Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere 4/2-Wegeschieberventil, mit einem in einem Ventilgehäuse längsverfahrbar geführten Ventilkolben zum wahlweisen Verbinden und Trennen von Fluid-Anschlüssen im Ventilgehäuse, wie einem Druckversorgungs-, einem Tank- und zwei Nutzanschlüs- sen, und mit einem bestrombaren Magnetsystem zum Ansteuern des Ventilkolbens.

Ventile dieser Art sind Stand der Technik und kommen in den verschiedensten Systemen für die Steuerung strömungsfähiger Medien zum Einsatz. Das Dokument DE 42 27 767 A1 zeigt beispielhaft ein 4/2-Wegeschieverventil der eingangs genannten Gattung zur Steuerung des Regeneriersystems einer Filteranlage für Trinkwasser. Insbesondere kommen 4/2- Wegesch ieber- ventile auch in Hydrauliksystemen zum Einsatz, beispielsweise zur Versorgung von Aktoren, wie Arbeitszylindern. Wenn über Wegeventile gesteuer- te Arbeitszylinder bei Arbeitsgerätschaften, wie Baumaschinen, Baggern, Radlagern oder dergleichen, als Aktoren für Hub- oder Greiffunktionen benutzt werden, sind an die Funktionssicherheit besonders hohe Anforderungen zu stellen. Eine typische Anwendung von Arbeitszylindern bei Baumaschinen besteht beispielsweise darin, dass für einen vorzunehmenden Werkzeugwechsel, beispielsweise durch Aufnehmen einer Baggerschaufel, ein Verriegelungsvorgang zum Kuppeln eines Arbeitsarmes mit der Baggerschaufel durchzuführen ist, wobei zur Verriegelung mit dem betreffenden Werkzeug eine Verbolzungseinheit von einem Hydraulikzylinder angetrieben wird. Um Beschädigungen für den Fall zu vermeiden, dass ausfahrende Verriegelungsbolzen bei Fehlpositionierung nicht in die Bolzenaufnahmen einfahren, sondern mit dem aufzunehmenden Werkzeug kollidieren, muss sichergestellt sein, dass das Ausfahren der Verriegelungsbolzen nicht unter dem vollen Druck des Hydrauliksystems der betreffenden Arbeitsmaschine erfolgt, sondern mit einem Arbeitsdruck, der im Kollisionsfall das Werkzeug nicht beschädigt, während das Einfahren der betreffenden Bolzen wiederum mit dem normalen Systemdruck erfolgt. Um dies sicherzustellen, ist man daher gezwungen, dem 4/2-Wegeschieberventil ein Druckminderventil und ein einen Bypass zu diesem bildendes Rückschlagventil nachzuschalten, wodurch für die sichere Steuerung des Arbeitszylinders ein erhöhter Platzbedarf und Kostenaufwand erforderlich sind. Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Ventil zur Verfügung zu stellen, das die sichere Steuerung eines für Kuppelvorgänge vorgesehenen Arbeitszylinders mit vergleichsweise verringertem Aufwand ermöglicht. Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Ventil gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass in unbestromtem Zustand des Magnetsystems mittels einer im Ventilgehäuse angeordneten Regeleinrichtung sich der Regeldruck an einem der Nutzanschlüsse einstellen, insbesondere begrenzen lässt. Dadurch, dass dergestalt eine Ventileinheit sowohl die Wegesteuerung als auch die für die Betriebssicherheit erforderliche Druckminderfunktion erfüllt, verringert sich der Steuerungsaufwand sowohl hinsichtlich des Platzbedarfs als auch hinsichtlich des Kostenaufwands. Mit besonderem Vorteil ist das erfindungsgemäße Ventil derart ausgebildet, dass die Regeleinrichtung den an dem einen Nutzanschluss anstehenden Fluiddruck in eine Regeldruckkammer weiterleitet zwecks Ansteuern eines mit dem Ventilkolben in Wirkverbindung stehenden Druckmeldekolbens, der entgegen der Wirkung eines Energiespeichers, wie einer Druckfeder, Verfahrbewegungen des Ventilkolbens zum Einregeln des Fluidvolumen- stroms zwischen dem Druckversorgungsanschluss und diesem einen Nutzanschluss ermöglicht. Dabei kann die Anordnung mit besonderem Vorteil so getroffen sein, dass der Druckmeldekolben in verfahrbarer Weise eine im Ventilgehäuse stationär angeordnete Führung durchgreift und mit seinem einen freien Ende in jedem Verfahrzustand des Ventilkolbens mit diesem in permanenter Anlage ist und mit seinem anderen Ende in Anlage mit einer Betätigungsstange des Magnetankers des Magnetsystems ist. Das Ventil bildet somit eine vom

