DE4140409A1 - Elektrohydraulische steuereinrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektrohydraulischen Steuerein­ richtung zur lastkompensierten Steuerung eines hydraulischen Motors nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.

Es ist schon eine solche elektrohydraulische Steuereinrichtung zur lastkompensierten Steuerung eines hydraulischen Motors aus der DE-OS 25 23 600 bekannt, bei welcher der Druckunterschied am Einlaß und Auslaß des Proportionalventils gemessen und die Position des Steuerschiebers mit Hilfe einer Regelschaltung so eingestellt wird, daß der Einfluß des von Belastungsänderungen abhängigen Druckunter­ schiedes kompensiert wird, so daß der Volumenstrom unabhängig von der anliegenden Druckdifferenz ist. Dies wird dadurch erreicht, daß der Druckunterschied in der Regelschaltung radiziert und der Soll­ wert für den Schieberhub bzw. Volumenstrom durch den radizierten Wert dividiert wird. Dieses Ausgangssignal wird einem bekannten Lageregelkreis als Sollwert für den Ventilhub zugeführt. Diese Steuereinrichtung arbeitet mit einem aufwendigen 4-Wege-Propor­ tionalventil, das sich für mobile Einsatzfälle weniger eignet. Zudem benötigt das Wegeventil einen den Schieberhub abgreifenden Wegauf­ nehmer mit Lageregelkreis zur Durchführung der elektronischen Last­ kompensation.

Ferner ist aus der DE 39 31 962 A1 eine Steuerelektronik für ein elektrisch verstellbares Stellglied bekannt, bei der zur Erzielung eines linearen Ansteuerverhaltens das Kennlinienfeld des Stellglieds in einen Tabellenspeicher eingeschrieben wird und damit in einem Mikroprozessor aus einem Sollwert ein korrigiertes Ansteuersignal für das Stellglied gewonnen wird. Damit lassen sich Kennlinien nicht nur linearisieren sondern auch willkürlich verändern, so daß auch bei verschiedenen Drücken die Durchfluß-Lastfunktion eines Ventils berücksichtigt werden kann. Der Aufbau spezieller elektrohydrau­ lischer Steuereinrichtungen wird hier nicht gelehrt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße elektrohydraulische Steuereinrichtung zur last­ kompensierten Steuerung eines hydraulischen Motors mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß sie bei relativ einfacher und kostengünstiger Bauweise mit vor­ handenen Bauelementen realisierbar ist und eine elektronisch last­ kompensierte Steuerung des hydraulischen Motors in beiden Richtungen erlaubt, also beim Heben und beim Senken. Dabei läßt sich durch die Ausbildung des Proportionaldrosselventils als Sitzventil die Leckage gering halten. Zudem läßt sich trotz der Ausbildung als Sitzventil eine feinfühlige Steuerung beim Heben wie auch beim Senken er­ reichen. Die Steuereinrichtung baut verhältnismäßig kompakt und leicht und eignet sich dadurch besonders zur Anwendung bei mobilen Einsatzfällen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 ange­ gebenen Steuereinrichtung möglich. Besonders vorteilhaft sind Aus­ bildungen nach den Ansprüchen 3 bis 6, wodurch sich die Steuerein­ richtung in einfacher Weise und kostengünstig aus vorhandenen Bau­ elementen realisieren läßt, wobei neben einer elektronisch last­ kompensierten Senkenfunktion eine Parallelsteuerung zusätzlicher hy­ draulischer Verbraucher möglich ist, da ein mit Druck belastbarer Weiterlauf-Anschluß über eine Druckwaage mit Druckmittel versorgt wird. Ferner ist es zweckmäßig, die Steuereinrichtung gemäß den An­ sprüchen 7 bis 9 auszubilden, wodurch sich neben einem einfachen und platzsparenden Aufbau besonders gute Feinsteuereigenschaften er­ zielen lassen. Durch die druckgesteuerte Meßblende in Verbindung mit dem von der Steuerelektronik angesteuerten, vorgesteuerten Propor­ tionaldruckventil lassen sich Hebenvorgänge lastdruckkompensiert feinfühlig steuern. Ferner ist es günstig, wenn die Steuerein­ richtung gemäß Anspruch 10 mit einem doppeldichten Proportional­ drosselventil ausgestattet wird, so daß ein elektronisch last­ kompensiertes Heben und Senken mit einem einzigen Proportional­ drosselventil in Sitzventilbauart möglich ist. Weiterhin ist es vor­ teilhaft, wenn die Steuereinrichtung gemäß den Ansprüchen 11 bis 13 so ausgebildet wird, daß das Proportionaldrosselventil in die Diago­ nale einer als Vollbrücke ausgeführten, hydraulischen Gleichrichter­ schaltung geschaltet ist. Auf diese Weise läßt sich eine elektro­ nische Lastkompensation für die Funktionen Heben und Senken mit nur einem Proportionaldrosselventil erreichen, wobei auch der Aufwand in der Steuerelektronik relativ niedrig gehalten werden kann, da das Kennlinienfeld des Proportionaldrosselventils nur für eine Druch­ flußrichtung gespeichert werden muß. Eine besonders platzsparende und kostengünstige Bauweise der Steuereinrichtung ergibt sich bei einer Ausbildung nach den Ansprüchen 14, 15 wobei alle notwendigen Bauelemente sinnvoll auf engstem Raum angeordnet und miteinander verknüpft werden können. Gemäß den Ansprüchen 16 bis 18 ergeben sich besonders vorteilhafte Anwendungen der erfindungsge­ mäßen Steuereinrichtung, wobei es besonders zweckmäßig ist, wenn sie in einem Elektrostapler zur Steuerung der Lasthydraulik verwendet wird.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 eine erste elektrohydraulische Steuerein­ richtung zur lastkompensierten Steuerung eines hydraulischen Motors in vereinfachter Darstellung, die Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil der ersten Steuereinrichtung nach Fig. 1 in einer mehr konstruktiven Ausführungsform, Fig. 3 ein Diagramm mit den Durch­ flußkennlinien des Proportionaldrosselventils nach Fig. 1 in ver­ einfachter Darstellung und die Fig. 4, 5 und 6 jeweils eine zweite, dritte bzw. vierte elektrohydraulische Steuereinrichtung in vereinfachter Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt eine elektrohydraulische Steuereinrichtung 10 zur lastkompensierten Steuerung eines hydraulischen Motors 11, der hier als einfachwirkender Arbeitszylinder ausgebildet ist, wie er in Hub­ werken zum Heben und Senken von Lasten, insbesondere in Staplern, verwendet wird. Die Steuereinrichtung 10 weist eine Zulaufleitung 12 auf, die von einer Konstantpumpe 13 zum hydraulischen Motor 11 führt. Zugleich steht der hydraulische Motor 11 über eine Ablauf­ leitung 14 mit einem Tank 15 in Verbindung, aus dem die Konstant­ pumpe 13 ihr Druckmittel ansaugt. Der im hydraulischen Motor 11 herrschende Lastdruck wird von einem ersten elektrohydraulischen Druckaufnehmer 16 abgegriffen, der ein zum Druck proportionales elektrisches Ausgangssignal an eine Steuerelektronik 17 gibt.

