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WO2002075162A1 - Wegeventil - Google Patents

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WO2002075162A1
WO2002075162A1 PCT/IB2002/000661 IB0200661W WO02075162A1 WO 2002075162 A1 WO2002075162 A1 WO 2002075162A1 IB 0200661 W IB0200661 W IB 0200661W WO 02075162 A1 WO02075162 A1 WO 02075162A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ring channel
drive
connection
pressure
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/IB2002/000661
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Winfried RÜB
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bucher Hydraulics GmbH
Original Assignee
Bucher Hydraulics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bucher Hydraulics GmbH filed Critical Bucher Hydraulics GmbH
Priority to EP02702621A priority Critical patent/EP1370773B1/de
Priority to DE50203452T priority patent/DE50203452D1/de
Priority to US10/472,419 priority patent/US7100639B2/en
Priority to AT02702621T priority patent/ATE298395T1/de
Publication of WO2002075162A1 publication Critical patent/WO2002075162A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0416—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor with means or adapted for load sensing
    • F15B13/0417—Load sensing elements; Internal fluid connections therefor; Anti-saturation or pressure-compensation valves
    • F15B13/0418—Load sensing elements sliding within a hollow main valve spool
    • 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
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    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F15B13/0402—Valve members; Fluid interconnections therefor for linearly sliding valves, e.g. spool valves
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    • Y10T137/87169—Supply and exhaust
    • Y10T137/87217—Motor

Definitions

  • the invention relates to a directional valve of the type mentioned in the preamble of claim 1.
  • Such directional valves are suitable, for example, for controlling hydraulic drives that move devices or tools on work equipment such as harvesting machines and loaders.
  • the hydraulic drives can be, for example, single-acting plunger cylinders, double-acting synchronous or differential cylinders or oil motors for one or two directions of rotation.
  • Directional valves for such applications are known in large numbers in various fillings.
  • a directional control valve of the type mentioned in the preamble of claim 1 is known from DEA132 25 003 and from FRA12 529 635 claiming the above priority.
  • the quantity of pressure medium is controlled proportional to an analog input signal by means of clocked switching magnets.
  • the usability of such a directional control valve is therefore very limited.
  • three of the ring channels of the directional control valve have a connection to the tank. This solution is therefore not particularly advantageous because, in view of the dynamic behavior of the directional valve and also the manufacturing costs, the aim must be to keep the number of ring channels as low as possible.
  • a directional control valve is also known from DE-Al-196 46445, in which a valve arrangement is shown, in which two directional control valves are included. Each of these directional valves is used to control a double-acting consumer.
  • a pressure compensator is assigned to each of the directional control valve.
  • the common pressure compensator is placed in the valve spool of each directional valve designed as a hollow spool. By axial movement of the valve spool in one of the working positions A or B, this pressure compensator can be assigned to one or the other of the working connections A, B.
  • Directional control valves and lifting cylinders of this type are used in mobile hydraulics, for example in agricultural equipment.
  • valves Details of a valve are known from DE-Al-199 19 014, namely their check valves.
  • the pistons of these check valves lie against one another with their end faces, but these have recesses forming a pressure space. If a certain size of pressure is applied to this pressure chamber, the pistons can be moved axially apart. As a result, the float position is reached for the valve.
  • the invention has for its object to provide a directional control valve which, with a simple structure that enables cost-effective production, has improved dynamic behavior compared to the prior art. This also ensures that the directional valve is suitable for different applications and has a wide range of functions due to special configurations. According to the invention, the stated object is achieved by the features of claim 1. Advantageous further developments result from the dependent claims.
  • FIG. 7 shows a schematic section through a slide piston with two internal pressure compensators
  • Fig. 13 is a hydraulic scheme for this and
  • the reference number 1 represents a differential cylinder which has a first pressure chamber 2 and a second pressure chamber 3, which are separated from one another by a piston 4.
  • a plunger 5 is attached to the piston 4, which transmits the movement of the piston 4 to an implement (not shown).
  • the differential cylinder 1 is only one possible application example. In its place, for example, an oil engine can also be used.
  • the differential cylinder 4 is controlled by a directional valve 10, which is designed according to the invention.
  • the directional control valve 10 has working ports A and B, the first working port A being connected to the first Pressure chamber 2 and the second working port B is connected to the second pressure chamber 3 of the differential cylinder 1.
  • the directional control valve 10 consists of a number of components and its structure is described below.
  • an unlockable check valve 11 At each of the working connections A and B there is an unlockable check valve 11, the one lying at the working connection A being designated 11 A, the one lying at the working connection B correspondingly being 1 IB.
  • the unlockable check valves 11 A, 11B can also be omitted.
  • a secondary pressure limiting and feed valve 12 is arranged, here in an analogous manner designated 12A and 12B.
  • These secondary pressure limiting and feed valves 12A, 12B act, for example, as suction valves. Depending on the application, they are required if 5 external forces act on the plunger, the size and direction of which may change. They are only mentioned here for the sake of completeness, they belong to the prior art and therefore have no connection with the realization of the inventive concept.
  • the reference number 13 denotes a slide piston which determines the function of the directional valve 10. This slide piston 13 is controllable, which will be shown later. Between the slide piston 13 and the unlockable check valves 11A and 11B or the working connections A and B, a pressure compensator 14 is arranged, which are designated 14A and 14B accordingly to the assignment to the working connections A and B. Since each of the work connections A and B is assigned a separate pressure compensator 14A or 14B, this is also referred to as an individual pressure compensator. The pressure compensators 14A and 14B are here downstream of the slide piston 13. This is a principle that is often used in the prior art.
  • FIG. 1 also shows a pump connection P from which the directional valve 10 is fed with hydraulic oil.
  • a pump connection P from which the directional valve 10 is fed with hydraulic oil.
  • a ring channel of the directional control valve 10 described later is connected to the spool 13 in a known manner.
  • a load-sensing connection LS max which is part of the prior art for valves of this type and is therefore not described further here.
  • FIG. 1 On the right and on the left edge of the diagram, which is intended to express that the directional control valve 10 is constructed in such a way that several such directional control valves 10 form one Blocks can be arranged in order to control several consumers. For the sake of clarity, the pressures are not shown. There is a pressure p LSmax at the load-sensing connection LS max .
  • the slide piston 13 is axially displaceable by a drive. The drive should be able to move the spool 13 in two directions from a neutral position corresponding to a rest position.
  • the drives 15.1, 15.2 are electrically controllable proportional magnets which act on the spool 13.
  • the drives 15.1, 15.2 can also be switching magnets which have only the two positions "ON” and “OFF”. They each push the spool 13 against a control spring 16.
  • the drives 15.1 or 15.2 By actuating one of the drives 15.1 or 15.2, therefore, the spool 13 is displaced from its rest position, with the control springs 16 causing the displacement of the spool 13 of the drives 15.1 and 15.2 is proportional if the drives 15.1 or 15.2 are proportional magnets.
  • FIG. 2 shows a diagram of the arrangement of pressure channels in the directional control valve 10.
  • This is the part of the directional control valve 10 in which the slide piston 13 (not shown here) (FIG. 1) is axially displaceable in a slide bore 18.
  • This diagram shows the arrangement of pressure channels symmetrical to an axis of symmetry S according to the invention and their sequence according to the invention.
  • In the middle i.e. on the axis of symmetry, i.e. in the center of symmetry, there is a tank connection ring channel 19.
  • a tank connection channel connection 20 is connected, which leads to the two end faces of the housing of the directional control valve 10.
  • the channel connection 20 is drawn in broken lines because it lies in a different plane. It will be shown that it is possible according to the invention to connect the tank connection ring channel 19 to other rooms through this tank connection channel connection 20.
  • This tank connection channel connection 20 does not necessarily have to be connected to other rooms.
  • this connection of the two end space annular ducts 21, 22 to the tank connection annular duct 19 should not exist. It is therefore provided according to the invention that the two end space annular ducts 21, 22 can be connected to the tank connection annular duct 19 through the tank connection duct connection 20.
  • This will be discussed in more detail, as well as the fact that other connection options exist or can exist.
  • the directional valve 10 according to the invention can be designed in a variety of ways, which makes it possible , based on a universal
  • Directional control valve 10 to create a variety of variants for different applications. According to the invention it is therefore provided that the end space ring channels 21, 22 can be connected to other ring channels or other lines.
  • Ring channels for the working connections A and B follow on both sides of the centrally arranged first tank connection ring channel 19, namely an A ring channel 23 on one side and a B ring channel 24 on the other side.
  • Seen from the middle behind it are pump pressure ring channels on both sides, on one side a first pump pressure ring channel 25 and on the other side a second pump pressure ring channel 26.
  • These two pump pressure ring channels 25, 26 are according to the invention by means of a pump pressure channel connection 27 connected to each other and are connected to the pump connection P (Fig. 1).
  • the pump pressure ring channels 25, 26 are followed by the next pair of ring channels, a first load-sensing ring channel 28 on one side and a second load-sensing ring channel 29 on the other side.
  • load-sensing ring channels are known per se, but are not present in the prior art according to DE-Al-32 25 003.
  • the two load-sensing ring channels 28, 29 are connected according to the invention by a load-sensing connecting line 30.
  • the load-sensing connecting line 30 is guided to the two end faces of the housing of the directional control valve 10. This serves the possible creation of further advantageous alternative embodiments for different applications of the directional valve 10, which will be described later.
  • pilot pressure connecting line 31 is shown, which is generally present, but is only used for certain applications.
  • the directional valve 10 like that according to one of the exemplary embodiments of DE-Al-32 25 003, has seven ring channels 21, 28, 25, 23, 19, 24, 26, 29, but, as mentioned, the load Contains sensing ring channels 28, 29, which are missing from DE-Al-32 25 003.
  • the only tank connection ring channel 19 lies on the axis of symmetry S and furthermore tank connection ring channels are dispensed with.
  • Equivalent hydraulic conditions mean that the static and dynamic forces arising from the flow of hydraulic oil to and from the differential cylinder 1 (FIG. 1) on the spool 13 in the two symmetrical regions of the directional control valve 10 are very similar and represent practically no disturbances would make the flow control from and to the working connections A, B asymmetrical.
  • the symmetry and arrangement of the ring channels 21, 28, 25, 23, 19, 24, 26, 29 and 22 according to the invention has the considerable benefit that the directional control valve 10 can be used for very different applications, for example different hydraulic drives such as single-acting plunger cylinders, double-acting Synchronous or differential cylinders or oil engines.
  • the directional control valve 10 can be equipped differently with regard to different application cases, which will be shown below.
  • FIG. 3 shows the same diagram, but now with drives 15.1 and 15.2 attached to both sides of the front of the housing of the directional control valve 10.
  • drives 15.1 and 15.2 attached to both sides of the front of the housing of the directional control valve 10.
  • the slide piston 13 (FIG. 1), which is axially movable in the slide bore 18, is hydraulic to operate relieved of pressure.
