher (2) öffnendes und dem Senkbremsventil (44, 46) parallel geschaltetes Rückschlagventil (48, 50) aufweist, wobei der Pilotdruck in einem Kanal (20) zwischen der Druckwaage (18) und dem Richtungsteil (14, 16) abgegriffen ist und der Kanal ein Bogenkanal (20) zwischen einem Druckwaagenausgang (c) und jeweils einer Zwischenkammer (84, 86) eines vorlauf- beziehungsweise rücklaufseitigen Richtungsteils (14, 16) des Wegeventils ist.
Ventilanordnung nach Patentanspruch 1, wobei die Druckwaage (18) der Zulaufmessblende (10, 12) nachgeschaltet ist und in die Richtung einer Verringerung des Öffnungsquerschnitts vom höchsten Lastdruck aller Verbraucher (2) und in Öffnungsrichtung vom Druck stromabwärts der Zulaufmessblende (10, 12) beaufschlagt ist.
Ventilanordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei sowohl im Vorlauf als auch im Rücklauf ein Senkbremsventil (44, 46) vorgesehen ist und beide vom gleichen Pilotdruck beaufschlagt sind.
Ventilanordnung nach Patentanspruch 3, wobei der Pilotdruck stirnseitig auf eine Pilotfläche (130) des Senkbremsventils (44, 46) wirkt und dieses mit seiner Pilotfläche (130) zum Bogenkanal (20) hin weisend angeordnet ist.
Ventilanordnung nach Patentanspruch 4, wobei die beiden Senkbremsventile (44, 46) V-förmig zueinander angeordnet sind.
Ventilanordnung nach Patentanspruch 5, wobei die Druckwaage (18) etwa in der Mittelachse zwischen den beiden Senkbremsventilen (44, 46) angeordnet ist.
Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zwei Arbeitsanschlüsse (A, B) des Wegeventils (8) in dessen Grundstellung mit einem Tank (6) verbunden sind.
Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Rückschlagventil (48, 50) und das Senkbremsventil (44, 46) auf einer gemeinsamen Achse liegen.
Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Ventilanordnung ein Wegeventilelement (1) eines Mobilsteuerblocks ist