DE3536219C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einer aus der Praxis bekannten Steuervorrichtung dieser Art, z. B. für den Hubzylinder eines Hubstaplers, ist der Dreiwege-Stromregler mit seiner Meßblende in der Arbeitsdruckleitung und in Strömungsrichtung zum Hydromotor vor dem Rückschlagventil angeordnet. Die Beipaßleitung umgeht das Rückschlagventil und ist außerdem mit dem Regelauslaß des Dreiwege-Stromreglers verbunden. Der Zweiwege-Stromregler mit seiner Meßblende sitzt in der Beipaßleitung. Die erwähnten Stromregler zeichnen sich dadurch aus, daß sie die Druckmittelmenge direkt abhängig von der Strombeaufschlagung des Proportionalmagneten der Meßblende unabhängig von der Last auf dem Hydromotor konstant halten und durch Veränderung der Strombeaufschlagung ihres Proportionalmagneten die Geschwindigkeit des Hydromotors, wiederum unabhängig von der Last, feinfühlig verändern lassen. Solche Stromregler werden beispielsweise in dem Prospekt D 7177 "Stromreglerventile", Januar 1985, der Fa. Heilmeier & Weinlein, 8 München 80, gezeigt und beschrieben. Nachteilig ist bei der bekannten Steuervorrichtung ihr aufwendiger Aufbau, bei dem zwei teure Proportionalmagneten mit ihren Meßblenden erforderlich sind, die elektrisch voneinander unabhängig erregbar sein müssen.

Mit dem Bestreben, von dem hohen baulichen Aufwand wegzukommen, wurde eine Steuervorrichtung entwickelt, wie sie aus der DE-OS 32 33 046, Fig. 1, bekannt ist. Bei dieser Steuervorrichtung ist nur mehr in der Beipaßleitung zum Tank ein Zweiwege-Stromregler mit einer durch einen einzigen Proportionalmagneten betätigten Meßblende vorgesehen. Der Stromregler beeinflußt die von der Druckquelle zum Hydromotor oder vom Hydromotor in den Tank abfließende Druckmittelmenge dadurch, daß er eine jeweils von der Strombeaufschlagung des Proportionalmagneten abhängige Druckmittelmenge in den Tank abläßt. Daraus resultiert der gravierende Nachteil, daß zwar die durch den Stromregler gehende Druckmittelmenge sich konstant zur Strombeaufschlagung des Proportionalmagneten verhält, daß aber die zum Hydromotor strömende Druckmittelmenge nicht mehr der Strombeaufschlagung des Proportionalmagneten proportional ist. Die Druckquelle ist bei solchen Anwendungsfällen eine nur beim Arbeiten des Hydromotors gegen die Last laufende Pumpe, die von einem Nebenschluß-Elektromotor getrieben wird, bei dem sich mit wachsendem Gegendruck die Fördermenge pro Zeiteinheit ändert. Diese Änderungen vermag der Zweiwege-Stromregler zum Tank hin nicht zu kompensieren, was bedeutet, daß mit zunehmender Last der Hydromotor langsamer arbeitet und mit abnehmender Last schneller wird. Dies ist in der Praxis, bei der es auf eine feinfühlige Geschwindigkeitssteuerung ankommt, unerwünscht. Außerdem tritt beim Anfahren ein unerwünschter Schaltruck auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch einen verringerten baulichen Aufwand und durch eine lastunabhängige Geschwindigkeitssteuerung des Hydromotors in beiden Richtungen auszeichnet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dieser Ausbildung entfällt ein zweiter Proportionalmagnet und eine zweite Meßblende, weil die einzige Meßblende mit ihrem Proportionalmagneten abhängig von der gewählten Bewegungsrichtung des Hydromotors entweder mit dem Dreiwege- oder mit dem Zweiwegestromregler zusammenarbeitet. Da nur ein einziger Proportionalmagnet angesteuert zu werden braucht, verringert sich auch der Steuerungsaufwand. Die Steuervorrichtung arbeitet lastunabhängig, weil der Dreiwege-Stromregler beim Arbeiten des Hydromotors gegen die Last unabhängig von dem durch die Last erzeugten Gegendruck die durch den Proportionalmagneten vorbestimmte Druckmittelmenge zum Hydromotor leitet und dabei die zum Rücklauf abgeführte Druckmittelmenge variiert. Die Veränderungen der Fördermenge der Druckmittelpumpe unter Last werden so vom Dreiwege-Stromregler kompensiert. Die Geschwindigkeit des Hydromotors läßt sich feinfühlig steuern. Das gleiche gilt für das Arbeiten des Hydromotors unter der Last, weil der Zweiwege-Stromregler lastunabhängig die jeweils mittels des Proportionalmagneten eingestellte Geschwindigkeit hält, d. h. bei höherer Last weniger Druckmittel in den Rücklauf abfließen läßt als bei kleinerer Last. Auf diese Weise wird mit nur einem Proportionalmagneten das lastabhängige Förderverhalten der Druckmittelpumpe ausgeglichen.

Die Ausführungsform von Anspruch 2 ist zweckmäßig, weil das ein gesondertes Lasthalteventil einsparende Absperrventil es verhindert, daß beim Betätigen des Dreiwege-Stromreglers das Druckmittel über die Druckwaage des Zweiwege-Stromreglers abströmt. Die beiden Druckwaagen behindern sich gegenseitig trotz der gemeinsamen Meßblende nicht, weil die eine nur arbeitet, wenn der Druck vor der Meßblende höher als dahinter ist, während die andere nur bei umgekehrten Druckverhältnissen arbeitet.

