DE19646445A1 - Ventilanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Druck- und Volumenstrom angepaßten Versorgung zumindest eines Ver­ brauchers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Ventilanordnungen werden beispielsweise in der Mobilhydraulik zur Ansteuerung von Verbrauchern, insbe­ sondere von einfach- und doppelwirkenden Zylindern einge­ setzt. Doppeltwirkende Zylinder werden häufig bei Front­ krafthebern von Ackerschleppern verwendet. Die Heckkrafthe­ ber wurden bisher in den meisten Fällen mit einfachwirken­ den Zylindern ausgeführt, aufgrund der vielseitigen Ein­ satzmöglichkeiten moderner Schlepper geht man jedoch in zu­ nehmendem Maße dazu über, auch die Heckkraftheber mit dop­ peltwirkenden Zylindern auszuführen. Mit Hilfe dieser Kraftheber lassen sich unterschiedliche Peripheriegeräte, wie beispielsweise Packer, Pflüge, Grubber, Walzen etc. an einen Schlepper ankoppeln und betätigen.

In der Mobilhydraulik ist man bestrebt, die Ventil­ anordnungen möglichst kompakt auszuführen, so daß diese häufig in Plattenbauweise oder auch als Kompakt- oder Mo­ noblock ausgeführt werden. Dazu werden im Grundkörper der Ventilplatte bzw. des Kompaktblocks die erforderlichen An­ schlüsse, wie beispielsweise Pumpenanschluß, Steueran­ schluß, Arbeitsanschluß, Tankanschluß und die zur Aufnahme der Stellelemente der Ventilanordnung erforderlichen Gehäu­ sebohrungen ausgebildet.

Bei handbetätigten Ventilanordnungen wird der mechani­ sche Schieber aus dem Ventilgehäuse (Platte, Block) heraus­ geführt und diese außenliegende Kammer der Ventilachse mit dem Tank verbunden. Um dem Baukastenprinzip genüge zu tun, wird diese für mechanisch betätigte Ventilanordnungen vor­ gesehene Bauweise auch bei elektrisch betätigten Ventilen übernommen, so daß ein erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand betrieben werden muß, um die außenliegenden Druck­ kammern und die entsprechenden Verbindungsleitungen zum Tank auszubilden.

In der Mobilhydraulik werden Load-Sensing-Systeme ein­ gesetzt, durch die ein lastdruckunabhängiger Durchflußstrom und damit eine feinfühlige Geschwindigkeitssteuerung des Verbrauchers erreicht wird. Dabei wird die Druckdifferenz über dem Wegeventil konstant gehalten, indem in die Ver­ braucheranschlüsse Individualdruckwaagen geschaltet werden, die den Systemdruck, d. h. den Druck der höchsten Last im System auf den jeweiligen Verbraucherdruck abdrosseln.

Bei derartigen Load-Sensing-Systemen müssen die Indivi­ dualdruckwaagen und deren Steuerleitungen demgemäß eben­ falls in dem Ventilgehäuse (Platte, Block) der Ventilanord­ nung untergebracht werden.

In der DE 36 34 728 C2 wird eine Ventilanordnung zum lastunabhängigen Steuern mehrerer doppeltwirkender hydrau­ lischer Verbraucher offenbart, bei der die Meßblende durch Feinsteuernuten des Wegeventilschiebers ausgeführt ist und stromabwärts dieser Meßblende eine Individualdruckwaage in einer Ventilgehäusebohrung aufgenommen ist, über die das Hydraulikfluid je nach Ansteuerung des Wegeventilschiebers einem ersten oder einem zweiten Arbeitsanschluß zuführbar ist. Die Individualdruckwaage hat einen Kolben, der in Öff­ nungsrichtung mit dem Druck nach der Meßblende und in Schließrichtung durch eine Feder und einen Steuerdruck be­ aufschlagt ist.

Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, daß in dem Gehäuse der Ventilanordnung eine Aufnahmebohrung für den Kolben der Individualdruckwaage und entsprechende Leitungs­ systeme zur Zuführung des Steuerdrucks an die Kolbenrück­ seite ausgebildet sein müssen, so daß ein erheblicher fer­ tigungstechnischer Aufwand zur Erstellung der Ventilgehäuse erforderlich ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei Verwendung einer anderen Individualdruckwaage unter Um­ ständen die Ventilgehäusebohrung verändert werden muß, so daß die Notwendigkeit besteht, unterschiedliche Ventilge­ häusebauarten zur Verfügung zu stellen.

