DE3722083C1 - Hydraulische Steuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrich­ tung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebe­ nen Art.

Bei einer aus der US-PS 39 71 216 bekannten hydrauli­ schen Steuervorrichtung dieser Art wird der Ein­ gangsdruck der zweiten Drosselstelle über den Lastdruck angehoben, indem das zum Wegeventil strömende Druckmit­ tel in der zweiten Steuerleitung die Kraft eines Vor­ spannventils überwinden muß. Dieser angehobene Steuer­ druck wird auf die Federseite der Druckwaage gebracht, um den Pumpendruck entsprechend anzuheben. Es ist zwar bei einer Ausführungsform dieser hydraulischen Steuer­ vorrichtung vorgesehen, zusätzlich zu dem durch die Fe­ der vorgespannten Vorspannventil noch eine zweite Dros­ selstelle in Reihe dahinter zu schalten, um für eine Ar­ beitsrichtung des beidseitig beaufschlagbaren Zylinders eine höhere Druckanhebung als für die andere Arbeits­ richtung zu erreichen. Jedoch wird die Druckanhebung über den gesamten Arbeitsbereich des Steuerglieds des Wegeventils in gleichem Maße eingesteuert, so daß im we­ sentlichen über den gesamten Arbeitsbereich bis zum Er­ reichen der maximalen Fördermenge die gleiche Differenz zwischen dem Druck in der Pumpenleitung und dem Verbrau­ cherdruck vorliegt. An sich wird aber die maximale Druckdifferenz nur zum Erreichen der maximalen Förder­ menge in der Steuerstellungsendlage des Steuerglieds des Wegeventils benötigt. In Steuerstellungen innerhalb des Hubes des Steuerglieds aus der Neutralstellung bis in die Nähe der Steuerstellungs-Endlage wird aufgrund der dann unnötig hohen Druckdifferenz Energie vergeudet, die zu einer Erhitzung und zu starkem mechanischen Ver­ schleiß des Druckmittels führen kann.

Diese Steuervorrichtung benötigt außerdem Wechselventile im Steuerleitungskreis, um der Druckwaage jeweils den höchsten Lastdruck von einem der vorgesehenen Wegeven­ tile zuzuführen. Daraus resultiert der Nachteil, daß bei gleichzeitiger Betätigung mehrerer Wegeventile auch die für Verbraucher mit geringeren Fördermengen vorgesehenen Wegeventile mit zu großer Druckmittelmenge versorgt wer­ den, was gegebenenfalls zu Beschädigungen oder Gefähr­ dungen führt. Deshalb ist jedem Wegesteuerventil noch ein eigener Zulaufregler zugeordnet, der lastdruckabhän­ gig abdrosselt, sobald aufgrund des höheren Lastdrucks bei einem anderen Wegeventil die Druckwaage in der Pumpenleitung einen zu hohen Druck einsteuert. Dies ist aber ein teurer Zusatzaufwand.

Der Nachteil einer gleichbleibenden Druckanhebung ist auch bei einer hydraulischen Steuervorrichtung gegeben, die aus der US-PS 38 15 477 bekannt ist, weil über den gesamten Hubweg des Steuerglieds des Wegeventils die zweite Drosselstelle unverändert wirksam ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrau­ lische Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch eine verbesserte Energieaus­ nutzung und eine schonende Behandlung des Druckmittels auszeichnet.

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

Bei dieser Ausbildung wird eine stufenweise Druckanhe­ bung erreicht, die in Abhängigkeit von der Hubbewegung des Steuerglieds des Wegeventils gesteuert wird. Die zweite Drosselstelle im Steuerleitungskreis wirkt so, daß sie zunächst nur eine bestimmte niedrige Druckanhe­ bung über die Druckwaage einsteuert, bei der sicherge­ stellt ist, daß zwar der Pumpenleitungsdruck über dem Verbraucherdruck liegt, jedoch nur so weit, daß dieser über einen anfänglichen Hub bei geringerer Fördermenge für die ordnungsgemäße lastunabhängige Bewegung des Ver­ brauchers sorgt. Erst gegen Ende des Hubweges des Steu­ erglieds des Wegeventils wird der Druck in der Pumpen­ leitung in mindestens einer Stufe soweit angehoben, daß die maximale Fördermenge bzw. die größte Geschwindigkeit des Verbrauchers problemlos erreicht werden. Daraus re­ sultiert eine verbesserte Energieausnutzung und der Vor­ teil, daß das Druckmittel mechanisch geringer belastet und nicht so erhitzt wird, weil über den Anfangsbereich des Hubweges des Steuergliedes des Wegeventils das Druckmittel über die Druckwaage mit wenig Durchflußwi­ derstand abströmt.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des Erfin­ dungsgegenstandes geht aus Anspruch 2 hervor. Bei dieser Ausbildung wird die zweite Drosselstelle in zwei paral­ lele Drosseln aufgeteilt, von denen die eine gegen Ende des Hubweges des Steuerglieds des Wegeventils außer Funktion gesetzt wird, so daß sich dann ein höherer Durchströmwiderstand in der zweiten Steuerleitung er­ gibt, aus dem die Stufe in der Druckanhebung resultiert. Bei geringerer Fördermenge zum Verbraucher ist hingegen der Durchströmwiderstand wegen der beiden dann aktiven Drosseln der zweiten Drosselstelle reduziert und auch die Druckanhebung geringer. Der Übergang zwischen den beiden Stufen der Druckanhebung ist am Verbraucher nicht spürbar. Es wäre auch denkbar, die zweite Steuerleitung in mehr als zwei Parallelleitungen aufzugabeln und in jeder Leitung eine eigene Drossel vorzusehen, um über den Hubweg des Steuergliedes mehr als zwei Stufen bei der Druckanhebung zu erreichen.

