DE19955523A1 - Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Volumenstroms zumindest eines belasteten Arbeitsmittels - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Volumenstroms (10) zumindest eines belasteten Arbeitsmittels (12) mit zumindest einem Sperrventil, das einen Hauptventilkörper (14, 16, 18, 20) aufweist, der mit einem Hauptventilsitz (22, 24, 26) zusammenwirkt und über einen von einem Stellelement (28, 30) betätigbaren Vorsteuerventilkörper (32, 34) steuerbar ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß zur Lastkompensation ein abfließender Volumenstrom (36, 38, 40) eine in Schließrichtung (42) auf den Vorsteuerventilkörper (32, 34) wirkende Kraft erzeugt, die mit zunehmender Belastung des Arbeitsmittels (12) ansteigt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Volumenstroms zumindest eines belasteten Arbeitsmittels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 41 40 604 A1 ist eine gattungsbildende Vorrichtung mit einem Sperrventil bekannt, in dem ein Sitzventilkörper angeordnet ist. Der Sitzventilkörper wirkt mit einem gehäuse­ festen Hauptventilsitz zusammen. Im Sitzventilkörper ist ein Vorsteuerventilkörper angeordnet, welcher mit einem Ventil­ sitz im Sitzventilkörper zusammenwirkt. Der Sitzventilkörper wird durch die Wirkung des Drucks in einem Druckraum an einer seiner Stirnseiten in den Hauptventilsitz gedrückt. Der Druckraum ist über eine Drossel mit einem Arbeitszylinder verbunden. Über eine variable Drosselstelle, deren Öffnungs­ querschnitt durch den Vorsteuerventilkörper gesteuert wird, kann mit Hilfe eines Proportionalmagneten der Druck im Druck­ raum und damit die Lage des Sitzventilkörpers im Sperrventil beeinflußt werden. Die Lage des Sitzventilkörpers im Sperr­ ventil bestimmt den Ölstrom vom Arbeitszylinder in einer Rücklaufleitung.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Volumenstroms zumindest eines belasteten Arbeitsmittels mit zumindest einem Sperrventil, das einen Hauptventilkörper aufweist, der mit einem Hauptventilsitz zu­ sammenwirkt und über einen von einem Stellelement betätigba­ ren Vorsteuerventilkörper steuerbar ist.

Es wird vorgeschlagen, daß zur Lastkompensation ein abflie­ ßender Volumenstrom eine in Schließrichtung auf den Vorsteu­ erventilkörper wirkende Kraft erzeugt, die mit zunehmendem Lastdruck ansteigt. Es kann vorteilhaft erreicht werden, daß sich der Volumenstrom unabhängig und/oder in gewünschter Wei­ se abhängig von der Belastung des Arbeitsmittels einstellt. Insbesondere kann bei einem Arbeitszylinder zum Senken einer Last vermieden werden, daß sich bei einer großen Last ein größerer Senkvolumenstrom aus dem Arbeitszylinder einstellt als bei einer kleinen Last und dadurch eine große Last bei gleicher Einstellung der Vorrichtung schneller abgesenkt wird als eine kleine Last. Ferner kann vermieden werden, daß eine Zunahme des Volumenstroms mit der Last bei der Auslegung der Vorrichtung berücksichtigt werden muß. Sich über dem Öff­ nungshub einstellende Durchflußkurven können dadurch relativ steil ausgelegt und der Durchflußwiderstand kann reduziert werden, beispielsweise durch Modifikation der Steuerkanten. Eine kleine Last kann schnell abgesenkt und/oder es können Arbeitsmittel mit großen Volumenströmen gesteuert werden, wie beispielsweise Arbeitszylinder von Gabelstaplern. Mit dem Vorsteuerventilkörper können in bekannter Weise mit kleinen Stellkräften große hydraulische Kräfte am Hauptventilkörper gesteuert werden. Indem die vom Volumenstrom erzeugten Kräfte am Vorsteuerventilkörper angreifen, kann vorteilhaft mit kleinen Kräften und kleinen Verlusten eine große Lastkompen­ sationswirkung erreicht werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß eine durch die Kraft auf den Vorsteuerventilkörper erzeugte Drosselung des Volumenstroms entsprechend stärker zunimmt als die Belastung des Arbeitsmittels. Indem sich eine Positions­ verschiebung des Vorsteuerventilkörpers verstärkt auf den Hauptventilkörper auswirkt, kann vorteilhaft eine Überkompen­ sation des Lastdruckeinflusses erreicht werden. Insbesondere kann bei einem Arbeitszylinder zum Senken einer Last beson­ ders vorteilhaft erreicht werden, daß eine große Last bei gleicher Einstellung langsamer abgesenkt wird als eine kleine Last. Die Sicherheit kann erhöht werden, beispielsweise indem bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer integrierten Lastüberkompensation in einem Gabelstapler große Lasten besonders langsam abgesenkt werden und ein Kip­ pen des Gabelstaplers vermieden wird. Neben einer größeren Sicherheit kann ferner erreicht werden, daß das Arbeitsmittel für größere Belastungen eingesetzt werden kann, beispielswei­ se ein Arbeitszylinder eines Gabelstaplers für größere La­ sten.