In der DE-OS 36 05 312 ist eine Ventilanordnung offen­ bart, bei der der Wegeventilschieber als Hohlschieber aus­ geführt ist, bei dem von beiden Endabschnitten her Sack­ lochbohrungen zur Aufnahme jeweils eines Kolbens einer In­ dividualdruckwaage vorgesehen sind. Die Meßblende des Wege­ ventils wird durch eine Mantelbohrung des Wegeventilschie­ bers und durch einen Ringraum des Ventilgehäuses gebildet, der mit dem Pumpenanschluß verbunden ist. Durch diese Man­ telbohrung kann das Hydraulikfluid je nach Ansteuerung des Wegeventilschiebers in eine der Sacklochbohrungen eintre­ ten, so daß der entsprechende Kolben der Individualdruck­ waage gegen eine Federvorspannung verschoben und der ent­ sprechende Arbeitsanschluß aufgesteuert wird, um dem Ver­ braucher, in diesem Fall einem doppeltwirkenden Hydraulik­ zylinder, mit Hydraulikfluid zu versorgen.

Bei dieser Variante muß zwar im Gegensatz zur oben be­ schriebenen Konstruktion keine eigene Ventilgehäusebohrung zur Aufnahme der Individualdruckwaagen ausgebildet werden. Die aus dem DE-OS 36 05 312 bekannte Variante hat jedoch den Nachteil, daß jedem Arbeitsanschluß eine eigene Indivi­ dualdruckwaage zugeordnet ist, so daß der Hohlkolben sehr kompliziert aufgebaut ist. Desweiteren ist es bei einer derartigen Konstruktion erforderlich, daß die Toleranzen bei der Herstellung der beiden Individualdruckwaagen sehr eng gewählt werden, um in beiden Arbeitsanschlüssen ein identisches Ansprechverhalten zu erzielen. Etwaige Unter­ schiede im Ansprechverhalten könnten zu Instabilitäten bei der Ansteuerung des Verbrauchers führen, die bei den heut­ zutage anzusetztenden Qualitätskriterien keinesfalls ak­ zeptabel sind.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung zur Druck- und Volumenstrom angepaßten Versorgung zu schaffen, durch die bei minimalem vorrich­ tungstechnischen Aufwand eine sichere Ansteuerung eines Verbrauchers gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Maßnahme, den Kolben der Individualdruckwaage in einen Hohlschieber zu führen, der mit einer Mantelboh­ rung versehen ist, die einerseits durch die Axialverschie­ bung des Druckwaagen-Kolbens aufsteuerbar und andererseits je nach Stellung des Wegeventilschiebers (Hohlschieber) ei­ ne Verbindung zu einem ersten oder einem zweiten Arbeitsan­ schluß herstellt, kann der vorrichtungstechnische Aufwand gegenüber den eingangs beschriebenen Lösungen ganz erheb­ lich verringert werden, da weder eine eigene Aufnahmeboh­ rung für die Individualdruckwaage im Ventilgehäuse noch entsprechende Einrichtungen zur Aufnahme eines zweiten Druckwaage-Kolbens im Wegeventilschieber vorgesehen werden müssen.

Durch die Erfindung wird es somit ermöglicht, das Ven­ tilgehäuse äußerst kompakt auszuführen, wobei alle wesent­ lichen Steuer- und Verbindungsleitungen im Wegeventilschie­ ber oder im Kolben der Individualdruckwaage ausgebildet sind, während Pumpenanschluß, Tankanschluß, Steueranschluß etc. im Ventilgehäuse vorgesehen werden. Letzteres kann so­ mit im wesentlichen unverändert bei einer Vielzahl von un­ terschiedlichen Ventilanordnungen verwendet werden, während die individuellen Anpassungen verhältnismäßig einfach durch Variation des Wegeventilschiebers und des Druckwaagenkol­ bens durchführbar sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stirnseiten des Wegeventilschiebers mit dem Steuerdruck beaufschlagt wer­ den, der beispielsweise der individuelle Lastdruck des Ver­ brauchers, ein davon abgeleiteter, beispielsweise künstlich erhöhter Druck oder der höchste Systemlastdruck sein kann, so daß sichergestellt ist, daß an beiden Wegeventilsteuer­ seiten der gleiche Steuerdruck herrscht.

Eine eigene Steuerleitung zur Ansteuerung des Indivi­ dualdruckwaagenkolbens läßt sich einsparen, indem der an den Steuerseiten des Wegeventilschiebers anstehende Steuer­ druck durch einen Steuerdurchlaß zur Federseite des Druck­ waagenkolbens geführt ist.