Damit das Arbeiten des Dreiwege-Stromreglers bei geschlossenem Absperrventil nicht beeinträchtigt wird, ist ferner das Merkmal von Anspruch 3 wichtig. Es besteht somit trotz abgesperrter Beipaßleitung eine freie Strömungsverbindung vom Regelauslaß des Dreiwege-Stromreglers zum Tank.

Ein weiterer, wichtiger Gedanke ist in Anspruch 4 enthalten. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch einen kompakten Aufbau aus, in dem der Regelkolben eine Doppelfunktion hat, da er sowohl die Druckwaage für den Dreiwege-Stromregler als auch die Druckwaage für den Zweiwege-Stromregler bildet. Für die Steuerung der beiden Druckwaagen wird dabei ausgenutzt, daß bei der Bewegung des Hydromotors gegen die Last der Druck vor der Meßblende höher sein muß, als hinter der Meßblende, während der Druck hinter der Meßblende bei unter der Last bewegtem Hydromotor höher ist, als vor der Meßblende.

Eine baulich einfache Ausführungsform geht weiterhin aus Anspruch 5 hervor. Der Pumpeneingangskanal übernimmt mit dem seitlichen Einlaß des Regelkolbens die Druckmittelzufuhr zu der von der Steuerkante des Regelkolbens und dem Tankanschluß gebildeten Regelblende des Dreiwege-Stromreglers, während der seitliche Einlaß mit dem Pumpeneingangskanal die Funktion der Regelblende beim Arbeiten des Zweiwege-Stromreglers übernimmt.

Zur baulichen Vereinfachung trägt ferner das Merkmal von Anspruch 6 bei, weil die für das gegensinnige Arbeiten der Druckwaagen in beiden Richtungen benötigten Federn in einer Federanordnung vereint sind.

Zweckmäßig ist ferner das Merkmal von Anspruch 7. Das magnetbetätigte Absperrventil ist zweckmäßigerweise steuerungstechnisch mit dem Proportionalmagneten der Meßblende gekoppelt.

Auf einfache Weise läßt sich eine wahlweise einschaltbare Wege- oder Steuerfunktion der Druckwaage des Zweiwege-Stromreglers gemäß Anspruch 8 erzielen. Sobald nämlich die Seite der Druckwaage, an der diese in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist, druckentlastet wird, bringt der an der anderen Seite der Druckwaage wirksame Druck die Druckwaage in ihre Absperrstellung, die sie auch über längere Lasthalteperioden zuverlässig beibehält, weil kein in Öffnungsrichtung der Druckwaage wirkender Gegendruck entstehen kann.

Die Druckwaage des Zweiwege-Stromreglers hält in der Schließstellung dank ihrer Wege- oder Steuerfunktion den Lastdruck, auch beim Arbeiten des Dreiwege-Stromreglers. Es wird hierzu jedoch die Druckwaage des Dreiwege-Stromreglers in einer zweiten Beipaßleitung zum Tank angeordnet und so angesteuert, daß die Druckwaage des Zweiwege-Stromreglers dann ihre Schließstellung unabhängig von der Stellung der Meßblende einnimmt und hält. Damit ergibt sich als Vorteil die Vermeidung eines spürbaren Schaltrucks beim Anfahren des Hydromotors in beiden Richtungen, weil die lastdruckhaltende Druckwaage kein Druckmittel abströmen läßt, das sonst beim Anfahren zu kompensieren wäre.

Baulich läßt sich das letztgenannte Ziel besonders einfach mit den Maßnahmen von Anspruch 9 erreichen. Das 2/3-Wegeventil ist als Sitzventil in der Steuerleitung klein und preiswert und nahezu leckverlustfrei. Es hat nur kleine Druckmittelmengen zu verarbeiten.

Ein weiterer, besonders wichtiger Gedanke geht ferner aus Anspruch 10 hervor. Bei Steuervorrichtungen, bei denen der Hydromotor bis gegen einen starren Anschlag fahrbar ist, könnte ein Betriebszustand eintreten, bei dem die Arbeitsdruckleitung nahezu vollständig drucklos wird. Das hätte bei der Verwendung der Druckwaage als Lasthalteventil die Wirkung, daß der in Schließrichtung der Druckwaage wirksame Druck so weit absänke, daß die in Öffnungsrichtung wirkende Feder die Druckwaage öffnen könnte. Würde dann erneut versucht werden, den Hydromotor zu bewegen und Druck in der Arbeitsdruckleitung aufzubauen, so könnte das Druckmittel durch die in der Öffnungsstellung stehende Druckwaage ungehindert abfließen. Diesem Nachteil begegnet das Vorspannventil, das das Absinken des Drucks in der Arbeitsdruckleitung bis unter den Öffnungsdruck der Druckwaage verhindert. Bei Steuervorrichtungen, in denen der vorbeschriebene Betriebszustand nicht auftreten kann, ist das Vorspannventil nicht erforderlich.

Baulich läßt sich das vorgenannte Ziel besonders einfach mit den Ausführungsvarianten gemäß Anspruch 11 erreichen.

Wichtig ist ferner die Maßnahme von Anspruch 12, weil damit die Möglichkeit geschaffen wird, das Anhalten des Hydromotors mit der Wege- oder Steuerfunktion der Druckwaage vorzunehmen und dafür ihre Regelfunktion auszuschalten. Dies hat den Vorteil, daß die Meßblende von dieser Aufgabe freigestellt werden kann, so daß der Hydromotor sozusagen gegen die Druckwaage auf Stillstand fährt. Damit wird auch ein gegebenenfalls auftretender Anhalteruck vermieden, was im Zusammenhang mit den anderen, ein ruckfreies Anfahren bewirkenden Maßnahmen zu einer nahezu idealen Steuerung der Bewegung des Hydromotors führt.

