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Patent Searching and Data


Title:
HYDRAULIC VALVE ASSEMBLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/134832
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hydraulic valve assembly for use within a hydraulic control block, i.e. a valve disc with a common housing for different valves. A disc-like valve housing has two parallel running contact surfaces as outer surfaces and a directional control valve bore, a return channel which is open at both contact surfaces and to which a first fluid channel that opens into the directional control valve bore leads, a first outer connection opening to which a second fluid channel that opens into the directional control valve bore on one side of the first fluid channel leads, and a second outer connection opening to which a third fluid channel that opens into the directional control valve bore on the other side of the first fluid channel leads. A feed channel opens into the directional control valve bore, and a control piston in the directional control valve bore can be moved out of a rest position into a first working position in one direction and into a second working position in the opposite direction. In order to use the same valve housing for a single-acting hydraulic load with an external return as for a double-acting load, the second outer connection opening is used as a return opening. The return channel is blocked from the other channels within the valve housing.

Inventors:
KNAPPER, Steffen (Kurt-Schumacher-Str. 7, Vaihingen/Enz, 71665, DE)
Application Number:
EP2018/085873
Publication Date:
July 11, 2019
Filing Date:
December 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Wernerstr. 1, Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
F15B13/08; F16K11/07; F16K27/00; F16K27/04
Foreign References:
DE1192895B1965-05-13
EP2280179A22011-02-02
US2247141A1941-06-24
US2586932A1952-02-26
DE102009034616A12011-02-03
Attorney, Agent or Firm:
MAISS, Harald (PatentabteilungErnst-Sachs-Straße 100, Schweinfurt, 97419, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Hydraulische Ventilanordnung zur Verwendung innerhalb eines hydrauli- schen Steuerblocks mit einem scheibenartigen Gehäuse (10), das als Außenflä- chen zwei parallel zueinander verlaufende Anlageflächen (11 ) und senkrecht zu den Anlagenflächen (11 ) verlaufende Stirnflächen (12, 17, 18, 20) aufweist und in dem eine parallel zu den Anlageflächen (11 ) verlaufende Wegeventilbohrung (35), ein außerhalb der Wegeventilbohrung (35) senkrecht zu den beiden Anlageflächen (11 ) verlaufender und an beiden Anlageflächen (11 ) offener Rücklaufkanal (28), zu dem ein in die Wegeventilbohrung (35) mündender, erster Fluid kanal (59) führt, eine erste Außenanschlussöffnung (13), die sich in einer Stirnfläche (12) befindet und zu der ein im Abstand zum ersten Fluid kanal (59) und auf dessen einen Seite in die Wegeventilbohrung (35) mündender, zweiter Fluid kanal (54) führt, und eine zweite Außenanschlussöffnung (14), die sich ebenfalls in einer Stirnfläche (12) be- findet und zu der ein im Abstand zum ersten Fluid kanal (59) und auf dessen ande- rer Seite in die Wegeventilbohrung (35) mündender, dritter Fluidkanal (61 ) führt, und ein in die Wegeventilbohrung (35) mündender Zulaufkanal (65) ausgebildet sind, und mit einem Steuerkolben (37), der in der Wegeventilbohrung (35) längs- beweglich geführt ist und aus einer Ruhestellung in die eine Richtung in eine erste Arbeitsstellung und in die entgegengesetzte Richtung in eine zweite Arbeitsstel- lung verschiebbar ist, wobei er in der ersten Arbeitsstellung den zweiten Fluid ka- nal (54) mit dem Zulaufkanal (65) verbindet und den dritten Fluid kanal (61 ) zum Zulaufkanal (65) absperrt und in der zweiten Arbeitsstellung den zweiten Fluid ka- nal (54) mit dem ersten Fluid kanal (59) verbindet,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Steuerkolben (37) auch in der zweiten Arbeitsstellung den dritten Fluid kanal (61 ) zum Zulaufkanal (65) absperrt, dass der Steuerkolben (37) in der zwei- ten Arbeitsstellung den dritten Fluid kanal (61 ) mit dem ersten Fluid kanal (58) ver- bindet und dass der Rücklaufkanal (28) und der erste Fluid kanal (59) fluidisch ge- geneinander abgesperrt sind.

2. Hydraulische Ventilanordnung nach Patentanspruch 1 , wobei in den Rücklaufkanal (28) ein Absperrteil (75) eingesetzt ist, durch das der Rücklaufkanal (28) und der erste Fluidkanal (59) gegeneinander abgesperrt sind. 3. Hydraulische Ventilanordnung nach Patentanspruch 2, wobei der Rück- laufkanal (28) eine Bohrung ist und wobei in den Rücklaufkanal (28) eine kreiszy- lindrische Buchse (75) eingesetzt ist, durch die der Rücklaufkanal (28) und der erste Fluidkanal (59) gegeneinander abgesperrt sind. 4. Hydraulische Ventilanordnung nach einem vorhergehenden Patentan- spruch, wobei im Gehäuse (10) ein vierter Fluid kanal (63) ausgebildet ist, der, von der Mündung des ersten Fluid kanals (59) in die Wegeventilbohrung (35) aus ge- sehen, jenseits des zweiten Fluid kanals (54) eine erste Mündung und jenseits des dritten Fluid kanals (61 ) eine zweite Mündung in die Wegeventilbohrung (35) hat, und wobei der Steuerkolben (37) einen Zulaufkolbenbund (77) mit einer Zulauf- steuerkante aufweist, über die er in der ersten Arbeitsstellung die erste Mündung des vierten Fluid kanals (63) mit dem Zulaufkanal (65) verbindet und wobei der Steuerkolben (37) einen weiteren Kolbenbund (84) aufweist, mit dem er in der ers- ten Arbeitsstellung die zweite Mündung des vierten Fluid kanals (63) gegen den dritten Fluid kanal (61 ) absperrt.