Die vom Volumenstrom erzeugte Kraft auf den Vorsteuerventil­ körper kann mit verschiedenen, dem Fachmann als geeignet er­ scheinenden Vorrichtungen erreicht werden. In einer Ausge­ staltung der Erfindung wird die Kraft durch ein den Volumen­ strom beeinflussendes Umlenkelement erreicht, das mit dem Vorsteuerventilkörper in Wirkverbindung stehen oder vorteil­ haft direkt an diesem befestigt sein kann, beispielsweise ei­ ne am Vorsteuerventilkörper befestigte Umlenkscheibe. Mit ei­ nem Umlenkelement können einfache und kostengünstige Kon­ struktionen erreicht und insbesondere kann die erfindungsge­ mäße Lösung einfach, mit geringem Aufwand in bestehende, aus­ gereifte Konzepte integriert werden. Ferner kann vorteilhaft über den Umlenkwinkel die sich einstellende Kraft auf den Vorsteuerventilkörper einfach und kostengünstig eingestellt werden, insbesondere können verschiedene Umlenkelemente für eine Vorrichtung bereit gestellt und damit verschiedene Kom­ pensationen für verschiedene Anwendungsbereiche erreicht wer­ den.

Der die Kraft erzeugende Volumenstrom kann von einem Vorsteu­ ervolumenstrom gebildet sein, wodurch bereits nach dem Öffnen des Vorsteuerventilkörpers eine Kompensationskraft erzeugt werden kann. Ferner kann der Volumenstrom von einem Hauptvo­ lumenstrom gebildet sein, mit dem große Kompensationskräfte erreichbar sind.

Anstatt mit einem Umlenkelement kann vorteilhaft der Volumen­ strom über zumindest eine Drosselstelle geleitet und ein sich an der Drosselstelle einstellender Differenzdruck dazu ge­ nutzt werden, die Kraft in Schließrichtung auf den Vorsteuer­ ventilkörper zu erzeugen. In einer Ausgestaltung der Erfin­ dung wird vorgeschlagen, daß die Drosselstelle zumindest teilweise von einem am Vorsteuerventilkörper befestigten Bau­ teil gebildet ist, und zwar besonders vorteilhaft von einer am Vorsteuerventilkörper befestigten Federauflage. Zusätzli­ che Bauteile, Montageaufwand, Kosten und Bauraum können ein­ gespart werden.

Ferner wird vorgeschlagen, daß in Strömungsrichtung vor einer in Schließrichtung belasteten Fläche des Hauptventilkörpers eine Drosselstelle angeordnet ist, deren Drosselquerschnitt zumindest zu Beginn des Öffnungshubs des Hauptventilkörpers zunimmt. Mit dem Öffnen des Hauptventilkörpers nimmt der Druck auf die in Schließrichtung belastete Fläche des Haupt­ ventilkörpers zu. Der Hub des Hauptventilkörpers wird ge­ stoppt, d. h. bei einer bestimmten Stellkraft wird ein genau bestimmter Öffnungsquerschnitt, ein genau bestimmter Volumen­ strom und, beispielsweise bei einem Arbeitszylinder zum Sen­ ken einer Last, eine genau bestimmte Senkgeschwindigkeit er­ reicht. Für jede Stellkraft ergibt sich eine definierte Stel­ lung des Hauptventilkörpers, in der die in Öffnungsrichtung und die in Schließrichtung wirkenden Kräfte im Gleichgewicht sind bzw. sich in einem eindeutigen Schnittpunkt schneiden. Ein Übersteuern bzw. ein zu weites Öffnen des Hauptventilkör­ pers kann sicher vermieden werden.

