Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebseinrichtung für das Neigen
eines eine Last tragenden Hubmasts, der mittels eines doppelt wirkenden
Hydrozylinders um eine Achse schwenkbar ist, wobei, je nach Anordnung
der Last an dem Hubmast und Schwenkrichtung des Hubmastes, das von
der Last und dem Hubmastelement entfaltete Gesamtmoment die Schwenkbewegung
entweder unterstützt oder
dem vom Antriebszylinder zu entfaltenden Drehmoment entgegengerichtet
ist, und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.The
The invention relates to a hydraulic drive device for tilting
a load-carrying lifting mast, which by means of a double-acting
Hydraulic cylinder is pivotable about an axis, wherein, depending on the arrangement
the load on the mast and pivoting direction of the mast, the of
the total load unfolded the load and the lifting mast element the pivoting movement
either supported or
directed counter to the torque to be deployed by the drive cylinder
is, and with the other, in the preamble of claim 1
mentioned, generic features.
Eine
hydraulische Antriebseinrichtung dieser Art ist aus "O + P Ölhydraulik
und Pneumatik" 44 (2000)
Nr. 7, Seite 431 in Verbindung mit einem Gabelstabler bekannt.A
hydraulic drive device of this type is "O + P oil hydraulics
and Pneumatics "44 (2000)
No. 7, page 431 known in connection with a forklift.
Der
Antriebszylinder ist als doppelt wirkender Zylinder mit einseitig
aus dem Gehäuse
austretender Kolbenstange ausgebildet, die an dem Hubmast angelenkt
ist, der um eine tiefliegende, horizontale, fahrzeugfeste Achse
schwenkbar ist. Zur Ansteuerung des Neigungsantriebes ist ein elektrisch ansteuerbares
Proportional-Magnetventil vorgesehen, das die Funktion eines 4/3-Wege-Ventiles
vermittelt, das eine dem Stillstand des Hubmasts zugeordnete Sperrstellung
als Grundstellung und den einander entgegengesetzten Schwenkrichtungen
zugeordnete, alternative Funktionsstellungen I und II hat, in denen
entweder der bodenseitige Druckraum des Antriebszylinders mit dem
P-Versorgungsanschluß und
der stangenseitige Druckraum des Antriebszylinders mit dem T-Rücklaufanschluß des Hauptsteuerventils
oder der stangenseitige Druckraum des Antriebszylinders mit dem
P-Versorgungsanschluß und der
bodenseitige Druckraum mit dem T-Rücklauf anschluß des Hauptsteuerventils
verbunden sind. Des weiteren hat das Hauptsteuerventil einen Last-Sensierungsanschluß, über den
eine zur Volumenstrom-Regelung vorgesehene Druckwaage ansteuerbar
ist. Die verbraucherseitigen Steuerausgänge des Hauptsteuerventils
sind über
je eine Vorspann-Ventileinheit mit dem zugeordneten boden- bzw.
stangenseitigen Druckraum des Antriebshydrozylinders verbunden.
Diese Vorspann-Ventileinheiten umfassen
in hydraulischer Parallelschaltung ein Rückschlagventil, das im Zustrom öffnet und
im Rücklauf
sperrend ist und ein Druckbegrenzungsventil, das einen Rückfluß von Hydraulikmedium
vom Verbraucher zum Hauptsteuerventil beziehungsweise zum Tank des
Druckversorgungsaggregats nur dann ermöglicht, wenn im zugeordneten
Antriebsdruckraum des Hydrozylinders ein hoher Mindestdruck aufgebaut
ist. Dadurch wird erreicht, daß der Kolben
des Antriebs-Hydrozylinders in jeder Phase einer Neige-Bewegung
gleichsam eingespannt ist, d. h. ein durch die Last bedingtes Drehmoment
um die Schwenkachse des Hubmasts nicht zu einer Beschleunigung der
Schwenkbewegung führt
und die Geschwindigkeit der Mastbewegung im wesentlichen nur durch
den mittels des Hauptsteuerventils eingesteuerten mittels der Druckwaage
auf einen im wesentlichen konstanten Wert geregelten Volumenstrom
bestimmt ist.Of the
Drive cylinder is a double-acting cylinder with one-sided
out of the case
emergent piston rod formed hinged to the mast
which is about a low-lying, horizontal, vehicle-fixed axle
is pivotable. To control the tilt drive is an electrically controllable
Proportional solenoid valve provided the function of a 4/3-way valve
mediates that a standstill of the lifting mast associated blocking position
as a basic position and the opposite pivot directions
assigned, alternative functional positions I and II, in which
either the bottom-side pressure chamber of the drive cylinder with the
P supply connection and
the rod-side pressure chamber of the drive cylinder with the T-return port of the main control valve
or the rod-side pressure chamber of the drive cylinder with the
P supply connection and the
bottom-side pressure chamber with the T-return connection of the main control valve
are connected. Furthermore, the main control valve has a load sensing port through which
a provided for the volume flow control pressure compensator can be controlled
is. The consumer-side control outputs of the main control valve
are about
one each biasing valve unit with the associated soil or
rod-side pressure chamber of the drive hydro cylinder connected.
These biasing valve units include
in hydraulic parallel connection a check valve that opens in the influx and
in the return
is blocking and a pressure relief valve, which provides a return flow of hydraulic medium
from the consumer to the main control valve or tank of the
Compressor unit only allows if in the assigned
Drive pressure chamber of the hydraulic cylinder built a high minimum pressure
is. This ensures that the piston
the drive hydraulic cylinder in each phase of a tilting movement
as it were clamped, d. H. a torque due to the load
around the pivot axis of the lifting mast not to accelerate the
Pivoting movement leads
and the speed of the mast movement essentially only through
the means of the main control valve controlled by the pressure compensator
to a substantially constant value controlled volume flow
is determined.
Eine
vorgegebene Einstellung der Druckbegrenzungsventile auf das Flächenverhältnis der
boden- zur stangenseitigen Begrenzungsfläche des Kolbens des Antriebshydrozylinders
berücksichtigende,
geeignete Druck-Grenzwerte
vorausgesetzt, ist die bekannte Antriebseinrichtung jedoch mit dem Nachteil
behaftet, daß,
je kleiner die Last ist, um so größer die Verlustleistung wird,
da in demjenigen Druckraum des Antriebszylinders, aus dem Hydraulikmedium
verdrängt
werden muß,
jeweils derselbe Mindestdruck aufgebaut werden muß, bei dessen
Erreichen beziehungsweise Überschreiten
erst Druckmedium aus dem Druckraum austreten und zum drucklosen
Tank hin abfließen
kann. Von einer statistischen Verteilung der Lasten zwischen einem
Minimal- und einem Maximalwert ausgehend, kann daher abgeschätzt werden,
daß bei
der bekannten Antriebseinrichtung das Verhältnis von Nutzleistung zu Verlustleistung
statistisch höchstens
etwa 1/1 ist.A
predetermined setting of the pressure relief valves on the area ratio of
bottom to the rod-side boundary surface of the piston of the drive hydro cylinder
consider,
suitable pressure limits
provided, however, the known drive device with the disadvantage
Afflicted that,
the smaller the load, the greater the power dissipation,
since in that pressure chamber of the drive cylinder, from the hydraulic medium
repressed
must become,
in each case the same minimum pressure must be built, in whose
Reaching or exceeding
first pressure medium escape from the pressure chamber and to the unpressurized
Drain the tank
can. From a statistical distribution of loads between one
Based on minimum and maximum values, it can therefore be estimated that
that at
the known drive device, the ratio of useful power to power loss
statistically at most
is about 1/1.
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine hydraulische Antriebseinrichtung
der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie, statistisch
gesehen, mit einem signifikant geringeren Verlustleistungsanteil
behaftet ist.task
The invention is therefore a hydraulic drive device
of the type mentioned above in that they, statistically
seen, with a significantly lower share of losses
is afflicted.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.These
The object is achieved by the
characterizing features of claim 1 solved.
Hiernach
sind die Vorspannventile als druckgesteuerte 2/2-Wege-Proportionalventile
ausgebildet, die bis zu einem Mindest-Steuerdruck P0 sperrend
sind und, sobald dieser Mindestdruck P0 überschritten
ist, in monotoner Relation mit dem Ansteigen des Druckes, der in
jeweils einen der Antriebsdruckräume
des Antriebszylinders eingekoppelt ist, zunehmend größere Überströmquerschnitte
freigeben. Jedes der beiden Vorspannventile hat eine Steuerkammer,
die mit demjenigen Druckraum des Antriebszylinders in kommunizierender
Verbindung steht, der über
das jeweils andere Vorspannventil an das Hauptsteuerventil angeschlossen
ist, so daß jedes
Ventil gleichsam mit dem Ausgangsdruck des anderen aufgesteuert
werden kann. Auch durch den in die Anschlußkammer des jeweiligen Vorspannventils eingekoppelten
Druck, die bei geöffnetem
Ventil mit der Überströmkammer
und dem angeschlossen Druckraum des Verbrauchers in Verbindung steht, sind
die beiden Vorspannventile aufsteuerbar.Thereafter, the biasing valves are designed as pressure-controlled 2/2-way proportional valves, which are blocking up to a minimum control pressure P 0 and, as soon as this minimum pressure P 0 is exceeded, in monotone relation with the increase in pressure in each one of the Drive pressure chambers of the drive cylinder is coupled, release increasingly larger Überströmquerschnitte. Each of the two bias valves has a control chamber, which communicates with the pressure space of the drive cylinder in communication, which is connected via the other biasing valve to the main control valve, so that each valve can be opened with the output pressure of the other. Also by the coupled into the terminal chamber of the respective biasing pressure, the valve connected to the overflow and the connected Pressure chamber of the consumer is in communication, the two bias valves are aufsteuerbar.
Hierdurch
erzielte funktionelle Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebseinrichtung
sind zumindest die folgenden, wobei, entsprechend einer bevorzugten
Gestaltung der Antriebseinrichtung davon ausgegangen sei, daß beide
Vorspannventile auf denselben Öffnungsdruck P0 ausgelegt sind:
Wird, ausgehend von
der Grundstellung 0 des Hauptsteuerventils dieses in eine seiner
beiden alternativen Durchflußstellungen
I oder II gesteuert, wobei durch den Hub der Auslenkung seines Kolbens
aus der Grundstellung der Volumenstrom eingestellt wird, der die
Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens des Antriebszylinders bestimmt,
so öffnet
zunächst
dasjenige Vorspannventil, über
das Druckmedium vom Druckversorgungsaggregat dem angeschlossenen Druckraum
des Zylinders zuführbar
ist. Dieses Öffnen
des "Zulauf"-Vorspannventils
erfolgt durch die Wirkung des in seine Anschlußkammer eingekoppelten Versorgungsdruckes.
Durch den bei geöffnetem Ventilspalt
zum einen in den angeschlossenen Druckraum des Antriebszylinders
und zum anderen in die Steuerkammer des anderen Vorspannventils eingekoppelten
Druck gelangt unmittelbar nachdem Öffnen des zulaufseitigen Vorspannventils
auch das rücklaufseitige
Vorspannventil in eine hinsichtlich der Ventilspalt-Weite demjenigen
des zulaufseitigen Vorspannventils entsprechende Offen-Stellung,
so daß über dieses
Ventil Druckmedium aus dem anderen Druckraum des Antriebshydrozylinders
zum drucklosen Tank des Versorgungsaggregats hin abströmen kann.
