WO2010133271A1

WO2010133271A1 - Wegeventilanordnung

Info

Publication number: WO2010133271A1
Application number: PCT/EP2010/001822
Authority: WO
Inventors: Matthieu Desbois-Renaudin; Wolfgang Kauss; Jean Paulet; Guillaume Fremiot
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2010-11-25
Also published as: DE102009021831A1

Abstract

Offenbart ist eine Wegeventilanordnung mit einem Ventilschieber zur Steuerung der Druckmittelverbindung zwischen einem Druckanschluss, einem Tankanschluss und zwei Verbraucheranschlüssen. In einem Regenerationsmodus kann das Druckmittel von einem sich verkleinernden Druckraum zu dem Druckmittelvolumenstrom zum sich vergrößernden Druckraum summiert werden. Erfindungsgemäß wird dieser Regenerationsmodus selbsttätig bei Überschreiten eines vorbestimmten Lastdrucks über einen zusätzlichen Regenerationsschieber in den Normalbetrieb umgeschaltet, in dem das Druckmittel von dem sich verkleinernden Druckraum zum Tank abströmt.

Description

Beschreibung

Wegeventilanordnung

Die Erfindung betrifft eine Wegeventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Wegeventilanordnungen werden beispielsweise bei der Ansteuerung von hydraulischen Verbrauchern eines mobilen Arbeitsgerätes, beispielsweise eines Baggers, eines Baggerladers, eines Mini- oder Kompaktbaggers oder eines Teleskopladers verwendet. Die Ansteuerung der Verbraucher erfolgt über Wegeventilanordnungen, wie sie beispielsweise in der EP 0 566 449 A1 offenbart sind. In dieser Druckschrift ist eine LUDV-Wegeventilanordnung gezeigt, bei der über ein stetig verstellbares Wegeventil eine Zulaufmessblende ausgebildet ist, der eine Individual- druckwaage nachgeschaltet ist, die in Öffnungsrichtung vom Druck stromabwärts der Zulaufmessblende und in Schließrichtung vom höchsten Lastdruck aller Verbraucher beaufschlagt ist. Über eine derartige LUDV-Anordnung lässt sich der Lastdruck eines an zwei Verbraucheraschlüsse angeschlossenen Verbrauchers lastdruckunabhängig konstant halten. Der Druckmittelvolumenstrom wird von einer Verstellpumpe bereitgestellt, die in Abhängigkeit vom Lastdruck angesteuert wird. In dem Fall, in dem die Pumpe auf ihr maximales Fördervolumen ausgeschwenkt ist, wird bei derartigen LUDV- Systemen der Druckmittelvolumenstrom zu allen Verbrauchern verhältnisgleich in Abhängigkeit vom Öffnungsquerschnitt der jeweiligen Zulaufmessblende zurückgefahren.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf derartige LUDV-Systeme beschränkt, sondern auch bei klassischen LS-Systemen oder bei so genannten EFM (Electronic Flow Management)-Systemen anwendbar. Bei der bekannten Lösung ist der Ausgang der beiden Verbraucheranschlüssen gemeinsamen Druckwaage über einen Bogenkanal mit einer einen Ventilschieber des stetig verstellbaren Wegeventils aufnehmenden Ventilbohrung verbunden, so dass über eine Wegesteuerkante dieses Wegeventils festgelegt wird, welcher Verbraucheranschluss im Druckmittelvorlauf liegt und welcher Verbraucheranschluss im Druckmittelrücklauf angeordnet ist. Zum leckagefreien Einspannen der Last sind in dem jedem Verbraucheranschluss zugeordneten Zweig dieses Bogenkanals Lasthalteventile angeordnet.

In der DE 10 2006 049 584 ist eine derartige LUDV-Ventilanordnung mit einer zweigeteilten Druckwaage offenbart, durch die die Funktion der Lasthalteventile übernommen wird, so dass im Bogenkanal keine zusätzlichen Ventileinrichtungen zur Lastabstützung vorgesehen sein müssen.

In der DE 10 2006 002 920 A1 der Anmelderin ist eine LUDV-Wegeventilan- ordnung gezeigt, bei der das stetig verstellbare Wegeventil in eine Neutralstellung vorgespannt ist, in der eine Druckmittelverbindung zwischen den beiden Verbraucheranschlüssen und einem mit der Pumpe verbundenen Druckanschluss abgesperrt ist. Mittels Vorsteuerventilen kann der Ventilschieber in eine Richtung verschoben werden, so dass das Druckmittel über einen der Verbraucheranschlüsse in einen sich vergrößernden, kolbenstangenseitigen Druckraum gefördert wird und aus dem sich in entsprechender Weise verkleinernden, bodenseitigen Druckraum des Hubzylinders über den anderen Verbraucheranschluss zum Tank hin abströmt. Zum Ausfahren des Hubzylinders, beispielsweise beim Graben, werden der bodenseitige Druckraum durch Verstellung des Wegeventils mit der Pumpe und der kolbenstangenseitige Druckraum mit dem Tank verbunden, so dass die maximale Grableistung zur Verfügung steht. Zum schnellen Ausfahren des Hubzylinders kann die bekannte Wegeventilanordnung in eine so genannte Regenerationsstellung verstellt werden, in der der sich verkleinernde kolbenstangenseitige Ringraum mit dem Druckmittelzulauf zum sich vergrößernden bodenseitigen Druckraum verbunden ist, so dass der aus dem kolbenstangenseitigen Druckraum abströmende Druckmittelvolumenstrom zu dem zum bodenseitigen Druckraum strömenden Druckmittelvolumenstrom summiert wird.

