DE19802430A1 - Hydraulisches System zum Betreiben eines reversierbaren hydraulischen Verbrauchers - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen System, inner­ halb des sen ein zwei Druckmittelanschlüsse aufweisender rever­ sierbarer hydraulischer Verbraucher, insbesondere ein Hydromo­ tor innerhalb eines hydraulischen Fahrantriebs einer mobilen Arbeitsmaschine, betrieben wird und das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.

Damit auch dann, wenn der Hydromotor von außen angetrieben wird, wie es z. B. bei einer Fahrt der mobilen Arbeitsmaschine bergab ist, der Fahrzeugführer über die Steuerung der dem Hy­ dromotor zufließenden Druckmittelmenge die Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine bestimmen kann, wird bei einem Antrieb des Hy­ dromotors von außen der Rücklauf des Druckmittels vom Hydromo­ tor zu einem Tank so weit angedrosselt, daß im Vorlauf des Druckmittels zum Hydromotor noch ein Druck in der Größenordnung von 10 bis 30 bar aufrechterhalten wird. Es ist bekannt, für die Androsselung ein zusätzlich zu einem Steuerventil, mit dem die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit des hydraulischen Verbrauchers eingestellt werden können, vorhandenes Bremsventil zu verwenden. Eine solche Lösung zeigt die DE 195 38 916 A1. Das Bremsventil befindet sich dort innerhalb eines lastfühlen­ den hydraulischen Systems mit einem sogenannten LS (Abkürzung für load-sensing)-Wegeventil, das einen Steuerschieber auf­ weist, mit dem die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit des hydraulischen Verbrauchers gesteuert werden können. Bei ei­ ner Verstellung des Steuerschiebers aus einer Mittelstellung heraus in die eine oder in die andere Richtung wird proportio­ nal eine Meßblende verstellt, deren Öffnungsquerschnitt die dem hydraulischen Verbraucher zufließende Druckmittelmenge und da­ mit die Geschwindigkeit des hydraulischen Verbrauchers be­ stimmt. Je nach Richtung der Verstellung des Steuerschiebers aus der Mittelstellung heraus fließt einem der beiden Druckmit­ telanschlüsse des hydraulischen Verbrauchers Druckmittel zu, während es vom anderen zurück zum Tank strömt. Dadurch wird die Bewegungsrichtung des hydraulischen Verbrauchers festgelegt.

Das separate Bremsventil enthält verschiedene Rückschlagventi­ le, Steuerkanäle und Druckräume und erfordert insgesamt eine recht aufwendige Gestaltung, die das Gesamtsystem teuer machen. Außerdem wird beträchtlicher zusätzlicher Bauraum für das Bremsventil benötigt.

Eine andere Lösung zum Androsseln des Rücklaufs vom hydrauli­ schen Verbraucher über das Wegeventil zum Tank besteht darin, den Steuerschieber des Wegeventils als Hohlkolben mit zwei gro­ ßen Hohlräumen auszubilden und in diese Hohlräume Bremskolben einzusetzen. Der eine Bremskolben wird vom Druck, der am einen Druckmittelanschluß des hydraulischen Verbrauchers herrscht, und der andere Bremskolben vom Druck am anderen Druckmittelan­ schluß des hydraulischen Verbrauchers jeweils gegen die Kraft einer Feder und in Richtung einer Androsselung des vom hydrau­ lischen Verbraucher zurückfließenden Druckmittels beaufschlagt. Sobald der Druck im jeweiligen Zulauf unter einen Wert fällt, der an einer Wirkfläche des Bremskolbens eine mit der Feder­ kraft im Gleichgewicht stehende Kraft erzeugt, drosselt der Bremskolben den Rücklauf an. Es wird also jeweils ein Druck im Zulauf aufrechterhalten, der zur Kraft der Feder äquivalent ist. Ein hydraulisches System mit Bremskolben, die sich im Steuerschieber des Wegeventils befinden, ist z. B. aus der DE-OS 23 42 498 bekannt. Nachteilig an einer solchen Lösung ist, daß über einen Hohlschieber, bei dem vorlaufendes und rücklaufendes Druckmittel jeweils in einen Hohlraum des Schiebers hinein- und wieder aus dem Hohlraum herausfließt, im Durchmesser wesentlich größer gebaut werden muß als ein Steuerschieber, der für den Fluß des Druckmittels mit Einschnitten zwischen Steuerbunde versehen ist, wenn gleiche Druckmittelmengen über diese Schie­ ber fließen sollen.

Ziel der Erfindung ist es, ein hydraulisches System zu schaf­ fen, mit dem ein hydraulischer Verbraucher in zwei entgegenge­ setzte Bewegungsrichtungen betrieben werden kann und mit dem bei kompakter Bauweise und kostengünstiger Ausbildung die Ab­ bremsung des hydraulischen Verbrauchers bei Antrieb von außen durch Drosselung des rücklaufenden Druckmittels möglich ist.

