WO2007090522A1 - Hydraulische steueranordnung mit regeneration und senkbremsventil - Google Patents

Hydraulische steueranordnung mit regeneration und senkbremsventil Download PDF

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WO2007090522A1
WO2007090522A1 PCT/EP2007/000611 EP2007000611W WO2007090522A1 WO 2007090522 A1 WO2007090522 A1 WO 2007090522A1 EP 2007000611 W EP2007000611 W EP 2007000611W WO 2007090522 A1 WO2007090522 A1 WO 2007090522A1
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valve
pressure
chamber
hydraulic control
arrangement according
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PCT/EP2007/000611
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Thomas Weickert
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Robert Bosch Gmbh
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/024—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member by means of differential connection of the servomotor lines, e.g. regenerative circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/003—Systems with load-holding valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/021—Valves for interconnecting the fluid chambers of an actuator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/505—Pressure control characterised by the type of pressure control means
    • F15B2211/50509—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means
    • F15B2211/50545—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means using braking valves to maintain a back pressure

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic control arrangement for controlling a consumer, in particular a hydraulic cylinder according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a hydraulic control arrangement for actuating a hydraulic cylinder is known, for example, from Komatsu's "Structure and Function CLSS, Arm Regeneration Circuit.”
  • This conventional control arrangement has a directional control valve whose valve spool controls the pressure medium connection between a pressure medium source, a tank and two pressure chambers the lowering of the hydraulic cylinder is adjustable and a lowering brake valve arranged axially parallel to the directional valve in the control arrangement for the flow control of the pressure medium volume flow with pulling load whose control piston is acted upon by the force of a spring in the closing direction and the pressure in the expanding pressure chamber in the opening direction.
  • the US 5,832,808 Bl shows a hydraulic control arrangement for driving a hydraulic cylinder with a directional control valve, the valve slide for controlling the pressure medium connection between a pressure medium source, a tank and two pressure chambers of the hydraulic cylinder is adjustable.
  • pressure medium from the running pressure medium volume flow for regeneration via a direction of increasing pressure chamber opening, outside the directional control valve radially arranged check valve is also branched into a regeneration channel and summable to the pressure medium flow in the inlet.
  • the invention has for its object to provide a control arrangement in which a compact design is possible with minimal device complexity.
  • the control arrangement according to the invention for controlling a consumer has a directional valve whose valve slide for controlling the pressure medium connection between a pressure medium source, a tank and two pressure chambers of the consumer is adjustable and a lowering brake valve for sequencing the pressure medium flow of a decreasing pressure chamber, the control piston is acted upon in the closing direction by the force of a spring and in the opening direction of the pressure in the expanding pressure chamber, wherein for regeneration pressure medium from the running pressure medium flow upstream of the lowering brake valve via a in the direction of the increasing pressure chamber opening check valve in a regeneration line can be branched off and summed to the pressure medium volume flow in the inlet.
  • the check valve is integrated in the valve slide, wherein the pressure acting in the opening direction on the lowering brake valve pressure is reported through the check valve.
  • control piston of the lowering brake valve is arranged coaxially to the check valve in a common receiving bore of the valve spool.
  • the check valve preferably has a closing body, which is biased against a valve seat and has a through hole, so that the valve seat limited end face and a spring chamber defining the rear surface of the closing body is acted upon by the pressure in a control chamber of the valve spool, which increase the pressure in itself Pressure chamber corresponds.
  • control chamber is acted upon by at least one transverse bore in the valve spool with the pressure in the increasing pressure chamber.
  • the Schlie ⁇ redesign is executed in a preferred embodiment as a stepped piston and has an arranged beyond the valve seat, acting in the opening direction annular shoulder, which is acted upon by the pressure in the decreasing pressure chamber.
  • the annular shoulder limits in sections a non-return valve inlet space, which is connectable via at least one radial bore in the valve spool with a return space of a valve spool receiving the valve bore in which the pressure is applied upstream of the lowering brake valve.
  • the check valve is preferably preceded by a throttle for controlling the pressure medium volume flow in the regeneration line.
  • the throttle is formed by at least one opening in the radial bore throttle notch.
  • the closing body is preferably biased by the force of a compression spring against the valve seat, which is frontally supported on the control piston of the lowering brake valve, which in turn is supported by the spring on a fixed in the receiving bore of the valve spool closure member.
  • control piston immersed in a blind hole of the closure part and limited with this a spring chamber of the spring.
  • control piston of the lowering brake valve is designed as a stepped piston.
  • This preferably has an axial bore, so that acting in the opening direction end face and a spring space defining in the closing direction acting back surface is acted upon by the pressure in the control chamber of the valve spool, which corresponds to the pressure in the increasing pressure chamber.
  • a throttle is preferably provided in the axial bore of the control piston.
  • the acting in the opening direction of the end face of the control piston has a relation to the rear surface larger cross section, so that the control piston is actuated by the pressure in the control chamber against the force of the spring in its open position. Due to the rear surface acting in the closing direction of the control piston, the spring can be dimensioned smaller.
  • a circumferential groove is introduced on the outer circumference of the control piston, which is acted upon via at least one jacket bore with the pressure in the decreasing pressure chamber and which can be connected in the open position of the control piston via tank holes in the valve slide with a drain clearance, so that pressure from the decreasing pressure chamber of the consumer can drain to the tank.
  • the receiving bore is designed as a blind hole.
  • load holding valves are arranged in an arc channel, the regeneration taking place via the receiving bore designed as an axial bore.
  • a logic valve is provided in the axial bore.
  • the spring space of a closing body of the logic Valve is relieved in a preferred embodiment of the invention via at least one radial bore in the first working positions of the valve spool to the tank, which is closed in further working positions of the valve spool by a wall of the valve bore, so that the logic valve is locked in its closed position.
  • Figure 1 is a circuit diagram of a hydraulic control arrangement according to the invention
  • Figure 2 is a sectional view of a first concrete embodiment of the control arrangement of Figure 1;
  • Figure 3 is a sectional view of the shifted to the right valve spool of Figure 2;
  • Figure 4 is an enlarged view of the directional control valve in the region of the check valve and lowering brake valve of Figure 3;
  • Figure 5 is a sectional view of the left shifted valve spool of Figure 2;
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through an inventive directional control valve according to an embodiment for leakage-free support of the hydraulic cylinder
  • Figure 7 is an enlarged view of the shifted to the right valve spool in the region of the logic valve.
  • Figure 1 shows a circuit diagram of a hydraulic control device 1 according to the invention for driving a consumer, for example a double-acting hydraulic cylinder 2 of a mobile working device, not shown.
  • the pressure medium supply of the hydraulic cylinder 2 via a pump 4, which is connected via a feed line 6 and a flow line 7 with a piston-side pressure chamber (cylinder chamber) 8 of the hydraulic cylinder 2.
  • a piston-side pressure chamber (cylinder chamber) 8 of the hydraulic cylinder 2.
  • a piston rod-side annular space 12 of the hydraulic cylinder 2 can be connected via a return line 14 with a tank 16.
  • the control piston 22 in the closing direction by the force of a spring 24 and in the opening direction via a control channel 26 from Pressure in the cylinder chamber 8 of the hydraulic cylinder 2 or more precisely is acted upon by the pressure in the flow line 7.
  • pressure medium For regeneration pressure medium from the running out of the annulus 12 pressure medium flow upstream of the lowering brake valve 20 via a arranged in a regeneration line 30 and in the direction of increasing cylinder chamber 8 opening check valve 28 is branched off and summable to the pressure medium volume flow in the inlet of the cylinder chamber 8.
  • FIG. 2 shows a first concrete exemplary embodiment of the control arrangement 1 according to the invention from FIG. 1.
  • This has a directional control valve 34, with a valve bore 36 introduced into a valve housing 35 in which a valve slide 38 is guided in an axially displaceable manner.
  • the directional control valve 34 has a directional part 40 and a speed part 42 via which, as will be explained in more detail below, the pressure medium flow direction or the pressure medium volume flow to the hydraulic cylinder 2 (see FIG. 1) is adjustable.
  • the valve bore 36 of the directional control valve 34 is in the radial direction from left to right to a Weghoffm 44, a Vorlaufhoffm 46, a downstream of a schematically indicated pressure compensator 48 arranged pressure compensator chamber 50, a compensation chamber 52, a pressure upstream of the scale 48 arranged connecting space 54, a Zulaufhoffm 56, an upstream of the pressure compensator 48 arranged further pressure compensator space 58, arastlaufhoffm 60 and a further furnishhoffm 62 expanded.