Nachteilig bei einer derartigen Regenerations-/Differentialschaltung ist des Weiteren, dass aufgrund der Einspannung des Verbrauchers (die effektive Wirkfläche entsprich etwa der Kolbenstangenfläche) nicht die maximale Grableistung aufgebracht werden kann. Dieser Regenerationsmodus wird daher entsprechend nur beim Absenken beispielsweise der Ausrüstung eines mobilen Arbeitsgerätes eingesetzt. Zum Betreiben des Verbrauchers mit hoher Leistung, beispielsweise beim Graben oder bei einem Anheben einer Last wird dann auf die vorbeschriebene Normalfunktion umgeschaltet, in der der sich vergrößernde Druckraum mit der Pumpe und der sich verkleinernde Druckraum mit dem Tank verbunden ist. Problematisch ist dabei der Zeitpunkt, an dem zwischen der Regeneration und dem Normalbetrieb umgeschaltet wird. Um diese Entscheidung der Bedienperson abzunehmen oder zu vereinfachen, wird in der vorgenannten Patentanmeldung eine Druckregelung der Verstellpumpe vorgeschlagen, gemäß der auf Normalbetrieb umgeschaltet wird, wenn der von der Pumpe gelieferte Druckmittelvolumenstrom nicht mehr dem über ein Stellglied vorgegebenen Druckmittelbedarf entspricht - in diesem Fall hat die Verstellpumpe im^* Regenerationsmodus ihren Maximaldruck erreicht, so dass dann über die Regelung entsprechend der Schwenkwinkel der Pumpe gemäß den Kennlinien der Pumpenregelung zurückgestellt wird - dieses System arbeitet somit nach dem EFM-Prinzip.

Dieses Umschalten zwischen Regenerationsmodus und Normalbetrieb erfolgt durch Verstellen des Ventilschiebers des stetig verstellbaren Wegeventils hubabhängig. Bei dieser bekannten Lösung wird bei Verstellung des Ventilschiebers in Richtung Druckmittelversorgung des bodenseitigen Druckraums zunächst der Regenerationsmodus eingestellt und dann, bei einem weiteren Verschieben des Ventilschiebers, der Normalbetrieb erreicht.

Die GB 2 181 519 A offenbart eine Lösung, bei der der Generationsmodus in einer am weitesten ausgelenkten Position des Ventilschiebers eingestellt wird.

Nachteilig bei den vorbeschriebenen Lösungen ist, dass zum Einstellen des Regenerationsmodus das stetig verstellbare Wegeventil der Wegeventilanordnung mit einer vierten Stellung - der so genannten Regenerationsstellung - ausgeführt sein muss, so dass die Wegeventilanordnung vergleichsweise komplex aufgebaut und entsprechend teuer ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Wegeventilanordnung mit Regenerationsmodus zu schaffen.

Erfindungsgemäß ist die Wegeventilanordnung mit einem Druckanschluss und einem Tankanschluss ausgeführt, die jeweils durch Verstellung eines Ventilschiebers mit einem ersten oder zweiten Verbraucheranschluss verbindbar sind. Diese Wegeventilanordnung ist mit einer Regenerationsfunktion ausgeführt, die über einen zusätzlichen Regenerationsschieber einstellbar ist. Dieser sperrt in einer Grundstellung eine Druckmittelverbindung zwischen einem rücklaufseitigen Verbraucheranschluss und einem Tank ab und öffnet einen Druckmittelströmungspfad zwischen dem rücklaufseitigen und dem vorlaufseitigen Verbraucheranschluss, wobei eine in Richtung „Öffnen" dieser Druckmittelverbindung wirksame Steuerfläche des Regenerationsschiebers mittelbar oder unmittelbar durch den zulaufseitigen Lastdruck beaufschlagt ist.

Diese Konstruktion ermöglicht es, bei Überschreiten eines vorbestimmten Verbraucherdrucks den Regenerationsschieber so zu verstellen, dass der Druckmittelströmungspfad zwischen vorlaufseitigem und rücklaufseitigem Verbraucheranschluss zugesteuert wird und somit selbsttätig, d.h. ohne Eingriff der Bedienperson vom Regenerationsmodus in den Normalbetrieb umgeschaltet wird. Eine derartige Wegeventilanordnung ist vergleichsweise einfach aufgebaut, da die Regenerationsfunktion über den zusätzlichen Regenerationsschieber gesteuert wird, und der Ventilschieber in herkömmlicher Weise mit drei Stellungen, einer Neutralstellung und zwei Arbeitspositionen ausgeführt sein kann.

Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, dass im Normalbetrieb, d.h. bei Zusteuern des Druckmittelströmungspfades zwischen dem vorlaufseitigen und dem rücklaufseitigen Verbraucheranschluss eine Druckmittelverbindung zwischen dem im Druckmittelrücklauf gelegenen Verbraucheranschluss zum Tank aufgesteuert wird, so dass - wie im Normalbetrieb gefordert - das Druckmittel vom sich verkleinernden Druckraum zum Tank abströmt. D.h. bei dieser Lösung wird die Druckmittelverbindung zwischen dem rücklaufseitigen Verbraucheranschluss und dem Tank nicht - wie üblicherweise - durch eine Steuerkante des Ventilschiebers sondern über den Regenerationsschieber gesteuert.

Die Ventilanordnung ist besonders kompakt aufgebaut, wenn der Regenerationsschieber im Ventilschieber geführt ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der Regenerationsschieber einen Steuerbund, an dessen einer Ringstirnfläche die Steuerkante ausgebildet ist, wobei abschnittsweise von den beiden Stirnflächen des Steuerbundes begrenzte Druckräume miteinander verbunden sind.

Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung erfolgt diese Verbindung über eine Blende im Regenerationsschieber.