Das gesetzte Ziel wird erfindungsgemäß durch ein hydraulisches System mit den Merkmalen aus dem Patentanspruch 1 erreicht. Die Erfindung besteht also im Kern darin, den Steuerschieber eines gebräuchlichen Wegeventils, der mit zwei Steuerabschnitten zur Verbindung beider Druckmittelanschlüsse des hydraulischen Ver­ brauchers mit der Druckmittelquelle und mit dem Tank versehen ist, mittig zu teilen, so daß zwei Steuerschieber mit jeweils nur einem Steuerabschnitt für einen der beiden Druckmittelan­ schlüsse des hydraulischen Verbrauchers entstanden sind, die voneinander unabhängige Bewegungen ausführen können. Somit kann der eine Steuerschieber durch willkürliche Betätigung in eine erste Richtung verstellt werden, um einen der beiden Druckmit­ telanschlüsse des hydraulischen Verbrauchers mit der Druckmit­ telquelle zu verbinden. Der zweite Steuerschieber wird in Ab­ hängigkeit vom Vorlaufdruck, der zwischen dem ersten Steuer­ schieber und dem entsprechenden Druckmittelanschluß des hydrau­ lischen Verbrauchers herrscht, im Sinne einer Verbindung des zweiten Druckmittelanschlusses mit Tank gegen die Kraft der ihn zentrierenden Federanordnung verstellt. Solange der Vorlauf­ druck über einem Druck liegt, der der Kraft der Federanordnung im stärksten Spannungszustand in einer Endstellung des zweiten Steuerschiebers äquivalent ist, nimmt der zweite Steuerschieber die Endstellung ein, in der der Rücklauf von Druckmittel nicht gedrosselt wird. Fällt der Vorlaufdruck unter den genannten Druck, so vermag die Federanordnung den zweiten Steuerschieber in Richtung Mittelstellung zurückzuschieben, so daß der Rück­ lauf angedrosselt wird. In Abhängigkeit von der vorlaufenden Druckmittelmenge, der die rücklaufende Druckmittelmenge ent­ spricht, stellt sich an verschiedenen Positionen des zweiten Steuerschiebers ein Gleichgewicht zwischen der Federkraft und der vom Vorlaufdruck ausgeübten Kraft ein. Am kleinsten ist der Vorlaufdruck, wenn die fließenden Druckmittelmengen sehr gering sind und der zweite Steuerschieber nur einen kleinen Quer­ schnitt zum Tank zu öffnen hat. Denn dann ist die Federanord­ nung über die Vorspannung in der Mittelstellung des zweiten Steuerschiebers hinaus nur wenig zusätzlich gespannt, so daß schon ein relativ kleiner Vorlaufdruck der Federkraft das Gleichgewicht halten kann.

Für ein erfindungsgemäßes hydraulisches System werden kein zu­ sätzliches Bremsventil oder zusätzliche Bremskolben benötigt. Der Platzbedarf gegenüber einem herkömmlichen Wegeventil mit einem Kolben mit zwei Steuerabschnitten für die beiden Druck­ mittelanschlüsse wächst nur wenig. Die Steuerschieber sind kei­ ne Hohlschieber, sondern mit Einschnitten für den Druckmittel­ fluß versehen und deshalb für die Steuerung großer Druckmittel­ mengen geeignet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen hydrauli­ schen Systems kann man den Unteransprüchen entnehmen.

Grundsätzlich ist es denkbar, den Vorlaufdruck mit einem Druck­ sensor zu erfassen, der ein der Höhe des Druckes entsprechendes elektrisches Signal abgibt, und den im Rücklauf liegenden Steu­ erschieber z. B. mit einem Elektromagneten in die zweite Rich­ tung zu verstellen. Wesentlich einfacher erscheint jedoch eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 2, wonach jeder der beiden Steuer­ schieber in die zweite Richtung hydraulisch durch den Vorlauf­ druck verschiebbar ist. Dazu ist gemäß Anspruch 3 jedem Steuer­ schieber eine Druckkammer zugeordnet, die mit dem Vorlaufdruck, der zwischen dem anderen Steuerschieber und dem diesem zugeord­ neten Druckmittelanschluß des hydraulischen Verbrauchers herrscht, beaufschlagbar ist. Es ist ein Pilotventil vorhanden, das bei einer willkürlichen Betätigung jeweils eines ersten der beiden Steuerschieber eine erste Stellung einnimmt, in der der Druckraum an diesem ersten Steuerschieber von Druck entlastet ist, und das bei einer willkürlichen Betätigung des jeweils zweiten Steuerschiebers eine zweite Stellung einnimmt, in der der Druckraum am ersten Steuerschieber mit dem Vorlaufdruck be­ aufschlagt ist.

Vorteilhafterweise nimmt das Pilotventil die erste Stellung un­ ter der Wirkung einer Feder ein, so daß in der Ruhestellung des Pilotventils der Druckraum von Druck entlastet ist. Bevorzugt ist das Pilotventil gemäß Anspruch 5 mit demselben Signal, mit dem ein Steuerschieber willkürlich betätigt wird, ansteuerbar. Ist also z. B. der Steuerschieber hydraulisch durch Beaufschla­ gung mit einem Steuerdruck betätigbar, so wird dieser Steuer­ druck auch an das Pilotventil gegeben, um dieses zu schalten. Sollte eine elektromagnetische Betätigung der Steuerschieber vorgesehen sein, so wird das Pilotventil vorteilhafterweise ebenfalls elektromagnetisch betätigt.

Gemäß Anspruch 6 sind zwei Pilotventile vorhanden, wobei das eine Pilotventil dem Druckraum am einen Steuerschieber und das andere Pilotventil dem Druckraum am anderen Steuerschieber vor­ geschaltet ist. Jedes Pilotventil muß nur zwei Schaltstellungen einnehmen können, von denen eine eine Sperrstellung ist. Die zwei einzelnen Pilotventile sind jedes für sich kleiner als ein einziges Pilotventil mit drei Schaltstellungen, so daß man im Hinblick auf ihre Anordnung am Ventilgehäuse oder an den Ven­ tilgehäusen für die beiden Steuerschieber flexibel ist.

