EP3679254B1 - Ventil - Google Patents

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EP3679254B1
EP3679254B1 EP18766189.7A EP18766189A EP3679254B1 EP 3679254 B1 EP3679254 B1 EP 3679254B1 EP 18766189 A EP18766189 A EP 18766189A EP 3679254 B1 EP3679254 B1 EP 3679254B1
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EP
European Patent Office
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valve
fluid
connection
control
valve housing
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EP18766189.7A
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Peter Bruck
Frank Schulz
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Hydac Fluidtechnik GmbH
Original Assignee
Hydac Fluidtechnik GmbH
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Publication date
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    • F15B2211/6658Control using different modes, e.g. four-quadrant-operation, working mode and transportation mode

Definitions

  • the invention relates to a valve with the features in the preamble of claim 1.
  • the use of pressure compensators in hydraulically operating lifting devices is state of the art.
  • the document DE 102 02 607 C1 shows an example of the arrangement of a pressure compensator in a lifting device for lifting and lowering loads to influence the lowering behavior, the pressure compensator being arranged in a return line of a relevant lifting cylinder.
  • Another preferred application is the use in lifting devices that are equipped with a lifting mechanism damping that can be activated or deactivated.
  • a pressure compensator ensures that the accumulator pressure at an associated damping accumulator automatically follows the load pressure of the respective lifting mechanism cylinder, both when the lifting mechanism damping is activated and when the lifting mechanism is deactivated. This ensures that if the lifting mechanism damping is activated, after previously deactivated operation, no uncontrolled lifting or lowering of the lifting mechanism can take place.
  • valve with the features in the preamble of claim 1 with a valve housing which has a control connection and a fluid inlet and a fluid outlet, and with a Control piston arranged longitudinally displaceably in the valve housing, which, against the action of an energy store, in particular in the form of a compression spring, brings the control piston into at least one position forming a fluid-carrying connection between the fluid inlet and the fluid outlet by means of a control pressure prevailing at the control connection, or blocks this connection, in which Control piston a first orifice is arranged, which connects the control connection with a receiving space for the energy storage fluid-carrying, and wherein a second orifice is arranged in an intermediate part in the valve housing, by means of which the receiving space can be connected to a compensation space.
  • the invention is based on the object of providing a valve which is characterized by particularly favorable operating behavior as a pressure compensator for use in hydraulically operated lifting devices which are provided with lifting mechanism damping.
  • this object is achieved by a valve which has the features of claim 1 in its entirety.
  • an essential feature of the invention is that the valve is intended for use as a pressure compensator in hydraulically actuated lifting devices and that the compensation chamber is in fluid communication with the fluid outlet. Due to the arrangement of two diaphragms, which on the one hand lead from the control connection to the receiving space with the spring loading the control piston and, on the other hand, lead from the equalizing chamber leading the pressure of the fluid outlet to the receiving space, the valve represents a kind of piloted pressure compensator the two diaphragms with the spring arranged between them, the control pressure of the pressure compensator generated by the spring is increased.
  • the damping accumulator Since, due to the function of the pressure compensator, the pressure on the damping accumulator follows the load pressure on the lifting cylinder, the damping accumulator is automatically discharged when the lifting cylinder is lowered and is reloaded when it is lifted again.
  • the constant charging process which also takes place in the deactivated damping mode, i.e. with a functionless damping memory, requires pump power, which costs energy and which reduces the lifting speed.
  • an additional switching valve is used between the pump side and the pressure compensator, which blocks this connection in the deactivated damping mode and prevents the accumulator from charging in this mode.
  • the second diaphragm can be closed by means of a pilot control device which can be controlled by an actuating magnet. If an actuating magnet is used, the closing force of which is greater than the hydraulic force acting on the control piston, the pilot oil flow is prevented when the magnet is actuated and the control piston of the pressure compensator is therefore in the closed position, so that the pressure compensator is blocked.
  • a pilot control device which can be controlled by an actuating magnet. If an actuating magnet is used, the closing force of which is greater than the hydraulic force acting on the control piston, the pilot oil flow is prevented when the magnet is actuated and the control piston of the pressure compensator is therefore in the closed position, so that the pressure compensator is blocked.
  • the pilot control device has a pilot cone which interacts with a valve seat on the intermediate part and on which two energy stores, in particular in the form of compression springs, act in and against the effective direction of the actuating magnet.
  • the arrangement can advantageously be made in such a way that the compensation space is at least partially accommodated in the intermediate part, which establishes a fluid-conducting connection to a collecting space as a further part of the compensation space that is permanently connected to the fluid outlet via at least one fluid-conducting connection path Valve housing is in communication.
  • the actuation part of the actuation magnet is guided in a connection part of the actuation magnet provided for connecting the actuation magnet to the valve housing, which, at least partially, takes up one energy store of the pilot control device and connects to the intermediate part, the latter and the connection part being stationary on the valve housing are arranged.
  • control piston is designed as a hollow piston, at least in the area of the control connection and at least in the area in which, at least partially, the energy store is accommodated, with one orifice, designed as a screw-in piece, being inserted into the control piston, the two cavities of which permanently connected to each other in a fluid-carrying manner.
  • the orifice is designed as a screw-in piece, identical control pistons can be fitted with different orifices for the desired function adjustment.
  • the control piston can advantageously be provided with a stop part on the side of the intermediate part, which is in one and in the other Stop position can be brought into contact with the valve housing or with the intermediate part.
