DE102008064138A1

DE102008064138A1 - Hydraulische Steueranordnung

Info

Publication number: DE102008064138A1
Application number: DE102008064138A
Authority: DE
Inventors: Matthieu Desbois-Renaudin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-07-01

Abstract

Offenbart ist eine Steueranordnung zur Druckmittelversorgung zumindest eines Verbrauchers mit einer elektrisch oder elektrohydraulisch verstellbaren Ventileinrichtung, über die ein Vorlauf zum Verbraucher mit einer Pumpe und ein Rücklauf vom Verbraucher mit einem Tank verbindbar ist. Zumindest im Rücklauf ist ein Senkbremsventil angeordnet. Erfindungsgemäß ist zusätzlich ein Stromregelventil vorgesehen, über das der maximale Druckmittelvolumenstrom im Ablauf begrenzt werden kann. Dieser Volumenstromregler kann in die Ventileinrichtung integriert sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung zur Druckmittelversorgung zumindest eines Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Steueranordnung ist beispielsweise aus der US 5 138 838 A bekannt. Bei dieser Steueranordnung wird ein Verbraucher, beispielsweise ein Differentialzylinder über eine Ventileinrichtung mit Druckmittel versorgt, das von einer Pumpe bereitgestellt wird. Im Vorlauf zum und im Rücklauf vom Verbraucher, ist jeweils ein stetig verstellbares Wegeventil angeordnet. Die Wegeventile sind in Ihrer Neutralposition in eine Sperrstellung vorgespannt und lassen sich über Druckreduzierventile jeweils in eine Richtung verstellen, in der die Pumpe mit dem zugeordneten Druckraum und in eine andere Richtung, in der jeweils der zugeordnete Druckraum mit dem Tank verbunden ist. Bei dieser bekannten Steueranordnung kann durch geeignete Ansteuerung der beiden Wegeventile der Verbraucher mit einer so genannten Regenerationsschaltung betrieben werden. Dabei ist beispielsweise beim Ausfahren eines Zylinders der sich verkleinernde Ringraum über das zugeordnete Wegeventil mit dem Druckmittelzulauf zum sich vergrößernden Druckraum verbunden, so dass der Zylinder im Eilgang ausgefahren wird. Nachteilig bei der Regenerations-/Differentialschaltung ist jedoch, dass aufgrund der Einspannung des Verbrauchers (effektive Wirkfläche entspricht der Kolbenstangenfläche bei gleichen Drücken im Ringraum und im Zylinderraum) der Verbraucher nicht mit der maximalen Leistung betrieben werden kann.
Wird eine derartige Steueranordnung beispielsweise bei einem mobilen Arbeitsgerät, wie einem Baggerlader, einem Mini- und Kompaktbagger oder einem Telehandler eingesetzt, so ist die abrufbare Grableistung im Regenerationsmodus aufgrund der Einspannung des Verbrauchers relativ gering. Der Regenerationsmodus wird entsprechend bevorzugt beim Absenken der Ausrüstung des mobilen Arbeitsgerätes eingesetzt. Zum Betreiben des Verbrauchers mit hoher Leistung, beispielsweise beim Graben oder beim Anheben einer Last wird dann auf die Normalfunktion umgeschaltet, in der der sich ver größernde Druckraum mit der Pumpe und der sich verkleinernde Druckraum mit dem Tank verbunden ist.
Um bei ziehender Last das Entstehen von Kavitationen im Druckmittelvorlauf zu vermeiden, kann im Rücklauf vom Verbraucher ein Senkbremsventil vorgesehen werden, wie es aus der DE 196 08 801 C2 oder aus dem Datenblatt VPSO-SEC-42; 04.52.12-X-99-Z der Firma Oil Control, einer Tochter der Anmelderin bekannt ist.
Ein derartiges Senkbremsventil besteht im Prinzip aus einem stetig verstellbaren Wegeventil, das über eine Feder in eine Rückschlagposition vorgespannt ist, in der eine Druckmittelströmung zum Verbraucher ermöglicht ist. Dieses Ventil ist in eine Öffnungsrichtung (ohne Rückschlagfunktion) durch den jeweiligen Druck im Vorlauf beaufschlagt, so dass Kavitationen im Vorlauf bei ziehender Last vermieden werden können. In der federvorgespannten Grundposition ist eine leckagefreie Abstützung des Verbrauchers bzw. der am Verbraucher angreifenden Last ermöglicht. Bei den bekannten Lösungen wirkt das Senkbremsventil gleichzeitig auch als Sekundärdruckbegrenzungsventil, über das der Druck im Ablauf auf einen Maximaldruck begrenzbar ist.
