DE102004061555A1

DE102004061555A1 - Hydraulische Steueranordnung

Info

Publication number: DE102004061555A1
Application number: DE102004061555A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Kauß
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2006-06-22
Also published as: WO2006066548A1; US20080053081A1; JP4801091B2; JP2008524529A; EP1831573B1; US7946114B2; EP1831573A1; ATE554291T1

Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Steueranordnung zur Druckmittelversorgung zumindest eines hydraulischen Verbrauchers, mit einer LS-Pumpenanordnung und einer Zumessblende zur zur Einstellung des Druckmittelvolumenstroms zum Verbraucher. Die LS-Leitung ist über einen Stromregler mit einer Druckmittelsenke verbunden. Erfindungsgemäß ist der Stromregler in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl verstellbar, um den Druckabfall über der Zumessblende zu verändern.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung zur Druckmittelversorgung zumindest eines hydraulischen Verbrauchers.

Derartige, beispielsweise in der DE 199 30 618 A1 beschriebene Steueranordnungen haben eine Verstellpumpe oder eine Konstantpumpe mit Bypassdruckwaage, die in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck der betätigten hydraulischen Verbraucher jeweils so angesteuert werden, dass der Pumpendruck um eine bestimmte Druckdifferenz über dem höchsten Lastdruck liegt. Den hydraulischen Verbrauchern fließt das Druckmittel über verstellbare Zumessblenden zu, die zwischen einer von der Verstellpumpe abgehenden Zulaufleitung und den hydraulischen Verbrauchern angeordnet sind. Durch den Zumessblenden zugeordneten Druckwaagen wird erreicht, dass bei von der Pumpe ausreichend gelieferter Druckmittelmenge unabhängig von den Lastdrücken der hydraulischen Verbraucher eine bestimmte Druckdifferenz über den Zumessblenden entsteht, so dass die dem jeweiligen Verbraucher zufließende Druckmittelmenge nur vom Öffnungsquerschnitt der jeweiligen Zumessblende abhängt. Der Pumpenregler der Verstellpumpe oder die Bypassdruckwaage der Konstantpumpe wird jeweils so verstellt, dass sie die benötigte Druckmittelmenge liefert – man spricht von einer Bedarfsstromregelung.

Bei LUDV-Systemen ist die der Zumessblende zugeordnete Individualdruckwaage in Schließrichtung üblicherweise von dem höchsten Lastdruck der hydraulischen Verbraucher und in Öffnungsrichtung von dem Druck stromabwärts der Zumessblende angesteuert. werden bei einer gleichzeitigen Betätigung mehrerer hydraulischer Verbraucher die Zumess blenden soweit aufgemacht, dass die von der Pumpe gelieferte Druckmittelmenge kleiner ist als die Bedarfsmenge, werden die den einzelnen hydraulischen Verbrauchern zufließende Druckmittelmengen unabhängig vom jeweiligen Lastdruck der hydraulischen Verbraucher verhältnisgleich reduziert. Eine derartige LUDV-Steuerung stellt einen Sonderfall einer LS-Steuerung dar. Man spricht von einer bloßen LS-Steuerung, wenn die Individualdruckwaage in Schließrichtung vom Druck vor der Zumessblende und in Öffnungsrichtung vom Druck nach der Zumessblende beaufschlagt ist, wobei dieser Druck dann, wenn die Zumessblende der Druckwaage nachgeschaltet ist, dem individuellen Lastdruck entspricht, bei gleichzeitiger Betätigung mehrerer hydraulischer Verbraucher und nicht ausreichend von der Verstellpumpe gelieferter Druckmittelmenge wird nur die dem lastdruckhöchsten hydraulischen Verbraucher zufließende Druckmittelmenge reduziert. Bei der bekannten Lösung ist eine den höchsten Lastdruck führende LS-Leitung über ein Stromregelventil mit dem Tank verbunden.

Derartige hydraulische Steueranordnungen werden beispielsweise zur Versorgung der Verbraucher von Baumaschinen, beispielsweise eines Drehwerks, eines Auslegers, eines Löffels oder eines Löffelstiels eines mobilen Arbeitsgerätes eingesetzt. Bei derartigen Arbeitsgeräten wird die Pumpe häufig von einem Verbrennungsmotor angetrieben, wobei diese Pumpe sämtlichen Verbrauchern zugeordnet ist. Die Größe der Pumpe wird entsprechend der verfügbaren Motorleistung ausgelegt, wobei die einzelnen Bewegungen der Verbraucher in weitem Umfang im Hinblick auf eine gute Steuerbarkeit hin aufeinander abgestimmt werden. In einigen Fällen, beispielsweise bei der Betätigung des Drehwerks wird der gesamte Pumpenvolumenstrom für eine Einzelbewegung benötigt. Entsprechend muß der maximale Öffnungsquerschnitt der Zumessblende für diese Druckmittelmenge ausgelegt sein.