  • the pressure medium flow rate is kept constant by the metering orifice 10 independent of load.
  • These spaces 44 to 62 are spaced apart by annular webs 64 to 82 of the valve housing 35.
  • the two drainage spaces 44, 62 are connected to a tank connection T and the inlet discharge 56 are connected to a pressure connection P.
  • the supply chamber 4 communicates with a working port A, via which the cylinder chamber 8 of the hydraulic cylinder 2 can be supplied with pressure medium (see FIG. 1).
  • the remindlaufhoffm 60 is connected to a working port B, via which the annular space 12 of the hydraulic cylinder 2 according to Figure 1 can be supplied with pressure medium.
  • the two pressure compensator chambers 50, 58 are connected to the pressure compensator outlet P "via a curved passage 84, so that the same pressure is applied in the spaces 50, 58.
  • the connecting space 54 communicates with a pressure compensator input P '.
  • a feed control groove 86, two horrinnuten 88, 90 and a wastewater spraynut 92 are provided, which are bounded by annular collars 94 to 102.
  • fine control notches 104 of the return control groove 92 a control edge is formed, via which the connection between the remindlaufhoffm 60 and the pressure compensator space 58 is opened or closed.
  • Vorlaufberichtnut 86 two control edges 106, 108 are formed.
  • the connection between the Vorlaufhoffm 46 and the pressure compensator chamber 50 is opened or closed, while on the control edge 106, the connection between the Vorlaufhoffm 46 and the drain chamber 44 up or is controlled.
  • the control edges 106, 108 are each designed with fine control notches 110.
  • 114 are formed with Feinberichtkerben 116, 118 which form the metering orifice 10 of Figure 1 in cooperation with the annular web 74, on the case of an axial displacement of the valve spool 38 from the illustrated basic position to the left and right a connection from Zulaufhoffm 56 to the connection space 54 and thus to the schematically indicated pressure compensator 48 is opened.
  • the metering orifice 10 is controlled, so that the connection between the inlet chamber 56 and the connecting space 54 is shut off.
  • the lowering brake valve 20 For flow control of the pressure medium flow from the annular space 12 of the hydraulic cylinder 2 at pulling load the directional control valve 34, the lowering brake valve 20 is assigned, the control piston 22 is acted upon in the closing direction by the force of the spring 24 and in the opening direction of the pressure in the cylinder chamber 8, wherein for the regeneration pressure medium from the expiring Pressure medium volume flow upstream of the lowering brake valve 20 via the toward the increasing cylinder chamber 8 opening check valve 28 in the regeneration line 30 (see Figure 1) can be branched off and summed to the pressure medium volume flow in the inlet.
  • the check valve 28 is integrated in the valve slide 38, wherein the pressure acting in the opening direction on the lowering brake valve 20 pressure is reported through the check valve 28 therethrough.
  • control piston 22 of the lowering brake valve 20 coaxial with the check valve 28 in a common, formed as a stepped blind hole 120 extending axially receiving bore 122 of the valve slide 38 which in an end face 124 (right in Figure 3) of the valve spool 38th empties.
  • the check valve 28 has a closing body 126 which is biased against a valve seat 128 of the valve spool 38 and having a through hole 130 so that a valve seat 128 limited end face 132 and a spring chamber 134 limiting Rear surface 136 with the pressure in a control chamber 138 of the blind hole 120 of the valve spool 38 is acted upon.
  • the control chamber 138 is acted upon on the one hand in a circumferential groove 140 of the valve spool 38 and on the other hand in the pressure compensator chamber 58 opening transverse bores 142 in the valve spool with the pressure in the cylinder chamber 8 of the hydraulic cylinder 2. Via the transverse bores 142, a connection from the pressure compensator chamber 58 to the blind borehole 120 is opened in the illustrated to the right shifted working positions of the valve slide 38.
  • the closing body 126 of the check valve 28 is designed as a stepped piston and has an annular shoulder 146 arranged beyond the valve seat 128 and acts in the opening direction.
  • the annular shoulder 146 is via radial bores 148 and throttling notches 150 which open out into the adjustable throttle 32 (see FIG. 1) the return chamber 60 with the pressure in the annular space 12 of the hydraulic cylinder 2 acted upon.
  • the annular shoulder 146 defines a check valve inlet space 152, which is connectable via the radial bores 148 and the adjustable throttle 32 with the remindlaufhoffm 60, in which the pressure is applied upstream of the lowering brake valve 20.
  • the through hole 130 of the closing body 126 has on the bottom side a radial extension on which a first end section of a compression spring 154 engages.
  • the compression spring 154 is supported with its second end portion on an end-face annular surface 156 of the control piston 22, which in turn with a stepped End portion 158 extends into the spring 24, which is supported on a closure member 160. This is screwed into the blind bore 120 at the end face and brought into abutment with an abutment shoulder 164 of the valve slide 38 via an annular flange 162.
  • the closing body 126 is biased against the valve seat 128.
  • the control piston 22 of the lowering brake valve 20 is designed as a stepped piston and extends with an end portion 166 in a bore 168 of the closure member 160 and limited with this a spring chamber 170 of the spring 24.
  • the control piston 22 has a radially projecting stop collar 174, which dips into a receiving space , which is limited on the one hand by a radial shoulder 178 of the valve slide 38 and the other by an annular end face 182 of the closure member 160, so that the axial displacement of the control piston 22 is limited by running on the radial shoulder 178 or on the annular end face 182.
  • the control piston 22 In the closing direction of the control piston 22 is biased by the spring 24 with a stop surface 176 of the stop collar 174 against the radial shoulder 178 of the stepped blind hole 120. In the opening direction, the stop collar 174 can be brought into contact with the annular end face 182 of the closure part 160 via a contact surface 180.
  • the receiving space of the stop collar 174 is connected in the illustrated, shifted to the right working position of the valve spool 38 via an obliquely running tank bore 184 in the valve spool with the return chamber 62 and thus relieved to the tank.
  • the control piston 22 has an axial bore 186, which opens via a throttle bore 187 in the spring chamber 170.
  • the end face 156 acting in the opening direction and a stepped rear face 188 delimiting the spring chamber 170 in the closing direction are acted upon by the pressure in the control chamber 138 of the valve slide 38, which corresponds to the pressure in the cylinder chamber 8, so that the spring 24 is supported by the force acting on the rear surface 188 of the control piston 22 force and thus a weaker spring 24 can be used, as if in the spring chamber 170, the tank pressure would act.
  • the end face 156, which acts in the opening direction of the control piston 22, has a larger cross section relative to the rear face 188, so that the control piston 22 can be actuated against the force of the spring 24 in its open position.
  • a circumferential groove 190 is inserted, which is connected via shell bores 192 to the return chamber 60 and is connected to the right shifted control piston 22 via oblique tank holes 194 in the valve spool with the drain chamber 62, so that pressure medium from the decreasing annulus 12th of the hydraulic cylinder 2 can flow to the tank 16 (see Figure 1).
  • the throttle cross-section of the lowering brake valve 20 is determined by a control edge formed by an end face 191 of the circumferential groove 190.
  • FIG. 5 which shows the valve slide 38, which is displaced to the left, from FIG. 2, the connection from the inlet chamber 56 via the metering orifice 10 to the connecting chamber 54 is also controlled in these working positions, so that the pressure compensator chambers 50, 58 are supplied with pressure medium.
  • the pressure compensator chamber 58 is connected via the fine control groove 104 with the return chamber 60, so that the annular space 12 of the hydraulic cylinder 2 (see Figure 1) is supplied with pressure medium.
  • the flow chamber 46 is connected via the fine control notch 110 with the drain chamber 44, so that the cylinder chamber 8 to the tank 16 (see Figure 1) is relieved.
  • the hydraulic cylinder 2 retracts.
  • the function of the control arrangement 1 according to the first exemplary embodiment is explained below with reference to FIGS. 2 to 5.
  • the pressure medium can enter the pressure compensator chambers 50, 58 from the pressure port P via the inlet chamber 56 and the controlled metering orifice 10 into the connecting space 54 and via the pressure compensator 48 and the arc channel 84.
