DE10321914A1 - Hydraulische Steueranordnung - Google Patents

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Heinrich Lödige
Christoph Keyl
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Bosch Rexroth AG
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Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines Verbrauchers, mit einem stetig verstellbaren Wegeventil, einer diesem zugeordneten Individualdruckwaage sowie mit stromabwärts des Wegeventils angeordneten Sperrblöcken. Erfindungsgemäß wird im Falle einer Unterversorgung des Verbrauchers die Druckwaage anstelle des Drucks im Zulauf (Lastdruck) mit einem höheren Druck beaufschlagt, so dass die Regeldruckdifferenz an der Zulaufsteuerkante angehoben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Aus der DE 100 45 404 C2 ist eine LS-Steueranordnung bekannt, bei der ein hydraulischer Verbraucher, beispielsweise ein doppelt wirkender Zylinder zum Bewegen einer Last über ein stetig verstellbares Wegeventil mit Druckmittel versorgbar ist. Im Druckmittelzulauf zum Zylinder und im Ablauf vom Zylinder sind jeweils Sperrventile vorgesehen, wobei das zulaufseitige Sperrventil durch den Druck stromabwärts des Wegeventils in eine Öffnungsstellung gebracht wird. Das ablaufseitige Sperrventil kann durch Betätigen eines Aufstoßkolbens in eine Öffnungsstellung gebracht werden, die das Ablaufen des Druckmittels vom Verbraucher hin zum Wegeventil ermöglicht.
  • Bei der bekannten Lösung erfolgt über den ablaufseitigen Sperrblock eine Ablaufregelung durch Rückkopplung des Ablaufdruckes vor der den Ablauf bestimmenden Schiebersteuerkante des stetig verstellbaren Wegeventils auf den Aufstoßkolben des Sperrblockes.
  • Problematisch bei dieser Lösung ist, dass beispielsweise bei einer "ziehenden Last" der Druck im Zulauf unter den Druck im Ablauf absinken kann, wobei im Zulauf die Gefahr einer Unterversorgung der zulaufseitigen Zylinderkammer auftreten kann. Eine derartige Unterversorgung kann zu Kavitationen führen, durch die der Verbraucher oder die diesem zugeordneten hydraulischen Schaltelemente beschädigt werden können. Ein derartiger Betriebszustand kann beispielsweise dann auftreten, wenn eine Last zunächst angehoben wird, dann einen Totpunkt überwindet und anschließend ziehend auf den hydraulischen Verbraucher wirkt.
  • Aus der DE 199 31 142 C2 ist eine ähnlich aufgebaute Steueranordnung bekannt, bei der allerdings die Ablaufregelung über den Sperrblock nicht erfolgt, sondern eine Zulaufregelung über eine dem Wegeventil vorgeschaltete Individualdruckwaage durchgeführt wird. Diese ist in Öffnungsrichtung von der Kraft einer Feder und vom Druck im Zulauf zum Verbraucher beaufschlagt. Auch bei dieser Lösung kann es im Fall einer ziehenden Last zu den vorbeschriebenen Problemen kommen, des weiteren soll auch der ablaufende Druckmittelvolumenstrom lastdruckunabhängig gesteuert werden.
  • Prinzipiell sind zur Vermeidung einer Unterversorgung mehrere Methoden bekannt. So können beispielsweise Nachsaugventile vorgesehen werden, über die im Fall einer Unterversorgung Druckmittel aus dem Tank nachgesaugt werden kann. Durch den geringen Differenzdruck zwischen Zylindersaugseite und Tankdruck müssen derartige Nachsaugventile jedoch einen sehr großen Querschnitt aufweisen.
  • Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung von Vorspannventilen im Druckmittelablauf. Dabei besteht jedoch das Problem, dass der Zulaufdruck, insbesondere bei kleinen Lasten, sehr stark angehoben werden muß, wodurch hohe Energieverluste bestehen.