Für den Fall, daß der individuelle Lastdruck am jewei­ ligen Verbraucher größer ist als der anstehende Steuer­ druck, kann der Druckwaagenkolben mit einer Verbindungsboh­ rung ausgeführt werden, über die bei einer vorbestimmten Axialverschiebung des Druckwaagenkolbens der Druckwaagen­ kolbenfederraum mit der Kolbenvorderseite verbindbar ist, so daß der individuelle Lastdruck auch an der Rückseite (Federraum) des Druckwaagenkolbens anliegt. Aufgrund des vorher beschriebenen Steuerdurchlasses im Hauptventilschie­ ber wird dieser individuelle Lastdruck auch an die Steuer­ seiten des Wegeventilschiebers weitergegeben, so daß si­ chergestellt ist, daß der Steuerdruck dem jeweils höchsten Systemlastdruck entspricht. In diesem Fall erfüllt der Druckwaagenkolben die Funktion eines Wechselventils, wie es bei herkömmlichen Lösungen verwendet wird, um den höchsten Lastdruck im System weiterzuleiten.

Die Axialbewegung in Schließrichtung läßt sich beson­ ders einfach begrenzen, indem der Druckwaagenkolben mit ei­ nem Radialbund versehen wird, der an eine entsprechend aus­ gebildete Schulter der Ventilschieberbohrung in Anlage bringbar ist. Diese Schulter kann gleichzeitig zum Aufsteu­ ern der Verbindungsbohrung verwendet werden, so daß der Schulter eine Doppelfunktion zukommt.

Eine besonders vielseitig anwendbare Ventilanordnung hat zwei Wegeventilschieber, von denen jeder als Hohlschie­ ber mit einem darin geführten Individualdruckwaagenkolben ausgeführt ist, so daß im Ventilgehäuse lediglich noch die Arbeitsanschlüsse, der Tankanschluß, der Arbeitsanschluß, die entsprechenden Kanäle und die Verbindungskanäle zum An­ legen des Steuerdrucks an die Hohlschieberstirnseiten aus­ gebildet werden müssen.

Die Zuleitung zum Verbraucher läßt sich leckölfrei durch Vorsehen eines elektrisch entsperrbaren Rückschlag-Ein­ bauventils absperren, wobei im Ventilgehäuse lediglich der Einschraubabschnitt für das Rückschlag-Einbauventil vorgesehen sein muß.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

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

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ven­ tilanordnung mit zwei Wegeventilen;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Wegeventils der Ventilanordnung aus Fig. 1;

Fig. 3 einen schematischen Schaltplan eines Teils der Ventilanordnung aus Fig. 1; und

Fig. 4 eine vereinfachte Variante eines einfachwirken­ den Wegeventils.

In Fig. 1 ist ein Ausgangsbeispiel einer erfindungsge­ mäßen Ventilanordnung 1 in Plattenbauweise dargestellt, wo­ bei in einer Ventilplatte 2 ein Pumpenanschluß P, ein Tank­ anschluß T und ein Steueranschluß LS ausgeführt sind. In der Ventilplatte sind desweiteren zwei elektrisch betä­ tigte, stetig verstellbare Wegeventile 4, 6 aufgenommen, über die der Pumpenanschluß P und der Tankanschluß T wahl­ weise mit Arbeitsanschlüssen A1, B1, A2 oder B2 verbindbar ist. Diese Arbeitsanschlüsse sind beispielsweise über nicht dargestellte Arbeitsleitungen mit den beiden Zylinderräumen eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders eines Hubwerks verbunden.

Jedem Wegeventil 4, 6 sind eine Individualdruckwaage 16 bzw. 18 und eine Meßblende 19 zugeordnet, über die der Sy­ stemdruck, d. h. der am Pumpenanschluß P anliegende Druck auf den jeweiligen individuellen Verbraucherdruck (Lastdruck) abgedrosselt wird.

In die Arbeitsanschlüsse A1, A2 wird jeweils ein elek­ trisch betätigtes Rückschlagventil 8, 10 eingeschraubt, das in Patronenbauweise ausgeführt ist.

Der identische konstruktive Aufbau der beiden Wegeven­ tile 4, 6 wird im folgenden anhand der Fig. 2 beschrieben, die das Wegeventil 6 in vergrößerter Ansicht zeigt.