Ferner besitzt der Hauptventilkörper vorteilhaft einen größe­ ren Feinsteuerdurchmesser als Sitzdurchmesser und die in Öff­ nungsrichtung belastete Fläche des Hauptventilkörpers ver­ kleinert sich zumindest zu Beginn des Öffnungshubs des Haupt­ ventilkörpers. Mit der in Öffnungsrichtung belasteten Fläche nimmt die in Öffnungsrichtung wirkende Kraft ab und ein Über­ steuern kann sicher vermieden werden, und zwar insbesondere zu Beginn des Öffnungshubs. Es kann vorteilhaft erreicht wer­ den, daß die erforderliche Stellkraft über dem Öffnungshub zunimmt und sich eine gute dynamische Stabilisierung ein­ stellt.

Um möglichst kleine, gleichbleibende und gut bestimmbare Reibkräfte in einer Lagerung des Vorsteuerventilkörpers zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß der Vorsteuerventilkörper in einem Lager radial schwimmend bzw. radial verschiebbar ge­ lagert ist. Der Vorsteuerventilkörper kann sich in seinem Ventilsitz selbst zentrieren, eine überbestimmte Lagerung kann vermieden und dadurch bedingte Reibkräfte können sicher verhindert werden. Mit kleinen, gut bestimmbaren Reibkräften in den Lagern können mit kleinen Stellkräften exakte Stellbe­ wegungen erreicht werden.

Das Lager des Vorsteuerventilkörpers wird vorteilhaft von ei­ nem Gleitlager gebildet, das zudem als Dichtung genutzt wer­ den kann, und zwar besonders vorteilhaft um einen Druckraum nach außen in Richtung Stellelement abzudichten. Zusätzliche Bauteile, insbesondere Dichtungen, Bauraum, Montageaufwand und Kosten können eingespart werden. Um eine möglichst gute Dichtwirkung zu erreichen, wird das Lager vorteilhaft lang ausgeführt.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe­ schreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen­ fassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Sperrventil im Längsschnitt, das eine Umlenk­ scheibe aufweist,

Fig. 2 ein Diagramm, bei dem ein Volumenstrom über einem elektrischen Strom durch einen Propor­ tionalmagneten aufgetragen ist,

Fig. 3 eine Variante nach Fig. 1, bei der ein Haupt­ volumenstrom zur Erzeugung einer Kraft auf ei­ nen Vorsteuerventilkörper genutzt wird,

Fig. 4 eine Variante nach Fig. 1 mit einer Drossel­ stelle, über die eine Kraft auf einen Vorsteu­ erventilkörper erzeugt wird und

Fig. 5 eine Variante nach Fig. 4, bei der ein Vor­ steuerventilkörper und ein Hauptventilkörper in getrennten Bohrungen angeordnet sind.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung eines Volumen­ stroms 10 eines Arbeitszylinders 12, über den mit einer Pumpe 74 und über ein 3/2-Wegeventil 76 eine Last gehoben und über ein Sperrventil gesteuert gesenkt werden kann. Das Sperrven­ til besitzt einen Hauptventilkörper 14, der mit einem Haupt­ ventilsitz 22 zusammenwirkt und über einen von einem Propor­ tionalmagneten 28 betätigbaren Vorsteuerventilkörper 32 steu­ erbar ist. Der Vorsteuerventilkörper 32 ist über eine vorge­ spannte Feder 80 in Schließrichtung 42 in seinen Ventilsitz 82 im Hauptventilkörper 14 gedrückt. Die Feder 80 stützt sich an einem Ende 96 an einer in einem Gehäuse 102 über ein Ge­ winde 104 befestigten Verstellschraube 98 ab und wirkt über ein zweites Ende 100 über einen auf dem Vorsteuerventilkörper 32 befestigen Federteller 106 auf den Vorsteuerventilkörper 32 in Schließrichtung 42.

