CH653417A5 - Hydraulische steuervorrichtung. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS 2 030 382 ist eine hydraulische Steuervorrichtung dieser Art bekannt, in der mehrere aneinanderge-setzte Schiebersteuerventile hydraulische Arbeitszylinder in einem Auslegerkran mit Arbeitsdruckmittel versorgen beziehungsweise den Abfluss von Arbeitsdruckmittel in eine Rücklaufleitung steuern. Mehrere Hilfsteuerleitungen dienen zur Vorsteuerung von den Schiebersteuerventilen zugeordneten Hilfsventilen, so dass eine Lastmomentbegrenzung für mindestens einen der Arbeitszylinder gegeben ist. Sobald durch Ansteigen eines Signaldrucks die Lastgrenze erfühlt wird, werden Massnahmen getroffen, die verhindern, dass einer der Arbeitszylinder eine zu einer Überschreitung der Lastgrenze führende Stellbewegung ausführt. Zu diesem Zweck wird jeweils eine Arbeitsdruckversorgung von einer Hilfssteuerleitung angezapft und überschüssiges Druckmittel durch ein Hilfsventil, das vom Signaldruck beaufschlagt ist, in die Rücklaufleitung abgelassen. Gleichzeitig wird über diese Hilfssteuerleitung der genannte Hilfssteuerkreis druckentlastet, worauf ein anderes Hilfs ventil die Hauptdruckversorgung unmittelbar mit der Rücklaufleitung kurzschliesst. An den Schiebersteuerventilen steht dann kein nutzbarer Druck mehr an. Jede Hilfssteuerleitung führt über eine Einlassbohrung zur Gehäusebohrung des Schiebersteuerventils und aus dieser heraus über eine Auslassbohrung und einem weiterführenden Leitungszweig entweder zu einem Hilfsventil oder zur Rücklauf leitung. Im Kolbenschieber jedes Kolbenschieberventils ist ein Steuerkanal vorgesehen, der in einer bestimmten Stellung des Kolbenschiebers die Einlassbohrung mit der Auslassbohrung für die Hilfssteuerleitung

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verbindet und dem Druckmittel der Hilfssteuerleitung einen Durchfluss gestattet. Das heisst, es muss sowohl das Gehäuse des Schiebersteuerventils als auch der Kolbenschieber selbst für diese Funktion eine entsprechende Ausbildung haben. Das bekannte Prinzip ist insofern nachteilig, als ein hoher technischer Aufwand für die Herstellung der Schiebersteuerventile notwendig ist, da die zusätzliche Anbringung sowohl der Ein- und Auslassbohrungen der Hilfssteuerleitung als auch des Steuerkanals im Kolbenschieber die Gehäuselänge, die Gehäusebohrungslänge und die Kolbenschieberlänge deutlich erhöht. Zudem muss sichergestellt werden, dass der Steuerkanal im Kolbenschieber mit keinen anderen für die Steuerung des Arbeitsdruckmittels oder dessen Abfluss, gegebenenfalls einen drucklosen Umlauf oder für einen Druckausgleich am Kolbenschieber verantwortlichen Kanälen überschneiden kann, wenn der Kolbenschieber in seine Steuerstellungen bewegt wird. Ferner muss beiderseits des Steuerkanals im Kolbenschieber eine Überdeckung beziehungsweise eine Dichtzone ausgebildet sein, damit kein ggf. von den Arbeitsdruckleitungen durchleckendes Druckmittel ungewollt in die Hilfssteuerleitung einströmen kann und dort unter Umständen einen unerwünschten Druckaufbau hervorruft. Es können zusammengefasst keine herkömmlichen Kolbenschieber verwendet werden, sondern es muss allein aufgrund der zusätzlichen Aufgabe bezüglich der Drucksteuerung in der Hilfssteuerleitung ein ausschliesslich im Hinblick auf diese Aufgabe speziell konzipiertes und konstruiertes Schiebersteuerventil eingesetzt werden. Die Baugrösse und der technische Aufwand für solche Schiebersteuerventile ist nicht zuletzt auch deshalb besonders gross, da die Hilfs-steuerleitungen bei dem bekannten Prinzip mit der Anzapfung der Arbeitsdruckversorgung grosse Durchsätze von Druckmittel verkraften müss.en, wofür grosse Querschnitte und eine einwandfreie Abdichtung im Schiebersteuerventil erforderlich sind. '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch ein einfaches, platzsparendes und funktionssicheres Steuerventil auszeichnet, das trotz des einfachen und platzsparenden Aufbaus in der Lage ist, die Steuerfunktionen in einer oder mehreren Hilfssteuerlei-tungen mit zu überwachen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dieser Ausbildung kommt ein Steuerkanal im Kolbenschieber in Wegfall, da der Kolbenschieber allein mit seinem Ende für eine Freigabe oder einen Verschluss der Bohrung der Hilfssteuerleitung sorgt. Sobald die Anschlussbohrung der Hifssteuerleitung freigegeben ist, kann das darin befindliche Druckmittel abströmen. Die auf diese Weise erzeugte Druckdifferenz lässt sich in einfacher Weise zum Steuern eines Hilfsventils oder weiterer Hilfsorgane verwenden. Da auf die Anschlussbohrung der Hilfssteuerleitung keine Auslassbohrung im Gehäuse des Schiebersteuerventils ausgerichtet sein muss und zudem der Kolbenschieber keinen Steuerkanal benötigt, lässt sich die Anschlussbohrung sehr leicht so unterbringen, dass sie die eigentlichen Arbeitsfunktionen des Schiebersteuerventils nicht beeinträchtigt. Es kann ein übliches Schiebersteuerventil mit einem herkömmlichen Kolbenschieber eingesetzt werden, so dass sich trotz der zusätzlichen Funktion, die das Schiebersteuerventil übernehmen kann, keine vergrösserten Aussenabmessungen oder aufwendigen Konstruktionen im Gehäuse und dem Kolbenschieber ergeben. Üblicherweise sind die Endabschnitte der Gehäusebohrung, die den Kolbenschieber aufnehmen, ohnehin mit einer Rücklaufleitung oder dem Druckmittelreservoir verbunden, so dass auch hier keine zusätzlichen