Falls der Öffnungsquerschnitt der Zumessblende für die gesamte Pumpenmenge bei maximaler Motordrehzahl ausgelegt ist, wird bei verringerter oder minimaler Motordrehzahl der Steuerbereich des Schiebers nicht vollständig genutzt. Für diese Druckmittelmenge muß die Zumessblende lediglich auf einen Teil des maximalen Öffnungsquerschnitts geöffnet werden, so dass zur Steuerung dieser Druckmittelmenge nur ein Teilhub der Zumessblende zur Verfügung steht. Entsprechend ist die Auflösung der Zumessblende vergleichsweise gering, so dass die Genauigkeit der Verbraucherbewegung bei geringer Geschwindigkeit häufig den Anforderungen nicht genügt.

In den Druckschriften DE 100 06 659 A1 , US 5,085,051 , US 5,481,875 und US 5,226,800 werden LS-Steueranordnungen beschrieben, bei denen die Verbraucher über eine Verstellpumpe mit Druckmittel versorgt werden, deren Fördervolumen in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck einstellbar ist. Bei diesen bekannten Lösungen kann der Pumpenregler der Verstellpumpe elektronisch mit einer Zusatzkraft beaufschlagt werden, so dass der vom Pumpenregler eingeregelte Druckabfall reduziert wird und der von der Verstellpumpe geförderte Druckmittelvolumenstrom entsprechend geändert wird. Diese elektronische Verstellung mittels eines Elektromagneten ist jedoch nur für den Pumpenregler einer Verstellpumpe geeignet, da die bei der Bypassdruckwaage einer Konstantpumpe erforderlichen größeren Kräfte von einem Elektromagneten kaum beherrschbar sind. Des weiteren wird für die Steuerung des erforderlichen Proportionalmagneten eine komplexe Elelektronik benötigt, die bei vielen Maschinen nicht vorhanden ist.

Bei LS-Systemen, hat des Weiteren die Motordrehzahl des Pumpenantriebs auf die Bewegungsgeschwindigkeit der Verbraucher nur einen geringen Einfluß, da der Volumen strom zu dem Verbraucher durch die Messblende des zugeordneten Steuerschiebers bei dem durch die Druckwaage geregelten Druckabfall begrenzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steueranordnung zu schaffen, mit der auch bei geringer Fördermenge einer Verstellpumpe oder einer Konstantpumpe eine hinreichend genaue Ansteuerung eines Verbrauchers ermöglicht ist.

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

Die erfindungsgemäße Steueranordnung hat eine in Abhängigkeit vom Lastdruck eines Verbrauchers ansteuerbare Pumpenanordnung und eine Zumessblende zur Einstellung des Druckmittelvolumenstroms zum Verbraucher. Der Lastdruck wird über eine LS-Leitung abgegriffen, die mittels eines Stromreglers mit einer Druckmittelsenke, beispielsweise einem Tank verbunden ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann der Stromregler in Abhängigkeit von der Fördermenge, vorzugsweise der Pumpendrehzahl verstellt werden. Dadurch strömt ein von der Fördermenge oder Pumpendrehzahl abhängiger Volumenstrom aus der Lastmeldeleitung ab. Dieser wird mit sinkender Drehzahl vergrößert, so dass aufgrund des Druckabfalls in der Lastmeldeleitung ein geringerer Druck zur Pumpe gemeldet wird und diese sich entsprechend einstellt. Der Druckabfall über der Zumessblende und damit der über sie strömende Druckmittelvolumenstrom verringert, so dass die Zumessblende weiter geöffnet werden muß und der Steuerbereich der Zumessblende besser ausgenutzt wird.

Dieses erfindungsgemäße Konzept läßt sich sowohl bei LUDV-Systemen als auch bei den genannten LS-Systemen (Druckwaage vom Δp über Zumessblende beaufschlagt) als auch bei Steueranordnungen verwenden, bei denen lediglich ein Verbraucher über eine Zumessblende (ohne Druckwaage) angesteuert wird.