Soll eine Last mit dem Arbeitszylinder 12 abgesenkt werden, wird der Proportionalmagnet 28 aktiviert. Ein Magnetstößel 78 verschiebt den Vorsteuerventilkörper 32 gegen die Feder 80, die dabei weiter vorgespannt wird. Der Vorsteuerventilkörper 32 verschiebt sich aus dem Ventilsitz 82 im Hauptventilkörper 14 in Öffnungsrichtung 62, so daß ein Vorsteuervolumenstrom 36 über eine Drosselstelle 84 und über den Ventilsitz 82 in einen nicht näher dargestellten Rücklauf abfließen kann. Da­ bei wird der Druck in einem Druckraum 86 reduziert, der mit einer Kraft in Schließrichtung 42 auf eine Fläche 88 des Hauptventilkörpers 14 wirkt. Übersteigt die auf eine Fläche 90 wirkende Druckkraft in Öffnungsrichtung 62 die in Schließ­ richtung 42 wirkende Druckkraft, verschiebt sich der Haupt­ ventilkörper 14 in Öffnungsrichtung 62 bis eine Gleichge­ wichtslage erreicht ist. Die Last wird über den Arbeitszylin­ der 12 mit einer bestimmten Geschwindigkeit gesenkt.

Erfindungsgemäß erzeugt der abfließende Vorsteuervolumenstrom 36 auf den Vorsteuerventilkörper 32 eine in Schließrichtung 42 wirkende Kraft, die mit zunehmender Belastung des Arbeits­ zylinders 12 ansteigt, und zwar nimmt die durch die Kraft auf den Vorsteuerventilkörper 32 erzeugte Drosselung des Volumen­ stroms 10 entsprechend stärker zu als die Belastung des Ar­ beitszylinders 12. Die Verschiebung des Vorsteuerventilkör­ pers 32 bzw. die Drosselung des Vorsteuervolumenstroms 36 wirkt sich verstärkt auf den mit dem Vorsteuerventilkörper 32 in Wirkverbindung stehenden Hauptventilkörper 14 aus.

Die in Schließrichtung 42 wirkende Kraft auf den Vorsteuer­ ventilkörper 32 wird mit einer auf dem Vorsteuerventilkörper 32 über einen Spannring 92 befestigten Umlenkscheibe 44 er­ reicht, die den Vorsteuervolumenstrom 36 umlenkt. Mit anstei­ gendem Vorsteuervolumenstrom 36 nimmt die in Schließrichtung 42 wirkende Kraft auf den Vorsteuerventilkörper 32 zu.

In Fig. 2 sind Volumenströme Q über einen elektrischen Strom I aufgetragen, mit dem der Proportionalmagnet 28 zum Verstel­ len des Vorsteuerventilkörpers 32 bestromt wird. Durch die Überkompensation wird der Volumenstrom 10 mit zunehmender Last flacher, d. h. der Volumenstrom 10 verschiebt sich in Richtung 94. Ohne Lastkompensation würde sich der Volumen­ strom 10 mit zunehmender Last in die entgegengesetzte Rich­ tung verschieben.

Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 erzeugt im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ein über den Hauptven­ tilsitz 22 eines Hauptventilkörpers 16 fließender Hauptvolu­ menstrom 38 die Kraft auf den Vorsteuerventilkörper 32. Im wesentlichen gleichbleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Eine auf dem Vorsteuer­ ventilkörper 32 über einen Spannring 152 befestigte Umlenk­ scheibe 46 ist so dimensioniert, daß ein kleiner Anteil des abfließenden Hauptvolumenstroms 38 über die Umlenkscheibe 46 umgelenkt wird und eine Reaktionskraft in Schließrichtung 42 auf den Vorsteuerventilkörper 32 erzeugt.

In Fig. 4 ist eine Vorrichtung mit einem Sperrventil darge­ stellt, dessen Hauptventilkörper 18 und Vorsteuerventilkörper 34 in einer von einer Seite bearbeiteten Stufenbohrung 72 in einem Gehäuse 108 eingesetzt sind. Eine Bearbeitung der Boh­ rung 72 von einer zweiten Seite bzw. in Öffnungsrichtung 62 wird vermieden und Fertigungskosten können eingespart werden. Ferner werden der Hauptventilkörper 18 und der Vorsteuerven­ tilkörper 34 bei der Montage in Schließrichtung 42 in das Ge­ häuse 108 eingeschoben, wodurch besonders einfache und gut zu automatisierende Montageabläufe realisiert werden können. Ei­ ne von nur einer Seite bearbeitete Aufnahmebohrung 72 kann durch verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Konzepte erreicht werden, beispielsweise durch Einsetzen ent­ sprechender Bauteile zwischen den Ventilkörpern und der Auf­ nahmebohrung. Eine besonders einfache und kostengünstige Kon­ struktion, ohne zusätzlichen Bauteile kann jedoch erreicht werden, indem der Hauptventilkörper 18 in die von einem Pro­ portionalmagneten 30 abgewandte Richtung 42 in seinen Haupt­ ventilsitz 24 gedrückt ist. Eine zweite Öffnung in axialer Richtung 42 kann eingespart und der Abdichtungsaufwand redu­ ziert werden.