  • Alternativ können auch Senk-Brems-Ventile verwendet werden, die jedoch ebenfalls einen hohen Druck auf der Zulaufseite benötigen, um den Volumenstrom auf der Ablaufseite zu steuern.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines Verbrauchers, insbesondere eines doppelt wirkenden Verbrauchers zu schaffen, bei der die Gefahr einer Unterversorgung minimiert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Steueranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß hat die Steueranordnung ein stetig verstellbares Wegeventil, dem eine Individualdruckwaage zugeordnet ist. Diese wird in Öffnungsrichtung von der Kraft einer Feder und einem Steuerdruck beaufschlagt und in Schließrichtung von einem Druck im Zulauf stromaufwärts des Wegeventils. Im normalen Betriebszustand der Steueranordnung, beispielsweise beim Anheben einer Last, entspricht der Steuerdruck dem Druck im Zulauf stromabwärts des Wegeventils, d. h. dem Lastdruck und entspricht somit einer herkömmlichen LS-Steuerung.
  • Bei Gefahr einer Unterversorgung, d.h. bei Absinken des Druckes im Zulauf und bei einer Druckbelastung im Ablauf (beispielsweise bei einer ziehenden Last) wird der Steuerdruck angehoben, so dass er höher ist als der Druck im Zulauf stromabwärts des Wegeventils. Durch diese Anhebung des in Öffnungsrichtung wirksamen Steuerdruckes wird das Regeldruckgefälle an der zulaufseitigen Steuerkante des Wegeventils angehoben, so dass ein größerer Druckmittelvolumenstrom zu der zulaufseitigen Zylinderkammer gefördert wird und eine Unterversorgung verhindert werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn dieser Steuerdruck im Fall einer Unterversorgung auf einem konstanten, angehobenen Niveau gehalten wird. Dieser angehobene Steuerdruck kann beispielsweise im Druckmittelströmungspfad zwischen dem ablaufseitigen Sperrblock und einer Ablaufsteuerkante des Wegeventils abgegriffen werden.
  • Alternativ kann der Steuerdruck auch von jeder anderen beliebigen verfügbaren Konstantdruckquelle abgegriffen werden.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der Sperrblock einen Aufstoßkolben, der zum Entsperren mit einem Entsperrsteuerdruck beaufschlagbar ist. Bei dieser Variante wird es möglich, den beispielsweise über ein Druckreduzierventil eingestellten Entsperrsteuerdruck als Steuerdruck zu verwenden.
  • Dabei wird es bevorzugt, den Aufstoßkolben mit dem ablaufseitigen Druck zu beaufschlagen, so dass dieser in Aufstoßrichtung von dem Entsperrsteuerdruck und in Gegenrichtung vom Druck im Ablauf beaufschlagt ist, so dass eine im wesentlichen lastunabhängige Ablaufregelung ermöglicht ist.
  • Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die zulauf- und ablaufseitigen Drücke stromabwärts des Wegeventils und stromaufwärts des jeweiligen Sperrventils abgegriffen und der jeweils höhere Druck über ein Wechselventil zum Federraum der Individualdruckwaage geführt.
  • Bei einer alternativen Lösung können diese beiden Drücke noch mit dem Entsperrsteuerdruck verglichen und der größte dieser Drücke über eine Wechselventilanordnung zu der in Öffnungsrichtung wirksamen Steuerfläche der Individualdruckwaage geführt werden.
  • Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Aufstoßkolben des Sperrblockes in Abheberichtung von einer Feder beaufschlagt. In diesem Fall kann eine Druckfeder schwächer ausgeführt werden, über die ein im Sperrkolben geführter Vorsteuerkegel in seine Schließposition vorgespannt ist.
  • Das Sperrventil kann mit oder ohne Sitzdifferenz ausgeführt werden.
  • Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
  • Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiels einer LS-Steueranordnung;
  • 2 eine vergrößerte Darstellung der Steueranordnung aus 1 und
  • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steueranordnung.
