DE10340506B4

DE10340506B4 - Ventilanordnung zur Steuerung eines Hydraulikantriebes

Info

Publication number: DE10340506B4
Application number: DE10340506A
Authority: DE
Inventors: Brian Nielsen; Poul Erik Hansen; Torben Ole Andersen
Original assignee: Sauer Danfoss ApS
Current assignee: Danfoss Power Solutions ApS
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2023-09-04
Also published as: DE10340506A1; US7134380B2; GB2405675B; GB2405675A; US20050051026A1; GB0419613D0

Abstract

Ventilanordnung (100; 200) zur Steuerung eines Hydraulikantriebes (3), bei der Zu- und Abfluß zum und vom Hydraulikantrieb (3) separat steuerbar sind, eine Pumpenleitung (1) und eine Tankleitung (2) mit einem ersten Steuerventil (6) verbunden sind und das erste Steuerventil (6) über ein zweites Steuerventil (7) mit einem ersten Arbeitsanschluß (4) des Hydraulikantriebes (3) verbunden ist, und über ein drittes Steuerventil (8) mit einem zweiten Arbeitsanschluß (5) des Hydraulikantriebes (3) verbunden ist, wobei parallel zum zweiten Steuerventil (7) und/oder zum dritten Steuerventil (8) jeweils ein Rückflußverhinderer (9, 10), der den Durchfluß vom Hydraulikantrieb (3) in Tankrichtung verhindert, vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Einrichtung (300) zur Regelung der Steuerventile (6, 7, 8) vorgesehen ist, mit der die Ventilanordnung in mindestens einer der folgenden Betriebsweisen betreibbar ist:
– Steuerung von Zuflußdruck und Abflußmenge
– Steuerung von Zuflußmenge und Abflußdruck
– gesteuerte Rückführung von Hydraulikflüssigkeit von einem Arbeitsanschluß zum...

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Steuerung eines Hydraulikantriebes, bei der Zu- und Abfluß zum und vom Hydraulikantrieb separat steuerbar sind, eine Pumpenleitung und eine Tankleitung mit einem ersten Steuerventil verbunden sind und das erste Steuerventil über ein zweites Steuerventil mit einem ersten Arbeitsanschluß des Hydraulikantriebes verbunden ist, und über ein drittes Steuerventil mit einem zweiten Arbeitsanschluß des Hydraulikantriebes verbunden ist, wobei parallel zum zweiten Steuerventil und/oder zum dritten Steuerventil jeweils ein Rückflußverhinderer, der den Durchfluß vom Hydraulikantrieb in Tankrichtung verhindert, vorhanden ist.

Die Erfindung geht aus von einer Ventilanordnung, wie sie aus DE 41 19 333 C2 bekannt ist. Diese Entgegenhaltung zeigt eine Ventilanordnung zur Steuerung eines Hydraulikantriebes, bei der ein Zu- und ein Abfluß zum und vom Hydraulikantrieb separat steuerbar sind. Eine Pumpenleitung und eine Tankleitung sind mit einem ersten Steuerventil verbunden. Das erste Steuerventil ist über ein zweites Steuerventil mit einem ersten Arbeitsanschluß des Hydraulikantriebes und über ein drittes Steuerventil mit einem zweiten Arbeitsanschluß des Hydraulikantriebes verbunden. Parallel zum zweiten Steuerventil ist ein Rückflußverhinderer und parallel zum dritten Steuerventil ist ein Rückflußverhinderer, die jeweils den Durchfluß vom Hydraulikantrieb in Tankrichtung verhindern, vorhanden.

DE 102 45 346 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zur Druckkompensation für elektro-hydraulische Steuersysteme, bei dem eine elektronische Einrichtung zur Regelung des Durchflusses der Steuerventile verwendet wird. Hier werden Bewegungsgeschwindigkeiten ausgewertet, d.h. eine Ist-Geschwindigkeit Vof wir mit einer Sollgeschwindigkeit Vi verglichen.