Das Wegeventil 6 hat einen Ventilschieber 12, der in einer Ventilbohrung 14 der Ventilplatte 2 axial verschieb­ bar geführt ist.

Die Axialverschiebung des Ventilschiebers 12 erfolgt über beidseitig angeordnete stoßende Elektromagnete 15, 17, deren Stößel 21, 23 auf die beiden Stirn- oder Steuerseiten 20, 22 des Ventilschiebers 12 wirken. An dieser Stirnseite 20, 22 ist jeweils ein Federteller 24, 26 abgestützt, an dem wiederum jeweils eine Druckfeder 28, 30 angreift, die an der Innenbohrung eines Einschraubabschnitts der Elektro­ magneten 15 bzw. 17 abgestützt sind.

In der durch die Federvorspannung vorgegebenen Aus­ gangsstellung des Ventilschiebers 12 liegen die Federteller 24, 26 mit einem Radialflansch an einer Schulter der Ven­ tilbohrung 14 an.

Der Ventilschieber 12 ist mit einer als Sackloch ausge­ führten Axialbohrung 32 versehen, die in der in Fig. 2 lin­ ken Stirnseite 22 des Ventilschiebers 12 mündet. Da diese Stirnseite (22) als Ringstirnfläche ausgebildet ist, wirkt der zugeordnete Stößel 23 auf eine Anschlagscheibe 34, die an einer Schulter der Axialbohrung 32 anliegt, und bei­ spielsweise über eine Sicherungsscheibe (nicht gezeigt) in Axialrichtung in der Axialbohrung 32 festgelegt ist.

Die Ventilbohrung ist mit Ringräumen 35, 36, 38, 40, 42, 44, 46 und 48 versehen, wobei die Ringräume 35 und 48 über einen Lastmeldekanal 50 mit dem Anschluß LS verbunden sind. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind über die Lastmeldeka­ näle 50 sowie einen strichpunktierten Verbindungskanal 51 und die zugeordneten Ringräume 35 und 48 (Fig. 2) sämtliche Stirnseiten 20, 22 der Ventilschieber 12 miteinander ver­ bunden, so daß an diesen ein einheitlicher Steuerdruck an­ liegt.

Der verbleibende Ringsteg zwischen den beiden Ringräu­ men 36, 38 ist als Blendenbohrung 52 ausgebildet, die ge­ meinsam mit einem Ventilschieberabschnitt 54 die Meßblende 19 bilden. Der Ventilschieberabschnitt 54 ist mit Feinsteu­ erkerben 56 versehen, so daß der Meßblendenquerschnitt durch entsprechende Bestromung der Elektromagnete 15, 17 stetig verstellbar ist. Über die Meßblende 52, 54 wird so­ mit der dem Verbraucher zugeführte Hydraulikfluidvolumen­ strom eingestellt, so daß beispielsweise die Ausfahrge­ schwindigkeit eines Hubwerks einstellbar ist.

Im Bereich des Ringraums 38 ist der Mantel des Ventil­ schiebers 12 mit einer Eingangsbohrung 57 (Bohrungsstern) versehen, die in der Axialbohrung 32 mündet. Die beiden Ringräume 40 und 46 sind über einen Tankkanal 58 mit dem Tankanschluß T verbunden. Die beiden zwischen den Ringräu­ men 46 und 40 liegenden Ringräume 42, 44 sind über Verbin­ dungskanäle 60 bzw. 62 mit den Arbeitsanschlüssen A1 bzw. B1 verbunden. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die An­ schlüsse B1 und B2 als Doppelanschluß mit zwei parallel liegenden Anschlußbohrungen 64 ausgeführt. Zwischen den den beiden Arbeitsanschlüssen A1 und B1 zugeordneten Ringräume 42 und 44 ist eine Mantelbohrung oder genauer gesagt, ein Mantelbohrungsstern 64 im Ventilschieber 12 ausgebildet, der ebenfalls in der Axialbohrung 32 mündet.

Jedem der Ringräume 36 bis 48 ist eine entsprechende Ringnut am Außenumfang des Ventilschiebers 12 zugeordnet, wobei diese der Übersichtlichkeit halber in Fig. 2 keine Bezugszeichen erhalten haben. Über diese Ringnuten kann durch Verschieben des Ventilschiebers 12 eine Verbindung zwischen den nebeneinanderliegenden Kanälen, d. h. zwischen Arbeitsanschluß und Tankanschluß oder Pumpenanschluß herge­ stellt werden. In den Eckbereichen der Ringräume 36ff. sind Kerben oder Anpassungen ausgebildet, die ein optimales Auf­ steuern der jeweiligen Verbindungen ermöglicht.