  • the arrangement can be made such that the control connection is introduced into the valve housing in the axial direction and the fluid inlet and the fluid outlet reach through the valve housing in the radial direction, the hollow piston on the outer circumference with the valve housing Limited annular space, which in the other stop position of the control piston completely passes over the fluid outlet.
  • the invention also relates to a device for damping the lifting mechanism, the device having the features of claim 10.
  • a hydraulically actuated lifting cylinder is denoted by 2, by means of whose working piston 4 a load 6 can be raised and lowered.
  • To control the lifting cylinder 2 its working spaces 8 and 10, which are separate from the working piston 4, are connected to a 4/3-way slide valve 12 which can be controlled by a relevant operator and which has a pressure supply connection P and a tank connection T leading to the tank side.
  • the lifting device is provided with a lifting mechanism damper 14, which is connected to the piston-side working space 8 via a connection point 16 and to the rod-side working space 10 of the lifting cylinder 2 via a connection point 18.
  • the lifting mechanism damping 14 has a hydropneumatic damping accumulator 20, the oil side 22 of which is connected at a connection point 24 to an accumulator line 26.
  • two electrically actuated switching valves 28 and 30 are provided, which can be switched against a mechanical restoring force into an open position to activate the lifting mechanism damping 14.
  • the switching valve 28 connects the piston-side working chamber 8 of the lifting cylinder 2 via the connection point 16 with the storage line 26.
  • the other switching valve 30 connects the rod-side working chamber 10 of the lifting cylinder 2 with a return line 32 leading to the tank side T in the open position Fig.
  • the switching valves 28 and 30 are in a switching position in the absence of electrical actuation in which the switching valve 28 with a check valve 34 blocks the fluid flow from the working chamber 8 to the storage line 26, but the fluid flow in allows reverse direction.
  • switching valve 30 blocks the fluid flow from the rod-side working chamber 10 of the lifting cylinder 2 to the return line 32 with a check valve 36, but enables the fluid flow in the opposite direction.
  • a pressure compensator 38 is inserted between the storage line 26 and the pressure supply connection P, the control connection 40 of which is connected via a control line 42 to the connection point 16, which is connected to the piston-side working chamber 8 of the lifting cylinder 2.
  • the load pressure of the working chamber 8 of the lifting cylinder 2 is therefore applied to the control connection 40 via the control line 42. Since the pressure compensator 38 is connected with its input 44 via a charging line 48 to the pressure supply connection P and with its output 46 to the accumulator line 26, the accumulator pressure of the damping accumulator 20 follows the load pressure of the working chamber 8 of the lifting cylinder 2.
  • the piston-side working chamber 8 of the lifting cylinder 2 is connected to the tank side T via the 4/3-way valve 12 during lowering operations.
  • the switching position shown of the switching valve 28 is therefore discharged via its check valve 34 during each lowering operation of the damping accumulator 20. Since the pressure of the damping accumulator 20 follows the load pressure in the working chamber 8 of the pressure cylinder 2 due to the function of the pressure compensator 38, the damping accumulator 20 is charged again via the charging line 48 with each new lifting process.
  • a switching valve 50 is inserted in the prior art in the charging line 48 between pressure compensator 38 and pressure supply connection P, which a charging current when lifting mechanism damping 14 is deactivated towards the Damping memory 20 prevents and only releases the charging line 48 when the lifting mechanism damping 14 is activated.
  • the charging line 48 is protected against a return flow in the direction of the pressure supply connection P by a check valve 52.
  • the diaphragm or throttle shown in the control line 42 and the diaphragm or throttle in the charging line 48 (each without a reference number) are used for improved control and coordination of the hydraulic circuit (likewise Fig. 3 ).
  • the Fig. 2 shows in a separate representation the design of the pressure compensator 38 according to a first embodiment of the invention.
  • the so-called cartridge design valve has a valve housing 54 with an open end 56 and an end which is closed in a pressure-tight manner by a screwed-in end piece 58.
  • the valve housing 54 can be installed in a valve block, not shown, in the manner customary for cartridge cartridges.
  • a guide cylinder 60 extends in the valve housing 54 to a spring receiving space 62 with an enlarged inner diameter of which the bores 64 closest to the open end 56 connect the fluid inlet 44 ( Fig. 1 ) and the other bores 66 the fluid outlet 46 ( Fig. 1 ) form.
  • the open housing end 56 forms the control connection 40 of the valve.
  • a control piston 68 is guided in a longitudinally displaceable manner, which is designed as a hollow piston and is loaded at its inner end by a compression spring 70 provided as an energy store.
  • the end of the compression spring 70 facing away from the control piston 68 is supported on an intermediate part 72, which on the one hand rests on a step 74 of the valve housing 54 and on the other hand rests on the end piece 58 in Is set in the axial direction and seals the spring receiving space 62 by means of a sealing device 76.
  • the in Fig. 2 As shown in the depressurized state, the control piston 68 is moved by the compression spring 70 into an end position in which the control piston 68 rests with an end stop part 78 on a housing step located at the end of the spring receiving space 62. In the other end position displaced against the force of the compression spring 70, the control piston 68 rests with the stop part 78 on the intermediate part 72.
  • the control piston 68 has an outer annular space 80 into which the fluid inlet 44 formed by the bores 64 opens and whose axially inner end forms a control edge 82.