Bei einer derartigen Lösung sind somit die Senkbremsfunktion und die Sekundärdruckbegrenzungsfunktion in das Senkbremsventil integriert. Dies hat den Vorteil einer sehr kompakten Ausführung.
In der nachveröffentlichten DE 10 2007 029 355 der Anmelderin ist eine verbesserte Steueranordnung offenbart, bei der im Vorlauf und im Rücklauf jeweils ein 2-Stellungs-Wegeventil und ein Senkbremsventil der oben beschriebenen Bauart angeordnet sind. Der Inhalt dieser Anmeldung soll zur Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gehören.
Bei den bekannten Steueranordnungen kann es bei einigen Einstellungen der im Vorlauf gelegenen Ventileinrichtung zu vergleichsweise hohen Druckmittelvolumenströmen und somit beispielsweise zu hohen Drehzahlen bei einem Hydromotor oder zu hohen Kolbengeschwindigkeiten bei einem Hydrozylinder kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derart hohe Volumenströme auf einfache Weise zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Steueranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist die hydraulische Steueranordnung zur Druckmittelversorgung zumindest eines Verbrauchers mit einer Ventileinrichtung ausgeführt, über die ein Zulauf zum Verbraucher mit einer Pumpe und ein Rücklauf vom Verbraucher mit einem Tank verbindbar ist. Zumindest im Rücklauf ist ein Senkbremsventil angeordnet, über das bei ziehender Last eine Kavitation im Vorlauf verhindert werden kann. Erfindungsgemäß ist im Rücklauf zusätzlich zu dem Senkbremsventil eine Volumenstrombegrenzungsventilanordnung vorgesehen, über die der Volumenstrom bei geöffnetem Senkbremsventil begrenzt wird, so dass übermäßige Drehzahlen oder Verfahrgeschwindigkeiten eines Verbrauchers vermeidbar sind.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Volumenstrombegrenzungsanordnung als Stromregelventil ausgeführt.
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn dieses Stromregelventil eine Druckwaage und eine zugeordnete Messblende hat, wobei die Druckwaage vorzugsweise in die Ventileinrichtung integriert wird.
Bei einem besonders einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel hat die Ventileinrichtung der Steueranordnung ein im jeweiligen Ablauf stromabwärts des Senkbremsventils angeordnetes stetig verstellbares Wegeventil mit zwei Stellungen, von denen eine offene Neutralstellung ist, wobei die Druckwaage in dieses Wegeventil integriert ist.
Dabei kann beispielsweise ein Ventilschieber des Wegeventils in Schließrichtung vom Druck stromabwärts der Messblende und in Öffnungsrichtung vom Druck stromaufwärts der Messblende beaufschlagt sein. Bei dieser Variante wirkt der Ventilschieber des Wegeventils sozusagen auch als Druckwaagenschieber zur Begrenzung des Druckmittelvolumenstroms.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht der Druck stromabwärts der Messblende dem Tankdruck.
Bei einem sehr kompakt bauenden Ausführungsbeispiel begrenzt der Ventilschieber des Wegeventils mit einer Stirnfläche einen Steuerraum, der über einen den Ventilschieber durchsetzenden Kanal mit dem Druck stromaufwärts der Messblende beaufschlagt ist.
In diesen Steuerraum taucht ein Kölbchen ein, das zum Verstellen des Ventilschiebers rückseitig mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist.
Dieses Kölbchen wird vorzugsweise koaxial zum Ventilschieber angeordnet und hat bei einer Variante steuerraumseitig einen radial vorspringenden Anschlagbund, der die vom Ventilschieber entfernte Endposition des Kölbchens begrenzt.
Der Aufbau der Steueranordnung ist weiter vereinfacht, wenn auch die Messblende in die Ventileinrichtung, genauer gesagt das Wegeventil integriert ist.
Dabei kann beispielsweise die Messblende in dem Kanal ausgebildet sein, der stromabwärts der Messblende mit einem Tankraum und stromaufwärts der Messblende mit einem verbraucherseitigen Raum verbunden ist.
Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Steueranordnung zur Druckmittelversorgung mehrerer Verbraucher;
2 eine Detailansicht einer Wegeventilsektion der Steueranordnung gemäß 1 und
3 einen schematisierten Schnitt durch ein Wegeventil der Steueranordnung gemäß den 1 und 2.