In der Axialbohrung 32 ist ein Druckwaagen-Kolben 66 aufgenommen, der in seiner gezeigten Grundstellung den Man­ telbohrungsstern 64 verschließt. Der Druckwaagen-Kolben, im folgenden Kolben 66 genannt, hat an seinem in Fig. 2 linken Endabschnitt einen Radialbund 68, an dem eine Steuerfeder 70 angreift, die an der Anschlagscheibe 34 abgestützt ist. In der gezeigten Ausgangsposition wird der Kolben 66 über die Steuerfeder 70 mit seinem Radialbund 68 gegen eine Schulter der Axialbohrung 32 vorgespannt.

Der Kolben 66 hat desweiteren eine Verbindungsbohrung, die aus einer Längsbohrung 72 und eine diese schneidende Radialdrosselbohrung 74 gebildet ist. Die Längsbohrung 72 ist als Sacklochbohrung ausgeführt und mündet in der in Fig. 2 rechten Stirnseite des Kolbens 66. Die Radialdros­ selbohrung 74 hat einen geringeren Querschnitt als die Längsbohrung und dient als Dämpfungsdrossel.

Die Anschlagscheibe 34 und der Federteller 26 sind mit einem Steuerdurchlaß versehen (nicht gezeigt) über den der Druck im Federraum der Druckfeder 28 auch auf den Federraum für die Steuerfeder 70 übertragen wird, so daß der Kolben 66 durch die Wirkung der Steuerfeder 70 und durch den am Steueranschluß LS wirkenden Steuerdruck in seine Anschlag­ position (Fig. 2) gedrückt wird.

Soll nun beispielsweise der Anschluß A1 mit Hydraulik­ fluid versorgt und der Anschluß B1 mit dem Tank T verbunden werden, so wird der Elektromagnet 15 bestromt, so daß der Stößel 21 in Abhängigkeit von der Stromstärke einen Hub nach links ausführt.

Dieser Hub wird unmittelbar auf den Steuerschieber 12 übertragen, so daß die Blendenbohrung 52 durch den sich in der Darstellung nach Fig. 2 nach links bewegenden Ventil­ schieberabschnitt 54 aufgesteuert wird. Das Hydraulikfluid kann dann vom Pumpenanschluß P in den Ringraum 38 strömen und von dort durch die Eingangsbohrung 57 in den Innenraum der Axialbohrung 32 gelangen.

Die benachbarte Stirnfläche des Kolbens 66 wird dann mit dem stromabwärts der Blendenbohrung 52 herrschenden Druck beaufschlagt und gegen die Kraft der Steuerfeder 70 und den herrschenden Steuerdruck nach links verschoben bis sich ein Gleichgewicht einstellt.

Durch diese Axialverschiebung des Kolbens 66 wird der Mantelbohrungsstern 64 aufgesteuert, so daß das Hydraulik­ fluid durch die vom Kolben 66 und dem Radialbohrungsstern 64 gebildete Regelblende der Druckwaage 18 (Fig. 1) hin­ durch in den Verbindungskanal 60 und weiter zum Anschluß A1 strömt.

Das vom Verbraucher zurückströmende Fluid tritt vom Ar­ beitsanschluß B1 über den Verbindungskanal 62 und die zuge­ ordnete Ringnut des Ventilschiebers 12 in den Ringraum 40 und von dort in den Tankkanal 58 und dann zum Tankanschluß T.

Bei Bestromung des Elektromagneten 17 wird entsprechen­ der Weise der Arbeitsanschluß B1 mit dem Pumpenanschuß P und der Arbeitsanschluß A1 mit dem Tankanschluß T verbun­ den.

Durch die Druckwaage (Regelblende mit dem Radialboh­ rungsstern 64 und dem Kolben 66) wird der herrschende Sy­ stemdruck, d. h. der Druck in der Axialbohrung 32 auf den Lastdruck des angeschlossenen Verbrauchers abgedrosselt, so daß der Druckabfall über der Meßblende (Blendenbohrung 52, Ventilschieberabschnitt 54) konstant bleibt und somit ein lastdruckunabhängiger Volumenstrom gewährleistet ist. Da die Steuerfeder 70 eine sehr geringe Federrate hat, ent­ spricht der Druck stromaufwärts des Kolbens 66 in erster Näherung etwa dem Lastdruck am Arbeitsanschluß A1 (B1).