Eine alternative, ebenfalls zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 3 hervor. Bei dieser Ausbildung ist in konventioneller Weise in der zweiten Steuerleitung nur eine Drossel als zweite Drosselstelle vorgesehen. Gleichzeitig wird aber dafür Sorge getragen, daß gegen Ende der Hubbewegung des Steuergliedes in die Steuerstellungs-Endlage ein weiterer Strömungsweg geöff­ net wird, aus dem Druckmittel aus der Pumpenleitung di­ rekt in den Steuerleitungskreis strömt. Dieses zusätz­ liche Druckmittel erhöht die Druckmittelmenge, die im Steuerleitungskreis über die zweite Drosselstelle strö­ men soll, so daß auf diese Weise der Eingangsdruck der zweiten Drosselstelle angehoben und die Kraft an der Fe­ derseite der Druckwaage verstärkt werden.

Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform geht aus An­ spruch 4 hervor. Die Stufe der Druckanhebung kann auf diese Weise in Abhängigkeit vom Einsatzzweck der hydrau­ lischen Steuervorrichtung praktisch beliebig gesteuert werden. Dadurch, daß die größere Drossel der zweiten Drosselstelle gegen Ende des Hubweges des Steuergliedes des Wegeventils abgetrennt wird, ergibt sich ein deut­ licher Anstieg des Drucks an der Federseite der Druck­ waage. Es könnte aber auch umgekehrt vorgegangen werden, so daß die Stufe der Druckanhebung nur geringer aus­ fällt.

In der Praxis hat sich eine Ausführungsform besonders bewährt, bei der die Maßgaben von Anspruch 5 verwirk­ licht waren. Mit dieser Auslegung für eine maximale För­ dermenge von annähernd 80 l/min wurde über den gesamten Arbeitsbereich des Wegeventils stets die gewünschte und vorherbestimmte Fördermenge erreicht. Trotzdem war das Druckmittel aufgrund der gemessenen, relativ geringen Druckdifferenz zwischen dem Pumpenleitungsdruck und dem Verbraucherdruck in der Anfangsphase des Hubes des Wege­ ventils über eine Testreihe kühler als das Druckmittel bei konventioneller Steuerung der Druckanhebung.

Wichtig ist ferner der Gedanke der Ausführungsform von Anspruch 6, weil dadurch sichergestellt wird, daß der Eingangsdruck der ersten Drosselstelle im Steuerlei­ tungskreis an der der Federseite der Druckwaage gegen­ überliegenden Seite ordnungsgemäß wirksam wird, d. h., daß sich das Druckmittel nicht den widerstandsärmeren Weg über den Steuerzweigkanal suchen kann. Gegebenen­ falls kann durch eine zweckmäßige Abstimmung zwischen der ersten Drosselstelle und der Drossel im Steuerzweig­ kanal oder im Verbindungskanal zusätzlicher Einfluß auf den Stufenverlauf der Druckanhebung genommen werden.

Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform des Erfin­ dungsgegenstandes, bei dem mehrere Wegeventile parallel an die Pumpenleitung und den Steuerleitungskreis ange­ schlossen sind, geht aus Anspruch 7 hervor. Bei dieser Ausbildung verhindert das Rückschlagventil nicht nur das Absinken der Last durch gegebenenfalls in den Steuerlei­ tungskreis zurückgedrücktes Druckmittel, sondern stellt auch sicher, daß bei einem voreilend betätigten anderen Wegeventil mit geringerem, in den Steuerleitungskreis eingespeistem Lastdruck bei nacheilendem Zuschalten des dem Rückschlagventil zugeordneten Wegeventils, das gege­ benenfalls einen höheren Lastdruck ansteuert, keine Stu­ fe in der Druckanhebung aufgrund dieses höheren Last­ druckes auftritt, was für die anderen Wegeventile bzw. deren Verbraucher gefährlich wäre. Es wird vielmehr dann durch das Rückschlagventil das Wegeventil mit dem höhe­ ren Lastdruck vom Steuerleitungskreis abgekuppelt und der Druck im Steuerleitungskreis mit dem niedrigeren, dann Vorrang habenden Lastdruck gesteuert. Insbesondere bei Hub- oder Gabelstaplern ist dies eine außerordentlich wichtige Eigenschaft der Steuervorrichtung, weil dort üblicherweise der Hebezylinder mit dem höchsten Last­ druck arbeitet, während Neige- oder andere Hilfszylinder mit geringeren Lastdrücken arbeiten müssen. Es käme zu einer gefährlichen Wechselwirkung, wenn der höhere Last­ druck nicht am Rückschlagventil abgefangen würde.

Zweckmäßig ist ferner die Ausführungsform gemäß Anspruch 8, weil mit dieser Ausbildung des Rückschlagventils diesem eine Doppelfunktion zugewiesen wird, indem es sowohl die zweite Drosselstelle bildet als auch das Zurückwirken des unter Umständen störenden hohen Lastdrucks in den Steuerleitungskreis unterbindet. Dies ist auch eine herstellungstechnisch günstige Maßnahme.

In der Praxis, insbesondere für Hub- und Gabelstapler, hat sich die Ausführungsform gemäß Anspruch 9 als be­ sonders zweckmäßig erwiesen. Ab ca. 80% des Hubweges des Steuergliedes des Wegeventils wird nämlich in der Praxis erst eine hohe Druckdifferenz zwischen dem Pumpenlei­ tungsdruck und dem Verbraucherleitungsdruck benötigt. Zuvor bedeutete diese hohe Druckdifferenz nur eine Ener­ gievergeudung, die zu Lasten der Temperatur des Druck­ mittels geht und dessen mechanische Belastung überflüs­ sigerweise erhöht.