1 zeigt eine hydraulische Steueranordnung 1 zur Druckmittelversorgung zweier Verbraucher 2, 4 eines mobilen Arbeitsgerätes, beispielsweise eines Baggers, eines Baggerladers, eines Mini- und Kompaktbaggers oder eines Telehandlers. Es handelt sich dabei um ein so genanntes EFM-System (electronic flow management), bei dem die Ansteuerung der den Druckmittelvolumenstrom und die Druckmittelströmungsrichtung bestimmenden Ventilelemente elektrisch oder elektrohydraulisch in Abhängigkeit von, in einer Steuereinheit 6 abgelegten, Kennlinienfeldern erfolgt. Die Eingabe der Sollwerte erfolgt dabei über einen Joystick 8, der von der Bedienperson betätigt wird, um die Ausrüstung (beispielsweise Ausleger, Schaufel) des Arbeitsgerätes im Hinblick auf die Geschwindigkeit und die Position zu steuern.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Verbraucher 2, 4 jeweils als Differentialzylinder mit einem bodenseitigen Druckraum 10 bzw. 12 und einem kolbenstangenseitigen Ringraum 14 bzw. 16 ausgeführt. Diese Druckräume 10, 14; 12, 16 lassen sich jeweils über eine Wegeventilsektion 18, 20 mit einer Verstellpumpe 22 oder einem Tank 24 verbinden, um den Zylinder ein- oder auszufahren. Die Verstellpumpe 22 ist über einen Pumpenregler 26 druckgeregelt, über den nach Erreichen des vorgegebenen Druckes der Förderstrom der Pumpe so verstellt wird, dass der Druck in der Anlage unabhängig vom Förderstrom konstant bleibt. Mit einer Druckmittelvolumenstromänderung sollte praktisch keine Druckänderung verbunden sein.
Die Verstellpumpe 22 ist durch einen federbeaufschlagten Rückstellzylinder 28 in Richtung des maximalen Druckmittelvolumenstroms (Schwenkwinkel maximal) und in Richtung Verringerung des Druckmittelvolumenstroms durch einen Stellzylinder 30 beaufschlagt. Der in Richtung Verringerung des Druckmittelvolumenstroms wirkende Druckraum des Stellzylinders 30 ist über ein mit drei Anschlüssen ausgeführtes Pumpenregelventil 32 entweder mit dem Pumpendruck oder mit dem Tankdruck beaufschlagbar. Das Pumpenregelventil 32 ist in Richtung einer Verbindung des Druckraums des Stellzylinders 30 mit dem Tank 24 über eine Regelfeder und den Druck stromabwärts einer Düse 34 beaufschlagt, die in einer Steuerleitung 36 angeordnet ist, über die der Druck in einer an den Druckanschluss der Verstellpumpe 22 angeschlossenen Pumpenleitung 38 abgegriffen ist. Dieser Druck wirkt auch in Richtung einer Verbindung des Druckraums des Stellzylinders 30 mit dem Pumpendruck auf das Pumpenregelventil 32. Der stromabwärts der Düse 34 gelegene Bereich der Steuerleitung 36 ist über ein Druckbegrenzungsventil 40 mit dem Tank 24 verbindbar. Dieses Druckbegrenzungsventil 40 ist elektrisch über eine mit der Steuereinheit 6 verbundene Signalleitung bestromt wird. In seiner dargestellten, federvorgespannten Grundposition sperrt das Druckbegrenzungsventil 40 die Steuerölverbindung zum Tank 24 ab.
Der Pumpenregler 26 ist so eingestellt, dass eine Verstellung des Schwenkwinkels erst ab einem Stand-By-Druck von 20 bar möglich ist.
In der federvorgespannten Grundposition des Pumpenregelventils 32 ist der Druckraum des Stellzylinders 30 über zwei weitere Düsen 42, 44 mit einer zum Tank 24 führenden Tanksteuerleitung 46 verbunden. Beim Aufsteuern des Druckbegrenzungsventils 40 wird der stromabwärts der Düse 34 gelegene Teil der Steuerleitung 36 über das Druckbegrenzungsventil 40 mit der Tanksteuerleitung 46 verbunden, so dass das Pumpenregelventil 32 in der Darstellung gemäß 1 durch den Pumpendruck nach rechts verschoben wird und die Druckmittelverbindung des Druckraums des Stellzylinders 30 zur Steuerleitung 36 aufgesteuert wird. Das Steueröl kann dann über das Pumpenregelventil 32 und die Düse 44 zum Stellzylinder 30 strömen, so dass durch den Druckaufbau im Druckraum des Stellzylinders 30 der Schwenkwinkel verringert wird bis sich der über die Steuereinheit 6 vorgegebene Pumpendruck einstellt. Weitere Erläuterungen zur Funktionsweise des Pumpenreglers 26 sind entbehrlich, da der Grundaufbau derartiger Druckregler beispielsweise im Datenblatt RD 92 703 der Bosch Rexroth AG beschrieben ist. Anstelle eines Druckreglers können auch andere Regler, beispielsweise elektroproportionale Schwenkwinkelregler (EP oder EK) verwendet werden. Derartige Regler sind im Datenblatt RD 92 708 der Bosch Rexroth AG beschrieben, so dass im Hinblick auf weitere Details auf diese Ausführungen verwiesen werden kann.