5. Hydraulische Ventilanordnung nach Patentanspruch 4, wobei der Steuer- kolben (37) in der zweiten Arbeitsstellung die erste Mündung des vierten Fluid ka- nals (63) mit dem Zulaufkolbenbund (77) gegen den Zulaufkanal (65) absperrt.

6. Hydraulische Ventilanordnung nach Patentanspruch 5, wobei der Steuer- kolben (37) in der zweiten Arbeitsstellung die erste Mündung des vierten Fluid ka- nals (63) mit einem dritten Kolbenbund (79) gegen den zweiten Fluid kanal (54) absperrt und der dritte Fluidkanal (61 ) zur zweiten Mündung des vierten Fluid ka- nals (63) offen ist.

7. Hydraulische Ventilanordnung nach einem vorhergehenden Patentan- spruch, wobei der Steuerkolben (37) einen Kolbenbund (80) aufweist, mit dem er in der ersten Arbeitsstellung den zweiten Fluidkanal (54) gegen den ersten Fluid kanal (58) absperrt.

8. Hydraulische Ventilanordnung nach einem vorhergehenden Patentan- spruch, wobei der Steuerkolben (37) über die zweite Arbeitsstellung hinaus in eine Stoppstellung verschiebbar ist, in der er mit einem Kolbenbund (80) den ersten Fluid kanal (59) gegen den dritten Fluid kanal (61 ) absperrt.

9. Hydraulische Ventilanordnung nach den Patentansprüchen 7 und 8, wo- bei der Steuerkolben (37) in der Stoppstellung den ersten Fluid kanal (59) gegen den dritten Fluid kanal (61 ) mit demselben Kolbenbund (80) absperrt, mit dem er in der ersten Arbeitsstellung den zweiten Fluid kanal (54) gegen den ersten Fluid ka- nal (59) absperrt.

10. Hydraulische Ventilanordnung nach einem vorhergehenden Patentan- spruch, wobei der Steuerkolben (37) einen Kolbenbund (82) aufweist, mit dem er in der ersten Arbeitsstellung den ersten Fluidkanal (59) gegen den dritten Fluid ka- nal (61 ) absperrt.

11. Hydraulische Ventilanordnung nach einem vorhergehenden Patentan- spruch, wobei der Steuerkolben (37) eine erste Rücklaufsteuerkante (81 ), mit der ein Durchflussquerschnitt zwischen dem zweiten Fluid kanal (54) und dem ersten Fluid kanal (59) steuerbar ist, und eine zweite Rücklaufsteuerkante (83) aufweist, mit der ein Durchflussquerschnitt zwischen dem ersten Fluidkanal (59) und dem dritten Fluid kanal (61 ) steuerbar ist, und wobei die beiden Rücklaufsteuerkanten (81 , 83) in Reihe in einem vom zweiten Fluid kanal (54) über den ersten Fluidkanal (59) zum dritten Fluid kanal (61 ) führenden Fluidpfad angeordnet sind und in der zweiten Arbeitsstellung des Steuerkolbens (37) an beiden Rücklaufsteuerkanten (81 , 83) ein Durchflussquerschnitt offen ist.

12. Hydraulische Ventilanordnung nach Patentanspruch 11 , wobei sich die erste Rücklaufsteuerkante (81 ) an einem Kolbenbund (80) und die zweite Rück- laufsteuerkante (83) an einem anderen, von dem Kolbenbund (80) mit der ersten Rücklaufsteuerkante (81 ) beabstandeten Kolbenbund (82) des Steuerkolbens (37) befindet.

13. Hydraulische Ventilanordnung nach Patentanspruch 11 oder 12, wobei in der zweiten Arbeitsstellung des Steuerkolbens (37) der Durchflusswiderstand an der ersten Rücklaufsteuerkante (81 ) genauso groß wie der Durchflusswiderstand an der zweiten Rücklaufsteuerkante (83) ist.

14. Hydraulische Ventilanordnung nach Patentanspruch 11 , 12 oder 13, wobei die Rücklaufsteuerkanten Feinsteuernuten (81 , 83) aufweisen oder durch Feinsteuernuten (81 , 83) gebildet werden.

15. Hydraulische Ventilanordnung nach einem vorhergehenden Patentan- spruch, wobei im zweiten Fluid kanal (54) ein entsperrbares Sperrventil (55) ange- ordnet ist, das in Richtung von der Wegeventilbohrung (35) zur ersten Außenan- schlussöffnung (13) als Rückschlagventil arbeitet und während einer Bewegung des Steuerkolbens (37) in die zweite Arbeitsstellung über einen mit Hilfe eines durch eine Anlaufschräge (57) am Steuerkolben (37) gesteuerten Betätigungsstö- ßel (56) entsperrbar ist.

Description:
Hydraulische Ventilanordnung Beschreibung Die Erfindung betrifft eine hydraulische Ventilanordnung zur Verwendung inner- halb eines hydraulischen Steuerblocks. Die Ventilanordnung umfasst ein schei- benartiges Gehäuse, das als Außenflächen zwei parallel zueinander verlaufende Anlageflächen und senkrecht zu den Anlagenflächen verlaufende Stirnflächen aufweist und in dem eine parallel zu den Anlageflächen verlaufende Wegeventil- bohrung, ein außerhalb der Wegeventilbohrung senkrecht zu den beiden Anlage- flächen verlaufender und an beiden Anlageflächen offener Rücklaufkanal, zu dem ein in die Wegeventilbohrung mündender, erster Fluid kanal führt, eine erste Au- ßenanschlussöffnung, die sich in einer Stirnfläche befindet und zu der ein im Ab- stand zum ersten Fluidkanal und auf dessen einen Seite in die Wegeventilbohrung mündender, zweiter Fluid kanal führt, und eine zweite Außenanschlussöffnung, die sich ebenfalls in einer Stirnfläche befindet und zu der ein im Abstand zum ersten Fluid kanal und auf dessen anderer Seite in die Wegeventilbohrung mündender, dritter Fluid kanal führt, und ein in die Wegeventilbohrung mündender Zulaufkanal ausgebildet sind. Die Ventilanordnung umfasst des Weiteren einen Steuerkolben, der in der Wegeventilbohrung längsbeweglich geführt ist und aus einer Ruhestel- lung in die eine Richtung in eine erste Arbeitsstellung und in die entgegengesetzte Richtung in eine zweite Arbeitsstellung verschiebbar ist, wobei er in der ersten Ar- beitsstellung den zweiten Fluid kanal mit dem Zulaufkanal verbindet und den drit- ten Fluid kanal zum Zulaufkanal absperrt und in der zweiten Arbeitsstellung den zweiten Fluid kanal mit dem ersten Fluid kanal verbindet.

