DE4002927A1 - Hydraulische steuerventileinrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Steuerventileinrich­ tung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon eine solche hydraulische Steuerventileinrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Motors bekannt (z. B. Druckschrift K6/VWM-AKY 006/2 D (3.78) der Anmelderin), bei der ein handbetätig­ bares 4/3-Wegeventil ein Ventilgehäuse mit einem angebauten Stellge­ häuse aufweist, wobei in letzterem eine mechanische Rasteinrichtung zum Betätigen eines längsbeweglichen Stellkörpers angeordnet ist. Bei der Verwendung eines derartigen Steuerventils in Hydraulikanla­ gen ist es häufig notwendig, ein unter Druck stehendes Volumen, zum Beispiel ein Kompressionsvolumen, abzubauen. In der Regel wird dies über das Steuerventil vorgenommen, mit dem die Bewegungen eines Hub­ zylinders oder die Drehrichtung eines Motors geschaltet werden. Wenn nun zwischen dem zu entlastenden Volumen und dem Steuerventil andere hydraulische Geräte dazwischen geschaltet sind, so muß für diese Entlastung bzw. Dekompression zusätzlich ein spezielles Ventil vor­ gesehen werden, das auch gesondert betätigt werden muß. Von Nachteil ist es nun, daß in derartigen Hydraulikanlagen die Bedienung des zu­ sätzlichen Ventils üblicherweise mechanisch über Hebel oder über ei­ nen Bowdenzug ausgeführt wurde. Neben einer aufwendigen Bauweise er­ gab dies eine umständliche Bedienung.

Ferner ist aus der DE-OS 28 49 704 oder der DE-AS 20 32 107 jeweils ein 4-Wegeventil bekannt, das einen längsbeweglichen, handbetätigba­ ren Steuerschieber aufweist und bei dem wenigstens ein Motoranschluß über ein entsperrbares Rückschlagventil abgesichert ist, das vom Steuerschieber mechanisch aufstoßbar ist. Bei diesen Wegeventilen ist das entsperrbare Rückschlagventil mit seiner Längsachse senk­ recht zur Längsachse des Steuerschiebers unmittelbar im Ventilgehäu­ se angeordnet, in dem zusätzlich auch eine Rasteinrichtung unterge­ bracht ist. Obwohl mit den bekannten Wegeventilen eine Dekompression steuerbar ist, haben diese Ventile doch den Nachteil, daß die Anord­ nung des entsperrbaren Rückschlagventils im Ventilgehäuse zu einer aufwendigen, kostspieligen Bauweise führt. Zudem ergeben sich bei dieser Bauweise auch unausgeglichene Radialkräfte auf den Steuer­ schieber, wodurch die Gefahr eines Schieberklemmens sowie von Lecköl erhöht wird. Vor allem aber weisen diese Wegeventile nur vier Ar­ beitsanschlüsse auf, so daß spezielle Verschaltungstechniken bei be­ sonderen Anwendungsfällen nicht durchführbar sind.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße hydraulische Steuerventileinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein mechanisch entsperrbares Rückschlagventil mit einer Rasteinrichtung integriert ist, so daß mit einem im wesentlichen durch Montage abgewandelten Serienventil eine Dekompression gezielt steuerbar ist. Mit Hilfe des zusätzlichen, fünften Arbeitsanschlus­ ses und der dorthin führenden, parallelen Nebenleitung läßt sich das Kompressionsvolumen bei einer durch die Rastung festgelegten Schalt­ stellung direkt in den Rücklauf des Steuerventils entlasten. Damit sind das Entlastungsventil, der Abfluß in den Rücklaufkanal sowie die Entlastungslogik zusammen in der Steuerventileinrichtung inte­ griert. Mit einer einzigen Steuerventileinrichtung lassen sich somit zwei gesonderte Funktionen durchführen, für die bisher getrennte Ventile verwendet wurden. Aufwendige mechanische Verbindungen mit Hebel- oder Bowdenzüge können daher entfallen. Während bei der Steu­ erventileinrichtung das vorhandene Serienventil als solches unverän­ dert weiterverwendet werden kann, läßt sich die zugehörige Stellein­ richtung in einfacher Weise durch andere Montage an sich vorhandener Bauelement erreichen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuerventileinrichtung möglich. Durch die Ausbildung nach den Ansprüchen 2 bis 6 werden besonders kostengünstige, leicht herstellbare und einfache Ausführungsformen erreicht, während gemäß Anspruch 7 eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dieser Steuer­ ventileinrichtung angegeben wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße hydrau­ lische Steuerventileinrichtung, Fig. 2 einen Teilschnitt nach II-II in Fig. 1 und Fig. 3 die Steuerventileinrichtung nach Fig. 1 in vereinfachter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Steuerventileinrich­ tung 10, die im wesentlichen aus einem Steuerventil 11 und einer da­ ran angebauten Stelleinrichtung 12 besteht.