DE 101 33 616 A1 zeigt eine hydraulische Steueranordnung zur Dämpfung von Fahrschwingungen eines mobilen Arbeitsgerätes, bei dem ein Hubzylinder über einen Ladesteuerblock, der mit einem elektrisch betätigbaren Steuerventil versehen ist, mit einer Pumpe und einem Tank verbunden ist. Über das Steuerventil läßt sich die Betätigungsrichtung des Hubzylinders steuern. Ferner ist der Hubzylinder über eine Dämpfungsventilanordnung mit einem Hydrospeicher und dem Tank verbunden. Die Dämpfungsventilanordnung weist ein Regelventil auf, das entweder die beiden Arbeitsräume des Hubzylinders mit dem Hydrospeicher und Tank verbinden, diese Verbindungen sperrt, den Hydrospeicher mit dem Tank gedrosselt kurzschließt oder eine Verbindung zwischen dem oberen Druckraum und Tank unterbricht und zwischen dem unteren Druckraum und dem Hydrospeicher über ein zum Hydrospeicher hin öffnendes Rückschlagventil einrichtet. Das Rückschlagventil verhindert ein Entspannen des Drucks im Hydrospeicher, indem es die Druckmittelströmung vom Hydrospeicher in Richtung zum unteren Druckraum verhindert.

DE 43 15 626 C1 zeigt eine Steuerung für einen hydraulischen Antrieb, bei dem in Leitungen zwischen einer Pumpe oder einem Tank einerseits und einem Steuerventil andererseits sowie in Leitungen zwischen dem Steuerventil und einem Arbeitsmotor Drucksensoren angeordnet sind, die einen Druck in ein Spannungssignal übersetzen. Ein derartiges Signal kann dann einem Regelkreis zugeführt werden.

DE 43 13 250 C2 beschreibt eine Steuereinrichtung für einen doppeltwirkenden Kolben, bei dem der Kolben eines Arbeitszylinders in einem eingespannten Zustand betrieben werden kann, bei dem in den Druckräumen auf beiden Seiten des Kolbens Druck herrscht. Um die Drücke in den beiden Druckräumen aneinander anzugleichen, ist eine Druckwaage vorgesehen, die allerdings nicht zur Steuerung des Volumenstroms benutzt wird, weil in diesem Betriebszustand nur mit Senkventilen gesteuert wird. Der Druck in einem Druckraum wird über ein Wechselventil der Druckwaage zugeführt. Der andere Eingang des Wechselventils ist mit dem Ausgang der Druckwaage verbunden.

DE 101 50 768 A1 beschreibt eine Einrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Zylinders, bei dem Hydraulikflüssigkeit über zwei Steuerventile einem Druckraum des Zylinders zugeführt wird. Die Steuerventile weisen Wegaufnehmer auf, die die Stellung eines Ventilgliedes erfassen.

DE 101 20 996 A1 beschreibt eine hydraulische Steuereinrichtung, bei der mehrere Wegeventile zwischen einer Anschlußplatte und einer Endplatte aneinander geflanscht sind, so daß sie einen Wegeventilblock bilden.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Ventilanordnungen zur Steuerung von hydraulischen Antrieben bekannt, bei denen die Steueröffnungen zur Steuerung des Zu- und des Abflusses zum und vom Hydraulikantrieb mechanisch oder hydraulisch miteinander verbunden sind. Solche Ventilanordnungen haben jedoch den Nachteil, dass sie einen schlechten energetischen Wirkungsgrad aufweisen. Außerdem benötigen sie zur Vermeidung von Kavitationen, abhängig von der Wirkrichtung einer auf den Hydraulikantrieb wirkenden Last, eine Vielzahl von Ventilen, wodurch die gesamte Ventilanordnung sehr aufwendig und teuer wird. Zur Vermeidung dieser Nachteile beschreiben die EP 0 809 737 B1 , US 5 138 838 , US 5 568 759 und die US 5 960 695 Ventilanordnungen, mit denen der Zu- und der Abfluss zum und vom Hydraulikantrieb separat gesteuert werden können. Diese Lösungen erfüllen jedoch nicht die hohen Anforderungen, die, wenn die Ventile nicht betrieben werden, an die minimal zulässigen Leckströme an den Arbeitsanschlüssen gestellt werden. Die unerwünschten Leckströme an den Arbeitsanschlüssen können bei diesen Ventilanordnungen nur durch mindestes zwei bidirektionale oder mehr als vier unidirektionale elektromechanische Ventilantriebe vermieden werden, wodurch jedoch der gesamte Aufwand der Ventilanordnung steigt, und dadurch die Produktionskosten erhöht werden.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Ventilanordnung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sie in sich dicht ist, wobei die Ventilanordnung gleichzeitig einen relativ einfachen Aufbau aufweist.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei einer Ventilanordnung der eingangs genannten Art dadurch, daß eine elektronische Einrichtung zur Regelung der Steuerventile vorgesehen ist, mit der die Ventilanordnung in mindestens einer der folgenden Betriebsweisen betreibbar ist:

– Steuerung von Zuflußdruck und Abflußmenge
– Steuerung von Zuflußmenge und Abflußdruck
– gesteuerte Rückführung von Hydraulikflüssigkeit von einem Arbeitsanschluß zum anderen Arbeitsanschluß.