Dieser kann mit einem Endbund ausgeführt sein, dessen Endbundsteuerkante den zulaufseitigen Druckraum abschnittsweise begrenzt.

Der andere, ablaufseitige Druckraum ist vorzugsweise über einen Mantelbohrungsstern des Ventilschiebers mit dem ablaufseitigen Verbraucheranschluss verbunden.

Zur Stabilisierung des Ansprechverhaltens der Wegeventilanordnung kann der Endbund des Regenerationsschiebers mit Bezug zum zulaufseitigen Verbraucheranschluss mit negativer Überdeckung ausgeführt sein, so dass in der Grundposition des Regenerationsschiebers bereits ein Öffnungsquerschnitt aufgesteuert ist. Das Umschalten vom Regenerationsmodus in den Normalbetrieb ist besonders einfach durchführbar, wenn koaxial zum Regenerationsschieber ein Stufenkolben geführt ist, dessen kleinere Stirnfläche mit dem vorlaufseitigen Lastdruck und dessen größere Stirnfläche mittelbar oder unmittelbar auf den Regenerationsschieber wirkt.

Der Umschaltdruck zwischen Regeneration und Normalbetrieb kann über das Flächenverhältnis des Stufenkolben und des Regenerationsschiebers eingestellt werden. Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn die kleinere Stirnfläche des Stufenkolbens weniger als 1/5 der Fläche der benachbarten Ventilschieberstirnfläche beträgt.

Zur Druckentlastung eines tankseitigen Druckraums kann dieser stets über eine Tankbohrung zum Tank hin entlastet werden. Um diese Druckentlastung auch im Normalbetrieb, d.h. bei verstelltem Regenerationsschieber zu ermöglichen, kann bei einer besonders einfach ausgeführten Lösung der Steuerbund abschnittsweise mit geringerem Durchmesser als die Ventilbohrung ausgeführt sein, so dass das Druckmittel aus dem tankseitigen Druckraum über den sich dann ergebenden Ringraum zwischen Steuerbund und einer benachbarten Schieberbohrungsumfangsfläche zum Tank hin abströmen kann.

Insbesondere bei LUDV-Wegeventilanordnungen kann eine Konstruktion zum Einsatz kommen, bei der die Endbundsteuerkante eine Druckmittelverbindung zu einem Bogenkanal auf- oder zusteuert, der in der Regenerationsstellung mit dem vorlauf- seitigen Verbraucheranschluss verbunden ist.

Bei einer einfachen Variante der Erfindung ist ein kleiner Kolbenabschnitt des Stufenkolbens in einem koaxial zu einer Aufnahmebohrung für den Regenerationsschieber verlaufenden Kanal geführt, der einerseits in der Schieberbohrung mündet und andererseits über eine Mantelbohrung in einem mit dem vorlaufseitigen Verbraucheranschluss in Druckmittelverbindung stehenden Ringraum mündet.

Der Regenerationsschieber wird vorzugsweise über eine Feder in seine Grundposition vorgespannt. Diese Feder ist vorzugsweise in dem tankseitigen Ringraum angeordnet.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Wegeventilanordnung in einer Neutralstellung;

Figur 2 eine vergrößerte Darstellung der Wegeventilanordnung aus Figur; Figur 3 eine Teildarstellung der Wegeventilanordnung im Regenerationsmodus und

Figur 4 und die Wegeventilanordnung gemäß Figur 3 im Normalbetrieb.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Wegeventilscheibe 1 eines LUDV- Mobilsteuerblocks, wie er beispielsweise bei der Ansteuerung von hydraulischen Verbrauchern eines mobilen Arbeitsgerätes, beispielsweise eines Baggerladers, eines Minioder Kompakt-Baggers, etc. zum Einsatz kommt. Bei den vorliegenden Ausführungen sei angenommen, dass über die in Figur 1 dargestellte Wegeventilscheibe 1 ein Hubzylinder 2 zur Betätigung eines Löffels eines Baggers angesteuert wird. Der Grundaufbau einer derartigen LUDV-Wegeventilscheibe ist beispielsweise aus den eingangs genannten Druckschriften EP 0 566 449 A1 oder DE 10 2006 049 584 bekannt, so dass hier nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Bauelemente detailliert erläutert werden und im übrigen Bezug auf diese Anmeldungen genommen wird.

Die Wegeventilscheibe 1 hat ein stetig verstellbares Wegeventil 4, das im Wesentlichen durch einen in einer Ventilbohrung 6 axial verschiebbar geführten Ventilschieber 8 gebildet ist. Durch Verstellung dieses Ventilschiebers 8 kann die Druckmittelverbindung zwischen einem Druckanschluss P, einem Tankanschluss T und zwei Arbeitsanschlüssen A, B gesteuert werden - diese Anschlüsse P, T₁ A, B sind in Figur 1 lediglich angedeutet. Dem Wegeventil 4 ist eine Individual-Druckwaage 5 zugeordnet, über die der Druckabfall über einer durch das Wegeventil 4 gebildeten Messblende 7 lastdruckunabhängig konstant gehalten werden kann. An den Arbeitsanschluss A ist ein kolbenstangenseitiger Ringraum 6 über eine Arbeitsleitung, im Folgenden Rücklaufleitung 10 genannt, angeschlossen. Der andere Verbraucheranschluss B ist über eine weitere Arbeitsleitung, im Folgenden Vorlaufleitung 12 genannt, an einen boden- seitigen Zylinderraum 8 des Hubzylinders 2 angeschlossen. Durch Verstellung des Ventilschiebers 14 kann der Druckmittelvolumenstrom über die Messblende 7 eingestellt werden und des Weiteren die Druckmittelströmungsrichtung zu bzw. vom Hubzylinder 2 eingestellt werden. Das Wegeventil hat einen Ventilschieber 14, der axial verschiebbar in einer Ventilbohrung 16 geführt ist. Diese ist - in der Darstellung gemäß Figur 1 von links gesehen - in Radialrichtung zu einer Tankkammer 18, einer Verbraucherkammer 20, einer Bogenkammer 22, einer Druckwaagenkammer 24, einer Druckkammer 26, einer weiteren Bogenkammer 28, einer Verbraucherkammer 30 und zu einer weiteren Tankkammer 32 erweitert. Die beiden Tankkammern 18, 32 sind über Ablaufkanäle 34, 36 mit dem Tankanschluss T, die beiden Verbraucherkammern 20, 30 über jeweils einen Verbraucherkanal 38, 40 mit der Rücklaufleitung 10 bzw. der Vorlaufleitung 12 und die beiden Bogenkammern 22, 28 sind über einen Bogenkanal 42 mit dem Ausgang der Druckwaage 5 verbunden. Deren Eingangsanschluss steht über einen Druckwaagenkanal 44 mit der Druckwaagenkammer 24 in Druckmittelverbindung. Die etwa mittig angeordnete Druckkammer 26 ist über einen nicht dargestellten Zulaufkanal mit dem Druckanschluss P verbunden.