  • the in Fig. 2 In the illustrated end position of the control piston 68, the depressurized state shown is the control edge 82 in front of the bores 66, so that the fluid outlet 46 is closed.
  • control edge 82 In the control position of the control piston 68 shifted against the force of the compression spring 70, the control edge 82 exposes the connection to the annular space 80, with the control edge 82 completely traversing the bores 66 of the fluid outlet 46 when the control piston 68 is in the right end position.
  • the control piston 68 designed as a hollow piston has, in the area adjoining the spring receiving space 62, an area tapered in internal diameter with an internal thread 84 into which a screw-in piece 86 is screwed, in which a first orifice 88 is located, which has the control input 40 the spring receiving space 62 connects.
  • a second panel 90 is formed which connects the spring receiving space 62 with a compensation space 92 located in the intermediate part 72, which in turn is connected via radial bores 94 with a collecting space 96, which is as Annular space between the outer circumference of the intermediate part 72 and the inside of the valve housing 54 is located.
  • the collecting space 96 is above inclined connecting sections 98 in the valve housing 54
  • Fluid ducts in the valve block, not shown, are connected to the fluid outlet 46 formed by the bores 66, so that the pressure of the damping accumulator 20 is effective on the second diaphragm 90 via the connecting paths 98, the collecting chamber 96 and the compensation chamber 92.
  • the combination of the two orifices 88 and 90 with the compression spring 70 in between forms a type of pilot control for the pressure compensator, the pilot oil flow flowing through the second orifice 90 increasing the control pressure generated by the compression spring 70.
  • the Fig. 3 shows how the Fig. 1 , the circuit of a hydraulically actuated lifting device, wherein the lifting mechanism damper 14 works with a pressure compensator according to a second embodiment of the valve according to the invention, which is shown in Fig. 4 is shown separately in longitudinal section.
  • the valve housing 54 of the second exemplary embodiment corresponds in construction to the first exemplary embodiment, as are the internal components, such as control piston 54 with first aperture 88, compression spring 70, intermediate part 72 as the closure of spring receiving space 62 and second aperture 90.
  • the compensation space 92 formed in the intermediate part 72 is not closed by a closed end piece 58, but is replaced by a connection part 102 screwed into the valve housing 54 for an actuating magnet 104.
  • the connection part 102 rests on the intermediate part 72 for its axial fixing.
  • the actuation magnet 104 has an axially displaceable actuation part 106 which, when the magnet 104 is energized, in Fig. 4 moves to the left.
  • the actuating part 106 which is guided displaceably in the connection part 102, extends into a chamber 108 formed in the connection part 102, which forms a continuation of the adjoining compensation space 92 in the intermediate part 72.
  • the actuating part 106 is used to control a pilot cone 110, for which a valve seat 112 is formed on the intermediate part 72. This is located on the intermediate part 72 in front of the access to the second panel 90, so that it can be closed by the pilot cone 110.
  • a third compression spring 120 is inserted between the pressure plate 118 and the intermediate part 72, the spring force of which is less than that of the other pressure spring 116 resting on the pressure plate 118.
  • the second diaphragm 90 can be closed by means of the pilot cone 110 when the magnet 104 is actuated, or can be released by means of the restoring force of the third compression spring 120 when the electromagnet 104 is not actuated.
  • the pilot oil flow is prevented, so that the control piston 68 closes the connection between the fluid inlet 44 and the fluid outlet 46.
  • the valve assumes not only the function of the pressure compensator 38 when the lifting mechanism damping 14 is activated, but also the function of the switching valve 50, which blocks the charging line 48, when the lifting mechanism damping 14 is deactivated Fig. 1 and replaces this.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ventil mit den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Der Einsatz von Druckwaagen bei hydraulisch arbeitenden Hubeinrichtungen ist Stand der Technik. Das Dokument DE 102 02 607 C1 zeigt beispielhaft die Anordnung einer Druckwaage bei einer Hubeinrichtung zum Anheben und Absenken von Lasten zur Beeinflussung des Senkverhaltens, wobei die Druckwaage in einer Rücklaufleitung eines betreffenden Hubzylinders angeordnet ist. Eine weitere bevorzugte Anwendung ist der Einsatz bei Hubeinrichtungen, die mit einer aktivierbaren oder deaktivierbaren Hubwerksdämpfung ausgerüstet sind. Mittels einer Druckwaage wird hierbei sichergestellt, dass der Speicherdruck an einem zugeordneten Dämpfungsspeicher sowohl bei aktivierter als auch bei deaktivierter Hubwerksdämpfung selbsttätig dem Lastdruck des betreffenden Hubwerkzylinders folgt. Dadurch ist gewährleistet, dass im Falle des Aktivierens der Hubwerksdämpfung, nach vorausgehendem deaktiviertem Betrieb, kein unkontrolliertes Heben oder Senken des Hubwerks stattfinden kann.