Wenn der Hydraulikantrieb in seiner momentanen Betriebsposition gehalten werden soll, und die zweiten und dritten Steuerventile geschlossen sind, kann zusammen mit den Rückflussverhinderern keine Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikantrieb zufließen oder von dem Hydraulikantrieb abfließen. Somit muss nicht wie bisher an beiden Arbeitsanschlüssen des Hydraulikantriebes ein hoher Leckströme begünstigender Antriebsdruck aufge bracht werden, um den Hydraulikantrieb in seiner momentanen Betriebsposition zu halten. Durch den geringen Hydraulikdruck und die gesperrten Ventile wird die Ventilanordnung beim Halten des Hydraulikantriebes in seiner momentanen Betriebsposition in sich dicht. Gleichzeitig ist die beschriebene Ventilanordnung äußerst einfach und somit kostengünstig zu realisieren. Wenn man von vornherein weiß, in welche Richtung eine Last gehalten werden muss, reicht ein einziger Rückflussverhinderer aus, ansonsten verwendet man zwei Rückflussverhinderer. Die Einrichtung zur Regelung des Durchflusses zur Regelung der Steuerventile empfängt von den Drucksensoren, insbesondere von den Drucksensoren, die die Drücke an den Arbeitsanschlüssen messen, die jeweiligen Ist-Drücke. Diese Ist-Drücke werden mit den vorgegebenen Soll-Drücken verglichen. Aus diesem Vergleich wird eine Korrekturgröße für die Ventilöffnung bestimmt, die an ein mit dem zu regelnden Ventil verbundenes Stellglied weitergegeben wird.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Rückflussverhinderer, die beispielsweise als Rückschlagventile ausgebildet sein können, im zweiten Steuerventil und im dritten Steuerventil integriert. Dadurch wird die Anordnung noch einfacher und somit kostengünstiger im Aufbau.

Zweckmäßigerweise ist der Zufluss zum Hydraulikantrieb durch das erste Steuerventil und der Abfluss vom Hydraulikantrieb durch das zweite Steuerventil oder das dritte Steuerventil steuerbar. Dadurch ist eine separate Steuerung des Zu- und des Abflusses zum und vom Hydraulikantrieb sichergestellt. Außerdem kann man die Geschwindigkeit und das Druckniveau separat einstellen.

Vorzugsweise ist das erste Steuerventil ein 4/3-Wegeventil, durch das eine Verbindung der Pumpenleitung und der Tankleitung mit den beiden Arbeitsanschlüssen, eine Verbindung des zweiten Steuerventils mit dem dritten Steuerventil und eine Verbindung sowohl des zweiten Steuerventils als auch des dritten Steuerventils mit der Tankleitung herstellbar sind. Folglich kann mit dem ersten Steuerventil die Zuflussmenge zu einem der beiden Arbeitsanschlüsse gesteuert werden. Außerdem stellt das erste Steuerventil auch einen Rückflusspfad für den Rückfluss der Hydraulikflüssigkeit von den Arbeitsanschlüssen bereit. Der Rücklaufpfad des ersten Steuerventils ermöglicht auch einen ausreichenden Hydraulikstrom, so dass durch eine entsprechende Drosselung im zweiten und dritten Steuerventil eine sehr genaue Steuerung des Hydraulikantriebes sichergestellt ist. Das erste Steuerventil ist in der Weise aufgebaut, dass ein Rücklaufpfad nahezu unabhängig von der momentanen Ventilstellung immer gegeben ist. Somit kann sich in den Leitungszweigen zwischen den Rückflussverhinderern und dem ersten Steuerventil ein von der Pumpe aufgebrachter Hydraulikdruck nicht halten, wenn der durch die Pumpe aufgebrachte Versorgungsdruck durch die entsprechende Stellung des ersten Steuerventils unterbrochen wird. Dann wirkt auf die beiden Rückflussverhinderer ausschließlich der in den Leitungszweigen zwischen dem Hydraulikantrieb und den Rückflussverhinderern wirkende Druck, der die Rückflussverhinderer in Tankrich tung schließt, so dass die momentane Betriebsstellung des Hydraulikantriebes ohne einen anstehenden Pumpendruck gehalten werden kann. Somit wirkt auf die Arbeitsanschlüsse am Hydraulikantrieb nur ein minimal erforderlicher Druck, wodurch Leckströme an den Arbeitsanschlüssen ausgeschlossen sind.