Am Ventilschieber 14 sind eine Vielzahl von Steuernuten ausgebildet, durch die in der Darstellung gemäß Figur 1 von links nach rechts eine Verbrauchersteuerkante 48, eine Messblendensteuerkante 50 mit in Axialrichtung wechselseitigen Steuerkerben, eine weitere Verbrauchersteuerkante 52 sowie durch die in Figur 1 rechte Steuernut eine weitere Tanksteuerkante 54 ausgebildet werden. Der Ventilschieber 14 ist des Weiteren mit einer abgestuften Axialbohrung 56 versehen, die stirnseitig durch zwei in den Ventilschieber 14 eingeschraubte Verschlussschrauben 58 verschlossen ist.

In dem in Figur 1 linken Teil der Axialbohrung 56 ist ein Regenerationsschieber 60 axial verschiebbar ausgeführt, über den beim Ausfahren einer Kolbenstange 62 (siehe Pfeil in Figur 1 ) der sich verkleinernde kolbenstangenseitige Ringraum 6 mit dem sich vergrößernden Zylinderraum 8 verbindbar ist, so dass der aus dem Ringraum 6 abströmende Druckmittelvolumenstrom zu dem in den Zylinderraum 8 strömenden Druckmittelvolumenstrom summiert wird.

Die im Folgenden noch näher erläuterte Druckwaage 5 ist mit einem zweiteiligen Druckwaagenschieber 64 ausgeführt. Dieser hat ein gegen einen Sitz 66 vorgespanntes Unterteil 68, über das eine Lasthaltefunktion realisierbar ist, und ein Oberteil 70, über das die eigentliche Druckwaagenfunktion erfüllt wird. Durch den Druckwaagenschieber 64 wird der Öffnungs- oder Drosselquerschnitt zwischen dem Druckwaagenkanal 44 und dem Bogenkanal 42 bestimmt. Der Druckwaagenschieber 64 ist im Sinne einer Vergrößerung des Drosselquerschnitts durch den Druck im Druckwaagenkanal 44, d.h. dem Druck stromabwärts der Messblende 7 beaufschlagt. Im Sinne einer Verringerung dieses Drosselquerschnitts wirkt auf die in Figur 1 oben liegende Rückseite des Oberteils 70 der Druck in einer LS-Kammer 72, die an eine Lastmeldeleitung 74 angeschlossen ist, über die der höchste Lastdruck aller angesteuerten Verbraucher des mobilen Arbeitsgerätes abgegriffen wird. Der Grundaufbau dieser Druckwaage 5 ist aus der eingangs zitierten DE 10 2006 049 584 A1 bekannt, so dass unten anhand Figur 2 lediglich noch einige zum Verständnis der Funktion erforderlichen Details erläutert werden.

Der Ventilschieber 14 des Wegeventils 4 ist gemäß Figur 1 über eine beidseitig wirkende Zentrierfederanordnung 76 in seine dargestellte Neutralposition vorgespannt, in der die beiden Verbraucheranschlüsse A, B mit Bezug zum Druckanschluss P und zum Tankanschluss T abgesperrt sind, so dass der Hubzylinder 2 eingespannt ist. Zum Ansteuern des Hubzylinders 2 (Ausfahren, Einfahren) wird der Ventilschieber 14 aus seiner dargestellten Neutralposition - wie im Folgenden noch näher erläutert - verschoben. Diese Verstellung erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel hydraulisch durch Anlegen einer Steuerdruckdifferenz in an die Stirnseiten des Ventilschiebers 14 angrenzenden Federräumen 78, 80. Diese sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch seitlich auf die Ventilscheibe aufgesetzte Federgehäuse 82, 84 begrenzt, an denen jeweils ein Steueranschluss x, y ausgebildet ist. An diese Steueranschlüsse x, y können beispielsweise als Druckreduzierventile ausgeführte Vorsteuerventile angeschlossen werden, um die genannte Steuerdruckdifferenz zum Verstellen des Ventilschiebers 14 aufzubringen. Anstelle einer hydraulischen Betätigung kann selbstverständlich auch eine elektrische Betätigung über Proportionalmagneten erfolgen.

Weitere Einzelheiten werden nunmehr anhand der vergrößerten Detaildarstellung gemäß Figur 2 erläutert.