  • the branches of the load-sensing connecting line 30 and the pilot pressure connecting line 31 end blindly on the drives 15.1 and 15.2 because they are closed off by the housing of the drives 15.1 and 15.2.
  • FIG. 4 A variant is shown in FIG. 4.
  • the cutouts 32 establish another connection, namely in the drive 15.1 the connection between the first end space ring duct 21 and the load-sensing connecting line 30 and in the drive 15.2 the connection between the second end space ring duct 22 and the load Sensing connecting line 30. Also with this connection, the same pressure prevails on the two end faces of the slide piston 13, so that the pressure is relieved of pressure.
  • the end space ring channels 21, 22 can be connected to the pump pressure ring channels 25 and 26, which is indicated by the pump pressure channel connection 27, which is shown in FIGS. 2 to 4 is not shown for clarity.
  • FIG. 5 shows the same diagram, but now with a slide piston 13 arranged therein and again with drives 15.1 and 15.2 attached to both lateral ends.
  • the slide piston 13 has an exactly centrally located first annular groove 33 and two further annular grooves 34 which are symmetrical to the center and which are connected to the annular channels 21, 28, 25, 23, 19, 24, 26, 29 and 22 cooperate and thus allow the flow of hydraulic oil, which will be described.
  • the aforementioned “neutral” position is present, in which no flow from the tank connection ring channel 20 to the A ring channel 23 or to the B ring channel 24 is possible. If the slide piston 13 is shifted to the left, a connection between the A-ring channel 23 and the first pump pressure ring channel 25 is established on the one hand via the left of the ring grooves 34, and on the other hand via the right of the ring grooves 34 a connection between the tank connection ring channel 19 and the B-ring channel 24. This is one of the working positions. The other working position results from an analog displacement of the slide piston 13 to the right.
  • the movement of the slide piston 13 is carried out by the drive 15.1 or 15.2 with the participation of the respective control spring 16. It is important that the two end faces of the slide piston 13 are exposed to the same pressure, as has already been mentioned.
  • the drive 15.1 is schematically drawn on one side. It has a magnet armature 40 which can be moved by a coil (not shown). When the coil is excited, the magnet armature 40 acts on one end face of the slide piston 13 via a plunger 41. The control spring 16 is clamped between the end face of the slide piston 13 and the drive 15
  • Ring 42 is supported on the housing of the actuator 15.1.
  • the second drive 15.2 is shown, which contains the same elements as the drive 15.1.
  • the tank connection channel connection 20 connects the two end space ring channels 21, 22 to the tank connection ring channel 19 in the manner shown in FIG. 3.
  • the two cutouts 32 on the end faces of the drives 15.1 and 15.2 facing the slide piston 13 are again used for this purpose.
  • the spool 13 is relieved of pressure.
  • Fig. 5 shows the spool in its neutral position, in which the two drives 15.1, 15.2 are not controlled, so that the spool 13 is centered under the action of the two control springs 16.
  • both the tank connection ring channel 19, the two working connection ring channels, namely the A-ring channel 23 and the B-ring channel 24, and the pump pressure ring channels 25, 26 are blocked because none of the ring grooves 33, 34 connect between the ring channels.
  • the differential cylinder 4 stands still. 6 is repeated, but here in a position of the slide piston 13 in which the slide piston 13 is displaced to the right by excitation of the first drive 15.1.
  • the right of the control springs 16 is compressed under the action of the drive 15.1.
  • FIG. 1 can flow while at the same time hydraulic oil can flow from the first pressure chamber 2 of the differential cylinder 1 via the working connection A and the A-ring channel 23 to the tank connection ring channel 19 and from there to the tank connection T. This corresponds to the "lowering" function for differential cylinder 1.
  • the control of the second drive 15.2 leads to the "lifting" function, in which, not shown in a figure, hydraulic oil from the pump connection P via the pump pressure ring channel 25 to the A ring channel 23 and further via the working connection A in the first pressure chamber 2 of the differential cylinder 1 can flow, while at the same time hydraulic oil can flow from the second pressure chamber 3 of the differential cylinder 1 via the working connection B, the B-ring channel 24 to the tank connection ring channel 19 and from there to the tank connection T.
  • FIG. 7 shows a schematic sectional drawing of a slide piston 13 with two internal pressure compensators 14 (FIG. 1), as are known in principle from the prior art.
  • Each of these pressure compensators 14 has a pressure compensator piston 50 which is axially displaceable within an axial bore 51 of the slide piston 13.
  • the position of the pressure compensator piston 50 is determined in a known manner by the pressures present and a pressure compensator control spring 52 which is supported on the one hand on the pressure compensator piston 50 and on the other hand on a closure cap 53.
  • These caps 53 are screwed into the slide piston 13 on both sides and simultaneously form the end faces of the slide piston 13.
  • FIG. 8 shows a hydraulic diagram of a further exemplary embodiment.
  • the slide piston 13 is not driven by two magnetic drives 15.1, 15.2, but by a single hydraulic drive 60. Parts with the same reference numbers correspond to the elements shown in FIG. 1.
  • a first quick-switching valve 61 A and a second quick-switching valve 61B act as controllable hydraulic resistors, the size of the respective resistor being determined by the pulse ratio of the control, for example by means of pulse-width-modulated signals, that is to say by the ratio "OPEN to CLOSE” or "OPEN to (OPEN + CLOSE)". It follows that in the connecting line provided with the reference number 62 between the two
  • Rapid switching valves 61A, 61B a pressure p St is controllable, which can be adjusted or changed as desired within the limits of the pressure prevailing at the tank connection T and at the pilot pressure connection P Pllot .
  • This variable pressure p st is used to control the spool 13 because it is supplied to the drive 60 for the spool 13.
  • the slide piston 13 is also influenced by a control spring 16 associated with the drive 60, which functionally corresponds to the control springs 16 of the first exemplary embodiment (FIG. 1).
  • the directional control valve 10 in this advantageous embodiment is therefore a pilot-controlled directional control valve.
  • FIG. 8 again shows the pump connection P, from which the directional control valve 10 is fed with hydraulic oil.
  • the tank connection ring channel 19 (FIG. 2) of the directional control valve 10 is connected to the control piston 13 analogously to the previous exemplary embodiment.
  • the load-sensing connection LS max which, as already mentioned, belongs to the prior art in valves of this type and is therefore not described further here.
  • Pump connection P, tank connection T, load-sensing connection LS max and pilot pressure connection P Pllot are also present in FIG.
  • the directional valve 10 is constructed in such a way that several such directional control valves 10 can be arranged in a block in order to be able to control several consumers. It is advantageously possible for the individual directional control valves 10 to have the same basic design, according to the general inventive concept, of different embodiments, for example one according to FIG. 1 and another according to FIG. 8. For the sake of clarity, the pressures are again not located.
  • the pilot pressure connection P P ot there is a pilot pressure p Pl ot
  • the load-sensing connection LS max there is a pressure p LSmax and in the connecting line 62 there is a control pressure ps t -
  • the drive 60 is a drive with a differential cylinder, as will be shown later.
  • the pilot pressure p Pl ( 0t , on the one hand, and the control pressure ps t , on the other hand, act on this drive 60.
  • the piston of the drive 60 can be moved by changing the control pressure ps t as a result of the actuation of the quick-switching valves 61A, 61B, and this movement is applied to the spool 13 transfer.
  • FIG. 9 shows a schematic sectional drawing of the directional control valve 10 with the drive 60 attached to it.
  • the two quick-acting valves 61A, 61B are installed in the drive 60.
  • the drive 60 essentially consists of a drive piston 70 which is connected on one side directly to the slide piston 13 via a piston rod 71, for example by a screw connection.
  • the rigid connection of the drive piston 70 and slide piston 13 enables the drive 60 to move the slide piston 13 from the central neutral position in both directions, so that a single drive 60 can be used.
  • a control pressure chamber 72 adjoins one side of the drive piston 70, while a pilot pressure chamber 73 is arranged on the side of the drive piston 70 facing the slide piston 13, surrounding the piston rod 71.
  • FIG. 9 also shows the course of the connecting line 62 already shown in FIG. 8 in the housing of the drive 60, which creates a connection between the quick-switching valves 61A, 61B and the control pressure chamber 72.
  • the tank connection duct connection 20 here connects the tank connection ring duct 19 to the first end space ring duct 21.
  • the tank connection ring duct 19 can be connected to the second end space ring duct 22 through the tank connection duct connection 20 not used here. Because the slide piston 13 is hydraulically actuated in a hydraulic drive 60 by pressing one end face of the
  • the piston rod 71 is surrounded by the control spring 16 already shown in FIG. 8.
  • This control spring 16 is supported on the one hand by a first ring 75 against the piston 70 or a step 76. On the other hand, it is supported on a part of the end face of the slide piston 13 via a second ring 77. So it is a bound feather.
  • this ring 77 there is an opening 78 through which the pilot pressure space 73 is connected to the second end space ring channel 22.
  • the movement of the drive piston 70 and thus of the slide piston 13 is therefore influenced by the pressures in the control pressure chamber 72 and in the pilot pressure chamber 73 and by the Control spring 16. Due to the arrangement of the control spring 16 shown and described, it holds the slide piston 13 in the neutral position shown in FIG. 9, which is adequate for the neutral position in the first exemplary embodiment (FIG. 5).
  • the first end space annular duct 21 is closed by a plate 80.
  • the control pressure chamber 72 is closed with an insert 81.
  • the plate 80 can have a similar or the same shape as the insert 81.
  • the already mentioned recess 32 is arranged in such a way that it connects the first end space annular channel 21 to the tank connection annular channel 20.
  • the drive 60 is an example in which the effective cross-section of the piston 70 in the control pressure chamber 72 is twice as large as the effective cross-section in the pilot pressure chamber 73.
  • the two quick-switching valves 61A, 61B become like this controlled that the pressure in the control pressure chamber 72, which corresponds to the pressure in the connecting line 62, is half the pressure in the pilot pressure chamber 73, which corresponds to the pressure at the pilot pressure port P P j lot , acts on the two sides of the piston 70 of
  • the drive 60 moves the spool 13 to the right against the force of the control spring 16. If the pressure p st in the connecting line 62 and thus increased in the control pressure chamber 72, which in turn is achieved by corresponding actuation of the quick-switching valves 61A, 61B, the drive 60 moves the slide piston 13 to the left.
  • the prestressed control spring 16 holds the slide piston 13 between stops in the central position shown in FIG. 9.
  • the stops are, on the one hand, the first ring 75, which is supported against the piston 70 or the step 76, and, on the other hand, the second ring 77, which is supported on a part of the end face of the slide piston 13.
  • the rings 75 and 77 together with the prestressed control spring 16 form a quasi-rigid part which, in the neutral position shown here, can only move with a few tenths of a millimeter of play between the stops, which are caused by the slide piston 13 on the one hand and the piston 70 or the step 76 on the other hand.