In die Zulaufleitung 12 ist eine Druckwaage 18 geschaltet, deren Zu­ laufanschluß 19 unmittelbar mit der Pumpe 13 in Verbindung steht. Stromabwärts von der Druckwaage 18 ist in die Zulaufleitung 12 ein erstes Rückschlagventil 21 geschaltet, welches eine Senkfunktion des Motors 11 verhindert, z. B. bei Ausfall des Volumenstromes der Pumpe 13. Stromabwärts vom ersten Rückschlagventil 21 ist in die Zulauf­ leitung 12 ferner eine druckgesteuerte Meßblende 22 geschaltet, welche in zweckmäßiger Weise mit dem ersten Rückschlagventil 21 kom­ biniert werden kann. Die Meßblende 22 ist dabei in ihrem Durchfluß­ querschnitt so gestaltet, daß sie eine lineare Durchflußkennlinie aufweist, d. h. ihr Durchfluß über dem jeweils auftretenden Druckge­ fälle bildet eine im entsprechenden Diagramm schräg verlaufende Ge­ rade. Auf die Bauweise dieser Meßblende 22 in Verbindung mit dem ersten Rückschlagventil 21 wird in Zusammenhang mit Fig. 2 noch näher eingegangen. Der Druck in der Zulaufleitung 12 zwischen der Druckwaage 18 und dem ersten Rückschlagventil 21 wird von einem zweiten elektrohydraulischen Druckaufnehmer 23 abgegriffen, der sein druckabhängiges elektrisches Signal ebenfalls an die Elektronik 17 weitermeldet.

Die Druckwaage 18 weist eine 3-Wege-Funktion auf und hat zu diesem Zweck neben einem Motoranschluß 24 einen Weiterlauf-Anschluß 25, der durch ein zweites Rückschlagventil 26 abgesichert ist. Die Druck­ waage 18 weist ein Steuerglied 27 auf, das von der Kraft einer Feder 28 und vom Druck in einem ersten Steueranschluß 29 in Richtung einer Grundstellung 31 belastbar ist, in welcher es den Weiterlauf-An­ schluß 25 absperrt und die Verbindung vom Zulaufanschluß 19 zum Motoranschluß 24 aufsteuert. In entgegengesetzter Richtung ist das Steuerglied 27 vom Druck in einem zweiten Steueranschluß 32 und da­ mit vom Druck im Zulaufanschluß 19 belastet, wodurch es in eine Ar­ beitsstellung 33 auslenkbar ist, bei welcher der Motoranschluß 24 blockiert wird und der Zulaufanschluß 19 mit dem Weiterlauf-Anschluß 25 Verbindung hat. Selbstverständlich kann das Steuerglied 27 dazwischenliegende Übergangsstellungen ein­ nehmen entsprechend der drosselnden Funktion der Druckwaage 18. Dem Weiterlaufanschluß 25 ist das zweite Rückschlagventil 26 nachge­ schaltet; es spannt mit Hilfe seiner Feder den Druck so weit vor, daß das Steuerglied 27 der Druckwaage immer ganz nach rechts gegen die Kraft der Feder 29 verschoben und die Leitung nach Anschluß A ver­ schlossen ist. Zur Vorsteuerung der Druckwaage 18 ist ein Proportio­ naldruckventil 34 vorgesehen, welches den Druck im ersten Steueran­ schluß 29 steuert und über eine erste Drosselstelle 35 mit Druck­ mittel aus der Zulaufleitung 12 versorgt wird. Eine zweite Drossel­ stelle 36 dient zur Entlastung des hydraulischen Anschlusses 24, wenn der Weiterlauf belastet ist. Das Proportionaldruckventil 34 wird von der Steuerelektronik 17 angesteuert, wozu dessen Proportio­ nalmagnet mit einem Ausgang der Steuerelektronik 17 in Verbindung steht.