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Massnahmen erforderlich sind, welche für ein einwandfreies Ablassen des aus der Hilfsteuerleitung abfliessenden Druckmittels sorgen. Der besondere Vorteil dieser Ausbildung liegt darin, dass ein herkömmliches Schiebersteuerventil mit einem «normalen» Kolbenschieber verwendet werden kann, bei dem allein durch Anbringung einer Gehäusebohrung zum Anschliessen der Hilfssteuerleitung eine zusätzliche Steuerfunktion des Kolbenschiebers für die Hilfsteuerleitung erreicht wird, wobei ohnehin vorhandene Elemente des Schiebersteuerventils, nämlich die Gehäusebohrung, das Ende des Kolbenschiebers und ein freier Wandungsbereich des Gehäuses verwendet werden können.

Eine zweckmässige Ausführungsform einer erfmdungsge-mässen Steuervorrichtung geht aus Anspruch 2 hervor. Mit dieser Gestaltungsmassnahme wird erreicht, dass die Steuerfunktion, die das Schiebersteuerventil für die Hilfssteuerleitung bewirkt, voreilend zu den eigentlichen Arbeitsfunktionen des Schiebersteuerventils eingeleitet wird. Von besonderer Bedeutung ist diese Massnahme dann, wenn die Hilfssteuerleitung für die Auslösung einer Schutz-, Begrenzungsoder Notfunktion verantwortlich ist, die zweckmässigerweise voreilend zur Beaufschlagung des in dieser Hinsicht überwachten Verbrauchers wirksam werden soll. In besonderen Anwendungsfällen kann es auch zweckmässig sein, die Mündung der Bohrung der Hilfssteuerleitung erst dann freizugeben, wenn die vorbestimmte Steuerstellung des Kolbenschiebers bereits erreicht ist, Dann wird die von der Hilfssteuerleitung bewirkte Funktion zum gleichen Zeitpunkt eintreten, wie die in der Steuerstellung des Kolbenschiebers angestrebte Arbeitsfunktion des Schiebersteuerventils.

Bei einer Steuervorrichtung mit einem zwei Verbrauchern, zum Beispiel einem doppelseitig beaufschlagbaren Hydraulikzylinder, zugeordneten Schiebersteuerventil, in dem der Kolbenschieber aus einer Neutralstellung in zwei Steuerstellungen verschiebbar ist, in denen er jeweils einen Verbraucher mit Arbeitsdruck versorgt und vom anderen Verbraucher Arbeitsdruck in die mit einer Rücklaufleitung verbundene Gehäusebohrung ablässt, geht aus Anspruch 3 hervor. Bei dieser Ausbildung wird sichergestellt, dass der Kolbenschieber in jeder Steuerstellung eine Hilfssteuerleitung druckentlastet, so dass diese entweder einen Steuervorgang auslöst oder auf einen solchen Steuervorgang vorbereitet ist. Bei einer hydraulischen Steuervorrichtung, bei der im Schiebersteuerventil im Kolbenschieber Strömungstaschen und Durchgangsbohrungen für eine Strömungsführung des Arbeitsdruckmittels und einen drucklosen Durchlauf und gegebenenfalls für einen Druckausgleich am Kolbenschieber selbst vorgesehen sind, sind die in Anspruch 4 angegebenen Massnahmen zweckmässig. Die Anbringung der Bohrungen, derart, dass sie in einem speziellen Längsbeziehungsweise Umfangsbereich der Gehäusebohrung einmünden, stellt sicher, dass sie mit keinem der im Kolbenschieber für den Fluss des Arbeitsdruckmittels vorgesehenen Kanälen zusammenwirken können und gegebenenfalls die Funktion in der Hilfssteuerleitung oder auch in den Arbeitsdruckleitungen gestört werden können. Die Freigabe jeweils einer Bohrung erfolgt nur exakt zu dem vorherbestimmten Zeitpunkt, an dem die Steuerkante oder das Ende des Kolbenschiebers vor der Bohrungsmündung weggezogen wird.

Für eine hydraulische Steuervorrichtung gemäss der Erfindung, bei der eine an eine gemeinsame Hauptversorgungsleitung angeschlossene Steuerventilanordnung aus mehreren aneinandergesetzten Schiebersteuerventilen vorgesehen ist, von denen mit jeden wenigstens ein Hydraulikzylinder beaufschlagbar ist, ist es zweckmässig, wenn die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale verwirklicht sind. Mit der gemeinsamen Hilfssteuerleitung und ihren Zweigleitungen wird die gesamte Steuerventilanordnung so überwacht, dass ein

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Druckabbau in der Hilfssteuerleitung unabhängig davon erfolgt, welcher Kolbenschieber in welchem Schiebersteuerventil gerade in eine vorbestimmte Steüerstellung bewegt wird. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die hydraulische Steuervorrichtung eine Überlastschutz-, eine Selbstbe-grenzungs- oder eine Notfunktion ausüben muss.