  • the spool 13 blocks the connection from the pump port P to the working ports A and B.
  • This position of the spool 13 is the "neutral" position.
  • the slide piston 13 can therefore be displaced proportionally by the drive 60 and can assume any positions within the limits of the maximum possible stroke. Because of the symmetry of the ring channels 28, 25, 23, 19, 24, 26 and 29, the behavior is identical in its effect for the working ports A and B.
  • the directional valve 10 with the same symmetrical arrangement of the ring channels 21, 28, 25, 23, 19, 24, 26, 29 and 22 both for the equipment with magnetic actuators 15.1 and 15.2 (Fig 5 and 6) as well as for equipping with a single hydraulic drive 60.
  • the only necessary variation in the arrangement of the ring ducts 21, 28, 25, 23, 19, 24, 26, 29 and 22 is that in one case a connection from the second end space ring duct 22 to the tank connection duct through the tank connection duct connection 20 Ring channel 19 exists, but not in the other case. This makes the production of different variants of directional control valves 10 very economical for different applications.
  • FIG. 10 shows a diagram of a further exemplary embodiment. This largely corresponds to that of FIG. 5, but has the following two significant differences.
  • the slide piston 13 (FIG. 5) is divided here into two individual slide pistons, namely a first slide piston 13.1 and a second slide piston 13.2.
  • the second difference from FIG. 3 is that the drives 15.1 and 15.2 (FIG. 5) belonging to the slide pistons 13.1, 13.2 do not act on the slide pistons 13.1, 13.2, but rather pull. Because of this significant difference, the drives are designated in FIG. 10 with the reference numbers 15.1 'and 15.2'. 10 shows the neutral position, in which both drives 15.1 'and 15.2' are not energized.
  • FIG. 12 shows a further exemplary embodiment, which largely corresponds to that of FIGS. 10 and 11, but instead of the magnetic drives 15.1 'and 15.2', has hydraulic drives 60.1 and 60.2 which have the drive 60 already shown in FIG. 9 correspond.
  • the divided slide piston 13 is present, which is divided into the slide pistons 13.1 and 13.2. Functionally, this version corresponds to that of FIGS. 10 and 11, only with the
  • FIG. 13 corresponds in principle to FIG. 8, but instead of the single slide piston 13 with the hydraulic drive 60 actuating it, the two separate slide pistons 13.1 and 13.2 with the associated drives 60.1 and 60.2. Accordingly, there are also double the quick-switching valves 61, namely on the one hand the quick-switching valves 61.1 A and 61.1B, which are assigned to the actuator 60.1, and the quick-switching valves 61.2A and 61.2B, which belong to the actuator 60.2.
  • FIG. 8 In which the control pressure p St for controlling the drive 60 prevails, two connecting lines 62.1 and 62.2 are shown in FIG. A control pressure ps t i prevails in the connecting line 62.1, which controls the drive 60.1. Similarly, there is a control pressure p st2 in the connecting line 62.2 , which controls the drive 60.2.
  • FIG. 14 Another hydraulic scheme is shown in FIG. 14. This largely corresponds to FIG. 13, but instead of the differential cylinder 1 there are two hydraulic consumers which are independent of one another, namely a first consumer 100A and a second consumer 100B.
  • the first consumer 100A is connected to the first working port A of the directional control valve 10, the second consumer 100B to the second working port B.
  • the two spool pistons 13.1 and 13.2 can be controlled independently of one another when the spool piston 13 is divided, so it is possible to operate two hydraulic consumers 100A, 100B independently of one another with a directional control valve 10 of the type shown in FIG. 12.
  • the directional valve 10 according to the invention opens up. Regulations are also possible with the help of pressure sensors and electrical control elements. Instead of quick switching valves, the Directional control valve 10 according to the invention, other means can also be used, for example electrically controllable pressure reducing valves.
  • the invention therefore makes it possible to implement a large number of variants in the manner of a modular system without the need for differently designed directional valves 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wegeventil (10) zur Steuerung des Druckes und des Flusses von Hydrauliköl von bzw. zu Arbeitsanschlüssen (A, B) eines Verbrauchers, bei dem der Druck und der Durchfluss mittels eines durch wenigstens einen Antrieb (15.1, 15.2) betätigbaren, in einer Schieberbohrung verschiebbaren Schieberkolbens (13)und damit in Wirkverbindung stehenden Ringkanälen (19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 28, 29) steuerbar ist. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass die Ringkanäle (19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 28, 29) symmetrisch angeordnet sind, wobei im Symmetriemittelpunkt auf einer Symmetrieachse ein Tankanschluss-Ringkanal (19) angeordnet ist. Beidseits sind hintereinander angeordnet den Arbeitsanschlüssen (A, B) zugeordete Ringkanäle (23, 24), Pumpendruck-Ringkanäle (25, 26), Load-Sensing-Ringkanäle (28, 29) und Endraum-Ringkanäle (21, 22). Letztere sind erfindungsgemäss mit anderen Kanälen verbindbar.Durch die Erfindung wird erreicht, dass für beide Arbeitsanschlüsse A und B gleichwertige hydraulische Verhältnisse herrschen und dass die Zahl der Steuerkanten im Wegeventil (10) minimiert ist.

Description

Wegeventil
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wegeventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Solche Wegeventile eignen sich beispielsweise zur Ansteuerung hydraulischer Antriebe, die Geräte bzw. Werkzeuge an Arbeitsgeräten wie Erntemaschinen und Ladern bewegen. Die hydraulischen Antriebe können dabei beispielsweise einfachwirkende Plungerzylinder, doppeltwirkende Gleichgang-oder Differentialzylinder oder Ölmotore für eine oder zwei Drehrichtungen sein. Wegeventile für solche Anwendungen sind in großer Zahl in verschiedensten Ausfüllungen bekannt.
Ein Wegeventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der DEA132 25 003 und der die vorstehende Priorität beanspruchenden FRA12 529 635 bekannt. Die Druckmittelmenge wird mittels getakteter Schaltmagneten proportional zu einem analogen Eingangssignal gesteuert. Bei diesem Wegeventil sind keine Lastmeldeleitungen vorhanden. Die Verwendbarkeit eines solchen Wegeventils ist somit stark begrenzt. Bei einem der Ausführungsbeispiele haben drei der Ringkanäle des Wegeventils Nerbindung zum Tank. Diese Lösung ist somit nicht besonders vorteilhaft, weil es im Hinblick auf das dynamische Verhalten des Wegenventils und auch auf die Fertigungskosten das Bestreben sein muß, die Zahl der Ringkanäle so niedrig wie möglich zu halten.
Ein Wegeventil ist auch aus DE-Al-196 46445 bekannt, in der eine Ventilanordnung gezeigt ist, in der zwei Wegeventile enthalten sind. Jedes dieser Wegeventile dient der Ansteuerung eines doppeltwirkenden Verbrauchers. Jedem der Wegeventile ist jeweils eine Druckwaage zugeordnet. Die gemeinsame Druckwaage ist im als Hohlschieber ausgebildeten Ventilschieber jedes Wegeventils plaziert. Durch Axialbewegung des Ventilschiebers in eine der Arbeitsstellungen A bzw. B ist diese Druckwaage dem einen oder dem anderen der Arbeitsanschlüsse A, B zuordenbar. Wegeventile und Hubzylinder solcher Art werden in der Mobilhydraulik, beispielsweise bei landwirtschaftlichen Geräten, angewendet.
Aus DE-Al-19646 426 ist eine zwei Wegeventile enthaltende Anordnung bekannt, die gleichfalls im als Hohlschieber ausgebildeten Ventilschieber die Druckwaage enthält. Bei einem der Wegeventile ist ein zusätzlicher Steuermagnet vorhanden, durch dessen
Ansteuerung der Steuerkolben dieses Wegeventils in eine Position gebracht wird, bei der die beiden Arbeitsanschlüsse des zu steuernden Zylinders miteinander verbunden sind, was als Schwimmstellung bekannt ist. Es wird dazu angegeben, daß zur Erreichung der Schwimmstellung gesonderte Kanäle für Steuerleitungen und Vorsteuerventile nicht erforderlich sind. Aus DE-Al-197 07 722 ist eine Anordnung bekannt, mit der der Zulauf und der Rücklauf zu und von einem doppeltwirkenden Verbraucher unabhängig voneinander steuerbar sind. Gelöst ist dies durch ein stetig steuerbares Wegeventil für den Zulauf und stetig steuerbare Drosseleinrichtungen vom Arbeitsanschluß A bzw. B zum Rücklauf. Auch hier ist die Druckwaage im Ventilschieber des Wegeventils angeordnet.
Aus DE-Al-199 19 014 sind Einzelheiten eines Ventils bekannt, nämlich deren Sperrventile. Die Kolben dieser Sperrventile liegen mit ihren Stirnflächen aneinander, doch besitzen diese einen Druckraum bildende Ausnehmungen. Wird dieser Druckraum mit einem Druck bestimmter Größe beaufschlagt, so sind die Kolben axial auseinander bewegbar. Dadurch wird für das Ventil die Schwimmstellung erreicht.
Aus GB-A-2 298 291 ist eine Anordnung mit einem Wegeventil bekannt, das ohne Druckwaage auskommt. Deren Funktion wird durch alternative Mittel erreicht, nämlich durch Drucksensoren im Zu- und Ablauf des hydraulischen Verbrauchers, einem Drucksensor für den Pumpendruck, Wegsensoren an jeweils einem unabhängig für den Arbeitsanschluß A oder B wirkenden Ventilschieber und eine elektronische Regelung unter Verwendung der Signale dieser Sensoren. Gezeigt ist hierin auch, daß mehrere gleichartige Ventileinheiten zu einem mehrere Verbraucher steuernden Block zusammenfügbar sind. Bei Ausfall von Sensorsignalen ist eine unmittelbare Steuerung des Volumenstroms oder des Drucks im Arbeitsanschluß nicht mehr möglich. Deshalb sind zusätzliche Mittel erforderlich, um diesen Nachteil so weit auszugleichen, daß es wenigstens noch möglich ist, das Arbeitsgerät in eine sichere Stellung zu fahren.
