DE19828963A1 - Hydraulische Schaltung - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine LUDV-Schaltung zur Ansteuerung zumindest eines lastniedrigeren und eines lasthöheren Verbrauchers, wobei jedem Verbraucher eine Meßblende und eine nachgeschaltete Druckwaage zum Konstanthalten des Druckabfalls über der Meßblende zugeordnet sind. Der Druckwaage des lastniedrigeren Verbrauchers ist ein aufsteuerbarer Bypasskanal zugeordnet, über den die Druckwaage dieses Verbrauchers umgehbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltung zur
Ansteuerung zumindest eines lastniedrigeren und eines last
höheren Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff des Patentan
spruchs 1.
Derartige Schaltungen (auch Load-Sensing-Schaltungen
genannt) werden unter anderem zur Ansteuerung von mobilen
Arbeitsmaschinen, beispielsweise von Baggern eingesetzt.
Über die zentrale Schaltung werden hydraulisch betätigte
Aggregate der Arbeitsmaschine, beispielsweise ein Drehwerk,
der Fahrantrieb, ein Löffel, ein Stiel oder eine am Bagger
ausleger montierte Klemmeinrichtung angesteuert.
Eine derartige Load-Sensing-Schaltung ist beispielswei
se aus der EP 0 566 449 AS bekannt. Diese Schaltung hat ei
ne Verstellpumpe, die derart geregelt werden kann, daß sie
an ihrem Ausgang einen Druck erzeugt, der um einen bestimm
ten Differenzbetrag über dem höchsten Lastdruck der hydrau
lischen Verbraucher liegt. Zur Regelung ist ein Load-Sen
sing-Regler vorgesehen, der vom Pumpendruck in Richtung der
Verringerung des Hubvolumens und vom höchsten Druck an den
Verbrauchern sowie von einer Druckfeder in Richtung der
Vergrößerung des Hubvolumens beaufschlagbar ist. Die sich
bei der Verstellpumpe einstellende Differenz zwischen dem
Pumpendruck und dem höchsten Lastruck entspricht der Kraft
der vorgenannten Druckfeder.
Jedem der Verbraucher ist eine verstellbare Meßblende
mit einer nachgeschalteten Druckwaage zugeordnet, über die
der Druckabfall an der Meßblende konstant gehalten wird, so
daß die zum jeweiligen Verbraucher fließende Hydraulik
fluidmenge vom Öffnungsquerschnitt der Meßblende und nicht
vom Lastdruck des Verbrauchers oder vom Pumpendruck ab
hängt. In demjenigen Fall, in dem die Verstellpumpe mit ma
ximalem Volumen fördert und der Hydraulikfluidstrom trotz
dem nicht ausreicht, um den vorgegebenen Druckabfall über
den Meßblenden aufrechtzuerhalten, werden die Druckwaagen
aller betätigten hydraulischen Verbraucher in Schließrich
tung verstellt, so daß alle Hydraulikfluidströme zu den
einzelnen Verbrauchern um den gleichen Anteil verringert
werden. Das heißt, bei nachgeschalteter Druckwaage stehen
die Volumenströme zu den Verbrauchern immer im Verhältnis
der Öffnungsquerschnitte der Meßblenden. Aufgrund dieser
lastunabhängigen Durchflußverteilung (LUDV) bewegen sich
alle angesteuerten Verbraucher mit einer prozentual um den
gleichen Wert verringerten Geschwindigkeit.
Die eingangs genannte Verstellpumpe ist üblicherweise
mit einer Druckregelung und mit einer Leistungsregelung
aus gestattet, über die der maximal mögliche Pumpendruck
bzw. die maximale von der Verstellpumpe abgebbare Leistung
(Baggerleistung) einstellbar sind. Diese Druck- und Lei
stungsregelungen sind der Load-Sensing-Regelung überlagert.
Mit einer Steueranordnung der vorstehend geschilderten
Art kann es dann zu Problemen kommen, wenn ein hydrauli
scher Verbraucher gegen einen praktisch unendlichen Wider
stand arbeitet. Dies kann beispielsweise dann der Fall
sein, wenn der hydraulische Verbraucher ein Löffel ist, der
auf Anschlag gefahren wird. Bei einem Fahren auf Anschlag
baut sich an dem entsprechenden hydraulischen Verbraucher
ein Druck auf, der etwa dem durch die Druckregelung vorge
gebenen Maximaldruck (Baggerleistung) entspricht. Wird nun
ein weiterer hydraulischer Verbraucher, beispielsweise ein
Fahrantrieb oder ein Ausleger angesteuert, kann dieser nur
mit einer geringeren Geschwindigkeit bewegt werden, da
aufgrund des hohen Druckes am erstgenannten Verbraucher
(Löffel) bereits bei geringen Hydraulikfluidströmen zum
anderen hydraulischen Verbraucher (Fahrantrieb) die
Leistungsregelung der Verstellpumpe anspricht.