Vorteilhafterweise ist gemäß Anspruch 7 das hydraulische System lastfühlend ausgebildet, wobei jedem Druckmittelanschluß des hydraulischen Verbrauchers das Druckmittel über eine verstell­ bare Meßblende zufließt. Bei einem lastfühlend ausgebildeten hydraulischen System wird eine Verstellpumpe oder eine im Bypass zu einer Konstantpumpe angeordnete Druckwaage jeweils so geregelt, daß der Pumpendruck um eine bestimmte Druckdifferenz über dem höchsten Lastdruck liegt. Diese Druckdifferenz herrscht an der dem Verbraucher mit dem höchsten Lastdruck zu­ geordneten Meßblende, so daß die diesem Verbraucher zufließende Druckmittelmenge allein vom Öffnungsquerschnitt der Meßblende abhängt. Können mehrere hydraulische Verbraucher, die von der­ selben Pumpe mit Druckmittel versorgt werden, auch gleichzeitig betätigt werden und soll auch für solche hydraulische Verbrau­ cher, deren Lastdruck niedriger als der höchste Lastdruck ist, die zufließende Druckmittelmenge allein vom Öffnungsquerschnitt der zugeordneten Meßblende abhängen, so wird jeder Meßblende eine Individualdruckwaage vor- oder nachgeschaltet. Dabei läßt sich, wenn die Druckwaage der Meßblende nachgeschaltet, also stromab der Meßblende angeordnet ist, bei einer Untersättigung des Systems, d. h. in einem Fall, in dem die Pumpe wegen Begren­ zung ihrer Fördermenge nicht mehr die vorgegebene Druckdiffe­ renz gegenüber dem höchsten Lastdruck aufrechterhalten kann, auf einfache Weise eine lastunabhängige Durchflußverteilung realisieren. Dazu werden die nachgeschalteten Druckwaagen in Schließrichtung vom höchsten Lastdruck und von einer schwachen Druckfeder beaufschlagt. In Öffnungsrichtung wirkt an ihnen der Druck nach der Meßblende, der gerade um einen der Kraft der schwachen Druckfeder äquivalente Druckdifferenz höher als der höchste Lastdruck ist. Sinkt nun im Falle der Untersättigung der Pumpendruck ab, so reduziert sich die Druckdifferenz über alle Meßblenden in gleicher Weise, so daß die den einzelnen Verbrauchern zufließenden Druckmittelmengen und damit die Ge­ schwindigkeiten der einzelnen Verbraucher verhältnisgleich re­ duziert werden.

Grundsätzlich ist es möglich, unabhängig von den beiden Steuer­ schiebern die Meßblende unter Nutzung eines dritten Steuer­ schiebers auszubilden, wie dies im Anspruch 13 angegeben ist. Eine kompaktere Bauweise und eine einfachere Herstellung scheint jedoch möglich, wenn gemäß Anspruch 10 jeder der beiden Steuerschieber, über die ein Druckmittelanschluß des hydrauli­ schen Verbrauchers mit der Druckmittelquelle bzw. dem Tank ver­ bindbar ist, zur Ausbildung einer Meßblende zwischen ihm und dem Ventilgehäuse mit einem wenigstens eine Steuernut aufwei­ senden Steuerbund versehen ist. Ein Meßblendenquerschnitt ist vorteilhafterweise jeweils zwischen einer Zulaufringkammer und einer von dieser durch einen Gehäusesteg getrennten Zwischen­ ringkammer der Ventilbohrung einstellbar, wobei zur Vereinfa­ chung der Strömungspfade auch im Hinblick auf eine vorhandene Druckwaage beide Zulaufringkammern und beide Zwischenringkam­ mern jeweils fluidisch offen miteinander verbunden sind und je­ weils die Zwischenringkammer an einem in die zweite Richtung bewegten Steuerschieber gegen den Abfluß von Druckmittel abge­ sperrt ist. Eine stromab der Meßblende angeordnete Druckwaage wird nun vorteilhafterweise gemäß Anspruch 11 und eine alterna­ tiv stromauf der Meßblende angeordnete Druckwaage vorteilhaf­ terweise gemäß Anspruch 12 verschaltet.

Mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen hydrauli­ schen Systems sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläu­ tert.

Es zeigen

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel, bei dem beide Steuer­ schieber Nuten zur Realisierung einer Meßblende aufwei­ sen und den beiden Meßblenden eine Druckwaage nachge­ schaltet ist,

Fig. 2 bis auf eine kleine Variation den Schaltplan des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 den Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem zur Bildung der Meßblende ein dritter Steuer­ schieber verwendet wird, und

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem wiederum an den beiden Steuerschiebern jeweils eine Meßblende aus­ gebildet ist und eine Druckwaage den Meßblenden vorge­ schaltet ist.

In der Darstellung nach Fig. 1 sind zwei Ventilgehäuse 10 und 11 in einer Ebene geschnitten, die durch eine Ventilbohrung 12, in der sich ein Steuerschieber 13 bzw. 14 befindet, und durch die parallel zur Achse der Ventilbohrung 12 verlaufende Achse einer Ventilbohrung 15 aufgespannt ist, in die ein Lasthalte­ ventil 16 und ein kombiniertes Druckbegrenzungs- und Nachsaug­ ventil 17 eingesetzt sind. An der einen Stirnseite des Ventil­ gehäuses 10 bzw. 11 ist die Ventilbohrung 12 durch einen Deckel 18 verschlossen, der in einem Hohlraum 19 eine Druckfeder 20 aufnimmt.