Weiterhin geht eine zweckmässige Ausführungsform der Erfindung aus Anspruch 6 hervor. Die Druckentlastungsnuten sorgen für einen Druckausgleich über den Umfang des Kolbenschiebers, der andernfalls zum Verklemmen neigt und entweder gar nicht mehr oder nur schwergängig verschoben werden kann. Üblicherweise werden Druckausgleichsnuten im Umfang des Kolbenschiebers angebracht. Erfindungsge-mäss werden diese Druckausgleichsnuten jedoch in die Wand der Gehäusebohrung verlegt, da andernfalls Gefahr bestünde, dass die Druckausgleichsnuten beim Überfahren der Mündung der Bohrung der Hilfssteuerleitung in dieser einen unerwünschten Druckabfall einsteuern könnten.

Eine weitere Ausführungsform geht schliesslich aus Anspruch 7 hervor. Das erste Hilfsventil stellt bei Erreichen einer Stell- oder Lastgrenze des Arbeitszylinders eine Verbindung zwischen der Hauptversorgungsleitung und der Rücklaufleitung her, wodurch keine weitere Druckbeaufschlagung des Arbeitszylinders mehr erfolgen kann. Davor wird es aus der Hilfssteuerleitung mit dem aus der Hauptversorgungsleitung bereitgestellten Vorsteuerdruck in seiner Sperrstellung gehalten, so dass bis zum Erreichen der Last- oder Stellgrenze keinerlei Beeinflussung in der Druckversorgung des Schiebersteuerventils und des Arbeitszylinders erfolgt. Über das dem ersten Hilfsventil nachgeordnete Begrenzungs-Hilfs-ventil, das ein Überlast- und/oder Endschaltventil sein kann, wird bei Erreichen der Stell- oder Lastgrenze der Durchgang in der Hilfssteuerleitung freigegeben, aber trotzdem verbleibt das erste Hilfsventil noch in seiner Sperrstellung. Erst wenn in weiterer Folge im Schiebersteuerventil der Kolbenschieber in die Steuerstellung verschoben wird, die zu einer die Stelloder Lastgrenze überschreitenden Verstellung des Arbeitszylinders führen würde, öffnet sich im Schiebersteuerventil der Durchgang, durch welchen der Druck aus der Hilfssteuerleitung in die Rücklaufleitung abgebaut wird. Mit dem Abbau des Haltedruckes schaltet das erste Hilfsventil in seine Durchgangsstellung, in der die Hauptversorgungsleitung mit dem Rücklaufkanal verbunden wird, so dass am Schiebersteuerventil kein nennenswerter Druck mehr ansteht. Sofern dann der Kolbenschieber, der zu einer Verstellung des Arbeitszylinders über die Stell- oder Lastgrenze hinaus betätigt worden ist, aus dieser Steuerstellung herausbewegt wird, sperrt er die Hilfssteuerleitung wieder, so dass das erste Hilfsventil wieder in seine Absperrstellung umschaltet. Bei einer weiteren Betätigung des Kolbenschiebers steht dann der Versorgungsdruck aus der Hauptversorgungsleitung wieder uneingeschränkt zur Verfügung. Die Stellbegrenzungsvorrich-tung erfordert nur die verhältnismässig schwach und für einen geringen Hydraulikdurchsatz ausgelegte Hilfssteuerleitung und die Hilfsventile. Diese Ventile können infolge eines verhältnismässig niedrigen Hilfssteuerdrucks und eines geringen Durchsatzes einfach und preiswert ausgebildet sein und lassen sich vorteilhafterweise unmittelbar in das Schiebersteuerventil integrieren. Wenn das Begrenzungshilfsventil ein Endschaltventil ist, so wird dieses zweckmässigerweise nicht im Schiebersteuerventil direkt angebracht, sondern bei dem zu überwachenden Arbeitszylinder. Obwohl die Hilfssteuerleitung über die Kolbenschieber im Schiebersteuerventil geführt ist und das erste Hilfsventil an die Hauptversorgungsleitung angeschlossen ist, beeinflusst die Stellbe-grenzungsvorrichtung das Arbeitsverhalten im Hydraulikkreislauf bei normalen Betriebsbedingungen nicht. Ein besonderer Vorteil resultiert aus der speziellen Ausbildung des herkömmlichen Schiebersteuerventils mit den paarweise vorgesehenen Bohrungen zum Anschliessen der Hilfssteuer-leitung(en) und den beiden zum Steuern eingesetzten Kolbenschieberenden, und zwar insbesondere dann, wenn die Steuervorrichtung mehrere batterieartig angeordnete Schiebersteuerventile zur Steuerung mehrerer Arbeitszylinder enthält. Eine solche Anordnung ist häufig bei Vorrichtungen in Verbindung mit einer Begrenzungsvorrichtung gegeben, z.B. in einen Kran mit mehreren «zu begrenzenden» Zylindern. Dann können hierzu nicht nur Schiebersteuerventile herkömmlicher Bauart, die an sich nur zur Steuerung des Arbeitsdruckmittelflusses konzipiert wurden, durch Anbringen der paarweisen Bohrungen für die Hilfssteuerka-näle in einfachster Weise modifiziert werden, sondern es sind derart modifizierte Schiebersteuerventile überhaupt sehr universell verwendbar. Für alle Verbraucher bzw. Arbeitszylinder wird derselbe Steuerventiltyp mit identischem Gehäuse und Kolbenschieber eingesetzt. Wird keine Steuerung in einer oder zwei Hilfssteuerleitungen benötigt, werden die Bohrungen im Gehäuse verschlossen. Wird für nur eine Hilfssteuerleitung eine Steuerfunktion benötigt, wird die nicht benötigte Bohrung verschlossen. Und schliesslich können bei Bedarf auch an beide Bohrungen Hilfssteuerleitungen angeschlossen werden. Zusammengefasst lässt sich ein- und dasselbe Schiebersteuerventil für vier verschiedene Steueraufgaben einsetzen, wozu nur entsprechende Bohrungen verschlossen oder angeschlossen werden müssen.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Schiebersteuerventil,