Um diesen Nachteil auszuräumen, wird in der WO95/32364
der Anmelderin eine Steueranordnung offenbart, über die bei
Überschreiten eines Grenzlastdruckes lediglich der Last
druck des lastniedrigeren hydraulischen Verbrauchers an den
Load-Sensing-Regler der Verstellpumpe gemeldet wird. Dieser
Grenzlastdruck ist so gewählt, daß die Versorgung des ande
ren hydraulischen Verbrauchers gewährleistet ist. Beim Ge
genstand der WO95/32364 wird dies erreicht, indem der Fe
derraum der Druckwaage des lastniedrigeren Verbrauchers
über eine Druckbegrenzungsventilanordnung mit dem Tank ver
bindbar ist. Bei Überschreiten eines Grenzlastdruckes öff
net das Druckbegrenzungsventil die Verbindung zum Tank, so
daß der Federraum der Druckwaage des lastniedrigeren Ver
brauchers entlastet und der Regelkolben in seine Öffnungs
stellung gebracht wird, in der der Lastdruck dieses Ver
brauchers in die Lastdruckmeldeleitung gemeldet wird.
Nachteilig bei dieser Steueranordnung ist, daß ein
Teilvolumenstrom zum Tank hin abgeführt wird und somit
nicht für die Verbraucheransteuerung verwendet werden kann.
Der Wirkungsgrad dieser Steuerung ist daher vergleichsweise
gering. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch die
Rückführung des Hydraulikfluids hin zum Tank Wärme im Sy
stem erzeugt und somit Pumpenleistung vernichtet wird.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Steueranordnung zu schaffen, durch die bei minimalem
vorrichtungstechnischen Aufwand eine hinreichende Versor
gung sämtlicher Verbraucher gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Schaltung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die Maßnahme, einen Bypasskanal vorzusehen, über
den die der Meßblende nachgeschaltete Druckwaage umgehbar
ist, ist es nicht erforderlich, zur Begrenzung des System
druckes die Druckwaage abzuregeln oder Hydraulikfluid in
den Tank abzuführen. Der sich einstellende Systemdruck kann
durch entsprechende Wahl des Bypassquerschnittes vorbe
stimmt werden. Aufgrund des reduzierten Systemdruckes kann
der lastniedrigere Verbraucher mit einer größeren Hydrau
likfluidinenge versorgt werden, die beispielsweise in eine
Geschwindigkeitserhöhung eines Auslegers oder ähnliches um
gesetzt werden kann.
Eine besonders einfach aufgebaute Schaltung erhält man,
wenn die der Druckwaage vorgeschaltet Meßblende durch ein
Proportionalwegeventil ausgebildet wird, wobei der Bypass
kanal in Abhängigkeit von der Ventilschieberstellung des
Proportionalwegeventils aufsteuerbar ist. Durch die von der
Ansteuerung des Proportionalventils abhängige Aufsteuerung
des Bypasskanals wirkt die Individualdruckwaage lediglich
im Feinsteuerbereich, in dem vergleichsweise geringe Hy
draulikfluidvolumenströme die Druckwaage durchströmen.
Der Aufbau läßt sich weiter vereinfachen, wenn der By
passkanal im Ventilschieber des Proportionalwegeventils
ausgebildet ist und durch eine Steuerkante der Ventilschie
berbohrung aufsteuerbar ist.
Um die Rückströmung vom Verbraucher durch den Bypasska
nal zu verhindern, wird in diesem eine Rückschlagventilan
ordnung vorgesehen.
Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung werden
über das Proportionalventil zwei Arbeitsanschlüsse eines
Verbrauchers angesteuert. In einigen Fällen, beispielsweise
bei doppeltwirkenden Hydraulikzylindern, ist es ausrei
chend, wenn der Bypasskanal lediglich einem der Arbeitsan
schlüsse zugeordnet ist, so daß beispielsweise in der He
benfunktion eine Durchströmung des Bypasses erfolgt.
Selbstverständlich ist es auch möglich, beiden Arbeitsan
schlüssen Bypasskanäle zuzuordnen.
Wie vorstehend bereits erwähnt, kann es vorteilhaft
sein, wenn der Bypasskanal erst nach einem bestimmten Hub
des Proportionalventils aufgesteuert wird, so daß zu Beginn
der Regelung keine Bypassströmung entsteht.