Bei LUDV-Systemen wird eine LUDV-Druckwaage mit einer Blende vorgesehen, über der dann beim Aufsteuern des Stromreglers ein konstantes, größeres Druckgefälle erzeugt wird, wodurch – wie oben beschrieben – der Druckabfall über der Zumessblende verringert wird. Bei LS-Systemen ist eine derartige Blende nicht erforderlich.

Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn der Stromregler in Abhängigkeit von der Motordrehzahl eines Pumpenantriebs angetrieben ist. Dieser Motor ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Verbrennungsmotor ausgeführt.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in der LS-Leitung stromabwärts des Stromreglers eine zusätzliche Düse angeordnet, über die der vorbeschriebene Druckabfall erzeugt werden kann, der dann zum Absenken des Volumenstroms über die Zumessblende führt. Diese zusätzliche Blende ermöglicht es, mehrere Verbraucher einer Steueranordnung feinfühliger zu steuern. Ohne diese zusätzliche Düse läßt sich dagegen nur der lastdruckhöchste Verbraucher feinfühliger steuern, denn nur bei diesem beeinflußt dessen voll geöffnete Individualdruckwaage nicht den Druck nach der Zumessblende, da dieser Druck dem höchsten Lastdruck oder dem in der LS-Leitung eingestellten Druck entspricht. Ändert sich der Pumpendruck, dann ändert sich auch die Druckdifferenz über der Zumessblende. An den lastdruckniedrigeren Verbrauchern dagegen regeln die Individualdruckwaagen stromab der Zumessblenden den niedrigeren Druck ein, der in der LS-Leitung herrscht. Dementsprechend wird bei den lastniedrigeren Verbrauchern der Druck vor und nach den Zumessblenden im gleichen Maße geändert, wenn man den Stromregler verstellt – die Druckdifferenz über diesen Zumessblenden der lastniedrigeren Verbraucher bleibt dann gleich.

Bei einer Variante der Erfindung wird der Druck in der LS-Leitung über ein LS-Druckbegrenzungsventil begrenzt. Dieses kann entweder stromabwärts oder stromaufwärts des Stromreglers angeordnet werden. Ein stromabwärts der zusätzlichen Düse angeordnetes LS-Druckbegrenzungsventil begrenzt den an die Pumpe gemeldeten Druck. In der LS-Leitung stromaufwärts dieser zusätzlichen Düse und damit an den Rückseiten aller Individiualdruckwaagen liegt dann ein etwas höherer Druck an, den die Individualdruckwaagen stromab der Zumessblende einregeln. Die Pumpe dagegen geht nur um das Regel-Δp über den durch das Druckbegrenzungsventil bestimmten niedrigeren Druck. Damit wird die Druckdifferenz über allen Zumessblenden kleiner – in machen Fällen sogar Null. Es besteht die Möglichkeit, dass nicht nur der sich am Anschlag befindliche Verbraucher sondern alle Verbraucher stehen bleiben.

In dem Fall, in dem das LS-Druckbegrenzungsventil stromaufwärts der zusätzlichen Düse an die LS-Leitung angeschlossen ist, begrenzt das LS-Druckbegrenzungsventil den Druck auf den Rückseiten der Individualdruckwaagen. Der Pumpendruck ist um eine durch die zusätzliche Düse, die Einstellung des Stromreglers und die Einstellung des Pumpenreglers bzw. der Bypassdruckwaage (Konstantpumpe) um einen bestimmten Wert höher als der Druck auf den Rückseiten der Individualdruckwaagen, so dass die Druckdifferenz über den Zumessblenden der lastniedrigeren Verbraucher erhalten bleibt, auch wenn ein Verbraucher an einem Anschlag ansteht.

Die erfindungsgemäße Steueranordnung wird besonders vorteilhaft bei einer Baumaschine beispielsweise einem Bagger eingesetzt, wobei ein Drehwerk mit vergleichsweise geringer Geschwindigkeit verfahren werden soll.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Hydraulikschaltplan einer LUDV-Steueranordnung eines mobilen Arbeitsgerätes;

2 eine Detaildarstellung der Steueranordnung aus 1;

3 eine Schnittdarstellung eines Stromreglers aus 1;