Fig. 2 einen um 90°gedrehten Schnitt in der Ebene II-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt in einer Ebene III-III von Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Steuervorrichtung mit einem Schiebersteuerventil gemäss den Figuren 1 bis 3 und einer Stell- oder Lastbegrenzungsvorrichtung.

Gemäss den Figuren 1 bis 3 besteht ein Schiebersteuerventil aus einem Gehäuse 2 mit einer Gehäusebohrung 3, die das Gehäuse 2 durchsetzt und an beiden Enden beispielsweise mit einem Druckmittelreservoir 4 oder auch einer Rücklaufleitung in Verbindung steht. In der Gehäusebohrung 3 ist ein Kolbenschieber 5 aus der gezeichneten neutralen Stellung in eine erste und zweite Steuerstellung (I, II) verschiebbar. Seine beiden Enden sind mit 6 und 7 bezeichnet. Sie bilden Steuerkanten, deren Zweck nachstehend erläutert wird.

Eine Betätigungsstange 8 dient gegebenenfalls zur Drehsicherung des Kolbenschiebers in der Gehäusebohrung und primär zu seiner Verstellung. Das Gehäuse durchsetzende Bohrungen 9 dienen zum Befestigen des Gehäuses oder zum Verbinden des Schiebersteuerventils mit anderen Schiebersteuerventilen. In die Gehäusebohrung 3 mündet ein Pumpenzulauf P mit einem Einlass 10, dem in bezug auf die Längsachse der Gehäusebohrung 3 gegenüberliegend und seitlich versetzt jeweils ein Verbraucheranschluss Vi, Vii zugeordnet ist, deren Mündungen 11,12 diametral gegenüberliegende und zur Gehäusebohrung hin offene Ausnehmungen 18,20 zugeordnet sind.

Im Kolbenschieber 5 sind in Längsrichtung verlaufende Strömungstaschen 13,14 ausgebildet, die über Durchgangsbohrungen 15 druckmittelübertragend verbunden sind. Senkrecht zu der die Pumpenzulauföffnung P und die Verbraucheranschlüsse VI, VII enthaltenden Ebene durchsetzt den Kolbenschieber 5 eine Bohrung 16, die für einen druck4

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losen Durchlauf bestimmt ist. Im Kolbenschieber sind ferner Durchgangsbohrungen 17,19 ausgebildet, die in der in Figur 1 gezeigten Neutralstellung mit den Mündungen 11,12 fluchten und die Verbraucheranschlüsse VI und VII zwecks Druckausgleich des Kolbenschiebers mit den Ausnehmungen 18,20 verbinden. In der Wand der Gehäusebohrung 3 sind umlaufende Druckausgleichsnuten 21 angeordnet, die den Abbau von Drucktaschen zwischen dem Aussenumfang des Kolbenschiebers und der Wand gewährleisten sollen. Aus den Figuren 2 und 3 ist deutlicher erkennbar, dass Bohrungen 22,23 das Gehäuse 2 durchsetzen und in die Gehäusebohrung 3 einmünden, die beispielsweise parallel zur Bohrung 16 verlaufen. Die Mündung der Bohrung 22 liegt in einem Bereich der Gehäusebohrung 3, der vom Ende 6 des Kolbenschiebers 5 überstrichen wird, wobei dieser in dem in 25 bezeichneten schraffierten Bereich keine Unterbrechungen im Umfang aufweist, so dass er bei einer Verstellbewegung in die Steuerstellung I aus der Neutralstellung N die Mündung der Bohrung 22 verschlossen hält. Umgekehrt wird die Mündung der Bohrung 23 bei einer Bewegung in die Steuerstellung II verschlossen. An die Bohrungen 22,23 ist jeweils eine Hilfssteuerleitung 24a, 24b angeschlossen. In den Figuren 2 und 3 ist auch ein Durchgangskanal D erkennbar, der für den drucklosen Durchlauf dient.

Das Schiebersteuerventil gemäss den Figuren 1 bis 3 arbeitet wie folgt:

In der gezeigten Neutralstellung steht vom Pumpenzulauf P das Arbeitsdruckmittel in den Strömungstaschen 13,14 an, so dass der Kolbenschieber hier druckausgeglichen ist. Da die Bohrung 16 mit dem Kanal D fluchtet, kann das Druckmittel in drucklosem Durchlauf strömen. Die Verbraucheranschlüsse Vi und Vu stehen über die Schieberdurchgangsbohrungen 17,19 mit den Ausnehmungen 18,20 in Verbindung, so dass - falls hier Arbeitsdruck ansteht - der Kolbenschieber hier 5 ebenfalls druckausgeglichen ist. Die Mündungen der Bohrungen 22 und 23 sind verschlossen, so dass in den Hilfs-steuerleitungen 24a, 24b ein Druck aufbaubar ist oder herrscht, der zur Vorsteuerung nicht dargestellter Hilfsventile nutzbar ist. Die beiden Enden der Gehäusebohrung 3 sind in die Reservoire 4 hinein druckentlastet.