Der Ventilschieber des Proportionalwegeventils wird
vorzugsweise mit einem mittigen Geschwindigkeitsteil und
zwei außenliegenden Richtungsteilen ausgebildet, die je
weils einem Anschluß des Verbrauchers zugeordnet sind. Der
Bypasskanal erstreckt sich dabei innerhalb des Ventilschie
bers vom Geschwindkeitsteil hin zum Richtungsteil, so daß
die Druckwaage umgangen wird.
Der Druckverlust im Bypasskanal läßt sich minimieren,
wenn dieser mit Schräg- und Radialbohrungen im Außenumfang
des Ventilschiebers mündet.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Schal
tung mit Bypasskanal;
Fig. 2 eine Ventilscheibe eines Ventilblocks für eine
Schaltung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt durch ein Ventilsegment für eine
Schaltung gemäß Fig. 1;
Fig. 4 eine Detaildarstellung des Ventilsegments aus
Fig. 3 und
Fig. 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Systemdruck
aufbaus bei der Ansteuerung eines lasthöheren und eines
lastniedrigeren Verbrauchers.
In Fig. 1 ist ein Teil eines Schaltschemas für eine hy
draulische Schaltung zur Ansteuerung eines mobilen Arbeits
gerätes, beispielsweise eines Baggers dargestellt. Dieser
Bagger hat mehrere Verbraucher, wie beispielsweise einen
Ausleger, einen Löffel, einen Stiel, einen Fahrwerksantrieb
und einen Drehwerksantrieb, die von einer Verstellpumpe 2
mit Hydraulikfluid versorgt werden. Bei dem in Fig. 1 dar
gestellten Ausführungsbeispiel sind schematisch ein Zylin
der 4 zur Betätigung eines Löffels und ein Zylinder 6 zur
Betätigung des Baggerauslegers als Verbraucher dargestellt.
Eine Einstellung des Hubvolumens der Verstellpumpe er
folgt über einen Load-Sensing-Regler 8, der in Abhängigkeit
vom Pumpendruck einerseits und vom höchsten Lastdruck an
den Verbrauchern 4, 6 und der Kraft einer Druckfeder 10 an
dererseits das Hubvolumen der Verstellpumpe regelt. Das von
der Verstellpumpe geförderte Hydraulikfluid wird über eine
Pumpenleitung 12 mit Zweigleitungen 12a, 12b zu den beiden
Verbrauchern 4 bzw. 6 geführt.
In jedem Zweig der Pumpenleitung 12 (12a, 12b) ist eine
einstellbare Meßblende 14a, 14b ausgebildet. Wie im folgen
den noch näher erklärt wird, sind diese Meßblenden 14a, 14b
als Geschwindigkeitsteile eines Proportionalventils ausge
führt.
Stromabwärts jeder Meßblende 14a, 14b, ist jeweils eine
Druckwaage 16a, 16b geschaltet. Der Regelkolben dieser
2-Wege-Druckwaagen ist in Öffnungsrichtung über eine Steuer
leitung 18 mit dem Druck stromabwärts der Meßblende 14a,
14b und in Schließrichtung über eine Laststeuerleitung 20
mit dem höchsten Lastdruck beaufschlagt, der von einer
Lastdruckmeldeleitung 22 abgegriffen wird. Über diese ist
der höchste Lastdruck auch zum Load-Sensing-Regler 8 ge
führt.
Vom Ausgangsanschluß der Druckwaage 16a, 16b führt eine
Arbeitsleitung 24a, 24b zu den jeweiligen Verbrauchern 4
bzw. 6. Der Lastdruck der Verbraucher 4, 6 wird über Zweig
leitungen 26a, 26b abgegriffen und zu einem Wechselventil
28 geführt, an dessen Ausgang die Lastdruckmeldeleitung 22
angeschlossen ist.
Die Ansteuerung der einstellbaren Meßblenden 14a, 14b
erfolgt über manuell betätigbare Steuereinrichtungen 30a,
30b, die mit den Meßblenden 14a bzw. 14b in Wirkverbindung
stehen.