Eine derartige Ventilanordnung in Scheibenbauweise ist zum Beispiel aus der DE 10 2009 034 616 A1 bekannt. Üblicherweise wird eine solche Ventilanordnung auch als Ventilscheibe bezeichnet und enthält mehrere Ventile, zum Beispiel ein Ventil mit einer Richtungsfunktion, ein Ventil für eine Stromregelung, ein Ventil o- der mehrere Ventile mit einer Druckfunktion, ein Ventil oder mehrere Ventile mit einer Lasthaltefunktion. Mehrere derartige Ventilscheiben werden zusammen mit einer Anschlussplatte und einer Endplatte zu einem hydraulischen Steuerblock zusammengefasst, mit dem eine Reihe von hydraulischen Verbrauchern, wie zum Beispiel Hydrozylinder, betätigt werden. Darunter sind doppeltwirkende Hydrozy- linder, aber auch einfachwirkende Hydrozylinder wie zum Beispiel die Hydrozylin- der eines Hubwerks an einem Traktor. Ist an einem solchen Hubwerk kein Anbau- gerät angebaut, ergeben sich sehr geringe Lastdrücke, die geringer als der Druck im durch mehrere Ventilscheiben des Steuerblocks hindurchgehenden allgemei- nen Rücklauffluidpfad sein können. Die Lastdrücke können insbesondere dann geringer als der Druck im Rücklauffluidpfad sein, wenn dieser von anderen Ventil- scheiben mit großen Fluidströmen beaufschlagt wird oder wenn das rücklaufende Fluid gefiltert wird. Werden die Hydrozylinder des Hubwerks bei einem Senken- wunsch an den allgemeinen Rücklauf angeschlossen, so können die geschilderten Druckverhältnisse dazu führen, dass das Hubwerk nicht wie gewünscht abge- senkt, sondern angehoben wird.

Zur Vermeidung eines solchen Verhaltens ist es zum Beispiel aus dem Datenblatt RD 66130/01.2014 der Bosch Rexroth AG bekannt, an der Ventilscheibe, mit der die einfachwirkenden Hydrozylinder eines Hubwerks betätigt werden, für diese Hydrozylinder einen eigenen, externen Rücklauf vorzusehen, der unabhängig von dem durch alle Ventilscheiben hindurchführenden Rücklauffluidpfad ist. Die Ventil- scheibe ist mit einem Hebenmodul und einem Senkenmodul völlig anders aufge- baut als die Ventilscheiben für doppeltwirkende hydraulische Verbraucher.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eine hydraulische Ventilanordnung mit den eingangs angeführten Merkmalen derart weiterzuentwickeln, dass das scheibenartige Gehäuse für die Ventilanordnung zur Betätigung eines einfachwir- kenden hydraulischen Verbrauchers zumindest als Rohteil dasselbe ist wie das scheibenartige Gehäuse für einen doppeltwirkenden hydraulischen Verbraucher und ohne weiteres mit anderen Ventilscheibe zu einem Steuerblock zusammen- gebaut werden kann. Dabei soll die Ventilanordnung einen externen Rücklauf ha- ben. Diese Aufgabe wird bei einer hydraulischen Ventilanordnung mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass der Steuerkolben auch in der zweiten Arbeitsstellung den dritten Fluidkanal zum Zulaufkanal absperrt, dass der Steuer- kolben in der zweiten Arbeitsstellung den dritten Fluid kanal mit dem ersten Fluid- kanal verbindet und dass der Rücklaufkanal und der erste Fluid kanal fluidisch ge- geneinander abgesperrt sind. Während bei einer hydraulischen Ventilanordnung für einen doppeltwirkenden Flydrozylinder in der zweiten Arbeitsstellung des Steu- erkolbens der zum zweiten Außenanschluss führende, dritte Fluid kanal mit dem Zulaufkanal verbunden ist, ist der dritte Fluid kanal bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung auch in der zweiten Arbeitsstellung des Steuerkolbens zum Zu- laufanschluss abgesperrt und über den Steuerkolben und die Wegeventilbohrung mit dem ersten Fluid kanal verbunden. Damit sich nun der externe Rücklauf und der interne Rücklauf nicht gegenseitig beeinflussen, sind der interne Rücklaufka- nal und der erste Kanal, die im Gehäuserohteil und gegebenenfalls nach einer Endbearbeitung des Gehäuses noch zueinander offen sind, gegeneinander abge- sperrt. Der Rücklaufkanal in der Ventilscheibe für die oder den einfachwirkenden hydraulischen Verbraucher ist aber nach wie vor von Anlagefläche zu Anlageflä- che offen und ein Abschnitt des durch den Steuerblock hindurchgehenden Rück- I auffluid pfads.

Wenn hier von erster Arbeitsstellung oder zweiter Arbeitsstellung die Rede ist, so soll dabei auch eine proportionale Verstellung des Steuerkolbens eingeschlossen sein. Bei einer proportionalen Verstellung hat der Steuerkolben sozusagen mehre- re erste Arbeitsstellungen und mehrere zweite Arbeitsstellungen, in denen bei un- terschiedlichen Geschwindigkeiten die Betätigungsrichtung eines angeschlosse- nen hydraulischen Verbrauchers jeweils die gleiche ist.