Die vorstehende Beschreibung des vorbekannten Standes der Technik zeigt, daß es zur Erreichung einer umfassenden Funktionalität solcher Wegeventile eine Reihe von Lösungen gibt. Dabei ist es immer das Ziel, möglichst einfach aufgebaute Ventile zu schaffen, die kostengünstig herstellbar sind. Die Funktionalität und besonders das dynamische Verhalten werden durch die Gestaltung des Ventilschiebers und der damit zusammenwirkenden Ringkanäle und Verbindungsleitungen bestimmt. Daraus ergibt sich auch die Zahl der Steuerkanten. Dabei wird das Verhalten auch durch Maßtoleranzen maßgeblich beeinflußt. Zu berücksichtigen ist immer auch, daß die Zulaufdosierung und die Rücklaufdrosselung für den hydraulischen Verbraucher unabhängig voneinander sein sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wegeventil zu schaffen, das bei einfachem Aufbau, der eine kostengünstige Fertigung ermöglicht, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes dynamisches Verhalten aufweist. Damit wird auch erreicht, daß das Wegeventil für unterschiedliche Anwendungen geeignet ist und durch besondere Ausgestaltungen einen großen Funktionsumfang besitzt. Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein hydraulisches Schema für eine erste Ausgestaltung,
Fig. 2 ein Schema der Anordnung von Druckkanälen im Wegeventil,
Fig. 3 und 4 dieses Schema mit Varianten von Verbindungen,
Fig. 5 dieses Schema mit einem eingesetzten Schieberkolben und zwei diesen betätigenden Antrieben in einer Neutralstellung,
Fig. 6 das gleiche Schema in einer der Arbeitsstellungen,
Fig. 7 einen schematischen Schnitt durch einen Schieberkolben mit zwei innenliegenden Druckwaagen,
Fig. 8 ein hydraulisches Schema eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 9 einen schematischen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel,
Fig. 10 ein Schema eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 11 dieses Schema in der Schwimmstellung,
Fig. 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel,
Fig. 13 ein hydraulisches Schema dazu und
Fig. Hein weiteres hydraulisches Schema dazu.
In der Fig. 1 ist mit der Bezugszahl 1 ein Differentialzylinder dargestellt, der einen ersten Druckraum 2 und einen zweiten Druckraum 3 aufweist, die durch einen Kolben 4 voneinander getrennt sind. Am Kolben 4 ist ein Stößel 5 befestigt, der die Bewegung des Kolbens 4 auf ein nicht dargestelltes Arbeitsgerät überträgt. Der Differentialzylinder 1 ist dabei nur ein mögliches Anwendungsbeispiel. An dessen Stelle kann beispielsweise auch ein Ölmotor Anwendung finden.
Der Differentialzylinder 4 wird angesteuert von einem Wegeventil 10, das erfindungsgemäß ausgestaltet ist. In bekannter Weise weist das Wegeventil 10 Arbeitsanschlüsse A und B auf, wobei der erste Arbeitsanschluß A mit dem ersten Druckraum 2 und der zweite Arbeitsanschluß B mit dem zweiten Druckraum 3 des Differentialzylinders 1 verbunden ist.
Das Wegeventil 10 besteht aus einer Anzahl von Komponenten und ist in seinem Aufbau nachfolgend geschildert. An jedem der Arbeitsanschlüsse A und B liegt ein entsperrbares Rückschlagventil 11, wobei das am Arbeitsanschluß A liegende mit 11 A bezeichnet ist, das am Arbeitsanschluß B liegende entsprechend mit 1 IB. Je nach Anwendungsfall können die entsperrbaren Rückschlagventile 11 A, 11B auch entfallen. Zwischen einem Tankanschluß T und den Arbeitsanschlüssen A und B ist je ein Sekundär- Druckbegrenzungs- und Einspeise ventil 12 angeordnet, hier in analoger Weise mit 12A und 12B bezeichnet. Diese Sekundär-Druckbegrenzungs- und Einspeiseventile 12A, 12B wirken beispielsweise als Nachsaugventile. Sie sind je nach Anwendung erforderlich, wenn am Stößel 5 äußere Kräfte angreifen, deren Größe und Richtung sich ändern kann. Sie sind hier nur der Vollständigkeit wegen erwähnt, gehören zum vorbekannten Stand der Technik, haben also mit der Verwirklichung des Erfindungsgedankens keinen Zusammenhang.
Mit der Bezugszahl 13 ist ein Schieberkolben bezeichnet, der die Funktion des Wegeventils 10 bestimmt. Dieser Schieberkolben 13 ist ansteuerbar, was später noch gezeigt werden wird. Zwischen dem Schieberkolben 13 und den entsperrbaren Rückschlagventilen 11A bzw. 11B bzw. den Arbeitsanschlüssen A und B sind je eine Druckwaage 14 angeordnet, die der Zuordnung zu den Arbeitsanschlüssen A und B entsprechend mit 14A und 14B bezeichnet sind. Da also jedem der Arbeitsanschlüsse A und B eine separate Druckwaage 14A bzw. 14B zugeordnet ist, bezeichnet man diese auch als individuelle Druckwaagen. Die Druckwaagen 14A und 14B sind hier also dem Schieberkolben 13 nachgeschaltet. Dies ist ein beim vorbekannten Stand der Technik oftmals angewendetes Prinzip.
Die Fig. 1 zeigt daneben einen Pumpenanschluß P, aus dem das Wegeventil 10 mit Hydrauliköl gespeist wird. Mit diesem Pumpenanschluß P ist in bekannter Weise ein später beschriebener Ringkanal des Wegeventils 10 mit dem Schieberkolben 13 verbunden. Gezeigt ist weiter ein Load-Sensing-Anschluß LSmax, der bei Ventilen solcher Art zum Stand der Technik gehört und deshalb hier nicht weiter beschrieben wird.
Pumpenanschluß P, Tankanschluß T und Load-Sensing-Anschluß LSraax sind in der Fig. 1 am rechten und am linken Rand des Schemas vorhanden, was zum Ausdruck bringen soll, daß das Wegeventil 10 so aufgebaut ist, daß mehrere solcher Wegeventile 10 zu einem Block reihbar sind, um mehrere Verbraucher steuern zu können. Der Übersichtlichkeit wegen sind die Drücke nicht eingezeichnet. Am Load-Sensing-Anschluß LSmax herrscht ein Druck pLSmax. Der Schieberkolben 13 ist durch einen Antrieb axial verschiebbar. Der Antrieb soll den Schieberkolben 13 aus einer einer Ruhelage entsprechenden Neutralstellung in zwei Richtungen verschieben können. Es ist deshalb Stand der Technik, zwei solche Antriebe vorzusehen, nämlich einen ersten Antrieb 15.1, der den Schieberkolben 13 nach rechts drückt, und einen zweiten Antrieb 15.2, der den Schieberkolben 13 nach links drückt. Die Antriebe 15.1, 15.2 sind elektrisch steuerbare Proportionalmagnete, die auf den Schieberkolben 13 wirken. Bei bestimmten einfachen Anwendungen können die Antriebe 15.1, 15.2 auch Schaltmagnete sein, die nur die beiden Stellungen "EIN" und "AUS" haben. Dabei drücken sie den Schieberkolben 13 jeweils gegen eine Steuerfeder 16. Durch die Ansteuerung eines der Antriebe 15.1 bzw. 15.2 wird also der Schieberkolben 13 aus seiner Ruhelage verschoben, wobei wegen der Steuerfedern 16 die Verschiebung des Schieberkolbens 13 der Ansteuerung der Antriebe 15.1 bzw. 15.2 dann proportional ist, wenn die Antriebe 15.1 bzw. 15.2 Proportionalmagnete sind.
Auf die Wirkung der Druckwaagen 14A, 14B wird an dieser Stelle nicht eingegangen, weil diese aus dem vorbekannten Stand der Technik bekannt ist. Ebenso sind nicht eingezeichnet allenfalls vorhandene Drucksensoren bzw. ein Differenzdrucksensor, die benötigt werden, um den Druck an den Arbeitsanschlüssen A und B zu messen, was Voraussetzung dafür ist, daß die Bewegung des Kolbens 4 des Differentialzylinders 1 auf bei wechselnden Kraftrichtungen steuerbar bleibt.
In der Fig. 2 ist ein Schema der Anordnung von Druckkanälen im Wegeventil 10 gezeigt. Dabei handelt es sich um jenen Teil des Wegeventils 10, in dem der hier nicht dargestellte Schieberkolben 13 (Fig. 1) axial in einer Schieberbohrung 18 verschiebbar ist. Dieses Schema zeigt die erfindungsgemäß zu einer Symmetrieachse S symmetrische Anordnung von Druckkanälen und deren ebenfalls erfindungsgemäße Reihung. In der Mitte, also auf der Symmetrieachse, d.h. im Symmetriemittelpunkt, befindet sich ein Tankanschluß- Ringkanal 19. Mit diesem Tankanschluß-Ringkanal 19 ist eine Tankanschluß- Kanalverbindung 20 verbunden, die zu den beiden Stirnseiten des Gehäuses des Wegeventils 10 führt. In der schematischen Schnittzeichnung ist die Kanalverbindung 20 gestrichelt gezeichnet, weil sie in einer anderen Ebene liegt. Es wird noch gezeigt werden, daß es dadurch erfindungsgemäß möglich ist, durch diese Tankanschluß- Kanalverbindung 20 den Tankanschluß-Ringkanal 19 mit anderen Räumen zu verbinden.
An den beiden Enden des Gehäuses des Wegeventils 10 befinden sich gegen die Stirnseiten offene Ringräume, nämlich an dem einen Ende ein erster Endraum- Ringkanal 21 und am anderen Ende ein zweiter Endraum-Ringkanal 22. Es wird noch gezeigt werden, daß die Tankanschluß-Kanalverbindung 20 mit diesen beiden Endraum- Ringkanälen 21, 22 verbindbar ist, was ebenfalls zum Wesen der Erfindung gehört. Dann bewirkt die Tankanschluß-Kanalverbindung 20 folglich, daß die beiden Endraum- Ringkanäle 21, 22 den gleichen Druck aufweisen, so daß auf die Stirnflächen des in der Schieberbohrung 18 axial verschiebbaren Schieberkolbens 13 (Fig. 1) der gleiche Druck wirkt. Der Schieberkolben 13 ist also druckentlastet.
Diese Tankanschluß-Kanalverbindung 20 muß nicht zwingend mit anderen Räumen verbunden sein. Es gibt Anwendungsfalle, bei denen beispielsweise diese Verbindung der beiden Endraum-Ringkanäle 21, 22 mit dem Tankanschluß-Ringkanal 19 nicht bestehen soll. Deshalb ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß durch die Tankanschluß- Kanalverbindung 20 die beiden Endraum-Ringkanäle 21, 22 mit dem Tankanschluß- Ringkanal 19 verbindbar sind. Darauf wird noch näher eingegangen, ebenso darauf, daß noch andere Verbindungsmöglichkeiten bestehen bzw. bestehen können. Es sei aber hier schon erwähnt, daß durch die Möglichkeit, den Tankanschluß-Ringkanal 19 durch die Tankanschluß-Kanalverbindung 20 mit den beiden Endraum-Ringkanälen 21, 22 verbinden zu können oder nicht, das Wegeventil 10 erfindungsgemäß in vielfältigen Varianten auszugestalten, was es ermöglicht, auf der Basis eines universellen
Wegeventils 10 eine Vielzahl von Varianten für verschiedene Anwendungsfälle zu schaffen. Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß die Endraum-Ringkanälen 21, 22 mit anderen Ringkanälen oder anderen Leitungen verbindbar sind.