Der Druck in der Pumpenleitung 38 wird über einen Drucksensor 48 erfasst und über eine Signalleitung zur Steuereinheit 6 gemeldet.
Der Sauganschluss der Verstellpumpe 22 ist über eine Saugleitung 50 und einen Filter mit dem Tank 24 verbunden. Das von der Verstellpumpe 22 geförderte Druckmittel strömt über die Pumpenleitung 38 und die beiden Wegeventilsektionen 18, 20, deren Aufbau im Folgenden anhand 2 erläutert wird, zu den Verbrauchern 2, 4. Das Druckmittel strömt rücklaufseitig von den Verbrauchern 2, 4 über die zugeordneten Wegeventilsektionen 18, 20 und eine Tankleitung 52 zum Tank 24 ab, wobei im Endabschnitt der Tankleitung 52 ein weiterer Filter vorgesehen ist, der über ein Druckbegrenzungsventil umgehbar ist und das beim Zusetzen des Filters und somit beim Ansteigen des Druckverlustes über dem Filter öffnet.
Die Temperatur des im Tank 24 aufgenommenen Druckmittels wird über einen Temperatursensor 54 erfasst und über eine Signalleitung zur Steuereinheit 6 gemeldet. Um ein Überhitzen des Druckmittels zu verhindern, ist ein Spülventil 57 zwischen der Tankleitung 52 und der Pumpenleitung 38 vorgesehen. Dieses Spülventil 57 hat auch eine Druckbegrenzungsfunktion, so dass der Druck in der Pumpenleitung 38 auf einen Maximaldruck begrenzbar ist. Bei geöffnetem Spülventil 57 kann das zur Betätigung der Verbraucher, insbesondere bei der Regenerationsschaltung verwendete Druckmittel gegen ”frisches” Druckmittel aus dem Tank 24 ausgetauscht werden. Die Ansteuerung des Spülventils 57 erfolgt ebenfalls elektrisch in Abhängigkeit von einem Signal der Steuereinheit 6.
2 zeigt den Grundaufbau der beiden Wegeventilsektionen 18, 20, wobei beispielhaft das Wegeventilsegment 18 dargestellt ist und die Verstellpumpe 22 sowie der Tank 24 vereinfacht eingezeichnet sind.
Gemäß 2 hat die Wegeventilsektion 18 zwei Druckanschlüsse P, die jeweils über eine Zulaufleitung 56, 58 an die Pumpenleitung 38 angeschlossen sind. Zwei Tankanschlüsse T der Wegeventilsektion 18 sind über Ablaufleitungen 60, 62 mit der Tankleitung 52 verbunden. Jeder Anschlusspaarung P, T der Wegeventilsektion 18 ist ein Arbeitsanschluss A bzw. B zugeordnet, der über eine Vorlaufleitung 64 bzw. eine Rücklaufleitung 66 mit dem Druckraum 10 bzw. dem Ringraum 14 des Verbrauchers 2 verbunden ist. Im Druckmittelströmungspfad zwischen den Anschlüssen P, T und den zugeordneten Arbeitsanschlüssen A, B sind jeweils ein stetig verstellbares 3-Wegeventil 68, 70 mit zwei Stellungen und drei Anschlüssen und ein Senkbremsventil 72 bzw. 74 angeordnet. Jedes Wegeventil 68, 70 ist über eine Regelfeder 112, 114 in seine dargestellte Neutralposition vorgespannt, in der die Ablaufleitung 60, 62 in Druckmittelverbindung mit einem Verbindungskanal 76, 78 steht, der sich jeweils hin zum benachbarten Senkbremsventil 72, 74 erstreckt.
Die Verstellung des Wegeventils 68, 70 erfolgt jeweils über ein Vorsteuerventil 81, 83 mit einem Proportionalmagneten 80, 82, der über Signalleitungen von der zentralen Steuereinheit 6 bestrombar ist, um durch Verstellen der Vorsteuerventile 81, 83, beispielsweise von Druckreduzierventilen, die Wegeventile 68, 70 unabhängig voneinander in Richtung einer Position zu verschieben, in der die Druckmittelverbindung der Zulaufleitungen 56, 58 zu den Verbindungskanälen 78 bzw. 76 aufgesteuert werden. Demzufolge haben die beiden Wegeventile 68, 70 mit ihrer zum Tank 24 hin offenen Neutralstellung einen äußerst einfachen Aufbau, wobei zur Verstellung – im Gegensatz zum eingangs beschriebenen vorveröffentlichten Stand der Technik – lediglich ein Vorsteuerventil und ein Proportionalmagnet 80, 82 erforderlich ist, während bei den bekannten Lösungen mit geschlossener Mittelposition jeweils zwei teure Proportionalmagneten und zwei Vorsteuerventile verwendet werden müssen. Prinzipiell können die Wegeventile 68, 70 auch direkt über die Proportionalmagnete angesteuert werden.