    •
  • 1 zeigt eine Ventilscheibe 1 eines Mobilsteuerblockes, über die ein Verbraucher eines mobilen Arbeitsgerätes mit Druckmittel versorgbar ist. Die Ventilscheibe 1 nimmt eine LS-Steueranordnung mit einem stetig verstellbaren Wegeventil 2, eine Individualdruckwaage 4 und zwei Sperrventile 6, 8 auf, über die dem Verbraucher, beispielsweise einem Hydrozylinder 10 Druckmittel aus einer Pumpe, beispielsweise einer Verstellpumpe 12 zuführbar und über die das Druckmittel vom Verbraucher 10 zu einem Tank T zurückführbar ist.
  • Ein Zylinderraum 14 des Hydrozylinders 10 ist an einen Arbeitsanschluß A und ein Ringraum 16 an einen Arbeitsanschluß B angeschlossen, der Tank ist an einen Tankanschluß S und die Verstellpumpe 12 an einen Druckanschluß P (senkrecht zur Zeichenebene in 1) angeschlossen.
  • Gemäß 1 ist ein Druckwaagenkolben 15 der Individualdruckwaage 4 – im folgenden Druckwaage genannt – in einer Druckwaagenbohrung 17 der Ventilscheibe 1 axial verschiebbar geführt. Der Druckwaagenkolben 15 hat eine mittlere Ringnut, über die er in einen Steuerbund 18 und in einen rückseitigen Federbund 20 unterteilt ist. Am Steuerbund 18 sind eine Vielzahl von Steuerkerben vorgesehen, die eine Steuerkante 22 ausbilden, über die die Verbindung von einem an den Druckanschluß P angeschlossenen Druckraum 24 zu einem benachbarten Druckkanal 28 auf- bzw. zusteuerbar ist. Der Druckwaagenkolben 15 ist mittels einer an einer Stirnseite der Druckwaagenbohrung 17 abgestützten Regelfeder 30 in eine Richtung vorgespannt, in der die Verbindung zwischen dem Druckraum 24 und dem Druckkanal 28 geöffnet ist. Ein die Regelfeder 30 aufnehmender Federraum ist an einen Steuerkanal 34 angeschlossen, der zum Ausgang eines Wechselventils 36 führt. Die in 1 linke Stirnfläche der Druckwaagenbohrung 16 begrenzt mit der benachbarten Stirnfläche des Steuerbundes 18 einen Steuerraum 38, der über einen weiteren Steuerkanal mit dem Druck im Druckkanal 28 beaufschlagt ist. Im weiteren Steuerkanal 40 ist des weiteren eine Dämpfungsdrossel 42 zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen vorgesehen. Der Druckkanal 28 verzweigt gemäß 1 in zwei zum Wegeventil 2 führende Kanäle 44, 46. Einzelheiten dieses Wageventils 2 und der beiden Sperrblöcke 6, 8 werden anhand 2 erläutert.
  • Das stetig verstellbare Wegeventil 2 hat einen Ventilschieber 48, der in einer Ventilbohrung 50 der Ventilscheibe 1 axial verschiebbar aufgenommen ist. Der Ventilschieber 48 ist über eine Zentrierfederanordnung 52, 53 in seine dargestellte Grundposition vorgespannt. Aus dieser Grundposition lässt sich der Ventilschieber 48 mechanisch, elektrisch oder hydraulisch in Arbeitspositionen verschieben, auf die im späteren noch näher eingegangen wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel soll die Betätigung des Ventilschiebers 48 über einen oder zwei Proportionalmagnete (nicht dargestellt) erfolgen.
  • Die Ventilbohrung 50 ist mit mehreren Ringräumen versehen. Dabei ist ein mittiger Steuerdruckraum 52 an einen Steueranschluß X (nicht dargestellt) angeschlossen, über den der Steuerdruckraum 52 mit einem konstanten Entsperrsteuerdruck beaufschlagbar ist. Beidseitig des Steuerdruckraumes 52 sind zwei ringförmige Rücklauf räume 54, 56 vorgesehen, die über die Tankkanäle R mit dem Rücklaufanschluß T (siehe 1) verbunden sind. Beidseitig der Rücklauf räume 54, 56 sind zwei weitere Ringräume vorgesehen, wobei der in 2 linke Ringraum im folgenden als Zulaufraum 58 und der rechte als Ablaufraum 60 bezeichnet werden. Benachbart zum Zulauf- bzw. Ablaufraum 58, 60 befinden sich zwei Druckräume 63, 65, die an die Kanäle 44 bzw. 46 angeschlossen sind. Zwischen dem mittigen Steuerdruckraum 52 und den beiden Rücklauf räumen 54, 56 sind in der Ventilbohrung 50 des weiteren noch zwei Ringräume 62, 65 vorgesehen.