Magnetsystem bis zum Ende des Ventilgehäuses koaxial durchgehende Einheit. Dabei kann die Regeldruckkammer veränderlichen Volumens von dem Ventilgehäuse umfasst sowie von der Führung und dem Ventilkolben begrenzt sein.

Um den Druckmeldekolben mit dem an dem einen Nutzanschluss anstehenden Fluiddruck zu beaufschlagen, kann die Regeldruckkammer über eine Blende oder Drossel sowie eine Ausnehmung im Ventilkolben permanent fluidführend mit demjenigen Nutzanschluss verbunden sein, dessen jeweils herrschender Fluiddruck an die Regeldruckkammer weitergemeldet ist.

Für die Ansteuerung des betreffenden, zu versorgenden Arbeitszylinders kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass in bestromtem Zu- stand des Magnetsystems der Ventilkolben eine Position innerhalb des Ventilgehäuses einnimmt, bei dem der Druck im Druckversorgungsanschluss dem Druck am weiteren Nutzanschluss entspricht, so dass im bestromten Zustand der Arbeitszylinder mit dem vollen Systemdruck beaufschlagt ist.

Für eine vorteilhafte Ausbildung des Ventils in Form einer sich an das Mag- netsystem anschließenden Ventilpatrone kann der Ventilkolben außenum- fangsseitig mit konzentrisch zu seiner Verfahrachse angeordneten Fluidfüh- rungen versehen sein, die je nach Stellung des Ventilkolbens zumindest eine Verbindung vom Druckversorgungsanschluss mit dem jeweiligen Nutzanschluss sowie des jeweiligen Nutzanschlusses mit dem Tankan- schluss ermöglichen.

Der in Form der Druckfeder ausgebildete Energiespeicher wirkt vorzugsweise auf diejenige Seite des Magnetankers ein, welche dem Ventilkolben abgewandt ist.

Bei der Ausbildung des Ventilgehäuses in der Art einer Ventilpatrone ist die Anordnung vorzugsweise derart getroffen, dass der eine bei unbestromtem Magnetsystem vom Fluidvolumenstrom einzuregelnde Nutzanschluss stirnseitig in das Ventilgehäuse eintritt und die weiteren Anschlüsse radial im Ventilgehäuse geführt sind.

Gemäß dem Patentanspruch 20 ist Gegenstand der Erfindung auch eine Befestigungsvorrichtung mit mindestens einem ansteuerbaren Hydraulikzylinder, dessen Kolben-Stangeneinheit zwei Arbeitsräume voneinander sepa- riert, die an jeweils einen Nutzanschluss eines Ventils nach einem der Ansprüche 1 bis 19 angeschlossen sind, wobei sich die Befestigungsvorrichtung dadurch auszeichnet, dass beim Ausfahren der Kolben-Stangeneinheit und deren Kollision mit einem Drittbauteil, wie einer Baggerschaufel, die Regeleinrichtung des Ventils anspricht und einen mechanisch einstellbaren, begrenzten Regeldruck für das Ansteuern der Kolben-Stangeneinheit ausgibt. Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in Symboldarstellung die Schaltung einer Ventileinrichtung mit einem 4/2-Wegeschieberventil gemäß dem Stand der Technik zur Ansteuerung des Arbeitszylinders einer lediglich stark schematisiert angedeuteten Befestigungsvorrichtung;