Durch die Drosselwirkung des im Rücklauf liegenden Vorspannventils
wird in dem an dieses Ventil angeschlossenen Druckraum des Antriebszylinders ein
Staudruck aufgebaut, der dem in den andere Druckraum über das
zulaufseitige Vorspannventil eingekoppelten Druck gleichsam entgegenwirkt,
so daß der
Kolben des Antriebshydrozylinders gleichsam eingespannt ist. Greift
die Last am Kolben des Antriebszylinders so an, daß sie dessen
Bewegung zu hemmen sucht, gleichsam bremst, so führt dies zu einer Erhöhung des
in die Steuerkammer des im Rücklauf
liegenden Ventils eingekoppelten Steuerdruckes und entsprechend
zu einer Vergrößerung der
Spaltweite dieses Ventils, so daß der Strömungswiderstand des zum Tank
führenden
Rücklauf-Strömungspfades
entsprechend erniedrigt wird. Greift die Last am Kolben des Antriebshydrozylinders
so an, daß sie
die Bewegung des Kolbens in der eingesteuerten Richtung unterstützt, so
führt dies,
nachdem das im Rücklauf
befindliche Vorspannventil geöffnet hat
und Druckmedium über
dieses zum Tank abströmen
kann, zu einem Druckabfall in dem zustromseitig angeordneten Antriebsdruckraum
des Hydrozylinders und demgemäß auch in
der Steuerkammer des ablaufseitig angeordneten Vorspannventils,
mit der Folge, daß dieses
wieder sperrend wird oder die Weite seines Ventilspaltes wenigstens
so weit reduziert wird, daß sich
in dem an dieses Ventil angeschlossenen Druckraum wieder ein Staudruck
aufbaut, der die Kolbenbewegung hemmt und somit wieder für den eingespannten
Zustand des Kolben sorgt. Durch die hieraus resultierende Abbremsung
des Kolbens erhöht
sich wieder der Druck in dem zulaufseitigen Antriebsdruckraum und
das im Rücklauf
liegende Vorspannventil gelangt wieder in einen Zustand größerer Ventilspaltweite.
In einem sich nach dem erstmaligen Öffnen des im Zulauf liegenden
Vorspannventils ergebenden "eingeschwungen" stationären Zustand bleiben
die Spaltweiten der beiden Vorspannventile im wesentlichen konstant
und die Neigebewegung erfolgt mit der durch die Einstellung des
Hauptsteuerventils vorgegebenen Geschwindigkeit.This achieved functional properties and advantages of the hydraulic drive device according to the invention are at least the following, wherein, according to a preferred design of the drive means is assumed that both bias valves are designed for the same opening pressure P 0 :
Is, starting from the basic position 0 of the main control valve this controlled in one of its two alternative flow positions I or II, being adjusted by the stroke of the deflection of its piston from the basic position of the flow that determines the speed of movement of the piston of the drive cylinder, so first opens the one Preload valve, via the pressure medium from the pressure supply unit to the connected pressure chamber of the cylinder can be fed. This opening of the "inlet" -Vorspannventils carried by the action of the coupled into his terminal chamber supply pressure. Due to the pressure coupled with the valve gap on the one hand in the connected pressure chamber of the drive cylinder and the other in the control chamber of the other biasing pressure passes immediately after opening the inlet side biasing valve and the return side biasing valve in a respect to the valve gap width that of the inlet side biasing valve corresponding open position So that pressure medium from the other pressure chamber of the drive hydraulic cylinder can flow to the pressure-free tank of the supply unit through this valve. Due to the throttling action of the return valve in the return valve, a dynamic pressure is built up in the connected to this valve pressure chamber of the drive cylinder, which counteracts the injected into the other pressure chamber via the inlet-side biasing pressure, so to speak, so that the piston of the drive hydraulic cylinder is clamped as it were. Attacks the load on the piston of the drive cylinder so that it seeks to inhibit its movement, as it brakes, this leads to an increase in the control chamber of the valve in the return valve coupled control pressure and correspondingly to an increase in the gap width of this valve, so that the flow resistance of the tank leading to the return flow path is lowered accordingly. If the load on the piston of the drive hydro cylinder engages in such a way that it supports the movement of the piston in the controlled direction, this leads to a pressure drop in the upstream side after the return valve has opened and pressure medium can flow out to the tank Drive pressure chamber of the hydraulic cylinder and accordingly also in the control chamber of the drain side arranged biasing valve, with the result that this is again blocking or the width of its valve gap is at least so far reduced that builds up in the pressure chamber connected to this valve back pressure, the Piston movement inhibits and thus provides again for the clamped state of the piston. Due to the resulting deceleration of the piston, the pressure in the inlet-side drive pressure chamber increases again, and the biasing valve lying in the return reaches a state of greater valve gap width again. In a "steady state" steady state resulting after initial opening of the inlet valve in the inlet, the gap widths of the two prestress valves remain essentially constant and the tilting movement takes place at the speed determined by the setting of the main control valve.
Da
der zum Öffnen
der Vorspannventile erforderliche Mindestdruck signifikant niedriger
gewählt werden
kann als der zur Einsteuerung der Mast-Neigebewegungen maximal erforderliche
Druck, vermittelt die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung den Vorteil,
daß der
Arbeitsbereich, innerhalb dessen ein praktisch verlustleistungsfreier
Betrieb der Antriebseinrichtung möglich ist, zu niedrigen Lasten
hin signifikant erweitert ist und die Mehrzahl der statistisch bedeutsamen
Last-Betriebssituationen umfaßt,
mit der Folge, daß die
erfindungsgemäße Antriebseinrichtung
insoweit einen besonders energiesparenden Betrieb eines mit ihr
ausgerüsteten
Geräts,
z.B. eines Gabelstablers oder einer mobilen Betonpumpe ermöglicht.There
the one to open
The minimum pressure required by the preload valves is significantly lower
to get voted
can be used as the maximum required for the control of the mast tilting movements
Pressure, the drive device according to the invention gives the advantage
that the
Workspace, within which a practically loss-free
Operation of the drive device is possible at low loads
is significantly extended and the majority of statistically significant
Includes load operating situations,
with the result that the
Drive device according to the invention
so far a particularly energy-saving operation of one with her
equipped
device,
e.g. a forklift or a mobile concrete pump allows.
Unter
der Voraussetzung, daß der
Anteil des Masts an der Gesamtlast, die vor- oder zurückgeneigt
werden muß,
relativ hoch ist, ist die Auslegung gemäß Anspruch 3 besonders zweckmäßig, da
dann jeglicher Betrieb der An triebseinrichtung mit Nutzlast im gleichsam
verlustleistungsfreien Druckbereich erfolgen kann.Under
the condition that the
Proportion of the mast to the total load, which inclines forward or backward
must become,
is relatively high, the design according to claim 3 is particularly useful because
then any operation of the drive device with payload in quasi
loss-performance-free pressure range can be done.
Die
gemäß Anspruch
4 vorgesehene Auslegung der Antriebseinrichtung ermöglicht in
der überwiegenden
Zahl der statistisch relevanten Betriebssituationen einen weitgehend
verlustleistungsfreien Betrieb der Antriebseinrichtung.The
according to claim
4 provided interpretation of the drive device allows in
the predominant
Number of statistically relevant operating situations to a large extent
loss-performance-free operation of the drive device.
In
zweckmäßiger Gestaltung
der Antriebseinrichtung sind die Vorspannventile als Sitzventile ausgebildet,
deren Ventilkörper
durch Federn definierter Vorspannung gegen die Ventilsitze gedrängt werden.
In Kombination hiermit ist es besonders vorteilhaft, wenn die Vorspannung
der Ventilfedern einstellbar ist, um die Antriebseinrichtung an
statistisch besonders häufig
auftretende Lastbereiche anpassen zu können.In
appropriate design
the drive device, the biasing valves are designed as seat valves,
its valve body
be biased by springs defined bias against the valve seats.
In combination with this it is particularly advantageous if the bias
the valve springs is adjustable to the drive device
statistically very common
to be able to adapt occurring load ranges.
Hierbei
ist es besonders vorteilhaft, wenn, wie gemäß Anspruch 7 vorgesehen, die
Vorspannung der Ventilfedern "fern"-gesteuert einstellbar
ist und dabei vorzugsweise in Abhängigkeit von lastcharakteristischen
Ausgangssignalen eines Lastsensors elektronisch gesteuert einstellbar
ist. Ein geeigneter Sensor hierfür
ist beispielsweise ein Druck-Spannungswandler mittels dessen z.B.
der durch die Last bedingte Druck in einem Hubzylinder der Gesamt-Installation
erfaßbar
ist. Das Ausgangssignal eines solchen Drucksensors kann durch eine
zweckgerechte Verarbeitung in einer elektronischen Steuereinheit auch
zur bedarfsgerechten Einstellung der Vorspannungen der Ventilfedern
der Vorspannventile genutzt werden.It is particularly advantageous if, as provided according to claim 7, the bias of the valve springs "remote" -controlled adjustable and is preferably electronically controlled adjustable in response to load-characteristic output signals of a load sensor. A suitable sensor for this purpose is, for example, a pressure-voltage converter by means of which, for example, the pressure caused by the load in a lifting cylinder of the overall installation can be detected. The output signal of such a pressure sensor can be used by a purposeful processing in an electronic control unit also to adjust the needs of the biasing of the valve springs of the biasing valves.
Durch
die Merkmale der Ansprüche
8 und 9 sind bevorzugte mit geringem Raumbedarf realisierbare Gestaltungen
der Vorspannventile angegeben, durch deren Gestaltung gemäß Anspruch
10 eine zusätzliche
Schutzfunktion dahingehend erzielt wird, daß ein bei Stillstand des Antriebszylinders
sich z.B. aufgrund äußerer Einflüsse aufbauender
Druck auf einen Wert begrenzt bleibt, der im Höchstfall um etwa 1/3 höher ist
als der maximale Systemdruck, auf den die Antriebseinrichtung ausgelegt
ist.By
the features of the claims
FIGS. 8 and 9 are preferred designs that can be realized with a small space requirement
the biasing valves specified by the design according to claim
10 an additional
Protective function is achieved in that one at standstill of the drive cylinder
e.g. due to external influences
Pressure remains limited to a value that is at most about 1/3 higher
as the maximum system pressure to which the drive device is designed
is.
Bei
vorzugsweise identischer Ausbildung der beiden Vorspannventile,
ist es besonders vorteilhaft, wenn diese als Patronenventile mit
abschnittsweise zylindrisch rohrförmig gestalteten Gehäusehülsen ausgebildet
sind, die in Aufnahmebohrungen eines Anschlußblocks einschraubbar und durch
Ringdichtungen gegen die Aufnahmebohrungen abdichtbar sind, wobei
in einem solchen Anschlußblock
auch noch weitere Komponenten einer komplexeren Hydraulik-Installation
untergebracht sein können.
Die gemäß Anspruch
13 vorgesehene Anordnung der beiden Vorspannventile hat den Vorteil,
daß Steuer- und
Verbindungskanäle,
die zur wechselseitigen Druck-Ansteuerung der Vorspannventile erforderlich sind,
mit minimalen Längen
der Strömungspfade
realisierbar sind.at
preferably identical design of the two biasing valves,
It is particularly advantageous when using these as cartridge valves
partially cylindrical tubular shaped housing sleeves formed
are screwed into receiving holes of a terminal block and through
Ring seals are sealable against the mounting holes, wherein
in such a terminal block
also other components of a more complex hydraulic installation
can be accommodated.
The according to claim
13 provided arrangement of the two bias valves has the advantage
that tax and
Connecting channels,
which are required for the mutual pressure control of the biasing valves,
with minimal lengths
the flow paths
are feasible.
Die
Herstellung des Anschlußblocks
der Antriebseinrichtung ist dann besonders einfach, wenn dieser
in der durch die Merkmale des Anspruchs 14 angegebenen Technik realisiert
ist.The
Production of the connection block
the drive device is particularly simple if this
implemented in the technique specified by the features of claim 14
is.
Weitere
Einzelheiten der erfindungsgemäßen elektrohydraulischen
Antriebseinrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie einiger Abwandlungen desselben anhand der Zeichnung. Es zeigen:Further
Details of the electrohydraulic invention
Drive device will become apparent from the following description
a preferred embodiment
and some modifications thereof with reference to the drawing. Show it:
1 ein
schematisch vereinfachtes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung; 1 a schematically simplified circuit diagram of a drive device according to the invention;
2a eine
schematisch vereinfachte Darstellung einer Schwenkvorrichtung zur
Erläuterung der
Funktion der Antriebseinrichtung gemäß 1, 2a a schematically simplified representation of a pivoting device for explaining the function of the drive device according to 1 .