In die Ablaufleitung 14 ist ein Proportionaldrosselventil 37 ge­ schaltet, das als vorgesteuertes 2-Wege-Ventil ausgebildet ist und zum dichten Absperren des Motors 11 in einer Sitzventilbauart ausge­ führt ist. Mit dem Proportionalventil 37 läßt sich der Volumenstrom in der Ablaufleitung 14 proportional zu einem elektrischen Eingangs­ signal steuern, wozu dessen Proportionalmagnet ebenfalls mit der Steuerelektronik 17 in Verbindung steht. Bei dem Proportionalventil 37 handelt es sich um ein Ventil, wie es in den älteren Patentanmeldungen P 40 32 078.2 und P 40 30 952.5 näher er­ läutert ist. Dieses Proportionaldrosselventil 37 weist ein Kenn­ linienfeld auf, bei dem sich die einzelnen Durchflußkennlinien in Abhängigkeit des jeweils auftretenden Druckgefälles voneinander unterscheiden. In dem Diagramm nach Fig. 3 ist in vereinfachter und schematischer Weise ein solches Kennlinienfeld dargestellt, wobei mehrere Durchflußkennlinien 38 für den Volumenstrom Q in Abhängig­ keit des Stromsignals L für mehrere Drücke aufgetragen ist, so daß das Steuerverhalten des Proportionaldrosselventils 37 im Prinzip er­ kennbar ist.

Die Steuerelektronik 17 läßt sich als an sich bekannter Micro­ computer ausbilden, in dem die Funktionen eines Reglers, eines Rech­ ners sowie eines Tabellenspeichers integriert sind. Die Steuerelek­ tronik 17 hat einen Sollwerteingang 41, an dem die verschiedenen Werte für eine bestimmte Funktion des Motors 11 eingebbar sind. Fer­ ner ist in dem Tabellenspeicher der Steuerelektronik 17 das Kenn­ linienfeld für die druckabhängig unterschiedlichen Durchflußkenn­ linien 38 (in Fig. 3) des Proportionaldrosselventils 37 in an sich bekannter Weise abgespeichert. Die Steuerelektronik 17 enthält in ihrem Regler auch geeignete Mittel, mit denen nicht nur die Propor­ tionalmagnete von Proportionaldruckventil 34 und Proportional­ drosselventil 37 ansteuerbar sind, sondern über die auch ein die Konstantpumpe 13 antreibender Elektromotor 42 ansteuerbar ist.

Wie die Fig. 2 näher zeigt, sind die Druckwaage 18, das Rückschlag­ ventil 21 mit der druckgesteuerten Meßblende 22, das vorsteuernde Proportionaldruckventil 34, das Proportionaldrosselventil 37 sowie die beiden Druckaufnehmer 16, 23 in einem elektrohydraulischen Steuermodul 45 vereinigt. Das Steuermodul 45 weist ein quader­ förmiges Gehäuse 46 auf, an dem diese Bauelemente angeordnet und miteinander verschaltet sind. Das Gehäuse 46 weist eine zwischen seinen zwei Stirnseiten 47, 48 verlaufende, mehrfach abgesetzte und von Kammern durchdrungene Längsbohrung 49 auf, in der das Propor­ tionaldrosselventil 37, die Druckwaage 18 sowie das Proportional­ druckventil 34 koaxial zueinander angeordnet sind. Dabei ist das als Patronenventil in Sitzbauweise ausgeführte Proportionaldrosselventil von der ersten Stirnseite 47 her in die Längsbohrung 49 eingebaut, während das als Hohlschieber ausgebildete Steuerglied 27 der Druck­ waage 18 von der zweiten Stirnseite 48 her in die Längsbohrung 49 eingebaut ist. Die Längsbohrung 49 ist in der zweiten Stirnseite 48 durch das Proortionaldruckventil 34 verschlossen, welches die Druckwaage 18 vorsteuert. In die Längsbohrung 49 führt im Bereich zwischen dem Proportionaldrosselventil 37 und der Druckwaage 18 ein Kanal 51, welcher mit dem Zulaufanschluß 19 in Verbindung steht. Der Zulaufanschluß 19 liegt dabei in einer schmalen Längsseite 52 des quaderförmigen Gehäuses 46, in der auch der Weiterlauf-Anschluß 25 angeordnet ist. In einer der ersten schmalen Längsseite 52 gegen­ überliegenden zweiten Längsseite 53 des Gehäuses 46 sind ein mit dem Motoranschluß verbindbarer Verbraucheranschluß 50 sowie ein Tankanschluß 54 ausgebildet. Der Verbraucheranschluß 50 und der Weiterlauf-Anschluß 25 liegen dabei im wesentlichen in einer senk­ recht zur Längsbohrung 49 verlaufenden Ebene. In Verlängerung des Verbraucheranschlusses 50 sind dabei im Gehäuse 46 das Rückschlag­ ventil 21 und die druckgesteuerte Meßblende 22 ausgebildet, die ein gemeinsames Schließglied 55 aufweisen. Die das Schließglied 55 auf­ nehmende Gehäuseausnehmung 56 ist dabei anschließend an den eigent­ lichen Ventilsitz in ihrer Form so ausgebildet, daß die Meßblende 22 in an sich bekannter Weise ihre lineare Druchflußkennlinie erreicht. Der den Lastdruck abgreifende erste Druckaufnehmer 16 ist in der ersten Stirnseite 47 oberhalb von einem Proportionalmagnet 57 des Proportionaldrosselventils 37 eingebaut. Der den Druck in der Zu­ laufleitung 12 stromaufwärts der Meßblende 22 abgreifende zweite Druckaufnehmer 23 ist in der zweiten Stirnseite 48 eingebaut, so daß er oberhalb des Proportionaldruckventils 34 zu liegen kommt. Beide Druckaufnehmer 16, 23 liegen damit im wesentlichen gleichachsig zu­ einander und in einer Achse parallel zur Längsbohrung 49. Bei dieser Ausbildung des Steuermoduls 45 lassen sich im wesentlichen alle elektrohydraulischen Bauelemente in einer besonders kompakten und vorteilhaften Weise anordnen, wobei die Integration von Meßblende 22 und erstem Rückschlagventil 21 äußerst vorteilhaft ist.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 10 wird wie folgt erläutert, wobei auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen wird.