Ein weiteres, zweckmäßiges Ausführungsbeispiel geht aus Anspruch 13 hervor. Das Hubmodulbauelement benötigt zur Unterbringung wenig Platz und enthält alle für das einwandfreie Arbeiten der Steuervorrichtung notwendigen Komponenten in sich vereinigt. Es läßt sich eine bisher mit herkömmlichen Steuereinrichtungen betriebene Steuervorrichtung mit wenig Mühe umrüsten, weil das Hubmodulbauelement im wesentlichen die gleichen Anschlüsse und Anschlußbilder haben kann, wie die herkömmlichen Steuereinrichtungen.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Steuervorrichtung mit in Längsschnitten dargestellten Stromregelelementen,

Fig. 2 in symbolischer Darstellung ein mit den Elementen von Fig. 1 ausgestattetes Hubmodul-Bauelement,

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform einer Steuervorrichtung als Blockschaltbild, und

Fig. 4 eine weitere abgewandelte Ausführungsform.

Eine hydraulische Steuervorrichtung 1 gemäß Fig. 1 ist Teil einer nicht näher dargestellten Hubvorrichtung, z. B. eines Hubstaplers, und dient zur Betätigung eines Hydromotors 2, z. B. eines einfach wirkenden Hydraulikzylinders, mit einem Kolben 3, der gegen eine Last F ausfahrbar und unter der Wirkung der Last F einfahrbar ist. Zum Betätigen des Hydromotors 2 ist eine Druckquelle 4, z. B. eine durch einen Nebenschluß-Elektromotor angetriebene Pumpe vorgesehen, die Druckmittel aus einem Tank 5 fördert. In einem Gehäuse 6 ist eine Meßblende 7 angeordnet, die durch einen Proportionalmagneten 8 betätigt wird, und zwar proportional zu einem elektrischen Signal (Steuerstrom), das im Regelbereich nach einem beliebigen Profil veränderbar ist. In einem entweder mit dem Gehäuse 6 vereinten oder von diesem getrennten Gehäuse 9 ist ferner eine Druckwaagenanordnung 10 mit zwei Druckwaagen vorgesehen. Die Meßblende 7 bildet mit der vorgeschalteten Druckwaagenanordnung 10 einen Dreiwege- Stromregler und einen Zweiwege-Stromregler, wobei der Dreiwege-Stromregler zum Steuern der Geschwindigkeit des Hydromotors 2 gegen die Last F und der Zweiwege-Stromregler zum Steuern der Geschwindigkeit des Hydromotors 2 unter der Last F vorgesehen ist.

Die Druckquelle 4 ist mit dem Hydromotor 2 über eine Arbeitsdruckleitung 11 verbunden, die aus drei aufeinanderfolgenden Leitungsabschnitten 11 a, 11 b, 11 c besteht. Der erste Leistungsabschnitt 11 a ist an das Gehäuse 9 angeschlossen und enthält ein in Strömungsrichtung zum Hydromotor 2 öffnendes Rückschlagventil 12. In einer vom Leitungsabschnitt 11 a zum Gehäuse 9 abzweigenden Parallelleitung 12 a zur Begrenzung des maximalen Systemdrucks ist ein Druckbegrenzungsventil 14 vorgesehen. Ferner zweigt im Gehäuse 9 in einem Ringkanal 22 vom Leitungsabschnitt 11 a eine Beipaßleitung 15 ab, in der ein Zweistellungs-Absperrventil 16 angeordnet ist, das, z. B. bei 17 mittels eines nicht dargestellten Magneten, aus der gezeichneten Absperrstellung gegen Federdruck in eine Durchgangsstellung schaltbar ist. Die Beipaßleitung 15 führt zu einer Anschlußordnung 24 im Gehäuse 9 und ist wie auch die Parallelleitung 13 über eine Tankleitung 18 mit dem Tank 5 verbunden.

Im Gehäuse 9 ist in einer Gehäusekammer 19 eine Steuerhülse 20 festgelegt, die einen Pumpeneingangskanal 21 in Form mehrerer in Umfangsrichtung verteilter Bohrungen sowie den Ringkanal 22 am Außenumfang aufweist, an den der Leitungsabschnitt 11 a an einer Seite und die Beipaßleitung an der anderen Seite angeschlossen sind. Ferner ist in der Steuerhülse 20 beabstandet zum Ringkanal 22 ein weiterer äußerer Ringkanal 23 vorgesehen, von dem über den Umfang verteilte Tankanschlüsse 25 zum Inneren der Steuerhülse 20 führen. Der Ringkanal 23 ist über die Anschlußbohrung 25 mit der Leitung 18 und dem Tank verbunden.

Die dem Tankanschluß 25 benachbarte Seite der Gehäusekammer 19 ist über den zweiten Leitungsabschnitt 11 b mit dem Gehäuse 6 der Meßblende 7 verbunden. Die dem Tankanschluß 25 abgewandte Seite 27 der Gehäusekammer 29 wird durch einen beiden Druckwaagen angehörenden Regelkolben 28 von der Seite 26 getrennt, wobei der Regelkolben 28 in der Steuerhülse 20 abgedichtet verschieblich ist.