Beidseits des mittig angeordneten ersten Tankanschluß-Ringkanals 19 folgen Ringkanäle für die Arbeitsanschlüsse A und B, nämlich ein A-Ringkanal 23 auf der einen Seite und ein B-Ringkanal 24 auf der anderen Seite. Von der Mitte aus gesehen dahinter befinden sich beidseits Pumpendruck-Ringkanäle, auf der einen Seite ein erster Pumpendruck- Ringkanal 25 und auf der anderen Seite ein zweiter Pumpendruck-Ringkanal 26. Diese beiden Pumpendruck-Ringkanäle 25, 26 sind erfindungsgemäß mittels einer Pumpendruck-Kanalverbindung 27 miteinander verbunden und stehen in Verbindung mit dem Pumpenanschluß P (Fig. 1). Auf die Pumpendruck-Ringkanäle 25, 26 folgen als nächstes Paar von Ringkanälen ein erster Load-Sensing-Ringkanal 28 auf der einen Seite und ein zweiter Load-Sensing-Ringkanal 29 auf der anderen Seite. Solche Load-Sensing- Ringkanäle sind an sich bekannt, aber beim Stand der Technik gemäß DE-Al-32 25 003 nicht vorhanden. Daß nach der Erfindung diese Load-Sensing-Ringkanäle 28, 29 vorhanden sind, erweitert die Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Wegeventils in ganz bedeutender Weise. Die beiden Load-Sensing-Ringkanäle 28, 29 sind erfindungsgemäß verbunden durch eine Load-Sensing- Verbindungsleitung 30. Die Load- Sensing- Verbindungsleitung 30 ist wie die Tankanschluß-Kanalverbindung 20 zu den beiden Stirnseiten des Gehäuses des Wegeventils 10 geführt. Dies dient der möglichen Schaffung weiterer vorteilhafter Ausfuhrungsalternativen für verschiedene Anwendungen des Wegeventils 10, was noch beschrieben wird. Zudem ist noch eine Pilotdruck- Verbindungsleitung 31 gezeigt, die generell vorhanden ist, aber nur für bestimmte Anwendungen gebraucht wird. Die Pilotdruck- Verbindungsleitung 31 ist wie die Tankanschluß-Kanalverbindung 20 und die Load- Sensing- Verbindungsleitung 30 zu den beiden Stirnseiten des Gehäuses des Wegeventils 10 geführt. Auch dies dient der Schaffung von Varianten des Wegeventils 10, nämlich solchen, die pilotdruckgesteuert sind.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Ringkanäle 21, 28, 25, 23, 19, 24, 26, 29 und 22 hinsichtlich Symmetrie und Aufeinanderfolge wird einerseits erreicht, daß für beide Arbeitsanschlüsse A und B gleichwertige hydraulische Verhältnisse herrschen, und andererseits, daß die Zahl der Steuerkanten im Wegeventil 10 minimiert wird.
Beachtenswert ist, daß das erfindungsgemäße Wegeventil 10 wie jenes nach einem der Ausfuhrungsbeispiele der DE-Al-32 25 003 sieben Ringkanäle 21, 28, 25, 23, 19, 24, 26, 29 aufweist, dabei aber, wie erwähnt, die Load-Sensing-Ringkanäle 28, 29 enthält, die bei DE-Al-32 25 003 fehlen. Das wurde nach der Erfindung dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß der einzige Tankanschluß-Ringkanal 19 auf der Symmetrieachse S liegt und aufweiters Tankanschluß-Ringkanäle verzichtet wird. Gleichwertige hydraulische Verhältnisse bedeutet dabei, daß die durch den Fluß von Hydrauliköl von und zum Differentialzylinder 1 (Fig. 1) entstehenden statischen und dynamischen Kräfte auf den Schieberkolben 13 in den beiden symmetrischen Bereichen des Wegeventils 10 sehr ähnlich sind und praktisch keine Störgrößen darstellen, die die Flußregelung von und zu den Arbeitsanschlüssen A, B unsymmetrisch machen würden.
Die erfindungsgemäße Symmetrie und Anordnung der Ringkanäle 21, 28, 25, 23, 19, 24, 26, 29 und 22 hat den beachtlichen Nutzen, daß das Wegeventil 10 für sehr verschiedene Anwendungsfälle einsetzbar ist, etwa unterschiedliche hydraulische Antriebe wie beispielsweise einfachwirkende Plungerzylinder, doppeltwirkende Gleichgang- oder Differentialzylinder oder Ölmotore. Dadurch kann das Wegeventil 10 in Hinblick auf verschiedene Anwendungsfalle unterschiedlich ausgestattet sein, was noch gezeigt werden wird.
In der Fig. 3 ist das gleiche Schema gezeigt, nun aber mit beidseits an den Stirnseiten des Gehäuses des Wegeventils 10 angebauten Antrieben 15.1 bzw. 15.2. Dabei ist in beiden Antrieben 15.1 und 15.2 je eine Aussparung 32 vorhanden, die im Antrieb 15.1 dazu dient, den Tankanschluß-Ringkanal 19 über die Tankanschluß-Kanalverbindung 20 mit dem ersten Endraum-Ringkanal 21 zu verbinden, und im Antrieb 15.2 entsprechend den Tankanschluß-Ringkanal 19 über die Tankanschluß-Kanalverbindung 20 mit dem zweiten Endraum-Ringkanal 22 zu verbinden. Es wurde schon erwähnt, daß dies den Sinn hat, den in der Schieberbohrung 18 axial bewegbaren Schieberkolben 13 (Fig. 1) hydraulisch druckentlastet zu betreiben. Die Zweige der Load-Sensing- Verbindungsleitung 30 und die Pilotdruck- Verbindungsleitung 31 enden blind an den Antrieben 15.1 und 15.2, weil sie durch die Gehäuse der Antriebe 15.1 und 15.2 abgeschlossen sind.
In der Fig. 4 ist eine Variante gezeigt. Hier sind in den Antrieben 15.1 und 15.2 ebenfalls Aussparungen 32 vorhanden, jedoch sind diese anders plaziert, so daß sie eine andere Funktion erfüllen. Bei dieser Ausführungsvariante stellen die Aussparungen 32 eine andere Verbindung her, nämlich im Antrieb 15.1 die Verbindung zwischen dem ersten Endraum-Ringkanal 21 und der Load-Sensing- Verbindungsleitung 30 und im Antrieb 15.2 die Verbindung zwischen dem zweiten Endraum-Ringkanal 22 und der Load-Sensing- Verbindungsleitung 30. Auch bei dieser Verbindung herrscht an den beiden Stirnseiten des Schieberkolbens 13 der gleiche Druck, so daß dieser also druckentlastet ist.
Um die Bedingung der Druckentlastung für den Schieberkolben 13 zu erreichen, ist es ebenso möglich, daß die Endraum-Ringkanäle 21, 22 mit dem Pumpendruck- Ringkanälen 25 bzw. 26 verbindbar sind, was durch die Pumpendruck- Kanalverbindung 27, was in den Fig. 2 bis 4 der Übersichtlichkeit wegen nicht eingezeichnet ist.
Um die unterschiedlichen Möglichkeiten der vorteilhaften Verbindung der Endraum- Ringkanäle 21, 22 mit anderen Ringkanälen oder anderen Leitungen auf einfache Weise realisieren zu können, sind alle diese Verbindungsleitungen auch auf die Stirnseiten des Gehäuses des Wegeventils 10 geführt. Durch die Antriebe 15.1, 15.2 und die Lage der Aussparung 32 wird dann bestimmt, welche Verbindung tatsächlich realisiert ist. Ohne daß am Gehäuse des Wegeventils 10 irgendwelche Modifikationen realisiert werden müssen, sind also verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen möglich.
Da aber auch der Wunsch bestehen kann, standardisierte Antriebe 15.1, 15.2 zu verwenden, ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die jeweilig gewünschten Verbindungen zwischen den Endraum-Ringkanälen 21, 22 und anderen Ringkanälen oder anderen Leitungen durch Verbindungen innerhalb des Gehäuses des Wegeventils 10 zu realisieren, beispielsweise durch entsprechende Bohrungen.
In der Fig. 5 ist das gleiche Schema gezeigt, nun aber mit darin angeordnetem Schieberkolben 13 und wiederum mit an beiden seitlichen Enden angesetzten Antrieben 15.1 und 15.2.
Der Schieberkolben 13 weist eine genau mittig liegende erste Ringnut 33 und zwei symmetrisch zur Mitte liegende weiteren Ringnuten 34 auf, die mit den Ringkanälen 21, 28, 25, 23, 19, 24, 26, 29 und 22 zusammenwirken und die so den Fluß des Hydrauliköls ermöglichen, was noch geschildert wird.
In der in der Fig. 5 gezeigten Position des Schieberkolbens 13 liegt die zuvor erwähnte Stellung "Neutral" vor, bei der kein Durchfluß vom Tankanschluß-Ringkanal 20 zum A- Ringkanal 23 oder zum B-Ringkanal 24 möglich ist. Wird der Schieberkolben 13 nach links verschoben, so ist einerseits über die linke der Ringnuten 34 eine Verbindung zwischen dem A-Ringkanal 23 und dem ersten Pumpendruck-Ringkanal 25 hergestellt, andererseits über die rechte der Ringnuten 34 eine Verbindung zwischen dem Tankanschluß-Ringkanal 19 und dem B-Ringkanal 24. Das ist die eine der Arbeitsstellungen. Die andere Arbeitsstellung ergibt sich durch eine analoge Verschiebung des Schieberkolbens 13 nach rechts.
Wie schon erwähnt, erfolgt die Bewegung des Schieberkolbens 13 durch den Antrieb 15.1 bzw. 15.2 unter Beteiligung der jeweiligen Steuerfeder 16. Bedeutsam ist, daß die beiden Stirnseiten des Schieberkolbens 13 dem gleichen Druck ausgesetzt sind, wie dies schon erwähnt worden ist.