  • Die WO 2006/084576 A1 beschreibt Ventil mit den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1 mit einem Ventilgehäuse, das einen Steueranschluss sowie einen Fluideingang und einen Fluidausgang aufweist, und mit einem im Ventilgehäuse längsverfahrbar angeordneten Regelkolben, der entgegen der Wirkung eines Energiespeichers, insbesondere in Form einer Druckfeder, mittels eines am Steueranschluss herrschenden Steuerdrucks den Regelkolben in mindestens eine eine fluidführende Verbindung zwischen dem Fluideingang und dem Fluidausgang bildende Stellung bringt oder diese Verbindung sperrt, wobei in dem Regelkolben eine erste Blende angeordnet ist, die den Steueranschluss mit einem Aufnahmeraum für den Energiespeicher fluidführend verbindet, und wobei eine zweite Blende in einem Zwischenteil im Ventilgehäuse angeordnet ist, mittels deren der Aufnahmeraum mit einem Ausgleichsraum verbindbar ist.
  • Weitere Ventile gehen aus der DE 36 05 980 A1 , der EP 2 698 545 A2 und der EP 3 309 644 A1 hervor.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Ventil zur Verfügung zu stellen, das sich als Druckwaage für den Einsatz bei hydraulisch betätigten Hubeinrichtungen, die mit Hubwerksdämpfung versehen sind, durch ein besonders günstiges Betriebsverhalten auszeichnet.
  • Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Ventil gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
  • Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass das Ventil für den Einsatz als Druckwaage bei hydraulisch betätigbaren Hubeinrichtungen vorgesehen ist und dass der Ausgleichsraum in fluidführender Verbindung mit dem Fluidausgang steht. Durch die Anordnung zweier Blenden, die einerseits vom Steueranschluss her zu dem Aufnahmeraum mit der den Regelkolben belastenden Feder führen und andererseits von dem den Druck des Fluidausgangs führenden Ausgleichsraum her zum Aufnahmeraum führen, stellt das Ventil eine Art vorgesteuerte Druckwaage dar. Durch die Kombination aus den beiden Blenden mit der dazwischen angeordneten Feder wird der von der Feder erzeugte Regeldruck der Druckwaage verstärkt. Dies begünstigt eine kompakte Bauweise mit kleindimensionierter Druckfeder in der Art eines sog. Cartridge-Ventils, das sich besonders für den Einsatz bei Hubeinrichtungen mobiler Einheiten, wie Staplern, Autokrane oder dergleichen, eignet, bei denen für die Hydraulikkomponenten ein begrenzter Einbauraum zur Verfügung steht.
  • Da aufgrund der Funktion der Druckwaage der Druck am Dämpfungsspeicher dem Lastdruck am Hubzylinder folgt, entlädt sich der Dämpfungsspeicher bei Senkvorgängen des Hubzylinders automatisch und wird bei erneuten Hubvorgängen neu geladen. Der ständige Ladeprozess, der auch im deaktivierten Dämpfungsmodus, also bei funktionslosem Dämpfungsspeicher, stattfindet, erfordert Pumpenleistung, was Energie kostet und wodurch sich die Hubgeschwindigkeit reduziert. Beim Stand der Technik wird zur Verhinderung dieses Effektes ein zusätzliches Schaltventil zwischen Pumpenseite und Druckwaage eingesetzt, das diese Verbindung im deaktivierten Dämpfungsmodus sperrt und den Ladeprozess des Speichers in diesem Modus verhindert.
  • Im Hinblick auf diese Problematik ist bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils die zweite Blende mittels einer Vorsteuereinrichtung verschließbar, die von einem Betätigungsmagneten ansteuerbar ist. Bei Einsatz eines Betätigungsmagneten, dessen Schließkraft größer ist als die auf den Regelkolben wirkende hydraulische Kraft, bleibt bei Betätigung des Magneten der Vorsteuerölstrom unterbunden und somit der Regelkolben der Druckwaage in der Schließstellung, so dass die Druckwaage gesperrt ist. Dies ermöglicht die Integration der üblicherweise vom zusätzlichen Schaltventil zur Verfügung gestellten Sperrfunktion in die Patrone der Druckwaage und ermöglicht eine entsprechende Einsparung an Bauaufwand und Bauraum der Dämpfungseinrichtung.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die Vorsteuereinrichtung einen Vorsteuerkegel auf, der mit einem Ventilsitz am Zwischenteil zusammenwirkt und an dem in und entgegen der Wirkrichtung des Betätigungsmagneten zwei Energiespeicher, insbesondere in Form von Druckfedern, angreifen.
  • Mit Vorteil kann die Anordnung in der Art getroffen sein, dass der Ausgleichsraum, zumindest teilweise, im Zwischenteil aufgenommen ist, das eine fluidführende Verbindung zu einem Sammelraum als einem weiteren Teil des Ausgleichsraums herstellt, der über mindestens eine fluidführende Verbindungsstrecke permanent fluidführend mit dem Fluidausgang im Ventilgehäuse in Verbindung steht.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist das Betätigungsteil des Betätigungsmagneten in einem für die Verbindung des Betätigungsmagneten mit dem Ventilgehäuse vorgesehenen Anschlussteil des Betätigungsmagneten geführt, das, zumindest teilweise, den einen Energiespeicher der Vorsteuereinrichtung aufnimmt und sich an das Zwischenteil anschließt, wobei Letzteres und das Anschlussteil stationär am Ventilgehäuse angeordnet sind.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist der Regelkolben, zumindest im Bereich des Steueranschlusses und zumindest im Bereich, in dem, zumindest teilweise, der eine Energiespeicher aufgenommen ist, als Hohlkolben ausgeführt, wobei die eine Blende, als Einschraubstück ausgeführt, in den Regelkolben eingesetzt, dessen beide Hohlräume permanent fluidführend miteinander verbindet. Bei der Ausbildung der Blende als Einschraubstück können baugleiche Regelkolben für die gewünschte Funktionsanpassung mit unterschiedlichen Blenden bestückt werden.