Durch eine Schaltung der vorbeschriebenen Art ist eine
klassische "LUDV"-Schaltung realisiert, bei der über die
Druckwaagen 16a, 16b der Druckabfall über den Meßblenden
14a, 14b lastdruckunabhängig konstant gehalten wird. Beim
Ausschöpfen der vollen Pumpenleistung werden üblicherweise
beide Druckwaagen 16a, 16b zurückgeregelt, so daß der Hy
draulikfluidvolumenstrom zu den beiden Verbrauchern 4, 6 um
den gleichen Prozentanteil reduziert wird. Wie eingangs be
reits beschrieben wurde, kann bei diesen Schaltungen dann
ein Problem auftreten, wenn der lasthöhere Verbraucher
(Löffel 4) auf Anschlag gefahren wird, so daß der Lastdruck
dieses Verbrauchers im Bereich des Pumpenmaximaldruckes an
gesiedelt ist. Schaltet man nun zusätzlich einen lastnied
rigeren Verbraucher hinzu, so geht der Volumenstrom des
lastniedrigeren Verbrauchers auf einen Wert zurück, der
durch die maximale Pumpenleistung vorgegeben ist. Ein gro
ßer Teil der Leistung wird in der abregelnden Druckwaage
dieses Verbrauchers vernichtet.
Um dies zu verhindern, wird bei der in Fig. 1 darge
stellten Regelung dem lastniedrigeren Verbraucher b ein By
passkanal 32 zugeordnet, der eine Umgehung der Druckwaage
16a ermöglicht. Der Bypasskanal 32 zweigt stromabwärts der
Meßblende 14a ab und mündet in der Arbeitsleitung 24a zum
Verbraucher 6. Im Bypasskanal 32 ist eine geeignete Steuer
einrichtung 34 vorgesehen, die den Bypasskanal 32 in der
Grundstellung absperrt und in Abhängigkeit vom Öffnungsquer
schnitt der Meßblende 14a aufsteuert. Durch diese Schaltung
wird der Hydraulikfluidvolumenstrom zum Verbraucher 6 hin
nicht durch die Druckwaage 16a abgeregelt, so daß sich ein
niedrigerer Systemdruck als bei einem System ohne Bypasska
nal 32 einstellt. Dies ermöglicht es, den Ausleger 6 mit
einer größeren Geschwindigkeit auszufahren. Die mit dem Be
zugszeichen 34 versehene Schalteinrichtung kann dabei eine
beliebige Einrichtung sein, die geeignet ist, um den By
passkanal 32 abzusperren und in Abhängigkeit von der An
steuerung der Meßblende 14a aufzusteuern.
In Fig. 2 ist das Schaltschema einer Ventilscheibe 35
eines Ventilblockes zur Realisierung der in Fig. 1 abgebil
deten Schaltung dargestellt. Die Ventilscheibe 35 enthält
die Druckwaage 16a, ein Proportionalventil 36, durch dessen
Geschwindigkeitsteil die Meßblende 14a ausgebildet ist und
den Bypasskanal 32, sowie die sonstigen, im folgenden näher
beschriebenen Verbindungsleitungen der Hydraulikelemente.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind im
Proportionalventil 36 neben der Meßblende 14a auch noch ein
Richtungsteil zur Ansteuerung der Verbraucher A, B, sowie
die Ansteuerung des Bypasskanals 32 integriert.
Das Proportionalventil 36 hat einen Pumpenanschluß P,
zwei Arbeitsanschlüsse A, B, die mit den Zylinderräumen ei
nes Differentialzylinders b oder mit einem Hydromotor ver
bunden sind. Des weiteren sind ein Ausgangsanschluß P1 zur
Druckwaage 16a, ein Bypass-Anschluß U, zwei Eingangsan
schlüsse R, S des Richtungsteils und ein Tankanschluß T am
Proportionalventil 36 ausgebildet.
Die beiden Stirnseiten des Ventilschiebers 38 des Pro
portionalventils 36 sind durch zwei Druckfedern 41a, 41b in
ihre Grundposition vorgespannt. In dieser Grundposition
sind die Anschlüsse P, A, B, U und S abgesperrt, während
die Anschlüsse P1 und R mit dem Tank verbunden sind.
Die Stirnflächen des Ventilschiebers 38 sind mit Steu
erdrücken PST beaufschlagt, so daß dieser aus seiner feder
vorgespannten Grundposition herausbewegbar ist.
Der Ausgangsanschluß P1 ist über die Pumpenleitung 12a
mit dem Eingangsanschluß Q der Druckwaage 16a verbunden.
Wie bereits vorstehend erläutert, zweigt von der Pumpenlei
tung 12a die Steuerleitung 18 ab, über die der Druck strom
abwärts der Meßblende 14a (Proportionalventil 36) an die in
Fig. 2 linke Stirnseite der Druckwaage 16a gemeldet ist.
Der Lastdruck des Verbrauchers 6 ist über die Lastmeldelei
tung 20 mit der Lastdruckmeldeleitung 22 verbunden und zur
Federseite der Druckwaage 16a geführt. Der Ausgangsanschluß
C der Druckwaage 16a ist über Leitungen 40, 42 mit den Ein
gangsanschlüssen R bzw. S des Richtungsteils verbunden. In
den Leitungen 40, 42 befinden sich zwei Rückschlagventile
56a, 56b, die eine Rückströmung des Hydraulikfluids vom
Richtungsteil zur Druckwaage 16a verhindern.