Im Abstand zu der Stirnseite des Ventilgehäuses 10, 11, an der der Deckel 18 sitzt, besitzt die Ventilbohrung 15 eine Ringkam­ mer 24, die eine Erweiterung bis in die Ventilbohrung 15 hat. Beide Ringkammern 24 sind über eine gemeinsame Leitung 25 mit einem Tank 26 verbunden. Von der Ringkammer 24 durch einen Ge­ häusesteg getrennt, folgt in jeder der beiden Ventilbohrungen 12 auf die Ringkammer 24 eine Ringkammer 27, die ebenfalls eine Erweitung bis in die Ventilbohrung 15 besitzt. Die Ringkammer 27 des Ventilgehäuses 10 ist über eine Arbeitsleitung 28 mit einem ersten Druckmittelanschluß 29 eines Hydromotors 30 ver­ bunden. Die Ringkammer 27 des Ventilgehäuses 11 ist über eine Arbeitsleitung 31 mit einem zweiten Druckmittelanschluß 32 des Hydromotors 30 verbunden. Dieser ist Teil eines hydraulischen Fahrantriebs eines Raupen- oder eines Radfahrwerks einer mobi­ len Arbeitsmaschine und in seiner Drehrichtung reversierbar. Die Ventilkammern 24 und 27 sind über das jeweilige Druckbe­ grenzungs- und Nachsaugventil 17 miteinander verbindbar. In Fig. 1 sind die Leitungen in erster Linie aus zeichnerischen Gründen in unterschiedlicher Weise zu den Gehäusen 10 und 11 geführt. In der Praxis wird die Leitung 31 wohl genauso an das Gehäuse 11 angebunden sein wie die Leitung 28 an das Gehäuse 10. Nach einem weiteren Gehäusesteg folgt in jeder Ventilboh­ rung 12 eine Ringkammer 33, die ebenfalls zur Ventilbohrung 15 hin erweitert ist. Sie bildet dort den Ausgang des Lasthalte­ ventils 16.

Schließlich besitzt jede Ventilbohrung 12 eine Zulaufkammer 34 und eine von dieser durch einen Gehäusesteg 35 getrennte Zwi­ schenkammer 36, die sich zwischen der Zulaufkammer 34 und der Ringkammer 33 befindet. Die beiden Zulaufkammern 34 und die beiden Zwischenkammern 36 der beiden Ventilgehäuse 10 und 11 sind jeweils, wie durch die Leitungen 37 und 38 angedeutet ist, fludisch offen miteinander verbunden. Die Zulaufkammern 34 sind außerdem an eine Verstellpumpe 40 angeschlossen, die lastfüh­ lend verstellbar ist und Druckmittel aus dem Tank 26 ansaugt und in die Zulaufkammern 34 abgibt.

Die beiden Steuerschieber 13 und 14 sind identisch ausgebildet. Jeder von ihnen besitzt zunächst einen Schieberbund 41, durch den der Hohlraum 19 im Deckel 18 und die Ringkammer 24 gegen­ einander abgeschottet sind. Von dem Schieberbund 41 erstreckt sich ein Zapfen mit einem gegenüber dem Schieberbund geringeren Durchmesser in den Hohlraum 19 des Deckels 18 hinein. In der Nähe des freien Endes des Zapfens ist durch einen Sicherungs­ ring ein Federteller 42 am jeweiligen Steuerschieber gehalten. Ein zweiter Federteller 43 vermag an der Schulter zwischen dem Schieberbund 41 und dem Zapfen sowie am Ventilgehäuse 10, 11 anzuliegen. Zwischen den beiden Federtellern ist die Schrauben­ druckfeder 20 eingespannt, die die beiden Federteller möglichst weit voneinander weg zu bewegen sucht. In einer Position des Federtellers 43, in der dieser sowohl am Schieberbund 41 als auch am Ventilgehäuse anliegt, hat der am Sicherungsring gehal­ tene Federteller 42 nur einen sehr geringen Abstand von einer Stirnwand des Deckels 18. Innerhalb dieses geringen Abstandes kann der Steuerschieber bewegt werden, ohne daß die Druckfeder 20 stärker zusammengedrückt würde. Sobald ein Steuerschieber über diesen Bereich in die eine oder in die andere Richtung hinaus bewegt wird, wird die Druckfeder stärker gespannt und sucht den Steuerschieber zurückzustellen. Durch die Druckfeder 20 ist also ein Steuerschieber 13 bzw. 14 in einer Mittelstel­ lung zentriert, aus der er in zwei entgegengesetzte Richtungen gegen die Kraft der Druckfeder 20 axial verschoben werden kann.

Im Bereich des die beiden Ringkammern 24 und 27 trennenden Ste­ ges eines Gehäuses 10 bzw. 11 besitzt ein Steuerschieber einen Schieberbund 45, durch den in der Mittelstellung die beiden Ringkammern gegeneinander abgeschottet sind.

In den Schieberbund 45 sind Steuerkerben und Bohrungen einge­ bracht, die so gestaltet sind, daß beim Verschieben eines Steu­ erschiebers in den Hohlraum 19 eines Deckels 18 hinein nach ei­ nem Leerhub ein Strömungsquerschnitt 56 zwischen der Ringkammer 27 und der Ringkammer 24 zunehmend aufgesteuert wird. Die be­ trachtete Bewegungsrichtung eines Steuerschiebers ist die zwei­ te Richtung im Sinne des Patentanspruchs 1.