Sobald der Kolbenschieber 5 aus der gezeigten Neutralstellung in die Steuerstellung I verschoben wird, wird der drucklose Durchlauf D, 16 unterbrochen, so dass der Druck im Pumpenzulauf P ansteigt. Sobald die Vorderkante der in Figur 1 linken Bohrung 15 vor die Mündung 11 gelangt, wird eine Strömungsverbindung vom Pumpenzulauf 10 zum Ver-braucheranschluss VI hergestellt. Die Mündung der Bohrung 22 bleibt verschlossen. Gleichzeitig wird die Mündung 12 vom Ende 7 des Kolbenschiebers 5 überfahren, so dass eine Verbindung vom Verbraucheranschluss VII zum rechten Ende der Gehäusebohrung 3 hergestellt wird und das Druckmittel aus dem Verbraucheranschluss VII in das rechte Reservoir 4 oder eine nicht dargestellte Rücklaufleitung abströmen kann. Voreilend zur Freigabe der Mündung 12 findet eine Freigabe der Mündung der Bohrung 23 statt, so dass auch der hier in der Hilfssteuerleitung 24b anstehende Druck abgebaut wird. Der dabei eintretende Druckimpuls kann zum Auslösen einer Steuerfunktion verwendet werden. Er muss jedoch nicht.

Beim Zurückbewegen des Kolbenschiebers 5 in die Neutralstellung gemäss Figur 1 stellt sich der eingangs erläuterte Zustand wieder ein, während bei einem weiteren Verschieben des Kolbenschiebers 5 in die zweite Steuerstellung II eine Strömungs verbindung zwischen dem Pumpenzulauf und dem Verbraucheranschluss Vii hergestellt wird und der Verbraucheranschluss Vi mit dem linken Reservoir 4 oder einer nicht dargestellten Rücklaufleitung verbunden ist. Bei dieser

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Bewegung wird die Mündung der Bohrung 23 abgedeckt, während in weiterer Folge die Mündung der Bohrung 22 freigegeben und hier wiederum der Druck aus der Hilfsteuerleitung abgebaut wird. Der dadurch in der Hilfssteuerleitung entstehende Druckimpuls kann zum Auslöser der Steuerfunktion verwendet werden, er muss jedoch nicht. Die Freigabe der Mündungen der Bohrungen 22 und 23 erfolgt jeweils geringfügig früher, als der Kolbenschieber in die jeweilige Steuerstellung gelangt. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Abstand S1 der Mündung der Bohrung 22 (23) kleiner ist, als der Abstand S zwischen der Mündung 11(12) und dem jeweiligen Ende des Kolbenschiebers 5. Zur Verdeutlichung dieser unterschiedlichen Abstände S1 und S wurde als Referenz das jeweilige Ende des in der Neutralstellung stehenden Kolbenschiebers verwendet. An sich könnte auch gesagt werden, dass die Mündungen der Bohrungen 22, 23 näher am jeweiligen Ende der Gehäusebohrung 3 liegen als die Mündungen 11,12 der Verbraucheranschlüsse Vi und Vu. Die Abstände S1 und S können bei besonderen Anwendungsfällen auch gleich sein, so dass die Druckentlastung in den Bohrungen 22,23 synchron mit der Druckentlastung der Verbraucheranschlüsse Vi und Vii erfolgt.

Es wäre ohne weiteres auch möglich, mehrere den Bohrungen 22 und 23 entsprechende Bohrungen mit unterschiedlichen Abständen zu den Enden der Gehäusebohrung 3 im Gehäuse anzubringen und dann unterschiedliche Hilfssteuer-kanäle dort anzuschliessen. Dies würde bedingen, dass die Druckentlastung dieser Hilfssteuerkanäle bei unterschiedlichen Kolbenschieberstellungen folgt. Dadurch Hessen sich Steuerfunktionen zu unterschiedlichen Zeitpunkten bewirken.

Die Bohrungen 22,23 können im übrigen im Gehäuse dort angebracht sein, wo dafür ausreichend Platz vorhanden ist und wo sichergestellt ist, dass der Kolbenschieber bei seiner Stellbewegung einen abdichtenden Umfangsbereich hat, der die Freigabe der Mündung der jeweiligen Bohrung nur zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt gewährleistet.

In Figur 4 ist schematisch eine hydraulische Steuervorrichtung für einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 29 dargestellt, dessen Arbeitsdruck-Beaufschlagung durch das Steuerventil 1 mit seinem Kolbenschieber 5 gesteuert wird, wobei gleichzeitig eine Stellbegrenzungs- oder Lastbegrenzungssteuerung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Bewegung des Zylinders 29 und des Kolbenschiebers 5 zur Wirkung gelangt.

Der Kolbenschieber 5 des Steuerventils 1 wird hier symbolhaft dargestellt, wobei daraufhinzuweisen ist, dass die mit den Reservoiren 4 oder einer Rücklaufleitung verbundenen Enden der Gehäusebohrung als strichlierte Linien 4 angedeutet sind, die mit einer Rücklaufleitung 31 verbunden sind. Das Schiebersteuerventil 1 wird von einer Pumpe P mit Druckmittel versorgt, welche eine Hauptversorgungsleitung 30 speist, die im Schiebersteuerventil 1 zum Anschluss 10 führt und gleichzeitig zu einem Hilfsventil 33 geführt wird, das als Schieberschaltventil ausgebildet ist und in seiner dargestellten Schaltstellung einen Durchgang zwischen der Hauptversorgungsleitung 30 und der Leitung für drucklosen Durchlauf D unterbricht. Die Rücklaufleitung 31 führt von der Leitung für drucklosen Durchlauf D zu einem Druckmittelreservoir. Zwischen der Hauptversorgungsleitung 30 und der Rücklaufleitung 31 ist ferner ein einstellbarer Druckregler 32 vorgesehen, der die Höhe des Arbeitsdruckes der Hauptversorgungsleitung steuert.