Die beiden Senkbremsventile 72, 74 haben einen an sich bekannten Aufbau, wie er beispielsweise aus der eingangs genannten DE 196 08 801 C2 oder der Druckschrift der Firma Oil Control bekannt ist. Derartige Senkbremsventile ermöglichen das kontrollierte Absenken einer Last und wirken gleichzeitig als Sekundärdruckbegrenzungsventil. Dazu sind die Senkbremsventile 72, 74 durch eine verstellbare Vorspannfeder 84, 86 in eine Sperrstellung vorgespannt. Wie in 2 angedeutet, sind die Federräume der beiden Vorspannfedern 84, 86 zum Tank hin entlastet. In Öffnungsrichtung wirkt der jeweilige Druck am zugeordneten Arbeitsanschluss A, B, der jeweils über eine Druckbegrenzungssteuerleitung 88, 90 abgegriffen wird. In Öffnungsrichtung wirkt des Weite ren der Druck im jeweils anderen Verbindungskanal 76, 78, der sozusagen ”über Kreuz” mittels Aufsteuerleitungen 92, 94 abgegriffen wird. Über die beiden Senkbremsventile 72, 74 kann darüber hinaus die am Verbraucher 2 angreifende Last leckagefrei abgestützt werden. Die Druckmittelzufuhr vom Wegeventil 68, 70 zum jeweiligen Druckraum des Verbrauchers erfolgt dabei jeweils über einen Bypasskanal 96, 98, der den Verbindungskanal 76, 78 mit der jeweiligen Vorlaufleitung 64, 66 verbindet, wobei in jedem Bypasskanal 96, 98 ein in Richtung zum Verbraucher 2 öffnendes Rückschlagventil 100, 102 angeordnet ist.
In den in den 1 und 2 dargestellten Neutralpositionen der beiden Wegeventile 68, 70 sind die beiden Druckräume jedes Verbrauchers 2, 4 mit dem Tank 24 verbunden. Die am Verbraucher 2 angreifende Last F ist durch das als Sitzventil ausgeführte Senkbremsventil 72, 74 leckagefrei abgestützt. Dabei kann die Last F als ziehende oder drückende Last wirken. Über die Druckbegrenzungsfunktion der beiden Senkbremsventile 72, 74 ist gewährleistet, dass ein maximaler Druck in dem Leitungen 64, 66 nicht überschritten werden kann.
Wie eingangs erläutert, kann es vorkommen, dass im Ablauf (beispielsweise Abströmen von Druckmittel aus dem Ringraum 14) bei aufgesteuertem Senkbremsventil 72 und bei sich in seiner Neutralstellung befindlichem Wegeventil 70 ein sehr hoher Druckmittelvolumenstrom einstellt, der zu einer übermäßigen Kolbengeschwindigkeit des Hydrozylinders 2 führen kann. Zur Begrenzung eines derartigen großen Volumenstroms (insbesondere bei ziehender Last) ist in den Ablauf ein Stromregelventil angeordnet, das im Prinzip aus einer Messblende 104, 106 und einer in das Wegeventil 68, 70 integrierten Druckwaage besteht. Dabei wirkt ein Ventilschieber 110 des Wegeventils 70, 72 in einer Doppelfunktion als Druckwaagenschieber. Die Messblenden 104, 106 sind jeweils in der Ablaufleitung 60, 62 stromabwärts (in Rücklaufrichtung gesehen) des Wegeventils 70, 72 angeordnet.
In Richtung der Neutralposition des jeweiligen Wegeventils wirkt neben der Kraft der Feder 112, 114 der Druck stromabwärts der Messblende 104, 106, der über eine Tanksteuerleitung 116, 118 abgegriffen wird. In Gegenrichtung ist zum einen der über die Vorsteuerung 81, 83 in einen Vorsteuerraum 124, 126 eingeregelte Vorsteuerdruck als auch der Druck stromaufwärts der Messblende 104, 106 wirksam, der über einen Messblendenkanal 128, 130 abgegriffen wird und in einem Druckwaagensteuerraum 132, 134 anliegt, so dass der Druck in diesem Druckwaagensteuerraum 132, 134 den Ventilschieber 110 in eine Richtung beaufschlagt, in der die Verbindung zwischen dem Verbindungskanal 76 und der Ablaufleitung 60, 62 zugesteuert wird.