Der Vorsteuerventilkörper 34 ist in einem Gleitlager 64 radi­ al schwimmend gelagert und kann sich dadurch in seinem Ven­ tilsitz 114 selbst zentrieren. Das Gleitlager 64 ist einstüc­ kig mit einer Federauflage 70 ausgeführt, wodurch zusätzliche Bauteile, Bauraum, Montageaufwand und Kosten eingespart wer­ den können. Der Vorsteuerventilkörper 34 ist über eine vorge­ spannte Feder 110 in Schließrichtung 42 in den Ventilsitz 114 im Hauptventilkörper 18 gedrückt, und zwar wirkt die Feder 110 an einem Ende 122 auf eine am Vorsteuerventilkörper 34 befestigte Federauflage 50 in Schließrichtung 42. Die Feder 110 stützt sich an einem zweiten Ende 112 an der Federauflage 70 ab und drückt diese im Bereich eines großen Durchmessers gegen eine Verstellschraube 68, die über ein Gewinde 120 im Gehäuse 108 befestigt ist. Über die Verstellschraube 68 kann die Vorspannung der Feder 110 und dadurch das Steuerverhalten der Vorrichtung eingestellt werden. Um zu vermeiden, daß sich die Verstellschraube 68 während des Betriebs verstellt, wird diese mit einem Vorsprung 116 in einer Längsnut 118 ver­ stemmt.

Soll eine Last mit dem Arbeitszylinder 12 abgesenkt werden, wird der Proportionalmagnet 30 aktiviert. Ein Magnetstößel 124 zieht den Vorsteuerventilkörper 34 gegen die Feder 110 in Öffnungsrichtung 62, die dabei weiter vorgespannt wird. Um zu vermeiden, daß der Vorsteuerventilkörper 34 durch den Propor­ tionalmagneten 30 beim Öffnen entgegen hydraulischer Kräfte verschoben werden muß, ist dieser im wesentlichen im ge­ schlossenen Zustand druckausgeglichen. Der Vorsteuerventil­ körper 34 besitzt einen nahezu gleich großen Sitzdurchmesser wie Führungsdurchmesser. Ferner ist der Vorsteuerventilkörper 34 zum Proportionalmagneten 30 über eine Querbohrung 132 und über eine Längsbohrung 134 druckentlastet. Durch die Druck­ entlastung zum Proportionalmagneten 30 kann ferner ein gro­ ßer Dichtungsaufwand beim Proportionalmagneten 30 vermieden werden.

Mit einem Zugmagneten 30 kann eine besonders einfache und ko­ stengünstige Konstruktion erreicht werden. Um dabei Querkräf­ te auf den Vorsteuerventilkörper 34 zu vermeiden, ist der Vorsteuerventilkörper 34 vorteilhaft über eine Einhängung 126 mit dem Magnetstößel 124 verbunden, die nur axiale Kräfte überträgt.

Der Proportionalmagnet 30 zieht den Vorsteuerventilkörper 34 aus dem Ventilsitz 114 im Hauptventilkörper 18 in Öffnungs­ richtung 62, so daß ein Vorsteuervolumenstrom 40 über eine Drosselstelle 56 und über den Ventilsitz 114 in den Tank 128 abfließen kann. Dabei sinkt der Druck im Druckraum 66, der mit einer Druckkraft in Schließrichtung 42 auf Flächen 52, 54 des Hauptventilkörpers 18 wirkt. Der Druckraum 66 ist über das Gleitlager 64 und über eine Dichtung 136 im radial äuße­ ren Bereich des Gleitlagers 64 nach außen in Richtung Propor­ tionalmagnet 30 abgedichtet. Das Gleitlager 64 besitzt eine große Führungslänge, die ca. um einen Faktor 3,5 größer ist als der Lagerdurchmesser und wirkt als Spaltdichtung mit ei­ ner geringen Leckage.