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Steueranordnung aus 1 und

5 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steueranordnung;
In 1 ist ein Schaltbild einer nach dem LUDV-Prinzip arbeitenden Steueranordnung 1 dargestellt, wie sie bei einer Baumaschine, beispielsweise einem Bagger verwendet wird. Mit einer derartigen LUDV-Steueranordnung 1 werden Verbraucher des Baggers, wie den Zylindern bzw. Hydromotoren eins Drehwerks 2, eines Löffels 4, eines Löffelstiels 6 und eines Auslegers 8 in Abhängigkeit von der Ansteuerung eines Wegeventilblocks 10 mit Druckmittel versorgt. Dieses wird beim vorliegenden Ausführungsbei spiel durch eine Konstantpumpe 12 gefördert, die von einem Verbrennungsmotor 14 angetrieben ist. Die Ansteuerung des Verbrennungsmotors 14 erfolgt mittels eines Stellhebels (Gashebel/Gaspedal) 16, der über einen Gaszug 20 in Wirkverbindung mit dem Motor 14 steht, um dessen Drehzahl einzustellen. Der Mobilsteuerblock 10 ist aus einer Vielzahl von Wegeventilsektionen zusammengesetzt, wobei jedem der Verbraucher 2, 4, 6, 8 eine Wegeventilsektion mit einer LUDV-Ventilanordnung 22, 24, 26, bzw. 28 zugeordnet ist. In einer Eingangssektion des Mobilsteuerblocks 10 sind eine Bypassdruckwaage 30 und ein LS-Druckbegrenzungsventil 32 vorgesehen.
Über die Konstantpumpe 12 wird Druckmittel aus einem Tank T angesaugt und über eine Zulaufleitung 30 zu einem Anschluss P des Mobilsteuerblocks gefördert. An diesen Anschluss P ist ein Zulaufkanal 36 angeschlossen, über den die Verbraucher 2, 4, 6, 8 in der im Folgenden näher beschriebenen Weise mit Druckmittel versorgbar sind. Der von der LS-Druckwaage 32 begrenzte höchste Lastdruck liegt an einem mit einem LS-Anschluss des Mobilsteuerblocks 10 verbundenen LS-Kanal 38 an. An den LS-Anschluss ist eine LS-Tankleitung 40 angeschlossen, in der ein verstellbarer Stromregler 42 angeordnet ist. Die Verstellung dieses Stromreglers 42 erfolgt über den Gaszug 20 derart, dass bei Verringern der Drehzahl des Motors 14 die Öffnung des Stromreglers 42 vergrößert wird. Über diesen Stromregler 42 strömt somit stets ein vergleichsweise geringer Steuerölvolumenstrom zum Tank T hin ab.
Das von den Verbrauchern 2, 4, 6, 8 ablaufende Druckmittel wird über einen Tankkanal 44, einen Tankanschluss T und eine Tankleitung 46 zum Tank T zurückgeführt. Weitere Einzelheiten der Schaltung werden anhand der vergrößerten Darstellung in 2 gezeigt, die den pumpenseitigen Teil, die Eingangssektion und die dem Verbraucher 8 zugeordnete Wegeventilsektion zeigt, die anderen Sektionen haben einen identischen Rufbau.
Demgemäß ist die Bypassdruckwaage 30 in einem Bypasskanal 48 angeordnet, über den der Zulaufkanal 36 mit dem Tankkanal 44 verbunden ist. Die Bypassdruckwaage 30 ist in Schließrichtung von der Kraft einer Feder und von dem im LS-Kanal 38 anliegenden Druck beaufschlagt, der über einen LS-Steuerkanal 50 abgegriffen wird. In Öffnungsrichtung wirkt der Druck am Eingang der Bypassdruckwaage 30, d. h., der Druck in der Zulaufleitung 36. Die Feder der Bypassdruckwaage ist so gewählt, dass sich in der Zulaufleitung 36 ein Druck einstellt, der um ein Pumpen-Δp (beispielsweise 10 bar) oberhalb des Lastdrucks im LS-Kanal 38 liegt.
Über das LS-Druckbegrenzungsventil 32 wird der Druck in dem LS-Kanal 38 auf einen Maximalwert begrenzt. Dazu ist das LS-Druckbegrenzungsventil 32 in Schließrichtung von der einstellbaren Kraft einer Feder beaufschlagt, in Öffnungsrichtung wirkt der Druck am Eingang des LS-Druckbegrenzungsventils 32, der über einen Kanal 52 mit dem LS-Kanal 38 verbunden ist.
Die jeweils einem Verbraucher 2, 4, 6, 8 zugeordneten LUDV-Ventilanordnungen – in 2 Bezugszeichen 22 – bestehen im Wesentlichen aus einem stetig verstellbaren Wegeventil 54 und einer LUDV-Druckwaage 56. Im Wegeventil 54 sind ein Richtungsteil 58 und ein Geschwindigkeitsteil ausgebildet, das eine veränderliche Zumessblende 60 hat, die vom selben Steuerschieber ausgebildet sind. Wenn ein derartiges Wegeventil 54 aus seiner federvorgespannten Grundposition in eine seiner beiden seitlichen Arbeitspositionen (a), (b) verschoben wird, strömt vom Zulaufkanal 36 kommendes Druckmittel von einer Zulaufkammer 62 über die Zumessblende 60 in eine Zwischenkammer 64, von dort über einen Öffnungsquerschnitt der LUDV-Druckwaage 56 in eine zweite Zwischenkammer 66 und dann über den Richtungsteil 54 in eine Verbraucherkammer 68 oder 70 und von dort über einen Vorlaufkanal 72 und einen Rücklaufkanal 74 zu zwei Arbeitsanschlüssen A, B der Wegeventilsektion. Der Arbeitsanschluss A ist dann über eine Zulaufleitung 76 mit einem bodenseitigen Zylinderraum 78 und der Arbeitsanschluss B über eine Rücklaufleitung 80 mit einem Ringraum des Verbrauchers 8, d. h. mit dem den Ausleger betätigenden Hubzylinder verbunden. Ein Regelkolben der LUDV-Druckwaage 56 ist so ausgebildet, dass er dann, wenn diese Druckwaage 56 ganz geöffnet ist, eine gedrosselte Verbindung zwischen der Zwischenkammer 64 und dem LS-Kanal 38 schafft. Dies ist dann der Fall, wenn der zugeordnete hydraulische Verbraucher alleine betätigt wird oder wenn bei einer gleichzeitigen Betätigung mehrerer hydraulischer Verbraucher der der LUDV-Druckwaage 56 zugeordnete hydraulische Verbraucher den höchsten Lastdruck hat. Der Regelkolben der LUDV-Druckwaage 56 ist mit einer Blende 84 versehen, über die der an die Zwischenkammer 64 angeschlossene Leitungsabschnitt mit einem rückwärtigen Raum 86 der LUDV-Druckwaage 56 verbunden ist, der über einen Meldekanal 88 mit dem LS-Kanal 38 verbunden ist. Demgemäß wird der Regelkolben der LUDV-Druckwaage 56 in Schließrichtung vom Druck im LS-Druckkanal 38, in der Regel dem höchsten Lastdruck und in Öffnungsrichtung von dem Druck in der Zwischenkammer 64 beaufschlagt. Wie eingangs beschrieben, wird über diese LUDV-Ventilanordnung 22 mit der Zumessblende 60 und der nachgeschalteten LUDV-Druckwaage 84 der Druckabfall über der Zumessblende 60 lastdruckunabhängig konstant gehalten. Hinsichtlich der weiteren Funktion sei der Einfachheit halber auf die eingangs genannte DE 199 30 618 A1 verwiesen.