Von der Hauptversorgungsleitung 30 zweigt eine Vorsteuerleitung 34 ab, die den Schieber im Hilfsventil 33 in Richtung auf die Durchgangsstellung des Ventils hin beaufschlagt. Eine weitere Vorsteuerleitung 36 führt über eine Drossel 35 zum gegenüberliegenden Ende des Schiebers des

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Hilfsventils 33 und beaufschlagt diesen in Richtung auf die Sperrstellung des Ventils zu. In der gleichen Richtung wirkt eine Feder 40 auf den Schieber ein. An die Vorsteuerleitung 36 ist die Hilfsteuerleitung 24 angeschlossen, die beispielsweise zur Bohrung 22 (siehe Figuren 1 bis 3) im Gehäuse des Schiebersteuerventils 1 geführt ist. Bei dieser Steuervorrichtung wird die Bohrung 23 nicht benötigt, die in üblicherweise durch einen Verschlussstopfen (nicht gezeigt) verschlossen ist.

In der Hilfssteuerleitung 24 ist ein weiteres Hilfsventil 38 angeordnet, das ebenfalls als Schieberschaltventil ausgebildet ist und in der gezeigten Stellung den Durchgang durch die Hilfssteuerleitung 24 unterbricht. In Richtung auf die Sperrstellung des Ventils 38 zu wird sein Schieber durch eine Feder 41 vorgespannt. In Richtung auf die Durchgangsstellung des Hilfsventil 38 zu wirkt am Schieber 39 zum Beispiel ein Signaldruck, der den Schieber in die Durchgangsstellung des Ventils 38 verschieben kann. Anstelle eines Signaldruckanschlusses kann auch eine mechanische, elektrische oder hydraulische, andersartige Betätigung vorgesehen sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird bei 39 Signaldruck aus einer Arbeitsdruckleitung 27 für den Zylinder 29 abgegriffen. Diese Leitung 27 ist beispielsweise mit dem Verbraucheranschluss Vu (siehe Figur 1) des Schiebersteuerventils 1 verbunden. Bei Beaufschlagung der Leitung 27 wird die Kolbenstange des Zylinders 29 aufgefahren. Am Verbraucheranschluss VI des Schiebersteuerventils 1 ist hingegen eine Arbeitsdruckleitung 28 angeschlossen, bei deren Beaufschlagung die Kolbenstange des Zylinders 29 eingefahren wird.

Die Steuervorrichtung gemäss Figur 4 arbeitet wie folgt:

In der dargestellten Neutralstellung des Kolbenschiebers 5 strömt das von der Pumpe P geförderte Druckmittel durch die Leitung D direkt in die Rücklaufleitung 31 und von dieser in das Reservoir R. Es wird kein nennenswerter Arbeitsdruck aufgebaut. Die Feder 40 hält das Hilfsventil 33 in seiner Sperrstellung, während die Feder 41 das Hilfsventil 38 in seiner Sperrstellung hält. Im Zylinder 29 herrscht zu beiden Seiten seines doppelt beaufschlagbaren Kolbens Druck.

Sobald der Kolbenschieber 5 in Figur 4 nach oben in seine Steuerstellung I verschoben wird, wird der drucklose Umlauf D durch den Kolbenschieber unterbrochen, und es baut sich in der Hauptversorgungsleitung 30 ein vom Druckregler 32 geregelter Druck auf, der schliesslich im Pumpenanschluss 10 am Kolbenschieber ansteht. Sobald der Kolbenschieber 5 in der Steuerstellung I steht, wird die Arbeitsdruckleitung 28 druckbeaufschlagt, während aus der Arbeitsdruckleitung 27 Druckmittel in die Rücklaufleitung 31 abfliesst. Die Kolbenstange des Zylinders 29 wird eingefahren. Beim Druckaufbau in der Hauptversorgungsleitung 30 baut sich an beiden Enden des Kolbenschiebers des Hilfsventils 33 ein Vorsteuerdruck auf, wobei sich die dadurch auf den Schieber ausgeübten Kräfte aufheben und die Feder 40 den Schieber weiterhin in der dargestellten Sperrstellung hält. Da aus der Arbeitsdruckleitung 27 Druckmittel abfliessen kann, steigt der Signaldruck bei 39 nicht soweit an, dass er den Schieber des Hilfsventils 38 in die Durchgangsstellung verschieben könnte. Demzufolge bleibt das Hilfsventil 38 in seiner Sperrstellung. Da die Mündung der Bohrung 22 (siehe Figur 1) bei dieser Bewegung abgedeckt bleibt, kann sich der zwischen dem Hilfsventil 38 und dem Kolbenschieber 5 erstreckende Zweig der Hilfssteuerleitung 24 nicht druckentlasten. Die Beaufschlagung des Zylinders 29 in dieser Arbeitsrichtung lässt sich ohne Einwirkung der Hilfsventile bewerkstelligen.