Das Steuerventil 11 stellt ein an sich bekanntes, serienmäßiges 4/3-Wegeventil dar, das in seinem Ventilgehäuse 13 einen längsbeweg­ lichen Steuerschieber 14 aufnimmt. Das Steuerventil 11 ist als 3-Kammerventil ausgebildet, bei welchem eine Schieberbohrung 15 eine mittig liegende Zulaufkammer 16 sowie zwei daneben liegende Motor­ kammern 17, 18 durchdringt. Zwei außenliegende Rücklaufkam­ mern 19, 21 sind durch einen Querkanal 22 miteinander verbunden. Die Zulaufkammer 16 steht in einer Anschlußfläche 23 mit einem Zulaufan­ schluß 24 in Verbindung, während die Motorkammern 17, 18 mit ent­ sprechenden Motoranschlüssen 25, 26 verbunden sind, die in der Regel auch mit A bzw. B bezeichnet werden. Die linke Rücklaufkammer 19 steht in entsprechender Weise mit einem Rücklaufanschluß 27 in Ver­ bindung.

Um die beiden Motoranschlüsse A und B abwechselnd mit dem Zulaufan­ schluß 24 bzw. dem Rücklaufanschluß 27 zu verbinden, weist der Steu­ erschieber 14 in bekannter Weise zwei zulaufseitige Steuerkan­ ten 28, 29 sowie zwei ablaufseitige Steuerkanten 31 bzw. 32 auf. Der Steuerschieber 14 wird von zwei Rückstellfedern 33, 34 in der ge­ zeichneten Mittelstellung 35 zentriert, aus der er mit Hilfe der Stelleinrichtung 12 nach beiden Seiten hin in Arbeitsstellungen 36 bzw. 37 auslenkbar ist, wie dies aus Fig. 3 deutlich entnehmbar ist. Die beiden Rückstellfedern 33, 34 bilden Teile einer doppelt wirkenden Rückstelleinrichtung 38, zu der auch ein an der linken Stirnseite des Steuerschiebers 14 anliegender Federtelle 39 zählt.

Die Stelleinrichtung 12 hat ein am Ventilgehäuse 13 befestigtes Stellgehäuse 41, das in einer Längsbohrung 42 einen axial verstell­ baren Stellkörper 43 aufnimmt. Der bolzenförmige Stellkörper 43 ist von einem Handhebel 44 in die Schaltstellungen 35 bis 37 auslenkbar und durchdringt mit seinem aus dem Stellgehäuse 41 herausragenden Ende 45 die konzentrisch zu ihm angeordnete Rückstellfeder 33, wel­ che in eine sacklochartige Bohrung 46 des Stellgehäuses 41 hinein­ ragt und sich an deren Boden abstützt. Der in der gezeichneten Mit­ telstellung am Steuerschieber 14 sich abstützende Federteller 39 ist durch einen Sprengring 47 auf dem Ende 45 des Stellkörpers 43 gehal­ ten.