  • Mit Vorteil kann der Regelkolben auf der Seite des Zwischenteils mit einem Anschlagteil versehen sein, das in der einen und in der anderen Anschlagstellung in Anlage mit dem Ventilgehäuse bzw. mit dem Zwischenteil bringbar ist.
  • Für die Ausbildung des Ventils in sog. Cartridge-Bauweise kann die Anordnung so getroffen sein, dass der Steueranschluss in axialer Richtung in das Ventilgehäuse eingebracht ist und der Fluideingang und der Fluidausgang in radialer Richtung das Ventilgehäuse durchgreifen, wobei der Hohlkolben außenumfangsseitig mit dem Ventilgehäuse einen Ringraum begrenzt, der in der anderen Anschlagstellung des Regelkolbens den Fluidausgang vollständig überfährt.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Hubwerksdämpfung, wobei die Vorrichtung die Merkmale des Patentanspruchs 10 aufweist.
  • Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    in Symboldarstellung die Schaltung einer hydraulisch betätigbaren, mit einer Hubwerksdämpfung versehenen Hubeinrichtung;
    Fig. 2
    einen gegenüber einer praktischen Ausführungsform etwa 3½-fach vergrößert gezeichneten Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ventils, das als Druckwaage bei der Hubeinrichtung von Fig. 1 eingesetzt ist;
    Fig. 3
    in Symboldarstellung die Schaltung einer hydraulisch betätigbaren, mit einer Hubwerksdämpfung versehenen Hubeinrichtung, die als Druckwaage ein Ventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist; und
    Fig. 4
    einen Längsschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ventils.
  • In Fig. 1 ist ein hydraulisch betätigbarer Hubzylinder mit 2 bezeichnet, mittels dessen Arbeitskolben 4 eine Last 6 anhebbar und absenkbar ist. Zur Steuerung des Hubzylinders 2 sind dessen vom Arbeitskolben 4 getrennte Arbeitsräume 8 und 10 mit einem durch einen betreffenden Bediener ansteuerbaren 4/3-Wege-Schieberventil 12 in Verbindung, das einen Druckversorgungsanschluss P und einen zur Tankseite führenden Tankanschluss T aufweist. Die Hubeinrichtung ist mit einer Hubwerksdämpfung 14 versehen, die über eine Anschlussstelle 16 mit dem kolbenseitigen Arbeitsraum 8 und über eine Anschlussstelle 18 mit dem stangenseitigen Arbeitsraum 10 des Hubzylinders 2 verbunden ist. Die Hubwerksdämpfung 14 weist entsprechend dem Stand der Technik einen hydropneumatischen Dämpfungsspeicher 20 auf, dessen Ölseite 22 an einer Anschlussstelle 24 mit einer Speicherleitung 26 verbunden ist.
  • Um die Hubeinrichtung in einen Betriebszustand mit deaktivierter Hubwerksdämpfung 14 oder einen Betriebszustand mit aktivierter Hubwerksdämpfung 14 zu bringen, sind zwei elektrisch betätigbare Schaltventile 28 und 30 vorgesehen, die gegen eine mechanische Rückstellkraft in eine Durchlassstellung zur Aktivierung der Hubwerksdämpfung 14 schaltbar sind. In der Durchlassstellung verbindet das Schaltventil 28 den kolbenseitigen Arbeitsraum 8 des Hubzylinders 2 über die Anschlussstelle 16 mit der Speicherleitung 26. Das andere Schaltventil 30 verbindet in der Durchlassstellung den stangenseitigen Arbeitsraum 10 des Hubzylinders 2 mit einer zur Tankseite T führenden Rücklaufleitung 32. In Fig. 1, bei der der Zustand der deaktivierten Hubwerksdämpfung 14 dargestellt ist, befinden sich die Schaltventile 28 und 30 bei fehlender elektrischer Betätigung in einer Schaltstellung, bei der das Schaltventil 28 mit einem Rückschlagventil 34 den Fluidstrom vom Arbeitsraum 8 zur Speicherleitung 26 sperrt, den Fluidstrom jedoch in umgekehrter Richtung ermöglicht. Das andere Schaltventil 30 sperrt bei dieser Schaltstellung mit einem Rückschlagventil 36 den Fluidstrom vom stangenseitigen Arbeitsraum 10 des Hubzylinders 2 zur Rücklaufleitung 32, ermöglicht jedoch den Fluidstrom in umgekehrter Richtung.
  • In der bei Hubwerksdämpfungen üblichen Weise ist zwischen der Speicherleitung 26 und dem Druckversorgungsanschluss P eine Druckwaage 38 eingefügt, deren Steueranschluss 40 über eine Steuerleitung 42 mit der Anschlussstelle 16 in Verbindung ist, die mit dem kolbenseitigen Arbeitsraum 8 des Hubzylinders 2 verbunden ist. Über die Steuerleitung 42 liegt daher am Steueranschluss 40 der Lastdruck des Arbeitsraums 8 des Hubzylinders 2 an. Da die Druckwaage 38 mit ihrem Eingang 44 über eine Ladeleitung 48 mit dem Druckversorgungsanschluss P und mit ihrem Ausgang 46 mit der Speicherleitung 26 in Verbindung ist, folgt der Speicherdruck des Dämpfungsspeichers 20 dem Lastdruck des Arbeitsraums 8 des Hubzylinders 2.