Das zweite Steuerventil und das dritte Steuerventil können ein 2/2-Wegeventil sein, durch die der Abfluss aus dem Hydraulikantrieb steuerbar ist. Je nach Stellung des zweiten und dritten Steuerventils kann die Abflussmenge gedrosselt werden. Somit hat das erste Steuerventil die Aufgabe, die Zuflussrichtung und die Abflussrichtung zum Hydraulikantrieb zu bestimmen. Das zweite und das dritte Steuerventil legen die Abflussmenge fest.

Vorzugsweise ist das erste Steuerventil und/oder das zweite Steuerventil und/oder das dritte Steuerventil direkt und/oder durch eine Drucksteuerung und/oder durch eine Wegsteuerung und/oder durch ein oder mehrere pulsweitenmodulierte Schaltventile, das beispielsweise ein oder mehrere Magnetventile sein kann, einstellbar. Dadurch eignet sich die Ventilanordnung besonders gut, um sie für bestimmte Betriebsarten programmieren zu können.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Steuerventile jeweils durch einen Magneten und eine Feder antreibbar. Somit werden die Steuerventile, wenn sie nicht betätigt werden, in eine bevorzugte Ruhestellung geschaltet. Diese Ruhestellung kann beispielsweise sicherstellen, dass der Hydraulikantrieb in seiner momen tanen Position sicher gehalten wird. Dann ist der Abfluss aus dem Hydraulikantrieb durch das zweite und das dritte Steuerventil gesperrt und der Pumpendruck durch das erste Steuerventil unterbrochen. Vorzugsweise stellt dann das erste Steuerventil für die Leitungszweige zwischen den beiden Rückflussverhinderern und dem ersten Steuerventil und für die Leitungszweige zwischen dem zweiten und dritten Steuerventil eine Verbindung zum Tank her, so dass diese Leitungszweige drucklos sind.

Deshalb ist es zweckmäßig, wenn in der Ruhestellung des ersten Steuerventils die Verbindung des zweiten Steuerventils mit dem dritten Steuerventil und die Verbindung sowohl des zweiten Steuerventils als auch des dritten Steuerventils mit der Tankleitung hergestellt ist, und in der Ruhestellung des zweiten Steuerventils und des dritten Steuerventils der Abfluss aus dem Hydraulikantrieb gesperrt ist.

Abhängig von bestimmten Betriebsarten der Ventilanordnung können das zweite Steuerventil und das dritte Steuerventil separat oder gemeinsam betätigt werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Ventilanordnung einen ersten Drucksensor in der Pumpenleitung, einen zweiten Drucksensor in der Tankleitung, einen dritten Drucksensor zur Druckmessung am ersten Arbeitsanschluss und einen vierten Drucksensor zur Druckmessung am zweiten Arbeitsanschluss auf. Mit den Drucksensoren können die Ist-Drücke in den jeweiligen Leitungszweigen gemessen werden, um die Steuerventile entsprechend vorgegebener Soll-Drücke anzusteuern. Die Durchflussmenge kann auch durch Messung eines Differenzdrucks mit Hilfe von Drucksensoren ermittelt werden, wonach die Durchflussmenge berechnet werden kann.

Alternativ zum ersten Drucksensor und zum zweiten Drucksensor kann ein mechanischer Druckkompensator und ein Wechselventil vorgesehen sein, wobei der mechanische Druckkompensator in die Pumpenleitung integriert ist, und das Wechselventil mit dem Leitungsabschnitt zwischen dem ersten Steuerventil und dem zweiten Steuerventil, mit dem Leitungsabschnitt zwischen dem ersten Steuerventil und dem dritten Steuerventil und mit dem mechanischen Druckkompensator verbunden ist. Das Wechselventil leitet dann den Druck von der Zuflussleitung zurück zum mechanischen Druckkompensator. Bei Verwendung des mechanischen Druckkompensators und des Wechselventils wird der Zufluss unabhängig von dem in der Pumpenleitung und dem an den Arbeitsanschlüssen herrschenden Druck gesteuert. Der Zufluss entspricht dann lediglich der momentanen Stellung des ersten Steuerventils.