2b eine
schematisch vereinfachte Darstellung eines Gabelstapler-Fahrzeugs zur Erläuterung
eines speziellen Einsatzzweckes der Antriebseinrichtung gemäß 1 und 2 B a simplified schematic representation of a forklift vehicle to explain a specific purpose of the drive device according to 1 and
3 eine
spezielle Gestaltung bei der Antriebseinrichtung gemäß 1 einsetzbarer
Vorspannventile, über
die der Zustrom von Druckmedium von einem Hauptsteuerventil zum
Verbraucher und der Rückfluß von Druckmedium
zu dem zur Funktionssteuerung des hydraulischen Verbrauchers vorgesehenen
Hauptsteuerventil erfolgt, in maßstäblicher Längsschnittdarstellung. 3 a special design in the drive device according to 1 usable prestress valves, via which the inflow of pressure medium from a main control valve to the consumer and the return of pressure medium to the provided for functional control of the hydraulic consumer main control valve, in scale longitudinal section.
Für die in
der 1 insgesamt mit 10 bezeichnete hydraulische
Antriebseinrichtung sei zum Zweck der Erläuterung, d.h. ohne Beschränkung der Allgemeinheit,
angenommen, daß sie
als Schwenkantrieb einsetzbar sein soll, mittels dessen ein eine Last 11 der
Masse m tragender Hubmast 12, der um eine unterhalb der
Last 11 angeordnete horizontale Achse 13 schwenkbar
ist, innerhalb des Schwenkbereiches α, in dem ein Wechsel der Angriffsrichtung des
durch die Last 11 und die Neigung des Hubmasts 12 sowie
dessen effektive Länge
r bedingten Drehmoments um die Schwenkachse 13 auftreten
kann, mit definierter, z. B. konstanter Winkelgeschwindigkeit ω schwenkbar
ist.For those in the 1 in total with 10 designated hydraulic drive means is for the purpose of explanation, ie, without limiting the generality, assumed that it should be used as a pivot drive, by means of a load 11 the mass m carrying mast 12 which is one below the load 11 arranged horizontal axis 13 is pivotable, within the pivoting range α, in which a change of the direction of attack of the load 11 and the inclination of the lifting mast 12 and its effective length r conditional torque about the pivot axis 13 can occur with defined, z. B. constant angular velocity ω is pivotable.
Der
Leistungsantrieb der Antriebseinrichtung 10 ist als doppelt
wirkender linearer Hydrozylinder 14 mit einseitig aus seinem
Gehäuse 16 austretender Kolbenstange 17 ausgebildet,
die mit dem Arm 12 gelenkig verbunden ist, wobei die Gelenkachse 18 des
diesbezüglichen
Verbindungsgelenkes 19 und die Gelenkachse 21 eines
Basis-Schwenklagers, um die der Hydrozylinder 14 innerhalb
eines relativ kleinen Schwenkbereiches β, gemäß der Darstellung der 2a auf-
und abschwenkbar gelagert ist, parallel zu der Schwenkachse 13 des
Sockelgelenks 23 verlaufen, was fest an einem ledig lich
schematisch angedeuteten Gestell 24 angeordnet ist, das
auch das Basisgelenk 22 des Hydrozylinders 14 trägt.The power drive of the drive device 10 is a double-acting linear hydraulic cylinder 14 with one side out of its housing 16 emerging piston rod 17 trained with the arm 12 articulated, the hinge axis 18 of the relevant joint connection 19 and the hinge axis 21 a basic pivot bearing to those of the hydraulic cylinder 14 within a relatively small pivoting range β, as shown in FIG 2a is mounted swung up and down, parallel to the pivot axis 13 of the socket joint 23 run, which is firmly attached to a single Lich schematically indicated frame 24 which is also the base joint 22 of the hydraulic cylinder 14 wearing.
Die
Anordnung des Hubmasts 12 und des Hydrozylinders 14 ist
so getroffen, daß in
den möglichen
Schwenk-Positionen des Hubmasts 12 und des Hydrozylinders 14 die
zentrale Achse 26 der Kolbenstange 17 nahezu rechtwinklig
zu der zentralen Achse des Hubmasts 12 verläuft, die
gemäß der Darstellung
der 2 den Schwerpunkt 27 der
durch die Last 11 und den Hubmast 12 gebildeten
Massen-Anordnung mit dem Gelenkpunkt verbindet, in dem die Schwenkachse 13 des
Sockelgelenks 23 die Darstellungsebene durchstößt.The arrangement of the lifting mast 12 and the hydraulic cylinder 14 is made such that in the possible pivoting positions of the lifting mast 12 and the hydraulic cylinder 14 the central axis 26 the piston rod 17 almost perpendicular to the central axis of the mast 12 runs, which according to the representation of 2 the focus 27 the one by the load 11 and the mast 12 formed mass arrangement connects to the hinge point, in which the pivot axis 13 of the socket joint 23 pierces the presentation plane.
Befindet
sich der Schwerpunkt 27 der Last 11 nicht genau über der
Schwenkachse 13, sondern gemäß der Darstellung der 2 in einem Winkelabstand αl oder αr von
dieser neutralen "Null"-Lage, so führt dies
zu einem Drehmoment T um die horizontale Schwenkachse 13,
das durch die Beziehung T
= m·g·r·sin αr,l (1),gegeben
ist, in der mit g die Erdbeschleunigung (g = 9,81 ms–2),
mit αr die Neigung des Hubmasts 12, wenn
dieser zum Antriebszylinder 14 hin geneigt ist, und mit αl die
Neigung des Hubmasts 12 bezeichnet sind, wenn dieser vom
Antriebszylinder 14 weg geneigt ist, d.h. sich, vom Antriebszylinder 14 aus
gesehen jenseits der neutralen Mittelposition befindet. Auf der
einen "rechten", dem Hydrozylinder 14 zugewandten
Seite führt
dies zu einer Kraft Fr, die die Kolbenstange 17 und
den mit dieser fest verbundenen Zylinderkolben 28 in Richtung
auf den Boden 29 des Zylindergehäuses 16 drängt; auf
der "linken", vom Antriebszylinder 14 aus
gesehen jenseits der Mittelposition liegenden Seite führt das
Drehmoment gemäß der Beziehung
(1) zu einer auf die Kolbenstange 17 und den Kolben 28 wirkenden
Kraft, die "nach
außen" gerichtet ist, d.h.
den Kolben 28 im Sinne einer Verkleinerung stangen seitigen
Druckraumes 31 und demgemäß im Sinne einer Vergrößerung des
bodenseitigen Druckraumes 32 des Antriebs-Hydrozylinders 14 zu
verschieben tendiert.Is the center of gravity 27 the load 11 not exactly above the pivot axis 13 but ge according to the representation of 2 at an angular distance α l or α r from this neutral "zero" position, this leads to a torque T about the horizontal pivot axis 13 that through the relationship T = m · g · r · sin α r, l (1), with the acceleration of gravity (g = 9.81 ms -2 ), with α r the inclination of the lifting mast 12 if this to the drive cylinder 14 is inclined, and with α l the inclination of the lifting mast 12 are designated, if this from the drive cylinder 14 is inclined away, ie, from the drive cylinder 14 seen from beyond the neutral middle position. On the one "right", the hydraulic cylinder 14 facing side, this leads to a force F r , which is the piston rod 17 and with this firmly connected cylinder piston 28 towards the ground 29 of the cylinder housing 16 urges; on the "left", from the drive cylinder 14 seen from beyond the central position side, the torque according to the relationship (1) leads to a on the piston rod 17 and the piston 28 acting force, which is directed "outwards", ie the piston 28 in the sense of a reduction rod side pressure chamber 31 and accordingly in the sense of enlarging the bottom-side pressure chamber 32 the drive hydraulic cylinder 14 tends to shift.
Die
Antriebseinrichtung 10 ist z. B. als Neigungsantrieb für den "ersten" schwenkbaren Basisarm
eines mehrarmigen Verteilermasts einer mobilen Betonpumpe einsetzbar,
insbesondere auch als Neigungsantrieb für den Hubmast 12 eines
in der 2b schematisch dargestelltes
Gabelstapler-Fahrzeugs 33 geeignet,
dessen Gabel 34 an dem Hubmast 12 mittels eines
lediglich schematisch angedeuteten hydraulischen Hub-Zylinders 36 anhebbar
und absenkbar ist. Dieser Hub-Zylinder 36 ist bei einem
Gabelstabler üblicherweise
als einfach wirkender Hydrozylinder ausgebildet, der durch ventilgesteuerte
Druckbeaufschlagung seines Antriebsdruckraumes im Sinne einer Anhebung
der Gabel 34 und der von dieser getragenen Last 11' arbeitet und
bei Druckentlastung dieses Antriebsdruckraumes durch die Gewichtskraft der
an seinem Kolben abgestützten
Gesamtlast, die durch die Gabel 34 und die Transportlast 11' gebildet ist,
die Absenkung derselben vermittelt. Zur Erfassung des im Antriebsdruckraum
herrschenden Druckes ist ein lediglich schematisch angedeuteter Drucksensor 39 vorgesehen,
dessen elektrisches Ausgangssignal ein Maß für die Gesamtlast und, da die
durch die verfahrbare Gabel 34 bedingte "Grund"-Last als konstant
und bekannt vorausgesetzt werden kann, auch ein Maß für die Transportlast 11' ist.The drive device 10 is z. B. can be used as tilt drive for the "first" pivoting base arm of a multi-arm distribution boom of a mobile concrete pump, especially as a tilt drive for the mast 12 one in the 2 B schematically illustrated forklift vehicle 33 suitable, its fork 34 on the mast 12 by means of an only schematically indicated hydraulic lifting cylinder 36 can be raised and lowered. This lifting cylinder 36 is usually formed in a forklift as a single-acting hydraulic cylinder, the valve-controlled pressurization of its drive pressure chamber in the sense of raising the fork 34 and the load carried by it 11 ' works and pressure relief of this drive pressure chamber by the weight of the supported on his piston total load, through the fork 34 and the transport load 11 ' is formed, the lowering of the same mediates. To detect the pressure prevailing in the drive pressure chamber pressure is only schematically indicated pressure sensor 39 provided, whose electrical output signal is a measure of the total load and, as determined by the movable fork 34 conditional "basic" load can be assumed to be constant and known, also a measure of the transport load 11 ' is.
In
einer zum Aufnehmen einer Last 11' vorgesehenen Schwenkposition des
Hubmasts 12 verläuft
dessen die Schwenkachse 13 enthaltende Mittelebene 37 senkrecht
und die Arme der Gabel 34 verlaufen waagrecht, so daß die Gabel
in hinreichend weit abgesenkter Position durch Verfahren des Gabelstabler-Fahrzeuges 33,
in die eine Palette 38, auf der die Last 11' abgestellt
ist, untergreifende Position bringbar ist. Hiernach wird durch eine
kleinhubige Aufwärtsbewegung
der Gabel die Palette samt der von ihr getragenen Last 11' vom Boden,
auf dem die Palette 38 abgestellt war, angehoben. Die hier durch erreichte
Konfiguration entspricht hinsichtlich der Drehmomententfaltung durch
die Gesamtlast, die sich aus der Transportlast 11' und der durch
den Hubmast 12 und die Gabel 34 gebildeten Last
zusammensetzt, der Konfiguration II der 2a. Für die Transport-Fahrt
von der Aufnahmestelle der Transportlast 11' zu einem nicht dargestellten Hochregal wird
mittels der Schwenk-Antriebseinrichtung 10 eine zum Fahrzeug
hin gerichtete Neigung des Hubmasts 12 eingestellt, und
es kann schon, während
das Fahrzeug 33 zu der vorgesehenen Lagerungsstelle fährt, die
Gabel 34 mit der Transportlast 11' so weit angehoben werden, daß die Palette 38 mit
der Transportlast 11' durch
Zurückschwenken
des Hubmasts in die Position mit vertikalem Verlauf seiner Mittelebene 37 in
die für
das Abstellen auf einem Hochregal-Boden geeignete "horizontale" Lage gebracht werden
kann. Hierbei ist es, je nach der Anordnung der Transportlast 11' und der Hubhöhe derselben,
möglich,
daß während des
Anhebens der Transportlast 11' die in der 2a mit "0" bezeichnete drehmoment-neutrale Konfiguration überschritten
wird und eine Anordnung der Last 11' erreicht wird, in der, entsprechend
der Konfiguration I der 2a das
last-bedingte Drehmoment so gerichtet ist, daß es die zum Fahrzeug 33 hin
gerichtete Neigung des Hubmasts 12 zu vergrößern tendiert.