Auf der einen Seite ist der Antrieb 15.1 schematisch gezeichnet. Er weist einen Magnetanker 40 auf, der von einer nicht dargestellten Spule bewegbar ist. Der Magnetanker 40 wirkt bei Erregung der Spule über einen Stößel 41 auf die eine Stirnseite des Schieberkolbens 13. Zwischen der Stirnseite des Schieberkolbens 13 und dem Antrieb 15.1 ist die Steuerfeder 16 eingespannt, die sich beispielsweise gegen einen
Ring 42 am Gehäuse des Antriebs 15.1 abstützt. Auf der gegenüber liegenden Seite ist der zweite Antrieb 15.2 gezeigt, der die gleichen Elemente enthält wie der Antrieb 15.1. Für dieses Ausfuhrungsbeispiel mit magnetischen Antrieben 15.1, 15.2 gilt, daß die Tankanschluß-Kanalverbindung 20 die beiden Endraum-Ringkanäle 21, 22 mit dem Tankanschluß-Ringkanal 19 in der Weise verbindet, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist. Dazu dienen hier wiederum die beiden Aussparungen 32 an den dem Schieberkolben 13 zugewandten Stirnseiten der Antriebe 15.1 und 15.2. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist also der Schieberkolben 13 druckentlastet. Die Fig. 5 zeigt den Schieberkolben in seiner Neutralstellung, bei der die beiden Antriebe 15.1, 15.2 nicht angesteuert sind, so daß der Schieberkolben 13 unter der Wirkung der beiden Steuerfedern 16 mittig zentriert ist. In dieser Stellung sind sowohl der Tankanschluß-Ringkanal 19, die beiden Arbeitsanschluß- Ringkanäle, nämlich der A-Ringkanal 23 und der B-Ringkanal 24, als auch die Pumpendruck-Ringkanäle 25, 26 abgesperrt, weil keine der Ringnuten 33, 34 eine Verbindung zwischen den Ringkanälen herstellt. Damit kann von und zum Differentialzylinder 4 kein Hydrauliköl fließen. Folglich steht der Differentialzylinder 4 still. In der Fig. 6 ist die Darstellung der Fig. 5 wiederholt, hier aber in einer Stellung des Schieberkolbens 13, bei der durch Erregung des ersten Antriebs 15.1 der Schieberkolben 13 nach rechts verschoben ist. Die rechte der Steuerfedern 16 ist unter der Wirkung des Antriebs 15.1 zusammengedrückt. In dieser Stellung des Schieberkolbens 13 besteht nun über die linke der beiden Ringnuten 34 Verbindung vom A-Ringkanal 23 zum Tankanschluß-Ringkanal 19 und gleichzeitig über die rechte der beiden Ringnuten 34 vom Pumpendruck-Ringkanal 26 zum B-Ringkanal 24. Daraus folgt, daß bei dieser Ansteuerung des ersten Antriebs 15.1 Hydrauliköl von der Pumpenleitung P (Fig. 1) über den Pumpendruck-Ringkanal 26 zum B-Ringkanal 24 und von dort über den Arbeitsanschluß B (Fig. 1) in den zweiten Druckraum 3 des Differentialzylinders 1
(Fig. 1) fließen kann, während gleichzeitig Hydrauliköl aus dem ersten Druckraum 2 des Differentialzylinders 1 über den Arbeitsanschluß A und den A-Ringkanal 23 zum Tankanschluß-Ringkanal 19 und von dort zum Tankanschluß T fließen kann. Dies entspricht der Funktion "Senken" für den Differentialzylinder 1.
Analog dazu führt die Ansteuerung des zweiten Antriebs 15.2 zur Funktion "Heben", bei der, was in einer Figur nicht extra gezeigt ist, Hydrauliköl vom Pumpenanschluß P über den Pumpendruck-Ringkanal 25 zum A-Ringkanal 23 und weiter über den Arbeitsanschluß A in den ersten Druckraum 2 des Differentialzylinders 1 fließen kann, während gleichzeitig aus dem zweiten Druckraum 3 des Differentialzylinders 1 Hydrauliköl über den Arbeitsanschluß B, den B-Ringkanal 24 zum Tankanschluß- Ringkanal 19 und von dort zum Tankanschluß T fließen kann.
In der Fig. 7 ist in einer schematischen Schnittzeichnung ein Schieberkolben 13 mit zwei innenliegenden Druckwaagen 14 (Fig. 1) gezeigt, wie sie prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt sind. Jede dieser Druckwaagen 14 weist einen Druckwaagekolben 50 auf, der innerhalb einer Axialbohrung 51 des Schieberkolbens 13 axial verschiebbar ist. Die Position der Druckwaagekolben 50 wird in bekannter Weise bestimmt durch die anliegenden Drücke und eine Druckwaage-Regelfeder 52, die sich einerseits am Druckwaagekolben 50 und andererseits an einer Verschlußkappe 53 abstützt. Diese Verschlußkappen 53 sind beidseits in den Schieberkolben 13 eingeschraubt und bilden gleichzeitig die Stirnflächen des Schieberkolbens 13.
In der Fig. 8 ist ein hydraulisches Schema eines weiteren Ausführungsbeispiels gezeigt. Hier erfolgt der Antrieb des Schieberkolbens 13 im Gegensatz zur Fig. 1 nicht durch zwei magnetische Antriebe 15.1, 15.2, sondern durch einen einzigen hydraulischen Antrieb 60. Teile mit gleichen Bezugszahlen entsprechen den in der Fig. 1 gezeigten Elementen.
Zwischen dem Tankanschluß T und einem Pilotdruckanschluß PPπot liegen hintereinander ein erstes Schnellschaltventil 61 A und ein zweites Schnellschaltventil 61B. Diese Schnellschaltventile 61A, 61B wirken als steuerbare hydraulische Widerstände, wobei die Größe des jeweiligen Widerstands durch das Taktverhältnis der Ansteuerung, beispielsweise mittels pulsweitenmodulierter Signale bestimmt ist, also durch das Verhältnis "OFFEN zu ZU" bzw. "OFFEN zu (OFFEN+ZU)". Daraus folgt, daß in der mit der Bezugszahl 62 versehenen Verbindungsleitung zwischen den beiden
Schnellschaltventilen 61A, 61B ein Druck pSt steuerbar ist, der innerhalb der Grenzen des am Tankanschluß T und am Pilotdruckanschluß PPllot herrschenden Druckes beliebig einstellbar bzw. veränderbar ist. Dieser veränderbare Druck pst dient der Steuerung des Schieberkolbens 13, weil er dem Antrieb 60 für den Schieberkolben 13 zugeführt wird. Der Schieberkolben 13 wird zudem von einer dem Antrieb 60 zugehörigen Steuerfeder 16 beeinflußt, die funktioneil den Steuerfedern 16 des ersten Ausführungsbeispiels (Fig. 1) entspricht. Das Wegeventil 10 in dieser vorteilhaften Ausführungsvariante ist also ein vorsteuerbares Wegeventil.
Die Fig. 8 zeigt daneben wiederum den Pumpenanschluß P, aus dem das Wegeventil 10 mit Hydrauliköl gespeist wird. Mit diesem Pumpenanschluß P ist analog zum vorherigen Ausführungsbeispiel der Tankanschluß-Ringkanal 19 (Fig. 2) des Wegeventils 10 mit dem Steuerkolben 13 verbunden. Gezeigt ist weiter der Load-Sensing-Anschluß LSmax, der wie schon erwähnt bei Ventilen solcher Art zum Stand der Technik gehört und deshalb hier nicht weiter beschrieben wird. Pumpenanschluß P, Tankanschluß T, Load- Sensing- Anschluß LSmax und Pilotdruckanschluß PPllot sind auch in der Fig. 8 am rechten und am linken Rand des Schemas vorhanden, was wiederum zum Ausdruck bringen soll, daß das Wegeventil 10 so aufgebaut ist, daß mehrere solcher Wegeventile 10 zu einem Block reihbar sind, um mehrere Verbraucher steuern zu können. Dabei ist es vorteilhaft möglich, daß die einzelnen Wegeventile 10 bei gleicher grundsätzlicher Bauart gemäß dem allgemeinen Erfindungsgedanken von unterschiedlicher Ausführungsform sind, so etwa das eine gemäß der Fig. 1, ein anderes gemäß der Fig. 8. Der Übersichtlichkeit wegen sind die Drücke wiederum nicht eingezeichnet. Am Pilotdruckanschluß PP,ιot herrscht ein Pilotdruck pPlιot, am Load-Sensing-Anschluß LSmax ein Druck pLSmax und in der Verbindungsleitung 62 ein Steuerdruck pst-
Für die Beschreibung der Funktion sei hier angenommen, beim Antrieb 60 handle es sich um einen Antrieb mit einem Differentialzylinder, wie er später noch gezeigt werden wird. Auf diesen Antrieb 60 wirkt einerseits der Pilotdruck pPl(0t, andererseits der Steuerdruck pst- Durch Veränderung des Steuerdrucks pst als Folge der Ansteuerung der Schnellschaltventile 61A, 61B läßt sich der Kolben des Antriebs 60 bewegen und diese Bewegung wird auf den Schieberkolben 13 übertragen. In der Fig. 9 ist eine schematische Schnittzeichnung des Wegeventils 10 mit dem daran angebauten Antrieb 60 gezeigt. In den Antrieb 60 sind die beiden Schnellschaltventile 61A, 61B eingebaut. Der Antrieb 60 besteht im wesentlichen aus einem Antriebskolben 70, der auf der einen Seite über eine Kolbenstange 71 mit dem Schieberkolben 13 direkt verbunden ist, beispielsweise durch eine Verschraubung. Die starre Verbindung von Antriebskolben 70 und Schieberkolben 13 ermöglicht es, daß der Antrieb 60 den Schieberkolben 13 aus der mittigen Neutralposition in beide Richtungen bewegen kann, so daß mit einem einzigen Antrieb 60 auszukommen ist. Auf der einen Seite des Antriebskolbens 70 schließt ein Steuerdruckraum 72 an, während auf der dem Schieberkolben 13 zugewandten Seite des Antriebskolbens 70, die Kolbenstange 71 umschließend, ein Pilotdruckraum 73 angeordnet ist. Im Steuerdruckraum 72 herrscht der durch die Schnellschaltventile 61 A, 61B beeinflußbare Steuerdruck pst, während im Pilotdruckraum 73 der Pilotdruck PPü0t herrscht. Die im Wegeventil 10 vorhandene und schon in den Fig. 2 bis 4 gezeigte Pilotdruckleitung 31, deren Anschluß Pp;ιot auch in der Fig. 8 gezeigt ist, setzt sich also in das Gehäuse des Antriebs 60 fort und steht, was ebenfalls schon aus der Fig. 8 erkennbar ist, mit dem Schnellschaltventil 61 A und außerdem mit dem Pilotdruckraum 73 in Verbindung. Aus der Fig. 9 ist auch der Verlauf der schon in der Fig. 8 gezeigten Verbindungsleitung 62 im Gehäuse des Antriebs 60 ersichtlich, die eine Verbindung zwischen den Schnellschaltventilen 61A, 61B und dem Steuerdruckraum 72 herstellt. Die Tankanschluß-Kanalverbindung 20 verbindet hier den Tankanschluß-Ringkanal 19 mit dem ersten Endraum-Ringkanal 21. Die im Wegeventil 10 vorgesehene Möglichkeit, daß der Tankanschluß-Ringkanal 19 durch die Tankanschluß-Kanalverbindung 20 mit dem zweiten Endraum-Ringkanal 22 verbindbar ist, wird hier nicht genutzt. Weil der Schieberkolben 13 bei einem hydraulischen Antrieb 60 hydraulisch betätigt wird, indem auf die eine Stirnfläche der
Schieberkolbens 13 ein hydraulischer Druck wirkt, darf hier also diese Verbindung nicht bestehen. Stattdessen führt die Tankanschluß-Kanalverbindung 20 in den Antrieb 60 hinein und zwar an das Schnellschaltventil 61B, wies ebenfalls schon aus der Fig. 8 erkennbar ist, denn dort ist gezeigt, daß das Schnellschaltventil 61B eine Verbindung zum Tankanschluß T hat.