  • Beim Betrieb der Hubeinrichtung mit deaktivierter Hubwerksdämpfung 14 ist bei Senkvorgängen der kolbenseitige Arbeitsraum 8 des Hubzylinders 2 über das 4/3-Wege-Ventil 12 mit der Tankseite T in Verbindung. Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung des Schaltventils 28 findet daher über dessen Rückschlagventil 34 ein Entladevorgang des Dämpfungsspeichers 20 bei jedem Senkvorgang statt. Da durch die Funktion der Druckwaage 38 der Druck des Dämpfungsspeichers 20 dem Lastdruck im Arbeitsraum 8 des Druckzylinders 2 folgt, findet bei jedem neuen Hubvorgang über die Ladeleitung 48 ein erneuter Ladevorgang des Dämpfungsspeichers 20 statt. Um bei aufeinanderfolgenden Senk- und Hubvorgängen des Hubzylinders 2 bei deaktivierter Hubwerksdämpfung 14 die aufeinanderfolgenden Ladevorgänge des Dämpfungsspeichers 20 zu vermeiden, ist beim Stand der Technik in der Ladeleitung 48 zwischen Druckwaage 38 und Druckversorgungsanschluss P ein Schaltventil 50 eingefügt, das bei deaktivierter Hubwerksdämpfung 14 einen Ladestrom in Richtung auf den Dämpfungsspeicher 20 unterbindet und lediglich bei aktivierter Hubwerksdämpfung 14 die Ladeleitung 48 freigibt. Zusätzlich ist die Ladeleitung 48 durch ein Rückschlagventil 52 gegen einen Rückstrom in Richtung auf den Druckversorgungsanschluss P abgesichert. Die in der Fig. 1 gezeigte Blende oder Drossel in der Steuerleitung 42 sowie die Blende oder Drossel in der Ladeleitung 48 (jeweils ohne Bezugszeichen) dienen der verbesserten Ansteuerung sowie der Abstimmung des Hydraulikkreises (ebenso Fig. 3).
  • Die Fig. 2 zeigt in gesonderter Darstellung die Ausbildung der Druckwaage 38 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das in sog. Cartridge-Bauweise ausgeführte Ventil weist ein Ventilgehäuse 54 mit einem offenen Ende 56 und einem durch ein eingeschraubtes Endstück 58 druckdicht abgeschlossenes Ende auf. Mit seinem in Fig. 2 linksseitigen Gehäuseabschnitt ist das Ventilgehäuse 54 in bei Cartridge-Patronen üblicher Weise in einen nicht gezeigten Ventilblock einbaubar. Vom offenen Ende 56 her erstreckt sich im Ventilgehäuse 54 ein Führungszylinder 60 bis zu einem im Innendurchmesser erweiterten Feder-Aufnahmeraum 62. Im Bereich des Führungszylinders 60 weist das Ventilgehäuse 54 axial zueinander versetzte Bohrungen 64 und 66 auf, die den Zugang zum Führungszylinder 60 bilden und von denen die dem offenen Ende 56 nächstgelegenen Bohrungen 64 den Fluideingang 44 (Fig. 1) und die anderen Bohrungen 66 den Fluidausgang 46 (Fig. 1) bilden. Das offene Gehäuseende 56 bildet den Steueranschluss 40 des Ventils.
  • Im Führungszylinder 60 ist ein Regelkolben 68 längsverfahrbar geführt, der als Hohlkolben ausgebildet ist und an seinem innenliegenden Ende durch eine als Energiespeicher vorgesehene Druckfeder 70 belastet ist. Das vom Regelkolben 68 abgewandte Ende der Druckfeder 70 stützt sich dabei an einem Zwischenteil 72 ab, das einerseits durch Anlage an einer Stufe 74 des Ventilgehäuses 54 und andererseits durch Anlage am Endstück 58 in Axialrichtung festgelegt ist und den Feder-Aufnahmeraum 62 mittels einer Dichteinrichtung 76 abdichtet.
  • Bei dem in Fig. 2 gezeigten, drucklosen Zustand ist der Regelkolben 68 durch die Druckfeder 70 in eine Endstellung bewegt, in der der Regelkolben 68 mit einem endseitigen Anschlagteil 78 an einer am Ende des Feder-Aufnahmeraums 62 befindlichen Gehäusestufe anliegt. In der gegen die Kraft der Druckfeder 70 verschobenen anderen Endstellung liegt der Regelkolben 68 mit dem Anschlagteil 78 am Zwischenteil 72 an. Der Regelkolben 68 weist einen äußeren Ringraum 80 auf, in den der durch die Bohrungen 64 gebildete Fluideingang 44 einmündet und dessen axial innenliegendes Ende eine Steuerkante 82 bildet. Bei dem in Fig. 2 gezeigten, drucklosen Zustand befindet sich bei der dargestellten Endstellung des Regelkolbens 68 die Steuerkante 82 vor den Bohrungen 66, so dass der Fluidausgang 46 geschlossen ist. Bei gegen die Kraft der Druckfeder 70 verschobenen Regelpositionen des Regelkolbens 68 legt die Steuerkante 82 die Verbindung zum Ringraum 80 frei, wobei bei der in die rechte Endstellung verfahrenen Stellung des Regelkolbens 68 die Steuerkante 82 die Bohrungen 66 des Fluidausgangs 46 vollständig überfährt.