  • the valve spool 38 and the annular collar 96 is shifted to the right, so that the connection from the pressure compensator chamber 50 is opened to the flow chamber 46 via the flow control groove 86 - the pressure medium flows through the flow chamber 46 and the working port A to the cylinder chamber 8 of the hydraulic cylinder 2 ( see FIG. 1).
  • the hydraulic cylinder 2 extends.
  • the valve slide 38 For retracting the hydraulic cylinder 2, the valve slide 38 is moved from the basic position shown in Figure 2 to the left, in its working positions shown in Figure 5. In these working positions, the connection from the inlet space 56 via the metering orifice 10 to the connecting space 54 is controlled, so that the pressure compensator spaces 50, 58 are supplied with pressure medium.
  • the pressure compensator chamber 58 is connected via the fine control groove 104 and the remindlauf devisnut 92 with the return chamber 60, so that the annular space 12 of the hydraulic cylinder 2 is supplied via the working port B with pressure medium.
  • the flow chamber 46 is connected via the flow control groove 86 and the fine control notch 110 with the drain chamber 44, so that the cylinder chamber 8 is relieved via the working port B to the tank 16.
  • the hydraulic cylinder 2 enters without regeneration.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through an inventive directional control valve 198 according to an embodiment for leakage-free support of acted upon by a pulling load F hydraulic cylinder 2.
  • the basic structure of this directional control valve 198 corresponds to that of Figures 2 to 5, ie also in this variant, a check valve 28 and a lowering brake valve 20 ⁇ arranged coaxially in the valve spool 38, which in principle have the same structure as in the above-described embodiment.
  • This embodiment differs from that described above essentially in that in the bow channel 84 downstream the pressure compensator 48 is provided in each case one in the direction of the pressure compensator 48 closing unlockable load-holding valve 196 for leak-free support of the hydraulic cylinder 2.
  • valve spool 38 Since the regeneration can not take place in this variant due to the load-holding valves 196 via the bow channel 84, the valve spool 38 is provided in this embodiment with a continuous, stepped executed Axialbohrung- 200, on the shown in the left shifted working position of the valve spool 38, the pressure fluid from the annular space 12 via the return line 14, the remindlaufhoffm 60, the transverse bores 142 and the open via the annular shoulder 146 check valve 28 via a logic valve 202 the lead clearance 46 can be fed.
  • the axial bore 200 is limited on the side of the flow chamber 46 via a screwed into the valve spool 38 screw 204, on which a spring 206, a closing body 208 of the logic valve 202 is supported, while on the side of the return chamber 60, as already explained, the check valve 28 and the lowering brake valve 20 are provided.
  • the closing body 208 of the logic valve 202 is biased against a valve seat 210 and has a throttle bore 212, so that an area bounded by the valve seat 210 face 213 and a spring chamber 214 limiting rear surface 216 is acted upon by the pressure in the axial bore 200 of the valve spool 38.
  • the closing body 208 of the logic valve 202 is embodied as a stepped piston and has an annular surface 218 arranged beyond the valve seat and acting in the opening direction, which can be acted upon by the working connection A and a jacket bore 220 with the pressure in the enlarging cylinder chamber 8 of the hydraulic cylinder 2.
  • the spring chamber 214 of the closing body 208 is in the illustrated, shifted to the left working position of the valve spool 38 via a circumferential gap 222 between the axial bore 200 and an outer peripheral portion of the screw plug 204 as well as via radial bores 224 relieved to the discharge chamber 62, so that the logic valve 202 via the annular surface 218 and the end face 213 acted upon pressures in Vorlaufhoffm 46 and in the axial bore 200 against the force of spring 206 can be brought into its open position.
  • FIG. 7 which shows an enlarged view of the valve slide 38 shifted to the right in the region of the logic valve 202
  • the radial bores 224 are closed by a wall 226 of the valve bore 36 in this working position of the valve slide 38.
  • the logic valve 202 is blocked and can not be controlled by the pressure medium volume flow passing through the radial shoulder 218 from the working port A via the flow control groove 86 to the tank 16 (see FIG. 1).
  • the preliminary chamber 46 is connected to the drainage chamber 62 via a fine control notch 228 which opens into the flow control groove 86.
  • a hydraulic control arrangement 1 for controlling a consumer, in particular a hydraulic cylinder 2, with a directional control valve 34, 198, the valve spool 38 is adjustable for controlling the pressure medium connection between a pressure medium source 4, a tank 16 and two pressure chambers 8, 12 of the consumer 2, and with a lowering brake valve 20 for sequence control of the pressure medium volume flow of a decreasing pressure chamber 12, the control piston 22 is acted upon in the closing direction by the force of a spring 24 and in the opening direction of the pressure in the expanding pressure chamber 8, wherein for regeneration pressure medium from the running pressure medium volume flow upstream of the lowering brake valve 20 via a in the direction of increasing pressure chamber 8 opening check valve 28 in a regeneration line 30th branched off and can be summed to the pressure medium volume flow in the inlet.
  • the check valve 28 is integrated in the valve slide 38, wherein the pressure acting in the opening direction on the lowering brake valve 20 pressure is reported through the check valve 28 therethrough.

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Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Steueranordnung zum Ansteuern eines Verbrauchers, insbesondere eines Hydraulikzylinders, mit einem Wegeventil (34), dessen Ventilschieber (38) zum Steuern der Druckmittelverbindung zwischen einer Druckmittelquelle, einem Tank und zwei Druckräumen des Verbrauchers verstellbar ist, und mit einem Senkbremsventil (20) zur Ablaufsteuerung des Druckmittelvolumenstroms von einem sich verkleinernden Druckraum, dessen Steuerkolben (22) in Schließrichtung von der Kraft einer Feder (24) und in Öffnungsrichtung vom Druck im sich vergrößernden Druckraum beaufschlagt ist, wobei zur Regeneration Druckmittel vom ablaufenden Druckmittelvolumenstrom stromaufwärts des Senkbremsventils über ein in Richtung zum sich vergrößernden Druckraum öffnendes Rückschlagventil (28) in einer Regenerationsleitung abzweigbar und zu dem Druckmittelvolumenstrom im Zulauf summierbar ist. Erfindungsgemäß ist das Rückschlagventil in den Ventilschieber integriert, wobei der in Öffnungsrichtung auf das Senkbremsventil wirkende Druck durch das Rückschlagventil hindurch gemeldet ist.

Description

Beschreibung
HYDRAULISCHE STEUERANORDNUNG MIT REGENERATION UND SENKBREMSVENTIL
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung zum Ansteuern eines Verbrauchers, insbesondere eines Hydraulikzylinders gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit eines hydraulischen Verbrauchers, beispielsweise eines Hydraulikzylinders ist es bekannt, Druckmittel vom ablaufenden Druckmittelvolumenstrom aus dem sich verkleinernden Druckraum über eine Regenerationsleitung zu dem Druckmittelvolumenstrom im Zulauf des sich vergrößernden Druckraumes zu addieren. Dadurch werden Kavitationserscheinungen in dem sich vergrößernden Druckraum verhindert und eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders ermöglicht .
Eine derartige hydraulische Steueranordnung zum Ansteuern eines Hydraulikzylinders ist beispielsweise aus dem Datenblatt „Structure and Function CLSS, Arm regeneration circuit" der Firma Komatsu bekannt. Diese herkömmliche Steueranordnung hat ein Wegeventil, dessen Ventilschieber zum Steuern der Druckmittelverbindung zwischen einer Druckmittelquelle, einem Tank und zwei Druckräumen des Hydraulikzylinders verstellbar ist und ein achsparallel zu dem Wegeventil in der Steueranordnung angeordnetes Senkbremsventil zur Ablaufsteuerung des Druckmittelvolumenstroms bei ziehender Last, dessen Steuerkolben in Schließrichtung von der Kraft einer Feder und in Öffnungsrichtung vom Druck im sich vergrößernden Druckraum beaufschlagt ist. Zur Regeneration ist Druck- mittel vom ablaufenden Druckmittelvolumenstrom über ein in Richtung zum sich vergrößernden Druckraum öffnendes, außerhalb des Wegeventils radial angeordnetes Rückschlagventil in einen Regenerationskanal abzweigbar und zu dem Druckmittelvolumenstrom im Zulauf summierbar.