Der Tankanschluß T ist über eine Tankleitung 44 mit dem
Tank verbunden. Durch die Druckwaage 16a wird bei Ansteue
rung des Proportionalventils 36 der Druckabfall über der
Meßblende 14a lastdruckunabhängig konstant gehalten, so daß
der Volumenstrom zum Verbraucher 6 proportional zum Öff
nungsquerschnitt der Meßblende 14a ist.
Bei Anlegen eines Steuerdruckes PST beispielsweise an
die linke Stirnfläche des Proportionalventils 36 wird der
Ventilschieber 38 nach rechts verschoben, so daß die Meß
blende 14a zur Verbindung der Anschlüsse P, P1 aufgesteuert
wird. Im Feinsteuerbereich, das heißt im ersten Teil des
Ventilschieberhubes ist die Verbindung zum Bypasskanalan
schluß U noch versperrt. Das Hydraulikfluid wird über die
Arbeitsleitung 12a zum Eingangsanschluß Q und über die
Steuerleitung 18 zur linken Stirnseite des Regelkolbens der
Druckwaage 16a geführt, so daß diese in ihre Regelposition
zum Konstanthalten des Druckabfalls über der Meßblende 14a
verschoben wird.
Der derart eingestellte Hydraulikfluidstrom wird dann
über die Leitung 40, die Anschlüsse R, A zum Arbeitsan
schluß des Verbrauchers 6 geführt, während über den Ar
beitsanschluß B und die Tankleitung 44 das Hydraulikfluid
vom Verbraucher 6 zurück zum Tank geführt wird. Der An
schluß S ist verschlossen.
Beim weiteren Aufsteuern der Meßblende 14a, wird der
Bypasskanal 32 durch den Ventilschieber 38 aufgesteuert, so
daß das Hydraulikfluid direkt in die Leitung 40 einströmt.
Der Volumenstrom zur Druckwaage 16a wird verringert oder
gar ganz abgesperrt, so daß ein größerer Volumenstrom zum
Verbraucher 6 geführt wird. Diese Vergrößerung des Volumen
stroms führt auch dann zu einem Absinken des Systemdrucks,
wenn der lasthöhere Verbraucher 4 auf Anschlag gefahren
ist.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein Wegeventilsegment,
durch das die in Fig. 2 dargestellte Schaltung realisiert
ist. Das Wegeventilsegment hat eine Ventilplatte 52, in der
Aufnahmebohrungen für den Ventilschieber 38, die Druckwaage
16a, zwei Druckbegrenzungsventile 54a, 54b und die beiden
Rückschlag- oder Lasthalteventile 56a, 56b ausgebildet
sind. In der Ventilplatte 52 sind des weiteren die beiden
Arbeitsanschlüsse A, B, zwei Steueranschlüsse 58a, 58b zur
Ansteuerung des Proportionalventils 36, ein Pumpenanschluß
P, zumindest ein Anschluß für die Lastdruckmeldeleitung 22
und ein Tankanschluß vorgesehen.
Der prinzipielle Grundaufbau dieses Wegeventilsegmentes
ist bereits aus dem Stand der Technik bekannt und bei
spielsweise in der eingangs genannten WO95/32364 beschrie
ben.
Der Ventilschieber 38 hat in seinem mittleren Bereich
einen Steuerbund 60, der im Zusammenwirken mit einem Steg
62 der Ventilbohrung die Meßblende 14a ausbildet. In der
Darstellung gemäß Fig. 3 ist der Ventilschieber 38 durch
die beiden Druckfedern 41a, 41b in seine Grundposition vor
gespannt, in der keine Durchströmung der Meßblende 14a
stattfindet.
Die Ansteuerung des Proportionalventils 36 erfolgt
durch Anlegen eines Steuerdruckes an die beiden Steueran
schlüsse 58a bzw. 58b, die über Steuerleitungen mit dem Fe
derraum 64a bzw. 64b des Proportionalventils 36 verbunden
sind. In der Steuerleitung zwischen den Steueranschlüssen
58a, 58b und den Federräumen 64a bzw. 64b ist eine Düse mit
einem Rückschlagventil ausgebildet, durch die eine Dämpfung
der Ventilschieberbewegung möglich ist.