Figur 2 zeigt den in Figur 1 rechten Teil des Ventilschiebers 14 und der zweiteiligen Druckwaage 5 in vergrößerter Darstellung. Man erkennt, dass die zweiteilige Druckwaage eine rechtwinklig zum Ventilschieber 14 in die Ventilscheibe eingesetzte Ventilbuchse 86 hat, die mit einem oder mehreren Manteldurchbrüchen versehen ist, über die eine in Schließrichtung wirksame Steuerfläche 90 des in der Ventilbuchse 86 geführten Oberteils 70 des Druckwaagenschiebers 64 mit dem Druck in der LS-Kammer 72 beaufschlagt ist. Dabei ist im Mantel der Ventilbuchse 86 eine in der LS-Kammer 72 mündende LS-Bohrung 89 ausgebildet, über die der von der Steuerfläche 90 begrenzte Steuerraum mit der LS-Kammer 72 verbunden ist. In den Innenraum des tassen- förmigen Oberteils 90 taucht das Unterteil 68 ein, das über eine schwache Feder 92 gegen den Sitz 66 im Mündungsbereich des Druckwaagenkanals 44 vorgespannt ist. Die Feder 92 stützt sich an der Innenbodenfläche des Oberteils 70 ab. Das Unterteil 68 ist mit einer Durchgangsbohrung 94 versehen, so dass in dem vom Oberteil 70 und vom Unterteil 68 begrenzten Raum 96 der gleiche Druck anliegt. Dieser Druck wirkt auch auf die in Figur 2 unten liegende, zum Druckkanal 44 weisende Stirnfläche 98 des Unterteils.

Bei unbetätigten Verbrauchern befindet sich das Oberteil 70 in seiner dargestellten Position, bei der der Manteldurchbruch 88 in Überdeckung mit Radialbohrungen 100 im Mantel des Oberteils 70 steht, so dass der Druck im Raum 96 und somit der Druck in dem Druckwaagenkanal 44 in den LS-Raum 72 gemeldet wird. Bei Ansteuerung zumindest eines Verbrauchers wirkt der höchste Lastdruck auf die Steuerfläche 90, so dass das Oberteil 70 gegen die Kraft der schwachen Feder 92 nach unten verschoben wird bis er auf dem Unterteil 68 zu liegen kommt. Bei Ansteuerung des der dargestellten Wegeventilscheibe 1 zugeordneten Verbrauchers wird der Druckwaagenschieber 64 dann in eine Drosselstellung verschoben, in der Gleichgewicht zwischen der auf die Steuerfläche 90 wirkenden Kraft (resulierend aus dem Druck im LS-Raum (höchster Lastdruck der Verbraucher)) und der aus Druck im Druckwaagenkanal 44 resultierenden Kraft besteht. D.h. die Druckmittelströmung über die zweiteilige Druckwaage 5 wird so angedrosselt, dass vor der Druckwaage ein etwa dem höchsten Lastdruck entsprechender Druck und stromabwärts der Druckwaage, d.h. im Bogenkanal 42 der individuelle Lastdruck anliegt.

In dem Fall, in dem der Druck im Druckwaagenkanal 44 absackt, wird das Unterteil 68 in seine dargestellte Schließposition verstellt und erfüllt somit die Lasthalte- funktion. Bei dieser Lösung sind somit keine gesonderten Lasthalteventile im Bogen- kanal 42 angeordnet.

Hinsichtlich weiterer Details der zweigeteilten Druckwaage wird Einfachheit halber auf die DE 10 2006 049 584 A1 der Anmelderin verwiesen, deren Offenbarung zu derjenigen der vorliegenden Anmeldung zu zählen ist.

Wie vorstehend ausgeführt, hat der Ventilschieber 14 eine Axialbohrung 56, deren in Figur 1 rechter Teil sich bis etwa in den Bereich der Messblendensteuerkante 50 erstreckt und dabei einen Druckkanal 102 ausbildet, der gemäß Figur 1 über zumindest eine Mantelbohrung 104 des Ventilschiebers 14 in der Verbraucherkammer 30 mündet.

Der in Figur 2 linke Endabschnitt des Druckkanals 102 mündet in einem radial zurückgesetzten Führungsabschnitt 106, in dem ein Endabschnitt eines Stufenkolbens 108 geführt ist. Die zum Druckkanal 102 weisende Stirnfläche des Stufenkolbens 108 hat eine Stirnfläche mit den Durchmesser d, die mit dem Druck im Druckkanal 102 beaufschlagt ist. Im Anschluss links (Figur 2) an den Führungsabschnitt 106 erweitert sich die Axialbohrung 56 zu einer Schieberbohrung 110, in der der Regenerationsschieber 60 geführt ist und in die ein größerer Kolbenabschnitt 112 des Stufenkolbens 108 eintaucht.

Der Regenerationskolben 60 wird in der dargestellten Grundposition über eine Steuerfeder 114 in eine Anlageposition an den Kolbenabschnitt 112 des Stufenkolbens 108 vorgespannt. Der Durchmesser D der Ventilbohrung 110 ist wesentlich größer als der Durchmesser d des kleineren Endabschnitts des Stufenkolbens 108. Erfindungsgemäß beträgt das Durchmesserverhältnis D/d, mehr als 2, beispielsweise 11/4, so dass sich dann ein Flächenverhältnis von etwa 7.5 einstellt.

Gemäß der Darstellung in Figur 2 hat der Regenerationsschieber 70 einen Endbund 116, durch den eine Endbundsteuerkante 118 ausgebildet wird, die in der dargestellten Grundposition mit negativer Überdeckung zu einem Mantelbohrungsstern 120 des Ventilschiebers 14 angeordnet ist. Die Mündung dieses Mantelbohrungssterns 120 ist in der dargestellten Neutralposition durch einen Gehäusesteg gegenüber dem Bogenkanal 42 versperrt.