Entsprechend dem zur Erläuterung
gewählten
Einsatzbeispiel tritt auch beim Abstellen der Transportlast 11' auf einem hoch
gelegenen Regalboden ein Wechsel der Drehmoment-Angriffsrichtung auf,
wenn der Hubmast 12 aus der der Konfiguration I der 2a entsprechenden
Position in die der Konfiguration II der 2a entsprechende
Position zurück
geschwenkt wird, in der die Palette 38 mit der Transportlast 11' – bei horizontalem
Verlauf der Tragarme der Gabel 34 – auf dem Regalboden abstellbar ist.In one to pick up a load 11 ' provided pivot position of the lifting mast 12 whose runs the pivot axis 13 containing median plane 37 vertical and the arms of the fork 34 run horizontally, so that the fork in a sufficiently far lowered position by moving the forklift vehicle 33 into a palette 38 on which the load 11 ' is turned off, under cross position can be brought. After that, the pallet together with the load carried by it is moved by a short-stroke upward movement of the fork 11 ' from the ground on which the pallet 38 was parked, raised. The configuration achieved here corresponds in terms of the torque development by the total load resulting from the transport load 11 ' and the one by the mast 12 and the fork 34 formed load, the configuration of the II 2a , For the transport journey from the receiving point of the transport load 11 ' to a high-bay, not shown, by means of the pivot drive device 10 a directed towards the vehicle inclination of the lifting mast 12 set, and it can, while the vehicle 33 to the designated storage place drives, the fork 34 with the transport load 11 ' be raised so far that the pallet 38 with the transport load 11 ' by pivoting back the lifting mast in the position with vertical course of its center plane 37 into which a "horizontal" position suitable for parking on a high-shelf floor can be brought. This is, depending on the arrangement of the transport load 11 ' and the lift height thereof, possible that during the lifting of the transport load 11 ' the in the 2a with "0" torque-neutral configuration is exceeded and an arrangement of the load 11 ' is reached, in, according to the configuration I the 2a the load-related torque is directed so that it is the vehicle 33 directed tilt of the lifting mast 12 tends to increase. According to the application example chosen for explanation also occurs when parking the transport load 11 ' on a high-lying shelf a change of torque-attack direction on when the mast 12 from the configuration I the 2a corresponding position in the configuration of the II 2a corresponding position is pivoted back, in which the pallet 38 with the transport load 11 ' - With horizontal course of the support arms of the fork 34 - Can be parked on the shelf.
Zur
Steuerung der Schwenkbewegungen des Hubmasts 12, durch
die dessen Neigung mit vorgebbarer Geschwindigkeit einstellbar ist,
ist eine insgesamt mit 40 bezeichnete elektrohydraulische
Steuereinheit vorgesehen, die ein über ein manuell betätigbares
Sollwert-Vorgabeelement 41 einer elektronischen Steuereinheit 42 elektrisch
ansteuerbares Hauptsteuerventil 43 um faßt, mittels dessen die Richtung
der Schwenkbewegungen des Masts sowie deren Geschwindigkeit steuerbar
sind, des weiteren zwei druckgesteuerte Vorspannventile 44 und 46,
die zwischen das Hauptsteuerventil 43 und den hydraulischen
Verbraucher – den
Schwenkantriebs-Hydrozylinder 14, geschaltet sind, sowie
eine Druckwaage 47, die zwischen des lediglich schematisch
angedeutete Druckversorgungsaggregat 48 und das Hauptsteuerventil 43 geschaltet
ist und eine last-unabhängige
Stromregelung des vom Druckversorgungsaggregat über das Hauptsteuerventil 43 zum
Verbraucher geleiteten und von diesem zurück zum drucklosen Tank 58 des
Druckversorgungsaggregats 48 geleiteten Hydrauliköl-Stromes
vermittelt. Das Druckversorgungsaggregat 48 ist z. B. mit
einer Konstantpumpe bestückt,
deren Ausgangsdruck mittels einer nicht dargestellten lastsensierender
Druckwaage geregelt und mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Druckbegrenzungsventils
begrenzt wird.For controlling the pivoting movements of the lifting mast 12 , through whose inclination is adjustable with a predeterminable speed, is a total with 40 designated electro-hydraulic control unit provided, the one via a manually operable setpoint input element 41 an electronic control unit 42 electrically controllable main control valve 43 To summarizes, by means of which the direction of the pivoting movements of the mast and their speed are controllable, further two pressure-controlled biasing valves 44 and 46 placed between the main control valve 43 and the hydraulic consumer - the semi-rotary Hydrozy soothing 14 , are switched, as well as a pressure balance 47 between the only schematically indicated pressure supply unit 48 and the main control valve 43 is switched and a load-independent flow control of the pressure supply unit via the main control valve 43 led to the consumer and from this back to the unpressurized tank 58 of the pressure supply unit 48 directed hydraulic oil flow mediated. The pressure supply unit 48 is z. B. equipped with a constant pump whose output pressure is controlled by means of a load-sensing pressure compensator, not shown, and limited by means of a pressure relief valve, also not shown.
Das
Hauptsteuerventil 43 ist, seiner Grundfunktion nach, als
5/3-Wege-Ventil ausgebildet, das eine durch Ventilfedern 49 und 51 zentrierte
Grundstellung 0 hat, die dem Stillstand des Schwenk-Antriebshydrozylinders 14 zugeordnet
ist, sowie alternative Durchflußstellungen
I und II, die den in alternativen Richtungen erfolgenden Auslenkungen
des Antriebszylinderkolbens 28 bzw. Schwenkbewegungen des
Masts 12 zugeordnet sind.The main control valve 43 is, in its basic function, designed as a 5/3-way valve, the one by valve springs 49 and 51 centered home position has 0, which is the stoppage of the swing drive hydro cylinder 14 and alternative flow positions I and II, which take place in the alternative directions displacements of the drive cylinder piston 28 or pivoting movements of the mast 12 assigned.
In
der Grundstellung 0 des Hauptsteuerventils 43 ist sein
P-Versorgungsanschluß 52 gegen
die verbraucherseitigen A- und B-Steueranschlüsse 53 und 54,
die über
je eines der beiden Vorspannventile 44 und 46 mit
dem A-Verbraucheranschluß 56 bzw. dem
B-Verbraucheranschluß 57 des
Hydrozylinders 14 verbunden sind, abgesperrt, die A- und
B-Steueranschlüsse 53 und 54 des
Hauptsteuerventils 43 jedoch beide mit dem drucklosen Tank 58 des
Druckversorgungsaggregats 48 verbunden.In the basic position 0 of the main control valve 43 is its P supply connection 52 against the consumer-side A and B control connections 53 and 54 , which each have one of the two bias valves 44 and 46 with the A consumer outlet 56 or the B consumer connection 57 of the hydraulic cylinder 14 are connected, shut off, the A and B control terminals 53 and 54 of the main control valve 43 however both with the unpressurized tank 58 of the pressure supply unit 48 connected.
In
der Grundstellung 0 des Hauptsteuerventils 43 sind die
beiden druckgesteuerten Vorspannventile 44 und 46,
die ihrer Grundfunktion nach 2/2-Wege-Ventile
sind, durch vorgespannte Ventilfedern 59 in ihre jeweilige
Sperrstellung 0 gedrängt,
so daß weder
aus dem stangenseitigen Druckraum 31 noch aus dem bodenseitigen
Druckraum 32 Hydrauliköl
zum Tank 48 hin abströmen
kann.In the basic position 0 of the main control valve 43 are the two pressure-controlled preload valves 44 and 46 , which are their basic function to 2/2-way valves, by prestressed valve springs 59 pushed into their respective blocking position 0, so that neither from the rod-side pressure chamber 31 still from the bottom pressure chamber 32 Hydraulic oil to the tank 48 can flow out.
Das
Hauptsteuerventil 43 ist als "lineares" Schieberventil ausgebildet, dessen
durch das 5/3-Wege-Ventilsymbol repräsentierter Kolben 63 durch
Auslenkungen in den einander entgegengesetzten Verschieberichtungen
aus der Grundstellung in die Funktionsstellungen I und II steuerbar
ist. Der hierfür
erforderliche Linearantrieb 64 ist als spielfreier Spindeltrieb
ausgebildet, der als rotatorischen Antriebsmotor einen digital gesteuerten
Schrittmotor 66 hat und axiale Verschiebungen des Ventilkolbens 63 in
Schrittweiten von 3,75 μm
ermöglicht,
was 1.600 Schritten pro Umdrehung der Motorwelle 67 entspricht.
Der Rotor dieses Motors 66 hat eine federzentrierte Grundstellung,
mit der die Grundstellung 0 des Hauptsteuerventilkolbens 63 korrespondiert.
Das Hauptsteuerventil 43 ist so gestaltet, daß mit zunehmenden
Auslenkungen des Ventilkolbens in der einen oder der anderen Richtung
stetig zunehmende Strömungsquerschnitte
der vom P-Versorgungsanschluß 52 ausgehenden
Ventil-Strömungspfade 68 bzw. 69 freigegeben
werden. Diese funktionelle Eigenschaft des Hauptsteuerventils 43 ist
im Ventilsymbol durch Stelldrosseln 611 ,
und 612 veranschaulicht, deren
Strömungswiderstand
mit zunehmender Auslenkung des Ventilkolbens 63 aus der
Grundstellung 0 abnimmt. In der Funktionsstellung I ist der P-Versorgungsanschluß 52 des
Hauptsteuerventils 43 mit dem A-Steueranschluß 53 verbunden
und der B-Steueranschluß 54 mit
dem T-Versorgungsanschluß 70,
so daß,
wenn gleichzeitig die Vorspannventile 44 und 46 in
ihre Durchfluß-Stellungen
I gesteuert sind, unter hohem Druck stehendes Hydrauliköl in den
bodenseitigen Druckraum 32 des Hydrozylinders 14 eingekoppelt
ist und dessen stangenseitiger Druckraum 31 mit dem Tank 58 des
Druckversorgungsaggregats 48 verbunden ist, wobei der Kolben 28 des
Antriebs-Hydrozylinders 14 eine gemäß der Darstellung der 1 nach
rechts gerichtete Verschiebung erfährt, deren Geschwindigkeit
im wesentlichen durch den wählbar
eingestellten Durchflußquerschnitt
des P/A-Strömungspfades 68 des
Hauptsteuerventils 43 bestimmt ist.The main control valve 43 is designed as a "linear" spool valve whose piston is represented by the 5/3-way valve symbol 63 can be controlled by deflections in the opposite displacement directions from the basic position to the functional positions I and II. The required linear drive 64 is designed as a backlash-free spindle drive, the rotary drive motor as a digitally controlled stepper motor 66 has and axial displacements of the valve piston 63 in increments of 3.75 microns, allowing 1,600 steps per revolution of the motor shaft 67 equivalent. The rotor of this engine 66 has a spring-centered basic position, with the basic position 0 of the main control valve piston 63 corresponds. The main control valve 43 is designed so that with increasing deflections of the valve piston in one or the other direction steadily increasing flow cross-sections of the P-supply connection 52 outgoing valve flow paths 68 respectively. 69 be released. This functional feature of the main control valve 43 is in the valve symbol by means of adjusting throttles 61 1 , and 61 2 illustrates their flow resistance with increasing deflection of the valve piston 63 from the basic position 0 decreases. In the functional position I is the P supply connection 52 of the main control valve 43 with the A-control connection 53 connected and the B control terminal 54 with the T-supply connection 70 , so if at the same time the bias valves 44 and 46 are controlled in their flow positions I, under high pressure hydraulic oil in the bottom pressure chamber 32 of the hydraulic cylinder 14 coupled and its rod-side pressure chamber 31 with the tank 58 of the pressure supply unit 48 is connected, the piston 28 the drive hydraulic cylinder 14 one according to the representation of 1 the shift is directed to the right, the speed of which is essentially determined by the selectable flow cross-section of the P / A flow path 68 of the main control valve 43 is determined.