Eine weitere, vereinfachte Ausführungsform geht schlie­ lich aus Anspruch 10 hervor. Bei dieser Ausbildung er­ gibt sich eine besonders zweckmäßige Unterbringung der zweiten Drosselstelle, dies es auch ermöglicht, für nur eine Arbeitsrichtung des Verbrauchers die Druckanhebung zu steuern. Denkbar wäre es ferner, den Querschnitt der Anzapfungs-Leitung so klein zu wählen, daß diese als zweite Drosselstelle im Steuerleitungskreis fungiert.

Anhand der Zeichnung werden nachstehend Ausführungsfor­ men des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungs­ form einer hydraulischen Steuervorrichtung,

Fig. 2 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungs­ form einer hydraulischen Steuervorrichtung,

Fig. 3 einen Teil einer weiteren Ausführungs­ form in einem Schaltbild und in vereinfachter Darstellung,

Fig. 3a ein Detail einer weiteren Auführungs­ variante und

Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Arbeitsweise der Steuervorrichtungen gemäß den vorher­ gehenden Figuren.

Eine hydraulische Steuervorrichtung 1 A gemäß Fig. 1, die beispielsweise für einen Hub- oder Gabelstapler bestimmt ist, enthält drei Wegeventile 2, 3 und 3′, die zueinander pa­ rallel an eine Pumpenleitung 4 angeschlossen und aus ei­ ner Druckquelle, z. B. einer Konstantpumpe, mit Druck­ mittel versorgt werden. In der Pumpenleitung 4 ist vor jedem Wegeventile 2, 3 und 3′ ein Rückschlagventil 5 vor­ gesehen. Die Wegeventile 2, 3, 3′ sind an eine gemeinsa­ me Rücklaufleitung 6 zu einem Tank angeschlossen. In der Pumpenleitung 4 ist eine Druckwaage 7 üblicher Bau­ art vorgesehen, die einen Schieber 8 enthält, der zwi­ schen einer Absperrstellung (Fig. 1) und einer Durch­ gangsstellung stufenlos verstellbar ist und über eine Leitung 10 eine direkte, mehr oder weniger gedrosselte Verbindung von der Pumpenleitung 4 zur Rücklaufleitung 6 herstellen kann. Der Schieber 8 der Druckwaage 7 wird von einer Feder 9 in Richtung auf seine Sperrstellung belastet, die sehr schwach ist (möglichst geringer Um­ laufdruck).

Ein Steuerleitungskreis besteht aus einer ersten Steuer­ leitung 11, einer zweiten Steuerleitung 12, einer drit­ ten Steuerleitung 34 und einem an die erste Steuerlei­ tung 11 bei 29 angeschlossenen Steuerleitungskreisteil 30. Die erste Steuerleitung 11 zweigt von der Pumpenlei­ tung 4 ab und führt zum Wegeventil 2 und über dieses über die weiteren Wegeventile 3 und 3′ zum Rücklauf. In jedem Wegeventil enthält ein verstellbares Steuerglied 17 einen Durchgangskanal 28, der in der Neutralstellung die erste Steuerleitung 11 mit der Rücklaufleitung 6 verbindet. Die zweite Steuerleitung 12 führt von der Fe­ derseite der Druckwaage 7 zunächst zu einer Verbindungs­ stelle 13 mit der ersten Steuerleitung 11 und von der Verbindungsstelle 13 zum Wegeventil 2. In der ersten Steuerleitung 11 ist zwischen der Pumpenleitung 4 und der Verbindungsstelle 13 eine erste Drosselstelle 14 vorgesehen. In der zweiten Steuerleitung 12 ist zwischen der Kreuzungsstelle 13 und dem Wegeventil 2 eine zweite Drosselstelle 15 vorgesehen. Der Eingangsdruck der er­ sten Drosselstelle 14 wird mittels der dritten Steuer­ leitung 34 an die der Federseite gegenüberliegende Seite des Schiebers 8 der Druckwaage 7 übertragen. Der Ein­ gangsdruck der zweiten Drosselstelle 15 ist über die zweite Steuerleitung 12 an der Federseite der Druckwaage 7 wirksam. Zwischen der Verbindungsstelle 13 und der zweiten Drosselstelle 15 ist in der zweiten Steuerlei­ tung 12 ein Rückschlagventil 16 vorgesehen, das in Strö­ mungsrichtung zum Wegeventil 2 offen ist. Die zweite Steuerleitung 12 ist hinter dem Rückschlagventil 16 in zwei Parallelzweige 12 a und 12 b aufgegabelt, deren jeder eine einen Teil der Drosselstelle 15 bildende Drossel 15 a und 15 b enthält. Die beiden Parallelzweige 12 a und 12 b sind an getrennte Lastdruck-Anzapf-Anschlüsse 20, 21 im Wegeventil 2 angeschlossen.

Der Drosselquerschnitt der ersten Drosselstelle 14 ist bei dieser Ausführung größer als die Summe der Drossel­ querschnitte der Drosseln 15 a und 15 b. Die Drossel 15 b hat einen größeren Drosselquerschnitt als die Drossel 15 a.

Im Wegeventil 2 ist das Steuerglied 17 in konventionel­ ler Weise aus der Neutralstellung in zwei Steuerstel­ lungs-Endlagen verstellbar, wobei in Fig. 1 strichliert eine Zwischenstellung des Steuergliedes 17 angedeutet ist, in der dieses noch weniger als, z. B., 80% des Hubes in Richtung auf die erste Steuerstellungs-Endlage ausgeführt hat.

Das Wegeventil 2 dient zur Steuerung eines Verbrauchers, z. B. eines einfach wirkenden Zylinders 35, der im vor­ liegenden Fall der Hubzylinder eines Hubstaplers sein kann. Vom Wegeventil 2 führt eine Verbraucherleitung 3 c zum Zylinder 35. Von der Verbraucherleitung 3 zweigt eine Anzapfungsleitung 18 zu einem Lastdruck-Anzapf- Anschluß 19 des Wegeventils 2 ab.