  • Der Ventilschieber 50 hat im Bereich dieser Ringräume 62, 64 zwei schmale Ringstege 66, 68, die in der in 2 dargestellten Grundposition die Verbindung zwischen dem mittigen Steuerdruckraum 52 und den beiden benachbarten Ringräumen 62, 64 absperren.
  • Am Ventilschieber 50 sind des weiteren zwei Steuerbünde 70, 72 ausgebildet, in deren Ringstirnflächen jeweils Steuerkerben vorgesehen sind, so dass an jedem Steuerbund 70, 72 eine Ablaufsteuerkante 74 und eine Zulaufsteuerkante 76 ausgebildet ist. Die Geometrie der Steuerbünde 70, 72 mit den daran ausgebildeten Steuerkerben ist so ausgelegt, dass in der dargestellten Grundposition der Zulaufraum 58 und der Ablaufraum 60 zum jeweils benachbarten Rücklaufraum 54, 56 geöffnet sind, so dass diese Druckräume druckentlastet sind. Die Verbindung zwischen dem Zulaufraum 58 und dem Ablaufraum 60 zu den außen liegenden Druckräumen 63, 65 ist über die Zulaufsteuerkante 74 zugesteuert.
  • Die beiden in 2 vergrößert dargestellten Sperrblöcke 6, 8 haben jeweils einen identischen Aufbau, so dass im folgenden lediglich der Sperrblock 6 beschrieben ist. Jeder Sperrblock 6, 8 hat einen Sperrkolben 78, der gegen einen Ventilsitz 80 vorgespannt ist. Der Sperrkolben 78 ist in einer Bohrung 79 der Scheibe 1 geführt. In der dargestellten Sperrstellung ist die Verbindung zwischen einer Zulaufkammer 82 und einer Arbeitskammer 84 bzw. die Verbindung zwischen einer Ablaufkammer 86 und einer Arbeitskammer 88 leckagefrei abgesperrt. Der Sperrkolben 78 ist als Hohlkolben ausgeführt, wobei in seinem als Kegel ausgeführten Kolbenboden ein Vorsteuerkegel 90 geführt ist, der über eine Vorsteuerfeder 94 gegen einen Vorsteuersitz 92 vorgespannt ist. Über diese Vorsteuerfeder 94 ist auch der Sperrkolben 78 gegen seinen Ventilsitz 80 vorgespannt. Der Vorsteuerkegel 90 hat einen axial aus dem Vorsteuersitz 92 hervorstehenden Vorsprung 96, der in Richtung zur Zulaufkammer 82 bzw. zur Ablaufkammer 86 hin vorspringt.
  • In dem vom Sperrkolben 78 entfernten Endabschnitt der Bohrung 79 ist des weiteren ein als Stufenkolben ausgeführter Aufstoßkolben 98 axial verschiebbar geführt, dessen Kolbenstange 100 sich in Richtung zum Vorsprung 96 des Vorsteuerkegels 90 erstreckt. In dem den Aufstoßkolben 98 aufnehmende Endabschnitt der Bohrung 79 mündet ein Entsperrsteuerraum 102, der über einen Verbindungskanal 104 mit dem Ringraum 62 verbunden ist. Entsprechend ist ein Entsperrsteuerraum 106 des Sperrblockes 8 über einen weiteren Verbindungskanal 108 mit dem Ringraum 64 verbunden.
  • Die Zulaufkammer 82 des Sperrblockes 6 ist über einen Zwischenkanal 110 mit dem Zulaufraum 58 und entsprechend die Ablaufkammer 86 des Sperrblockes 8 über einen weiteren Zwischenkanal 112 mit dem Ablaufraum 60 verbunden. Der Raum 101 auf der Stangenseite des Kolbens 98 ist je nach notwendiger Dämpfung über eine Drossel mit dem Raum 82 verbunden.
  • Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Zulaufraum 58 und der Ablaufraum 60 jeweils über eine Steuerleitung 116 bzw. 118 mit den beiden Eingängen des Wechselventils 36 verbunden. D.h. über das Wechselventil wird der größere der beiden im Zulaufraum 58 und im Ablaufraum 60 abgegriffenen Drücke YA, YB in den Steuerkanal 34 gemeldet.
  • Zur Beschreibung der Funktion dieser Steueranordnung sei zunächst angenommen, dass der Hydrozylinder 10 mit einer ziehenden Last L beaufschlagt ist. Demgemäß muß Druckmittel über den Arbeitsanschluß A in den Zylinderraum 14 gefördert werden und das Druckmittel aus dem Ringraum 16 des Hydrozylinders über den Arbeitsanschluß B ablaufen.
  • Dazu wird der Ventilschieber 48 des stetig verstellbaren Wegeventils 2 in der Darstellung gemäß 1 nach rechts verschoben, so dass durch die Zulaufsteuerkante 76 die Verbindung zwischen dem Ringraum 62 und dem Zulaufraum 58 sowie die Verbindung zwischen dem Ablaufraum 60 und dem Rücklaufraum 56 über die Ablaufsteuerkante 74 auf gesteuert wird. Das Druckmittel kann dann von der Verstellpumpe 12 über den Druckraum 24, die – wie im folgenden noch beschrieben – geöffnete Druckwaage 4, den Druckkanal 28 in den Kanal 44 einströmen und von dort über den von der Zulaufsteuerkante 76 auf gesteuerten Querschnitt des Wegeventils 4 in den Zwischenkanal 110 und von dort in die Zulaufkammer 82 des Sperrblockes 6 einströmen.
  • Sobald der Druck in der Zulaufkammer 82 größer als das Druckäquivalent der Vorsteuerfeder 94 plus dem Lastdruck am Arbeitsanschluß A ist, wird der Sperrkolben 78 von seinem Ventilsitz 80 abgehoben, so dass das Druckmittel in den Zylinderraum 14 einströmen kann.
  • Die Druckwaage 4 ist in Schließrichtung von dem Druck im Steuerkanal 40 und damit dem Druck im Kanal 44 und in Öffnungsrichtung von der Kraft der Regelfeder 30 und dem Druck im Steuerkanal 34 beaufschlagt. Bei hinreichender Druckmittelversorgung des Verbrauchers 10 ist der Druck im Zulaufraum 58 größer als der Druck im Ablaufraum 60, so dass entsprechend im Federraum 32 der Individualdruckwaage 4 der Druck stromabwärts des von der Zulaufsteuerkante 76 aufgesteuerten Querschnitts anliegt. D.h. durch diese Zulaufsteuerkante 76 wird der wirksame Querschnitt einer Zulauf-Meßblende bestimmt, wobei sich der Druckwaagenkolben 15 in seiner Regelposition derart einstellt, dass der Druckabfall über dieser Messblende lastdruckunabhängig konstant gehalten wird.