Im mittleren Bereich des Regenerationsschiebers 60 ist ein Steuerbund 122 ausgebildet, dessen in Figur 2 rechte Ringstirnfläche eine Tanksteuerkante 124 ausbildet. Durch den Steuerbund 122 einerseits und den Endbund 116 andererseits ist ein verbraucheran-schlussseitiger Ringraum 126 begrenzt, der über einen Mantelbohrungsstern 128 des Ventilschiebers mit der Verbraucherkammer 20 verbunden ist.

In der Relativposition gemäß Figur 2 ist im Bereich des Steuerbunds 122 im Mantel des Ventilschiebers 14 ein Tankbohrungsstern 129 ausgebildet, der zur Verbraucherkammer 20 hin offen ist. Der Tankbohrungsstern 129 wird in der dargestellten Grundposition jedoch von dem Steuerbund 122 des Regenerationsschiebers 60 überdeckt. Die Steuerfeder 114 ist in einem einerseits von der linken Stirnfläche des Steuerbunds 122 und andererseits von der Verschlussschraube 58 begrenzten tankseitigen Ringraum 130 angeordnet. Dieser tankseitige Ringraum 130 und ein von der rechten (Figur 2) Stirnfläche des Endbunds 116 begrenzter Stirnraum 132 sind über eine den Regenerationsschieber 60 in Axialrichtung durchsetzenden Blendenbohrung 134 miteinander verbunden. Der tankseitige Ringraum 130 ist über eine Tankbohrung 136 stets zur Tankkammer 18 hin entlastet, so dass entsprechend die Stirnflächen des Regenerationsschiebers 60 mit Tankdruck beaufschlagt sind.

Zum Ausfahren des Hubzylinders 2 wird der Ventilschieber 14 aus der in Figur 1 dargestellten Neutralposition durch Beaufschlagen mit einer entsprechenden Steuerdruckdifferenz nach links verschoben, so dass gemäß Figur 3 über die Messblenden- steuerkante 50 ein Durchflussquerschnitt zwischen der Druckkammer 26 und der Druckwaagenkammer 24 aufgesteuert wird. Dieser Öffnungsquerschnitt der Messblende 7 bestimmt den Druckmittelvolumenstrom zum Hubzylinder 2. Durch diese Verschiebung wird des Weiteren über die Tanksteuerkante 54 die Druckmittelverbindung zwischen der Tankkammer 32 und der dem Anschluss B zugeordneten Verbraucherkammer 30 zugesteuert und über die Verbrauchersteuerkante 52 die Druckmittelverbindung zwischen der letztgenannten Verbraucherkammer 30 und dem Bogenkanal 42 aufgesteuert. Das Druckmittel kann dann über die Druckkammer 26, die auf- gesteuerte Messblende 7 und die Druckwaagenkammer 24 zum Eingang der Druckwaage 5 strömen, deren Druckwaagenschieber 64 gemäß den vorstehenden Ausführungen in Schließrichtung vom größten Lastdruck und in Öffnungsrichtung von dem Druck in der Druckwaagenkammer 24 beaufschlagt ist. In der Regelposition der Druckwaage 5 wird der Druckmittelvolumenstrom so angedrosselt, dass sich in der Druckwaagenkammer 24 ein etwa dem höchsten Lastdruck entsprechender Druck und am Ausgang der Druckwaage, d.h. im Kanal 42 ein dem individuellen Lastdruck entsprechender Druck einstellt.

Über den Bogenkanal 42 strömt das Druckmittel dann zu dem von der Verbrauchersteuerkante 52 aufgesteuerten Öffnungsquerschnitt und von dort über die Verbraucherkammer 30, den Verbraucherkanal 40 (siehe Figur 1 ) und die Vorlaufleitung 12 in den bodenseitigen Zylinderraum 8 des Hubzylinders 2, so dass die Kolbenstange 62 ausgefahren wird. Das aus dem Ringraum 6 verdrängte Druckmittel strömt dann über die Rücklaufleitung 10, den Verbraucherkanal 38 (siehe Figur 1 ) in die ablaufseitige Verbraucherkammer 20 und über den Mantelbohrungsstern 128 in den verbraucher- seitigen Ringraum 126. Der Regenerationsschieber 60 ist in diesem Betriebszustand noch in seine Grundposition vorgespannt, in der der Steuerbund 122 den Tankbohrungsstern 129 verschließt.

Dabei ist der tankseitige Ringraum 130 über die Tankbohrung 136 zum Tank hin entlastet. Auf die kleinere Stirnfläche mit dem Durchmesser d Stufenkolbens 108 wirkt der Druck in der Verbraucherkammer 30, der etwa dem individuellen Lastdruck entspricht. Dieser Lastdruck wird über die Mantelbohrung 104 in den Druckkanal 102 gemeldet. Die Kraftresultierende wird dabei auf den Regenerationsschieber 60 übertragen, der jedoch zunächst durch die Kraft der Steuerfeder 114 in seiner dargestellten Regenerationsposition gehalten wird.

Wie vorstehend erwähnt, ist der Manteldurchbruchsstern 120 in der dargestellten Grundposition durch die Endbundsteuerkante 118 geöffnet, so dass das Druckmittel von der Verbraucherkammer 20 über den Mantelbohrungsstern 128, den Ringraum 126 und den Manteldurchbruchsstern 120 in den Bogenkanal 42 einströmt und somit zu dem über die Messblende 7 eingestellten Druckmittelvolumenstrom summiert wird - die Wegeventilanordnung befindet sich in ihrem Regenerationsmodus, so dass der Hubzylinder 2 im Eilgang ausgefahren wird und somit beispielsweise der Löffel mit vergleichsweise großer Geschwindigkeit abgesenkt wird. Aufgrund der Einspannung des Hubzylinders 2 ist dabei die Grableistung relativ gering, so dass zur Erhöhung der Grableistung vom Regenerationsmodus in den Normalbetrieb umgeschaltet werden sollte. Dies erfolgt bei der erfindungsgemäßen Lösung selbsttätig.