Im Steuerglied 17 ist ein Verbindungskanal 22 vorgese­ hen, der sich in zwei Äste 24, 25 gabelt, die gemeinsam mit einem Kanalteil 23 verbunden sind. Sobald das Steu­ erglied 17 über, z. B., 80% seines Hubes in Richtung auf die Endlage verfahren ist, wird der Gabelast 24 bzw. die Verbindung zum Anschluß 20 abgesperrt (bei 24 a angedeu­ tet). Es besteht dann nur noch die Verbindung zwischen dem Kanalteil 23 und dem Gabelast 25. Ferner ist im Steuerglied 17, wie üblich, ein Verbindungskanal 26 mit einer verstellbaren Drosselstelle 27 vorgesehen, der das Druckmittel von der Pumpenleitung 4 in die Verbraucher­ leitung 3 c führt.

Der Kanal 28 des Steuergliedes 17 ist in der Neutral­ stellung auf Durchgang der ersten Steuerleitung 11 ge­ stellt, und auch in der zweiten Steuerstellung b, in der das Druckmittel aus der Verbraucherleitung 3 c direkt in die Rücklaufleitung 6 abströmen kann. Vom Leitungsteil 30 führt eine Hilfssteuerleitung 32 zu einem vorgesteu­ erten Druckbegrenzungsventil 33, mit dem der Systemdruck im Steuerleitungsdruck begrenzt wird und das an die Lei­ tung 10 zur Rücklaufleitung 6 angeschlossen ist.

An das nächste Wegeventil 3 ist als ein Verbraucher ein doppelseitig beaufschlagbarer Zylinder 36 mit Verbrau­ cherleitungen 3 a und 3 b angeschlossen, die aus der Pum­ penleitung 4 wechselseitig beaufschlagbar sind. Die zweite Steuerleitung 12′ zum Wegeventil 3, die vom Lei­ tungsteil 30 abzweigt, gabelt sich und führt zu jeweils einer Lastdruckanzapfung einer Verbraucherleitung 3 a, 3 b. Hervorzuheben ist hierbei, daß beim Wegeventil 3 in den Verbraucherleitungen 3 a und 3 b Drosseln 31 angeord­ net sind, die die maximale Fördermenge begrenzen, so daß der Zylinder 36 nur mit einer beschränkten Geschwindig­ keit bewegt werden kann. In der zweiten Steuerleitung 12′ ist ferner eine zweite Drosselstelle 15′ vorgesehen.

Das Wegeventil 3′, das bis auf die Drosseln 31 dem Wege­ ventil 3 entspricht, ist konventioneller Bauart und dient zur Steuerung eines doppelseitigen Zylinders 37.

In der zweiten Steuerleitung 12′ zum Wegeventil 3′ ist wiederum die zweite Drosselstelle 15′ vorgesehen. Die Drossel 15 b sowie die Drosselstellen 15′ haben, z. B. in dieser Ausführungsform, den gleichen Drosselquerschnitt.

Die Steuervorrichtung 1 A gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt:

In der dargestellten Neutralstellung aller Wegeventile 2, 3 und 3′ ist die Pumpenleitung 4 abgesperrt. Das in die erste Steuerleitung 11 einströmende Druckmittel ge­ langt über die Kanäle 28 direkt zur Rücklaufleitung 6. Die zweite Steuerleitung 12 ist somit entlastet, so daß der Eingangsdruck an der ersten Drosselstelle 14 über die dritte Steuerleitung 34 den Schieber 8 der Druckwaa­ ge 7 in die Durchgangsstellung drückt, wodurch das Druckmittel aus der Pumpenleitung 4 über die Leitung 10 unmittelbar in den Rücklauf strömt. Die Pumpe braucht im wesentlichen nur den durch die schwache Feder 9 erzeugten Strömungswiderstand zu überwinden.

Sobald das Steuerglied 17 des Wegeventils 2 aus der Neu­ tralstellung in eine Zwischenstellung (in Fig. 1 strich­ liert angedeutet) in Richtung auf die erste Steuerstellungs-Endlage verstellt wird, wird der zur Rücklaufleitung 6 offene Durchgang der ersten Steuerlei­ tung 11 unterbrochen. Gleichzeitig verbindet der Verbin­ dungskanal 22 die Anschlüsse 19, 20 und 21. Der Kanal 26 des Steuergliedes 17 verbindet die Pumpenleitung 4 mit der Verbraucherleitung 3 c. Der Lastdruck in der Verbrau­ cherleitung 3 c hält das Rückschlagventil 16 in der Sperr­ stellung. In der zweiten Steuerleitung 12 baut sich ein Druck auf, der den Schieber 8 der Druckwaage in Richtung auf die Absperrstellung verschiebt. Daraufhin steigt der Druck in der ersten und auch in der zweiten Steuerlei­ tung 11, 12 an, bis Rückschlagventil 16 öffnet und Druckmittel über die zweite Drosselstelle 15 und die An­ zapfungsleitung 18 in die Verbraucherleitung 3 strömt. Aufgrund der Wirkung der ersten und zweiten Drosselstel­ len 14 und 15 steigt der Druck in der zweiten Steuerlei­ tung 12 über den Lastdruck. Auch in der Pumpenleitung 4 wird der von der Druckwaage 7 eingestellte Druck höher als der Druck in der Verbraucherleitung 3 c.