In Fig. 1 steht der Regelkolben 28 in seiner Grundstellung, in der er mit einem seitlichen Einlaß 29, der z. B. ein Ringkanal ist, auf den Pumpeneingangskanal 21 ausgerichtet ist. Der Einlaß 29 steht mit dem Inneren des Regelkolbens 18, d. h. mit der Seite 26 der Gehäusekammer 19, in Verbindung. Im Bereich des Tankanschlusses der Steuerhülse 20 besitzt der Regelkolben 28 eine umlaufende Steuerkante 30. In der dargestellten Grundstellung deckt der Regelkolben 28 den Tankanschluß 25 abdichtend ab. In der Seite 27 der Gehäusekammer 19 ist eine Feder 31 angeordnet, die zwischen Federwiderlagern 32 und 33 abgestützt und über eine Zugstange 34 mit dem Regelkolben 28 verbunden ist. Beide Federwiderlager 32 und 33 stützen sich im Gehäuse 9 ab und können bei einer Bewegung des Regelkolbens 28 aus seiner Grundstellung nach jeder Seite abgehoben werden, so daß sich der Regelkolben 28 in beiden Bewegungsrichtungen gegen die Kraft der Feder 31 verschieben muß. Von der Seite 27 der Gehäusekammer 19 führt eine Steuerleitung 35 durch eine Drossel 36 zur Meßblende 7.

Die Meßblende 7 besitzt im Gehäuse 6 einen Ringkanal 37, der über den zweiten Leitungsabschnitt 11 b mit der Seite 26 der Gehäusekammer 19 der Druckwaagenanordnung 10 verbunden ist. Der Ringkanal 37 gehört einer Gehäusebohrung 46 an und wird durch eine Steuerkante 38 von einem Bohrungsabschnitt 47 getrennt. In der Gehäusebohrung 46 ist ein Blendenkolben 39 abgedichtet verschiebbar, der in seinem unteren Randbereich mit dreieckigen Kerben 40 versehen ist, die mit der Steuerkante 38 die eigentliche Meßblende bilden. Eine Feder 41 belastet den Blendenkolben 39 in Richtung nach oben in die in Fig. 1 gezeigte Endstellung. Als Drehsicherung für den Blendkolben 39 ist ein Stift 42 vorgesehen, der in eine Durchgangsbohrung 43 eintaucht, über die der Druck unter dem Blendkolben 39 an die andere Seite übertragen wird, so daß der Blendkolben 39 druckausgeglichen ist. Am Blendkolben 39 greift ein Betätigungsstift 44 des Proportionalmagneten 8 an, der so ausgelegt ist, daß er bei Erregung den Blendkolben 39 in eine untere und Absperrstellung schiebt, in der das untere Ende 44 des Betätigungsstiftes auf einem Anschlag aufsitzt. Ein Bohrungsabschnitt 47, von dem der dritte Leitungsabschnitt 11 c zum Hydromotor 2 führt, ist über die Steuerleitung 35 mit der Seite 27 der Gehäusekammer 19 verbunden und durch einen Verschlußstopfen 48 nach außen verschlossen.

In Fig. 2 ist in symbolhafter Darstellung der Aufbau der wesentlichen Komponenten der Steuervorrichtung 1 von Fig. 1 gezeigt, wobei diese Komponenten ein Hubmodul-Bauelement M bilden, das in und an einem Gehäuse alle zusammenarbeitenden Komponenten enthält, so auch den Betätigungsmagneten 45 für das Absperrventil 16 in der Beipaßleitung 15.

Die Steuervorrichtung arbeitet wie folgt:
Gemäß Fig. 1 und 2 befindet sich die Steuervorrichtung in ihrer Passivstellung; sowohl der Proportionalmagnet 8 als auch der Betätigungsmagnet 45 sind entregt. Die Meßblende 7 ist vollständig geöffnet. Das Absperrventil 16 ist geschlossen. Die Pumpe 4 steht. Eine auf dem Kolben 3 ruhende Last F wird vom Rückschlagventil 12 einerseits und vom Absperrventil 16 andererseits aufgenommen. Da die Meßblende 7 offen ist, herrscht an beiden Seiten des Regelkolbens 28 der gleiche Druck, so daß dieser in der dargestellten Grundstellung verharrt.