3 zeigt einen Schnitt durch ein konkretes Ausführungsbeispiel des Stromreglers 42. Der Grundaufbau eines derartigen Stromreglers 42 ist bekannt, so dass hier nur die zum Verständnis wesentlichen Bauelemente beschrieben werden. Der Stromregler 42 besteht im Wesentlichen aus einer veränderlichen Messblende 90 und einer dieser vorgeschalteten Druckwaage 92, die in 3 in einer Regelposition gezeigt ist. Die Messblende 90 und die Druckwaage 92 sind in einem Gehäuse 94 aufgenommen, an dem ein Eingangsanschluss 96 und ein Ausgangsanschluss 98 ausgebildet sind.
Die Messblende 90 hat eine Blendenbohrung 100, die durch einen radial zurückgestuften Abschnitt einer einseitig verschlossenen Gehäusebohrung 102 gebildet ist. Der Öffnungsquerschnitt der Blendenbohrung 100 kann mittels eines Messblendenschiebers 104 verändert werden, der drehbar und abgedichtet in einer Vertikalbohrung 106 des Gehäuses 94 geführt ist. Der in 3 obenliegende Endabschnitt 108 des Messblendenschiebers steht aus dem Gehäuse hervor und ist über nicht dargestellte Verbindungsmittel mit dem Gaszug 20 verbunden, so dass eine Betätigung des Gaszugs in eine Drehung des Messblendenschiebers 104 umgesetzt wird. Dieser ist somit bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Drehschieber ausgeführt, wobei entsprechend der Verdrehung der Öffnungsquerschnitt der Blendenbohrung 100 verändert wird. Alternativ kann der Messblendenschieber 104 auch axial verschiebbar aufgenommen sein.
Die Druckwaage 92 hat einen Druckwaagenkolben 110, der über eine Drckwaagenfeder 112 gegen eine in eine Druckwaagenbohrung 114 eingeschraubte Anschlagschraube 113 vorgespannt ist. In 3 befindet sich der Druckwaagenkolben 110 in einer seiner Regelpositionen. Der Druckwaagenkolben 110 hat zwei Ringnuten 116, 120, die von einem Steuerbund voneinander getrennt sind, der eine Steuerkante 122 ausbildet. In der in 3 rechten, anschlagschraubenseitigen Stirnfläche mündet eine Winkelbohrung 124, die andererseits über einen kurzen Radialschenkel in der Ringnut 116 mündet, die hydraulisch mit der Gehäusebohrung 102 und der die Druckwaagenbohrung 114 kreuzenden Vertikalbohrung verbunden ist. Der Eingangsanschluss 96 mündet im Bereich der Ringnut 120, der Ausgangsanschluss 98 ist einerseits mit der Gehäusebohrung 102 und andererseits mit einem Federraum für die Feder 112 der Druckwaage 92 verbunden. Dementsprechend wird der Druckwaagenkolben 110 in Öffnungsrichtung (zur Anschlagschraube 113 hin) durch die Kraft der Druckwaagenfeder 112 und dem Druck am Ausgang 98, d. h., dem Druck stromabwärts der Blendenbohrung 100 und in Schließrichtung durch den Druck im Raum zwischen der rechten Stirnfläche des Druckwaagenkolbens 110 und der Anschlagschraube 113 beaufschlagt, der dem Druck in der Vertikalbohrung 106 und damit stromaufwärts der Messblende 100 entspricht. Der Druckmittelvolumenstrom durch die Messblende 100 wird durch die Einstellung des Messblendenschiebers 104 bestimmt, wobei der Druckabfall über der Messblende 90, genauer gesagt über der Blendenbohrung 100 lastdruckunabhängig konstant gehalten wird. D. h., bei Ansteigen des Pumpendrucks wird dieser Druckanstieg über die Druckwaage 92 abgedrosselt.
Es sei nun angenommen, dass ein Verbraucher, beispielsweise das Drehwerk 2 mit vergleichsweise geringer Geschwindigkeit verfahren werden soll und dass am Drehwerk 2 der höchste Lastdruck anliegt oder dass nur das Drehwerk 2 angesteuert wird. Entsprechend des LUDV-Prinzips ist dann die LUDV-Druckwaage 56 der LUDV-Ventilanordnung 22 (Drehwerk 2) vollständig geöffnet – im Lastmeldekanal 38 liegt dann der entsprechende Lastdruck des Drehwerks 2 an. Bei einer herkömmlichen Steueranordnung mit einem Stromregler, dessen Volumenstrom nicht verstellbar ist, würde die Konstantpumpe 12 durch die geringe Verschwenkung des Stellhebels 16 nur mit vergleichsweise geringer Geschwindigkeit drehen und entsprechend nur ein geringer Druckmittelvolumenstrom über die Zumessblende 60 und die vollständig geöffnete LUDV-Druckwaage 56 zum Drehwerk 2 strömen und von diesem über das Wegeventil 54 und den Tankkanal 44 zum Tank T hin ablaufen. Der Steuerbereich des Ventilschiebers des Wegeventils 54 wäre – wie eingangs beschrieben – nicht vollständig ausgenutzt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch verhindert, dass der Stromregler 42 in Abhängigkeit von der Einstellung des Stellhebels 16 über den Gaszug 20 so verstellt wird, dass der Steuerölvolumenstrom über den Stromregler 42 vergrößert wird. Dieser Steuerölvolumenstrom erzeugt über der Blende 84 der LUDV-Druckwaage ein Druckgefälle, so dass entsprechend ein niedrigerer Lastdruck an die Bypassdruckwaage 30 gemeldet wird. Da der Pumpendruck stets um das Regel-Δp über gemeldeten Druck liegt ändert sich der Druckabfall über der Zumessblende entsprechend mit der Verstellung des Stromreglers 42. Der über die Messblende 60 strömende Druckmittelvolumenstrom wird aufgrund der geringeren Druckdifferenz verringert und der Fahrer muss die Zumessblende 60 über das nicht dargestellte Vorsteuergerät nachstellen, so dass der Verbraucher mit der gewünschten niedrigen Geschwindigkeit bewegt wird – der Steuerbereich des Schiebers des Wegeventils 54 wird somit wesentlich besser als beim eingangs genannten Stand der Technik ausgenützt.