Der Steuerbund 60 ist im Bereich seiner Stirnflächen
mit einer Vielzahl von Steuerkerben 64 bzw. 66 versehen,
über die Druckmittel aus einem mit dem Pumpenanschluß P
verbundenen Ringraum 68 zum Eingangsanschluß Q geführt
werden kann, so daß die in Fig. 3 untere Stirnfläche des
Regelkolbens 72 der Druckwaage 16a mit dem Druck
stromabwärts der Meßblende beaufschlagbar ist.
Bei einer Verschiebung des Wegeventilschiebers 38 nach
rechts (Fig. 3) wird die Meßblende 14a durch Zusammenwirken
der steuerkerben 64 mit der einen Steuerkante des Steges 62
gebildet, während bei einer Verschiebung nach links die
Steuerkerben 66 die Verbindung vom Ringraum 68 zur
Druckwaage 16a hin aufsteuern.
Der Eingangsanschluß Q der Druckwaage 16a ist als
Axialanschluß ausgebildet, so daß der Fluiddruck auch auf
die untere Stirnfläche 70 des Regelkolbens 72 wirkt. Der
Ausgangsanschluß C ist als Radialanschluß ausgebildet und
mündet in den Leitungen 40 bzw. 42. In diesen Leitungen 40,
42 sind die Lasthalteventile 56a, 56b angeordnet, die eine
Rückströmung vom Ventilschieber 38 zur Druckwaage 16a hin
verhindern und eine Durchströmung in umgekehrter Richtung
ermöglichen.
Die Verbindung der Leitungen 40, 42 mit den Arbeitsan
schlüssen A bzw. B oder dem Tankanschluß T erfolgt jeweils
über ein Richtungsteil des Ventilschiebers 38. Das heißt,
jedem Arbeitsanschluß A, B ist ein Richtungsteil zugeord
net, über das ein Arbeitsanschluß A bzw. B mit einer
Leitung 40, 42 oder mit dem Tank T verbindbar ist.
Das in Fig. 3 rechts ausgebildete Richtungsteil für den
Anschluß B hat drei im Axialabstand ausgebildete Steuer
bünde 74, 76 und 78. Die Steuerbünde 76 und 78 sind jeweils
mit Steuerkerben 80 bzw. 82 versehen, die sich zu dem zwi
schen diesen Steuerbünden 76, 78 angeordneten, radial zu
rückgesetzten Abschnitt hin öffnen.
Das dem Arbeitsanschluß A zugeordnete Richtungsteil des
Ventilschiebers 38 ist lediglich durch zwei beabstandete
Steuerbünde 84, 86 gebildet. Im Steuerbund 86 sind Steuer
kerben 88 ausgebildet, die in der Funktion den Steuerkerben
80 des Steuerbundes 78 entsprechen.
Im Axialabstand zu der rechten Stirnfläche des Steuer
bundes 86 münden am Außenumfang mehrere, am Umfang ver
teilte Schrägbohrungen 90, die mit einer gemeinsamen Axial
bohrung 92 verbunden sind. Diese durchsetzt den Steuerbund
8 bis zum linken Endabschnitt des Ventilschiebers 38. Bei
der dargestellten Variante ist der Endanschlag 94 des Ven
tilschiebers in die Axialbohrung 92 eingeschraubt, so daß
deren linker Endabschnitt verschlossen ist.
Fig. 4 zeigt eine Detaildarstellung des Ventilschiebers
38 im Mittelbereich dieser Axialbohrung 92.
Demgemäß ist in der Axialbohrung 92 ein Rückhalteventil
vorgesehen, dessen Ventilkörper 96 über eine Druckfeder 97
gegen einen Ventilsitz 98 vorgespannt ist.
Stromabwärts des Ventilkörpers 96 münden ein Radialboh
rungsstern 100 und ein Schrägbohrungsstern 102. Der Radial
bohrungsstern 100 ist durch einen Steg 104 der Aufnahmeboh
rung 103 des Ventilschiebers 38 versperrt. Der
Schrägbohrungsstern 102 mündet in dem radial
zurückgesetzten Abschnitt zwischen den Steuerbünden 84 und
86. Der gegen den Ventilsitz 98 vorgespannte Ventilkörper
96 verhindert, daß Hydraulikfluid vom Anschluß A in die
Axialbohrung 92 einströmen kann. Eine Durchströmung in
Gegenrichtung wird praktisch nicht verhindert, da die
Druckfeder 97 schwach ist.
Die Geometrie des Radialbohrungssterns 100 und des
Schrägbohrungssterns 102 ist derart gewählt, daß bei einer
Verschiebung des Ventilschiebers 38 nach links über diese
Sterne 100, 102 die Verbindung vom Arbeitsanschluß A zum
Tankanschluß T auf steuerbar ist. Alternativ könnten für die
Aufsteuerung selbstverständlich auch Steuerkerben im rech
ten Stirnflächenbereich des Steuerbundes 84 verwendet wer
den.