Befindet sich die Steuereinrichtung 10 in einer sog. Schaltstellung Neutralumlauf, so ist der Magnet des Proportionaldruckventils 34 nicht erregt, das Ventil selbst dabei geöffnet. Der erste Steueran­ schluß 29 der Druckwaage 18 ist damit zum Tank 15 entlastet. Der vom zweiten Rückschlagventil 26 in der Zulaufleitung 12 erzeugte Druck wirkt über den zweiten Steueranschluß 32 auf das Steuerglied 27 der Druckwaage 18 und bewirkt gerade eine so große Kraft auf das Steuer­ glied 27, daß es gegen die Kraft der Feder 28 in seine Arbeits­ stellung 33 bis zum Anschlag verstellt wird. Dadurch wird die Ver­ bindung zum Motoranschluß 24 blockiert und das von der Konstantpumpe 13 geförderte Druckmittel fließt vom Zulaufanschluß 19 zum Weiter­ lauf-Anschluß 25. Der Weiterlauf-Anschluß 25 ist mit Druck be­ lastbar. Mit der elektrohydraulischen Steuereinrichtung 10 kann eine parallele Steuerung zusätzlicher Hydromotoren durchgeführt werden. Damit der Abschnitt der Zulaufleitung 12 stromaufwärts der Meßblende 22 entlastet wird, ist über die zweite Drosselstelle 36 eine Ver­ bindung zum Tank 15 vorgesehen. In dieser Stellung Neutralumlauf ist der Magnet 57 des Proportionaldrosselventils 37 nicht erregt, so daß dieses Sitzventil den Hydromotor 11 sicher absperrt. Ferner kann in dieser Stellung Neutralumlauf die Steuerelektronik 17 den ersten Druckaufnehmer 16 einschalten und damit dessen elektrische Signale für irgendwelche zusätzliche Funktionen verwenden, zum Beispiel für Sicherheitsfunktionen oder zum Wiegen einer Last, die auf den Motor 11 einwirkt.

Wird auch der Neutralumlaufstrom nicht benötigt, so kann die Steuer­ elektronik 17 den Elektromotor 42 abschalten, wobei eine auf den Mo­ tor 11 wirkende Last hydraulisch gehalten wird durch das erste Rück­ schlagventil 21 und das als Sitzventil ausgebildete Proportional­ drosselventil 37. Irgendwelche Druckstöße im Weiterlauf-Anschluß 25 werden vom zweiten Rückschlagventil 26 abgefangen.

Für die Funktion Heben des Hydromotors 11 werden der Elektromotor 42, die beiden Druckaufnehmer 16, 23 sowie das Proportionaldruck­ ventil 34 eingeschaltet bzw. aktiviert. Das Proportionaldrossel­ ventil 37 wird nicht erregt und sperrt daher die Ablaufleitung 14 zum Tank 15 ab. An der Steuerelektronik 17 wird am Sollwert-Eingang 41 ein Wert vorgegeben, dessen Größe proportional ist zur Größe des gewünschten Volumenstroms zum Motor 11. Über die Steuerelektronik 17 wird das Proportionaldruckventil 34 erregt, das nun die Verbindung zum Tank sperrt und im ersten Steueranschluß 29 einen Steuerdruck androsselt, welcher das Steuerglied 27 in eine Zwischenstellung ver­ schiebt, bei der Druckmittel über die Zulaufleitung 12 zum Motor 11 strömt. Dieser Volumenstrom fließt stromabwärts der Druckwaage 18 durch die Meßblende 22, wobei der Druck stromaufwärts von dem zweiten Druckaufnehmer 23 und der Druck stromabwärts vom ersten Druckaufnehmer 16 gemessen und an die Steuerelektronik 17 weiterge­ geben wird. In der Steuerelektronik 17 wird daher das über die Meß­ blende 22 wirksame Druckgefälle ermittelt woraus sich aus der line­ aren Durchflußkennlinie der Meßblende 22 ein zugehöriger Volumen­ strom ermitteln läßt. Die Größe dieses Volumenstroms wird mit dem Sollwert am Eingang 41 verglichen und aus dem sich daraus ergebenden Differenzwert in der Steuerelektronik 17 ein solcher Stromwert zum Ansteuern des Proportionaldruckventils 34 ermittelt, daß diese Regelabweichung zu Null wird. Die Meßblende 22 ist dabei, wie aus Fig. 2 näher erkennbar ist, im Bereich der Gehäuseausnehmung 56 durch ein besonderes Profil der Bohrung so gestaltet, daß sich eine lineare Abhängigkeit des Volumenstromes Q vom Druckabfall Δp er­ gibt. Durch diese gerade verlaufende Durchflußkennlinie der Meß­ blende 22 wird im Gegensatz zu einer parabelförmigen Durchflußkenn­ linie einer festen Blende erreicht, daß eine gute Feinsteuerbarkeit des Volumenstroms auch bei sehr kleinem Wert noch gegeben ist. Der Volumenstrom beim Heben des Hydromotors 11 läßt sich damit unab­ hängig von Druckänderungen an der Konstantpumpe 13 oder im Weiter­ lauf-Anschluß 25 konstant halten, so daß eine elektronisch lastkom­ pensierte Hebenfunktion erreichbar ist.