Die Kolbenstange 71 ist umgeben von der schon in der Fig. 8 gezeigten Steuerfeder 16. Diese Steuerfeder 16 stützt sich einerseits über einen ersten Ring 75 gegen den Kolben 70 bzw. eine Stufe 76 ab. Auf der anderen Seite stützt sie sich über einen zweiten Ring 77 an einem Teil der Stirnfläche des Schieberkolbens 13 ab. Sie ist also eine gefesselte Feder. In diesem Ring 77 ist eine Öffnung 78 vorhanden, durch die der Pilotdruckraum 73 mit dem zweiten Endraum-Ringkanal 22 in Verbindung steht. Die Bewegung des Antriebskolbens 70 und somit des Schieberkolbens 13 wird also beeinflußt durch die Drücke im Steuerdruckraum 72 und im Pilotdruckraum 73 sowie durch die Steuerfeder 16. Durch die gezeigte und beschriebene Anordnung der Steuerfeder 16 hält diese den Schieberkolben 13 in der in der Fig. 9 gezeigten Neutralstellung, die adäquat zur Neutralstellung beim ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 5) ist.
Auf der dem Antrieb 60 gegenüber liegenden Seite ist der erste Endraum-Ringkanal 21 durch eine Platte 80 verschlossen. Der Steuerdruckraum 72 ist mit einem Einsatz 81 abgeschlossen. Die Platte 80 kann eine ähnliche oder gleiche Form aufweisen wie der Einsatz 81. In dieser Platte 80 ist die schon erwähnte Aussparung 32 so angeordnet, daß sie den ersten Endraum-Ringkanal 21 mit dem Tankanschluß-Ringkanal 20 verbindet.
Für die Beschreibung der Funktion sei hier angenommen, beim Antrieb 60 handle es sich um ein Exemplar, bei dem der wirksame Querschnitt des Kolbens 70 im Steuerdruckraums 72 doppelt so groß ist wie der wirksame Querschnitt im Pilotdruckraum 73. Werden die beiden Schnellschaltventile 61A, 61B so angesteuert, daß der Druck im Steuerdruckraum 72, der dem Druck in der Verbindungsleitung 62 entspricht, die Hälfte des Druckes im Pilotdruckraum 73 beträgt, der dem Druck am Pilotdruckanschluß PPjlot entspricht, wirkt auf die beiden Seiten des Kolbens 70 des
Antriebs 60 die gleiche Kraft, so daß der Kolben 70 und damit der Steuerschieber 13 still steht und durch die Steuerfeder 16 in der Neutralstellung gehalten wird.
Wird der Druck pst in der Verbindungsleitung 62 und somit im Steuerdruckraum 72 durch entsprechende Ansteuerung der Schnellschaltventile 61A, 61B vermindert, so bewegt der Antrieb 60 den Schieberkolben 13 nach rechts gegen die Kraft der Steuerfeder 16. Wird der Druck pst in der Verbindungsleitung 62 und somit im Steuerdruckraum 72 erhöht, was wiederum durch entsprechende Ansteuerung der Schnellschaltventile 61 A, 61B erreicht wird, so bewegt der Antrieb 60 den Schieberkolben 13 nach links.
Wenn sich der Antrieb 60 im Gleichgewicht der Druckkräfte befindet, so hält die vorgespannte Steuerfeder 16 den Schieberkolben 13 zwischen Anschlägen in der in der Fig. 9 gezeigten Mittelstellung fest. Bei den Anschlägen handelt es sich dabei einerseits um den ersten Ring 75, der sich gegen den Kolben 70 bzw. die Stufe 76 abstützt, und andererseits um den zweiten Ring 77, der sich an einem Teil der Stirnfläche des Schieberkolbens 13 abstützt. Die Ringe 75 und 77 bilden zusammen mit der vorgespannten Steuerfeder 16 ein quasi starres Teil, das sich in der hier gezeigten Neutralstellung nur mit wenigen Zehntel Millimetern Spiel zwischen den Anschlägen bewegen kann, die durch den Schieberkolben 13 einerseits und den Kolben 70 bzw. die Stufe 76 andererseits gegeben sind. In dieser Stellung sperrt der Schieberkolben 13 die Verbindung vom Pumpenanschluß P zu den Arbeitsanschlüssen A und B. Diese Stellung des Schieberkolbens 13 ist die Stellung "Neutral". In den Arbeitsstellungen kann also der Schieberkolben 13 durch den Antrieb 60 proportional verschoben werden und innerhalb der Grenzen des maximal möglichen Hubs beliebige Positionen einnehmen. Dabei ist wegen der Symmetrie der Ringkanäle 28, 25, 23, 19, 24, 26 und 29 das Verhalten in seiner Wirkung für die Arbeitsanschlüsse A und B identisch.
Es ist als unmittelbare Konsequenz der Erfindung sehr vorteilhaft, daß das Wegeventil 10 mit der gleichen symmetrischen Anordnung der Ringkanäle 21, 28, 25, 23, 19, 24, 26, 29 und 22 sowohl für die Ausstattung mit magnetischen Antrieben 15.1 und 15.2 (Fig. 5 und 6) als auch für die Ausstattung mit einem einzigen hydraulischen Antrieb 60 eingesetzt werden kann. Die einzig nötige Variation an der Anordnung der Ringkanäle 21, 28, 25, 23, 19, 24, 26, 29 und 22 ist die, daß im einen Fall durch die Tankanschluß- Kanalverbindung 20 eine Verbindung vom zweiten Endraum-Ringkanal 22 zum Tankanschluß-Ringkanal 19 besteht, im anderen Fall aber nicht. Damit wird die Fertigung unterschiedlicher Varianten von Wegeventilen 10 für unterschiedliche Anwendungen sehr wirtschaftlich.
In der Fig. 10 ist ein Schema eines weiteren Ausführungsbeispiels gezeigt. Dieses entspricht weitestgehend dem der Fig. 5, weist aber die beiden folgenden wesentlichen Unterschiede auf. Der Schieberkolben 13 (Fig. 5) ist hier aufgeteilt in zwei einzelne Schieberkolben, nämlich einen ersten Schieberkolben 13.1 und einen zweiten Schieberkolben 13.2. Der zweite Unterschied zur Fig. 3 besteht darin, daß die den Schieberkolben 13.1, 13.2 zugehörigen Antriebe 15.1 bzw. 15.2 (Fig. 5) auf die Schieberkolben 13.1, 13.2 nicht drückend wirken, sondern ziehend. Wegen dieses bedeutsamen Unterschieds sind die Antriebe in der Fig. 10 mit den Bezugszahlen 15.1 ' bzw. 15.2' bezeichnet. In der Fig. 10 ist die Neutralstellung gezeigt, bei der beide Antriebe 15.1 ' und 15.2' nicht erregt sind.
Wird der Antrieb 15.1 ' erregt, so zieht dessen Magnetanker 40 den Schieberkolben 13.1 nach links, so daß der Durchfluß des Hydrauliköls zwischen dem Tankanschluß- Ringkanal 19 und dem A-Ringkanal 23 freigegeben ist. Bei dieser Erregung des Antriebs 15.1 ' verbleibt nun aber der andere Schieberkolben 13.2 nicht in seiner der Neutralstellung entsprechenden Lage, sondern wird unter der Wirkung der ihm zugeordneten Steuerfeder 16 ebenfalls nach links gedrückt, so daß weiterhin die beiden Schieberkolben 13.1 und 13.2 aneinander liegen, also wie ein einteiliger Schieberkolben 13 (Fig. 5) wirken. Entsprechend ist auch der Durchfluß von Hydrauliköl vom Pumpendruck-Ringkanal 26 zum B-Ringkanal 24 möglich.
Entsprechend umgekehrt ist die Situation, wenn der Antrieb 15.2' erregt wird. Dann zieht dessen Magnetanker 40 den Schieberkolben 13.2 nach rechts, so daß der Durchfluß vom B-Ringkanal 24 zum Tankanschluß-Ringkanal 19 möglich ist. Bei dieser Erregung des Antriebs 15.2' verbleibt nun der andere Schieberkolben 13.1 ebenfalls nicht in seiner der Neutralstellung entsprechenden Lage, sondern wird unter der Wirkung der ihm zugeordneten Steuerfeder 60 ebenfalls nach rechts gedrückt, so daß weiterhin die beiden Schieberkolben 13.1 und 13.2 aneinander liegen, also wie ein einteiliger
Schieberkolben 13 (Fig. 5) wirken. Entsprechend ist auch der Durchfluß von Hydrauliköl vom Pumpendruck-Ringkanal 25 zum A-Ringkanal 23 möglich. Damit entspricht diese Lösung funktionell genau dem, was in den Fig. 5 und 6 gezeigt und anhand dieser Figuren beschrieben ist.
Durch die Teilung des Schieberkolbens 13 (Fig. 5) in die beiden Schieberkolben 13.1 und 13.2 und deren Betätigung durch die beiden Antriebe 15.1 ' und 15.2' besteht nun aber die Möglichkeit, daß beide Schieberkolben 13.1 und 13.2 unabhängig voneinander bewegbar sind. Werden gleichzeitig die Antriebe 15.1 ' und 15.2' erregt, so zieht der Magnetanker 40 des Antriebs 15.1 ' den Schieberkolben 13.1 nach links und der Magnetanker 40 des Antriebs 15.2' zieht den Schieberkolben 13.2 nach rechts, jeweils gegen die Wirkung der zugehörigen Steuerfeder 16. Diese Situation ist in der Fig. 11 dargestellt. In dieser Stellung der Schieberkolben 13.1 und 13.2 bei Erregung beider Antriebe 15.1 ' und 15.2' ist der Fluß von Hydrauliköl möglich vom A-Ringkanal 23 zum Tankanschluß-Ringkanal 19 und gleichzeitig auch vom B-Ringkanal 24 zum Tankanschluß-Ringkanal 19. In dieser Stellung kann das Hydrauliköl beinahe widerstandslos vom A-Ringkanal 23 zum B-Ringkanal 24 und umgekehrt fließen. Das ergibt in sehr einfacher Weise die Schwimmstellung. Diese Lösung ist somit außerordentlich vorteilhaft. Beim vorbekannten Stand der Technik nötige zusätzliche Einrichtungen sind hier also nicht erforderlich.