In dem Fall, in dem neben dem Drehwerk 2 noch weitere, lastdruckniedrigere Verbraucher angesteuert werden, bleibt die Druckdifferenz über die diesen Verbraucher zugeordneten Zumessblenden – wie eingangs ausführlich erläutert – konstant, da sich stromabwärts der Zumessblenden ebenfalls der niedrigere Druck erstellt. Die Verstellung des Stromreglers 42 hat somit auf die lastdruckniedrigeren Verbraucher bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel keine Wirkung.
4 zeigt eine verbesserte Ausführungsform, bei der im Bereich zwischen dem Stromregler 42 und den LUDV-Druckwaagen 56 eine weitere Düse 118 vorgesehen ist. Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Düse 118 stromabwärts der Abzweigung des Kanals 52 angeordnet, in dem das LS-Druckbegrenzungsventil 32 liegt. An den Rückseiten der Druckwaagen liegt noch der höchste Lastdruck, d. h., der Druck stromaufwärts der weiteren Düse 118 an. Bei der Ansteuerung der Verbraucher wird über diese Düse 118 in Abhängigkeit von der Einstellung des Stromreglers 42 ein konstantes Druckgefälle erzeugt, so dass der an die Bypassdruckwaage 30 gemeldete Druck niedriger als der höchste Lastdruck oder der Lastdruck des einzigen Verbrauchers ist. In der vorbeschriebenen Weise wird der Pumpendruck dann über das vorbestimmte Regel-Δp über diesen verringerten Druck eingestellt, so dass entsprechend das Druckgefälle über der Zumessblende 60 und der darüber strömende Druckmittelvolumenstrom verringert wird. Entsprechend wird auch der Druckabfall über den Zumessblenden der lastniedrigeren Verbraucher verringert, so dass sich alle Verbraucher feinfühliger ansteuern lassen.
Es sei nun angenommen, dass mehrere Verbraucher angesteuert sind und einer dieser Verbraucher auf Anschlag fährt. Das LS-Druckbegrenzungsventil 32 wird dann bei Übersteigen des voreingestellten maximalen Lastdrucks die Verbindung zum Tankkanal 44 geöffnet und so den Druck stromaufwärts der Düse 118 begrenzt wird. Dieser begrenzte Druck liegt in den rückwärtigen Räumen 86 der LUDV-Druckwaagen 56 an. Der Pumpendruck stellt sich dann entsprechend dem Druckabfall über der zusätzlichen Düse, der Einstellung des Stromreglers und dem Regel-Δp der Bypassdruckwaage auf einen höheren Wert ein, als er auf den Rückseiten der LUDV-Druckwaage 56 anliegt, so dass die Druckdifferenz über den Zumessblenden 60 der lastniedrigeren Verbraucher erhalten bleibt, auch wenn der lastdruckhöchste Verbraucher an einem Anschlag steht.
Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zusätzliche Düse 118 stromaufwärts des LS-Druckbegrenzungsventils 32 angeordnet, d. h., der Kanal 52 zweigt erst stromabwärts dieser Düse 118 vom LS-Kanal 38 ab. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich bei "normaler" Ansteuerung der Verbraucher nicht vom vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel. Ein Unterschied entsteht erst dann, wenn einer der Verbraucher auf Anschlag fährt. In diesem Fall wird dann über das LS-Druckbegrenzungsventil 32 der an die Pumpe 12 oder genauer gesagt an die Bypassdruckwaage 30 gemeldete Steuerdruck begrenzt. Der Druck stromaufwärts der zusätzlichen Düse 118 und damit der Druck in den rückwärtigen Räumen 86 der LUDV-Druckwaagen 56 ist dann höher als der begrenzte Pumpendruck. Dieser höhere Druck wird über die LUDV-Druckwaagen 56 eingeregelt. Der Pumpendruck stellt sich jedoch nur um das Regel-Δp über den durch das LS-Druckbegrenzungsventil 32 bestimmten vergleichsweise niedrigen Druck ein. Damit wird die Druckdifferenz über allen Zumessblenden 60 kleiner, es besteht sogar die Möglichkeit, dass diese Druckdifferenz 0 wird und alle Verbraucher stehen bleiben.
Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird der den Stromregler 42 durchströmende Steuerölvolumenstrom zurück zum Tank T geführt. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, diesen Steuerölvolumenstrom einen Steuerkreis zuzuführen und dort auszunutzen, so dass die Verluste verringert werden.
Die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen LUDV-Systeme. Das erfindungsgemäße Konzept läßt sich jedoch auch bei LS-Systemen einsetzen. Anstelle der Konstantpumpe kann auch eine Verstellpumpe mit Pumpenregler verwendet werden, der in Abhängigkeit vom Druck im LS-Kanal (38) verstellt wird.
Offenbart ist eine hydraulische Steueranordnung zur Druckmittelversorgung zumindest eines hydraulischen Verbrauchers, mit einer LS-Pumpenanordnung und einer Zumessblende zur Einstellung des Druckmittelvolumenstroms zum Verbraucher. Die LS-Leitung ist über einen Stromregler mit einer Druckmittelsenke verbunden. Erfindungsgemäß ist der Stromregler in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl verstellbar, um den Druckabfall über der Zumessblende zu verändern.