Eine erfindungsgemäße hydraulische Ventilanordnung kann in vorteilhafter weise weiter ausgestaltet werden.

In den Rücklaufkanal kann ein Absperrteil eingesetzt ist, durch das der Rücklauf- kanal und der erste Fluid kanal gegeneinander abgesperrt sind. In besonders bevorzugter weise ist der Rücklaufkanal eine Bohrung, in die eine kreiszylindrische Buchse eingesetzt ist, durch die der Rücklaufkanal und der erste Fluidkanal gegeneinander abgesperrt sind. Die Buchse kann in dem Rücklaufka- nal mit einem leichten Presssitz gehalten sein. Außerdem kann sie genauso lang sein wie der Abstand zwischen den beiden Anlageflächen des scheibenartigen Gehäuses, so dass sie, wenn der gebohrte Rücklaufkanal einen etwas größeren Durchmesser als in den anderen Ventilscheiben hat, durch benachbarte Ventil- scheiben fixiert wird.

Hydraulische Steuerblöcke sind in vielen Fällen als sogenannte Load-Sensing Steuerblöcke (LS- oder lastfühlende Steuerblöcke) ausgebildet, für deren einzelne LS-Ventilscheiben ein Steuerkolben verwendet wird, der einen Messblendenab- schnitt, über den in Verbindung mit einer Druckwaage ein Druckabfall konstant gehalten wird und mit dem unabhängig vom Lastdruck und vom Pumpendruck die einem hydraulischen Verbraucher zufließende Druckflüssigkeitsmenge und damit die Geschwindigkeit des hydraulischen Verbrauchers bestimmt werden, und einen Richtungsabschnitt aufweist, mit dem die Richtung der Bewegung des hydrauli schen Verbrauchers bestimmt wird. Es sind LS-Ventilscheiben bekannt, in deren Gehäuse ein vierter Fluid kanal ausgebildet ist, der, von der Mündung des ersten Fluid kanals in die Wegeventilbohrung aus gesehen, jenseits des zweiten Fluid ka- nals eine erste Mündung und jenseits des dritten Fluid kanals eine zweite Mündung in die Wegeventilbohrung hat. Wie bei den bekannten LS-Ventilscheiben ist vor- gesehen, dass der Steuerkolben einen Zulaufkolbenbund mit einer Zulaufsteuer- kante aufweist, über die er in der ersten Arbeitsstellung die erste Mündung des vierten Fluid kanals mit dem Zulaufkanal verbindet und wobei der Steuerkolben ei- nen weiteren Kolbenbund aufweist, mit dem er in der ersten Arbeitsstellung die zweite Mündung des vierten Fluid kanals gegen den dritten Fluidkanal absperrt. In der zweiten Arbeitsstellung sperrt der Steuerkolben die erste Mündung des vier- ten Fluid kanals vorteilhafterweise mit dem Zulaufkolbenbund gegen den Zulaufka- nal ab. In dem vierten Fluid kanal kann somit nicht der Pumpendruck anstehen. Vorteilhaft ist es auch, wenn der Steuerkolben in der zweiten Arbeitsstellung die erste Mündung des vierten Fluidkanals mit einem dritten Kolbenbund gegen den zweiten Fluidkanal absperrt und der dritte Fluidkanal zur zweiten Mündung des vierten Fluid kanals offen ist. Damit steht auch nicht der Lastdruck in dem vierten Fluid kanal an, sondern im vierten Fluid kanal herrscht derselbe Druck wie im drit ten Fluid kanal, also Tankdruck. Dies ist besonders vorteilhaft, da üblicherweise der Druck aus dem vierten Fluid kanal in eine Wechselventilkette eingespeist wird, über die der höchste Lastdruck aller gleichzeitig betätigten hydraulischen Verbrau- eher an eine LS-Verstellpumpe oder eine einer Konstantpumpe zugeordneten Eingangsdruckwaage gemeldet wird. Die vorstehende Verbindung und Absper- rung des vierten Fluid kanals zu den anderen Fluidkanälen stellt sicher, dass die Wechselventilkette keinen unnötig hohen Druck meldet. Der Steuerkolben kann einen Kolbenbund aufweisen, mit dem er in der ersten Ar- beitsstellung den zweiten Fluidkanal gegen den ersten Fluid kanal absperrt. An sich kann eine Absperrung des zweiten Fluid kanals gegen Tank in der ersten Ar- beitsstellung des Steuerkolbens auch dadurch erhalten werden, dass der erste Fluid kanal durch einen Kolbenbund am Steuerkolben gegen den dritten Fluid kanal abgesperrt wird. Dann steht aber der volle Lastdruck im Bereich des ersten Fluid kanals an.

Der Steuerkolben kann über die zweite Arbeitsstellung hinaus in eine Stoppstel- lung verschiebbar sein, in der er mit einem Kolbenbund den ersten Fluid kanal ge- gen den dritten Fluid kanal absperrt. Damit kann eine Bewegung eines Hydrozylin- ders auch dann gestoppt werden, wenn sich der Steuerkolben, zum Beispiel, weil ein Span zwischen einer Steuerkante des Steuerkolbens und einer Steuerkante des Gehäuses eingeklemmt ist, nicht in die Neutralstellung zurückstellen lässt. Es kann vorgesehen sein, dass der Steuerkolben in der Stoppstellung den ersten Fluid kanal gegen den dritten Fluid kanal mit demselben Kolbenbund absperrt, mit dem er in der ersten Arbeitsstellung den zweiten Fluidkanal gegen den ersten Flu- idkanal absperrt.