Der bolzenförmige Stellkörper 43 weist etwa in der Mitte seiner Längsausdehnung eine ringförmige Rastnut 48 auf. In diese Rastnut 48 greift in der gezeichneten Mittelstellung 35 eine im Stellgehäuse 41 geführte erste Rastkugel 49, die von der Federkraft eines ersten Raststopfens 51 belastet ist. Das Stellgehäuse 41 weist zu diesem Zweck eine als Gewindebohrung ausgebildete Ausnehmung 52 auf, in die der Raststopfen 51 von oben her eingebaut wird.

Wie die Fig. 2 näher zeigt, ist in einer horizontalen Ebene im Stellgehäuse 41, also um 90° zum ersten Raststopfen 51 verdreht, ein zweiter Raststopfen 53 angeordnet, der in einer entsprechenden zwei­ ten Ausnehmung 54 im Stellgehäuse 41 sitzt. Dieser zweite Raststop­ fen 53 ist in Längsrichtung des Stellkörpers 43 gesehen in Richtung zum Ventilgehäuse 13 hin versetzt angeordnet, so daß in der gezeig­ ten Mittelstellung 35 die zugeordnete zweite Rastkugel 55 nicht in die Rastnut 48 einrasten kann.

Wie Fig. 2 ferner zeigt, ist im Stellgehäuse 41 koaxial zu der zweiten Ausnehmung 54 auf der gegenüberliegenden Seite eine entspre­ chende, dritte Ausnehmung 56 angeordnet, in die eine Ventilpatro­ ne 57 eingeschraubt ist. Diese senkrecht zur Längsachse des Stell­ körpers 43 verlaufende Ventilpatrone 57 nimmt in ihrem Inneren ein mechanisch entsperrbares Rückschlagventil 58 auf. Ein federbelaste­ ter Sitzventilkörper 59 des entsperrbaren Rückschlagventils 58 stützt sich auf einer im Stellgehäuse 41 geführten, dritten Rastku­ gel 61 ab, die ihrerseits am bolzenförmigen Stellkörper 43 anliegt. Auf diese Weise dienen Rastmittel der am Stellgehäuse 41 angeordne­ ten Rasteinrichtung 62 zur mechanischen Betätigung des entsperrbaren Rückschlagventils 58, dessen Sitzventilkörper 59 in der gezeichneten Mittelstellung 35 offen gehalten wird. Von der zweiten Ausnehmung 54 sowie von der dritten Ausnehmung 56 führen jeweils Querbohrungen 63 in die sacklochartige Bohrung 46, die ihrerseits mit der Rücklauf­ kammer 19 und damit mit dem Rücklaufanschluß 27 in Verbindung steht. An dem aus dem Stellgehäuse 41 herausragenden Teil der Ventilpatro­ ne 57 ist ein fünfter Arbeitsanschluß 64 ausgebildet.

Die Fig. 3 zeigt in vereinfachter Darstellung die Steuerventilein­ richtung 10 mit ihren Schaltstellungen 35 bis 37, wobei der erste Motoranschluß 25 über eine erste Arbeitsleitung 65 mit einem ersten Zylinderanschluß 66 eines Hubzylinders 67 verbunden ist. In entspre­ chender Weise führt vom zweiten Motoranschluß 26 eine zweite Ar­ beitsleitung 68 zu einem zweiten Zylinderanschluß 69. In die erste Arbeitsleitung 65 ist ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagven­ til 71 geschaltet, das vom Druck in der zweiten Arbeitsleitung 68 angesteuert wird und den ersten Zylinderanschluß 66 absichert. Pa­ rallel zur ersten Arbeitsleitung 65 führt eine Nebenleitung 72 vom ersten Zylinderanschluß 66 zum fünften Arbeitsanschluß 64.

Die Wirkungsweise der Steuerventileinrichtung 10 wird wie folgt er­ läutert, wobei die grundsätzliche Funktion des Steuerventils 11 mit der zugehörigen Stelleinrichtung als bekannt vorausgesetzt wird.