Strömt nun, wie vorstehend beschrieben, Druckmittel aus dem Ringraum 14 ab, so ist der Proportionalmagnet 82 des Vorsteuerventils 83 unbestromt und dementsprechend das Wegeventil 70 in seine Neutralstellung vorgespannt.
Das Druckmittel strömt dann vom Ringraum 14 über das geöffnete Senkbremsventil 72 und das in seine Neutralstellung vorgespannte Wegeventil 70 zum Tank 24 hin ab. Dabei erzeugt die Messblende 106 eine Druckdifferenz, wobei der Druck stromaufwärts der Messblende 106 über den Messblendenkanal 128 abgegriffen und auf den Ventilschieber 110 in Schließrichtung wirkt. In Öffnungsrichtung wirkt die Feder 114 und der Druck stromabwärts der Messblende 106, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel dem Tankdruck entspricht. In der Regelposition wird daher, unabhängig vom Lastdruck im Ringraum 14 eine Druckdifferenz eingeregelt, die dem Druckäquivalent der Feder 114 entspricht. D. h. der maximale Volumenstrom ist im Wesentlichen durch den Durchmesser der Messblende 104, 106 und die Kraft der Feder 114 bestimmt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist sowohl im Vorlauf als auch im Rücklauf ein Stromregelventil angeordnet, prinzipiell kann es ausreichen, das Stromregelventil nur in einem Zweig (bspw. Rücklauf vom Ringraum 14) vorzusehen.
Anhand 3 wird eine konkrete Ausführung dieses Volumenstromreglers beschrieben. Den vorstehenden Ausführungen ist entnehmbar, dass die Druckwaage in das Wegeventil 68, 70 integriert ist. Bei der konkreten Lösung ist auch die Messblende 106 in das Wegeventil 68, 70 eingebaut, so dass sich die erfindungsgemäße Volumenstrombegrenzung mit vergleichsweise geringen Umbauten eines herkömmlichen Wegeventils 68, 70 realisieren lässt. 3 zeigt beispielhaft den Grundaufbau des Wegeventils 70 einer Wegeventilsektion. Das andere Wegeventil 68 der Wegeventilsektion hat einen entsprechenden Aufbau.
Gemäß der Darstellung in 3 ist der Ventilschieber 110 in einer Ventilbohrung 136 einer Wegeventil-Ventilbuchse 138 geführt und über die Feder 114 in seine dargestellte Neutralstellung vorgespannt. Diese Feder 114 greift über einen Ventilteller 140 an dem in 3 linken Endabschnitt des Ventilschiebers 110 an.
In dem Federraum 142 der Feder 114 liegt der Tankdruck an. Die Ventilbohrung 136 ist in Radialrichtung zu einem Tankraum 142, einem Arbeitsraum 144 und einem Zulaufraum 146 erweitert. Der Tankraum 142 ist mit der Ablaufleitung 60, der Arbeitsraum 144 mit dem Verbindungskanal 78 und der Zulaufraum 146 mit der Zulaufleitung 56 verbunden. Der in 3 rechte Endabschnitt des Ventilschiebers 110 begrenzt mit dem entsprechenden Bereich der Ventilbohrung 136 den in 2 angedeuteten Druckwaagensteuerraum 132. Koaxial zur Ventilschieberachse ist in der Ventilbuchse 138 eine Führungsbohrung 148 für ein Kölbchen 150 ausgebildet, das mit einem Radialbund 152 ausgeführt ist, der in den Druckwaagensteuerraum 132 hineinragt und den Hub des Kölbchens 150 nach rechts (3) zum Boden der Ventilbohrung 136 begrenzt. Die vom Druckwaagensteuerraum 132 entfernte Rückseite des Kölbchens 150 ragt in den Vorsteuerraum 124 hinein, der über das Vorsteuerventil 83 mit einem Vorsteuerdruck beaufschlagbar ist.
Gemäß der Darstellung in 3 ist der Ventilschieber 110 als Hohlschieber ausgeführt und hat eine Axialbohrung 154, die sacklochartig ausgeführt ist und über eine vergleichsweise kleine Schrägbohrung 156 im Druckwaagensteuerraum 132 mündet. Der Ventilschieber 110 hat des Weiteren einen Tankbohrungsstern 158 und einen Arbeitsbohrungsstern 160. Der Tankbohrungsstern 158 ist in der dargestellten Neutralposition zum Tankraum 152 hin geöffnet, während der Arbeitsbohrungsstern 160 zum Arbeitsraum 154 geöffnet ist, jedoch teilweise von einem Steg 162 der Ventilbuchse 138 überdeckt ist. Im Bereich des Zulaufraums 146 ist am Außenumfang des Ventilschiebers 110 eine Steuernut 164 ausgebildet, die sich zum Zulaufraum 146 öffnet und deren Steuerkante 166 von einem Steg 168 der Ventilbuchse 138 überdeckt ist.