Die Steuerung von treibenden Lasten, zum Beispiel das Absenken eines an das Hubwerk eines Traktors angebauten Arbeitsgeräts erfolgt meist über eine propor- tional verschiebbare Steuerkante am Steuerkolben. Insbesondere bei mittleren und höheren Lastdrücken entsteht ein typisches Abdrosselgeräusch mit einer Fre- quenz von zum Beispiel 12 kHz. Bei elektrohydraulisch vorgesteuerten Ventilen wird, um die Haftreibung gering zu halten, dem Ansteuersignal für den Proportio- nalelektromagneten oft ein sogenanntes Dithersignal überlagert. Diese auf den Proportionalelektromagneten aufgeprägte Stromschwingung kann sich aufgrund der großen Verstärkung zwischen der Vorsteuerung und dem Steuerkolben auf diesen und damit auf den Druckflüssigkeitsstrom und den Druck im Verbraucher- anschluss fortpflanzen. Auch dadurch werden Geräusche verursacht.

Um die Geräusche zu vermindern kann bei einer erfindungsgemäßen hydrauli schen Ventilanordnung vorgesehen sein, dass der Steuerkolben eine erste Rück- laufsteuerkante, mit der ein Durchflussquerschnitt zwischen dem zweiten Fluid ka- nal und dem ersten Fluid kanal steuerbar ist, und eine zweite Rücklaufsteuerkante aufweist, mit der ein Durchflussquerschnitt zwischen dem ersten Fluid kanal und dem dritten Fluid kanal steuerbar ist, und dass die beiden Rücklaufsteuerkanten in Reihe in einem vom zweiten Fluidkanal über den ersten Fluid kanal zum dritten Fluid kanal führenden Fluidpfad angeordnet sind und in der zweiten Arbeitsstellung des Steuerkolbens an beiden Rücklaufsteuerkanten ein Durchflussquerschnitt of- fen ist. Durch diese Reihenschaltung wird der Druckabfall auf zwei Steuerkanten aufgeteilt. Diese Anordnung verringert das Gesamtgeräusch deutlich.

Es ist günstig, wenn sich die erste Rücklaufsteuerkante an einem Kolbenbund und die zweite Rücklaufsteuerkante an einem anderen Kolbenbund befindet und wenn sich zwischen diesen beiden Kolbenbunden ein Kolbenhals befindet, in dem der Durchmesser des Steuerkolbens kleiner ist als der Durchmesser der Wegeventil- bohrung. Vorzugsweise ist in der zweiten Arbeitsstellung des Steuerkolbens der Durch- flusswiderstand an der ersten Rücklaufsteuerkante genauso groß wie der Durch- flusswiderstand an der zweiten Rücklaufsteuerkante. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Rücklaufsteuerkanten gleich ausgebildet sind und in glei- cher Weise geöffnet werden. Der Druckabfall über die erste Rücklaufsteuerkante ist dann genauso groß wie der Druckabfall über die zweite Rücklaufsteuerkante und damit über jede Rücklaufsteuerkante minimal. Die Rücklaufsteuerkanten können Feinsteuernuten aufweisen. Bei einer Verschie- bung des Steuerkolbens in Richtung der zweiten Arbeitsstellungen werden zu- nächst nur Durchflussquerschnitte an den Feinsteuernuten geöffnet. Wird der Steuerkolben weit genug verschoben, so wird schließlich ein umlaufender Durch- flussquerschnitt geöffnet. Es kann aber auch sein, dass der Steuerkolben nur so- weit verschoben werden kann, dass Druckflüssigkeit immer nur über die Feinsteu- ernuten fließt und kein umlaufender Durchflussquerschnitt geöffnet wird.

Im zweiten Fluid kanal kann ein entsperrbares Sperrventil angeordnet sein, das in Richtung von der Wegeventilbohrung zur ersten Außenanschlussöffnung als Rückschlagventil arbeitet und während einer Bewegung des Steuerkolbens in die zweite Arbeitsstellung über einen mit Hilfe eines durch eine Anlaufschräge am Steuerkolben gesteuerten Betätigungsstößel entsperrbar ist. Üblicherweise ist die Anordnung so getroffen, dass beim Absenken einer Last der Durchflussquerschnitt am Sperrventil viel größer als an den Rücklaufsteuerkanten ist, so dass im We- sentlichen an diesen der Lastdruck auf Tankdruck abfällt.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen als Ventilscheibe ausgebilde- ten hydraulischen Ventilanordnung ist in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 das Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht, Figur 2 einen Längsschnitt durch die Ventilscheibe in einer parallel zu den Anlage- flächen verlaufenden Mittelebene, wobei sich der Steuerkolben in einer Mittelstellung befindet, und

Figur 2 denselben Längsschnitt durch die Ventilscheibe wie in Figur 2, wobei sich der Steuerkolben in einer Arbeitsstellung befindet, in der eine Last abge- senkt wird.

Die gezeigte hydraulische Wegeventilanordnung, die im weiteren kurz als Ventil scheibe bezeichnet wird, hat ein scheibenförmiges Ventilgehäuse 10 mit zwei pa- rallel zueinander verlaufenden Anlageflächen 11 , mit denen die Ventilscheibe an weiteren gleichartigen Ventilscheiben anliegen kann, um zusammen mit den ande- ren Ventilscheiben einen hydraulischen Steuerblock zu bilden. Senkrecht zu den Anlageflächen 11 weist das Ventilgehäuse 10 eine Reihe von Stirnseiten, nämlich im wesentlich eine Oberseite 12, in der sich eine erste Außenanschlussöffnung 13 und eine zweite Außenanschlussöffnung 14 befinden und von der eine zwischen den beiden Außenanschlussöffnungen angeordnete Einbaubohrung 15 befinden, die durch eine Verschlussschraube 16 verschlossen ist, eine der Oberseite ge- genüberliegende Unterseite 17, Vorsteuerseite 18, an die eine elektrohydraulische Vorsteuereinheit 19 angebaut ist, und eine der Vorsteuerseite gegenüberliegende vierte Stirnseite 20.