Die US 5,832,808 Bl zeigt eine hydraulische Steueranordnung zum Ansteuern eines Hydraulikzylinders mit einem Wegeventil, dessen Ventilschieber zum Steuern der Druckmittelverbindung zwischen einer Druckmittelquelle, einem Tank und zwei Druckräumen des Hydraulikzylinders verstellbar ist. Bei dieser Lösung ist ebenfalls Druckmittel vom ablaufenden Druckmittelvolumenstrom zur Regeneration über ein in Richtung zum sich vergrößernden Druckraum öffnendes, außerhalb des Wegeventils radial angeordnetes Rückschlagventil in einen Regenerationskanal abzweigbar und zu dem Druckmittelvolumenstrom im Zulauf summierbar .
Nachteilig bei derartigen Steueranordnungen ist, dass diese einen großen Bauraum aufweisen und ein hoher fertigungstechnischer Aufwand zur Herstellung der Gehäusebohrungen erforderlich ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steueranordnung zu schaffen, bei der eine kompakte Bauweise bei minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Steueranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Steueranordnung zum Ansteuern eines Verbrauchers hat ein Wegeventil, dessen Ventilschieber zum Steuern der Druckmittelverbindung zwischen einer Druckmittelquelle, einem Tank und zwei Druckräumen des Verbrauchers verstellbar ist und ein Senkbremsventil zur Ablaufsteuerung des Druckmittelvolumenstroms von einem sich verkleinernden Druckraum, dessen Steuerkolben in Schließrichtung von der Kraft einer Feder und in Öffnungsrichtung vom Druck im sich vergrößernden Druckraum beaufschlagt ist, wobei zur Regeneration Druckmittel vom ablaufenden Druckmittelvolumenstrom stromaufwärts des Senkbremsventils über ein in Richtung zum sich vergrößernden Druckraum öffnendes Rückschlagventil in einer Regenerationsleitung abzweigbar und zu dem Druckmittelvolumenstrom im Zulauf summierbar ist. Erfindungsgemäß ist das Rückschlagventil in den Ventilschieber integriert, wobei der in Öffnungsrichtung auf das Senkbremsventil wirkende Druck durch das Rückschlagventil hindurch gemeldet wird. Dadurch hat die Steueranordnung einen wesentlich kompakteren Aufbau bei minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand.
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Steuerkolben des Senkbremsventils koaxial zum Rückschlagventil in einer gemeinsamen Aufnahmebohrung des Ventilschiebers angeordnet.
Das Rückschlagventil hat vorzugsweise einen Schließkörper, der gegen einen Ventilsitz vorgespannt ist und eine Durchgangsbohrung aufweist, so dass die vom Ventilsitz begrenzte Stirnfläche und eine einen Federraum begrenzende Rückfläche des Schließkörpers mit dem Druck in einem Steuerraum des Ventilschiebers beaufschlagt ist, der dem Druck im sich vergrößernden Druckraum entspricht.
Vorzugsweise ist der Steuerraum über zumindest eine Querbohrung im Ventilschiebermantel mit dem Druck im sich vergrößernden Druckraum beaufschlagbar. Der Schlieδkörper ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Stufenkolben ausgeführt und hat eine jenseits des Ventilsitzes angeordnete, in Öffnungsrichtung wirkende Ringschulter, die mit dem Druck im sich verkleinernden Druckraum beaufschlagbar ist.
Vorzugsweise begrenzt die Ringschulter abschnittsweise einen Rückschlagventil-Eingangsraum, der über zumindest eine Radialbohrung im Ventilschiebermantel mit einem Rücklaufraum einer den Ventilschieber aufnehmenden Ventilbohrung verbindbar ist, in dem der Druck stromaufwärts des Senkbremsventils anliegt.
Dem Rückschlagventil ist vorzugsweise eine Drossel zur Steuerung des Druckmittelvolumenstroms in der Regenerationsleitung vorgeschaltet .
Als besonders einfache Lösung hat es sich erwiesen, wenn die Drossel durch zumindest eine in der Radialbohrung mündende Drosselkerbe gebildet ist.
Der Schließkörper ist vorzugsweise durch die Kraft einer Druckfeder gegen den Ventilsitz vorgespannt, die stirnseitig an dem Steuerkolben des Senkbremsventils abgestützt ist, der sich seinerseits über die Feder an einem in der Aufnahmebohrung des Ventilschiebers fixierten Verschlussteil abstützt.
Vorzugsweise taucht ein Endabschnitt des Steuerkolbens in eine Sacklochbohrung des Verschlussteils ein und begrenzt mit diesem einen Federraum der Feder.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Steuerkolben des Senkbremsventils als Stufenkolben ausgeführt. Dieser hat vorzugsweise eine Axialbohrung, so dass eine in Öffnungsrichtung wirkende Stirnfläche und eine einen Federraum begrenzende in Schließrichtung wirkende Rückfläche mit dem Druck im Steuerraum des Ventilschiebers beaufschlagt ist, der dem Druck im sich vergrößernden Druckraum entspricht . In der Axialbohrung des Steuerkolbens ist vorzugsweise eine Drossel vorgesehen.
Die in Öffnungsrichtung wirkende Stirnfläche des Steuerkolbens weist einen gegenüber der Rückfläche größeren Querschnitt auf, so dass der Steuerkolben durch den Druck im Steuerraum gegen die Kraft der Feder in seine Offenstellung betätigbar ist. Aufgrund der in Schließrichtung des Steuerkolbens wirkenden Rückfläche kann die Feder schwächer dimensioniert sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist am Außenumfang des Steuerkolbens eine Umfangsnut eingebracht, die über zumindest eine Mantelbohrung mit dem Druck im sich verkleinernden Druckraum beaufschlagt ist und die in der Offenstellung des Steuerkolbens über Tankbohrungen im Ventilschiebermantel mit einem Ablaufräum verbindbar ist, so dass Druckmittel vom sich verkleinernden Druckraum des Verbrauchers zum Tank abfließen kann.
Bei einer ersten erfindungsgemäßen Variante der Steueranordnung ist die Aufnahmebohrung als Sacklochbohrung ausgeführt.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Variante der Steueranordnung zur leckagefreien Abstützung des Verbrauchers sind in einem Bogenkanal Lasthalteventile angeordnet, wobei die Regeneration über die als Axialbohrung ausgebildete Aufnahmebohrung erfolgt.