In
der Funktionsstellung II des Hauptsteuerventils 43 ist
dessen P-Versorgungsanschluß 52 mit dem
B-Steueranschluß 54 verbunden
und der A-Steueranschluß 53 mit
dem T-Versorgungsanschluß 70 des
Hauptsteuerventils 43, so daß, wenn sich die beiden Vorspannventile 44 und 46 in
ihren Durchfluß-Stellungen
I befinden, der hohe Versorgungsdruck in den stangenseitigen Antriebsdruckraum 31 des
Hydrozylinders 14 eingekoppelt ist und der bodenseitige
Druckraum des Hydrozylinders 14 mit dem Tank 58 des
Druckversorgungsaggregats verbunden ist, und der Hauptzylinderkolben 28 gemäß der Darstellung
der 1 nach links verschiebbar ist.In the functional position II of the main control valve 43 is its P supply connection 52 with the B control terminal 54 connected and the A-control terminal 53 with the T-supply connection 70 of the main control valve 43 so that when the two bias valves 44 and 46 are in their flow positions I, the high supply pressure in the rod-side drive pressure chamber 31 of the hydraulic cylinder 14 coupled and the bottom-side pressure chamber of the hydraulic cylinder 14 with the tank 58 the pressure supply unit is connected, and the master cylinder piston 28 according to the representation of 1 is displaceable to the left.
Die
beiden Vorspannventile 44 und 46, zu deren Erläuterung
nunmehr auch auf die 3 Bezug genommen sei, in der
konstruktive Einzelheiten dieser beiden Ventile dargestellt sind,
sind als druck-gesteuerte Ventile ausgebildet, die bei dem zur Erläuterung
gewählten
speziellen Ausführungsbeispiel
baugleich als Sitzventile ausgeführt
sind, die in ihrer sperrenden Grundstellung hermetisch dicht sind,
wenn und solange ein zum Auf-Steuern der Ventile erforderlicher
Steuerdruck unterhalb eines auslegungs-bedingten Betrages liegt.The two preload valves 44 and 46 , to the explanation of which now also to the 3 Reference is made, are shown in the constructive details of these two valves are designed as pressure-controlled valves, which are designed identical in the particular embodiment chosen for explanation as poppet valves, which are hermetically sealed in their blocking basic position, if and as long as a On-controlling the valves required control pressure is below a design-related amount.
Die
Vorspannventile 44 und 46 sind als sogenannte
Patronenventile ausgebildet, die in je eine insgesamt mit 721 bzw. 722 bezeichnete
Aufnahmebohrung eines insgesamt mit 73 bezeichneten Anschlußblocks
einschraubbar sind, innerhalb dessen durch miteinander fluchtende
und/oder miteinander in Querschnittsüberlappung stehende Öffnungen
von Segmentplatten 74i (i = 1 bis
n), aus denen der Anschlußblock 73 durch
Hartlöten
zusammengefügt ist, Steuerkanäle 761 und 762 sowie
Anschlußkammern 771 und 772 ,
des weiteren Überströmkammern 781 und 782 sowie
mit diesen in kommunizierender Verbindung stehende Anschlußkanäle 791 und 792 gebildet
sind, über
die die möglichen
Verbindungen des A-Steueranschlusses 53 und des B-Steueranschlusses 54 des
Hauptsteuerventils 43 mit den Verbraucheranschlüssen 56 und 57 des
Antriebs-Hydrozylinders 14 druckgesteuert freigebbar und
absperrbar sind. Eine mögliche
Folge der Segmentplatten ist im unteren Teil der 3 gestrichelt
angedeutet.The preload valves 44 and 46 are designed as so-called cartridge valves, each with a total of 72 1 respectively. 72 2 designated receiving bore of a total with 73 designated terminal block are screwed, within which by aligned with each other and / or in cross-section overlapping openings of segment plates 74 i (i = 1 to n), which make up the terminal block 73 brazed together, control channels 76 1 and 2 as well as connection chambers 77 1 and 77 2 , further overflow chambers 78 1 and 2 and with these in communicating connection channels 79 1 and 79 2 are formed, over which the possible connections of the A control terminal 53 and the B control terminal 54 of the main control valve 43 with the consumer connections 56 and 57 the drive hydraulic cylinder 14 pressure-controlled are releasable and lockable. A possible consequence of the segment plates is in the lower part of the 3 indicated by dashed lines.
Die
Aufnahmebohrungen 721 und 722 sind als Stufenbohrungen ausgebildet,
die je eine dem Durchmesser nach größere Bohrungsstufe 81 und eine
dem Durchmesser nach kleinere Bohrungsstufe 82 haben. Die
Aufnahmebohrungen 721 und 722 sind von einander gegenüberliegenden
parallelen Stirnflächen 83 und 84 des
Anschlußblocks 73 her
mit zu diesen rechtwinkligem Verlauf ihrer zentralen Längsachsen 861 bzw. 862 eingebracht,
wobei die Bohrungsabschnitte 81 des jeweils größeren Durchmessers
von den einander gegenüberliegenden
Stirnflächen 83 bzw. 84 des
Anschlußblocks 73 ausgehen und
innerhalb des Anschlußblocks 73 in
die Überströmkammer 781 bzw. 782 des
jeweiligen Vorspannventils 44 bzw. 46 münden.The mounting holes 72 1 and 72 2 are designed as stepped holes, each having a larger diameter diameter bore 81 and a smaller diameter drill hole step 82 to have. The mounting holes 72 1 and 72 2 are of opposite parallel faces 83 and 84 of the connection block 73 forth with to these orthogonal course of their central longitudinal axes 86 1 respectively. 2 introduced, wherein the bore sections 81 of the respective larger diameter of the opposite end faces 83 respectively. 84 of the connection block 73 go out and inside the connection block 73 into the overflow chamber 78 1 respectively. 2 of the respective biasing valve 44 respectively. 46 lead.
Die
dem Durchmesser nach kleinere Bohrungsstufe 82 der jeweiligen
Aufnahmebohrung 721 bzw. 722 erstreckt sich zwischen der Überströmkammer 781 bzw. 782 des
jeweiligen Vorspannventils 44 bzw. 46 und einem
Steuerraum 87 bzw. 88, der mit der Überströmkammer 782 bzw. 781 des
jeweils anderen Vorspannventils 46 bzw. 44 in
ständig-kommunizierender
Verbindung steht und axial "gehäusefest" durch diejenigen
Wandbereiche 84' bzw. 83' des Anschlußblocks 73 abgeschlossen
sind, von deren Stirnflächen 84 bzw. 83 aus
die Aufnahmebohrungen 722 bzw. 721 der beiden Ventile in den Block 73 angebracht
sind.The smaller diameter of the hole 82 the respective receiving bore 72 1 respectively. 72 2 extends between the overflow chamber 78 1 respectively. 2 of the respective biasing valve 44 respectively. 46 and a control room 87 respectively. 88 that with the overflow chamber 2 respectively. 78 1 the other biasing valve 46 respectively. 44 is in constant-communicating connection and axially "fixed to the housing" through those wall areas 84 ' respectively. 83 ' of the connection block 73 are completed, from their faces 84 respectively. 83 from the mounting holes 72 2 respectively. 72 1 of the two valves in the block 73 are attached.
In
Anbetracht der Baugleichheit der beiden Patronenventile 44 und 46 sei
zu deren mehr in die Einzelheiten gehenden Erläuterung zunächst nur auf dasjenige Vorspannventil 44 Bezug
genommen, mittels dessen der vom Steueranschluß 53 des Hauptsteuerventils 43 zum
bodenseitigen Druckraum 32 des Antriebshydrozylinders 14 führende Steuerpfad druckgesteuert
freigebbar und absperrbar ist.Considering the identity of the two cartridge valves 44 and 46 For the more detailed explanation, let us first refer to the one biasing valve 44 Reference, by means of which from the control terminal 53 of the main control valve 43 to the bottom pressure chamber 32 the drive hydro cylinder 14 leading control path pressure controlled is releasable and lockable.
Das
Patronenventil 44 hat als Gehäuseelement eine der Grundform
nach rohrförmig-zylindrische,
insgesamt mit 89 bezeichnete Hülse, die einen "äußeren" Abschnitt 91 hat, der mittels
einer zentralen Ringdichtung 92 gegen die dem Durchmesser nach
größere Bohrungsstufe 81 der
Aufnahmebohrung 721 des Anschlußblocks 73 abgedichtet
ist, und einen "inneren
Abschnitt" 93,
der mittels einer "inneren
Ringdichtung" 94,
gegen den sich zwischen der Überströmkammer 781 , die mit dem Verbraucheranschluß 56 des
Antriebs-Hydrozylinders 14 kommunizierend verbunden ist
und dem Steuerraum 87, der in kommunizierender Verbindung
mit der Überströmkammer 782 des anderen Vorspannventils 46 steht, erstreckenden
Abschnitt der dem Durchmesser nach kleineren Bohrungsstufe 82 der
Aufnahmebohrung 721 des Anschlußblocks 73 abgedichtet
ist. Diese innere Ringdichtung 94 vermittelt somit auch
die permanente Abdichtung des Steuerraumes 87 gegenüber der Überströmkammer 781 des Vorspannventils 44, dem
sie zugeordnet ist.The cartridge valve 44 has as a housing element one of the basic shape after tubular-cylindrical, in total with 89 designated sleeve having an "outer" section 91 has, by means of a central ring seal 92 against the diameter larger hole level 81 the receiving bore 72 1 of the connection block 73 is sealed, and an "inner section" 93 produced by means of an "inner ring seal" 94 , against which is between the overflow chamber 78 1 connected with the consumer outlet 56 the drive hydraulic cylinder 14 is communicatively connected and the control room 87 which communicates with the overflow chamber 2 the other biasing valve 46 standing, extending portion of the smaller diameter bore stage 82 the receiving bore 72 1 of the connection block 73 is sealed. This inner ring seal 94 thus also mediates the permanent sealing of the control room 87 opposite the overflow chamber 78 1 of the biasing valve 44 to which she is assigned.
Zwischen
dem äußeren Hülsenabschnitt 91, innerhalb
dessen der Innendurchmesser der Hülse den Betrag D1 hat
und dem inneren Hülsenabschnitt 93,
innerhalb dessen der Innendurchmesser der Hülse den kleineren Betrag D2 hat, vermittelt eine im wesentlichen konische
Ventil-Sitzfläche 96,
an der mit kreislinienförmiger
Berührung
ein insgesamt mit 97 bezeichneter Ventilkörper axial
abstützbar
ist, der in der Grundstellung 0 des Vorspannventils 44 durch die
Ventilfeder 59 gegen den durch die Sitzfläche 96 markierten
Ventilsitz gedrängt
ist.Between the outer sleeve section 91 , within which the inner diameter of the sleeve has the amount D 1 and the inner sleeve portion 93 , within which the inner diameter of the sleeve has the smaller amount D 2 , imparts a substantially conical valve seat 96 , with a circular contact with a total of 97 designated valve body is axially supported, in the normal position 0 of the biasing valve 44 through the valve spring 59 against the through the seat 96 marked valve seat is crowded.