Für die Funktion Senken des Hydromotors 11 werden von der Steuer­ elektronik 17 lediglich der erste Druckaufnehmer 16 und das Propor­ tionaldrosselventil 37 eingeschaltet bzw. aktiviert. Alle übrigen Bauelemente werden nicht angesteuert, zumindest solange keine zu­ sätzlichen Hydromotoren betätigt werden. Der Steuerelektronik 17 wird dabei ein dem Volumenstrom beim Senken porportionaler Wert am Sollwert-Eingang 41 vorgegeben. Das von der Steuerelektronik 17 er­ zeugte Stromsignal öffnet das Proportionaldrosselventil 37, so daß vom Motor 11 ein Volumenstrom über die Ablaufleitung 14 zum Tank 15 abströmt. Dabei wird der jeweilige Lastdruck des Motors 11 vom ersten Druckaufnehmer 16 an die Steuerelektronik 17 gemeldet. Wie die Fig. 3 näher zeigt, weist das Proportionaldrosselventil 37 druckabhängig unterschiedliche Durchflußkennlinien auf. Diese Durch­ flußkennlinien 38 des Proportionaldrosselventils 37 sind in dem Tabellenspeicher der Steuerelektronik 17 abgelegt. In der Steuer­ elektronik 17 entnimmt dessen Rechner entsprechend dem vom Druckauf­ nehmer 16 gemeldeten Lastdruck die zugehörigen Werte der Durchfluß­ kennlinie aus dem Tabellenspeicher, ermittelt die Abweichung des Volumenstroms vom vorgegebenen Sollwert und errechnet schließlich einen geeigneten Stromwert zum Ansteuern des Proportionaldrossel­ ventils 37, so daß der Einfluß des Lastdruckes im Motor 11 kompen­ siert wird. Mit dem Sitzventil 37 läßt sich somit ein elektronisch lastkompensiertes Senken erreichen, wobei eine einwandfreie Fein­ steuerung möglich ist. Zudem läßt sich der Motor 11 auch dann noch senken, wenn die auf ihn von außen einwirkende Kraft sehr gering ist und damit das für die Volumenstromsteuerung verfügbare Druckgefälle niedrig liegt. Bei Ausfall der Steuerelektronik 17 kann eine am Proportionaldrosselventil 37 angeordnete Nothandbetätigung 58 be­ tätigt werden, so daß auch dann noch ein Einfahren der Kolbenstange am Motor 11 möglich ist.

Die Fig. 4 zeigt eine zweite elektrohydraulische Steuereinrichtung 60 in vereinfachter Darstellung, die sich von der ersten Steuerein­ richtung 10 nach Fig. 1 wie folgt unterscheidet, wobei für gleiche Bauelemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Bei der zweiten Steuereinrichtung 60 wird auf die parallele Betätigung zusätzlicher Hydromotoren verzichtet, so daß eine 3-Wege-Druckwaage nach Fig. 1 entfällt und somit eine einfachere Bauweise möglich ist.

Bei der zweiten Steuereinrichtung 60 ist in die die Konstantpumpe 13 mit dem Hydromotor 11 verbindende Zulaufleitung 12 stromaufwärts von dem ersten Rückschlagventil 21 und der Meßblende 22 ein Vorspann­ ventil 61 geschaltet, das die Druckmittelquelle 13 absichert. Ferner ist die Ablaufleitung 14 stromabwärts vom Proportionaldrosselventil 37 ein drittes Rückschlagventil 62 und stromabwärts von letzterem ein Proportionaldruckventil 63 geschaltet. Das dritte Rückschlag­ ventil 62 sichert dabei das Proportionaldrosselventil 37 ab. Das Proportionaldruckventil 63 ist hier als vorgesteuertes Druckventil ausgebildet, das normal offen ist, also bei nicht erregtem Propor­ tionalmagneten die Ablaufleitung 14 öffnet. Zwischen der Zulauf­ leitung 12 und der Ablaufleitung 14 ist eine Querverbindung 64 ge­ schaffen, die hier als einfacher Knotenpunkt ausgebildet ist. Diese Querverbindung 64 verbindet den zwischen Vorspannventil 61 und Meß­ drossel 22 liegenden Abschnitt der Zulaufleitung 12 mit dem zwischen drittem Rückschlagventil 62 und Proportionaldruckventil 63 liegenden Abschnitt der Ablaufleitung 14. Während der erste Druckaufnehmer 16 den Lastdruck im Motor 11 abgreift und entsprechende Signale an die Steuerelektronik 17 meldet, kann ein gesonderter, zweiter Druckauf­ nehmer entfallen. Die Funktion des zweiten Druckaufnehmers nach Fig. 1 wird bei der zweiten Steuereinrichtung 60 vom Proportional­ druckventil 63 mitübernommen, aus dessen Ansteuersignalen der je­ weilige Druck in der Ablaufleitung 14 stromaufwärts vom Proportio­ nalventil 63 ermittelt werden kann.