Vorzugsweise ist in der Axialbohrung ein Logikventil vorgesehen. Der Federraum eines Schließkörpers des Logik- ventils ist bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung über zumindest eine Radialbohrung in ersten Arbeitspositionen des Ventilschiebers zum Tank entlastet, die in weiteren Arbeitspositionen des Ventilschiebers von einer Wandung der Ventilbohrung verschlossen ist, so dass das Logikventil in seiner Schließstellung gesperrt ist.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnung'en näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steueranordnung;
Figur 2 eine Schnittdarstellung eines ersten konkreten Ausführungsbeispiels der Steueranordnung aus Figur 1 ;
Figur 3 eine Schnittdarstellung des nach rechts verschobenen Ventilschiebers aus Figur 2;
Figur 4 eine vergrößerte Darstellung des Wegeventils im Bereich des Rückschlagventils und Senkbremsventils aus Figur 3 ;
Figur 5 eine Schnittdarstellung des nach links verschobenen Ventilschiebers aus Figur 2;
Figur 6 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Wegeventil gemäß einem Ausführungsbeispiel zur leckagefreien Abstützung des Hydraulikzylinders und
Figur 7 eine vergrößerte Darstellung des nach rechts verschobenen Ventilschiebers im Bereich des Logikventils. Figur.1 zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steueranordnung 1 zum Ansteuern eines Verbrauchers, beispielsweise eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 2 eines nicht dargestellten mobilen Arbeitsgeräts. Die Druckmittelversorgung des Hydraulikzylinders 2 erfolgt über eine Pumpe 4, die über eine Zulaufleitung 6 und eine Vorlaufleitung 7 mit einem kolbenseitigen Druckraum (Zylinderraum) 8 des Hydraulikzylinders 2 verbunden ist. In der Zulaufleitung 6 ist eine verstellbare Zumessblende 10 zum Steuern der Druckmittelverbindung zwischen der Pumpe 4 und dem Zylinderraum 8 vorgesehen. Ein kolbenstangenseitiger Ringraum 12 des Hydraulikzylinders 2 ist über eine Rücklaufleitung 14 mit einem Tank 16 verbindbar. In der Rücklaufleitung 14 ist ein stetig verstellbares, mit einer Drossel 18 versehenes Senkbremsventil 20 zur Ablaufsteuerung des Druck- mittelvolumenstroms von dem Ringraum 12 des Hydraulikzylinders 2 angeordnet, dessen Steuerkolben 22 in Schließrichtung von der Kraft einer Feder 24 und in Öffnungsrichtung über einen Steuerkanal 26 vom Druck im Zylinderraum 8 des Hydraulikzylinders 2 oder genauer gesagt vom Druck in der Vorlaufleitung 7 beaufschlagt ist. Zur Regeneration ist Druckmittel vom aus dem Ringraum 12 ablaufenden Druckmittelvolumenstrom stromaufwärts des Senkbremsventils 20 über ein in einer Regenerationsleitung 30 angeordnetes und in Richtung zum sich vergrößernden Zylinderraum 8 öffnendes Rückschlagventil 28 abzweigbar und zu dem Druckmittelvolumenstrom im Zulauf des Zylinderraumes 8 summierbar. Dadurch werden Kavitationserscheinungen in dem sich vergrößernden Zylinderraum 8 beim Ausfahren des Hydraulikzylinders 2 verhindert und eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht. In der Regenerationsleitung 30 ist stromaufwärts des Rückschlagventils 28 eine verstellbare Drossel 32 angeordnet. Figur 2 zeigt ein erstes konkretes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steueranordnung 1 aus Figur 1. Dieses hat ein Wegeventil 34, mit einer in ein Ventilgehäuse 35 eingebrachten Ventilbohrung 36 in der ein Ventilschieber 38 axialverschiebbar geführt ist. Das Wegeventil 34 hat einen Richtungsteil 40 und einen Geschwindigkeitsteil 42 über die, wie im Folgenden noch näher erläutert wird, die Druckmittelströmungsrichtung bzw. der Druckmittelvolumenstrom zum Hydraulikzylinder 2 (siehe Figur 1) einstellbar ist. Die Ventilbohrung 36 des Wegeventils 34 ist in Radialrichtung von links nach rechts zu einem Ablaufräum 44, einem Vorlaufräum 46, einem stromabwärts einer schematisch angedeuteten Druckwaage 48 angeordneten Druckwaagenraum 50, einem Ausgleichsraum 52, einem stromaufwärts der Druckwaage 48 angeordneten Verbindungsraum 54, einem Zulaufräum 56, einem stromaufwärts der Druckwaage 48 angeordneten weiteren Druckwaagenraum 58, einem Rücklaufräum 60 und einem weiteren Ablaufräum 62 erweitert. Über die Druckwaage 48 wird der Druckmittelvolumenstrom durch die Zumessblende 10 lastunabhängig konstant gehalten. Diese Räume 44 bis 62 sind durch Ringstege 64 bis 82 des Ventilgehäuses 35 zueinander beabstandet. Die beiden Ablaufräume 44, 62 sind mit einem Tankanschluss T und der Zulaufräum 56 mit einem Druckanschluss P verbunden. Der Vorlaufraum 4 steht mit einem Arbeitsanschluss A in Verbindung, über den der Zylinderraum 8 des Hydraulikzylinders 2 mit Druckmittel versorgbar ist (siehe Figur 1) . Der Rücklaufräum 60 ist mit einem Arbeitsanschluss B verbunden, über den der Ringraum 12 des Hydraulikzylinders 2 gemäß Figur 1 mit Druckmittel versorgbar ist. Die beiden Druckwaagenräume 50, 58 sind über einen Bogen- kanal 84 mit dem Druckwaagenausgang P" verbunden, so dass in den Räumen 50, 58 der gleiche Druck anliegt. Der Verbindungsraum 54 steht mit einem Druckwaageneingang P' in Verbindung . Am Außenumfang des Ventilschiebers 38 sind eine Vorlaufsteuernut 86, zwei Verbindungssteuernuten 88, 90 und eine Rücklaufsteuernut 92 vorgesehen, die durch Ringbünde 94 bis 102 begrenzt sind. Durch Feinsteuerkerben 104 der Rücklaufsteuernut 92 wird eine Steuerkante gebildet, über die die Verbindung zwischen dem Rücklaufräum 60 und dem Druckwaagenraum 58 auf- bzw. zugesteuert wird. Durch die Vorlaufsteuernut 86 werden zwei Steuerkanten 106, 108 ausgebildet. Über die Steuerkante 108 wird die Verbindung zwischen dem Vorlaufräum 46 und dem Druckwaagenraum 50 auf- bzw. zugesteuert, während über die Steuerkante 106 die Verbindung zwischen dem Vorlaufräum 46 und dem Ablaufraum 44 auf- bzw. zugesteuert wird. Die Steuerkanten 106, 108 sind jeweils mit Feinsteuerkerben 110 ausgeführt. An den benachbarten Ringstirnflächen der Verbindungssteuernut 88 und der Verbindungssteuernut 90 sind Zulaufsteuerkanten 112, 114 mit Feinsteuerkerben 116, 118 ausgebildet, die im Zusammenwirken mit dem Ringsteg 74 die Zumessblende 10 aus Figur 1 ausbilden, über die bei einer Axialverschiebung des Ventilschiebers 38 aus der dargestellten Grundposition nach links und rechts eine Verbindung vom Zulaufräum 56 zum Verbindungsraum 54 und damit zu der schematisch angedeuteten Druckwaage 48 aufgesteuert ist. In der in Figur 2 gezeigten Grund- position (Mittelstellung) des Ventilschiebers 38 ist die Zumessblende 10 zugesteuert, so dass die Verbindung zwischen dem Zulaufraum 56 und dem Verbindungsraum 54 abgesperrt ist.
Gemäß Figur 3, die den nach rechts verschobenen Ventilschieber 38 des Wegeventils 34 aus Figur 2 zeigt, ist in diesen Arbeitspositionen die Verbindung von dem mit dem Druckanschluss P verbundenen Zulaufräum 56 zu dem Verbindungsraum 54 durch die Zumessblende 10 (Ringbund 98) aufgesteuert, wobei die Aufsteuerung über die Fein- steuerkerbe 116 erfolgt. Das Druckmittel kann vom Druck- anschluss P über den Zulaufraum 56 und die aufgesteuerte Zumessblende 10 in den Verbindungsraum 54 und von dort über die Druckwaage 48 und die Bogenkanal 84 in die Druckwaagenräume 50, 58 eintreten. Durch die Axialverschiebung des Ventilschiebers 38 ist auch der Ringbund 96 nach rechts verschoben, so dass die Verbindung vom Druckwaagenraum 50 zum Vorlaufräum 46 über die Vorlaufsteuer- nut 86 aufgesteuert ist - das Druckmittel strömt über den Vorlaufraum 46 und den Arbeitsanschluss A zum Zylinderraum 8 des Hydraulikzylinder 2 (siehe Figur 1) . Zur Ablaufsteuerung des Druckmittelvolumenstroms vom Ringraum 12 des Hydraulikzylinders 2 bei ziehender Last ist dem Wegeventil 34 das Senkbremsventil 20 zugeordnet, dessen Steuerkolben 22 in Schließrichtung von der Kraft der Feder 24 und in Öffnungsrichtung vom Druck im Zylinderraum 8 beaufschlagt ist, wobei zur Regeneration Druckmittel vom ablaufenden Druckmittelvolumenstrom stromaufwärts des Senkbremsventils 20 über das in Richtung zum sich vergrößernden Zylinderraum 8 öffnende Rückschlagventil 28 in die Regenerationsleitung 30 (siehe Figur 1) abzweigbar und zu dem Druckmittelvolumenstrom im Zulauf summierbar ist. Erfindungsgemäß ist das Rückschlagventil 28 in den Ventilschieber 38 integriert, wobei der in Öffnungsrichtung auf das Senkbremsventil 20 wirkende Druck durch das Rückschlagventil 28 hindurch gemeldet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Steuerkolben 22 des Senkbremsventils 20 koaxial zum Rückschlagventil 28 in einer gemeinsamen, als gestufte Sacklochbohrung 120 ausgebildeten in Axialrichtung verlaufende Aufnahmebohrung 122 des Ventilschiebers 38 angeordnet, die in einer Stirnseite 124 (rechts in Figur 3) des Ventilschiebers 38 mündet.