Der Eingangsdruck der zweiten Drosselstelle 15 ist an der Federseite der Druckwaage 7 wirksam, während der Eingangsdruck der ersten Drosselstelle 14 an der gegen­ überliegenden Seite des Schiebers 8 wirkt. Die Druckwaa­ ge 7 regelt auf diese Weise lastdruckunabhängig die mit dem Steuerglied 17 eingestellte Geschwindigkeit des Zy­ linders 35. Der Eingangsdruck der zweiten Drosselstelle 15 resultiert aus dem Strömungswiderstand der beiden pa­ rallelen Drosseln 15 a und 15 b, so daß sich eine von der Druckdifferenz der beiden Eingangsdrücke und der Feder 9 bestimmte Druckanhebung ergibt.

Sobald das Steuerglied 17 über, z. B., 80% seines Hub­ weges in Richtung auf die Steuerstellungs-Endlage hinausbewegt ist, wird der Gabelast 24 a des Verbindungs­ kanals 22 abgesperrt. Die Drossel 15 b der zweiten Dros­ selstelle 15 ist damit unwirksam. Das Druckmittel in der zweiten Steuerleitung 12 strömt nur mehr durch die Dros­ sel 15 a, so daß der Strömungswiderstand ansteigt und mit ihm auch der an der Federseite der Druckwaage 7 wirksame Eingangsdruck. Der Druck in der Pumpenleitung 4 wird gegenüber dem Verbraucherdruck stufenartig weiter ange­ hoben, damit schließlich bis zur Endlage des Steuerglie­ des 17 die gewünschte maximale Fördermenge erreicht wird. Die Drossel 27 im Steuerglied 17 fungiert dabei als Meßdrossel, während die Druckwaage 7 als Stelldros­ sel arbeitet, die die eingestellte Geschwindigkeit des Verbrauchers 35 lastdruckunabhängig steuert.

Dabei bildet der Verbindungskanal 22 mit der einen Dros­ sel 15 a bzw. mit den beiden parallelen Drosseln 15 a und 15 b eine Druckstufe D mit der eine stufenartige Druckan­ hebung erreicht wird.

Wird das Wegeventil 2 in die andere Steuerstellung um­ gesteuert, so bleibt der Steuerleitungskreis drucklos und die Pumpenleitung 4 wird über die Druckwaage 7 un­ mittelbar mit dem Rücklauf verbunden. Das Druckmittel aus dem Zylinder 35 strömt in den Rücklaufkanal 6 ab.

Wird bei in Neutralstellung belassenem Wegeventil 2 das Wegeventil 3 in eine seiner beiden Steuerstellungen verstellt, so arbeitet die Druckwaage 7 in Abhängigkeit von den Eingangsdrücken der ersten Drosselstelle 14 und der zweiten Drosselstelle 15′ in der zweiten Steuerlei­ tung 12′ zum Wegeventil 3. Die Druckanhebung bleibt über den gesamten Arbeitsbereich des Wegeventils 3 annähernd gleich. Die maximale Fördermenge zum Zylinder 36 wird in jeder Arbeitsrichtung durch die Drosseln 31 begrenzt, z. B. auf 30 l/min.

Das gleiche gilt für eine Einzelbetätigung des Wegeven­ tils 3′, für das die Druckwaage 7 dann in Abhängigkeit vom Eingangsdruck an der ersten Drosselstelle 14 und an der zweiten Droselstelle 15′ in der zweiten Steuerlei­ tung 12′ arbeitet. Beim Wegeventil 3′ ist keine Begren­ zung der maximalen Fördermenge vorgesehen.

Wird zusätzlich zum Wegeventil 2 auch eines der Wegeven­ tile 3 oder 3′ oder beide betätigt, so hat der niedrigste Lastdruck Vorrang gegenüber den höheren Last­ drücken. Das heißt, führt, z. B. die Verbraucherleitung 3 a des Wegeventils 3 den niedrigsten Lastdruck, so ar­ beitet die Druckwaage 7 in Abhängigkeit vom Eingangs­ druck an der ersten Drosselstelle 14 und vom Eingangs­ druck an der zweiten Drosselstelle 15′ des Wegeventils 3. Selbst wenn der Lastdruck am Rückschlagventil 16 hö­ her wäre oder der Lastdruck beim Wegeventil 3′, so kann sich dieser höhere Lastdruck nicht auf das Arbeiten der Druckwaage 7 auswirken, da er über die zweite Drossel­ stelle 15′ beim Wegeventil 3 relativ zur Höhe des dort herrschenden Lastdrucks abgebaut wird. Dies ist insbe­ sondere bei einem Hub- oder Gabelstapler zweckmäßig, bei dem beispielsweise das Wegeventil 3 den Neigezylinder steuert, bei dessen Bewegung eine geringe Geschwindig­ keit eingehalten werden soll, auch wenn am Hubzylinder (Wegeventil 2) eine große Last ansteht. Da sich der in der Pumpenleitung 4 dann herrschende Druck nach dem Lastdruck beim Wegeventil 3 richtet, kann der Zylinder 35 keine hohe Last bewegen und kann auch über den hohen Lastdruck beim Wegeventil 2 nicht die Geschwindigkeit des Zylinders 36 gesteigert werden, selbst wenn der Be­ nutzer des Gabelstaplers durch Betätigen des Wegeventils 2 versucht, die hydraulische Steuervorrichtung zu über­ listen. Selbstverständlich könnte bei allen vorgesehenen Wegeventilen das Prinzip der stufenweisen Druckanhebung, ggfs. sogar für jede Verbraucherrichtung, angewendet wer­ den.

Die hydraulische Steuervorrichtung 1 B gemäß Fig. 2 un­ terscheidet sich von der von Fig. 1 durch eine Abwand­ lung der Druckstufe D für den Eingangsdruck der zweiten Drosselstelle 15 bzw. die Federseite der Druckwaage 7. Die weiteren Elemente der hydraulischen Steuervorrich­ tung 1 B entsprechen weitgehend den vorbeschriebenen, so daß darauf nicht mehr näher eingegangen wird.