Zum Anheben der Last F wird der Proportionalmagnet 8 voll erregt; der Blendkolben 39 bewegt sich nach unten; die Regelblende 7 wird geschlossen. Gleichzeitig läuft die Pumpe 4 an. Das Absperrventil 16 bleibt in der Absperrstellung. Der von der Pumpe 4 im Leitungsabschnitt 11 a kommende Druckmittelstrom wird einerseits über die Leitungsabschnitte 11 b, c und die Meßblende 7 zum Hydromotor 2 und andererseits über die Regelblende 25, 30 und die Tankleitung 18 zum Tank 5 fließende Teilströme geteilt. Die Größe des zum Hydromotor 2 fließenden Teilstromes ergibt sich aus dem Druckgleichgewicht, bei dem die Druckdifferenz über die Regelblende 30, 25 gleich ist der Druckdifferenz über die Meßblende 7 zuzüglich des durch die Last F erzeugten Drucks. Der Querschnitt der Meßblende 7 wird durch den Proportionalmagneten 8 vorgewählt. Die Druckdifferenz über die Meßblende 7 erzeugt am Regelkolben 28 eine in Fig. 1 nach links gerichtete Kraft, die ihn gegen die Kraft der Feder 31 verschiebt, bis sich an der Regelblende 25, 30 die für das vorerwähnte Druckgleichgewicht erforderliche Druckdifferenz einstellt. Ändert sich danach die Last, dann würde bei unveränderter Stellung des Regelkolbens 28 der Teilstrom durch die Regelblende 30, 25 geändert, was auch eine Änderung des über die Meßblende 7 fließenden Teilstroms und damit der Druckdifferenz über die Meßblende 7 ergäbe. Das dadurch gestörte Kräftegleichgewicht am Regelkolben 28 zwingt diesen jedoch in eine neue Regelstellung, in der die Druckdifferenz über die Regelblende 25, 30 so weit angepaßt ist, daß das zuvor erwähnte Druckgleichgewicht und die Größen der Teilströme erhalten bleiben. Beim Spiel des Regelkolbens 28 wirkt der in Strömungsrichtung zum Hydromotor 2 im Leitungsabschnitt 11 b vor der Meßblende 7 herrschende Druck im Ringraum 37 und an der Seite 26 der Gehäusekammer 19, während der hinter der Meßblende 7 im Bohrungsabschnitt 47 und im Leitungsabschnitt 11 c herrschende Druck an der anderen Seite 27 der Gehäusekammer 19 zusammen mit der Kraft der Feder 31 auf den Regelkolben 28 einwirkt. Der zum Hydromotor 2 durch den Leitungsabschnitt 11 c fließende Teilstrom wird auch dann konstant gehalten, wenn die Pumpe 4 in ihrer Förderleistung nachläßt bzw. ihre Fördermenge aufgrund des Gegendrucks reduziert. Dann fließt nämlich über die Regelblende 25, 30 und die Leitung 18 entsprechend weniger Druckmittel in den Tank, damit der Hydromotor 2 den unveränderten Teilstrom erhält.

Die dreieckigen Kerben 40 des Blendenkolbens 39 sorgen dank ihres Zusammenspiels mit der Regelkante 38 für eine stetige bzw. lineare Regelkennlinie.

Wird zum Anhalten des Hydromotors 2 der Proportionalmagnet 8 voll erregt, bis der Blendkolben 39 in seine untere Sperrstellung geht und die Meßblende 7 sperrt, so wird entweder gleichzeitig die Pumpe 4 abgeschaltet oder ihr Förderstrom zur Gänze über die dann vollständig geöffnete Regelblende 25, 30 und die Tankleitung 18 in den Tank abgelassen. Die Last wird vom Rückschlagventil 12 und dem Absperrventil 16 gehalten.

Ist eine bestimmte Last F mit einer bestimmten Geschwindigkeit abzusenken, so wird zunächst die Pumpe 4 abgeschaltet und bei voll erregtem Proportionalmagneten 8 das Absperrventil 16 in der Beipaßleitung 15 in seine Durchgangsstellung geschaltet. Die Erregung des Proportionalmagneten 8 wird der gewünschten Geschwindigkeit entsprechend zurückgenommen. Der vom Hydromotor 2 durch die Last F verdrängte Druckmittelstrom fließt über die Meßblende 7 zur rechten Seite 26 der Gehäusekammer 19 und von dort durch die sich bildende Regelblende 21, 29 in die Beipaßleitung 15, durch das Absperrventil 16 und die Tankleitung 18 zum Tank 5. Aufgrund der über die Meßblende 7 vorliegenden Druckdifferenz ist der Druck vor der Meßblende (Bohrungsabschnitt 47) größer als der Druck im Ringraum 37, so daß der Regelkolben 28 in Fig. 1 nach rechts verschoben wird und die Pumpeneingangskanäle 21 mit den seitlichen Einlässen 29 eine Regelblende bilden. Die Größe des Druckmittelstroms zum Tank 5 ergibt sich aus dem Druckgleichgewicht, bei dem der von der Last bewirkte Druck gleich ist der Druckdifferenz über die Meßblende 7 zuzüglich der Druckdifferenz über die Regelblende 21, 29. Abhängig von der vorgewählten Stellung des Proportionalmagneten 8 wird der Regelkolben 28 so weit nach rechts verschoben, bis für das obenerwähnte Druckgleichgewicht an der Regelblende 21, 29 die erforderliche Druckdifferenz über die Meßblende 7 konstant und damit auch der Druckmittelstrom zum Tank 5, d. h. die Geschwindigkeit des Hydromotors 2, konstant bleiben.

Wird der Hydromotor 2 angehalten, d. h. der Proportionalmagnet voll erregt und die Meßblende 7 geschlossen, dann wird gleichzeitig auch das Absperrventil 16 in die Sperrstellung gebracht, so daß die Last vom Absperrventil 16 und vom Rückschlagventil 12 gehalten wird.

Es ist ferner denkbar, daß bei Inbetriebnahme der Steuervorrichtung der Proportionalmagnet 8 automatisch voll erregt und die Meßblende 7 geschlossen ist.

Die Meßblende 7 könnte auch in der Arbeitsdruckleitung in Strömungsrichtung zum Hydromotor 2 vor der Druckwaagenanordnung 10 angeordnet sein. Die Funktion wäre die gleiche. Das Absperrventil 16 könnte auch ein anderes von einer Sperrstellung in eine Durchgangsstellung bringbares Steuerelement sein. In der dargestellten Ausführungsform (Fig. 2) sind alle Komponenten, d. h. auch das Rückschlagventil 12 und der Druckbegrenzer 14 sowie das Sperrventil 16, in einem Hubmodul-Element-Gehäuse vereinigt, das auch die Druckwaagenanordnung 10 und die Meßblende 7 enthält. Dies hat bauliche Vorteile.