Durch einen weiteren Schieberbund 46 sind in der Mittelstellung eines Steuerschiebers auch die beiden Ringkammern 33 und 27 voneinander getrennt. Sie werden zueinander geöffnet, wenn ein Steuerschieber aus seiner Mittelstellung heraus in die zweite Richtung bewegt wird. Der Schieberbund 46 reicht bis zu einem Schieberhals im Bereich der Ringkammer 36 und besitzt zwei fla­ che Eindrehungen 47 und 48, über die in der Mittelstellung ei­ nes Steuerschiebers die beiden Ringkammern 33 und 36 zu einer axial zwischen ihnen liegenden kleineren Leckagekammer 49 hin von Druck entlastet sind. Sobald ein Schieber aus seiner Mit­ telstellung herausbewegt wird, werden die Ringkammern 33 und 36 von der Leckagekammer 49 getrennt.

Von dem Schieberbund 46 durch den schon erwähnten Schieberhals getrennt besitzt jeder Steuerschieber im Bereich des Gehäuse­ steges 35 einen Schieberbund 50, der mit zur Ringkammer 36 hin offenen Feinsteuernuten 51 versehen ist. Bei einer Bewegung ei­ nes Steuerschiebers aus der Mittelstellung heraus in die zweite Richtung wird nach einem kurzen Leerhub über die Steuernuten 51 zunehmend ein Querschnitt zwischen der Zulaufringkammer 34 und der Zwischenkammer 36 geöffnet. Die Öffnung stellt eine Meß­ blende 55 dar, durch deren Öffnungsweite der Druckmittelstrom von der Zulaufkammer 34 in die Zwischenkammer 36 bestimmt ist. Bei einer Bewegung eines Steuerschiebers aus der Mittelstellung heraus in die zweite Richtung bleiben die Kammern 34 und 36 ge­ nauso gegeneinander abgeschottet wie dies für die Kammern 24 und 27 gilt, wenn ein Steuerschieber in die erste Richtung be­ wegt wird.

Nach einem weiteren Schieberhals auf der dem Schieberbund 46 abgekehrten Seite des Schieberbundes 50 besitzt jeder Steuer­ schieber einen weiteren Schieberbund 52, durch den ein Druck­ raum 53 vor der einen Stirnseite jedes Steuerschiebers 13 bzw. 14 von der Zulaufkammer 34 dauernd getrennt ist. Sowohl der Druckraum 53 vor dem Steuerschieber 13 als auch der Druckraum 53 vor dem Steuerschieber 14 ist über eine Düse 54 und nicht näher bezeichnete Kanäle und Leitungen zum Tank 26 von Druck entlastbar. Außerdem ist der Druckraum 53 vor dem Steuerschie­ ber 13 an einen Eingang eines Pilotventils 60 angeschlossen, das als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist und dessen zweiter Ein­ gang über eine Drosselrückschlagventilanordnung 61, deren Rück­ schlagventil zum Pilotventil 60 hin sperrt, mit der Arbeitslei­ tung 31, also mit dem Druckmittelströmungsabschnitt zwischen der Ringkammer 27 im Ventilgehäuse 11 und dem Druckmittelan­ schluß 32 des Hydromotors 30 verbunden ist. Das Pilotventil 60 nimmt unter der Wirkung einer Druckfeder 66 eine Sperrstellung ein und kann hydraulisch in eine Durchgangsstellung gebracht werden, indem es über eine Steuerleitung 62 mit demselben Steu­ erdruck beaufschlagt wird, der auch zur Verstellung des Steuer­ schiebers 14 aus der Mittelstellung heraus in die erste Rich­ tung dient. Für diese Verstellung ist der Hohlraum 19 im Deckel 18 des Ventilgehäuses 11 mit dem Steuerdruck beaufschlagbar. Der Druckraum 53 am Steuerschieber 14 ist über ein identisch zum Pilotventil 60 ausgebildetes Pilotventil 63 und eine Dros­ selrückschlagventilanordnung 64 mit der Arbeitsleitung 28 ver­ bindbar und damit mit einem Druck beaufschlagbar, der im Druck­ mittelströmungsabschnitt zwischen der Ringkammer 27 des Ventil­ gehäuses 10 und dem Druckmittelanschluß 29 des Hydromotors 30 herrscht. Das Pilotventil 63 ist über eine zweite Steuerleitung 65 durch Beaufschlagung mit einem Steuerdruck, der auch in den Hohlraum 19 des Deckels 18 am Ventilgehäuse 10 einleitbar ist, von einer Sperrstellung in eine Durchgangsstellung umschaltbar.

Die beiden Zwischenringkammern 36 sind mit dem Eingang 69 einer Druckwaage 70 verbunden, von deren Ausgang 71 jeweils ein Kanal 72 zum Eingang des Lasthalteventils 16 im Ventilgehäuse 10 bzw. des Lasthalteventils 16 im Ventilgehäuse 11 führt. Die Druck­ waage 70 ist von üblicher Form, wie sie z. B. in der EP 0 566 449 A1 beschrieben ist. Deshalb sei hier nur darauf hingewie­ sen, daß der Regelkolben der Druckwaage in Öffnungsrichtung vom Druck im Eingang 69 und in Schließrichtung vom höchsten Lastdruck aller von der Hydropumpe 40 versorgten und gleichzei­ tig betätigten hydraulischen Verbraucher sowie von einer schwa­ chen Druckfeder beaufschlagt wird. Die Beaufschlagung mit Lastdruck erfolgt über eine Lastsignalleitung 73. Jeweils der Regelkolben der dem lastführenden hydraulischen Verbraucher zu­ geordneten Druckwaage wird so weit in Öffnungsrichtung bewegt, daß über ihn der höchste Lastdruck in die Lastsignalleitung 73 gemeldet wird.