Sobald der Kolbenschieber 5 aus der in Figur 4 dargestellten Neutralstellung nach unten, dass heisst in seine Steuerstellung II, verschoben wird, erfolgt wieder Druckaufbau in der Hauptversorgungsleitung 30, der zunächst über den Kolbenschieber 5 nur zur Beaufschlagung der Arbeitsdruckleitung 27 verwendet wird, so dass die Kolbenstange des Zylinders 29 ausgefahren wird, wobei gleichzeitig Druckmittel aus der Arbeitsdruckleitung 28 in die Rücklaufleitung 31 abfliessen kann. In der Steuerstellung II des Kolbenschiebers wird (siehe Figur 1) die Mündung der Bohrung 22 freigegeben. Im Schema in Figur 4 wird dies durch den strichlierten Kanal 37 im oberen Feld des Kolbenschiebersymbols angedeutet, durch welchen eine Strömungsverbindung zwischen der Bohrung 22 und der strichlierten und zur Rücklaufleitung 31 führenden Leitung 4' hergestellt wird. Das heisst, dass in der Steuerstellung II der zwischen dem Hilfsventil 38 und dem Kolbenschieber 5 sich erstreckende Teil der Hilfssteuerleitung 24 druckentlastet wird. Der dadurch in der Hilfssteuerleitung auftretende Druckimpuls bleibt zunächst noch ohne Wirkung, da das Hilfsventil 38 noch in seiner Sperrstellung steht.

Wenn in dieser Stellung des Kolbenschiebers 5 jedoch der bei 39 anstehende Signaldruck ein vorbestimmtes Mass überschreitet oder wenn bei 39 eine auf anderem Wege vorgenommene Betätigung des Schiebers des Hilfsventils 38 in Richtung auf die Durchgangsstellung erfolgt, schaltet dieses auf Durchgang, so dass auch der zwischen dem Hilfsventil 33 und dem Hilfsventil 38 liegende Abschnitt der Hilfssteuerleitung 24 druckentlastet wird. Der dadurch auftretende Druk-kimpuls entlastet den Kolbenschieber des Hilfsventils 33 an der Seite der Feder 40, so dass der weiterhin anstehende Vorsteuerdruck von der Vorsteuerleitung 34 den Kolbenschieber in die Durchgangsstellung des Ventils verschiebt. Dadurch wird eine schlagartige Verbindung zwischen der Hauptdruckversorgung 30 und der Rücklaufleitung 31 hergestellt, so dass im Pumpenanschluss 10 kein Arbeitsdruck mehr zur Verfügung steht, der eine weitere Beaufschlagung und damit Verschiebung des Kolbens des Zylinders 29 mehr zuliesse. Die Drossel 35 hindert ein zu rasches Nachströmen in die Hilfssteuerleitung 24, so dass das Hilfsventil 33 solange in der Durchgangsstellung verharrt, als bei 39 am Hilfsventil 38 ein dieses Ventil in seiner Durchgangsstellung haltender Druck oder eine Betätigungskraft wirkt.

Wenn bei 39 der Signaldruck aus der Arbeitsdruckleitung 27 so hoch ist, dass er eine Lastgrenze am Zylinder 29 signalisiert, kann der Kolben des Zylinders 29 über das Schiebersteuerventil 1 nicht mehr weiter ausgefahren werden. Es muss vielmehr der Kolbenschieber 5 in die entgegengesetzte Richtung verschoben werden, worauf zunächst die Mündung der Bohrung 22 verschlossen wird und sich aus der Hauptdruckversorgungsleitung 30 über die Vorsteuerleitung 36 und die Drossel 35 der Hilfssteuerleitung 24 wieder soweit Druck aufbaut, dass das Hilfs ventil 33 in seine Sperrstellung zurückkehrt. Dann ist die Steuereinrichtung wieder voll einsatzfähig, und der Zylinder 29 kann in beiden Richtungen beliebig beaufschlagt werden. Jeweils beim Erreichen einer Lastgrenze wird der Druckimpuls der Hilfssteuerleitung wieder dazu verwendet, ein Überschreiten der Lastgrenze zu verhindern.

Anstelle eines lastabhängigen Signaldrucks bei 39 kann auch eine mechanische, elektromagnetische oder hydraulische Umschaltung des Hilfsventils bewirkt werden, so dass die dann von der Druckentlastung der Hilfssteuerleitung 24 abgeleitete Steuerfunktion keine lastabhängige, sondern zum Beispiel eine stellhubabhängige Funktion ist.

Es können in üblicher Weise auch mehrere solcher Schiebersteuerventile 1 aneinandergesetzt werden, so dass sich eine durchgehende Leitung für den drucklosen Durchlauf ergibt und alle Schiebersteuerventile von der Pumpe P mit Arbeitsdruck versorgt werden. Jedes Schiebersteuerventil kann dann einen Hydraulikzylinder steuern. Die vorher erwähnte Sicherheitsfunktion der Steuerfunktion kann auf

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jeweils beaufschlagten Zylinders die Druckentlastung der Hilfssteuerleitung 24 herbeiführen und an dieser Grenze keine weitere zu einer Überschreitung dieser Grenze führende Stellbewegung oder Belastung der Zylinder mehr gestatten.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