Aus Fig. 4 geht eine geänderte hydraulische Steuervorrichtung 1′ hervor, die ähnlich aufgebaut ist, wie die Steuervorrichtung 1 gemäß in Fig. 1 und 2. Verschieden ist die Druckwaagenanordnung 10′, weil die eine mit der Meßblende 7 den Zweiwege-Stromregler bildende Druckwaage 53 mit der Regelblende 50 in der ersten Beipaßleitung 15′ zum Tank 5 angeordnet ist, während die andere, mit der Meßblende 7 den Dreiwege-Stromregler bildende Druckwaage 54 mit ihrer Regelblende 52 in einer zweiten, vor dem Rückschlagventil 12 von der Arbeitsdruckleitung 11 zum Tank abzweigenden Beipaßleitung 51 angeordnet ist. Die beiden Regelblenden 50 und 52 sind zueinander gegensinnig angesteuert, d. h. die Regelblende 50 der Druckwaage 53 wird in Schließrichtung über eine Steuerleitung 55 mit einem zwischen der Meßblende 7 und dem Hydromotor 2 abgezapften Steuerdruck und in der Öffnungsrichtung über eine Steuerleitung 56 mit einem zwischen dem Rückschlagventil 12 und der Meßblende 7 abgezapften Steuerdruck sowie der Kraft einer Feder 59 beaufschlagt, während die Meßblende 52 der anderen Druckwaage in Schließrichtung durch die Kraft einer Feder 63 und einem zwischen der Meßblende 7 und dem Hydromotor 2 abgezapften und durch eine Steuerleitung 62 übermittelten Steuerdruck und in der Öffnungsrichtung durch einen von der Beipaßleitung 51 über eine Steuerleitung 61 abgezapften Steuerdruck beaufschlagt wird. Mit 64 ist bei der Regelblende 52 der dort vorgesehene Regelkolben angedeutet. In der Steuerleitung 56 ist ein 2/3-Wegeventil 57 vorgesehen, das zweckmäßigerweise ein Sitzventil ist, und in der dargestellten Absperrstellung die Steuerleitung 56 unterbricht und die Seite der Regelblende 50, an der deren Regelkolben in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird, über eine Leitung 58 zum Tank entlastet. In der anderen Stellung des Ventils 57 ist die Tankleitung 58 abgetrennt und der Durchgang durch die Steuerleitung 56 frei.

Mit dem 2/3-Wegeventil 57 ist es möglich, der Druckwaage 53 bzw. der Regelblende 50 eine Wege- oder Steuerfunktion zuzuweisen und die Regelfunktion wahlweise abzuschalten, was den Vorteil hat, daß bei der Wege- oder Steuerfunktion die Regelblende 50 in der Absperrstellung verharrt oder diese einnimmt, unabhängig davon, wie die Meßblende 7 verstellt wird. Auf diese Weise kann der Lastdruck in der Arbeitsdruckleitung 11 ohne ein zusätzliches Lasthalteventil gehalten werden. Da beim Lasthalten der Druck in der Steuerleitung 62 höher ist, als in der Steuerleitung 61 und weil zudem die Kraft der Feder 63 an der Regelblende 52 in Schließrichtung wirksam ist, ist auch die Regelblende 52 beim Lasthalten zuverlässig in der Absperrstellung, so daß der vor dem Rückschlagventil 12 liegende Teil der Arbeitsdruckleitung 11 nicht unwillkürlich druckentlastet wird.

In Abströmrichtung hinter der Regelblende 50 ist in der ersten Beipaßleitung 15′ ein Vorspannventil 60 vorgesehen, das auf einen Vorspanndruck eingestellt ist, der größer ist, als der durch die Kraft der Feder 59 vorgegebene Öffnungsdruck der Regelblende 50, und zwar für den Fall, daß der Kolben 3 des Hydromotors 2 auf Anschlag gefahren werden kann, so daß der Druck in der Arbeitsleitung 11 gegebenenfalls unter den Öffnungsdruck der Regelblende 50 abfallen und diese unkontrolliert in ihre Öffnungsstellung gehen könnte. Beim neuerlichen Anfahren der Pumpe 4 würde dann nämlich das Druckmittel ungehindert durch die offene Regelblende 50 abströmen und der Hydromotor seine Fahrbewegung nicht aufnehmen.

Bei der Ausführungsform der Steuervorrichtung 1″ gemäß Fig. 4 ist im Unterschied zur Ausführungsform der Fig. 3 die Steuerleitung 61′ in Strömungsrichtung hinter dem Rückschlagventil 12 angeschlossen und wird das Vorspannventil 60′ in Abhängigkeit vom Druck zwischen der Meßblende 7 und dem Hydromotor 2 über eine Steuerleitung 66 hydraulisch gegen eine Feder 65 gesteuert, die so stark ausgelegt ist, daß sie das Vorspannventil 60′ selbsttätig in die Absperrstellung bringt, sobald der Druck in der Steuerleitung 66 unter den Öffnungsdruck der Regelblende 50 der Druckwaage absinkt. Das Vorspannventil 60′ kann nach Art eines federbelasteten Schiebers ausgebildet sein. Denkbar wäre ferner anstelle der Druckvorsteuerung über die Steuerleitung 66 einen Betätigungsmagneten vorzusehen, der beim Absinken des Drucks entregt wird.