Es möge nun der Hydromotor 30 in eine bestimmte Drehrichtung betrieben werden. Dazu wird auf die Steuerleitung 65 ein Steu­ erdruck gegeben, so daß das Pilotventil 63 von der gezeigten Sperrstellung in seine Durchgangsstellung gelangt. Außerdem wird durch den Steuerdruck der Steuerschieber 13 aus seiner Mittelstellung heraus in die erste Richtung axial bewegt und dadurch ein Meßblendenquerschnitt zwischen der Zulaufkammer 34 und der Zwischenkammer 36 geöffnet. Druckmittel fließt von der Hydropumpe 40 in die Zulaufkammer 34 und über die Meßblende in die Zwischenkammer 36. Von dort gelangt es zum Eingang der Druckwaage 70 und über deren Regelkolben und den Kanal 72 zum Lasthalteventil 16 des Ventilgehäuses 10. Das Lasthalteventil 16 macht auf und das Druckmittel gelangt über die Ringkammer 33, den Steuerschieber 13, die Ringkammer 27 und die Leitung 28 zum Druckmittelanschluß 29 des Hydromotors 30. Zum Drehen des Hydromotors 30 ist ein bestimmter Druck in der Leitung 28 not­ wendig. Dieser Druck steht über das Pilotventil 63 im Druckraum 53 am Steuerschieber 14 an und verschiebt diesen aus seiner Mittelstellung heraus in die zweite Richtung, so daß die Ring­ kammern 27 und 24 offen miteinander verbunden sind. Vom Hydro­ motor 30 wegfließendes Druckmittel kann also über die Leitung 31, die Ringkammer 27, die Ringkammer 24 des Ventilgehäuses 11 und die Leitung 25 zum Tank 26 zurückfließen. Fährt das Fahr­ zeug bergab, so wird der Hydromotor 30 von außen angetrieben und arbeitet als Pumpe. Der Druck in der Arbeitsleitung 28 sackt ab und kann schließlich den Steuerschieber 14 nicht mehr gegen die Druckfeder 20 in der ganz geöffneten Stellung halten. Die Druckfeder 20 verschiebt den Steuerschieber in Richtung Mittelstellung, so daß der Öffnungsquerschnitt zwischen den beiden Ringkammern 27 und 24 kleiner wird. Dadurch wird der vom Hydromotor 30 rücklaufende Druckmittelstrom angedrosselt, so daß der Vorlaufdruck in der Arbeitsleitung 28 nicht völlig zu­ sammenbricht, sondern auf einem solchen Niveau verbleibt, daß die auf den Steuerschieber 14 in die zweite Richtung wirkende Druckkraft mit der in die erste Richtung wirkenden Federkraft im Gleichgewicht steht. Da in der Steuerleitung 62 kein Druck ansteht, ist das Pilotventil 60 nicht geschaltet worden. Der Druckraum 53 am Steuerschieber 13 ist deshalb über die Düse 54 zum Tank entlastet, so daß der Steuerschieber 13 durch den in der Leitung 65 anstehenden Steuerdruck unabhängig von dem Druck, der in der Arbeitsleitung 31 herrscht, betätigt werden kann.

Beim Betrieb des Hydromotors 30 in die umgekehrte Drehrichtung sind die Rollen der Steuerschieber 13 und 14 sowie der Pilot­ ventile 60 und 63 vertauscht. Ansonsten ist die Funktionsweise genauso wie eben beschrieben.

In den Schaltplan nach Fig. 2, anhand dessen man sich den Druckmittelfluß des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels verdeutlichen kann, sind nur einige der in Fig. 1 zu findenden Bezugszahlen eingezeichnet. Der Schaltplan entspricht nicht ganz dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, da die Pilotventile 60 und 63 modifiziert sind. Jedes Pilotventil ist nun ein 3/2-Wegeventil, das in seiner Ruhestellung einen Druckraum 53 ge­ drosselt mit Tank 26 und in seiner geschalteten Stellung ge­ drosselt mit der Arbeitsleitung 28 bzw. der Arbeitsleitung 31 verbindet. Ein im Bypass zu der Drossel angeordnetes Rück­ schlagventil ist nicht vorhanden.

Bei der Ausführung nach Fig. 3, die lediglich als Schaltplan dargestellt ist, sind die Pilotventile 60 und 63 gleich den Pi­ lotventilen aus Fig. 2. Wesentlicher Unterschied zu der Aus­ führung nach Fig. 2 ist nun, daß die Steuerschieber 13 und 14 nur noch die Funktionen haben, eine Arbeitsleitung 28 bzw. 31 mit dem Ausgang der Druckwaage 70 oder mit der Rücklaufleitung 25 zum Tank 26 zu verbinden und die Drosselung zwischen der Ringkammer 27 und der Ringkammer 24 vorzunehmen. Die Funktion der Zulaufmeßblende wird von einem dritten Steuerschieber 80 wahrgenommen, der von einer Druckfeder 81 in eine Ruhestellung gedrängt wird, in der die Meßblende geschlossen ist und der über ein Wechselventil 82 vom Steuerdruck in der Steuerleitung 62 oder in der Steuerleitung 65 zum proportionalen Öffnen der Meßblende gegen die Druckfeder 81 verstellt werden kann. Gegen­ über den in Fig. 1 gezeigten Steuerschiebern 13 und 14 können also bei den Steuerschiebern 13 und 14 aus Fig. 3 die Schie­ berbunde 50 und 52 sowie die beiden Schieberhälse beidseits des Schieberbunds 50 wegfallen. Das Ventilgehäuse 10 kann in Rich­ tung der Ventilbohrungen 12 und 15 kürzer bauen. Allerdings ist eine zusätzliche Ventilachse notwendig.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 nur im Hinblick auf die andere Anord­ nung einer Druckwaage 90 im Vergleich zur Druckwaage 70. Und zwar ist die Druckwaage 90 in die von der Hydropumpe 40 zu ei­ nem Verzweigungspunkt, von dem Zweigleitungen in die Zulaufkam­ mern 34 abgehen, führende Pumpenleitung 91 eingefügt. Der Re­ gelkolben der Druckwaage 90 wird in Schließrichtung vom Druck in den Zulaufkammern 34, also vom Druck vor den Meßblenden 55 und in Schließrichtung vom Druck in den Zwischenkammern 36, al­ so vom Druck nach den Meßblenden 55, sowie von einer Regelfeder 92 beaufschlagt. Die Druckwaage 90 ist also stromauf der Meß­ blenden 55 angeordnet, während die Druckwaage 70 des Ausfüh­ rungsbeispiels nach Fig. 1 stromab der Meßblenden 55 liegt. Die Zwischenkammern 36 sind unmittelbar mit den Eingängen der Lasthalteventile 16 verbunden.