Die zweite Steuerleitung 12 führt in Fig. 2 von der zweiten Drosselstelle 15, die von einer einzigen Drossel gebildet wird, deren Drosselquerschnitt kleiner als der der ersten Drosselstelle 14 ist, direkt zum einzigen Lastdruck-Anzapf-Anschluß 20 des Wegeventil 2′. Diesem benachbart liegt der Lastdruck-Anzapf-Anschluß 19 der Anzapfungsleitung 18. Im Steuerglied 17′ besteht der Verbindungskanal 22′ nur aus dem Ast 24 und der Verbin­ dung 23. Ferner ist im Steuerglied 17′ zusätzlich ein durchgehender Verbindungskanal 40 vorgesehen, dem im We­ geventil 2′ an der Seite der Pumpenleitung 4 ein Steuerkanal-Einlaßanschluß 38 und diesem gegenüberlie­ gend ein Steuerkanal-Auslaßanschluß 39 so zugeordnet sind, daß die Anschlüsse 38 und 39 erst bei einem vorbe­ stimmten Hubweg des Steuergliedes 17′ in Richtung auf die erste Steuerstellungs-Endlage zu, z. B. ab 80% des Gesamthubes, verbunden sind. Im Hubweg des Steuer­ gliedes 17′ zwischen der Neutralstellung und diesem vorbestimmten Hubweg (strichliert angedeutet) sind die Anschlüsse 38 und 39 getrennt. Von der Pumpenleitung 4 zweigt vor dem Rückschlagventil 5 ein Steuerzweigkanal 41 zum Anschluß 38 ab, und vom gegenüberliegenden An­ schluß 39 ein Verbindungskanal 43 zu einer Kreuzungs­ stelle 44 mit der ersten Steuerleitung 11. Der Verbin­ dungskanal 43 könnte auch an eine andere Stelle des Steuerleitungskreises angeschlossen sein. Im Steuer­ zweigkanal 41 ist eine Drossel 42 angeordnet, deren Drosselquerschnitt gleich dem Drosselquerschnitt der er­ sten Drosselstelle 14 ist.

Bei einer Zwischenstellung des Steuergliedes 17′ zwi­ schen der Neutralstellung und der ersten Steuerstel­ lungs-Endlage ist über den Verbindungskanal 22′ die An­ zapfungsleitung 18 mit der zweiten Steuerleitung 12 ver­ bunden. Der Eingangsdruck der ersten Drosselstelle 14 wirkt an einer Seite des Schiebers 8, während der Eingangsdruck der zweiten Drosselstelle 15 an der Feder­ seite des Schiebers 8 wirksam ist. Die Druckanhebung ist in Abhängigkeit von den Eingangsdrücken der Drosselstel­ len 14, 15 wirksam, so daß der Druck in der Pumpenleitung 4 ein vorbestimmtes Maß den Druck in der Verbraucherlei­ tung 3 c überschreitet.

Sobald das Steuerglied 17′ den vorbestimmten Hubweg überschritten hat, verbindet der Kanal 40 die Anschlüsse 38 und 39. Daraufhin wird zusätzlich über den dann offe­ nen Strömungsweg 41, 42, 38, 40, 39, 43, 11 Druckmittel in den Steuerleitungskreis geführt. Aufgrund des zusätz­ lich zugeführten Druckmittels steigt der Strömungswider­ stand an der ersten Drosselstelle 15 an, der an der Fe­ derseite des Schiebers 8 der Druckwaage 7 dafür sorgt, daß eine stärkere Abdrosselung im Strömungsweg von der Pumpenleitung 4 zur Leitung 10 erfolgt. Daraus resul­ tiert ein wachsender Druckunterschied zwischen dem Druck in der Pumpenleitung 4 und der Verbraucherleitung 3 c, der dafür sorgt, daß die maximale Fördermenge in der Ver­ braucherleitung 3 c erreicht wird. Der an der ersten Drosselstelle 14 vorliegende Eingangsdruck, der den Schieber 8 entgegen der Feder 9 beaufschlagt, wird von dem in der zusätzlichen Strömungsverbindung in den Steuerleitungskreis strömenden Druckmittel nicht beein­ flußt, weil die Drossel 42 den gleichen Drosselquer­ schnitt hat wie die erste Drosselstelle 14.

Wird das Steuerglied 17′ wieder in Richtung auf die Neu­ tralstellung zurückbewegt, so werden die Anschlüsse 38 und 39 wieder getrennt, sobald das Steuerglied 17′ unter z. B. 80% des Hubweges gelangt. Dann wird bis zum Errei­ chen der Neutralstellung die geringere Druckanhebung eingesteuert.

Die Zusammenarbeit mit den weiteren Wegeventilen 3 und 3′ erfolgt auf die gleiche Weise wie anhand von Fig. 1 beschrieben, d. h., der jeweils niedrigste Lastdruck hat Vorrang gegenüber einem höheren Lastdruck, weil der Steuerleitungskreis über die Lastdruckanzapfung des Wegeventils mit dem geringsten Lastdruck jeden höheren Lastdruck abbauen kann. Sollte dabei das Wegeventil 2′ aus der Neutralstellung in Richtung auf die erste Steuerstellung verstellt sein, so sinkt der Druck in der Verbraucherleitung 3 c trotzdem nicht ab, da das Rückschlagventil 16 dies verhindert.