Senkrecht zu den Anlageflächen 11 gehen durch das Ventilgehäuse 10 drei Boh- rungen 26 hindurch, die dafür vorgesehen sind, Zuganker aufzunehmen, mit de- nen die verschiedenen Ventilscheiben des Steuerblocks aneinandergehalten sind. Über einen senkrecht zu den Anlageflächen 11 durch das Ventilgehäuse 10 hin- durchgehender Pumpen kanal 27 ist die Ventilscheibe mit einer Pumpe verbindbar. Ebenfalls senkrecht zu den Anlageflächen 11 geht durch das Ventilgehäuse 10 ein Rücklaufkanal 28 großen Querschnitts hindurch, durch den Druckflüssigkeit zu ei- nem Tank abfließen kann. Ein zweiter durchgehender Rücklaufkanal 29 hat einen kleineren Querschnitt. Schließlich führen ebenfalls senkrecht zu den Anlageflä- chen 11 zwei kleinere Bohrungen 30 und 31 hindurch. Über die Bohrung 30 wird die Vorsteuereinheit mit unter einem bestimmten Druck stehender Druckflüssigkeit versorgt, während über die Bohrung 31 eine Verbindung der Vorsteuereinheit zu einem Tank besteht.

Das Ventilgehäuse 10 weist eine durchgehende Wegeventilbohrung 35 mit einer Mittelachse 36 auf, in der ein Steuerkolben 37 in Richtung der Mittelachse ver- schiebbar ist. An der vierten Stirnseite 20 ist die Wegeventilbohrung 35 durch eine Verschlussschraube 38 verschlossen. An der Vorsteuerseite 18 ragt der Steuer- kolben 37 aus der Wegeventilbohrung 35 heraus und ist außerhalb des Ventilge- häuses 10 von zwei Schraubendruckfedern 39 und 40 umgeben, durch die der Steuerkolben in einer Mittelstellung, die in Figur 2 gezeigt ist, federzentriert ist.

Das durch das Ventilgehäuse 10 und den Steuerkolben 37 gebildete Wegeventil ist für die Betätigung eines nicht gezeigten einfachwirkenden hydraulischen Ver- brauchers, zum Beispiel eines Hubzylinders am Hubwerk eines Traktors vorgese- hen.

Parallel zu der Wegeventilbohrung 35 ist von der vierten Stirnseite 20 her in das Ventilgehäuse 10 eine Sackbohrung 41 eingebracht, in der ein Regelkolben 42 und eine Regelfeder 43 einer Druckwaage 44 untergebracht sind und die durch eine Verschlussschraube 44 verschlossen ist.

In der Wegeventilbohrung 35 sind eine Reihe von voneinander beabstandeten Ringkammern ausgebildet. Einer Zulaufkammer 51 fließt Druckflüssigkeit aus dem Pumpenkanal 27 über den Regelkolben 42 der Druckwaage 44 zu. Auf die Zulauf- kammer 51 folgt eine Zwischenkammer 52, die über eine Steuerkante am Steuer- kolben 37 mit der Zulaufkammer verbindbar ist. Der Durchflussquerschnitt zwi- schen der Zulaufkammer 51 und der Zwischenkammer 52 ist in Abhängigkeit da- von, wie weit der Steuerkolben aus seiner Mittelstellung in eine erste Arbeitsstel- lung verschoben wird, verschieden groß und bildet eine Messblende, über die der Druckabfall von der Druckwaage 44 konstant gehalten wird. Der Zwischenkammer 52 folgt eine Anschlusskammer 53, von der ein Fluidpfad 54 zu der ersten Außen- anschlussöffnung 13 führt. In diesem Fluidpfad 54 befindet sich ein entsperrbares Sperrventil 55, das in die Einbaubohrung 15 eingesetzt ist und das für einen Vo- lumenstrom von der Kammer 53 zur Außenanschlussöffnung 13 hin als Rück- schlagventil arbeitet und zur Ermöglichung eines Volumenstroms in die umgekehr- te Richtung entsperrbar ist. Diese Entsperrung erfolgt über einen Betätigungsstö- ßel 56, bei einer Verstellung des Steuerkolbens 37 aus der Mittelstellung in eine zweite Arbeitsstellung an einer Anlaufschräge 57 des Steuerkolbens 37 hochläuft und dadurch verschoben wird.

Der Anschlusskammer 53 folgt eine Rücklaufkammer 58, von der ein Fluidkanal 59 zum Rücklaufkanal 28 führt. Der Rücklaufkammer 58 folgt eine zweite An- Schlusskammer 60, von der ein Fluid kanal 61 zu der zweiten Außenanschlussöff- nung 14 führt. Schließlich folgt der Anschlusskammer 60 eine weitere Zwischen- kammer 62, die über einen Bogenkanal 63 mit der ersten Zwischenkammer 52 verbunden ist. Von dem Bogen kanal 63 führt ein Stich kanal in den Federraum der Druckwaage 44, so dass in dem Federraum derselbe Druck wie in den Zwischenkammern 52 und 62 und damit der Druck stromab der Messblende ansteht. Am Regelkolben 42 der Druckwaage 44 ist eine Steuerkante 64 ausgebildet, mit der der Regelkolben einen Durchflussquerschnitt zwischen dem Pumpenkanal 27 und einem von der Sackbohrung 41 zu der Zulaufkammer 51 führenden Zuflusskanal 65 steuert. Der Regelkolben 42 wird von dem Druck in dem Zuflusskanal 65 und in der Zulauf- kammer 51 und somit von dem Druck stromauf der Messblende in Richtung einer Verkleinerung und von dem Druck stromab der Messblende und von der Kraft der Regelfeder 43 in Richtung einer Vergrößerung des von ihm gesteuerten Durch- flussquerschnitts beaufschlagt. Durch die Druckwaage wird also stromauf der

Messblende jeweils ein Druck eingeregelt, der um das Druckäquivalent der Regel- feder 43 über dem Druck in dem Bodenkanal 63 liegt, so dass der Druckabfall über die Messblende jeweils dem Druckäquivalent der Regelfeder entspricht und damit konstant ist.