Die
kreisförmige
Dichtkante 98 des Ventilkörpers 97 ist durch
die Übergangskante
gebildet, entlang derer ein sich zum inneren Abschnitt 93 der
Patronenhülse 89 hin
verjüngender
kegelstumpfförmiger
Mittelabschnitt 99 des Ventilkörpers 97 an einen zylindrischen
Abschnitt 101 desselben anschließt, dessen Durchmesser D3 demjenigen der Dichtkante 98 entspricht.The circular sealing edge 98 of the valve body 97 is formed by the transitional edge, along which one to the inner section 93 the cartridge case 89 tapered frusto-conical middle section 99 of the valve body 97 to a cylindrical section 101 the same connects, whose diameter D 3 that of the sealing edge 98 equivalent.
Der
zylindrische Abschnitt 101 geht in einen äußeren Führungsflansch 102 über, der
mittels eines Ringdichtungs-Pakets, das zwei konzentrisch angeordnete
Ringdichtungen 103 umfaßt, die in eine Ringnut des
Führungsflansches 102 eingesetzt
sind, gleitfähig
gegen die innere Mantelfläche 104 des äußeren Abschnitts 91 der "Patronen"-Hülse 89 abgedichtet ist.The cylindrical section 101 goes into an outer guide flange 102 via, by means of an annular seal package, the two concentrically arranged ring seals 103 comprising, in an annular groove of the guide flange 102 are used, slidable against the inner circumferential surface 104 of the outer section 91 the "cartridge" sleeve 89 is sealed.
Die
Ventilfeder 59 ist zwischen dem Führungsflansch 102 des
Ventilkörpers 97 und
der inneren Bodenfläche 106 einer
topfförmigen
Abschlußhülse 107 eingespannt,
die in einen äußeren, stutzenförmigen Fortsatz 108 der
Patronenhülse 89 eingesteckt
und durch einen Sprengring 109 gegen ein Ausrükken aus
der Patronenhülse 89 gesichert
ist.The valve spring 59 is between the guide flange 102 of the valve body 97 and the inner floor surface 106 a cup-shaped end sleeve 107 clamped in an outer, stub-shaped extension 108 the cartridge case 89 plugged in and through a snap ring 109 against a Ausrükken from the cartridge case 89 is secured.
Der äußere Fortsatz 108 der
Ventilhülse 89 hat
einen radialen Stützflansch 111,
durch dessen Anlage an der einen Stirnfläche 83 des Anschlußblocks 73 die
Position markiert ist, bis zu der die Patronenhülse 89 in ihre Aufnahmebohrung 721 einschraubbar ist. Durch den Stützflansch 111 ist
ein äußerer Dichtring 112 zwischen
einer konischen Dichtfläche 113 am äußeren Rand
der Aufnahmebohrung 721 und einer
mit glatter Krümmung
an den Stützflansch 111 anschließenden Umfangsrille 114 der Ventilhülse 89,
diese gegen den Anschlußblock 73 abdichtend,
eingespannt gehalten.The outer extension 108 the valve sleeve 89 has a radial support flange 111 , by its investment on the one end face 83 of the connection block 73 the position is marked, up to the cartridge case 89 in their receiving hole 72 1 one is screwable. Through the support flange 111 is an outer sealing ring 112 between a conical sealing surface 113 on the outer edge of the mounting hole 72 1 and one with smooth curvature to the support flange 111 subsequent circumferential groove 114 the valve sleeve 89 , this against the connection block 73 sealing, clamped.
Der
zylindrische Abschnitt 101 des Ventilkörpers 97 durchsetzt
einen einseitig beweglich durch den Führungs- und Dichtflansch 102 axial
begrenzten Ringraum 116, der über radiale Bohrungen 117 mit
dem Steuerkanal 761 in kommunizierender
Verbindung steht, mit dem der A-Steueranschluß 53 des Hauptsteuerventils 43 verbunden
ist. Der Steuerkanal 761 des Anschlußblocks 73 ist
so ausgebildet, daß er
die Ventilhülse 89 ringnutförmig umschließt.The cylindrical section 101 of the valve body 97 passes through a one-sided movable through the guide and sealing flange 102 axially limited annulus 116 that has radial holes 117 with the control channel 76 1 is in communication with the A control terminal 53 of the main control valve 43 connected is. The control channel 76 1 of the connection block 73 is designed so that it the valve sleeve 89 encloses ringnutförmig.
Der
kegelstumpfförmige
Mittelabschnitt 99 des Ventilkörpers 97 ist über ein
stangenförmiges Zwischenstück 115,
dessen Durchmesser d dem Durchmesser der kleineren Basis-Querschnittsfläche des
kegelstumpfförmigen
Mittelabschnitts 99 entspricht, mit einem Führungsflansch 118 verbunden, der
mittels eines Ringdichtungs-Pakets, das zwei Ringdichtungen 119 umfaßt, gegen
die innere Mantelfläche 121 des
inneren Hülsenabschnitts 93 gleitfähig abgedichtet
ist, der den lichten Durchmesser D2 hat.
Der Durchmesser d des stangenförmigen
Zwischenstücks 115 ist
signifikant kleiner als der Durchmesser D2 des
inneren Führungsflansches 118,
so daß zwischen
diesem und dem kegelstumpfförmigen Mittelabschnitt 99 des
Ventilkörpers 97 ein
innerer Ventil-Ringraum 122 verbleibt. Dieser innere Ventil-Ringraum 122 steht über im wesentlichen
radial verlaufende Überström-Öffnungen 123 mit
der Überströmkammer 781 des Vorspannventils 44 in
kommunizierender Verbindung, die über den Anschlußkanal 791 mit dem Verbraucheranschluß 56 des
bodenseitigen Druckraumes 32 des Antriebs-Hydrozylinders 14 (1)
verbunden ist.The frustoconical middle section 99 of the valve body 97 is about a rod-shaped intermediate piece 115 whose diameter d is the diameter of the smaller base cross-sectional area of the frusto-conical middle section 99 corresponds with a guide flange 118 connected by means of an annular seal package, the two ring seals 119 comprises, against the inner circumferential surface 121 of the inner sleeve section 93 is slidably sealed, which has the clear diameter D 2 . The diameter d of the rod-shaped intermediate piece 115 is significantly smaller than the diameter D 2 of the inner guide flange 118 , so that between this and the frusto-conical middle section 99 of the valve body 97 an inner valve annulus 122 remains. This inner valve annulus 122 is about substantially radially extending overflow openings 123 with the overflow chamber 78 1 of the biasing valve 44 in communicating connection via the connection channel 79 1 with the consumer connection 56 the bottom pressure chamber 32 the drive hydraulic cylinder 14 ( 1 ) connected is.
Auch
die Überströmkammer 781 ist als eine den inneren Hülsenabschnitt 93 umschließende, insgesamt
ringnutförmige
Aussparung des Anschlußblocks 73 ausgebildet,
deren lichter Querschnitt sich mit den miteinander fluchtenden Segmentplatten-Aussparungen überlappt,
die in ihrer Gesamtheit den Anschlußkanal 791 bilden.Also the overflow chamber 78 1 is as an inner sleeve section 93 enclosing, a total annular groove-shaped recess of the terminal block 73 formed, the light cross section overlaps with the aligned segment plate recesses, in their entirety the connecting channel 79 1 form.
In
einen zu dem Steuerraum 87 hin offenen inneren Endabschnitt 124 des
inneren Abschnitts 93 der Ventilhülse 89 ist hülsenfest
ein topfförmiges
Abschlußteil 126 eingesetzt,
dessen Boden 127 die einseitige axiale Begren zung einer
inneren Steuerkammer 128 des Vorspannventils 44 bildet,
die durch den inneren Führungsflansch 118 des
Ventilkörpers 97 axial
beweglich begrenzt ist. Diese innere Steuerkammer 128 steht über eine
zentrale Blenden-Öffnung 129 des
Bodens 127 des topfförmigen
Abschlußteils 126 in
kommunizierender Verbindung mit dem Steuerraum 87, der über den
Anschlußkanal 792 einerseits mit dem B-Verbraucheranschluß 57 des Hydrozylinders 14 und
andererseits mit der Überströmkammer 782 des anderen Vorspannventils 46 verbunden
ist.In one to the control room 87 towards the open inner end section 124 of the inner section 93 the valve sleeve 89 is sleeve-proof a cup-shaped closure part 126 used, its bottom 127 the one-sided axial limita tion of an inner control chamber 128 of the biasing valve 44 forms, through the inner guide flange 118 of the valve body 97 is axially movable limited. This inner control chamber 128 stands over a central aperture opening 129 of the soil 127 the cup-shaped closure part 126 in communication with the control room 87 that's over the connection channel 79 2 on the one hand with the B consumer connection 57 of the hydraulic cylinder 14 and on the other hand with the overflow chamber 2 the other biasing valve 46 connected is.
Der
Durchmesser D1 des jeweils äußeren – größeren – Führungsflansches 102 der
Ventilkörper 97 der
beiden Vorspannventile 44 und 46, der Durchmesser
D2 ihres jeweils inneren – kleineren – Führungsflansches 118 und
der Durchmesser D3 des zylindrischen Abschnitts 101 der
Ventilkörper 97 sind gemäß der Relation D22
= D2 1 – D2 3 (2)aufeinander
abgestimmt. Demgemäß ist die
Kreisfläche 131 des
Betrags A2, auf der der innere Führungsflansch 118 des
Ventilkörpers 97 des
jeweiligen Ventils 44 bzw. 46 einem in die innere
Steuerkammer 128 eingekoppelten Steuerdruck ausgesetzt
ist, gleich der Ringfläche 132 des
Betrages A1, um den die Gesamt-Querschnittsfläche des äußeren Führungsflansches 102 größer ist
als die Querschnittsfläche
des von diesem Führungsflansch 102 ausgehenden
zylindrischen Abschnitts 101 des Ventilkörpers 97.The diameter D 1 of the respective outer - larger - guide flange 102 the valve body 97 the two bias valves 44 and 46 , the diameter D 2 of their respective inner - smaller - guide flange 118 and the diameter D 3 of the cylindrical portion 101 the valve body 97 are according to the relation D 2 2 = D 2 1 - D 2 3 (2) coordinated. Accordingly, the circular area 131 of the amount A 2 , on which the inner guide flange 118 of the valve body 97 of the respective valve 44 respectively. 46 one in the inner control chamber 128 coupled control pressure is exposed, equal to the annular surface 132 of the amount A1, to the the total cross-sectional area of the outer guide flange 102 is greater than the cross-sectional area of the of this guide flange 102 outgoing cylindrical section 101 of the valve body 97 ,
Des
weiteren ist der Durchmesser D3 des zylindrischen
Abschnitts 101 des Ventilkörpers 97 geringfügig, z.
B. um 10 % größer als
der Durchmesser D2, so daß zwischen
der durch die Dichtkante 98 des Ventilkörpers 97 berandeten
Kreisfläche
und der der Kreisfläche 131 entsprechenden
effektiven Querschnittsfläche
des inneren Führungsflansches 118 des
Ventilkörpers 97 ein
Flächenunterschied ΔA vorhanden
ist, der durch die Beziehung ΔA
= π(D2 3 – D2 2)/4 (3)gegeben ist.Furthermore, the diameter D 3 of the cylindrical portion 101 of the valve body 97 slightly, z. B. by 10% larger than the diameter D 2 , so that between by the sealing edge 98 of the valve body 97 bordered circular area and the circular area 131 corresponding effective cross-sectional area of the inner guide flange 118 of the valve body 97 a surface difference ΔA is present which is defined by the relationship ΔA = π (D 2 3 - D 2 2 ) / 4 (3) given is.