Die Wirkungsweise der zweiten Steuereinrichtung 60 entspricht in wesentlichen Funktionsabläufen der Wirkungsweise der ersten Steuer­ einrichtung 10 nach Fig. 1, so daß im folgenden vor allem auf die Unterschiede Bezug genommen wird: Bei der zweiten Steuereinrichtung 60 entfällt die Funktion Neutralumlauf, da keine 3-Wege-Druckwaage vorhanden ist. Bei der Funktion Halten des Hydromotors 11 wird von der Steuerelektronik 17 weder das Proportionaldrosselventil 37 noch das Proportionaldruckventil 63 angesteuert. Die Steuerelektronik 17 hat lediglich den ersten Druckaufnehmer 16 eingeschaltet, um dessen Signale für Zusatzfunktionen auszunützen.

Bei der Funktion Heben des Hydromotors 11 wird die elektronisch lastdruckkompensierte Steuerung im Prinzip in vergleichbarer Weise wie bei der ersten Steuereinrichtung 10 nach Fig. 1 erreicht. Der von der Steuerelektronik 17 angetriebene Elektromotor 42 erzeugt über die Konstantpumpe 13 einen Volumenstrom, welcher über das Vor­ spannventil 61 und die Meßblende 22 zum Motor 11 strömt. Das über die Meßblende 22 jeweils wirksame Druckgefälle wird ermittelt, indem der Lastdruck im Motor 11 vom ersten Druckaufnehmer 16 an die Steuerelektronik 17 gemeldet wird, während der Druck stromaufwärts der Meßblende 22 indirekt aus dem Ansteuersignal des vorgesteuerten Drucksteuerventils 63 ermittelt wird. Die Steuerelektronik 17 kann dabei durch ein entsprechend großes Stromsignal mit Hilfe des Pro­ portionaldruckventils 63 die Entlastung über die Ablaufleitung 14 zum Tank so weit androsseln, daß stromaufwärts der Meßblende 22 ein geeigneter Druckwert erzeugt wird. Das über der Meßdrossel 22 wirk­ same Druckgefälle läßt sich somit beim Heben unabhängig von der Last im Motor 11 auf einen konstanten Wert regeln, so daß ein zur Größe des Sollwertsignals am Eingang 41 proportionaler Volumenstrom lastdruckunabhängig zum Motor 11 steuerbar ist.

Die Funktion Senken des Hydromotors 11 bei der zweiten Steuerein­ richtung 60 wird in gleicher Weise wie bei der ersten Steuerein­ richtung nach Fig. 1 erreicht, indem mit Hilfe des Proportional­ drosselventils 37 und des ersten Druckaufnehmers 16 in Zusammen­ arbeit mit dem elektronischen Steuergerät 17 ein elektronisch last­ kompensiertes Senken erreicht wird, bei dem der Volumenstrom über die Ablaufleitung 14 zum Tank strömt. Da das Proportionaldruckventil 63 als normal offenes Ventil ausgebildet ist, braucht es beim Senken von der Steuerelektronik 17 nicht angesteuert zu werden. Das Vor­ spannventil 61 verhindert, daß der Volumenstrom beim Senken zur Druckmittelquelle 13 strömen kann.

Mit der zweiten Steuereinrichtung 60 läßt sich bei relativ ein­ fachem Aufbau vor allem eine gute, lineare Feinsteuerbarkeit er­ reichen.

Die Fig. 5 zeigt eine dritte elektrohydraulische Steuereinrichtung 70, die sich von der zweiten Steuereinrichtung 60 nach Fig. 4 wie folgt unterscheidet, wobei für gleiche Bauelemente gleiche Bezugs­ zeichen verwendet werden.

Bei der dritten Steuereinrichtung 70 wird anstelle der Meßblende 22 nach Fig. 4 ein Proportionaldrosselventil 71 verwendet, das als doppeldichtes Sitzventil ausgebildet ist und bei dem somit die Funk­ tion des dritten Rückschlagventils 62 mitintegriert ist. Durch die Verwendung eines solchen doppeldichten Proportionaldrosselventils 71 zweigt die Ablaufleitung 14 im Bereich zwischen Vorspannventil 61 und Proportionaldrosselventil 71 von der Zulaufleitung 12 ab und führt über das normal offene Proportionaldruckventil 63 zum Tank 15.

Die Wirkungsweise der dritten Steuereinrichtung 70 entspricht weit­ gehend derjenigen der zweiten Steuereinrichtung nach Fig. 4, wobei bei der Funktion Halten des Hydromotors 11 lediglich die Signale des ersten Druckaufnehmers 16 in der Steuerelektronik 17 verwendet wer­ den, während das Proportionaldrosselventil 71 und das Druckregel­ ventil 63 nicht angesteuert sind.

Beim Heben werden von der Steuerelektronik 17 neben dem ersten Druckaufnehmer 16 das Proportionaldrosselventil 71 und das Propor­ tionaldruckvenil 63 angesteuert bzw. eingeschaltet. Das Proportio­ naldrosselventil 71 kann dabei die Funktion der Meßdrossel über­ nehmen, über die mit Hilfe des Proportionaldruckventils 63 das je­ weils wirksame Druckgefälle konstant gehalten wird, so daß ein last­ druckkompensiertes Heben möglich ist.

Beim Senken des Hydromotors 11 wird in gleicher Weise wie bei der zweiten Steuereinrichtung 60 nach Fig. 4 verfahren, wobei die in der Steuerelektronik 17 gespeicherten Durchflußkennlinien dazu be­ nutzt werden, um abhängig vom Drucksignal des Druckaufnehmers 16 das Proportionaldrosselventil 71 so anzusteuern, daß der Einfluß des je weiligen Lastdrucks kompensiert wird. Das normal offene Proportio­ naldruckventil 63 wird dabei von der Steuerelektronik 17 nicht ange­ steuert.