  • Der im Steuerdruckraum 52 anliegende Steuerdruck PX wird über den Ringraum 64 und den Verbindungskanal 108 in den Entsperrsteuerraum 106 geführt, so dass der Aufstoßkolben 98 des Sperrblocks 8 in der Darstellung gemäß 2 nach rechts in Anlage an den Vorsprung 96 des Vorsteuerkegels 90 gebracht wird. Der Entsperrsteuerdruck ist so gewählt, dass er ausreicht, um den Vorsteuerkegel 90 über den Aufstoßkolben 98 von seinem Vorsteuersitz 92 gegen die Kraft der Vorsteuerfeder 94 und gegen den auf die Sitzfläche wirkenden Lastdruck abzuheben. Bei geöffneter Vorsteuerung wird der Federraum 120, der über eine Blende 122 mit der Arbeitskammer 88 verbunden ist und somit mit dem Druck am Arbeitsanschluß B beaufschlagt ist, über die Vorsteuerung mit der Ablaufkammer 86 und über den Zwischenkanal 112, den Ablaufraum 60, den über die Ablaufsteuerkante 74 aufgesteuerten Ablaufquerschnitt des Wegeventils 2, den Rücklaufraum 56 und dem Rücklauf R mit dem Tank T verbunden und somit in Schließrichtung druckentlastet. Der druckausgeglichene Sperrkolben 78 kann dann durch den Aufstoßkolben 98 von seinem Ventilsitz abgehoben werden, so dass das Druckmittel entlang des zuvor genannten Druckmittelströmungspfades zum Tank T hin abströmen kann. Der ablaufende Druckmittelvolumenstrom wird an der Ablaufsteuerkante 74 des Ventilschiebers 48 angedrosselt, so dass sich zwischen dem Ablaufraum 60 und dem Rücklaufraum 56 ein Druckgefälle einstellt. Bei ziehender Last erfolgt die Ablaufregelung praktisch durch die Rückkopplung des Drucks in der Ablaufkammer 86, der auf die Stirnfläche der Kolbenstange 100 und die Ringfläche des Aufstoßkolbens 98 wirkt, so dass dieser einerseits vom Entsperrsteuerdruck im Entsperrsteuerraum 106 und andererseits durch das Druckäquivalent der Vorsteuerfeder 94 und dem auf die Kolbenstange 100 wirkenden Druck beaufschlagt ist. D.h. ablaufseitig wird durch den Sperrblock 8 und die ablaufseitige Messblende ein Stromregler gebildet, bei dem sich die Regeldruckdifferenz aus den auf den Aufstoßkolben wirkenden Drücken bzw. Druckäquivalenten ergibt. Der Druck im Ablauf wird also bei ziehender Last durch einen konstruktiv festgelegten konstanten, vom Lastdruck am Anschluß B und damit im Ringraum 16 unabhängigen Druck geregelt. D.h. es erfolgt sowohl zulaufseitig als auch ablaufseitig eine lastdruckunabhängige Ansteuerung.
  • Sinkt nun bei ziehender Last der Druck auf der Zulaufseite, zum Beispiel durch ein unzureichendes Regeldruckgefälle an der Zulaufsteuerkante 76 bei einer Unterversorgung des Zylinderraumes 14 ab, bis er kleiner ist als der ablaufseitige Druck, so wird über das Wechselventil 36 der größere dieser Drücke, d.h. der Druck im Ablaufraum 60 in den Steuerkanal 34 gemeldet. Dieser Steuerdruck ist – wie vorstehend beschrieben – im wesentlichen konstant und liegt im Federraum 32 der Individualdruckwaage 4 an. Durch diesen erhöhten, konstanten Druck wird das Regeldruckgefälle an der Zulaufsteuerkante 76 des Wegeventils im Zulauf zum Zylinderraum 14 angehoben und der Druckmittelvolumenstrom im Zulauf nimmt solange zu, bis sich ein Druckmittelvomumenstromgleichgewicht zwischen Zulauf und Ablauf einstellt – eine Unterversorgung des Verbrauchers kann durch diese Anhebung des Regeldruckgefälles zuverlässig verhindert werden. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung wird darin gesehen, dass bei Absinken des Druckes im Zulauf unterhalb des Druckes im Ablauf, die Individualdruckwaage derart mit einem konstanten, höheren Druck als im Zulauf beaufschlagt wird, dass das Regeldruckgefälle an der Zulaufsteuerkante angehoben wird.
  • Bei Bedarf könnte dieser im Steuerkanal 34 anliegende Druck auch von einer beliebigen Konstantdruckquelle abgegriffen werden.
  • Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine derartige Ausführung realisiert. Der Grundaufbau dieses Ausführungsbeispieles entspricht demjenigen aus 2, so dass hier nur auf die wesentlichen Unterschiede eingegangen wird. Die Steueranordnung gemäß 3 hat ebenfalls ein Wegeventil 2, eine Individualdruckwaage 4 sowie zwei Sperrblöcke 6, 8. Die beiden beidseitig des Steuerdruckraumes 52 angeordneten Ringstege 66, 68 sind so ausgebildet, dass die beiden Ringräume 62, 64 in der Grundposition des stetig verstellbaren Wegeventils 2 mit den beiden Rücklauf räumen 54, 56 verbunden sind, so dass die Rückseiten der beiden Aufstoßkolben 98 druckentlastet sind.