Fig. 2 eine Symboldarstellung des erfindungsgemäßen Ventils;

Fig. 3 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ventils, eingesetzt in einen Ventilblock, wo- bei ein dem bestromten Magnetsystem entsprechender Betriebszustand gezeigt ist;

Fig. 4 bis 6 Darstellungen des Ausführungsbeispiels, in denen das Magnetsystem in Ansicht und das Ventilgehäuse, ohne zugehöri- gen Ventilblock, im Längsschnitt gezeigt sind und wobei unterschiedliche Betriebszustände des Ventils dargestellt sind; und einen vergrößert und abgebrochen gezeichneten Teillängsschnitt des Ventilgehäuses, wobei der auch in Fig. 5 gezeigte Betriebszustand dargestellt ist.

In Fig. 1 ist eine Ventilanordnung mit 1 bezeichnet, die zur Ansteuerun eines Arbeitszylinders 3 vorgesehen ist, der den Aktor für eine Befesti- gungsvorrichtung bildet, von der lediglich eine Bolzenaufnahme 5 in schematisch stark vereinfachter Darstellung angedeutet ist. Bei der Befestigungsvorrichtung handelt es sich beim vorliegenden Beispiel um eine sog. Quick- Coupler-Einrichtung, wie sie bei Baumaschinen, wie Baggern, Radlagern und dergleichen, benutzt wird, um ein Arbeitswerkzeug, wie eine Schaufel, für einen Werkzeugwechsel aufzunehmen oder abzusetzen. Bei diesen Einrichtungen kommen zur Herstellung einer Kupplungsverbindung hydraulisch ausfahrbare Verriegelungsbolzen mit Büchsen 7 in der Bolzenaufnahme 5 in Kupplungseingriff, wobei die Verriegelungsbolzen unmittelbar durch die Kolbenstange 9 des betreffenden Arbeitszylinders 3 selbst oder durch ein mit der Kolbenstange 9 mechanisch verbundenes Glied gebildet sind. Der jeweilige Arbeitszylinder 3 ist als doppelt wirkender Zylinder mit stangenseitigem Arbeitsraum 1 1 und kolbenseitigem Arbeitsraum 1 3 ausgebildet, von denen der letztgenannte mit einem Nutzanschluss B und der stangenseitige Arbeitsraum 1 1 mit einem Nutzanschluss A der Ventilanordnung 1 verbunden ist. Für den Entriegelungsvorgang ist der stangenseitige Arbeitsraum 1 1 über den Nutzanschluss A mit Druckfluid versorgbar, und der kolbenseitige Arbeitsraum 13 ist für den Kupplungsvorgang über den Nutzanschluss B mit Druckfluid versorgbar, um den Arbeitskolben 1 5 und damit die Kolbenstange 9 für den Kupplungseingriff auszufahren. Die Ventilanordnung 1 ist für diese Druckversorgung mit ihren Anschlüssen P und T mit dem Hydrauliksystem der zugehörigen Baumaschine in Verbindung, wobei am Anschluss P der Systemdruck des Hydrauliksystems anliegt und der Anschluss T mit Tank verbunden ist.