In dem Bereich zwischen den beiden radialen Bohrungssternen 158, 160 ist durch eine Verengung die Messblende 106 ausgebildet.
Liegt nun dieses Wegeventil 70 im Druckmittelablauf, so befindet sich der Ventilschieber 110 in seiner dargestellten Neutralposition, da in den Vorsteuerraum 124 kein Vorsteuerdruck eingeregelt ist. Das Druckmittel strömt dann über den Verbindungskanal 78 durch den Arbeitsbohrungsstern 160 in die Axialbohrung 154 und über die Messblende 106 und durch den Tankbohrungsstern 158 hindurch über den Tankraum 142 und die Ablaufleitung 62 zum Tank 24 hin ab. Der Druck stromaufwärts der Zumessblende 106, d. h. der Druck im Bereich des Arbeitsbohrungssterns 160 liegt über die Schrägbohrung 156 auch im Druckwaagensteuerraum 132 an, wobei die Verbindung zum Vorsteuerraum 124 durch das Kölbchen 150 abgesperrt ist. D. h. der als Druckwaagenschieber wirkende Ventilschieber 110 wird in Schließrichtung, d. h. in Richtung einer Verringerung des Öffnungsquerschnitts des Arbeitsbohrungssterns 160 zum Arbeitsraum 144 durch den Druck im Druckwaagensteuerraum 132 beaufschlagt, während in Öffnungsrichtung (Neutralposition) die Feder 114 und der im Federraum 142 anliegende Tankdruck wirkt.
Umgesetzt auf die Darstellung gemäß 2 bedeutet das, dass der Messblendenkanal 128 durch den rechts von der Messblende 106 ausgebildeten Teil der Axialbohrung 154 und durch die Schrägbohrung 156 ausgebildet ist.
In dem Fall, in dem das Wegeventil 70 im Vorlauf liegt, wird der Vorsteuerraum 124 über das Vorsteuerventil 83 mit einem Vorsteuerdruck beaufschlagt, so dass der Ventilschieber 110 über das Kölbchen 150 in Richtung seiner Schließposition verstellt wird, in der der Öffnungsquerschnitt des Arbeitsbohrungssterns 160 zum Arbeitsraum 144 verringert und über die Steuerkante 166 die Druckmittelverbindung zwischen dem Zulaufraum 146 und dem Arbeitsraum 144 aufgesteuert wird, so dass Druckmittel von der Pumpe 22 in den Ringraum 14 strömt und der Hydrozylinder 2 einfährt.
Eine derartige Konstruktion lässt sich mit minimalem Aufwand in herkömmliche Wegeventile integrieren, so dass der vorrichtungstechnische Aufwand zur Volumenstrombegrenzung im Ablauf minimal ist. Durch die erfindungsgemäßen Stromregelventile ist somit gewährleistet, dass der Volumenstrom im jeweiligen Ablauf einen Maximalwert nicht überschreiten kann. Beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Messblende 106 im Kanal 154 ausgebildet, prinzipiell könnte die Messblende auch durch einen der Bohrungssterne 158, 160 oder auf andere Weise ausgebildet werden Offenbart ist eine Steueranordnung zur Druckmittelversorgung zumindest eines Verbrauchers mit einer elektrisch oder elektrohydraulisch verstellbaren Ventileinrichtung, über die ein Vorlauf zum Verbraucher mit einer Pumpe und ein Rücklauf vom Verbraucher mit einem Tank verbindbar ist. Zumindest im Rücklauf ist ein Senkbremsventil angeordnet. Erfindungsgemäß ist zusätzlich ein Stromregelventil vorgesehen, über das der maximale Druckmittelvolumenstrom im Ablauf begrenzt werden kann. Dieser Volumenstromregler kann in die Ventileinrichtung integriert sein.