In der gezeichneten Mittelstellung 35 sind durch die negative Über­ deckung der Steuerkanten 28 bis 32 beide Motoranschlüsse 25, 26 so­ wie der Zulaufanschluß 24 mit dem Rücklaufanschluß 27 verbunden. Das hydraulisch entsperrbare Rückschlagventil 71 ist infolge fehlendem Steuerdruck gesperrt. Wie insbesondere Fig. 2 näher zeigt, ist das mechanisch entsperrbare Rückschlagventil 58 durch die dritte Rastku­ gel 61 geöffnet, so daß Druckmittel vom ersten Zylinderanschluß 66 über die Nebenleitung 72, das geöffnete Rückschlagventil 58, die Querbohrung 63, die sacklochartige Ausnehmung 46 und die linke Rück­ laufkammer 19 zum Rücklaufanschluß 27 abströmen kann. In Fig. 3 ist diese Druckmittelverbindung durch die vom Ventilsitz abgehobene Ku­ gel des mechanisch entsperrbaren Rückschlagventils 58 symbolisiert.

Wird der Steuerschieber 14 in Fig. 1 nach rechts bewegt, und aus seiner gezeichneten Mittelstellung in die linke Arbeitsstellung 36 gebracht, so wird bei dieser Bewegung die erste Rastkugel 49 ausge­ rastet, während die zweite Rastkugel 55 und die dritte Rastkugel 61 schließlich in der Endstellung in die Rastnut 48 einrasten können.

Das mechanisch entsperrbare Rückschlagventil 58 blockiert somit den fünften Anschluß 64. Vom Zulaufanschluß 24 kommendes Druckmittel wird über die zulaufseitige Steuerkante 28 zum ersten Motoran­ schluß 25 und weiter über die erste Arbeitsleitung 65 mit dem hy­ draulisch entsperrbaren Rückschlagventil 71 in den ersten Zylinder­ anschluß 66 gesteuert. Damit kann sich im Zylinder 67 ein Druck auf­ bauen und dessen Kolben gegen eine äußere Kraft ausfahren oder eine Spannbewegung vornehmen. Durch eine anschließende Betätigung des Steuerventils 11 mit Hilfe des Handhebels 44 kann eine Dekompression gezielt bei einer vorher genau definierten Schaltstellung des Steu­ erventils eingeleitet werden. Dies geschieht, wenn bei dem in seiner ersten Arbeitsstellung 36 befindlichen Steuerschieber 14 der Handhe­ bel 44 in Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt wird, wobei die in der Rastnut 48 liegende dritte Rastkugel 61 ausrastet und dabei das Rückschlagventil 58 entsperrt. Die Entlastung wird dabei über die parallele Nebenleitung 72 vorgenommen, während das hydraulisch entsperrbare Rückschlagventil 71 blockiert ist.

Zum Einfahren der Kolbenstange im Hubzylinder 67 wird der Steuer­ schieber 14 in seine zweite Arbeitsstellung 37 verstellt, wobei Druckmittel vom Zulaufanschluß 24 zum zweiten Zylinderanschluß 69 gesteuert wird. Gleichzeitig steht der erste Zylinderanschluß 66 über das hydraulisch entsperrte, geöffnete Rückschlagventil 71 mit dem Rücklaufanschluß 27 in Verbindung, wobei zusätzlich über die Ne­ benleitung 72 und das mechanisch entsperrte Rückschlagventil 58 eine parallele Verbindung zum Rücklaufanschluß 27 geschaffen ist.

Mit vorliegender Steuerventileinrichtung 10 kann somit mit Hilfe des fünften Anschlusses 64 und des in die Rasteinrichtung 62 integrier­ ten, entsperrbaren Rückschlagventils 58 eine zusätzliche Funktion wahrgenommen werden. Dabei kann in einfacher Weise ein an sich vor­ handenes Serienventil als Wegeventil verwendet werden, während in der ebenfalls vorhandenen Stelleinrichtung ein bisher vorhandener Raststopfen durch eine Ventilpatrone mit eingebautem Rückschlagven­ til ersetzt wird, so daß es sich lediglich um eine Montagevariante handelt.