Die Steuervorrichtungen 1′ und 1″ gemäß den Fig. 3 bzw. 4 arbeiten wie folgt:
Beim Bewegen des Hydromotors 2 gegen die Last wird von der Hydraulikpumpe 4 Druckmittel in die Arbeitsdruckleitung 11 gefördert. Das 2/3-Wegeventil 57 in der Steuerleitung 56 ist in seiner Sperrstellung; die Regelblende 50 ist an der Öffnungsseite entlastet und arbeitet wie ein in der Sperrstellung stehendes Wegeventil. Der in der Arbeitsdruckleitung 11 aufgebaute Druck steht an der Druckwaage 50 an. Abhängig von der gewählten Stellung der Meßblende 7 wird der Hydromotor 2 mit der gewählten Geschwindigkeit bewegt. Überschüssiges Druckmittel wird durch die Regelblende 52 der Druckwaage 54 durch die Beipaßleitung 51 in den Tank 5 abgelassen. Die Regelblende 52 sorgt dank der Einflüsse der Steuerdrücke in den Steuerleitungen 62 und 61 und der Feder 63 für das Konstanthalten der an der Meßblende 7 eingestellten Druckdifferenz und damit für die konstante Geschwindigkeit des Hydromotors 2. Soll der Hydromotor 2 angehalten werden, so wird die Hydraulikpumpe 8 abgestellt und gegebenenfalls dabei auch die Meßblende 7 in die Absperrstellung gebracht, so daß die Regelblende 52 vollständig öffnet, bis sie nach Abschalten der Pumpe 4 durch die Feder 63 und den Druck in der Steuerleitung 62 in die Absperrstellung bewegt wird. Der Lastdruck wird vom Rückschlagventil 12 und von der Regelblende 50 der Druckwaage 53 gehalten. Der Proportionalmagnet 8 der Meßblende 7 kann entregt werden, so daß diese öffnet und von Lasthalteaufgaben freigestellt wird.

Soll der Hydromotor 2 unter der Last bewegt werden, so wird bei abgeschalteter Pumpe 4 der Proportionalmagnet 8 zum vollständigen Schließen der Meßblende 7 erregt und danach entsprechend der gewünschten Geschwindigkeit wieder teilweise entregt, so daß die Meßblende eine bestimmte Druckdifferenz für das Abströmen des Druckmittels erzeugt. Gleichzeitig wird das 2/3-Wegeventil 57 in die Durchgangsstellung geschaltet, so daß die Regelblende 50 ihre Regelfunktion wieder übernimmt, d. h. daß sie über die Beipaßleitung 15′ so viel Druckmittel in den Tank abströmen läßt, daß an der Meßblende 7 die eingestellte Druckdifferenz gehalten wird und zwar unabhängig davon, ob sich der Lastdruck verändert oder nicht. Fährt der Kolben 3 des Hydromotors 2 bis in seine untere Endstellung, so würde an sich der Druck in der Arbeitsdruckleitung bis auf 0 absinken. Sobald der Druck in der Arbeitsdruckleitung 11 aber bis auf die Höhe des Öffnungsdrucks der Regelblende 50 (Kraft der Feder 59) abzusinken droht, schließt das Vorspannventil 60, so daß in der Arbeitsdruckleitung 11 und damit in der Steuerleitung 55 stets ein Druck aufrechterhalten bleibt, der höher ist, als der Öffnungsdruck der Regelblende 50, so daß deren Wege- oder Steuerfunktion bei in der Sperrstellung befindlichem 2/3-Wegeventil 57 nicht verloren geht.

Ist der Hydromotor 2 vor Erreichen seiner Endstellung unter Last anzuhalten, kann dies entweder mittels der Meßblende 7 geschehen, die in ihre Sperrstellung geschaltet wird, oder auch mit Hilfe des 2/3-Wegeventils 57, das voreilend zur Sperrstellung der Meßblende 7 in die Sperrstellung geschaltet wird, so daß die Regelblende 50 ihre Regelfunktion aufgibt und die Wegefunktion übernimmt und den Hydromotor anhält.

Die Steuervorrichtung 1″ gemäß Fig. 4 arbeitet im wesentlichen gleich wie die Steuervorrichtung 1′. Der beim Abschalten der Pumpe 4 in der Steuerleitung 61′ wirksame Steuerdruck für die Regelblende 52 der Druckwaage des Dreiwege-Stromreglers vermag die Regelblende 52 trotzdem nicht zu öffnen, weil in Schließrichtung der Steuerdruck in der Steuerleitung 62 und die Kraft der Feder wirksam sind. Das Vorspannventil 60′ wird bei der Steuervorrichtung 1″ druckabhängig durch die Feder 65 dann in die Absperrstellung gebracht, wenn der Druck in der Arbeitsdruckleitung abzusinken droht. Die anderen Funktionen laufen wie vorbeschrieben ab.

Die Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 zeichnen sich durch den Entfall eines gesonderten lasthaltenden Ventils einerseits und durch ein nahezu ideales ruckfreies Steuerverhalten andererseits aus. Anstelle einer verstellbaren Meßblende 7 könnte auch eine fest eingestellte Meßblende für beide Druckwaagen vorgesehen sein, z. B. in einer Ladebordwandsteuerung, bei der mit gleichbleibenden und von vornherein eingestellten Geschwindigkeiten gearbeitet wird.