Wie insbesondere Figur 4 zu entnehmen ist, die eine vergrößerte Darstellung des Wegeventils 34 im Bereich des Rückschlagventils 28 und Senkbremsventils 20 aus Figur 3 zeigt, hat das Rückschlagventil 28 einen Schließkörper 126, der gegen einen Ventilsitz 128 des Ventilschiebers 38 vorgespannt ist und der eine Durchgangsbohrung 130 aufweist, so dass eine vom Ventilsitz 128 begrenzte Stirnfläche 132 und eine einen Federraum 134 begrenzende Rückfläche 136 mit dem Druck in einem Steuerraum 138 der Sacklochbohrung 120 des Ventilschiebers 38 beaufschlagt ist. Der Steuerraum 138 ist über einerseits in eine Umfangsnut 140 des Ventilschiebers 38 und andererseits in den Druckwaagenraum 58 einmündende Querbohrungen 142 im Ventilschiebermantel mit dem Druck im Zylinderraum 8 des Hydraulikzylinders 2 beaufschlagt. Über die Querbohrungen 142 ist in den gezeigten nach rechts verschobenen Arbeitspositionen des Ventilschiebers 38 eine Verbindung vom Druckwaagenraum 58 zu der Sacklochbohrung 120 aufgesteuert .
Der Schließkörper 126 des Rückschlagventils 28 ist als Stufenkolben ausgeführt und hat eine jenseits des Ventilsitzes 128 angeordnete, in Öffnungsrichtung wirkende Ringschulter 146. Die Ringschulter 146 ist über Radialbohrungen 148 und in diese mündende, die verstellbare Drossel 32 (siehe Figur 1) ausbildende Drosselkerben 150 über den Rücklaufraum 60 mit dem Druck im Ringraum 12 des Hydraulikzylinders 2 beaufschlagbar. Die Ringschulter 146 begrenzt einen Rückschlagventil-Eingangsraum 152, der über die Radialbohrungen 148 und die verstellbare Drossel 32 mit dem Rücklaufräum 60 verbindbar ist, in dem der Druck stromaufwärts des Senkbremsventils 20 anliegt. Die Durchgangsbohrung 130 des Schließkörpers 126 hat boden- seitig eine radiale Erweiterung an der ein erster Endabschnitt einer Druckfeder 154 angreift. Die Druckfeder 154 ist mit ihrem zweiten Endabschnitt an einer stirnseitigen Ring-fläche 156 des Steuerkolben 22 abgestützt, der sich seinerseits mit einem gestuften Endabschnitt 158 in die Feder 24 erstreckt, die sich an einem Verschlussteil 160 abstützt. Dieses ist stirnseitig in die Sacklochbohrung 120 eingeschraubt und über einen ringförmigen Flansch 162 in Anlage an eine Anlageschulter 164 des Ventilschiebers 38 gebracht. Durch die Kraft der Druckfeder 154 ist der Schließkörper 126 gegen den Ventilsitz 128 vorgespannt.
Der Steuerkolben 22 des Senkbremsventils 20 ist als Stufenkolben ausgeführt und erstreckt sich mit einem Endabschnitt 166 in eine Bohrung 168 des Verschlussteils 160 und begrenzt mit diesem einen Federraum 170 der Feder 24. Der Steuerkolben 22 hat einen radial vorstehenden Anschlagbund 174, der in einen Aufnahmeraum eintaucht, der einerseits durch eine Radialschulter 178 des Ventilschiebers 38 und andererseits durch eine Ringstirnfläche 182 des Verschlussteils 160 begrenzt ist, so dass die Axialverschiebung des Steuerkolbens 22 durch Auflaufen auf die Radialschulter 178 bzw. auf die Ringstirnfläche 182 begrenzt ist. In Schließrichtung ist der Steuerkolben 22 über die Feder 24 mit einer Anschlagfläche 176 des Anschlagbundes 174 gegen die Radialschulter 178 der gestuften Sacklochbohrung 120 vorgespannt. In Öffnungsrichtung ist der Anschlagbund 174 über eine Anlagefläche 180 in Anlage an die Ringstirnfläche 182 des Verschlussteils 160 bringbar. Der Aufnahmeraum des Anschlagbunds 174 ist in der dargestellten, nach rechts verschobenen Arbeitsposition des Ventilschiebers 38 über eine schräg verlaufende Tankbohrung 184 im Ventilschiebermantel mit dem Rücklaufraum 62 verbunden und damit zum Tank entlastet. Der Steuerkolben 22 hat eine Axialbohrung 186, die über eine Drosselbohrung 187 im Federraum 170 mündet. Dadurch ist die in Öffnungsrichtung wirkende Stirnfläche 156 und eine den Federraum 170 begrenzende in Schließrichtung wirkende gestufte Rückfläche 188 mit dem Druck im Steuerraum 138 des Ventilschiebers 38 beaufschlagt, der dem Druck im Zylinderraum 8 entspricht, so dass die Feder 24 von der auf die Rückfläche 188 des Steuerkolbens 22 wirkenden Kraft unterstützt wird und somit eine schwächere Feder 24 einsetzbar ist, als wenn im Federraum 170 der Tankdruck wirken würde. Die in Öffnungsrichtung des Steuerkolbens 22 wirkende Stirnfläche 156 weist einen gegenüber der Rückfläche 188 größeren Querschnitt auf, so dass der Steuerkolben 22 gegen die Kraft der Feder 24 in seine Offenstellung betätigbar ist. Am Außenumfang des Steuerkolbens 22 ist eine Umfangsnut 190 eingebracht, die über Mantelbohrungen 192 mit dem Rücklaufraum 60 verbunden ist und bei nach rechts verschobenem Steuerkolben 22 über schräg verlaufende Tankbohrungen 194 im Ventilschiebermantel mit dem Ablaufraum 62 verbindbar ist, so dass Druckmittel vom sich verkleinernden Ringraum 12 des Hydraulikzylinders 2 zum Tank 16 abfließen kann (siehe Figur 1). Der Drosselquerschnitt des Senkbremsventils 20 ist hierbei durch eine von einer Stirnfläche 191 der Umfangsnut 190 ausgebildeten Steuerkante bestimmt .
Gemäß Figur 5, die den nach links verschobenen Ventilschieber 38 aus Figur 2 zeigt, ist in diesen Arbeitspositionen die Verbindung von dem Zulaufraum 56 über die Zumessblende 10 zu dem Verbindungsraum 54 ebenfalls aufgesteuert , so dass die Druckwaagenräume 50, 58 mit Druckmittel versorgt sind. Der Druckwaagenraum 58 ist über die Feinsteuernut 104 mit dem Rücklaufraum 60 verbunden, so dass der Ringraum 12 des Hydraulikzylinders 2 (siehe Figur 1) mit Druckmittel versorgt ist. Der Vorlaufraum 46 ist über die Feinsteuerkerbe 110 mit dem Ablaufraum 44 verbunden, so dass der Zylinderraum 8 zum Tank 16 (siehe Figur 1) entlastet ist. Der Hydraulikzylinder 2 fährt ein. Im Folgenden wird die Funktion der Steueranordnung 1 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels anhand der Figuren 2 bis 5 erläutert.