Selbstverständlich sind an der gezeigten Steuerventileinrichtung Än­ derungen möglich, ohne vom Gedanken zur Erfindung abzuweichen. So kann anstelle der gezeigten, negativen Überdeckung das Steuerventil auch mit einer anderen Überdeckung ausgebildet werden. Die Hubbeta­ tigung läßt sich auch durch eine hydraulische oder pneumatische Be­ tätigung ersetzen.

Claims (8)

1. Hydraulische Steuerventileinrichtung zur Steuerung eines hydrau­ lischen Motors, mit in einem Ventilgehäuse angeordneten Steuerschie­ ber, der aus einer Mittelstellung gegen die Kraft einer Rückstell­ einrichtung nach beiden Seiten in Arbeitsstellungen auslenkbar ist, in denen vorzugsweise zwei Motoranschlüsse abwechselnd mit einem Zulaufanschluß bzw. einem Rücklaufanschluß verbunden werden und mit einem am Ventilgehäuse angeordneten Stellgehäuse, in dem ein den Steuerschieber betätigender Stellkörper längsbeweglich und insbeson­ dere koaxial zum Steuerschieber geführt ist sowie mit einer im Stellgehäuse ausgebildeten mechanischen Rasteinrichtung, die den Stellkörper in wenigstens einer Schaltstellung rastet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Stellgehäuse (41) ein fünfter Anschluß (64) der Steuerventileinrichtung (10) ausgebildet ist, dem ein diesen An­ schluß absicherndes, mechanisch entsperrbares Rückschlagventil (58) zugeordnet ist, zu dessen Betätigung das Rückschlagventil (58) mit Rastmitteln (43, 48, 61) der Rasteinrichtung (62) in Wirkverbindung steht und daß der fünfte Anschluß (64) über eine Druckmittelverbin­ dung (63, 46) mit einer Rücklaufkammer (19) im Ventilgehäuse (13) verbunden ist.

2. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte Anschluß (64) von einer das entsperrbare Rückschlag­ ventil (58) aufnehmenden Ventilpatrone (57) gebildet wird, die senk­ recht zur Längsachse des Stellkörpers (43) in das Stellgehäuse (41) eingebaut ist.

3. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine im Stellgehäuse (41) geführte Rastkugel (61) die Wirkverbindung zwischen dem Schließkörper (59) des entsperrbaren Rückschlagventils (58) und dem mindestens eine Rastnut (48) aufwei­ senden Stellkörper (43) herstellt.

4. Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Arbeitsstellung (36), in der der Zulaufanschluß (24) mit dem einen Motoranschluß (25) und der andere Motoranschluß (26) mit dem Rücklaufanschluß (27) verbunden sind, das entsperrbare Rückschlagventil (58) bei gerastetem Stellkörper (43) geschlossen ist und insbesondere bei Auslenkung aus dieser ersten, gerasteten Arbeitsstellung (36) dieses Rückschlagventil geöffnet ist.

5. Steuerventileinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkörper (43) von einem Handhebel (44) auslenkbar ist.

6. Steuerventileinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, mit einer im Stellgehäuse liegenden, im wesentlichen zen­ trisch zum Stellkörper angeordneten und zum Ventilgehäuse hin offe­ nen Ausnehmung, in welche eine Feder der Rückstelleinrichtung ragt und mit mindestens einer quer zur ersten Ausnehmung verlaufenden zweiten Ausnehmung, in die ein Raststopfen einbaubar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausnehmungen (46, 52) über einen Querkanal (63) miteinander verbunden sind.

7. Steuerventileinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß von dem einen Motoranschluß (25) eine erste Leitung (65) über ein hydraulisch entsperrbares Rück­ schlagventil (71) zu einem Anschluß (66) des Hydrozylinders (67) ge­ führt ist und dieser Anschluß (66) über eine parallel zum hydrau­ lisch entsperrbaren Rückschlagventil (71) geführte Nebenleitung (72) mit dem fünften Anschluß (64) Verbindung hat.

8. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulisch entsperrbare Rückschlagventil (71) den Hydro­ zylinder (67) absichert und vom Druck im anderen Motoranschluß (26) des Steuerventils (11) gesteuert wird.