Für den Fall, daß der Systemdruck (Lastdruck) größer als der im Federraum für die Steuerfeder 70 herrschende Steuerdruck ist, wird der Kolben 66 soweit nach links be­ wegt, bis die Radialdrosselbohrung 74 von der als Anschlag für den Radialbund 68 wirkenden Axialbohrungsschulter auf­ gesteuert wird, so daß der höhere Druck stromaufwärts des Kolbens 66 auch auf die Federseite des Kolbens 66 und damit auch in den Federraum der Druckfeder 28 übertragen wird.

Auf diese Weise wirkt der Kolben 66 praktisch als Wechsel­ ventil, durch das sichergestellt ist, daß der jeweils höch­ ste Lastdruck in den Lastmeldekanälen 50, 51 und damit am Steueranschluß LS anliegt.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist im Arbeitsanschluß A1 ein Rückschlagventil 8 vorgesehen. Dieses Rückschlagventil wurde in der parallelen Anmeldung 196. . . (11MA7196) der Anmelderin beschrieben, so daß hinsichtlich konstruktiver Details auf diese Anmeldung verwiesen wird, deren Offenbarung zur vorliegenden Anmeldung zu zählen ist.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Rückschlagventil 8 han­ delt es sich um ein Rückschlagventil mit Voröffnung, wobei der Voröffnungskegel 78 direkt mit dem Anker eines Elektro­ magneten verbunden ist. Durch Bestromung dieses Elektroma­ gneten läßt sich das Rückschlagventil 8 entsperren, so daß der Hauptkegel 76 bei einer Durchströmung vom Verbraucher zum Arbeitsanschluß A1 hin von seinem Ventilsitz abhebt und somit eine Rückströmung zum Tank T ermöglicht. Das Rück­ schlagventil 8 ist mit einem um die Ventillängsachse ver­ schwenkbar Radialanschluß 80 versehen, der eine äußerst flexible Anpassung an die Anschlußbedingungen der Ventilan­ ordnung 1 erlaubt. Das Rückschlagventil 10 (Anschluß A1) hat den gleichen Aufbau.

In Fig. 3 ist schematisch ein Schaltplan der wesentli­ chen Elemente der Ventilanordnung aus Fig. 1 dargestellt.

Demgemäß sind in der Ventilplatte 2 zwei Ventilgruppen, jeweils bestehend aus den stetig verstellbaren Wegeventilen 4, 6 und den diesen zugeordneten Druckwaagen 16, 18 ausge­ bildet. Die Wegeventilschieber werden jeweils durch die beiden Druckfedern 28, 30 und den Steuerdruck (Lastmeldedruck) im Lastmeldekanal 50 in ihre Grundposition vorgespannt. Bei Bestromung beispielsweise des Elektroma­ gneten 30 wird der entsprechende Wegeventilschieber in der Darstellung nach Fig. 3 nach links verschoben, so daß der am Pumpenanschluß P anliegende Druck zur Druckwaage 16 ge­ leitet wird. Der Eingangsdruck der Druckwaage 16 (Druck nach der Meßblende des Wegeventils 4) wird an die in Fig. 3 rechte Steuerseite der Druckwaage 16 gelegt, während an der linken Steuerseite der Lastmeldedruck anliegt. Dadurch wird der Kolben 66 nach links (Fig. 2) geschoben, so daß die Re­ gelblende (Mantelbohrungsstern 64, Kolben 66) aufgesteuert und das Hydraulikfluid über das Wegeventil 4 zum Arbeitsan­ schluß A1 geleitet wird.

In dieser Stellung des Ventilschiebers 12 wird das Hy­ draulikfluid unter Umgehung der Druckwaage vom Verbraucher über den Anschluß B1 und das Wegeventil 4 zum Tankanschluß T geleitet. Beim weiteren Ansteigen des Drucks am Eingang der Druckwaage 16 wird der Kolben 66 weiter nach links ge­ schoben, bis die Verbindungsbohrung (72, 74) aufgesteuert und der Eingangsdruck der Druckwaage in den Lastmeldekanal 50 eingespeist wird, so daß dieser Druck nun in der Folge als Steuerdruck wirkt. In Fig. 3 sind der Einfachheit hal­ ber die Rückschlagventile 8, 10 weggelassen.