Die Ventilanordnung 1 weist für die wahlweise Verbindung des Druckversorgungsanschlusses P und des Tankanschlusses T mit den Arbeitsräumen 1 1 und 13 des Arbeitszylinders 3 ein 4/2-Wegeschieberventil 1 7 auf, das elektromagnetisch betätigbar ist. Während für die Einfahrbewegung des Kolbens 1 5 und damit die Entriegelungsbewegung von Kolbenstange 9 und Verriegelungsbolzen die Versorgung des Arbeitsraumes 1 1 mit vollem Sys- temdruck, durch Umschalten des 4/2-Wegeschieberventils 1 7 aus der in Fig. 1 gezeigten Ventilstellung erfolgt, muss der kolbenseitige Arbeitsraum 1 3 für das Ausfahren des Kolbens 15 und damit der betreffenden Verriegelungsbolzen mit verringertem Betätigungsdruck erfolgen, um im Kollisions- fall mechanische Beschädigungen der betreffenden Verriegelungsbolzen und/oder der Bolzenaufnahme 5 zu vermeiden. Die Ventilanordnung 1 weist daher zwischen dem 4/2-Wegeschieberventil 1 7 und dem kolbensei- tigen Arbeitsraum 13 ein Druckminderventil 21 auf, das auf einen Druck eingestellt ist, der eine verringerte Kolbenkraft erzeugt, die im Kollisionsfall unschädlich ist. Um beim Einfahren des Kolbens 15 das aus dem kolbensei- tigen Arbeitsraum 13 verdrängte Volumen im Wesentlichen druckfrei zum Tank abströmen zu lassen, ist ein Bypass zum Druckminderventil 21 erforderlich, der durch ein zusätzliches Rückschlagventil 23 gebildet ist. Das erfindungsgemäße Ventil 60, von dem die Fig. 2 die Symboldarstellung zeigt, fasst die Gesamtfunktionen der Ventilanordnung 1 zusammen, also sowohl die Schaltfunktion des 4/2-Wegeschieberventils 1 7 als auch die Druckminderfunktion des Druckminderventils 21 , wobei auch das zusätzliche Rückschlagventil 23 der Ventilanordnung 1 in Wegfall kommt. Die nä- heren konstruktiven Einzelheiten des erfindungsgemäßen Ventils 60 sind in den folgenden Figuren 3 bis 7 dargestellt.

Wie gezeigt weist das Ausführungsbeispiel ein Ventilgehäuse 25 auf, das in der Art einer Ventilpatrone in einen Ventilblock 27 einbaubar ist, der ledig- lieh in Fig. 3 gezeigt ist und Anschlussstellen 29 und 31 für Nutzanschlüsse A bzw. B sowie Anschlussstellen 33 und 35 für Druckversorgungsanschluss P bzw. Tankanschluss T aufweist. Wie am deutlichsten die Fig. 4 bis 7 zeigen, ist der Außenumfang des Ventilgehäuses 25 gestuft, so dass, von dem in den Figuren untenliegenden Ende ausgehend, im Durchmesser verringer- te Abschnitte 37, 39 und 41 gebildet sind, die gegenüber dem Ventilblock 27 durch an den nicht vertieften Umfangsabschnitten befindliche Dichtein- richtungen 43, 45 und 47 abgedichtet sind. Für den Einbau in den Ventilblock 27 weist das Ventilgehäuse 25 an demjenigen Ende, das einem zur Ansteuerung vorgesehenen Magnetsystem 49 zugewandt ist, ein Außengewinde 51 auf, mit dem ein Einschraubkörper 53 verschraubbar ist, der in Form einer Hohlschraube mit einem Außensechskant 55 ausgebildet ist und auf der vom Magnetsystem 49 abgewandten Seite ein Außengewinde 57 aufweist, mit dem er in den Ventilblock 27 eingeschraubt ist, wobei ein Dichtring 59 an einer Stufe des Einschraubkörpers 53 die Abdichtung bildet. Auf der dem Magnetsystem 49 zugewandten Seite weist der Ein- schraubkörper 53 ein Innengewinde 61 auf, in das der Endabschnitt 63 des Polrohres 64 (Fig. 3) des Magnetsystems 49 eingeschraubt ist, wobei ein Dichtring 52 die Abdichtung bildet.