Bei Ansteigen des Lastdrucks in dem Druckkanal 102 auf einen vorbestimmten maximalen Regenerations-Lastdruck kann dann der Stufenkolben 108 die Kraft der Steuerfeder 114 überwinden, so dass der Regenerationskolben 60 aus seiner in Figur 3 dargestellten Position nach links in die in Figur 4 dargestellte Position verschoben wird. Dabei wird über die Endbundsteuerkante 118 des Regenerationsschiebers 60 der Manteldurchbruchsstern 120 zugesteuert und über die Tanksteuerkante 124 des Steuerbunds 122 der Tankbohrungsstern 129 aufgesteuert. Das Druckmittel strömt dann vom ablaufseitigen Verbraucherkanal 38 in die Verbraucherkammer 20 und von dort über den Mantelbohrungsstern 128 in den verbraucherseitigen Ringraum 126 und dann über den aufgesteuerten Tankbohrungsstern 129 zur Tankkammer 118 und von dort zum Tank T ab. Der tankseitige Ringraum 130 ist dabei über einen Ringspalt 138 zwischen dem Außendurchmesser des Steuerbunds 120 und der Innenumfangs- wandung des den Ringraum 130 begrenzenden Teils der Schieberbohrung 110 mit der Tankbohrung 136 verbunden. Dieser Ringspalt 138 wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch ausgebildet, dass der Durchmesser der Schieberbohrung 110 vom Ringraum 130 aus bis in den Bereich der Tankbohrung 136 etwas größer als der Außendurchmesser des Steuerbunds 138 ausgebildet ist.

Wie aus Figur 4 hervorgeht, wird über die durch die rechte Stirnfläche des Endbunds 116 gebildete Stirnflächensteuerkante 140 die Druckmittelverbindung zwischen dem Manteldurchbruchsstern 120 und dem von dem Endbund 116 abschnittsweise begrenzten Steuerraum 142 aufgesteuert, so dass entsprechend der Regenerationsschieber 60 in Pfeilrichtung (nach links in Figur 4) mit dem Druck im Bogenkanal beaufschlagt ist. Da beim beschriebenen Ausführungsbeispiel die Stirnfläche des Endbunds 116 um das 7.5fache größer als die kleiner Fläche des Stufenkolbens 108 ausgeführt ist, verbleibt der Regenerationskolben 60 in seiner dargestellten Position, auch wenn der Druck im bodenseitigen Zylinderraum 8 unter den über die Steuerfeder 114 eingestellten Umschaltdruck absinkt. D.h. das Umschalten vom Regenerationsmodus (Fig.3) in den in Figur 4 dargestellten Powermodus, in dem das Druckmittel aus dem sich verkleinernden Ringraum 6 zum Tank T hin abströmt, erfolgt beispielsweise bei 150 bar. Aufgrund des vorbeschriebenen Flächenverhältnisses D/d würde dann das Zurückschalten auf den Regenerationsmodus entsprechend erst bei 20 bar (Flächenverhältnis 7.5) erfolgen.

Der leichte Steuerölverlust vom Steuerraum 142 über die Blendenbohrung 134 ist dabei vernachlässigbar, so dass im Normalbetrieb (Powermodus) im Steuerraum 142 der Lastdruck anliegt, während im tankseitigen Ringraum 130 Tankdruck anliegt. Dieser liegt auch etwa in dem rücklaufseitigen Ringraum 126 an. Wenn der Druck im Steuerraum 142 unter diese 25 bar absinkt, wird der Regenerationskolben 60 durch die Kraft der Steuerfeder 114 wieder in seine Regenerationsposition (Figur 2) zurückverstellt, wobei dann über die Stirnflächensteuerkante 140 die Druckmittelverbindung zum Bogenkanal 42 zugesteuert und über die rückseitige Endbundsteuerkante 118 die Druckmittelverbindung zwischen dem verbraucherseitigen Ringraum 126 und dem Manteldurchbruchsstern 120 und somit mit dem Bogenkanal 42 wieder aufgesteuert wird. Die Druckentlastung des Druckraums 142 erfolgt dann über die Blendenbohrung 134 und den tankseitigen Ringraum 136 zum Tank T hin.

Selbstverständlich können je nach Anwendungsfall auch andere Flächenverhältnisse und Federraten zur Bestimmung des Umschaltens zwischen Regenerationsmodus und Normalbetrieb vorgesehen werden.

Offenbart ist eine Wegeventilanordnung mit einem Ventilschieber zur Steuerung der Druckmittelverbindung zwischen einem Druckanschluss, einem Tankanschluss und zwei Verbraucheranschlüssen. In einem Regenerationsmodus kann das Druckmittel von einem sich verkleinernden Druckraum zu dem Druckmittelvolumenstrom zum sich vergrößernden Druckraum summiert werden. Erfindungsgemäß wird vom Regenerationsmodus bei Überschreiten eines vorbestimmten Lastdrucks über einen zusätzlichen Regenerationsschieber selbsttätig in den Normalbetrieb umgeschaltet, in dem das Druckmittel von dem sich verkleinernden Druckraum zum Tank abströmt.