Es sei nun angenommen, daß in der Steuerleitung 65 ein Steuer­ druck ansteht, der den Steuerschieber 13 aus der in Fig. 4 ge­ zeigten Mittelstellung heraus in die erste Richtung verschoben hat, so daß eine Meßblende 55 einen bestimmten Öffnungsquer­ schnitt besitzt. Von dem Steuerdruck ist das Pilotventil 63 in seiner Durchgangsstellung gebracht worden, so daß der Druckraum 53 am Steuerschieber 14 mit dem in der Arbeitsleitung 28 herr­ schenden Vorlaufdruck des zum Hydromotor 30 hinfließenden Druckmittels beaufschlagt ist. Dieser Vorlaufdruck sei zunächst hoch genug, um den Steuerschieber 14 bis zum Endanschlag in die zweite Richtung zu bewegen, so daß die Steuerkammern 27 und 24 des Ventilgehäuses 11 weit zueinander offen sind. Von der Hy­ dropumpe 40 gefördertes Druckmittel fließt nun über die Druck­ waage 90 in die Zulaufkammer 34 des Ventilgehäuses 10, über die mit dem Steuerschieber 13 gebildete Meßblende 55, die Zwischen­ kammer 36, das Lasthalteventil 16 des Ventilgehäuses 10 sowie über dessen Ringkammern 33 und 27 und über die Arbeitsleitung 28 zum Hydromotor 30. Von diesem abfließendes Druckmittel strömt über die Arbeitsleitung 31 in die Ringkammer 27 des Ven­ tilgehäuses 11, über den Steuerschieber 14 in die Ringkammer 24 und von dort über die Ablaufleitung 25 zum Tank 26 zurück. Er­ niedrigt sich der Vorlaufdruck in der Arbeitsleitung 28, weil der Hydromotor 30 von außen angetrieben wird, bis auf einen Wert, der nicht mehr ausreicht, den Steuerschieber 14 gegen die Kraft der Druckfeder 20 ganz ausgelenkt zu halten, so ver­ schiebt die Druckfeder 20 den Steuerschieber 14 in Richtung Mittelstellung, wodurch der Strömungsquerschnitt zwischen den Ringkammern 27 und 24 des Ventilgehäuses 11 verkleinert und der abfließende Druckmittelstrom angedrosselt wird. In Abhängigkeit vom Öffnungsquerschnitt der Meßblende 55 am Steuerschieber 13 und dem davon abhängigen Druckmittelzufluß zum Hydromotor 30 stellt sich in einer bestimmten Position des Steuerschiebers 14 ein Gleichgewicht zwischen der Kraft der Feder 20 und der vom Vorlaufdruck ausgeübten Kraft ein. Der Vorlaufdruck fällt nicht völlig zusammen, sondern verbleibt im Bereich zwischen 10 und 30 bar.

Claims (13)

1. Hydraulisches System zum Betreiben eines zwei Druckmit­ telanschlüsse (29, 32) aufweisenden reversierbaren hydrauli­ schen Verbrauchers (30), insbesondere zum Betreiben eines Hy­ dromotors (30) innerhalb eines hydraulischen Fahrantriebs einer mobilen Arbeitsmaschine, mit einem sich in einer Schieberboh­ rung (12) eines Ventilgehäuses (10, 11) befindlichen, durch ei­ ne Federanordnung (20) in einer Mittelstellung zentrierten Steuerschieber (13, 14), der aus der Mittelstellung heraus zur Verbindung des ihm zugeordneten, ersten Druckmittelanschlusses (29, 32) des hydraulischen Verbrauchers (30) mit einer Druck­ mittelquelle (40) durch willkürliche Betätigung in eine erste Richtung und zur zunehmend geringer werdenden Drosselung einer Verbindung des ersten Druckmittelanschlusses (29, 32) des hy­ draulischen Verbrauchers (30) mit einem Tank (26) in eine zwei­ te Richtung axial verschiebbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter sich in einer Schieber­ bohrung (12) eines Ventilgehäuses (11, 10) befindlicher, durch eine Federanordnung (20) in einer Mittelstellung zentrierter Steuerschieber (14, 13) vorhanden ist, der aus der Mittelstel­ lung heraus zur Verbindung des ihm zugeordneten, zweiten Druck­ mittelanschlusses (32, 29) des hydraulischen Verbrauchers (30) mit einer Druckmittelquelle (40) durch willkürliche Betätigung in eine erste Richtung und zur zunehmend geringer werdenden Drosselung einer Verbindung des zweiten Druckmittelanschlusses (32, 29) des hydraulischen Verbrauchers (30) mit einem Tank (26) in eine zweite Richtung axial verschiebbar ist,
und daß bei einer willkürlichen Betätigung jeweils eines ersten Steuerschiebers (13, 14) der beiden Steuerschieber der jeweils andere Steuerschieber (14, 13) in Abhängigkeit vom Vorlauf­ druck, der am dem jeweils ersten Steuerschieber (13, 14) zuge­ ordneten Druckmittelanschluß (29, 32) des hydraulischen Ver­ brauchers (30) herrscht, aus der Mittelstellung heraus ver­ schieden weit in die zweite Richtung verschiebbar ist.