Bei der hydraulischen Steuervorrichtung 1 C gemäß Fig. 3, bei der nur ein Wegeventil gezeigt ist, ist in der zwei­ ten Steuerleitung 12 ein Vorspann-Rückschlagventil 45 angeordnet, das einerseits die zweite Drosselstelle 15 und andererseits das Rückschlagventil 16 der Ausfüh­ rungsform von Fig. 2 in sich vereint. Der Verbindungska­ nal 22′ im Steuerglied des Wegeventils entspricht dem Verbindungskanal 22, der anhand von Fig. 2 erläutert wurde, und der die Anzapfungsleitung 18 sowohl in einer Zwischenstellung des Steuerglieds als auch in der Steuerstellungs-Endlage mit der zweiten Steuerleitung 12 verbindet. Eine Druckstufe ist bei dieser Ausführungs­ form nicht dargestellt.

Fig. 3A verdeutlicht eine Detailvariante, bei der ein Vorspann-Rückschlagventil 45′ in der Anzapfungsleitung 18 von der Verbraucherleitung 3 c zum Steuerglied 17 des Wegeventils untergebracht ist. Dies ist eine bauliche Vereinfachung, weil die zweite Steuerleitung 12 keine für die Druckanhebung verantwortlichen Organe zu enthal­ ten braucht.

Mit der Federvorspannung des Vorspann-Rückschlagventils 45 bzw. 45′ kann ein bestimmtes Druckgefälle über das Vorspannventil eingestellt werden, z. B. 15 bar. Wenn das Vorspannventil 45, 45′ so ausgelegt ist, daß die Feder­ vorspannung veränderbar ist, so läßt sich der Eingangs­ druck an unterschiedliche Bedingungen anpassen.

Aus dem Schaubild von Fig. 4 ist die Wirkung der Druck­ stufe D erkennbar. Auf der vertikalen Achse ist der Hub­ weg des Steuerglieds 17, 17′ des Wegeventils 2, 2′ in Prozent aufgetragen. Auf der horizontalen Achse ist die Fördermenge Q angegeben. Die untere ausgezogene Kurve P ₍₃₎ gibt den Druck in der Verbraucherleitung 3 c an, während die obere, ausgezogene Kurve P ₍₄₎ den Druck in der Pumpen­ leitung 4 zeigt. Die strichpunktierte Kurve T zeigt den Verlauf des Drucks in der Pumpenleitung 4 einer herkömm­ lichen Steuervorrichtung. Die schraffierte Fläche F re­ präsentiert die Energieeinsparung aufgrund der Wirkung der Druckstufe D.

Aus dem Schaubild ist zu erkennen, daß der Druck P ₍₃₎ in der Verbraucherleitung bei anfänglich kleiner Fördermen­ ge zunächst ansteigt und dann annähernd linear verläuft, bis die maximale Fördermenge Q _max erreicht ist. Der Druck P ₍₄₎ in der Pumenleitung 4 steigt bei kleiner För­ dermenge zunächst ebenfalls an, um dann im wesentlichen annähernd gleichbleibend mit einem höheren Wert zu ver­ laufen als der Druck in der Verbraucherleitung 3 c (erste Stufe der Druckanhebung). Bei ca. 80% des Hubweges des Steuergliedes 17, 17′ wird die Druckstufe wirksam, wo­ rauf der Druck P ₍₄₎ in der Pumpenleitung 4 und damit die Druckdifferenz zum Druck P ₍₃₎ in der Verbraucherleitung 3 c bis auf einen Maximalwert anwächst, der vor der maxima­ len Fördermenge Q _max erreicht wird (zweite Stufe der Druckanhebung). Bei üblichen Steuervorrichtungen dieser Art wird bereits bei geringen Fördermengen nahezu die volle Druckdifferenz zwischen den Drücken P ₍₃₎ und T gege­ ben, während erfindungsgemäß der Druck P ₍₄₎ in der Pumpen­ leitung 4 erst ab 80% des Hubweges des Steuergliedes 17, 17′ auf diesen maximalen Wert angehoben wird. Die schraffierte Fläche F ist diejenige Arbeit oder Energie, die aufgrund der Wirkung der Druckanhebevorrichtung ein­ gespart wird. Die relativen Verläufe der Kurven des Schaubildes gemäß Fig. 4 lassen sich durch die gegensei­ tige Abstimmung der Drosselquerschnitte auf die jeweili­ gen Einsatzzwecke abstimmen. Die Abstimmung wird dabei stets so gewählt, daß bei kleinerer Fördermenge die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Verbraucherlei­ tung 3 c und dem Druck in der Pumpenleitung 4 ausreicht, auch bei einer raschen Betätigung des Wegeventils last­ unabhängig die gewünschte Geschwindigkeit bzw. Fördermenge zu erreichen. Es wird jedoch bei kleinerer Fördermenge unterhalb der vorbestimmten Hublage des Steuergliedes 17, 17′ zu keiner Zeit der maximal mögli­ che Druck in der Pumpenleitung 4 eingesteuert, sondern erst bei höheren oder höchsten Fördermengen.

Claims (10)