Claims (13)

1. Hydraulische Steuervorrichtung (1, 1′, 1″) für einen einseitig gegen Last (F) arbeitenden Hydromotor (2), insbesondere in einer Hubvorrichtung, mit einer eine Druckquelle (4) über Leitungsabschnitte (11 a, 11 b) mit dem Hydromotor (2) verbindenden, ein zum Hydromotor öffnendes Rückschlagventil (12) enthaltenden Arbeitsdruckleitung (11), von der einen Beipaßleitung (15, 15′) zum Tank (5) abzweigt, mit einem Dreiwege-Stromregler, der mit seinem Regelauslaß an den Tank angeschlossen ist, mit einem Zweiwege-Stromregler in der Beipaßleitung (15), wobei der Dreiwege-Stromregler bei inaktivem Zweiwege-Stromregler zum Arbeiten des Hydromotors gegen die Last (F) und der Zweiwege-Stromregler bei inaktivem Dreiwege-Stromregler zum Arbeiten des Hydromotors unter der Last zur Geschwindigkeitssteuerung betätigt wird, und wobei dem Dreiwege- und dem Zweiwege-Stromregler jeweils Meßblende (7), Druckwaage und Proportionalmagnet zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige beiden Druckwaagen (10; 53, 54) gemeinsame Meßblende (7) mit einem einzigen Proportionalmagneten (8) in der Arbeitsdruckleitung (11) vorgesehen ist.

2. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Beipaßleitung (15) zwischen dem Zweiwege-Stromregler und dem Tank (5) ein Absperrventil (16) vorgesehen ist, das zum Lasthalten und bei einer Betätigung des Dreiwege-Stromreglers sperrt und bei Betätigung des Zweiwege-Stromreglers geöffnet ist.

3. Hydraulische Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelauslaß des Dreiwege-Stromreglers unter Umgehung des Absperrventils (16) über eine Leitung (18) an den Tank (5) angeschlossen ist.

4. Hydraulische Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwaagen der beiden Stromregler zu einer einzigen Druckwaagenanordnung (10) baulich vereinigt sind und einen gemeinsamen, doppelseitig beaufschlagbaren Regelkolben (28) mit zwei wechselweise arbeitenden seitlichen Regelblendenteilen (29, 30) aufweisen, der in beiden Bewegungsrichtungen gegen Federkraft aus einer stabilen Grundstellung auslenkbar ist, und daß der Regelkolben (28) an seinen beiden Beaufschlagungsseiten mit den Drücken vor und hinter der Meßblende (7) proportionalen Steuerdrücken belastet ist.

5. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (28) in einer Gehäusekammer (19) festgelegten Steuerbüchse (20) verschiebbar ist, die einen an einen Ringkanal (22) angeschlossenen Pumpeneingangskanal (21) und einen davon in Längsrichtung beabstandeten Tankanschluß (25) aufweist, die Teile der beiden Regelblenden bilden, daß der Regelkolben (28) einen seitlichen Einlaß (29) und eine den Tankanschluß (25) überfahrende Steuerkante (30) besitzt, die die anderen Teile der beiden Regelblenden bilden, daß die Beipaßleitung (15) vom Ringkanal (22) zu einem an den Tankanschluß (25) angeschlossenen Bohrungsabschnitt (24) führt, daß eine Seite der Meßblende (7) an die Gehäusekammer an deren dem Tankanschluß (25) benachbarten Seite (26) angeschlossen ist, und daß die andere Seite der Meßblende (7) mit dem Hydraulikmotor (2) und über eine Steuerleitung (35) mit der Seite (27) der Gehäusekammer (19) verbunden ist, die durch den Regelkolben (28) von der den Tankanschluß (25) aufweisenden Seite (26) der Gehäusekammer (19) getrennt ist.

6. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Seite (27) der Gehäusekammer (19) eine doppelt wirkende Federanordnung (31, 32, 33, 34) angeordnet und mit dem Regelkolben (28) verbunden ist.

7. Hydraulische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (16) magnetbetätigt ist.

8. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite der Druckwaage (53, 50) des Zweiwege-Stromreglers, an der diese in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist, druckentlastbar ist.

9. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerleitung (56) zur die Druckwaage (53, 50) in Öffnungsrichtung beaufschlagenden Seite der Druckwaage ein 2/3-Wege-Ventil (57), vorzugsweise ein Sitzventil, angeordnet ist, das in der Sperrstellung die Seite der Druckwaage von der Steuerleitung (56) abtrennt und zum Tank (5) entlastet.

10. Hydraulische Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Beipaßleitung (15′) von der Druckwaage (53, 50) zum Tank (5) ein Vorspannventil (60, 60′) vorgesehen ist, das auf einen minimalen Vorspanndruck eingestellt ist, der größer ist als der durch die Federkraft (59) an der Druckwaage (53, 50) bestimmte Öffnungsdruck der Druckwaage.

11. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannventil (60, 60′) ein federbelastetes Vorspannventil, ein 2/2-Wege-Sitzventil mit Magnetbetätigung gegen Federkraft oder ein federbelasteter Schieber ist, der gegen eine Feder (65) mit dem Steuerdruck (66) zwischen der Meßblende (7) und dem Verbraucher (2) beaufschlagbar ist, derart, daß er vor Absinken des die Druckwaage (53, 50) in Schließrichtung beaufschlagenden Steuerdrucks (55) unter den durch die in Öffnungsrichtung der Druckwaage wirkende Federkraft (59) bestimmten Öffnungsdruck die Beipaßleitung (15′) zum Tank (5) absperrt.

12. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das 2/3-Wege-Sitzventil (57) voreilend zur Schließstellung der Meßblende (7) in die Absperrstellung schaltbar ist.

13. Hydraulische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwaage mit der Meßblende (7), dem Proportionalmagneten (8) und den für das Lasthalten sowie das Arbeiten der Steuervorrichtung vorgesehenen Komponenten in einem Hubmodul-Bauelement (M) zusammengefaßt sind, in dem gegebenenfalls auch das Rückschlagventil (14) untergebracht ist.