Um die Durchflussmenge durch die Steuerventile bestimmen und programmieren zu können, sind die Steuerventile jeweils mit einem Wegaufnehmer versehen, mit dem die momentane Ventilöffnung bzw. Durchflussmenge eingestellt werden kann.

Um den gesamten Aufbau zu vereinfachen, ist die Ventilanordnung zweckmäßigerweise in einem oder in mehreren Ventilblöcken zusammengefasst.

Vorteilhafterweise kann der Hydraulikmotor ein Rotations- oder ein Translationsmotor sein.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.

Im Einzelnen zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Ventilanordnung;

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Ventilanordnung;

3 eine schematische Darstellung einer elektronischen Einrichtung zur Regelung eines Durchflussess.

1 zeigt eine Ventilanordnung 100. Sie weist eine Pumpenleitung 1, eine Tankleitung 2 und einen hydraulischen Antrieb 3 auf, der mit Arbeitsanschlüssen 4 und 5 versehen ist. Ein erstes drosselbares Steuerventil 6 steuert die Durchflussmenge von der Pumpenleitung 1 zu einem der Arbeitsanschlüsse 4 oder 5. Das erste Steuerventil 6 stellt auch einen Rückflusspfad von den Arbeitsanschlüssen 4 und 5 zu einem Tank T bereit. Ein zweites drosselbares Steuerventil 7 und ein drittes drosselbares Steuerventil 8 steuern die Abflussmenge, die an den Arbeitsanschlüssen 4 und 5 aus dem Hydraulikantrieb 3 abfließt. Das zweite Steuerventil 7 und das dritte Steuerventil 8 steuern die Abflussmenge aus dem Hydraulikantrieb 3 in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Hydraulikantriebs 3. Ein Wegaufnehmer 11 ist an dem ersten Steuerventil 6 angeordnet. Wegaufnehmer 12 und 13 sind am zweiten Steuerventil 7 und am dritten Steuerventil 8 angebracht. Ein Drucksensor 14 misst den Hydraulikdruck in der Pumpenleitung 1 und ein Drucksensor 15 misst den Hydraulikdruck in der Tankleitung 2. Ein Drucksensor 16 misst den Hydraulikdruck am Arbeitsanschluss 4 und ein Drucksensor 17 misst den Hydraulikdruck am Arbeitsanschluss 5. Ein erstes Rückschlagventil 9 ist zum zweiten Steuerventil 7 und ein zweites Rückschlagventil 10 ist zum dritten Steuerventil 8 parallel geschaltet.
Alternativ zu den beiden Drucksensoren 14 und 15 können in einer Ventilanordnung 200 (2) ein Druckkompen sator 18 und ein Wechselventil 19 vorgesehen sein, wobei der Druckkompensator 18 in die Pumpenleitung 1 integriert ist, und das Wechselventil 19 mit dem Leitungsabschnitt zwischen dem ersten Steuerventil 6 und dem zweiten Steuerventil 7, mit dem Leitungsabschnitt zwischen dem ersten Steuerventil 6 und dem dritten Steuerventil 8 und mit dem Druckkompensator 18 verbunden ist. Dabei wird der Zufluss zum Hydraulikantrieb 3 unabhängig von den jeweiligen Drücken in der Pumpenleitung 2 und an den Arbeitsanschlüssen 4 und 5 gesteuert. Der Zufluss ergibt sich ausschließlich aus der momentanen Stellung des Steuerventils 6. Das Wechselventil 19 lenkt den Druck von der Zuflussleitung zum Druckkompensator 18 zurück. Die Steuerventile 7 und 8 werden durch ein Magnetventil 20 angesteuert, das beispielsweise mit einer Pulsweitenmodulation beaufschlagt werden kann. Allgemein sollte hier angemerkt werden, daß mehr, aber auch weniger Sensoren als dargestellt vorhanden sein können. Die Art und Anzahl der Sensoren hängt von der Anwendung des Systems ab.