Claims

17 / 19Patentansprüche

1. Wegeventilanordnung mit einem Druckanschluss (P) und einem Tankan- schluss (T), die jeweils durch Verstellung eines Ventilschiebers (14) mit einem ersten oder zweiten Verbraucheranschluss (A, B) verbindbar sind, an die ein hydraulischer Verbraucher (2) angeschlossen ist und mit einer Regenerationsfunktion, in der das von einem Druckraum (6) des Verbrauchers (2) abströmende Druckmittel über einen rück- laufseitigen Verbraucheranschluss (A) zu dem über den anderen, vorlaufseitigen Verbraucheranschluss (B) zum Verbraucher (2) strömenden Druckmittel summiert ist, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Regenerationsschieber (60), der in einer Grundstellung eine Druckmittelverbindung zwischen dem rücklaufseitigen Verbraucheranschluss (A) und dem Tank (T) absperrt und einen Druckmittelströmungspfad vom Verbraucheranschluss (A) zum zulaufseitigen Verbraucheranschluss (B) öffnet, wobei eine in Richtung Öffnen der Druckmittelverbindung wirksame Stirnfläche des Regenerationsschiebers (60) mittelbar oder unmittelbar durch den Lastdruck am zulaufseitigen Verbraucheranschluss (B) beaufschlagt ist, so dass bei Überschreiten eines vorbestimmten Lastdrucks der Druckmittelströmungspfad über eine Steuerkante (118) zusteuerbar ist.

2. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 1 , wobei der Ventilschieber (14) eine Tanksteuerkante (124) hat, über die bei zugesteuertem Druckmittelströmungspfad die Druckmittelverbindung zum Tank (T) aufsteuerbar ist.

3. Wegeventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Regenerationsschieber (60) im Ventilschieber (14) geführt ist.

4. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 3, wobei der Regenerationsschieber (60) einen Steuerbund (122) hat, an dessen Ringstirnfläche die Tanksteuerkante (124) ausgebildet ist, wobei die Ringstirnflächen des Steuerbunds (122) abschnittsweise Druckräume (126, 130) begrenzen. 18 / 19

5. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 3 oder 4, wobei zwei abschnittsweise von Stirnflächen des Regenerationsschiebers (60) begrenzte Druckräume (130, 142) über eine Blendenbohrung (134) verbunden sind.

6. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 5, wobei die den Druckmittelströmungspfad zusteuernde Steuerkante (118) an einem Endbund (116) des Regenerationsschiebers (60) ausgebildet ist, wobei dieser Endbund (116) einen verbraucher- anschlussseitigen Druckraum (126) und einen der über die Blendenbohrung verbundenen Druckräume (142) abschnittsweise begrenzt.

7. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 6, wobei der verbraucheran- schlussseitige Druckraum (126) über einen Mantelbohrungsstern (128) des Ventilschiebers (14) mit dem ablaufseitigen Verbraucheranschluss (A) verbunden ist.

8. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 6 oder 7, wobei der Endbund (116) mit Bezug zum zulaufseitigen Verbraucheranschluss (A) mit negativer Überdeckung ausgeführt ist.

9. Wegeventilanordnung nach einem der Patentansprüche 3 bis 8, wobei koaxial zum Regenerationsschieber (60) ein Stufenkolben (108) vorgesehen ist, dessen kleinere Stirnfläche mit dem zulaufseitigen Lastdruck beaufschlagt ist und dessen größere Stirnfläche auf den Regenerationsschieber (60) wirkt.

10. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 9, wobei der Durchmesser (d) der kleineren Stirnfläche weniger als V₅ des Ventilschieberdurchmessers (D) ist.

11. Wegeventilanordnung nach einem der Patentansprüche 6 bis 10, wobei ein abschnittsweise von der vom Endbund (116) abgewandten Ringstirnfläche des Steuerbunds (122) begrenzter Druckraum (130) über eine Tankbohrung (136) stets zum Tank hin entlastet ist.

12. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 11 , wobei eine den Regenerationsschieber (14) aufnehmende Führungsbohrung (110) im Bereich des tank- 19 / 19 seitigen Druckraums (130) abschnittsweise etwas größer als der Außendurchmesser (D) des Steuerbunds (122) ist, so dass der Druckraum (130) über einen Ringspalt (138) mit der Tankbohrung (136) verbindbar ist.

13. Wegeventilanordnung nach einem der Patentansprüche 6 bis 12, wobei die Endbundsteuerkante (118) eine Druckmittelverbindung zu einem Bogenkanal (42) aufsteuert, der in der Regenerationsfunktion mit dem zulaufseitigen Verbraucheran- schluss (B) verbunden ist.

14. Wegeventilanordnung nach einem der auf Patentanspruch 9 bezogenen Ansprüche, wobei der kleinere Kolbenabschnitt des Stufenkolbens (108) in einem koaxial zur Schieberbohrung (110) für den Regenerationsschieber (60) verlaufenden Druckkanal (102) geführt ist, der einerseits in der Schieberbohrung (110) und andererseits über eine Mantelbohrung (104) in einer mit dem zulaufseitigen Verbraucher (A) in Druckmittelverbindung stehenden Verbraucherkammer (31 ) mündet.

15. Wegeventilanordnung nach einem der auf Anspruch 6 bezogenen Ansprüche, wobei ein von einer Stirnfläche des Regenerationsschiebers (60) begrenzter Stirnraum (132) im Normalbetrieb mit dem Lastdruck am zulaufseitigen Anschluss (B) beaufschlagbar ist.

16. Wegeventilanordnung nach einem der auf Patentanspruch 3 bezogenen Ansprüche, wobei der Regenerationsschieber (60) über eine Feder (114) in seine Grundposition vorgespannt ist.

17. Wegeventilanordnung nach Patentanspruch 16, wobei die Feder (114) in einem abschnittsweise vom Steuerbund (122) abgegrenzten Ringraum (130) angeordnet ist.

18. Wegeventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei diese als LUDV-System ausgeführt ist.