In der in Figur 2 dargestellten Grundstellung (Mittelstellung) des Ventilschiebers 38 sind der Druck- anschluss P und die Arbeitsanschlüsse A, B abgesperrt. Es sei nun angenommen, dass der Ventilschieber 38 aus der in Figur 2 gezeigten Grundstellung nach rechts verschoben wird. Gemäß der Figuren 3 und 4, die den nach rechts verschobenen Ventilschieber 38 zeigen, wird durch die Axialverschiebung des Ventilschiebers 38 die Verbindung von dem mit dem Druckanschluss P verbundenen Zulaufräum 56 zu dem Verbindungsraum 54 durch die Zumessblende 10 (Ringbund 98) aufgesteuert, wobei die AufSteuerung über die Feinsteuerkerbe 116 erfolgt. Das Druckmittel kann vom Druckanschluss P über den Zulaufraum 56 und die aufgesteuerte Zumessblende 10 in den Verbindungsraum 54 und über die Druckwaage 48 und den Bogenkanal 84 in die Druckwaagenräume 50, 58 eintreten. Durch die Axialverschiebung des Ventilschiebers 38 ist auch der Ringbund 96 nach rechts verschoben, so dass die Verbindung vom Druckwaagenraum 50 zum Vorlaufraum 46 über die Vorlaufsteuernut 86 aufgesteuert ist - das Druckmittel strömt über den Vorlaufraum 46 und den Arbeitsanschluss A zum Zylinderraum 8 des Hydraulikzylinders 2 (siehe Figur 1) . Der Hydraulikzylinder 2 fährt aus. Übersteigt der über die Querbohrungen 142 im Steuerraum 138 anliegende Druck einen über die Kraft der Feder 24 definierten Druck, so wird der Steuerkolben 22 des Senkbremsventils 20 durch die die Ringfläche 156 und die Rückfläche 188 beaufschlagenden Drücke gegen die Kraft der Feder 24 in seine Offenstellung verschoben, so dass der Rücklaufraum 60 über die Rücklaufsteuernut 92, die Mantelbohrungen 192 und die Umfangsnut 190 des Steuerkolbens 22 mit der Tankbohrung 194 und über diese mit dem Ablaufraum 62 verbunden ist. Der Ringraum 12 des Hydraulikzylinders 2 ist über das geöffnete Senkbremsventil 20 zum Tank 16 (siehe Figur 1) entlastet.
Bei ziehender Last ist es möglich, dass die Pumpe 4 nicht genügend Druckmittel in den sich vergrößernden Zylinderraum 8 des Hydraulikzylinders 2 fördert, so dass der Druck im Zylinderräum 8 gegenüber dem Druck im Ringraum 12 absinkt. Der sinkende Druck im Zylinderraum 8 liegt über die Querbohrungen 142 in dem Steuerraum 138 an, so dass der Steuerkolben 22 des Senkbremsventils 20 durch die Kraft der Feder 24 schließt und die Verbindung von dem Ringraum 12 des Hydraulikzylinders 2 zum Tank 16 zugesteuert ist (siehe Figur 1) . Das vom Hydraulikzylinder 2 aus dem sich verkleinernden Ringraum 12 (siehe Figur 1) zurückgeführte Druckmittel tritt über den Arbeitsanschluss B in den Rücklaufraum 60 ein, so dass die Ringschulter 146 des Rückschlagventil-Schließkörpers 126 über die Radialbohrungen 148 und den Eingangsraum 152 mit dem Druck im Ringraum 12 des Hydraulikzylinders 2 belastet ist (siehe Figur 1) . Übersteigt der die Ringschulter 146 des Schließkörper 126 beaufschlagende Druck die Kraft der Druckfeder 154, wird dieser gegen die Federkraft geöffnet, so dass Druckmittel vom Rücklauf- räum 60 über die Radialbohrungen 148, den Steuerraum 138, die Querbohrungen 142 und den Druckwaagenraum 58 in den Bogenkanal 84 strömt und zu dem zulaufenden Druckmittelstrom des Zylinderraums 8 des Hydraulikzylinders 2 summiert wird (Regeneration) . Dadurch werden bei ziehender Last Kavitationserscheinungen in dem sich vergrößernden Zylinderraum 8 des Hydraulikzylinders 2 verhindert und eine hohe Ausfahrgeschwindigkeit ermöglicht. Die Drosselkerben 150 am Ventilschieber 38 bestimmen hierbei im Kleinstrombereich die Größe des regenerierten Druckmittelstroms. Zum Einfahren des Hydraulikzylinders 2 wird der Ventilschieber 38 aus der in Figur 2 gezeigten Grundstellung nach links, in seine in Figur 5 dargestellten Arbeitspositionen verschoben. In diesen Arbeitspositionen ist die Verbindung von dem Zulaufraum 56 über die Zumessblende 10 zu dem Verbindungsraum 54 aufgesteuert , so dass die Druckwaagenräume 50, 58 mit Druckmittel versorgt werden. Der Druckwaagenraum 58 ist über die Feinsteuernut 104 und die Rücklaufsteuernut 92 mit dem Rücklaufraum 60 verbunden, so dass der Ringraum 12 des Hydraulikzylinders 2 über den Arbeitsanschluss B mit Druckmittel versorgt ist. Der Vorlaufräum 46 ist über die Vorlaufsteuernut 86 und die Feinsteuerkerbe 110 mit dem Ablaufraum 44 verbunden, so dass der Zylinderraum 8 über die Arbeitsanschluss B zum Tank 16 entlastet ist. Der Hydraulikzylinder 2 fährt ohne Regeneration ein.
Soll nun der Hydraulikzylinder 2 leckagefrei abgestützt werden, so muss die in den Figuren 2 bis 5 dargestellte Steueranordnung 1 mit entsperrbaren Lasthalteventilen 196 versehen werden, die eine Druckmittelströmung vom Hydraulikzylinder 2 zum Tank 16 verhindern.
Figur 6 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Wegeventil 198 gemäß einem Ausführungsbeispiel zur leckagefreien Abstützung des mit einer ziehenden Last F beaufschlagten Hydraulikzylinders 2. Der Grundaufbau dieses Wegeventils 198 entspricht demjenigen aus den Figur 2 bis 5, d.h. auch bei dieser Variante sind ein Rückschlagventil 28 und ein Senkbremsventil 20 ■ koaxial im Ventilschieber 38 angeordnet, die im Prinzip den gleichen Aufbau wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel aufweisen. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorbeschriebenen im Wesentlichen dadurch, dass in dem Bogenkanal 84 stromabwärts der Druckwaage 48 jeweils ein in Richtung der Druckwaage 48 schließendes entriegelbares Lasthalteventil 196 zur leckagefreien Abstützung des Hydraulikzylinders 2 vorgesehen ist. Da die Regeneration bei dieser Variante aufgrund der Lasthalteventile 196 nicht über den Bogen- kanal 84 erfolgen kann, ist der Ventilschieber 38 bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer durchgehenden, gestuft ausgeführten Axialbohrung- 200 versehen, über die in der gezeigten, nach links verschobenen Arbeitsposition des Ventilschiebers 38 das Druckmittel aus dem Ringraum 12 über die Rücklaufleitung 14, den Rücklaufräum 60, die Querbohrungen 142 und das über die Ringschulter 146 geöffnete Rückschlagventil 28 über ein Logikventil 202 dem Vorlaufräum 46 zuleitbar ist. Die Axialbohrung 200 wird auf der Seite des Vorlaufraumes 46 über eine in den Ventilschieber 38 eingeschraubte Verschlussschraube 204 begrenzt, an der sich über eine Feder 206 ein Schließkörper 208 des Logikventils 202 abstützt, während an der Seite des Rücklaufsraumes 60, wie bereits erläutert, das Rückschlagventil 28 und das Senkbremsventil 20 vorgesehen sind. Der Schließkörper 208 des Logikventils 202 ist gegen einen Ventilsitz 210 vorgespannt und hat eine Drosselbohrung 212, so dass eine vom Ventilsitz 210 begrenzte Stirnfläche 213 und eine einen Federraum 214 begrenzende Rückfläche 216 mit dem Druck in der Axialbohrung 200 des Ventilschiebers 38 beaufschlagt ist. Der Schließkörper 208 des Logikventils 202 ist als Stufenkolben ausgeführt und hat eine jenseits des Ventilsitzes angeordnete, in Öffnungsrichtung wirkende Ringfläche 218, die über den Arbeitsanschlus A und eine Mantelbohrung 220 mit dem Druck im sich vergrößernden Zylinderraum 8 des Hydraulikzylinders 2 beaufschlagbar ist. Der Federraum 214 des Schließkörpers 208 ist in der dargestellten, nach links verschobenen Arbeitsposition des Ventilschiebers 38 über einen Umfangsspalt 222 zwischen der Axialbohrung 200 und einem Außenumfangsabschnitt der Verschlussschraube 204 sowie über Radialbohrungen 224 zum Ablaufraum 62 entlastet, so dass das Logikventil 202 über die die Ringfläche 218 und die Stirnfläche 213 beaufschlagenden Drücke im Vorlaufräum 46 bzw. in der Axialbohrung 200 gegen die Kraft der Feder 206 in seine Offenstellung bringbar ist . "
Gemäß Figur 7, die eine vergrößerte Darstellung des nach rechts verschobenen Ventilschiebers 38 im Bereich des Logikventils 202 zeigt, sind die Radialbohrungen 224 in dieser Arbeitsposition des Ventilschiebers 38 von einer Wandung 226 der Ventilbohrung 36 verschlossen. Dadurch ist das Logikventil 202 gesperrt und kann nicht von dem vom Arbeitsanschluss A über die Vorlaufsteuernut 86 zum Tank 16 (siehe Figur 1) ablaufenden Druckmittelvolumenstrom über die Radialschulter 218 aufgesteuert werden. In dieser Arbeitsposition ist der Vorlaufräum 46 über eine in die Vorlaufsteuernut 86 mündende Feinsteuerkerbe 228 mit dem Ablaufräum 62 verbunden.