3 zeigt eine Einrichtung 300 zur Messung und Regelung des Durchflusses, insbesondere zur Regelung des Steuerventils 6. Drucksensoren 14 und 16 messen den momentanen Ist-Druck und geben ihn an eine Recheneinheit 301 weiter, die aus den Ist-Drücken eine Druckdifferenz bildet. Durch die sich ergebende Differenz wird zusammen mit einem für den Durchfluss vorgegebenen Sollwert Q_r und einer Ventilkonstante k eine gewünschte Ventilöffnung A und daraus eine gewünschte Ventilstellung x_r bestimmt. Anschließend werden die errechneten Größen an ein Stellglied 302 weitergegeben, das das Steuerventil 6 und gegebenenfalls die Ventile 7, 8 auf den korrigierten Wert für die Durchflussmenge einstellt.
Mit den beschriebenen Ventilanordnungen 100 und 200 und der Einrichtung 300 sind eine große Anzahl von verschiedenen Betriebsweisen möglich, die im folgenden näher beschrieben werden. Wenn die Hydraulikflüssigkeit von P nach B und von A nach T fließt, fließt die Hydraulikflüssigkeit am Arbeitsanschluss 5 in den Hydraulikantrieb 3 und fließt am Arbeitsanschluss 4 wieder ab. Dabei kann bei einer ersten Steuerungsvariante die Abflussmenge und der Zuflussdruck gesteuert werden, wobei das Steuerventil 7 die Geschwindigkeit des Hydraulikantriebs 3 und das Steuerventil 6 den Zuflussdruck steuern. Der Sollwert für die Öffnung des Steuerventils 7 wird anhand des am Arbeitsanschluss 4 und des in der Tankleitung 2 herrschenden Drucks und anhand des gewünschten Durchflusses durch das Steuerventil 7 oder anhand der Soll-Geschwindigkeit des Hydraulikantriebes 3 gemäß dem Schaltbild aus 3 bestimmt. Wenn eine Last L entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung wirkt, wird die Öffnung des Steuerventils 6 anhand des Soll-Druckes und anhand des Ist-Druckes am Arbeitsanschluss 4 bestimmt. Alternativ ist es auch möglich, dass die Öffnung des Steuerventils 6 anhand der Soll-Drücke und anhand der gemessenen Ist-Drücke an den Arbeitsanschlüssen 4 und 5 bestimmt wird. Wenn die Belastungsrichtung und die Bewegungsrichtung des Hydraulikantriebes identisch sind, wird die Öffnung des Steuerventils 6 anhand des Soll-Druckes und anhand des gemessenen Ist-Druckes am Arbeitsanschluss 5 bestimmt. Alternativ ist es wiederum möglich, dass die Öffnung des Steuerventils 6 anhand der Soll-Drücke und anhand der gemes senen Ist-Drücke an den Arbeitsanschlüssen 4 und 5 bestimmt wird.
Bei einer zweiten Steuervariante werden die Zuflussmenge und der Abflussdruck gesteuert. Dabei wird durch das Steuerventil 6 die Geschwindigkeit des Hydraulikantriebs 3 und durch das Steuerventil 7 der Abflussdruck gesteuert. Der Sollwert für die Öffnung des Steuerventils 6 wird dabei anhand der am Arbeitsanschluss 5 und in der Pumpenleitung 1 herrschenden Drücke und anhand der Soll-Durchflussmenge durch das Steuerventil 6 oder anhand der Soll-Geschwindigkeit des Hydraulikantriebes 3 berechnet. Diese Berechnung erfolgt mit dem in 3 dargestellten Berechnungsvorgang. Sowohl bei entgegengesetzten als auch bei identischen Belastungs- und Bewegungsrichtungen wird die Öffnung des Steuerventils 7 anhand des Soll-Druckes und anhand des gemessenen Ist-Druckes am Arbeitsanschluss 5 bestimmt.
Neben der beschriebenen Betriebsweise der Ventilanordnungen 100 und 200 von P nach B und von A nach T können die Ventilanordnungen 100 und 200 alternativ von P nach A und B nach T auf die entsprechend gleiche Weise gesteuert werden.