Zwischen dem Sperrventil 55 und der Außenanschlussöffnung 13 ist an den Flu- idpfad 54 ein Druck-Nachsaugventil 66 angeschlossen, das in eine den Rücklauf- kanal 29 anschneidende und von der vierten Stirnseite in das Ventilgehäuse 10 eingebrachte Sackbohrung eingesetzt ist.

Die elektrohydraulische Vorsteuereinheit 19 weist ein proportional verstellbares Druckregelventil 70 mit Doppelhubmagneten 71 , einen Weggeber 72, mit dem die Position des Steuerkolbens 37 erfassbar ist, einen elektrischen Stecker 73 zur Stromversorgung der Vorsteuereinheit und zur Vorgabe eines Sollsignals für die Position des Steuerkolbens sowie eine Leiterplatte 74 auf, über die Weggeber, Elektromagnet und elektrischer Stecker miteinander verbunden sind und die elekt- ronische Bauteile für einen Regelkreis für die Position des Steuerkolbens 37 trägt.

Soweit bis jetzt beschrieben ist die Ventilscheibe auch dafür geeignet, um mit ihr einen doppeltwirkenden hydraulischen Verbraucher, zum Beispiel einen doppelt- wirkenden Hydrozylinder zu betätigen. Erfindungsgemäß ist dasselbe Ventilge- häuse 10 nun für die Betätigung eines einfachwirkenden hydraulischen Verbrau- chers benutzbar, wobei zusätzlich ein externer Rücklauf, nämlich ein Rücklauf über die zweite Außenanschlussöffnung 14 vorgesehen ist. Dazu ist lediglich in den Rücklaufkanal 28 eine Buchse 75 eingedrückt, die so lang wie der Abstand zwischen den beiden Anlageflächen 11 des Ventilgehäuses 10 ist und durch die der Rücklaufkanal 28 und der Fluid kanal 59 gegeneinander abgesperrt sind. Somit führt der Rücklaufkanal 28 zwar durch die gezeigte Ventilscheibe hindurch, ist je- doch für die Steuerung des der Ventilscheibe zugeordneten hydraulischen Ver- brauchers nicht mehr nutzbar. Vielmehr bilden aufgrund einer besonderen Ausbildung des für die Ventilscheibe vorgesehenen Steuerkolbens 37 der Fluid kanal 61 und die Außenanschlussöff- nung 14 den Rücklauf und zwar einen externen Rücklauf der Ventilscheibe. Dazu wird die Anschlussöffnung 14 mit einem Tank verbunden. Der Steuerkolben 37 hat einen Kolbenbund oder Steuerbund 77, mit einer einzi- gen umlaufenden Steuerkante 78, durch die in der in der Figur 2 gezeigten Mittel- Stellung des Steuerkolbens 37 die Zulaufkammer 51 gegen die Zwischen kammern 52 und 62 abgesperrt ist und den man als Zulaufkolbenbund bezeichnen kann.

Der Steuerkolben 37 hat einen weiteren Steuerbund 79, mit dem in der Mittelstel- lung des Steuerkolbens 37 die Anschlusskammer 53 gegen die Zwischenkammer 52 abgesperrt ist. Der Steuerkolben 37 hat einen weiteren Steuerbund 80, an dem mehrere Feinsteuernuten 81 ausgebildet sind und mit dem in der Mittelstellung des Steuerkolbens 37 die Anschlusskammer 53 gegen die Rücklaufkammer 58 abgesperrt ist. Der Steuerkolben 37 hat einen weiteren Steuerbund 82, an dem mehrere Feinsteuernuten 83 ausgebildet sind und mit dem in der Mittelstellung des Steuerkolbens 37 die Rücklaufkammer 58 gegen die Anschlusskammer 60 abgesperrt ist. Die Feinsteuernuten 81 bilden in ihrer Gesamtheit eine erste Rück- laufsteuerkante und die Feinsteuernuten 83 bilden in ihrer Gesamtheit eine zweite Rücklaufsteuerkante. Der Steuerkolben 37 hat einen weiteren Steuerbund 84, mit dem in der Mittelstellung des Steuerkolbens 37 die Anschlusskammer 60 gegen die Zwischenkammer 62 abgesperrt ist.

Wird nun der Steuerkolben 37 aus der Mittelstellung in Richtung auf die Ver- schlussschraube 38 zu in eine erste Arbeitsstellung verschoben, so öffnet die Steuerkante an dem Steuerbund 77 einen Durchflussquerschnitt von der Zulauf- kammer 51 zu der Zwischenkammer 52. Der Steuerbund 79, der in Richtung der Mittelachse 36 kürzer als die Zwischenkammer 52 ist, kommt ganz in den Bereich dieser Zwischenkammer und öffnet damit diese zu der Anschlusskammer 53. Der Steuerbund 80 sperrt weiterhin die Anschlusskammer 53 gegen die Rücklauf- kammer 58 ab und der Steuerbund 84 sperrt weiterhin die Anschlusskammer 60 gegen die Zwischenkammer 62 ab. Ob der Steuerbund 82 noch die Kammern 58 und 60 gegeneinander absperrt oder nicht, ist ohne Belang. Es fließt nun Druck- flüssigkeit vom Pumpenkanal 27 über die Druckwaage 44, den Zulaufkanal 65, die Zulaufkammer 51 , die Zwischenkammer 52, die Verbraucherkammer 53 und den Fluidpfad 54 zu der Außenanschlussöffnung 13 und von dort einem einfachwir- kenden hydraulischen Verbraucher zu.