  • Des weiteren hat die Steueranordnung gemäß 3 ein zweites Wechselventil 128, über das der Druck im Zulaufraum 58 mit dem Druck im Ringraum 64 verglichen wird, während über ein drittes Wechselventil 130 der Druck im Ablaufraum 60 mit dem Druck im Ringraum 62 verglichen wird. Die Ausgänge der beiden Wechselventile 128, 130 sind an die Eingänge des Wechselventils 36 angeschlossen, dessen Ausgang über den Steuerkanal 34 mit dem Federraum 32 der Individualdruckwaage 4 verbunden ist.
  • D.h. bei diesem Ausführungsbeispiel wird der größte der Drücke im Zulaufraum 58, im Ablaufraum 60 oder der in den Ringräumen 62, 64 anliegende Entsperrsteuerdruck in den Federraum 32 gemeldet und dieser konstante Druck zur Anhebung des Regeldruckgefälles an der Zulaufsteuerkante 76 genutzt, um eine Unterversorgung zu vermeiden.
  • Durch die erfindungsgemäße Konstruktion entfällt die Notwendigkeit, Nachsaugventile oder ähnliches vorzusehen. Da eine Unterversorgung des Verbrauchers nahezu ausgeschlossen ist, können auch Kavitationserscheinungen an den Steuerkanten des Wegeventils 2 vermieden werden. Des weiteren werden Luftausscheidungen an der Saugseite des Zylinders vermieden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Anhebung des Zulaufdruckes wesentlich geringer ist, als es bei den eingangs beschriebenen Lösungen mit Vorspannventilen im Ablauf oder bei einem Senk-Brems-Ventil der Fall ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sperrkolben 78 rückseitig mit dem gleichen Durchmesser wie der Ventilsitz 80 ausgeführt. Es könnte aber auch ein Sperrblock mit einer Sitzdifferenz eingesetzt werden.
  • Offenbart ist eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines Verbrauchers, mit einem stetig verstellbaren wegeventil, einer diesem zugeordneten Individualdruckwaage sowie mit stromabwärts des Wegeventils angeordneten Sperr- blöcken. Erfindungsgemäß wird im Fall einer Unterversorgung des Verbrauchers die Druckwaage anstelle des Drucks im Zulauf (Lastdruck) mit einem höheren Druck beaufschlagt, so dass die Regeldruckdifferenz an der Zulaufsteuerkante angehoben wird.
    • 1
    Ventilscheibe
    2
    Wegeventil
    4
    Individualdruckwaage
    6
    Sperrblock
    8
    Sperrblock
    10
    Hydrozylinder
    12
    Pumpe
    14
    Zylinderraum
    15
    Druckwaagenkolben
    16
    Ringraum
    17
    Druckwaagenbohrung
    18
    Steuerbund
    20
    Federbund
    22
    Steuerkante
    24
    Druckraum
    28
    Druckkanal
    30
    Regelfeder
    32
    Federraum
    34
    Steuerkanal
    36
    Wechselventil
    38
    Steuerraum
    40
    weiterer Steuerkanal
    42
    Dämpfungsdrossel
    44
    Kanal
    46
    Kanal
    48
    Ventilschieber
    50
    Ventilbohrung
    52
    Steuerdruckraum
    54
    Rücklaufraum
    56
    Rücklaufraum
    58
    Zulaufraum
    60
    Ablaufraum
    62
    Ringraum
    63
    Druckraum
    64
    Ringraum
    65
    Druckraum
    66
    Ringsteg
    68
    Ringsteg
    70
    Steuerbund
    72
    Steuerbund
    74
    Ablaufsteuerkante
    76
    Zulaufsteuerkante
    78
    Sperrkolben
    79
    Bohrung
    80
    Ventilsitz
    82
    Zulaufkammer
    84
    Arbeitskammer
    86
    Ablaufkammer
    88
    Arbeitskammer
    90
    Vorsteuerkegel
    92
    Vorsteuersitz
    94
    Vorsteuerfeder
    96
    Vorsprung
    98
    Aufstoßkolben
    100
    Kolbenstange
    101
    Ringraum am Aufstoßkolben
    102
    Entsperrsteuerraum