Die
Ventilfedern 59 haben dieselbe Auslegung und sind beide
so weit vorgespannt, daß die Kraft,
die den Ventilkörper 97 des
jeweiligen Vorspannventils 44 bzw. 46 in seine
in der 3 dargestellte Grundstellung drängt, einem
in die innere Steuerkammer 128 eingekoppelten Druck pS äquivalent
ist, der z. B. dem halben Wert des maximalen Druckes pmax entspricht,
auf den der Ausgangsdruck des Druckversorgungsaggregats 48 begrenzt
ist.The valve springs 59 have the same design and are both so far biased that the force that the valve body 97 of the respective biasing valve 44 respectively. 46 in his in the 3 shown basic position urges, one in the inner control chamber 128 coupled pressure p S is equivalent, the z. B. the half value of the maximum pressure p max corresponds to the output pressure of the pressure supply unit 48 is limited.
Durch
die insoweit anhand ihres Aufbaues und ihrer Auslegung erläuterten
Vorspannventile 44 und 46 werden bei der Einrichtung 10 gemäß der 1 zumindest
die folgenden Funktionen implementiert, zu deren Erläuterung
davon ausgegangen sei, daß ein
in dem stangenseitigen Druckraum 31 oder dem bodenseitigen
Druckraum 32 des Antriebszylinders 14 lastbedingt
herrschender Druck signifikant niedriger ist als der Druck, der
in die Steuerkammer 128 des einen und in den inneren Ventil-Ringraum 116 des
anderen Vorspannventils eingekoppelt werden müßte, um die beiden Ventile 44 und 46 gegen
die Schließkraft
ihrer Ventilfedern 59 zu öffnen.By so far explained on the basis of their structure and their design biasing valves 44 and 46 be at the facility 10 according to the 1 implements at least the following functions, the explanation of which assumes that one in the rod-side pressure chamber 31 or the bottom pressure chamber 32 of the drive cylinder 14 pressure prevailing pressure signifi lower than the pressure in the control chamber 128 one and into the inner valve annulus 116 the other biasing valve would have to be coupled to the two valves 44 and 46 against the closing force of their valve springs 59 to open.
Nimmt
hierbei das Hauptsteuerventil 43 seine Grundstellung 0
ein, sind die Steuerkammern 128 und die Ventil-Ringräume 116 beider
Vorspannventile 44 und 46 druckentlastet und die
Ventilkörper 97 werden
durch die Wirkung der Ventilfedern 59 in die den Sperrstellungen
der Ventile entsprechende Anlageposition mit der Sitzfläche 96 gedrängt. Der
Kolben 28 des Antriebshydrozylinders 14 wird in
seiner Momentan-Position gehalten, gleichsam "verriegelt".Takes the main control valve 43 its basic position 0 is the control chambers 128 and the valve annuli 116 both bias valves 44 and 46 depressurized and the valve body 97 be through the action of the valve springs 59 in the locking positions of the valves corresponding contact position with the seat 96 crowded. The piston 28 the drive hydro cylinder 14 is held in its current position, as it were "locked".
Von
dieser Situation ausgehend, sei angenommen, daß der Antriebszylinder 14 gegen
die Wirkung einer durch einen Pfeil 133 (1)
repräsentierten,
lastbedingten Kraft FL im Sinne eines Ausfahrens
der Kolbenstange 17 angesteuert werden soll.Based on this situation, it is assumed that the drive cylinder 14 against the effect of an arrow 133 ( 1 ), load-related force F L in the sense of extending the piston rod 17 to be controlled.
Hierzu
wird das Hauptsteuerventil 43 (1) in seine
Funktionsstellung I gesteuert, in der der P-Versorgungsanschluß 52 über die
Stelldrossel 611 , deren Strömungswiderstand
durch die Auslenkung des Ventilkolbens 63 aus der Grundstellung
0 vorgebbar ist, mit dem A-Steueranschluß 53 und der T-Rücklaufanschluß 70 mit
dem B-Steueranschluß 54 des
Hauptsteuerventils 43 verbunden sind. Des weiteren ist
der A-Steueranschluß 53 des
Hauptsteuerventils 43 mit einem Last-Sensierungsanschluß 134 verbunden,
an dem in der Funktionsstellung I des Hauptsteuerventils 43,
abgesehen von einem über
dem zwischen dem A-Steueranschluß 53 und dem Verbraucheranschluß 56 des
Antriebshydrozylinders 14 geschalteten Vorspannventil 44 auftretenden
Druckabfall, der über
dieses Vorspannventil 44 in den bodenseitigen Druckraum 32 des
Antriebshydrozylinders 14 eingekoppelte Druck pLB ansteht, der im wesentlichen durch die
Beziehung pLB = FL/AKB (4)gegeben
ist, in der mit AKB der Betrag der den bodenseitigen
Druckraum 32 beweglich begrenzenden Stirnfläche 136 des
Zylinderkolbens 28 bezeichnet ist.For this purpose, the main control valve 43 ( 1 ) is controlled in its functional position I, in which the P supply connection 52 over the control throttle 61 1 , whose flow resistance due to the deflection of the valve piston 63 from the basic position 0 can be specified, with the A-control connection 53 and the T-return port 70 with the B control terminal 54 of the main control valve 43 are connected. Furthermore, the A control terminal 53 of the main control valve 43 with a load sensing connection 134 connected to that in the functional position I of the main control valve 43 except for one over the one between the A-control terminal 53 and the consumer outlet 56 the drive hydro cylinder 14 switched preload valve 44 occurring pressure drop, via this preload valve 44 in the bottom pressure chamber 32 the drive hydro cylinder 14 coupled pressure p LB is present, which is essentially due to the relationship p LB = F L / A KB (4) is given, in the case of A KB, the amount of the bottom pressure chamber 32 movable limiting face 136 of the cylinder piston 28 is designated.
Die
eingangsseitig an das Druckversorgungsaggregat 48 und ausgangsseitig über ein Rückschlagventil 137 und
eine mit diesem hydraulisch in Reihe geschaltete Festdrossel 138 mit
dem P-Versorgungsanschluß 52 des
Hauptsteuerventils 43 verbundene Druckwaage 47,
vermittelt die Funktion eines Stromregelventils, das innerhalb des
auslegungsbedingten Regelungsbereiches den in der Funktionsstellung
I über
die Einstelldrossel 611 , deren
Strö mungswiderstand
durch die Auslenkung des Ventilkolbens 63 aus seiner Grundstellung
0 bedingt ist, fließenden
Hydrauliköl-Strom,
unabhängig
davon, welcher Lastdruck pLB im bodenseitigen
Druckraum 32 des Hydrozylinders 14 herrscht, zeitlich
konstant hält.
In einer hierfür
geeigneten Ausbildung hat die Druckwaage einen in der 1 durch
das 2/2-Wege-Ventilsymbol 139 repräsentierten
Kolben, der unter stetiger Variation des Durchflußquerschnittes
des durch die Druckwaage 47 gebildeten Ventils zwischen
einer Grundstellung 0 maximalen Durchflußquerschnitts und einer Position
I minimalen Durchflußquerschnittes
verschiebbar ist; der Waagenkolben 139 ist auf einer ersten
Steuerfläche 141 des
Betrages A dem am Druckausgang 142 der Druckwaage 47 herrschenden
Druck pW ausgesetzt; die hieraus resultierende
Kraft des Betrages pW·A greift im Sinne einer Verschiebung
des Ventilkolbens 139 an, die zu einer Reduzierung des
Strömungsquerschnitts führt. Auf
einer zweiten Steuerfläche 143 desselben Betrages
A ist der Waagen-Kolben 139 dem am Last-Sensierungsausgang 134 des
Hauptsteuerventils 43 herrschenden, im Regelungsbetrieb
niedrigeren "Last"-Druck pL ausgesetzt;
die hieraus resultierende Kraft des Betrages pL A,
mit der gleichsinnig die vorspannungs-bedingte Kraft FW einer
Waagen-Feder 144 auf
den Waagen-Kolben 139 wirkt, ist so gerichtet, daß sie den
Waagen-Kolben 139 im Sinne einer Vergrößerung des Durchflußquerschnitts der
Druckwaage wirkt.The input side to the pressure supply unit 48 and on the output side via a check valve 137 and a fixed throttle connected in series with this hydraulically 138 with the P supply connection 52 of the main control valve 43 connected pressure balance 47 , conveys the function of a flow control valve, which within the design-related control range that in the functional position I via the setting throttle 61 1 whose flow resistance through the deflection of the valve piston 63 is due to its basic position 0, flowing hydraulic oil flow, regardless of which load pressure p LB in the bottom pressure chamber 32 of the hydraulic cylinder 14 prevails, keeps constant over time. In a suitable training, the pressure compensator has a in the 1 through the 2/2-way valve symbol 139 represented piston, which under constant variation of the flow area of the pressure compensator 47 formed valve between a basic position 0 maximum flow area and a position I minimum flow area is displaceable; the balance piston 139 is on a first control surface 141 of the amount A to the pressure output 142 the pressure balance 47 exposed to prevailing pressure p W ; the resulting force of the amount p W · A acts in the sense of a displacement of the valve piston 139 on, which leads to a reduction of the flow cross-section. On a second control surface 143 the same amount A is the balance piston 139 at the load sensing output 134 of the main control valve 43 prevailing, in the control mode lower "load" pressure p L exposed; the resulting force of the amount p L A, with the same direction, the bias-related force F W of a balance spring 144 on the balance-piston 139 acts, is so directed that she the balance-piston 139 acts in the sense of increasing the flow area of the pressure compensator.
Der
für die
Druckwaage 47 geltenden Gleichgewichtsbedingung pW·A = pL·A
+ FW (5) ist
unmittelbar die Beziehung pW – pL =
FW/A (6) entnehmbar,
aus der sich die Last-Unabhängigkeit des über das
Hauptsteuerventil 43 – mit
eingestelltem Strömungswiderstand
der Einstelldrossel 611 bzw. in
der Funktionsstellung II der Einstelldrossel 612 – fließenden Hydrauliköl-Stromes
und damit die zeitliche Konstanz der Bewegungsgeschwindigkeit des
Antriebszylinderkolbens 28 ergibt, dies natürlich unter
der Voraussetzung, daß die
beiden Vorspannventile 44 und 46 in ihre Durchfluß-Stellungen I gesteuert
sind.The one for the pressure balance 47 valid equilibrium condition p W · A = p L · A + F W (5) is the relationship directly p W - p L = F W / A (6) Removable, from which the load independence of over the main control valve 43 - with set flow resistance of the setting throttle 61 1 or in the functional position II of the setting throttle 61 2 - Flowing hydraulic oil flow and thus the temporal constancy of the movement speed of the drive cylinder piston 28 This, of course, assuming that the two bias valves 44 and 46 are controlled in their flow positions I.
Durch
die Festdrossel 138 wird als Sicherheitsfunktion eine Begrenzung
des über
das Hauptsteuerventil 43 fließenden Hydrauliköl-Stromes
erreichtThrough the fixed throttle 138 is as a safety function a limitation of the main control valve 43 flowing hydraulic oil flow achieved
In
der Anfangsphase der zur Erläuterung
angenommenen Betriebssituation öffnet,
nachdem das Hauptsteuerventil 43 in seine Funktionsstellung
I umgeschaltet ist, zuerst das zwischen den A-Steuerausgang 53 des
Hauptsteuerventils 43 und den A-Verbraucheranschluß 56 des
Hydrozylinders 14 geschaltete Vorspannventil 44.