1: Steueranordnung
2: Verbraucher
4: Verbraucher
6: Steuereinheit
8: Joystick
10: Druckraum
12: Druckraum
14: Ringraum
16: Ringraum
18: Wegeventilsektion
20: Wegeventilsektion
22: Verstellpumpe
24: Tank
26: Druckregler
28: Rückstellzylinder
30: Stellzylinder
32: Pumpenregelventil
34: Düse
36: Steuerleitung
38: Pumpenleitung
40: Druckbegrenzungsventil
41: Proportionalmagnet
42: Düse
44: Düse
46: Tanksteuerleitung
48: Drucksensor
50: Saugleitung
52: Tankleitung
54: Temperatursensor
56: Zulaufleitung
57: Spülventil
58: Zulaufleitung
60: Ablaufleitung
62: Ablaufleitung
64: Vorlaufleitung
66: Rücklaufleitung
68: Wegeventil
70: Wegeventil
72: Senkbremsventil
74: Senkbremsventil
76: Verbindungskanal
78: Verbindungskanal
80: Proportionalmagnet
81: Vorsteuerventil
82: Proportionalmagnet
83: Vorsteuerventil
84: Vorspannfeder
86: Vorspannfeder
88: Druckbegrenzungssteuerleitung
90: Druckbegrenzungssteuerleitung
92: Aufsteuerleitung
94: Aufsteuerleitung
95: Entlastungsleitung
96: Druckbegrenzungsventil
97: Entlastungsleitung
98: Druckbegrenzungsventil
100: Druckbegrenzungsventil
102: Druckbegrenzungsventil
104: Messblende
106: Messblende
110: Ventilschieber
112: Feder
114: Feder
116: Tanksteuerleitung
118: Tanksteuerleitung
124: Vorsteuerraum
126: Vorsteuerraum
128: Messblendenkanal
130: Messblendenkanal
132: Druckwaagensteuerraum
134: Druckwaagensteuerraum
136: Ventilbohrung
138: Ventilbuchse
140: Ventilteller
142: Tankraum
144: Arbeitsraum
146: Zulaufraum
148: Führungsbohrung
150: Kölbchen
152: Anschlagbund
154: Axialbohrung
156: Schrägbohrung
158: Tankbohrungsstern
160: Arbeitsbohrungsstern
162: Steg
164: Steuernut
166: Steuerkante
168: Steg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5138838 A [0002]
- DE 19608801 C2 [0004, 0038]
- DE 102007029355 [0007]

Claims

Hydraulische Steueranordnung zur Druckmittelversorgung zumindest eines Verbrauchers (2, 4), mit einer Ventileinrichtung (18, 20), über die ein Zulauf zum Verbraucher (2, 4) mit einer Pumpe (22) und ein Rücklauf vom Verbraucher (2, 4) mit einem Tank (24) verbindbar ist, wobei im Rücklauf ein Senkbremsventil (72, 74) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Rücklauf eine Volumenstrombegrenzungs-Ventilanordnung zur Begrenzung des Volumenstroms bei geöffnetem Senkbremsventil (72, 74) angeordnet ist.
Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei die Volumenstrombegrenzungs-Ventilanordnung ein Stromregelventil ist.
Steueranordnung nach Patentanspruch 2, wobei das Stromregelventil eine Druckwaage und eine zugeordnete Messblende (104, 106) hat.
Steueranordnung nach Patentanspruch 3, wobei die Druckwaage in die Ventileinrichtung (18, 20) integriert ist.
Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Ventileinrichtung ein jeweils im Ablauf stromabwärts des Senkbremsventils (72, 74) angeordnetes stetig verstellbares Wegeventil (68, 70) mit zwei Stellungen hat, von denen eine offene Neutralstellung ist, wobei die Druckwaage in das Wegeventil (68, 70) integriert ist.
Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, wobei ein Ventilschieber (110) des Wegeventils (68, 70) in Schließrichtung vom Druck stromaufwärts der Messblende (104, 106) und in Öffnungsrichtung vom Druck stromabwärts der Messblende (104, 106) beaufschlagt ist.
Steueranordnung nach Patentanspruch 6, wobei der stromabwärtige Druck dem Tankdruck entspricht.
Steueranordnung nach Patentanspruch 6 oder 7, wobei der Ventilschieber (110) mit einer Stirnfläche einen Druckwaagensteuerraum (132) begrenzt, der über einen den Ventilschieber (110) durchsetzenden Kanal (154, 156) mit dem Druck stromaufwärts der Messblende (104, 106) beaufschlagt ist.
Steueranordnung nach Patentanspruch 8, wobei in den Druckwaagensteuerraum (132) ein Kölbchen (150) eintaucht, das zum Verstellen des Ventilschiebers (110) rückseitig mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist.
Steueranordnung nach Patentanspruch 9, wobei das Kölbchen (150) koaxial zum Ventilschieber (110) angeordnet ist.
Steueranordnung nach Patentanspruch 9 oder 10, wobei das Kölbchen (150) steuerraumseitig einen radial vorspringenden Anschlagbund (152) hat.
Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 4 bis 11, wobei die Messblende (104, 106) in die Ventileinrichtung integriert ist.
Steueranordnung nach Patentanspruch 12 und einem der Patentansprüche 8 bis 11, wobei die Messblende (104, 106) im Kanal (154, 156) ausgebildet ist, wobei dieser stromabwärts der Messblende (104, 106) mit einem Tankraum (142) und stromaufwärts der Messblende (104, 106) mit einem verbraucherseitigen Arbeitsraum (144) verbunden ist.