2. Hydraulisches System nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder der beiden Steuerschieber (13, 14) in die zweite Richtung hydraulisch durch den Vorlaufdruck verschiebbar ist.

3. Hydraulisches System nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedem Steuerschieber (13, 14) für die Verschie­ bung in die zweite Richtung ein Druckraum (53) zugeordnet ist und daß ein Pilotventil (60, 63) vorhanden ist, das bei einer willkürlichen Betätigung jeweils eines ersten Steuerschiebers (13, 14) der beiden Steuerschieber eine erste Stellung, in der der dem jeweils ersten Steuerschieber (13, 14) zugeordnete Druckraum (53) von Druck entlastet ist, und bei einer willkür­ lichen Betätigung des jeweils zweiten Steuerschiebers (14, 13) eine zweite Stellung einnimmt, in der der dem jeweils ersten Steuerschieber (13, 14) zugeordnete Druckraum (53) mit dem Vor­ laufdruck beaufschlagt ist.

4. Hydraulisches System nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Stellung eine Ruhestellung ist, die das Pilotventil (60, 63) unter der Wirkung einer Feder (66) ein­ nimmt.

5. Hydraulisches System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (60, 63) mit demselben Si­ gnal, mit dem ein Steuerschieber (13, 14) willkürlich betätigt wird, ansteuerbar ist.

6. Hydraulisches System nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Pilotventile (60, 63) vorhanden sind und daß über das eine Pilotventil (60, 63) der dem ersten Steu­ erschieber (13, 14) zugeordnete Druckraum (53) mit dem dem zweiten Steuerschieber (14, 13) zugeordneten Druckmittelan­ schluß (32, 29) des hydraulischen Verbrauchers (30) und über das andere Pilotventil (63, 60) der dem zweiten Steuerschieber (14, 13) zugeordnete Druckraum (53) mit dem dem ersten Steuer­ schieber (13, 14) zugeordneten Druckmittelanschluß (29, 32) des hydraulischen Verbrauchers (30) verbindbar ist.

7. Hydraulische System nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß es lastfühlend ausgebildet ist und daß jedem Druckmittelanschluß (29, 32) des hydraulischen Ver­ brauchers (30) das Druckmittel über eine verstellbare Meßblende (55, 80) zufließt.

8. Hydraulisches System nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Reihe zu der Meßblende (55, 89) eine Druckwaa­ ge (70, 90) angeordnet ist.

9. Hydraulisches System nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckwaage (70) stromab der Meßblende (55, 80) angeordnet ist.

10. Hydraulisches System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Steuerschieber (13, 14) zur Ausbildung einer Meßblende (55) zwischen ihm und dem Ven­ tilgehäuse (10, 11) mit einem wenigstens eine Steuernut (51) aufweisenden Steuerbund (50) versehen ist, daß über die Steuer­ nuten (51) ein Meßblendenquerschnitt zwischen einer Zulaufkam­ mer (34) und einer von dieser durch einen Gehäusesteg (35) ge­ trennten Zwischenkammer (36) der Ventilbohrung (12) einstellbar ist und daß beide Zulaufkammern (34) und beide Zwischenkammern (36) fluidisch offen miteinander verbunden sind, wobei die Zwi­ schenkammer (36) an einem in die zweite Richtung bewegten Steu­ erschieber (13, 14) gegen den Abfluß von Druckmittel abgesperrt ist.

11. Hydraulisches System nach den Ansprüchen 9 und 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Eingang (69) der Druckwaage (70) mit beiden Zwischenkammern (36) fluidisch verbunden ist und daß vom Ausgang (71) der Druckwaage (70) Druckmittel einer weiteren Steuerkammer (33) jeder Ventilbohrung (12) zuführbar ist, die über den jeweiligen Steuerschieber (13, 14) mit einem mit einem Druckmittelanschluß (29, 32) des hydraulischen Verbrauchers (30) verbundenen Arbeitsanschluß des Ventilgehäuses (10, 11) verbindbar ist.

12. Hydraulisches System nach den Ansprüchen 8 und 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Eingang der Druckwaage (90) mit der Druckmittelquelle (40) und der Ausgang der Druckwaage (90) mit den Zulaufkammern (34) und daß ein erster Steuerraum am Re­ gelkolben der Druckwaage (90) mit den Zulaufkammern (34) und ein zweiter Steuerraum am Regelkolben der Druckwaage (90) mit den Zwischenkammern (36) verbunden ist.

13. Hydraulisches System nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Bildung der Meßblende ein dritter Steuer­ schieber (80) vorhanden ist, der bei einer willkürlichen Betä­ tigung des ersten oder des zweiten Steuerschiebers (13, 14) im selben Sinne verstellbar ist.