Dieses Öffnen
erfolgt, sobald im Ringraum 116 der Druck des Vorspannventils 44 den
Wert pO erreicht, was schon kurz nach dem
Umschalten des Hauptsteuerventils 43 der Fall ist. Der
Druck PO, unter dem der Ventilkörper 97 gegen
die Wirkung der Ventilfeder 59 zur Freigabe eines "ringförmigen" Ventilspalts 147 verschoben
werden kann, kann einen typischen Wert um 80 bar haben.In the initial phase of the assumed operating situation opens after the main control valve 43 is switched to its functional position I, first between the A-control output 53 of the main control valve 43 and the A-Ver braucheranschluß 56 of the hydraulic cylinder 14 switched preload valve 44 , This opening is done as soon as in the annulus 116 the pressure of the preload valve 44 reached the value p O , which is already shortly after the switching of the main control valve 43 the case is. The pressure P O , below which the valve body 97 against the action of the valve spring 59 to release an "annular" valve gap 147 can be shifted, can have a typical value around 80 bar.
Mit
dem Öffnen
des zustromseitigen Vorspannventils 44 wird Druck zum einen
in den bodenseitigen Druckraum 32 des Hydrozylinders 14 und zum
anderen in die innere Steuerkammer 128 des in der Funktionsstellung
I des Hauptsteuerventils 43 im Rücklauf liegenden Vorspannventils 46 eingekoppelt, so
daß im
bodenseitigen Druckraum 32 und in der Steuerkammer 128 derselbe
Druck herrscht.With the opening of the upstream side bias valve 44 pressure on the one hand in the bottom pressure chamber 32 of the hydraulic cylinder 14 and on the other hand into the inner control chamber 128 in the functional position I of the main control valve 43 in the return lying biasing valve 46 coupled, so that in the bottom pressure chamber 32 and in the control chamber 128 the same pressure prevails.
Unmittelbar
nach dem Öffnen
des zustromseitigen Vorspannventils 44 öffnet, hiergegen geringfügig verzögert, auch
das im Rücklauf
liegende Vorspann ventil 46, so daß über dessen sich öffnenden Ventilspalt
Druckmedium – Hydrauliköl – aus dem stangenseitigen
Druckraum 31 des Hydrozylinders 14 zum Tank 58 des
Druckversorgungsaggregats 48 abströmen kann.Immediately after opening the upstream side bias valve 44 opens, against this slightly delayed, and the valve lying in the return bias 46 , so that over its opening valve gap pressure medium - hydraulic oil - from the rod-side pressure chamber 31 of the hydraulic cylinder 14 to the tank 58 of the pressure supply unit 48 can flow out.
In
einem sich nach dem Umschalten des Hauptsteuerventils 43 ergebenden
stationären
Zustand in dem über
die Ventilspalte 147 der Vorspannventile 44 und 46 zeitlich
konstante Durchflußmengen
strömen,
wirken die Vorspannventile 44 und 46 als Regeldrosseln, über denen
ein Druckabfall auftritt, der den Betrag des Druckes PS bestimmt,
der sich im stangenseitigen Druckraum 31 des Hydrozylinders 14 aufbaut,
wenn der Kolben 28 durch die Wirkung des in seinen bodenseitigen
Druckraum 32 eingekoppelten Druckes verschoben wird. Dieser Druck
bzw. Druckabfall hat in einer typischen Auslegung der Vorspannventile
einen Wert, der bei der Nenn-Durchflußmenge 0,5 bis 2 % des Systemdruckes
entspricht.In one after switching the main control valve 43 resulting stationary state in the over the valve column 147 the preload valves 44 and 46 flow time constant flow rates, act the bias valves 44 and 46 as control throttles over which a pressure drop occurs, which determines the amount of pressure P S , located in the rod-side pressure chamber 31 of the hydraulic cylinder 14 builds up when the piston 28 by the effect of in his bottom pressure chamber 32 coupled pressure is shifted. This pressure or pressure drop in a typical design of the bias valves has a value corresponding to 0.5 to 2% of the system pressure at the rated flow rate.
Der
im stangenseitigen Druckraum 31 des Hydrozylinders 14 herrschende
Druck PS ist auch in die innere Steuerkammer 128 des
zustromseitigen Vorspannventils 44 eingekoppelt und wirkt
somit gleichsinnig mit dem im Ringraum 116 herrschenden Druck,
d.h. im Sinne einer Vergrößerung des
Ventilspaltes 147 des zustromseitigen Vorspannventils jedoch
mit vernachlässigbarem
Beitrag. Bedingt durch die Regelwirkung der Ventilfedern sind mit
jedem Wert der Last und der Durchflußmenge definierte Mittelwerte
der Weiten der Ventilspalte 147 der Vorspannventile 44 und 46 verknüpft.The in the rod-side pressure chamber 31 of the hydraulic cylinder 14 prevailing pressure P S is also in the inner control chamber 128 the upstream side biasing valve 44 coupled and thus acts in the same direction with the annulus 116 prevailing pressure, ie in the sense of an enlargement of the valve gap 147 of the upstream side bias valve but with negligible contribution. Due to the control effect of the valve springs, with each value of the load and the flow rate, defined mean values of the widths of the valve gaps are defined 147 the preload valves 44 and 46 connected.
Tritt
im Verlauf der Vorschubbewegung des Kolbens 28 eine Lastumkehr
ein, derart, daß diese ihre
Angriffsrichtung umkehrt, d.h. die Vorschubbewegung des Kolbens 28 in
Richtung des Pfeils 133' unterstützt, so
fällt der
Druck PB im bodenseitigen Druckraum 32 des
Hydrozylinders ab und demgemäß auch der
Druck in der inneren Steuerkammer 128 des rücklaufseitigen
Vorspannventils 46. Der Ventilkörper 97 dieses Vorspannventils 46 erfährt dadurch
eine Verschiebung in Richtung auf die Sperrstellung, die auch erreicht
wird, sobald der Druck in der inneren Steuerkammer 128 unter
den Wert P0 absinkt, ab dem, zu niedrigeren
Werten des Druckes hin, die Schließkraft der Ventilfeder 59 des
Vorspannventils 46 ausreicht, um dieses zu schließen. Der Rücklauf-Strömungspfad
wird dadurch abgesperrt und wird erst wieder freigegeben, nachdem
der Druck im bodenseitigen Druckraum 32 des Hydrozylinders 14 und
in der inneren Steuerkammer 128 des im Rücklauf liegenden
Vorspannventils 46 wieder den Mindest "Öffnungs"-Druck P0 erreicht
hat. In einem nach einem solchen ersten Einspannzyklus sich ergebenden
stationären
Zustand wird somit, auch wenn die Last am Kolben 28 gleichsam
zieht, in dem stangenseitigen Druckraum 31 ein gegen den
im bodenseitigen Druckraum 32 herrschenden Druck PB wirkender Druck aufgebaut, d.h. der Kolben 28 des Zylinders 14 gleichsam
eingespannt, und dadurch erreicht, daß auch bei Umkehrung der Last-Angriffsrichtung
die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 28 des Hydrozylinders
dem durch Einstellung des Hauptsteuerventils 43 vorgegebenen
Wert entspricht.Occurs during the advancing movement of the piston 28 a load reversal, such that it reverses its direction of attack, ie the advancing movement of the piston 28 in the direction of the arrow 133 ' supports, so the pressure P B falls in the bottom pressure chamber 32 of the hydraulic cylinder and hence also the pressure in the inner control chamber 128 the return side biasing valve 46 , The valve body 97 this preload valve 46 This results in a shift in the direction of the blocking position, which is also achieved as soon as the pressure in the inner control chamber 128 decreases below the value P 0 , from which, to lower values of the pressure, the closing force of the valve spring 59 of the biasing valve 46 sufficient to close this. The return flow path is thereby shut off and is only released again after the pressure in the bottom pressure chamber 32 of the hydraulic cylinder 14 and in the inner control chamber 128 of the return valve lying in the return 46 again reached the minimum "opening" pressure P 0 . In a stationary state resulting after such a first chucking cycle, therefore, even if the load on the piston 28 as it were draws, in the rod-side pressure chamber 31 one against the bottom pressure chamber 32 prevailing pressure P B established pressure, ie the piston 28 of the cylinder 14 as it were clamped, and thereby achieved that even with reversal of the load-attack direction, the speed of movement of the piston 28 of the hydraulic cylinder by adjusting the main control valve 43 predetermined value corresponds.
Das
mit Bezug auf die Funktionsstellung I des Hauptsteuerventils 43 Ausgeführte gilt,
wie unmittelbar ersichtlich, sinngemäß auch für dessen Funktionsstellung
II, in der die Druckeinkopplung in den stangenseitigen Druckerraum 31 des
Hydrozylinders 14 erfolgt und das an den bodenseitigen
Druckraum 32 angeschlossene Vorspannventil 44 im
Rücklauf
liegt.With reference to the functional position I of the main control valve 43 Executed applies, as immediately apparent, mutatis mutandis, for its functional position II, in which the pressure coupling into the rod-side printer room 31 of the hydraulic cylinder 14 takes place and the at the bottom pressure chamber 32 connected preload valve 44 is in the return.
Die
Vorspannung der Ventilfedern 59 und die Flächendifferenz ΔA gemäß der Beziehung
(3) sind so aufeinander abgestimmt, daß die Vorspannventile 44 und 46 auch
die Funktion von Druckbegrenzungsventilen vermitteln, die für den Fall,
daß das
Hauptsteuerventil 43 in seine dem Stillstand des Hydrozylinderkolbens 28 zugeordnete
Grundstellung 0 geschaltet ist und das in den Druckräumen 31 und 32 sowie
in den Anschlußkanälen 792 und 791 eingesperrte
Druckmedium, z.B. durch Erwärmung,
unter erhöhten
Druck gelangt, ab einem Mindestdruck, der z.B. um 20 % höher gewählt ist
als der maximale Systemdruck, auf den das Druckversorgungsaggregat 48 ausge legt
ist, selbsttätig öffnen, so
daß Druckmedium
aus dem stangenseitigen Druckraum 31 und/oder aus dem bodenseitigen
Druckraum 32 des Hydrozylinders 14 zum Tank 58 hin
abströmen
kann.The bias of the valve springs 59 and the area difference ΔA according to the relationship (3) are matched to each other so that the bias valves 44 and 46 Also convey the function of pressure relief valves, which in the event that the main control valve 43 in his standstill of the hydraulic cylinder piston 28 assigned basic position 0 is switched and that in the pressure chambers 31 and 32 as well as in the connection channels 79 2 and 79 1 caged pressure medium, for example, by heating, under increased pressure passes, from a minimum pressure, for example, 20% higher than the maximum system pressure to which the pressure supply unit 48 is set, open automatically, so that pressure medium from the rod-side pressure chamber 31 and / or from the bottom-side pressure chamber 32 of the hydraulic cylinder 14 to the tank 58 can flow out.
In
einer typischen Auslegung der Antriebseinrichtung 10 sind
die Ventilfedern 59 der Vorspannventile 44 und 46 so
weit vorgespannt, daß diese
ab einem Mindestdruck P0 von 80 bar "geregelt" öffnen, und daß der maximal
nutzbare Systemdruck Pmax einen Wert um
160 bar hat. Damit im Falle geringer Transportlasten 11' ein weitgehend
verlustleistungs-freier Betrieb der Antriebseinrichtung 10 möglich ist,
sind, wie in der 1 gestrichelt schematisch vereinfacht
dargestellt ist, den Ventilfedern 59 einzeln zugeordnete
Vorspannungs-Stellelemente 150 vorgesehen, die durch Ausgangssignale
der elektronischen Steuereinheit 42 ansteuerbar sind, der
als Last-Informationsangabe
die Ausgangssignale des Lastsensors 39 zugeleitet sind.In a typical design of the drive Facility 10 are the valve springs 59 the preload valves 44 and 46 biased so far that they open from a minimum pressure P 0 of 80 bar "regulated", and that the maximum usable system pressure P max has a value around 160 bar. So in case of low transport loads 11 ' a largely loss-performance-free operation of the drive device 10 is possible, as in the 1 dashed lines shown schematically simplified, the valve springs 59 individually assigned biasing actuators 150 provided by output signals of the electronic control unit 42 can be controlled, as the load information, the output signals of the load sensor 39 are forwarded.