Für diese Ausführungsform mit zwei ziehenden Antrieben 15.1 ' und 15.2' und den beiden Schieberkolben 13.1 und 13.2 ist zwingend, daß die beiden Endraum-Ringkanäle 21, 22 über die Tankanschluß-Kanalverbindung 20 mit dem Tankanschluß-Ringkanal 19 verbunden sind, um zu erreichen, daß auf die beiden Schieberkolben 13.1 und 13.2 stirnseitig der gleiche Druck herrscht, um sie druckentlastet zu betreiben.
In der Fig. 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, das weitestgehend dem der Fig. 10 und 11 entspricht, jedoch anstelle der magnetischen Antriebe 15.1 ' und 15.2' hydraulische Antriebe 60.1 und 60.2 aufweist, die dem schon in der Fig. 9 gezeigten Antrieb 60 entsprechen. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 12 ist der geteilte Schieberkolben 13 vorhanden, der in die Schieberkolben 13.1 und 13.2 aufgeteilt ist. Funktionell entspricht diese Ausführung jener der Fig. 10 und 11 , nur mit dem
Unterschied, daß beim Beispiel der Fig. 12 die Bewegung der beiden Schieberkolben 13.1 und 13.2 durch Ansteuerung der Schnellschaltventile 61 A, 61B erfolgt, wie dies zuvor beschrieben ist. In der Fig. 12 ist der rechts dargestellte Schieberkolben 13.2 durch entsprechende Ansteuerung der Schnellschaltventile 61 A, 61B nach rechts verschoben, wodurch die im Antrieb 60.2 enthaltene Steuerfeder 16 zusammengedrückt wird, also deren Federkraft die Lage des Schieberkolbens 13.2 mitbestimmt. Wie schon beim Ausführungsbeispiel der Fig. 11 beschrieben, ist es bei diesem Ausfuhrungsbeispiel möglich, durch entsprechende Ansteuerung der Schnellschaltventile 61A, 61B beider Antriebe 60.1, 60.2 in sehr vorteilhafter Weise die Schwimmstellung zu erreichen, ohne daß es zusätzlicher Mittel bedarf.
Eine hydraulische Schaltung zu diesem Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 13 gezeigt. Die Fig. 13 entspricht prinzipiell der Fig. 8, weist jedoch anstelle des einzigen Schieberkolbens 13 mit dem diesen betätigenden hydraulischen Antrieb 60 die beiden separaten Schieberkolben 13.1 und 13.2 mit den zugehörigen Antrieben 60.1 und 60.2 auf. Entsprechend sind auch die Schnellschaltventile 61 in doppelter Zahl vorhanden, nämlich einerseits die Schnellschaltventile 61.1 A und 61.1B, die dem Antrieb 60.1 zugeordnet sind, und die Schnellschaltventile 61.2A und 61.2B, die zum Antrieb 60.2 gehören.
Anstelle der einzigen Verbindungsleitung 62 der Fig. 8, in der der Steuerdruck pSt zur Steuerung des Antriebs 60 herrscht, sind in der Fig. 13 zwei Verbindungsleitungen 62.1 und 62.2 gezeigt. In der Verbindungsleitung 62.1 herrscht ein Steuerdruck psti, der die Steuerung des Antriebs 60.1 bewirkt. Analog dazu herrscht in der Verbindungsleitung 62.2 ein Steuerdruck pst2, der die Steuerung des Antriebs 60.2 bewirkt.
Ein weiteres hydraulisches Schema ist in der Fig. 14 gezeigt. Dieses entspricht weitgehend der Fig. 13, jedoch sind anstelle des Differentialzylinders 1 zwei voneinander unabhängige hydraulischer Verbraucher, nämlich ein erster Verbraucher 100A und ein zweiter Verbraucher 100B vorhanden. Der erste Verbraucher 100A ist an den ersten Arbeitsanschluß A des Wegeventils 10 angeschlossen, der zweite Verbraucher 100B an den zweiten Arbeitsanschluß B. Weil, wie zuvor erwähnt, bei geteiltem Schieberkolben 13 die beiden Schieberkolben 13.1 und 13.2 unabhängig voneinander steuerbar sind, ist es also möglich, mit einem Wegeventil 10 in der in der Fig. 12 gezeigten Bauart zwei hydraulischer Verbraucher 100A, 100B unabhängig voneinander zu betreiben.
Es wird offensichtlich, welche Möglichkeiten das erfindungsgemäße Wegeventil 10 eröffnet. Mit Hilfe von Drucksensoren und elektrischen Steuerorganen sind außerdem Regelungen möglich. Anstelle von Schnellschaltventilen können mit dem erfindungsgemäßen Wegeventil 10 auch andere Mittel eingesetzt werden, beispielsweise elektrisch steuerbare Druckreduzierventile.
Wegen der erfindungsgemäßen Symmetrie und Anordnung der Ringkanäle 21, 28, 25, 23, 19, 24, 26, 29 und 22 und der dadurch erzielten gleichwertigen hydraulischen Nerhältnisse für die beiden Arbeitsanschlüsse A und B ist es möglich, neben den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen noch weitere Varianten für unterschiedliche Anwendungen zu verwirklichen. So ist es beispielsweise möglich, auf die Druckwaagen 14 zu verzichten. Auch ist es, wie zuvor gezeigt, möglich, anstelle von zwei magnetisch betätigbaren Antrieben 15 zwei hydraulische Antriebe 60 anzuwenden, wobei es möglich ist, eine solche Variante mit dem in zwei Schieberkolben 13.1, 13.2 aufgeteilten
Schieberkolben 13 zu versehen, um auch bei pilotdruckgesteuertem Wegeventil 10 auf einfache Weise die Funktion der Schwimmstellung zu verwirklichen. Durch die Erfindung wird es also ermöglicht, eine große Zahl von Varianten in der Art eines Systembaukastens zu verwirklichen, ohne daß grundsätzlich unterschiedlich aufgebaute Wegeventile 10 erforderlich sind.

Claims

Patentansprüche
1. Wegeventil (10) zur Steuerung des Druckes und des Flusses von Hydrauliköl von bzw. zu Arbeitsanschlüssen (A, B) mindestens eines Verbrauchers (1; 100A, 100B), bei dem der Druck und der Durchfluß mittels eines durch wenigstens einen Antrieb (15; 15.1, 15.2; 15.1 ', 15.2 '; 60; 60.1 , 60.2) betätigbaren, in einer Schieberbohrung (18) verschiebbaren Schieberkolbens (13) und damit in Wirkverbindung stehenden Ringkanälen (19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 28, 29) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Ringkanäle (19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 28, 29) symmetrisch angeordnet sind, wobei im Symmetriemittelpunkt auf einer Symmetrieachse (S) ein Tankanschluß- Ringkanal (19) angeordnet ist, auf den in der Richtung von der Symmetrieachse (S) weg hintereinander angeordnet sind
- auf der einen Seite der Symmetrieachse (S) ein dem einen Arbeitsanschluß (A) zugeordneter A-Ringkanal (23), ein erster Pumpendruck-Ringkanal (25), ein erster Load- Sensing-Ringkanal (28) und ein erster Endraum-Ringkanal (21), und - auf der anderen Seite der Symmetrieachse (S) ein dem anderen Arbeitsanschluß (B) zugeordneter B-Ringkanal (24), ein zweiter Pumpendruck-Ringkanal (26), ein zweiter Load-Sensing-Ringkanal (29) und ein zweiter Endraum-Ringkanal (22), und
- daß der erste Endraum-Ringkanal (21) und der zweite Endraum-Ringkanal (22) mit anderen Ringkanälen (19; 28, 29) oder anderen Leitungen (20; 27; 30; 31) verbindbar sind,
- daß der erste Pumpendruck-Ringkanal (25) mit dem zweiten Pumpendruck- Ringkanal (26) über eine Pumpendruck-Kanal Verbindung (27) verbunden ist und
- daß der erste Load-Sensing-Ringkanal (28) mit dem zweiten Load-Sensing- Ringkanal (29) über eine Load-Sensing- Verbindungsleitung (30) verbunden ist.
2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tankanschluß- Ringkanal (19) über die Tankanschluß-Kanalverbindung (20) mit dem ersten Endraum- Ringkanal (21) und dem zweiten Endraum-Ringkanal (22) verbunden ist und der Antrieb (15) besteht aus einem ersten elektrisch ansteuerbaren Magnetantrieb (15.1) und einem zweiten elektrisch ansteuerbaren Magnetantrieb (15.2), die beidseits des Schieberkolbens (13) angeordnet sind und auf dessen Stirnflächen gegen Steuerfedern (16) einwirken.
3. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endraum- Ringkanal (21) und der zweiten Endraum-Ringkanal (22) verbunden sind mit der Load- Sensing- Verbindungsleitung (30) und der Antrieb (15) besteht aus einem ersten elektrisch ansteuerbaren Magnetantrieb (15.1) und einem zweiten elektrisch ansteuerbaren Magnetantrieb (15.2), die beidseits des Schieberkolbens (13) angeordnet sind und auf dessen Stirnflächen gegen Steuerfedern (16) einwirken.
4. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endraum- Ringkanal (21) und der zweiten Endraum-Ringkanal (22) über die Pumpendruck- Kanalverbindung (27)verbunden sind mit dem Pumpendruck-Ringkanal (25) und mit dem zweiten Pumpendruck-Ringkanal (26) und der Antrieb (15) besteht aus einem ersten elektrisch ansteuerbaren Magnetantrieb (15.1) und einem zweiten elektrisch ansteuerbaren Magnetantrieb (15.2), die beidseits des Schieberkolbens (13) angeordnet sind und auf dessen Stirnflächen gegen Steuerfedern (16) einwirken.
5. Wegeventil nach einem Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen mit dem ersten Endraum-Ringkanal (21) und dem zweiten Endraum- Ringkanal (22) über Aussparungen (32) in den Stirnflächen der elektrisch ansteuerbaren Magnetantriebe (15.1, 15.2) erfolgt.
6. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tankanschluß- Ringkanal (19) über die Tankanschluß-Kanalverbindung (20) mit dem ersten Endraum- Ringkanal (21) verbunden ist, daß der zweite Endraum-Ringkanal (22) mit einer Pilotdruckleitung (31) verbunden ist und der Antrieb (60) ein hydraulisch wirkender Antrieb mit einem Differentialkolben ist.
7. Wegeventil nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (13) geteilt ist in einen ersten Schieberkolben (13.1) und einen zweiten Schieberkolben (13.2), deren jeder mit einem elektrisch ansteuerbaren Magnetantrieb (15.1 ', 15.2') so verbunden ist, daß die Magnetantriebe (15.1 ', 15.2') auf die Schieberkolben (13.1, 13.2) ziehend wirken.
8. Wegeventil nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (13) geteilt ist in einen ersten Schieberkolben (13.1) und einen zweiten Schieberkolben (13.2), deren jeder mit einem Antriebskolben (70) des hydraulisch ansteuerbaren Antriebs (60.1, 60.2) starr verbunden ist.
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