Das Ventilgehäuse 25 weist innenseitig eine kreiszylindrische Kolbenfüh- rung 66 für einen Ventilkolben 67 auf. Bei dem in den Figuren dargestellten Zustand, bei dem das Ventilgehäuse 25 über den Einschraubkörper 53 mit dem Polrohr 64 des Magnetsystems verschraubt ist, ist zwischen Ende 68 des Ventilgehäuses 25 und dem Endabschnitt 63 des Polrohres 64 ein Führungskörper 69 festgelegt, der einen koaxialen Durchgang als Verschiebe- führung für einen Druckmeldekolben 70 bildet, der mit seinem dem Magnetsystem 49 zugewandten Ende an einer Betätigungsstange 71 des Magnetankers 72 (Fig. 3) anliegt. Mittels einer Druckfeder 73, die sich einerseits an dem von der Betätigungsstange 71 abgewandten Ende des Ankers 72 und andererseits am Polkern 74 (Fig. 3) des Magnetsystems 49 abstützt, sind Anker 72, Betätigungsstange 71 und Druckmeldekolben 70 für eine Bewegung in Richtung auf den Ventilkolben 67 vorgespannt. Dieser ist mit seinem dem Druckmeldekolben 70 zugewandten Kolbenende 75 mittels einer Anlegefeder 76 in permanenter Anlage mit dem Druckmeldekolben 70. Diese stützt sich an einem am freien Ende des Ventilgehäuses gebildeten Bund 77 ab, der eine zentrale, endseitige Öffnung des Ventilgehäuses 25 begrenzt und an diesem den Nutzanschluss B bildet, der, wie Fig. 3 zeigt, mit der Anschlussstelle 31 verbunden ist.

Der Ventilkolben 67 weist einen koaxialen inneren Hohlraum 78 auf, der sich vom offenen Ende am Nutzanschluss B bis kurz vor das am Druckmeldekolben 70 anliegende Kolbenende 75 erstreckt, wo der Ventilkolben 67 bis auf einen eine Drosselstelle 79 aufweisenden Durchgang geschlossen ist. Diese Drosselstelle 79 verbindet den Nutzanschluss B mit einer Regeldruckkammer 80, die zwischen dem Kolbenende 75 und dem Führungs- körper 69 gebildet ist. Dadurch ist der Fluiddruck der Regeldruckkammer 80 an der der Regeldruckkammer 80 zugewandten Kolbenfläche 62 des Druckmeldekolbens 70 wirksam.

Der Ventilkolben 67 ist in der bei Schieberventilen üblichen Weise außen- umfangsseitig mit konzentrisch zur Verfahrachse in Axialrichtung verlaufenden Fluidführungen 81 und 82 versehen, über die, je nach Regelstellung des Ventilkolbens 67, Verbindungen zwischen Druckversorgungsanschluss P und Nutzanschluss A oder B sowie zwischen Tankanschluss T und Nutzanschluss A oder B herstellbar sind. Für diese Verbindungen sind in der Wand des Ventilgehäuses 25 für den Druckversorgungsanschluss P Öffnungen 83, für den Tankanschluss T Öffnungen 84 und für den Nutzanschluss A Öffnungen 85 gebildet, die lediglich in Fig. 7 beziffert sind. Wie ebenfalls aus dieser Fig. 7 am deutlichsten zu ersehen ist, bilden die nicht vertieften Umfangsbereiche des Ventilkolbens 67, die die Fluidführungen 81 und 82 begrenzen, Steuerkanten, die den Fluiddurchgang an den Öffnungen 83, 84 und 85 steuern. Die Regelkante 88 ist an der Bohrung 83 vorhanden, die zum Druckversorgungsanschluss P führt. Die Regelkante 89 ist am Rand der Bohrung 84 angeordnet, die zum Tankanschluss T führt. Die Kanten 90 und 91 am Rand des unvertieften Bereichs 92 steuern den Durchgang an den Öffnungen 85 des Nutzanschlusses A. Die Fig. 3 und 6 zeigen einen Betriebszustand, bei dem das als sog.„ziehender Magnet" ausgebildete Magnetsystem 49 durch Versorgung seiner Wicklung 93 bestromt ist. Im Ankerraum 94, der in üblicher Weise über Durchgänge 95 und 96 im Anker 72 bzw. im Polkern 74 zur Umgebung hin entlüftet ist, hat sich der Anker 72 gegen die Wirkung der Druckfeder 73 bewegt. Da der Ventilkolben 67 unter der Einwirkung der Anlegefeder 76 mit seinem Kolbenende 75 an der Kolbenfläche 62 des Druckmeldekolbens 70 anliegt, hat er sich zusammen mit der Betätigungsstange 71 des Ankers 72 in den Figuren nach oben in die in Fig. 3 und 6 gezeigte Position bewegt. In dieser Position hat die Regeldruckkammer 80 das kleinste Volumen, das der Größe eines Spaltes entspricht, der zwischen dem Ende 75 des Ventilkolbens 67 und dem Führungskörper 69 durch eine Ringrippe 97 gebildet ist, die, zum Druckmeldekolben 70 koaxial, vom Führungskörper 69 vorsteht. Diese bei Bestromen des Magnetsystems 49 eingenommene Stellung des Ventilkolbens 67 bewirkt die Entriegelung, da die Öffnungen 83 des Druckversorgungsanschlusses P am Ventilgehäuse 25 über die Fluid- führung 81 mit der Öffnung 85 des Druckversorgungsanschlusses A in Verbindung sind, während gleichzeitig der Nutzanschluss B über die Bohrungen 87 mit den Öffnungen 84 des Tankanschlusses T in Verbindung sind, so dass das beim Entriegelungsvorgang aus dem Arbeitsraum 13 des Arbeitszylinders 3 verdrängte Volumen nach dem Tank abströmt.