Offenbart ist eine hydraulische Steueranordnung 1 zum Ansteuern eines Verbrauchers, insbesondere eines Hydraulikzylinders 2, mit einem Wegeventil 34, 198, dessen Ventilschieber 38 zum Steuern der Druckmittelverbindung zwischen einer Druckmittelquelle 4, einem Tank 16 und zwei Druckräumen 8, 12 des Verbrauchers 2 verstellbar ist, und mit einem Senkbremsventil 20 zur Ablaufsteuerung des Druckmittelvolumenstroms von einem sich verkleinernden Druckraum 12, dessen Steuerkolben 22 in Schließrichtung von der Kraft einer Feder 24 und in Öffnungsrichtung vom Druck im sich vergrößernden Druckraum 8 beaufschlagt ist, wobei zur Regeneration Druckmittel vom ablaufenden Druckmittelvolumenstrom stromaufwärts des Senkbremsventils 20 über ein in Richtung zum sich vergrößernden Druckraum 8 öffnendes Rückschlagventil 28 in einer Regenerationsleitung 30 abzweigbar und zu dem Druckmittelvolumenstrom im Zulauf summierbar ist. Erfindungsgemäß ist das Rückschlagventil 28 in den Ventilschieber 38 integriert, wobei der in Öffnungsrichtung auf das Senkbremsventil 20 wirkende Druck durch das Rückschlagventil 28 hindurch gemeldet ist.

Claims

Ansprüche
1. Hydraulische Steueranordnung zum Ansteuern eines Verbrauchers, insbesondere eines Hydraulikzylinders (2), mit einem Wegeventil (34, 198), dessen Ventilschieber
(38) zum Steuern der Druckmittelverbindung zwischen einer Druckmittelquelle (4), einem Tank (16) und zwei Druckräumen (8, 12) des Verbrauchers verstellbar ist, und mit einem Senkbremsventil (20) zur Ablaufsteuerung des Druckmittelvolumenstroms von einem sich verkleinernden Druckraum (12), dessen Steuerkolben (22) in Schließrichtung von der Kraft einer Feder (24) und in Öffnungsrichtung vom Druck im sich vergrößernden Druckraum (8) beaufschlagt ist, wobei zur Regeneration Druckmittel vom ablaufenden Druckmittelvolumenstrom stromaufwärts des Senkbremsventils (20) über ein in Richtung zum sich vergrößernden Druckraum (8) öffnendes Rückschlagventil (28) in einer Regenerationsleitung (30) abzweigbar und zu dem Druckmittelvolumenstrom im Zulauf summierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (28) in den Ventilschieber (38) integriert ist und der in Öffnungsrichtung auf das Senkbremsventil (20) wirkende Druck durch das Rückschlagventil (28) hindurch gemeldet ist.
2. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei der Steuerkolben (22) des Senkbremsventils (20) koaxial zum Rückschlagventil (28) in einer gemeinsamen Aufnahmebohrung (122) des Ventilschiebers (38) angeordnet ist.
3. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei das Rückschlagventil (28) einen Schließkörper (126) hat, der gegen einen Ventilsitz (128) vorgespannt ist und eine Durchgangsbohrung (130) aufweist, so dass die vom Ventilsitz (128) begrenzte Stirnfläche (132) und eine einen Federraum (134) begrenzende Rückfläche (136) mit dem Druck in einem Steuerraum (138) des Ventilschiebers (38) beaufschlagt ist, der dem Druck im sich vergrößernden Druckraum (8) entspricht .
4. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 3, wobei der Steuerraum (138) über zumindest eine Querbohrung (142) im Ventilschiebermantel mit dem Druck im sich vergrößernden Druckraum (8) beaufschlagbar ist.
5. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 3 oder 4, wobei der Schließkörper (126) als Stufenkolben ausgeführt ist und eine jenseits des Ventilsitzes (128) angeordnete, in Öffnungsrichtung wirkende Ringschulter (146) hat, die mit dem Druck im sich verkleinernden Druckraum (12) beaufschlagbar ist.
6. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 5, wobei die Ringschulter (146) einen Rückschlagventil- Eingangsraum (152) begrenzt, der über zumindest eine Radialbohrung (148) im Ventilschiebermantel mit einem Rücklaufräum (60) einer den Ventilschieber (38) aufnehmenden Ventilbohrung (36) verbindbar ist, in dem der Druck stromaufwärts des Senkbremsventils (20) anliegt.
7. Hydraulische Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei dem Rückschlagventil (28) eine Drossel (32) vorgeschaltet ist.
8. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 6 und 7, wobei die Drossel (32) durch zumindest eine in der Radialbohrung (148) mündende Drosselkerbe (150) gebildet ist.
9. Hydraulische Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 3 bis 8, wobei der Schließkörper (126) durch die Kraft einer Druckfeder (154) gegen den Ventilsitz (128) vorgespannt ist, die stirnseitig an dem Steuerkolben (22) des Senkbremsventils (20) abgestützt ist, der sich seinerseits über die Feder (24) an einem in der Aufnahmebohrung (122) fixierten Verschlussteil (160) abstützt .
10. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 9, wobei ein Endabschnitt (156) des Steuerkolbens (22) in eine Bohrung (168) des Verschlussteils (160) eintaucht und mit diesem einen Federraum (170) der Feder (24) begrenzt .
11. Hydraulische Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Steuerkolben (22) des Senkbremsventils (20) als Stufenkolben ausgeführt ist.
12. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch
11, wobei der Steuerkolben (22) eine Axialbohrung (186) hat, so dass eine in Öffnungsrichtung wirkende Stirnfläche (156) und eine den Federraum (170) begrenzende in Schließrichtung wirkende Rückfläche (188) mit dem Druck im Steuerraum (138) des Ventilschiebers (38) beaufschlagt ist, der dem Druck im sich vergrößernden Druckraum (8) entspricht .
13. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch
12, wobei in der Axialbohrung (186) des Steuerkolbens (22) eine Drossel (187) vorgesehen ist.
14. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 12 oder 13, wobei die in Öffnungsrichtung wirkende Stirnfläche (156) des Steuerkolbens (22) einen gegenüber der Rückfläche (188) größeren Querschnitt aufweist.
15. Hydraulische Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei am Außenumfang des Steuerkolbens (22) eine Umfangsnut (190) eingebracht ist, die über zumindest eine Mantelbohrung (192) mit dem Druck im sich verkleinernden Druckraum (12) beaufschlagt ist und in der Offenstellung des Steuerkolbens (22) über Tankbohrungen (194) im Ventilschiebermantel mit einem Ablaufräum (62) verbindbar ist, so dass Druckmittel vom sich verkleinernden Druckraum (12) des Verbrauchers (2) zum Tank (16) abfließen kann.
16. Hydraulische Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 15, wobei die Aufnahmebohrung (122) als Sacklochbohrung (120) ausgeführt ist.
17. Hydraulische Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 15, wobei in einem Bogenkanal (84) Lasthalteventile (196) angeordnet sind und die Regeneration über die als Axialbohrung (200) ausgebildete Aufnahmebohrung (122) erfolgt.
18. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch
17, wobei in der Axialbohrung (200) ein Logikventil (202) vorgesehen ist.
19. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch
18, wobei ein Federraum (214) eines S^hließkörpers (208) des Logikventils (202) über zumindest eine Radialbohrung (224) in ersten Arbeitspositionen des Ventilschiebers (38) tankentlastet ist, die in weiteren Arbeitspositionen des Ventilschiebers (38) von einer Wandung (226) der Ventilbohrung (36) verschlossen und das Logikventil (202) in seiner Schließstellung gesperrt ist.
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