Die in Öffnungsrichtung 62 belastete Fläche des Hauptventil­ körpers 18 wird von einer Differenzfläche zwischen einer Flä­ che mit einem Führungsdurchmesser 130 und einer Fläche mit einem Sitzdurchmesser 60 gebildet. Übersteigt die Druckkraft auf der in Öffnungsrichtung 62 belasteten Fläche die in Schließrichtung 42 wirkende Druckkraft, verschiebt sich der Hauptventilkörper 18 in Öffnungsrichtung 62. Zu Beginn des Öffnungshubs nimmt der Drosselquerschnitt der Drosselstelle 56 zu. Der Druck im Druckraum 66 steigt an, der Drosselquer­ schnitt am Ventilsitz 114 des Vorsteuerventilkörpers 34 wird verkleinert und der Hub des Hauptventilkörpers 18 wird in ei­ ner bestimmten Öffnungsstellung in einer Gleichgewichtslage gestoppt. Um bei kleinen Lastdrücken in kurzer Zeit einen großen Öffnungshub des Hauptventilkörpers 18 zu erreichen, besitzt die Drosselstelle 56 ab einem bestimmten Hub einen konstanten, maximalen Drosselquerschnitt.

Ferner wird ein Übersteuern verhindert, indem der Hauptven­ tilkörper 18 einen größeren Feinsteuerdurchmesser 58 als Sitzdurchmesser 60 aufweist und sich die in Öffnungsrichtung 62 belastete Fläche des Hauptventilkörpers 18 zu Beginn des Öffnungshubs des Hauptventilkörpers 18 verkleinert. Vor dem Öffnen des Hauptventilkörpers 18 bestimmt der Führungsdurch­ messer 130 und der Sitzdurchmesser 60 die in Öffnungsrichtung 62 belastete Fläche und nach dem Öffnen der Führungsdurchmes­ ser 130 und der Feinsteuerdurchmesser 58.

Erfindungsgemäß erzeugt der abfließende Vorsteuervolumenstrom 40 auf den Vorsteuerventilkörper 34 eine in Schließrichtung 42 wirkende Kraft, die mit zunehmender Belastung des Arbeits­ zylinders 12 ansteigt, und zwar nimmt die durch die Kraft auf den Vorsteuerventilkörper 34 erzeugte Drosselung des Volumen­ stroms 10 entsprechend stärker zu als die Belastung des Ar­ beitszylinders 12. Insbesondere durch den zunehmenden Dros­ selquerschnitt der Drosselstelle 56 steigt der Vorsteuervolu­ menstrom 40 über einem Magnetstrom I des Proportionalmagneten 30 an. Die Verschiebung des Vorsteuerventilkörpers 34 bzw. die Drosselung des Vorsteuervolumenstroms 40 wirkt sich ver­ stärkt auf den mit dem Vorsteuerventilkörper 34 in Wirkver­ bindung stehenden Hauptventilkörper 18 aus.

Die in Schließrichtung 42 auf den Vorsteuerventilkörper 34 wirkende Kraft wird durch eine Drosselstelle 48 erreicht, über die der Vorsteuervolumenstrom 40 geleitet ist. An der Drosselstelle 48 baut sich ein die Kraft erzeugender Diffe­ renzdruck auf. Die Drosselstelle 48 wird von einem Zwischen­ raum zwischen der Federauflage 50 und dem Hauptventilkörper 18 gebildet.

In Fig. 5 ist eine Vorrichtung mit einem Sperrelement darge­ stellt, die in den wesentlichen Funktionen der Vorrichtung in Fig. 4 entspricht. Das Sperrelement in Fig. 5 besitzt jedoch einen mit einem Hauptventilsitz 26 zusammenwirkenden Haupt­ ventilkörper 20 und einen Vorsteuerventilkörper 34, die geo­ metrisch getrennt und ausschließlich über einen Verbindungs­ kanal 138 hydraulisch gekoppelt in zwei Stufenbohrungen 140, 142 angeordnet sind. Zusätzlich zu dem Vorsteuerventilkörper 34 ist der Hauptventilkörper 20 mit einer separaten Feder 144 in Schließrichtung 42 vorgespannt, die sich in Öffnungsrich­ tung 62 an einem die Stufenbohrung 140 verschließenden Deckel 146 abstützt. Der Vorsteuerventilkörper 34 ist durch die Fe­ der 110 in einen von einem separaten. Bauteil 148 gebildeten Ventilsitz 150 gedrückt.