    104
    Verbindungskanal
    106
    Entsperrsteuerraum
    108
    Verbindungskanal
    110
    Zwischenkanal
    112
    Zwischenkanal
    114
    Gleitführung
    116
    Steuerleitung
    118
    Steuerleitung
    120
    Federraum
    122
    Blende
    128
    2. Wechselventil
    130
    3. Wechselventil

Claims (10)

  1. Hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines Verbrauchers (10), mit einem stetig verstellbaren wegeventil (2), über das zwei mit dem Verbraucher (10) verbundene Arbeitsanschlüsse (A, B) mit einem Druck- oder Zulaufanschluß (P) oder einem Ablaufanschluß (T) verbindbar sind, wobei in zumindest einer, als Ablaufleitung wirkenden Arbeitsleitung ein entsperrbarer Sperrblock (6, 8) vorgesehen ist und mit einer dem stetig verstellbaren Wegeventil (2) zugeordneten Individualdruckwaage (4), die in Öffnungsrichtung von der Kraft einer Feder (30) und einem Steuerdruck und in Schließrichtung vom Druck stromaufwärts des Wegeventils (2) beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall einer Unterversorgung im Zulauf zum Verbraucher (10) die Individualdruckwaage (4) mit einem erhöhten Steuerdruck beaufschlagt ist, der höher als der wirksame Lastdruck im Zulauf ist.
  2. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei der höhere Steuerdruck konstant ist.
  3. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Steuerdruck im Druckmittelströmungspfad zwischen dem ablaufseitigen Sperrblock (6, 8) und einer Ablaufsteuerkante (74) des Wegeventils (2) abgegriffen ist.
  4. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 2 oder 3, wobei der Steuerdruck von einer Konstantdruckquelle abgegriffen ist.
  5. Hydraulische Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Sperrblock (6, 8) einen Aufstoßkolben (98) hat, der zum Entsperren mit einem Entsperrsteuerdruck (PX) beaufschlagbar ist, und wobei der Steuerdruck dem Entsperrsteuerdruck entspricht.
  6. Hydraulische Steueranordnung mit einem Sperrblock (6, 8) gemäß Patentanspruch 5, wobei der Aufstoßkolben (98) in Schließrichtung des Sperrblocks (6, 8) von dem ablaufseitigen Lastdruck beaufschlagt ist.
  7. Hydraulische Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei dem Druckmittelzulauf und dem Druckmittelablauf jeweils ein Sperrblock (6, 8) zugeordnet ist, und der größere der Drücke zwischen den Sperrblöcken (6, 8) und dem Wegeventil (2) über ein Wechselventil (36) als Steuerdruck abgegriffen ist.
  8. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 6, wobei der größte von folgenden Drücken: Entsperrsteuerdruck, Druck stromabwärts einer Zulaufmessblende des Wegeventils (2) und Druck stromabwärts einer Ablaufmessblende über eine Wechselventilanordnung (128, 130, 36) als Steuerdruck abgegriffen ist.
  9. Hydraulische Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Sperrblock (6, 8) einen gegen eine Ventilsitz (80) vorgespannten Sperrkolben (78) hat, der seinerseits mit einem Vorsteuersitz (92) versehen ist, gegen den ein Vorsteuerkegel (90) mittels einer Vorsteuerfeder (94) vorgespannt ist, wobei der Vorsteuerkegel (90) mittels eines Aufstoßkolbens (98) von dem Vorsteuersitz (92) abhebbar ist und der Aufstoßkolben (98) von einer Druckfeder in eine Richtung weg vom Sperrkolben (6, 8) vorgespannt ist.
  10. Hydraulische Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Sperrblock (6, 8) ohne Sitzdifferenz ausgeführt ist.
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