Mit der dritten Steuereinrichtung 70 läßt sich somit eine elektro­ nisch lastkompensierte Heben- und Senkenfunktion erreichen, wobei ein doppelt dichtes Sitzventil 71 für eine einwandfreie Abdichtung der gehobenen Last am Verbraucher 11 sorgt. Die dritte Steuerein­ richtung 70 kommt dabei in vorteilhafter Weise mit einem einzigen Drosselventil 71 aus.

Die Fig. 6 zeigt eine vierte elektrohydraulische Steuereinrichtung 80, die sich von der ersten Steuereinrichtung 10 nach Fig. 1 wie folgt unterscheidet, wobei für gleiche Bauelemente gleiche Bezugs­ zeichen verwendet werden. Die vierte Steuereinrichtung 80 kommt für die beiden Funktionen Heben und Senken mit einem einzigen Proportio­ naldrosselventil 37 aus, das zu diesem Zweck in einer hydraulischen Gleichrichterschaltung 81 liegt die aus hydraulischer Vollbrücke 82 und vier Rückschlagventilen 83 sowie einer Brückendiagonale 84 be­ steht, in die das Proportionaldrosselventil 37 geschaltet ist. Bei der gezeigten Anordnung der Rückschlagventile 83 bilden die Äste 85, 86 der Vollbrücke 82 Teile der Zulaufleitung 12. In entsprechender Weise bilden die anderen Äste 87 und 88 Teile der Ablaufleitung 14. Mit Hilfe der Druckaufnehmer 16, 23 wird die über das Proportional­ drosselventil 37 auftretende Druckdifferenz abgegriffen, wobei der erste Druckaufnehmer 16 wiederum den Lastdruck im Motor 11 er­ mittelt. Der zweite Druckaufnehmer 23 ermittelt beim Heben wie beim Senken jeweils den Druck stromabwärts vom Proportionaldrosselventil 37. Ein Proportionaldruckventil 89 ist stromabwärts von einem zu­ laufseitigen Summenpunkt 91 in die Ablaufleitung 14 geschaltet. Das Proportionaldruckventil 89 ist hier als ein normal geschlossenes Ventil ausgebildet. Ferner zweigt vom Summenpunkt 91 ein Weiter­ lauf-Anschluß 92 ab.

Die Wirkungsweise der vierten Steuereinrichtung 80 ist insofern mit derjenigen der ersten Steuereinrichtung 10 nach Fig. 1 vergleich­ bar, als beim Heben wie beim Senken eine elektronisch lastkompen­ sierte Steuerung des Hydromotors 11 möglich ist und daß zusätzlich über den Weiterlauf-Anschluß 92 zusätzliche Hydromotoren parallel betätigbar sind. Während bei der ersten Steuereinrichtung 10 nach Fig. 1 die elektronische Lastkompensation unter Ausnutzung des in der Steuerelektronik 17 abgespeicherten Kennlinienfelds der Durch­ flußkennlinien des Proportionaldrosselventils 37 nur für die Funk­ tion Senken durchgeführt wird, wird bei der vierten Steuerein­ richtung 80 diese Art der Lastkompensation auch für die Funktion Heben ausgenutzt.

Bei einer reinen Funktion Halten des Hydromotors 11 braucht die Steuerelektronik 17 kein Ventil anzusteuern und erhält lediglich vom ersten Druckaufnehmer 16 lastdruckabhängige Signale.

Bei der Funktion Heben aktiviert die Steuerelektronik 17 neben den beiden Druckaufnehmern 16 und 23 das in der Brückendiagonale 84 lie­ gende Proportionaldrosselventil 37 und arbeitet dabei in der ge­ schilderten Weise, so daß der von der Konstantpumpe 13 zum Motor 11 fließende Volumenstrom elektronisch lastkompensiert wird. Beim Heben wird das als normal geschlossenes Ventil ausgebildete Proportional­ druckventil 89 von der Steuerelektronik 17 nicht angesteuert.

Beim Senken wird zusätzlich zu den von der Steuerelektronik 17 beim Heben aktivierten Bauelementen das Proportionaldruckventil 89 ange­ steuert bzw. geöffnet, so daß Druckmittel über die Ablaufleitung 14 zum Tank 15 entlastet werden kann. Je nach Bedarf kann die Konstant­ pumpe 13 hierbei ein- oder ausgeschaltet sein.

Wie bei der ersten Steuereinrichtung 10 nach Fig. 1 kann auch bei der vierten Steuereinrichtung 80 eine vergleichbare Funktion Neu­ tralumlauf gefahren werden, wenn bei eingeschalteter Konstantpumpe 13 und dem normal geschlossenen Proportionaldruckventil 89 der ge­ förderte Volumenstrom in den Weiterlauf-Anschluß 92 zum Betätigen weiterer Hydromotoren geleitet wird. Das Proportionaldrosselventil 37 ist dabei nicht erregt und sperrt zusammen mit den Rückschlag­ ventilen 83 den Motor 11 hydraulisch ab.

Selbstverständlich sind an den gezeigten Ausführungsformen Ände­ rungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.