Falls nun an den Steueranschluß 58a ein Steuerdruck an
gelegt wird, wird der Ventilschieber 38 in der Darstellung
nach Fig. 3 nach rechts bewegt, so daß die Steuerkerben 64
im Zusammenwirken mit dem Steg 62 die Verbindung vom Pum
penanschluß P zum Eingangsanschluß Q der Druckwaage auf
steuern.
Die in Fig. 3 oben liegende Stirnfläche 105 des Regel
kolbens 72 ist von der Kraft einer Regelfeder 106 und vom
Lastdruck beaufschlagt, der über eine Steuerkante und eine
Winkelbohrung 108 im Regelkolben 72 von einer Umfangsnut
110 abgegriffen wird. Durch den am Eingangsanschluß Q an
liegenden Druck stromabwärts der Meßblende 14a wird der Re
gelkolben 72 nach oben ausgelenkt und der Ausgangsanschluß
c aufgesteuert bis sich ein Kräftegleichgewicht über dem
Regelkolben 72 einstellt. Das Lasthalteventil 56a wird
geöffnet und das Hydraulikfluid über die Leitung 40 und den
Steuerbund 86 mit den Steuerkerben 88 zum Arbeitsanschluß A
geführt. Gleichzeitig wird über den dem Arbeitsanschluß B
zugeordneten Steuerbund 76 und die Steuerkerben 82 die Ver
bindung zwischen dem Arbeitsanschluß B und dem Tankanschluß
T aufgesteuert, so daß das Hydraulikfluid vom Verbraucher
in den Tank zurückströmen kann. In diesem Feinsteuerbereich
sind die Schrägbohrungen 90 des Bypasskanals 32 noch nicht
durch die Steuerkante 107 aufgesteuert.
Bei einer weiteren Verschiebung des Ventilschiebers 38
steuert die Steuerkante 107 den Bypasskanal 82 auf, so daß
das Hydraulikfluid oder zumindest ein Teilvolumenstrom zum
Arbeitsanschluß A geführt wird. Der Systemdruck sinkt ab,
so daß der lastniedrigere Verbraucher 6 mit höherer Ge
schwindigkeit betätigt werden kann.
Bei einer Ansteuerung des Ventilschiebers 38 in umge
kehrter Richtung hat der Bypasskanal keine Wirkung, da die
umgekehrte Durchströmung von A zum Eingangsanschluß Q der
Druckwaage 16a durch den auf dem Ventilsitz 98 aufliegenden
Ventilkörper 96 verhindert wird.
Im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Bypass
kanal 32 lediglich dem Arbeitsanschluß A zugeordnet, der
für die Hebenfunktion des Verbrauchers erforderlich ist.
Selbstverständlich kann auch dem anderen Arbeitsanschluß B
ein weiterer Bypasskanal zugeordnet werden, der dann einen
identischen Aufbau wie der vorbeschriebene Arbeitsanschluß
aufweisen würde.
In dem Diagramm gemäß Fig. 5 sind die Druck- und Volu
menstromverhältnisse der vorbeschriebenen Vorgänge in Ab
hängigkeit von der Zeit dargestellt. Es sei angenommen, daß
zunächst ein lasthöherer Verbraucher, beispielsweise ein
Löffel auf Anschlag gefahren wird. Der entsprechende Druck
verlauf ist in Fig. 5 mit durchgezogenen Linien darge
stellt. Demgemäß steigt der Lastdruck an diesem Verbraucher
sehr schnell an und erreicht zum Zeitpunkt t1 ein Maximum,
das durch die Pumpenleistung psys vorgegeben ist.
Nach Erreichen dieses Maximaldruckes wird ein lastnied
rigerer Verbraucher, beispielsweise ein Ausleger zugesteu
ert. Bei der Ansteuerung des diesem Verbraucher zugeordne
ten Proportionalventils 36 wird der Bypasskanal 32 in der
vorbeschriebenen Weise aufgesteuert, so daß der Hydraulik
fluidstrom Q zum lastniedrigeren Verbraucher ansteigt
(gestrichelte Linie). Aufgrund dieses Anstieges des Hydrau
likfluidvolumenstroms zum lastniedrigeren Verbraucher sinkt
der Druck vom Systemdruck pSYS auf ein niedrigeres Niveau
p* ab. Durch geeignete Wahl des Bypasskanaldurchmessers
kann das Druckniveau p* eingestellt werden, so daß der
Druck beispielsweise von einem Druck von 240 bar auf einen
Druck p* von 200 bar absinkt.