In Fig. 4 ist schließlich ein vereinfachtes Ausfüh­ rungsbeispiel einer Ventilanordnung gezeigt, wobei es sich um ein einfachwirkendes Wegeventil für Closed-Center-Load- Sensing-Systeme handelt. Da die wesentlichen Bauelemente eines derartigen Einwegeventils identisch sind mit den Bau­ elementen der vorher beschriebenen Ventilanordnung ist in Fig. 4 lediglich schematisch der Aufbau des vereinfachten Ventils angedeutet. Diese Ventilanordnung hat einen Pumpen­ anschluß P, einen einzigen Arbeitsanschluß A und einen Tankanschluß T, die in Ringräumen 82, 84 bzw. 86 der Ven­ tilbohrung 14 münden. Das Wegeventil ist wiederum als elek­ trisch betätigbares Proportionalventil ausgebildet, wobei der Ventilschieber 12 über beidseitig angeordnete Elektro­ magnete 15, 17 betätigbar ist. An beiden Stirnseiten des Ventilschiebers 12 sind zwei Druckfedern 28, 30 ausgebildet und die Federräume dieser Druckfedern 28, 30 sind über Ver­ bindungsleitungen mit dem Arbeitsanschluß A oder (nicht dargestellt) mit dem Lastmeldekanal 50 verbunden.

Der Ventilschieber 12 ist wiederum als Hohlventilschie­ ber ausgeführt, in dessen Axialbohrung 32 ein Druckwaagen Kolben 66 geführt ist, über den ein Mantelbohrungsstern 64 aufsteuerbar ist. Der Kolben 66 ist durch eine Steuerfeder 70 in seine dargestellte Schließposition vorgespannt. Prin­ zipiell kann der Druckwaagen-Kolben 66 den gleichen Aufbau wie derjenige in Fig. 2 haben, so daß auf weitergehende Be­ schreibungen verzichtet werden kann. Der Federraum für die Steuerfeder 70 ist über einen Steuerdurchlaß 88 mit dem Fe­ derraum für die Druckfeder 28 verbunden, so daß in beiden Federräumen der gleiche Druck herrscht.

Bei Bestromung des Elektromagneten 17 wird die Ein­ gangsbohrung 57 durch die Steuerkante 90 des Ringraums 86 aufgesteuert, so daß der Pumpenanschluß mit der Axialboh­ rung 32 verbunden ist und der Kolben 66 gegen die Spannung der Steuerfeder 70 und den Steuerdruck im Federraum in Axialrichtung nach links (Fig. 4) verschoben wird. In der Folge öffnet sich die Regelblende, so daß der Pumpenan­ schluß P über die Meßblende des Wegeventils (Eingangsbohrung 57, Steuerkante 90) und die Regelblende (Kolben 66, Radialbohrungsstern 64) mit dem Arbeitsanschluß A verbunden ist und ein einfachwirkender Verbraucher, bei­ spielsweise ein einfachwirkender Hubzylinder angesteuert wird.

Bei Bestromung des Elektromagneten 15 wird die Verbin­ dung zwischen P und A zugesteuert und die Verbindung zwi­ schen dem Tank T und dem Arbeitsanschluß A aufgesteuert, so daß das Hydraulikfluid vom Verbraucher zurückströmen kann. Auch bei dieser Variante kann durch die Verbindung der bei­ den Federräume des Wegeventilschiebers 12 und durch die Führung der Druckwaage in einer Axialbohrung 32 des Wegeventilschiebers 12 ein sehr einfacher Aufbau der Ventil­ platte 2 gewählt werden, so daß diese bei unterschiedlichen Anordnungen ohne größere Abwandlungen anwendbar ist.

Die vorher beschriebenen Ventilanordnungen lassen sich beispielsweise als Hubwerksventile für Konstantstromanlagen (Konstantpumpe) mit einfach- und doppeltwirkenden Hubwerk­ zylindern oder für Hubwerkventile für druck- /förderstromgeregelte Systeme oder, noch allgemeiner, für Wegeventile in Load-Sensing-Systemen verwenden, wie sie beispielsweise bei Hubstaplern, Traktoren und Landmaschinen Anwendung finden. Die erfindungsgemäß Lösung zeichnet sich durch einen sehr einfachen und kompakten Aufbau aus, wobei insbesondere die Baulänge auf ein Minimum reduziert wird, da ein wesentlicher Teil der Druckwaage und der Lastdruck­ meldeleitung in den Hohlschieber integriert werden kann.