Bei einer weiteren Betriebsweise der Ventilanordnungen 100 und 200 kann bei nicht zugeschalteter Pumpe P durch die Last L, beispielsweise während des Absenkens einer Last an einem Kran, der Hydraulikantrieb 3 durch die Steuerventile 6, 7 und 8 gesteuert werden. Dabei verbindet das Steuerventil 6 in seiner nicht betätigten Ruhestellung die Steuerventile 7 und 8 untereinander und auch mit der Tankleitung 2. Somit kann ein Teil der am Arbeitsanschluss 4 abfließenden Menge dem Arbeitsanschluss 5 zurückgeführt werden. Die Geschwindigkeit des Hydraulikantriebs 3 wird durch das Steuerventil 7 gesteuert, wobei das Steuerventil 8 geschlossen bleibt oder eine Drosselfunktion ausführt. Der zweite Arbeitsanschluss 5 wird zusätzlich von der Tankleitung 2 durch das Rückschlagventil 10 versorgt. Bei dieser Betriebsweise wird der Sollwert für die Öffnung des Steuerventils 7 entsprechend dem Berechnungsvorgang nach 3 bestimmt.
Bei einer Rückführung der Hydraulikflüssigkeit vom Arbeitsanschluss 5 zum Arbeitsanschluss 4 wird die Geschwindigkeit durch das Steuerventil 8 gesteuert, wobei das Steuerventil 7 geschlossen bleibt, oder eine Drosselfunktion ausführt.
Alternativ zu der gerade beschriebenen Rückführung der Hydraulikflüssigkeit von dem einen Arbeitsanschluss zum anderen Arbeitsanschluss durch eine von außen auf den Antrieb einwirkende Last L kann der Hydraulikantrieb 3 beispielsweise durch eine an einem Haken hängende Last L angetrieben werden, so dass die Hydraulikflüssigkeit am Arbeitsanschluss 4 dem Hydraulikantrieb 3 zugeführt wird. Eine derartige Situation ergibt sich beispielsweise bei der Verwendung in einem Traktor und zwar vorzugsweise dann, wenn der "Haken" durch die Ackerschiene des Traktors gebildet wird. Der Hydraulikantrieb 3 ist dabei wie in 1 gezeigt angeschlossen. Das drosselbare Steuerventil 8 dient jetzt als Entlastungsventil für den zweiten Arbeitsanschluss 5. Der erste Arbeitsanschluss 4 wird von der Tankleitung 2 durch das Rückschlagventil 9 versorgt. Alternativ kann jedoch der er ste Arbeitsanschluss 4 auch durch das in Ruhestellung befindliche Steuerventil 6 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden. Wenn der Druck im zweiten Arbeitsanschluss 5 unter einen Grenzwert abfällt, bewegt sich der Hydraulikantrieb 3 in die entgegengesetzte Richtung, wobei dann entweder die Hydraulikflüssigkeit von P nach B und von A nach T fließt und gleichzeitig der Druck am Arbeitsanschluss 5 niedrig gehalten wird, oder indem die Hydraulikflüssigkeit vom Arbeitsanschluss 5 an den Arbeitsanschluss 4 zurückgeführt wird.
Bei einer weiteren Betriebsweise der Ventilanordnungen 100 und 200 ist es auch möglich, dass das Steuerventil 6, wenn es sich in der nicht betätigten Ruhestellung befindet, beide Hydraulikleitungen zwischen dem Steuerventil 6 und den Steuerventilen 7 und 8 mit der Tankleitung 2 verbindet. Wenn man die Steuerventile 7 und 8 beide ganz öffnet, kann die Hydraulikflüssigkeit durch eine an dem Hydraulikantrieb 3 befindliche Last L ungedrosselt durch die Hydraulikleitungen gedrückt werden.
Wenn in einer anderen Betriebsweise die Steuerventile 7 und 8 geschlossen sind und sich das Steuerventil 6 in seiner Ruhestellung befindet, kann der Hydraulikantrieb 3 zusammen mit den Rückschlagventilen 9 und 10 in seiner momentanen Position gehalten werden, ohne dass dabei unerwünschte Leckströme an den Arbeitsanschlüssen 4 und 5 auftreten.