  • Der als Hohlkolben ausgeführte Regelkolben 68 weist in dem an den Feder-Aufnahmeraum 62 angrenzenden Bereich einen im Innendurchmesser verjüngten Bereich mit einem Innengewinde 84 auf, in das ein Einschraubstück 86 eingeschraubt ist, in dem sich eine erste Blende 88 befindet, die den Steuereingang 40 mit dem Feder-Aufnahmeraum 62 verbindet. In dem an den Feder-Aufnahmeraum 62 angrenzenden Zwischenteil 72 ist eine zweite Blende 90 ausgebildet, die den Feder-Aufnahmeraum 62 mit einem im Zwischenteil 72 befindlichen Ausgleichsraum 92 verbindet, der wiederum über Radialbohrungen 94 mit einem Sammelraum 96 in Verbindung ist, der sich als Ringraum zwischen dem Außenumfang des Zwischenteils 72 und der Innenseite des Ventilgehäuses 54 befindet. Über schräg verlaufende Verbindungsstrecken 98 im Ventilgehäuse 54 ist der Sammelraum 96 über Fluidführungen im nicht gezeigten Ventilblock mit dem durch die Bohrungen 66 gebildeten Fluidausgang 46 in Verbindung, so dass der Druck des Dämpfungsspeichers 20 über die Verbindungsstrecken 98, den Sammelraum 96 und den Ausgleichsraum 92 an der zweiten Blende 90 wirksam ist. Die Kombination aus den beiden Blenden 88 und 90 mit der dazwischenliegenden Druckfeder 70 bildet für die Druckwaage eine Art Vorsteuerung, wobei der über die zweite Blende 90 fließende Vorsteuerölstrom den von der Druckfeder 70 erzeugten Regeldruck verstärkt.
  • Die Fig. 3 zeigt, wie die Fig. 1, die Schaltung einer hydraulisch betätigbaren Hubeinrichtung, wobei die Hubwerksdämpfung 14 mit einer Druckwaage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils arbeitet, das in Fig. 4 gesondert im Längsschnitt dargestellt ist. Das Ventilgehäuse 54 des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht in der Bauweise dem ersten Ausführungsbeispiel, ebenso wie die inneren Komponenten, wie Regelkolben 54 mit erster Blende 88, Druckfeder 70, Zwischenteil 72 als Abschluss des Feder-Aufnahmeraums 62 und zweite Blende 90. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist der im Zwischenteil 72 gebildete Ausgleichsraum 92 nicht durch ein geschlossenes Endstück 58 abgeschlossen, sondern ist durch ein in das Ventilgehäuse 54 eingeschraubtes Anschlussteil 102 für einen Betätigungsmagneten 104 ersetzt. Wie das Endstück 58 des ersten Ausführungsbeispiels liegt das Anschlussteil 102 am Zwischenteil 72 für dessen axiale Festlegung an.
  • Der Betätigungsmagnet 104 weist ein axial verfahrbares Betätigungsteil 106 auf, das bei Bestromung des Magneten 104 in Fig. 4 nach links verfährt. Das im Anschlussteil 102 verschiebbar geführte Betätigungsteil 106 erstreckt sich in eine im Anschlussteil 102 gebildete Kammer 108, die eine Fortsetzung des sich anschließenden Ausgleichsraums 92 im Zwischenteil 72 bildet. Das Betätigungsteil 106 dient zur Steuerung eines Vorsteuerkegels 110, für den am Zwischenteil 72 ein Ventilsitz 112 gebildet ist. Dieser befindet sich am Zwischenteil 72 vor dem Zugang zur zweiten Blende 90, so dass diese durch den Vorsteuerkegel 110 verschließbar ist. Das Betätigungsteil 106 liegt mit seinem freien Ende an einem in der Kammer 108 befindlichen Druckstück 114 an, an dem sich eine zweite Druckfeder 116 mit ihrem einen Ende abstützt, die mit ihrem anderen Ende an einem Druckteller 118 anliegt, der einen im Durchmesser erweiterten, rückwärtigen Teil des Ventilkegels 110 bildet. Für die Rückstellung des Vorsteuerkegels 110, d.h. das Abheben vom Ventilsitz 112 bei nicht bestromtem Betätigungsmagneten 104, ist zwischen dem Druckteller 118 und dem Zwischenteil 72 eine dritte Druckfeder 120 eingesetzt, deren Federkraft geringer ist als diejenige der anderen, am Druckteller 118 anliegenden Druckfeder 116.
  • Bei dieser Anordnung ist die zweite Blende 90 bei betätigtem Magneten 104 mittels des Vorsteuerkegels 110 verschließbar oder bei nicht betätigtem Elektromagneten 104 mittels der Rückstellkraft der dritten Druckfeder 120 freigebbar. Bei durch den Betätigungsmagneten 104 geschlossener zweiter Blende 90 ist der Vorsteuerölstrom unterbunden, so dass der Regelkolben 68 die Verbindung zwischen Fluideingang 44 und Fluidausgang 46 schließt. Bei Einsatz als Druckwaage 38 bei der Hubwerksdämpfung 14, wie in Fig. 3 gezeigt, übernimmt das Ventil nicht nur bei aktivierter Hubwerksdämpfung 14 die Funktion der Druckwaage 38, sondern bei deaktivierter Hubwerksdämpfung 14 zusätzlich die Funktion des die Ladeleitung 48 sperrenden Schaltventils 50 von Fig. 1 und ersetzt dieses.