Zu Beginn der Ansteuerung des lastniedrigeren Verbrau
chers erfolgt keine Beeinflussung des Druckes p, da der By
passkanal zu Beginn der Ansteuerung noch nicht aufgesteuert
ist.
Selbstverständlich ist die Erfindung keinesfalls darauf
festgelegt, daß der Bypasskanal 32 in das Proportionalven
til 36 integriert ist. Es sind auch andere Lösungen vor
stellbar, bei denen der Bypasskanal über externe Schaltun
gen realisiert ist.
Offenbart ist ein LUDV-Schaltung zur Ansteuerung zumin
dest eines lastniedrigeren und eines lasthöheren Verbrau
chers, wobei jedem Verbraucher eine Meßblende und eine
nachgeschaltete Druckwaage zum Konstanthalten des Druckab
falls über der Meßblende zugeordnet sind. Der Druckwaage
des lastniedrigeren Verbrauchers ist ein aufsteuerbarer By
passkanal zugeordnet, über den die Druckwaage dieses Ver
brauchers umgehbar ist.
Claims (9)
1. Hydraulische Schaltung zur Ansteuerung zumindest eines
lastniedrigeren und eines lasthöheren Verbrauchers (4,
6), mit einer Verstellpumpe (2), deren Einstellung in
Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck der Verbraucher (4,
6) veränderbar ist, wobei zwischen der Verstellpumpe
(2) und jedem Verbraucher (4, 6) eine verstellbare Meß
blende (14a, 14b) mit einer nachgeschalteten Druckwaage
(16a, 16b) vorgesehen ist, deren Regelkolben (72) in
Schließrichtung vom Lastdruck des zugeordneten Verbrau
chers (4, 6) und in Öffnungsrichtung von dem Druck
stromabwärts der Meßblende (14a, 14b) beaufschlagbar
ist, gekennzeichnet durch
einen Bypasskanal (32), der den Meßblendenausgang (P1)
unter Umgehung der zugehörigen Individual-Druckwaage
(1 6a) mit zumindest einem Arbeitsanschluß (A) für den
lastniedrigeren Verbraucher (6) verbindet.
2. Hydraulische Schaltung nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meßblende (14a, 14b) durch ein
Proportionalventil (36) gebildet ist, über das der Ar
beitsanschluß (A, B) mit dem Pumpenanschluß (P) oder
einem Tank (T) verbindbar ist, und daß der Bypasskanal
(32) in Abhängigkeit von der Ventilschieberstellung des
Proportionalventils (36) aufsteuerbar ist.
3. Hydraulische Schaltung nach Patentanspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Bypasskanal (32) im Ventil
schieber (38) ausgebildet ist und durch eine Steuerkan
te des Proportionalventils (36) aufsteuerbar ist.
4. Hydraulische Schaltung nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bypass
kanal (32) ein Rückschlagventil (96, 97, 98) angeordnet
ist, das eine Hydraulikfluidströmung vom Verbraucher
(6) zur Meßblende (14a) verhindert.
5. Hydraulische Schaltung nach einem der Patentansprüche 2
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalven
til (36) zwei Arbeitsanschlüsse (A, B) für den Verbrau
cher (6) hat, und daß jedem Arbeitsanschluß (A, B) ein
Bypasskanal (32) zugeordnet ist.
6. Hydraulische Schaltung nach einem der Patentansprüche 2
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasskanal (32)
erst nach einem vorbestimmten Hub des Ventilschiebers
(36) aufgesteuert wird.
7. Hydraulische Schaltung nach einem der Patentansprüche 2
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber
(38) einen etwa mittig angeordneten, die Meßblende
(14a) bildenden Geschwindigkeitsteil und zwei Rich
tungsteile hat, über die das Hydraulikfluid vom Aus
gangsanschluß (Q) der Druckwaage (16a) zu einem Ar
beitsanschluß (A, B) bzw. vom anderen Arbeitsanschluß
(A, B) zu einem Tankanschluß (T) führbar ist, wobei
sich der Bypasskanal (32) vom Geschwindigkeitsteil zu
einem der Richtungsteile erstreckt.
8. Hydraulische Schaltung nach einem der Patentansprüche 4
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasskanal (32)
einerseits über Schrägbohrungen (90) im Bereich des Ge
schwindigkeitsteils und andererseits über einen Radial
bohrungsstern (100) und/oder einen Schrägbohrungsstern
(102) stromabwärts des Rückschlagventils (96, 97, 98)
im Bereich eines Richtungsteiles mündet.
9. Hydraulische Schaltung nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver
stellpumpe (2) druck- und leistungsgeregelt ist.
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