653417 PATENTANSPRÜCHE

1. Hydraulische Hochdruck-Steuervorrichtung für wenigstens einen hydraulischen Arbeitszylinder, mit einem Schiebersteuerventil, in dem mit einem in einer Gehäusebohrung in Steuerstellungen verschiebbaren Kolbenschieber der Fluss von Arbeitsdruckmittel steuerbar ist, und mit mindestens einer Hilfssteuerleitung, die an das Gehäuse des Schiebersteuerventils angeschlossen ist, in dem eine Bohrung zur Gehäusebohrung führt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (22,23) in einen Längsabschnitt der Gehäusebohrung (3) einmündet, der von einem an sich den direkten Arbeitsdruckmittelfluss steuernden Ende (6,7) des Kolbenschiebers (5) bei dessen Verstellbewegung (I-N-II) überstrichen wird, dass die Mündung der Bohrung (22,23) derart angeordnet ist, dass sie ausschliesslich bei einer Verstellung des Kolbenschiebers (5) in eine seine Steuerstellungen (I oder II) von dem Ende des Kolbenschiebers freigebbar und mit der Gehäusebohrung (3) verbindbar ist, die in diesem Abschnitt mit einem Druckmittelreservoir oder einer Rücklaufleitung verbunden ist, und dass zum Freigeben oder Ver-schliessen der Mündung der Bohrung (22,23) das Ende (6,7) des Kolbenschiebers (5) benutzt wird, das zum Steuern des Arbeitsdruckmittelflusses vom oder zum Arbeitszylinder bestimmt ist.

2. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung der Bohrung (22,23) - bezogen auf die Längsrichtung der Gehäusebohrung (3) - derart angeordnet ist, dass sie voreilend zum Erreichen der einen Arbeitsdruckmittelfluss steuernden Stellung (I oder II) des Kolbenschiebers (5) durch dessen Ende (6,7) freigebbar ist.

3. Hydraulische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einem zwei Verbrauchern, z.B. einem doppelseitig beaufschlagbaren Hydraulikzylinder, zugeordneten Schiebersteuerventil, in dem der Kolbenschieber aus einer Neutralstellung in zwei Steuerstellungen verschiebbar ist, in denen er jeweils einen Verbraucher mit Arbeitsdruck versorgt und vom anderen Verbraucher Arbeitsdruck in die mit einer Rücklaufleitung verbundene Gehäusebohrung ablässt, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolbenschieber (5) an beiden Enden (6,7) je eine Steuerkante vorgesehen ist und dass in die Gehäusebohrung (3) zwei mit den Hilfssteuerlei-tungen (24a, 24b) verbundene Bohrungen (22,23) einmünden, derart, dass bei Verschieben des Kolbenschiebers (5) in eine der Steuerstellungen (I oder II) die in Verschieberichtung hintere Bohrung (22,23) freigebbar ist.

4. Hydraulische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei im Kolbenschieber Strömungstaschen und Durchgangsbohrungen für eine Strömungsführung des Arbeitsdruckmittels und eines drucklosen Durchlaufes und ggf. für einen Druckausgleich am Kolbenschieber selbst vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (22,23) der Hilfssteuerleitungen in einen Umfangsbereich der Gehäusebohrung (3) einmünden, in dem bei der axial verlaufenden Stellbewegung des Kolbenschiebers (5) ein an diesem in Längsrichtung verlaufender Umfangsabschnitt (25) zwischen den Taschen (13,14) und den Mündungen der Durchgangsbohrungen (17,18,16) die Bohrungsmündung bis zur Freigabe abdichtend verschliesst.

5. Hydraulische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer an eine gemeinsame Hauptversorgungsleitung angeschlossenen Steuerventilanordnung aus mehreren aneinandergesetzten Schiebersteuerventilen, von denen mit jedem wenigstens ein Hydraulikzylinder beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Hilfssteuerleitung (24) vorgesehen ist, von der Zweigleitungen (24a, 24b) zu jeweils einer Bohrung (22,23) im Gehäuse (2) eines Schiebersteuerventils (1) führen, derart,

dass bei Freigabe einer Bohrungsmündung durch einen Kolbenschieber die Hilfssteuerleitung (24) zur Gänze druckent-lastbar ist.

6. Hydraulische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zwischen dem Umfang des Kolbenschiebers und der Wandung der Gehäusebohrung umlaufende Druckentlastungsnuten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentlastungsnuten (21) in der Wand der Gehäusebohrung (3) angeordnet sind.

7. Hydraulische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Stell- und/oder Lastbegrenzungsvorrichtung für den hydraulischen Arbeitszylinder, die wenigstens ein mit einem von einem Arbeitsdruck des Arbeitszylinders abgeleiteten Signaldruck in seine Durchgangsstellung schaltbares und an das Schiebersteuerventil angeschlossenes Begrenzungshilfsventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Leitungsverbindung von der Hauptversorgungsleitung (30) des Schiebersteuerventils (1) zu der Rücklaufleitung (31,4) ein erstes Hilfsventil (33) in Form eines hydraulisch vorgesteuerten Zweistellungs-Schalt-ventils angeordnet ist, das aus der von der Leitungsverbindung abgezweigten Hilfssteuerleitung (24,36) entgegen einem aus der Leitungsverbindung mittels der Vorsteuerdruckleitung (34) abgeleiteten Vorsteuerdruck in seine Sperrstellung belastet ist, dass die Hilfssteuerleitung (24) über das Begrenzungshilfsventil (38) an die Bohrung (22,23) angeschlossen ist und dass die Bohrungsmündung in der Steuer-ventil-Gehäusebohrung von einem Kolbenschieberende

(6,7) freigebbar ist, sobald der Kolbenschieber (5) in die Steuerstellung (I) verschoben wird, in der ein Arbeitsdruckmittelfluss zum Hydraulikzylinder (29) an sich zum Überschreiten der Stell- oder Lastgrenze des Hydraulikzylinders führen würde.