Offenbart ist eine Ventilanordnung zur Druck- und Volu­ menstrom angepaßten Versorgung zumindest eines Verbrau­ chers, der über zwei Arbeitsanschlüsse eines stetig ver­ stellbaren Wegeventils mit Hydraulikfluid versorgbar oder mit einem Tank verbindbar ist. Den beiden Arbeitsanschlüs­ sen der Ventilanordnung ist eine gemeinsame Druckwaage zu­ geordnet, deren Kolben in einer Axialbohrung des Wegeven­ tilschiebers axial verschiebbar geführt ist, so daß bei ge­ eigneter Ansteuerung des Wegeventils wahlweise einer der beiden Arbeitsanschlüsse mit dem Pumpenanschluß verbindbar ist. An beiden Stirnseiten des Wegeventilschiebers und an der Federseite des Druckwaagen-Kolbens wirkt jeweils ein Steuerdruck, der beispielsweise dem höchsten Systemlast­ druck, dem Individuallastdruck oder einem davon abgeleite­ ten Druck entspricht.

Claims (10)

1. Ventilanordnung zur Druck- und Volumenstrom angepaß­ ten Versorgung zumindest eines Verbrauchers, der über zwei Arbeitsanschlüsse (A₁, B₁, A₂, B₂) eines stetig verstellba­ ren Wegeventils (4, 6) mit Hydraulikfluid versorgbar oder mit einem Tank T verbindbar ist, wobei dem Wegeventil (4, 6) eine Druckwaage (16, 18) zugeordnet ist, deren Kolben (66) in Öffnungsrichtung durch den Druck stromabwärts einer durch das Wegeventil (4, 6) ausgebildeten Meßblende (19) und in Schließrichtung durch eine Steuerfeder (70) und ei­ nen Steuerdruck beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilschieber (12) des Wegeventils (4, 6) ein Hohlschieber ist, in dem der Kolben (66) der Druckwaage (16, 18) geführt ist, durch dessen Axialbewegung eine Man­ telbohrung (64) des Ventilschiebers (12) derart aufsteuer­ bar ist, daß je nach Ventilschieberstellung wahlweise eine Verbindung zu einem der beiden Arbeitsanschlüsse (A₁, B₁, A₂, B₂) herstellbar ist.

2. Ventilanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beide Steuerseiten des Ventilschiebers (12) mit dem Steuerdruck beaufschlagt sind.

3. Ventilanordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kolben (66) eine Verbindungs­ bohrung (72, 74) hat, über die bei einer vorbestimmten Axialverschiebung des Kolbens (66) die Kolbenstirnseite mit dem Kolbenfederraum verbindbar ist.

4. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßblende (19) durch eine Blendenbohrung (52) und einen Kolbenabschnitt (54) am Außenumfang des Ventilschiebers (12) gebil­ det ist und stromabwärts der Meßblende (19) eine in eine Axialbohrung (32) des Ventilschiebers mündende Eingangsboh­ rung (57) ausgebildet ist, über die die Stirnseite des Kol­ bens (66) mit Hydraulikdruck beaufschlagbar ist.

5. Ventilanordnung nach Patentanspruch 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kolben (66) mit einem Radial­ bund (68) gegen eine Schulter der Axialbohrung (32) vorge­ spannt ist, wobei die Schulter als Steuerkante zum Aufsteu­ ern der Verbindungsbohrung (72, 74) wirkt.

6. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Feder­ seite des Kolbens (66) benachbarte Ventilschieber-Stirn­ seite (22, 34, 26) mit einem Steuerdurchlaß versehen ist, über den der Steuerdruck an dieser Ventilschieber-Stirn­ seite (22) zur Kolbenfederseite führbar ist.

7. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck ein individueller Lastdruck des Verbrauchers ist.

8. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche mit zwei elektrisch betätigten Wegeventilen (4, 6), denen jeweils eine Druckwaage (16, 18) zugeordnet ist, wobei im Ventilgehäuse (2) ein gemeinsamer Pumpenan­ schluß P, ein gemeinsamer Tankanschluß T und ein gemeinsa­ mer Steuerdruckanschluß LS ausgebildet sind, sowie jedem Wegeventil (4, 6) zumindest zwei Arbeitsanschlüsse (A₁, B₁, A₂, B₂) zugeordnet sind und die Stirnseiten der Wegeventil­ schieber (12) mit dem gleichen Steuerdruck beaufschlagt sind.

9. Ventilanordnung nach Patentanspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Steuerdruck der höchste Lastdruck ist.

10. Ventilanordnung nach Patentanspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ausgangsanschluß (A₁, B₁) ein elektrisch betätigbares Rückschlag-Einbauventil (8, 10) eingeschraubt ist.