Für einen Verriegelungsvorgang wird die Bestromung der Wicklung 93 unterbrochen. Die Druckfeder 73 verschiebt dadurch den Anker 72 und über dessen Betätigungsstange 71 den Druckmeldekolben 70 in die in Fig. 4 gezeigte Position, wobei der dadurch verschobene Ventilkolben 67 nunmehr die Öffnungen 83 des Druckversorgungsanschlusses P am Ventilgehäuse 25 über die Bohrungen 86 im Ventilkolben 67 mit dem Nutzanschluss B verbindet, während die Öffnungen 85 des Nutzanschlusses A über die Fluid- führung 82 mit den Öffnungen 84 des Tankanschlusses T verbunden sind, so dass sich der Arbeitskolben 1 5 zum Ausfahren der Kolbenstange 9 be- wegt und das Volumen aus dem Arbeitsraum 1 1 des Arbeitszylinders gegen Tank T verdrängt wird. Über den die Drosselstelle 79 aufweisenden Durchgang ist gleichzeitig der im Hohlraum 78 des Ventilkolbens 76 herrschende Druck des Nutzanschlusses B in der Regeldruckkammer 80 wirksam und beaufschlagt die wirksame Kolbenfläche 62 des Druckmeldekolbens 70. Bei einem Druckniveau, das mechanisch durch Auslegung der Druckfeder 73 und der Anlegefeder 76 sowie durch die Größe der wirksamen Kolbenfläche 62 des Druckmeldekolbens 70 eingestellt ist, verschiebt sich der Druckmeldekolben 70 gegen die Kraft der Druckfeder 73. Der Ventilkolben 67, der unter der Wirkung der Anlegefeder 76 dieser Bewegung folgt, kommt aus der in Fig. 4 gezeigten Position in eine dem Gleichgewicht der Federkräfte und der Kolbenkraft des Druckmeldekolbens 70 entsprechende Regelposition, s. Fig. 5 und 7, bei der die Position der Regelkante 88 des Ventilkolbens 67 an den Öffnungen 86 des Druckversorgungsanschlusses P den die Ausfahrbewegung des Kolbens 1 5 bewirkenden Druck am Nutzan- schluss B auf einen gewünschten sicheren Wert regelt. Das erfindungsgemäße Ventil 60 erfüllt dadurch nicht nur die Schaltfunktionen für die Ent- riegelungs- und Verriegelungsvorgänge durch Bestromen oder stromlos machen der Wicklung 93 des Magnetsystems 49, sondern darüber hinaus eine Druckregelfunktion, so dass das beim Stand der Technik vorgesehene Druckminderventil 21 mit Rückschlagventil 23 in Wegfall kommt.