1: Steueranordnung
2: Drehwerk
4: Löffel
6: Löffelstiel
8: Ausleger
10: Mobilsteuerblock
12: Konstantpumpe
14: Motor
16: Stellhebel
20: Gaszug
22: LUDV-Ventilanordnung
24: LUDV-Ventilanordnung
26: LUDV-Ventilanordnung
28: LUDV-Ventilanordnung
30: Bypassdruckwaage
32: LS-Druckbegrenzungsventil
34: Zulaufleitung
36: Zulaufkanal
38: LS-Kanal
40: LS-Tankleitung
42: Stromregler
44: Tankkanal
46: Tankleitung
48: Bypasskanal
50: LS-Steuerkanal
52: Kanal
54: Wegeventil
56: LUDV-Druckwaage
58: Richtungsteil
60: Zumessblende
62: Zulaufkammer
64: Zwischenkammer
68: Verbraucherkammer
70: Verbraucherkammer
72: Vorlaufkanal
74: Rücklaufkanal
76: Vorlaufleitung
78: Zylinderraum
80: Rücklaufleitung
82: Ringraum
84: Blende
86: rückwärtiger Raum
88: Meldekanal
90: Messblende
92: Druckwaage
94: Gehäuse
96: Eingangsanschluss
98: Ausgangsanschluss
100: Blendenbohrung
102: Gehäusebohrung
104: Messblendenschieber
106: Vertikalbohrung
108: Endabschnitt
110: Druckwaagenkolben
112: Druckwaagenfeder
113: Anschlagschraube
114: Druckwaagenbohrung
116: Ringnut
118: Düse
120: Ringnut
122: Steuerkante