Claims (11)

  1. Ventil mit einem Ventilgehäuse (54), das einen Steueranschluss (40) sowie einen Fluideingang (64) und einen Fluidausgang (66) aufweist, und mit einem im Ventilgehäuse (54) längsverfahrbar angeordneten Regelkolben (68), der entgegen der Wirkung eines Energiespeichers (70), insbesondere in Form einer Druckfeder, mittels eines am Steueranschluss (40) herrschenden Steuerdrucks den Regelkolben (68) in mindestens eine eine fluidführende Verbindung zwischen dem Fluideingang (40) und dem Fluidausgang (66) bildende Stellung bringt oder diese Verbindung sperrt, wobei in dem Regelkolben (68) eine erste Blende (88) angeordnet ist, die den Steueranschluss (40) mit einem Aufnahmeraum (62) für den Energiespeicher (70) fluidführend verbindet, und wobei eine zweite Blende (90) in einem Zwischenteil (72) im Ventilgehäuse (54) angeordnet ist, mittels deren der Aufnahmeraum (62) mit einem Ausgleichsraum (92) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil für den Einsatz als Druckwaage (38) bei hydraulisch betätigbaren Hubeinrichtungen (2) vorgesehen ist und dass der Ausgleichsraum (92) in fluidführender Verbindung (98) mit dem Fluidausgang (66) steht.
  2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Blende (90) mittels einer Vorsteuereinrichtung (110) verschließbar ist, die von einem Betätigungsmagneten (104) ansteuerbar ist.
  3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuereinrichtung einen Vorsteuerkegel (110) aufweist, der mit einem Ventilsitz (112) am Zwischenteil (72) zusammenwirkt und an dem in und entgegen der Wirkrichtung des Betätigungsmagneten (104) zwei Energiespeicher (116, 120), insbesondere in Form von Druckfedern, angreifen.
  4. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsraum (92), zumindest teilweise, im Zwischenteil (72) aufgenommen ist, das eine fluidführende Verbindung (94) zu einem Sammelraum (96) als einem weiteren Teil des Ausgleichsraums (92) herstellt, der über mindestens eine fluidführende Verbindungsstrecke (98) permanent fluidführend mit dem Fluidausgang (66) im Ventilgehäuse (54) in Verbindung steht.
  5. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsteil (106) des Betätigungsmagneten (104) in einem für die Verbindung des Betätigungsmagneten (104) mit dem Ventilgehäuse (54) vorgesehenen Anschlussteil (102) des Betätigungsmagneten (104) geführt ist, das, zumindest teilweise, den einen Energiespeicher (116) der Vorsteuereinrichtung (110) aufnimmt und sich an das Zwischenteil (72) anschließt.
  6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (72) und das Anschlussteil (102) stationär am Ventilgehäuse (54) angeordnet sind.
  7. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkolben (68), zumindest im Bereich des Steueranschlusses (40) und zumindest im Bereich, in dem, zumindest teilweise, der eine Energiespeicher (70) aufgenommen ist, als Hohlkolben ausgeführt ist und dass die eine Blende (88), als Einschraubstück (86) ausgeführt, in den Regelkolben (68) eingesetzt, dessen beide Hohlräume permanent fluidführend miteinander verbindet.
  8. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkolben (68) auf der Seite des Zwischenteils (72) mit einem Anschlagteil (78) versehen ist, das in der einen und in der anderen Anschlagstellung in Anlage mit dem Ventilgehäuse (54) bzw. mit dem Zwischenteil (72) bringbar ist.
  9. Ventil nach Anspruch 7 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueranschluss (40) in axialer Richtung in das Ventilgehäuse (54) eingebracht ist und der Fluideingang (64) und der Fluidausgang (66) in radialer Richtung das Ventilgehäuse (54) durchgreifen und dass der Hohlkolben außenumfangsseitig mit dem Ventilgehäuse (54) einen Ringraum (80) begrenzt, der in der anderen Anschlagstellung des Regelkolbens (68) den Fluidausgang (66) vollständig überfährt.
  10. Vorrichtung zur Hubwerksdämpfung mit einer Druckversorgungsquelle (P), einer Druckspeichereinrichtung (20), mindestens einem hydraulischen Verbraucher (2), insbesondere in Form eines hydraulischen Arbeitszylinders, und einem Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, der mit einem Arbeitsraum (8) des hydraulischen Verbrauchers (2) fluidführend an den Steueranschluss (40) des Ventils angeschlossen ist, dessen Fluideingang (64) an die Druckversorgungsquelle (P) und dessen Fluidausgang (66) an die Druckspeichereinrichtung (20) angeschlossen ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Arbeitsraum (8), der an den Steueranschluss (40) des Ventils angeschlossen ist, gleichzeitig über ein Sperrventil (28) in die fluidführende Verbindung (26) zwischen Ventil und Druckspeichereinrichtung (20) geschaltet ist, und dass ein weiterer Arbeitsraum (10) des hydraulischen Verbrauchers (2) über ein weiteres Sperrventil (30) an eine Rücklaufleitung (32) zur Tankseite (T) hin angeschlossen ist.
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