Wird der Steuerkolben aus der in Figur 2 gezeigten Mittelstellung weg von der Verschlussschraube 38 in eine in Figur 3 gezeigte zweite Arbeitsstellung bewegt, so läuft der Betätigungsstößel 56 auf die Anlaufschräge 57 auf, so dass er in Rich- tung auf das Sperrventil 55 zu bewegt wird und das Sperrventil geöffnet wird. In der zweiten Arbeitsstellung des Steuerkolbens 37 sind wie in der Mittelstellung des Steuerkolbens 37 die Zulaufkammer 51 und die Anschlusskammer 53 weiterhin gegen die Zwischenkammer 51 abgesperrt. Die Anschlusskammer 60 ist zur Zwi- schenkammer 62 und damit zum Bogenkanal 63 und zur Zwischenkammer 52 hin offen. Über die Feinsteuernuten 81 an dem Steuerbund 80 wird ein Durchfluss- querschnitt zwischen der Anschlusskammer 53 und der Rücklaufkammer 58 ge- öffnet. Weiterhin wird über die Feinsteuernuten 83 an dem Steuerbund 82 ein Durchflussquerschnitt zwischen der Rücklaufkammer 58 und der Anschlusskam- mer 60 geöffnet. Somit fließt Druckflüssigkeit vom unter der Wirkung einer Last stehenden hydraulischen Verbraucher über die Außenanschlussöffnung 13, den Fluid kanal 54 mit dem geöffneten Sperrventil 55, über die Anschlusskammer 53, über die Feinsteuernuten 81 , über die Rücklaufkammer 58, über die Feinsteuernu- ten 83, über die Anschlusskammer 60 und den Fluid kanal 61 zur zweiten Außen- anschlussöffnung 14 und von dort zu einem Tank. Der Weg von der Rücklauf- kammer 58 in den Tankkanal 28 ist der Druckflüssigkeit durch die in den Tankka- nal 28 eingesetzte Buchse 75 versperrt. Somit liegen zwischen der Außenanschlusskammer 53 und der Außenanschluss- kammer 60 zwei den Flüssigkeitsstrom androsselnde Durchflussquerschnitte, nämlich der Durchflussquerschnitt an den Feinsteuernuten 81 und der Durchfluss- querschnitt an den Feinsteuernuten 83 in Reihe hintereinander. Der Durchfluss- querschnitt an den Feinsteuernuten 81 ist gleich dem Durchflussquerschnitt an den Feinsteuernuten 83 gewählt. Somit ist der Druckabfall über den einen durch- flussquerschnitt genauso groß wie über den anderen Durchflussquerschnitt. Der Durchflussquerschnitt an dem Sperrventil ist wesentlich größer als die Durchfluss- querschnitte an den Steuerbunden 80 und 82, so dass in der Anschlusskammer 53 nahezu der Lastdruck ansteht. Der Druckabfall über die beiden drosselnden Durchflussquerschnitte ist also jeweils nahezu gleich dem halben Lastdruck. Der Gesamtdruckabfall wird also auf zwei Steuerkanten aufgeteilt, wodurch das Ab- drosselgeräusch gering ist. Die Reihenschaltung gleichartiger Steuerkanten führt zu einer geringeren Verstärkung am Steuerkolben. Dadurch wird das durch die Ditherschwingung verursachte Geräusch deutlich reduziert.

Wird der Steuerkolben 37 über die zweiten Arbeitsstellungen hinaus weg von der Verschlussschraube 38 bewegt, so wird durch den Steuerbund 80 die fluidische Verbindung zwischen der Rücklaufkammer 58 und der Anschlusskammer 60 un- terbrochen, so dass auch bei offen gehaltenem Sperrventil 55 keine Druckflüssig- keit mehr von der Anschlussöffnung 13 zur Anschlussöffnung 14 strömen kann. Die Bewegung eines hydraulischen Verbrauchers kann somit auch dann gestoppt werden, wenn sich der Steuerkolben 37 aus irgendeinem Grund aus einer zweiten Arbeitsstellung nicht in die Mittelstellung zurückstellen lässt. Der Elektromagnet 71 muss dann stark bestromt werden und bestromt bleiben.

Bezugszeichenliste

10 Ventilgehäuse

1 1 Anlageflächen von 10

12 Oberseite von 10

13 erste Außenanschlussöffnung in 12

14 zweite Außenanschlussöffnung in 12

15 Einbaubohrung

16 Verschlussschraube

17 Unterseite von 10

18 Vorsteuerseite von 10

19 elektrohydraulische Vorsteuereinheit

20 vierte Stirnseite von 10

26 Bohrungen

27 Pumpenkanal

28 Rücklaufkanal

29 Rücklaufkanal

30 Bohrung

31 Bohrung

35 Wegeventilbohrung

36 Mittelachse von 35

37 Steuerkolben

38 Verschlussschraube

39 Schraubendruckfeder

40 Schraubendruckfeder

41 Sackbohrung

42 Regelkolben von 44

43 Regelfeder von 44

44 Druckwaage

51 Zulaufkammer in 35

52 Zwischenkammer in 35

53 Anschlusskammer 54 Fluidpfad von 53 zu 13

55 entsperrbares Sperrventil

56 Betätigungsstößel

57 Anlaufschräge an 37

58 Rücklaufkammer

59 Fluidkanal von 58 zu 28

60 Anschlusskammer

61 Fluid kanal

62 weitere Zwischenkammer 63 Bogenkanal zwischen 62 und 52

64 Steuerkante an 42

65 Zulaufkanal

66 Druck-Nachsaugventil

70 Druckregelventil

71 Doppelhubmagnet

72 Weggeber

73 elektrischer Stecker

74 Leiterplatte

75 Buchse

77 Steuerbund an 37

78 Steuerkante an 77

79 Steuerbund an 37

80 Steuerbund an 37

81 Feinsteuernuten an 80

82 Steuerbund an 37

83 Feinsteuernuten an 82

84 Steuerbund an 37