Durch die geometrische Entkopplung kann mit einer kleinen Stellbewegung und damit mit einem kostengünstigen Stellele­ ment bzw. mit einem kostengünstigen Proportionalmagneten 30 ein besonders großer Öffnungshub des Hauptventilkörpers 20 realisiert werden. Es können besonders kleine Durchflußwider­ stände erreicht und große Volumenströme gesteuert werden.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Volumen­ stroms (10) zumindest eines belasteten Arbeitsmittels (12) mit zumindest einem Sperrventil, das einen Hauptventilkörper (14, 16, 18, 20) aufweist, der mit einem Hauptventilsitz (22, 24, 26) zusammenwirkt und über einen von einem Stellelement (28, 30) betätigbaren Vorsteuerventilkörper (32, 34) steuer­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lastkompensation ein abfließender Volumenstrom (36, 38, 40) eine in Schließrich­ tung (42) auf den Vorsteuerventilkörper (32, 34) wirkende Kraft erzeugt, die mit zunehmender Belastung des Arbeitsmit­ tels (12) ansteigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Kraft auf den Vorsteuerventilkörper (32, 34) erzeugte Drosselung des Volumenstroms (10) entsprechend stär­ ker zunimmt als die Belastung des Arbeitsmittels (12).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die in Schließrichtung (42) wirkende Kraft durch ein den Volumenstrom (36, 38) umlenkendes Umlenkelement (44, 46) erzeugt ist, das mit dem Vorsteuerventilkörper (32) zumindest in Wirkverbindung steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kraft erzeugende Volumenstrom (38) von einem über den Hauptventilsitz (22) fließenden Hauptvolumenstrom gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Umlenkelement (44, 46) von einer am Vorsteuer­ ventilkörper (32) befestigten Umlenkscheibe gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom (40) über zumindest eine Drosselstelle (48) geleitet ist und ein sich einstellender Differenzdruck an der Drosselstelle (48) die Kraft in Schließrichtung (42) auf den Vorsteuerventilkörper (34) erzeugt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (48) zumindest teilweise von einem am Vor­ steuerventilkörper (34) befestigten Bauteil (50) gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (48) zumindest teilweise von einer an Vor­ steuerventilkörper (32) befestigten Federauflage (50) gebil­ det ist.

9. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß in Strömungsrichtung vor einer in Schließrichtung (42) belasteten Fläche (52, 54) des Hauptventilkörpers (18, 20) eine Drosselstelle (56) angeordnet ist, deren Drossel­ querschnitt zumindest zu Beginn des Öffnungshubs des Haupt­ ventilkörpers (18) zunimmt.

10. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hauptventilkörper (18, 20) einen größeren Fein­ steuerdurchmesser (58) als Sitzdurchmesser (60) aufweist und sich die in Öffnungsrichtung (62) belastete Fläche des Haupt­ ventilkörpers (18, 20) zumindest zu Beginn des Öffnungshubs des Hauptventilkörpers (18, 20) verkleinert.

11. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Vorsteuerventilkörper (34) in einem Lager (64) radial schwimmend gelagert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerventilkörper (34) in einem Gleitlager (64) geführt ist, das einen Druckraum (66) auf einer ersten Seite des Gleitlagers (64) zu einer zweiten Seite des Gleitlagers (64) abdichtet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager (64) den Druckraum (66) nach außen in Richtung Stellelement (30) abdichtet.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (64) an einer Verstellschraube (68) abgestützt ist, mit der über das Lager (64) eine Feder­ auflage (70) verstellbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (64) einstückig mit der Federauflage (70) aus­ geführt ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Hauptventilkörper (18) und der Vorsteuerventilkörper (34) in einer von einer Seite bearbei­ ten Bohrung (72) eingesetzt sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptventilkörper (18) in die vom Stellelement (30) abgewandte Richtung (42) in seinen Hauptventilsitz (24) ge­ drückt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellelement (30) mit einer Zugkraft den Vorsteuerventilkörper (34) öffnet.