1. Hydraulische Steuervorrichtung (1 A, 1 B, 1 C) mit min­ destens einem einem Verbraucher (35) vorgeschalteten We­ geventil (2, 2′), dessen Steuerglied (17, 17′) in einer Neutralstellung mindestens eine Verbraucherleitung (3) absperrt und diese in zwei Steuerstellungen (a, b) wech­ selweise mit einer Pumpenleitung (4) oder Rücklauflei­ tung (6) verbindet, mit einer an die Pumpenleitung (4) angeschlossenen Druckquelle, mit einer an die Pum­ penleitung (4) angeschlossenen Druckwaage (7) mit einem in Richtung auf die Absperrstellung durch eine Feder (9) belasteten Schieber (8) zum unmittelbaren Rückleiten des von der Druckmittelquelle (P) geförderten und vom Ver­ braucher (35) nicht benötigten Druckmittels aus der Pum­ penleitung (4) in die Rücklaufleitung (6), mit einem von der Pumpenleitung (4) abgezweigten Steuerleitungskreis, der eine erste, eine zweite und eine dritte Steuerlei­ tung (11, 12, 34, 30) aufweist, wobei die erste Steuer­ leitung (11) von der Pumpenleitung (4) zu einem Entla­ stungsanschluß führt, der in der Neutralstellung des We­ geventils (2, 2′) mit der Rücklaufleitung (6) verbunden ist, während die zweite Steuerstellung (12) von der Fe­ derseite der Druckwaage (7) zu wenigstens einem Lastdruck-Anzapf-Anschluß (20, 21) des Wegeventils (2, 2′) führt und mit der ersten Steuerleitung (11) ver­ bunden ist, wobei der Lastdruck-Anzapf-Anschluß (20, 21) in zumindest einer Steuerstellung (a) des Wegeventils (2, 2′) mit der Verbraucherleitung (3 c) verbunden ist, mit einer ersten, in der ersten Steuerleitung (11) in Strö­ mungsrichtung zum Wegeventil (2, 2′) vor der Verbindungs­ stelle (13) mit der zweiten Steuerleitung (12) angeord­ neten ersten Drosselstelle (14), deren Eingangsdruck über die dritte Steuerleitung (34) auf eine Seite des Schiebers (8) der Druckwaage (7) übertragen wird, und mit einer in der zweiten Steuerleitung (12) hinter der Verbindungsstelle (13) angeordneten zweiten Drosselstel­ le (15, 15′), deren Eingangsdruck bei Verstellung des Steuergliedes (17, 17′) aus der Neutralstellung anhebbar und über die zweite Steuerleitung (12) auf die Federsei­ te des Schiebers (8) der Druckwaage (7) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsdruck der zwei­ ten Drosselstelle (15) mittels des Steuerglieds (17, 17′) des Wegeventils (2, 2′) in Abhängigkeit von dessen Hub in Richtung zu einer Steuerstellungs-Endlage vor Erreichen der Endlage in wenigstens zwei Stufen anhebbar ist.

2. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite Steuerleitung (12) hinter der Verbindungsstelle (13) in mindestens zwei Pa­ rallelzweige (12 a, 12 b) aufgeteilt ist, deren jeder als Teil der zweiten Drosselstelle (15) eine Drossel (15 a, 15 b) enthält und zu einem getrennten Lastdruck-Anzapf-Anschluß (20, 21) des Wegeventils (2) führt, und daß im Steuerglied (17) des Wegeventils (2) ein sich zu beiden Lastdruck-Anzapf-Anschlüssen (20, 21) gabelnder Verbindungskanal (22) der Anzapfung (18) vor­ gesehen ist, dessen einer Gabelast (24) durch das Steu­ erglied (17) vor Erreichen der ersten Steuerstellungs-Endlage absperrbar ist.

3. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der Pumpenleitung (4) ein Steuerzweigkanal (41) zu einem Steuerkanal-Einlaßanschluß (38) des Wegeventils (2′) führt, daß von einem Steuerkanal-Auslaßanschluß (39) des Wegeventils (2′) zur ersten Steuerleitung (11) oder zum Steuerleitungskreis eine Verbindungsleitung (43) vorge­ sehen ist, und daß im Steuerglied (17′) des Wegeventils (2′) ein Durchgang (40) vorgesehen ist, der beim Hub des Steuerglieds (17′) voreilend zum Erreichen der ersten Steuerstellungs-Endlage die Steuerkanalanschlüsse (38, 39) verbindet.

4. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Drosseln (15 a, 15 b) in den Parallelzweigen (12 a, 12 b) unterschiedlich groß ausgebildet sind, daß die Summe der Drosselquerschnitte der beiden Drosseln (15 a, 15 b) kleiner als der Drossel­ querschnitt der ersten Drosselstelle (14) ist, und daß mit dem Steuerglied (17) der zur größeren (15 b) der bei­ den Drosseln (15 a, 15 b) führende Gabelast (24) des Ver­ bindungskanals (22) absperrbar ist.

5. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Drosselstelle (14) einen Durchmesser von 0,6 mm und die beiden Drosseln (15 a, 15 b) der zweiten Drosselstelle (15) Durchmesser von 0,5 und 0,3 mm haben.

6. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß im Steuerzweigkanal (41) oder in der Verbindung (43) eine Drossel (42) angeordnet ist, deren Drosselquerschnitt dem Drosselquerschnitt der ersten Drossel (14) gleich ist.

7. Hydraulische Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mehrere Wegeventile (2, 2′, 3, 4) parallel an die Pumpenleitung (4) und den Steuer­ leitungskreis (11, 12, 30) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwichen der Verbindungsstelle (13) und der zweiten Drosselstelle (15) in der zweiten Steu­ erleitung (12), zumindest beim Wegeventil (2, 2′) für den mit dem höchsten zu erwartenden Druck zu versorgen­ den Verbraucher (35), ein entgegen der Strömungsrichtung zum Wegeventil (2, 2′) sperrendes Rückschlagventil (16) angeordnet ist.

8. Hydraulische Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drossel­ stelle (15) von einem, vorzugsweise verstellbaren, fe­ derbelasteten Vorspann-Rückschlagventil (45) gebildet wird, das das Rückschlagventil (16) ersetzt.

9. Hydraulische Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsdruck der zweiten Drosselstelle (15, 15′) ab ca. 80% des Hubweges des Steuergliedes (17, 17′) in Richtung auf die erste Steuerstellungs-Endlage auf die zweite Stufe anhebbar ist.

10. Hydraulische Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drosselstelle (15) in einer Lastdruck-Anzapf- Leitung (18) zwischen der Verbraucherleitung (3 c) und dem Steuerglied (17) des Wegeventils angeordnet ist, vor­ zugsweise in Form eines federbelasteten Vorspann- Rückschlagventils (45′).