Claims

Ventilanordnung (100; 200) zur Steuerung eines Hydraulikantriebes (3), bei der Zu- und Abfluß zum und vom Hydraulikantrieb (3) separat steuerbar sind, eine Pumpenleitung (1) und eine Tankleitung (2) mit einem ersten Steuerventil (6) verbunden sind und das erste Steuerventil (6) über ein zweites Steuerventil (7) mit einem ersten Arbeitsanschluß (4) des Hydraulikantriebes (3) verbunden ist, und über ein drittes Steuerventil (8) mit einem zweiten Arbeitsanschluß (5) des Hydraulikantriebes (3) verbunden ist, wobei parallel zum zweiten Steuerventil (7) und/oder zum dritten Steuerventil (8) jeweils ein Rückflußverhinderer (9, 10), der den Durchfluß vom Hydraulikantrieb (3) in Tankrichtung verhindert, vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Einrichtung (300) zur Regelung der Steuerventile (6, 7, 8) vorgesehen ist, mit der die Ventilanordnung in mindestens einer der folgenden Betriebsweisen betreibbar ist: – Steuerung von Zuflußdruck und Abflußmenge – Steuerung von Zuflußmenge und Abflußdruck – gesteuerte Rückführung von Hydraulikflüssigkeit von einem Arbeitsanschluß zum anderen Arbeitsanschluß.
Ventilanordnung (100, 200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückflussverhinderer (9, 10) jeweils im zweiten Steuerventil (7) und im dritten Steuerventil (8) integriert sind.
Ventilanordnung (100, 200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufluss zum Hydraulikantrieb (3) durch das erste Steuerventil (6) und der Abfluss vom Hydraulikantrieb (3) durch das zweite Steuerventil (7) oder das dritte Steuerventil (8) steuerbar ist.
Ventilanordnung (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuerventil (6) ein 4/3-Wegeventil ist, durch das eine Verbindung der Pumpenleitung (1) und der Tankleitung (2) mit den beiden Arbeitsanschlüssen (4, 5), eine Verbindung des zweiten Steuerventils (7) mit dem dritten Steuerventil (8) und eine Verbindung sowohl des zweiten Steuerventils (7) als auch des dritten Steuerventils (8) mit der Tankleitung (2) herstellbar sind.
Ventilanordnung (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steuerventil (7) und das dritte Steuerventil (8) ein 2/2-Wegeventil sind, durch die der Abfluss aus dem Hydraulikantrieb (3) steuerbar ist.
Ventilanordnung (100, 200), nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuerventil (6) und/oder das zweite Steuerventil (7) und/oder das dritte Steuerventil (8) direkt und/oder durch eine Drucksteuerung und/oder durch eine Wegesteuerung und/oder durch ein pulsweitenmoduliertes Schaltventil einstellbar ist.
Ventilanordnung (100, 200) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventile (6, 7, 8) jeweils durch einen Magneten und eine Feder antreibbar sind.
Ventilanordnung (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ruhestellung des ersten Steuerventils (6) die Verbindung des zweiten Steuerventils (7) mit dem dritten Steuerventil (8) und die Verbindung sowohl des zweiten Steuerventils (7) als auch des dritten Steuerventils (8) mit der Tankleitung (2) hergestellt sind.
Ventilanordnung (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ruhestellung des zweiten Steuerventils (7) und des dritten Steuerventils (8) der Abfluss aus dem Hydraulikantrieb (3) gesperrt ist.
Ventilanordnung (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steuerventil (7) und das dritte Steuerventil (8) separat oder gemeinsam betätigbar sind.
Ventilanordnung (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen ersten Drucksensor (14) in der Pumpenleitung (1), einen zweiten Drucksensor (15) in der Tankleitung (2), einen dritten Drucksensor (16) zur Druckmessung am ersten Arbeitsanschluss (4) und einen vierten Drucksensor (17) zur Druckmessung am zweiten Arbeitsanschluss (5) aufweist.
Ventilanordnung (100, 200) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des ersten Drucksensors (14) und des zweiten Drucksensors (15) ein mechanischer Druckkompensator (18) und ein Wechselventil (19) vorgesehen sind, wobei der mechanische Druckkompensator (18) in die Pumpenleitung (1) integriert ist, und das Wechselventil (19) mit dem Leitungsabschnitt zwischen dem ersten Steuerventil (6) und dem zweiten Steuerventil (7), mit dem Leitungsabschnitt zwischen dem ersten Steuerventil (6) und dem dritten Steuerventil (8) und mit dem mechanischen Druckkompensator (18) verbunden ist.
Ventilanordnung (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventile (6, 7, 8) jeweils mit einem Wegaufnehmer (11, 12, 13) versehen sind.
Ventilanordnung (100; 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem oder in mehreren Ventilblöcken zusammengefaßt ist.
Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an die Arbeitsanschlüsse (4, 5) ein Rotations- oder ein Translationsmotor angeschlossen ist ist.