Claims

Hydraulische Steueranordnung zur Druckmittelversorgung zumindest eines hydraulischen Verbrauchers (2, 4, 6, 8), mit einer in Abhängigkeit von einem über eine LS-Leitung (38, 40) abgegriffenen Verbraucherlastdruck angesteuerten Pumpenanordnung (12, 30) und einer Zumessblende (60) zur Einstellung des Druckmittel-volumenstroms zum Verbraucher (2, 4, 6, 8), wobei die LS-Leitung (38, 40) über einen Stromregler (42) mit einer Druckmittelsenke verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromregler (42) in Abhängigkeit vom Förderstrom der Pumpenanordnung (12, 30), vorzugsweise von der Pumpendrehzahl verstellbar ist.
Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei die Pumpe (12) von einem Motor (14) angetrieben ist und der Stromregler (42) in Abhängigkeit von der Motordrehzahl verstellbar ist.
Steueranordnung nach Patentanspruch 2, wobei der Motor (14) ein Verbrennungsmotor ist.
Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in der LS-Leitung (38, 40) stromaufwärts des Stromreglers (42) eine Düse (84, 118) angeordnet ist.
Steueranordnung nach Patentanspruch 4, mit einem LS-Druckbegrenzungsventil (32) zur Begrenzung des LS-Druckes, das entweder zwischen dem Stromregler (42) und der Düse (118) oder stromaufwärts der Düse (118) angeordnet ist.
Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Zumessblende (60) eine LUDV- oder LS-Druckwaage (56) zugeordnet ist.
Steueranordnung nach Patentanspruch 6, wobei die LUDV-Druckwaage (56) mit einer Blende (84) versehen ist, über die zwei von Druckwaagenkolbensteuerflächen begrenzten Druckwaagenräume verbunden sind.
Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Pumpe eine Verstellpumpe oder eine drehzahlveränderliche Konstantpumpe (12) mit einer Bypassdruckwaage (30) ist.
Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Verbraucher ein Drehwerk (2) eines mobilen Arbeitsgerätes ist.