Claims (19)

1. Elektrohydraulische Steuereinrichtung zur lastkompensierten Steuerung eines hydraulischen Motors, mit zwischen eine Druckmittel­ quelle und einen Motor geschalteten, elektrisch ansteuerbaren, vorge­ steuerten und proportional arbeitenden Ventilmitteln, einem elektro­ hydraulischen Druckaufnehmer zur Aufnahme des Lastdrucks im Motor und mit einer Steuerelektronik zur Bildung eines Ansteuersignals für das Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel als 2-Wege-Proportionaldrosselventil (37; 71) in Sitzventilbauart ausge­ bildet sind, daß in der Steuerelektronik (17) ein Kennlinienfeld des Proportionaldrosselventils (37; 71) mit dessen druckabhängig ver­ änderlichen Durchflußkennlinien (38) gespeichert ist, mit deren Hilfe die Steuerelektronik (17) aus dem eingegebenen Sollwertsignal am Eingang (41) ein die Lastkompensation bewirkendes Ansteuersignal für das Proportionaldrosselventil bildet und daß die Steuerelek­ tronik (17) mit einem Proportionaldruckventil (34; 63; 89) in Wirk­ verbindung steht.

2. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (17) mit einem zweiten Signal von einem druckabhängigen Bauelement (23; 63) zur Ermittlung einer wirksamen Druckdifferenz versorgt wird.

3. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionaldrosselventil (37) in eine zwischen Motor (11) und Tank (15) verlaufende Ablaufleitung (14) ge­ schaltet ist und zwischen Motor (11) und Druckmittelquelle (13) eine Zulaufleitung (12) verläuft, in die eine vom Proportionaldruckventil (34) vorgesteuerte Druckwaage (18) und davon stromabwärts ein den Motor (11) absicherndes Rückschlagventil (21) sowie eine druckge­ steuerte Meßblende (22) geschaltet sind, daß das druckabhängige Bau­ element für das zweite Signal ein zweiter Druckaufnehmer (23) ist, der zusammen mit dem ersten Druckaufnehmer (16) das über die Meß­ blende (22) auftretende Druckgefälle ermittelt (Fig. 1).

4. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßblende (22) eine im wesentlichen linear verlaufende Durchflußkennlinie aufweist.

5. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckwaage (18) als 3-Wege-Ventil mit einem Weiterlauf-Anschluß (25) ausgebildet ist und eine von einer Feder (28) zentrierte Grundstellung (31) aufweist, in der die Ver­ bindungen vom Zulauf-Anschluß (19) zum Weiterlauf-Anschluß (25) ge­ sperrt und zu einem Motor-Anschluß (24) offen sind und vom Zulauf­ druck entgegen der Kraft der Feder (28) und eines Steuerdrucks in diesem Steueranschluß (29) in eine Arbeitsstellung (33) auslenkbar ist, in der diese Verbindung zum Weiterlauf-Anschluß (25) aufge­ steuert und die Verbindung zum Motor-Anschluß (24) abgesteuert wird.

6. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Anschluß des zweiten Druckaufnehmers (23) mit der Zulaufleitung (12) zwischen Druckwaage (18) und Rückschlagventil (21) verbunden ist und über eine Drosselstelle (36) mit dem Tank (15) in Verbindung steht.

7. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Proportionaldrosselventil (37) in eine zwischen Motor (11) und Tank (15) verlaufende Ablaufleitung (14) ge­ schaltet ist und daß zwischen Motor (11) und Druckmittelquelle (13) eine Zulaufleitung (12) verläuft, in die ein den Motor (11) ab­ sicherndes Rückschlagventil (21) sowie eine druckgesteuerte Meß­ blende (22) geschaltet sind, daß in die Zulaufleitung (12) stromauf­ wärts vom Rückschlagventil (21) ein Vorspannventil (61) geschaltet ist und in der Ablaufleitung (14) stromabwärts vom Proportional­ drosselventil (37) ein drittes, letzteres absicherndes Rückschlag­ ventil (62) und das Proportionaldruckventil (63) liegen und daß von der Zulaufleitung (12) zwischen Vorspannventil (61) und Meßblende (22) eine Querverbindung (64) abzweigt, die im Bereich zwischen drittem Rückschlagventil (62) und Proportionaldruckventil (63) in die Ablaufleitung (14) führt (Fig. 4).

8. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßblende (22) eine im wesentlichen lineare Durchflußkennlinie aufweist.

9. Elektrische Steuereinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Proportionaldruckventil (63) als vorgesteuer­ tes Ventil ausgebildet ist und sein Ansteuersignal das zweite Signal zur Ermittlung der wirksamen Druckdifferenz bildet.

10. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das 2-Wege-Proportionaldrosselventil (71) als doppeldichtes Sitzventil ausgebildet ist und in die zwischen Motor (11) und Druckmittelquelle (13) verlaufende Zulauf­ leitung (12) geschaltet ist, in der zwischen Proportionaldrossel­ ventil (71) und Druckmittelquelle (13) ein Vorspannventil (61) ge­ schaltet ist, daß von der Zulaufleitung (12) zwischen Proportional­ drosselventil (71) und Vorspannventil (61) die Ablaufleitung (14) abzweigt und über das Proportionaldruckventil (63) zum Tank (15) ge­ führt ist und daß in der Steuerelektronik (17) die Durchflußkenn­ linien des Proportionaldrosselventils (71), insbesondere für beide Durchflußrichtungen gespeichert sind und zur Bildung der Ansteuer­ signale herangezogen werden (Fig. 5).

11. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die von der Druckmittelquelle (13) zum Motor (11) führende Zulaufleitung (12) eine hydraulische Gleich­ richterschaltung (81) mit Vollbrücke (82) und Rückschlagventilen (83) geschaltet ist, in deren Brückendiagonale (84) das 2-Wege-Pro­ portionaldrosselventil (27) liegt, und daß von der Zulaufleitung (12) stromaufwärts von der Gleichrichterschaltung (81) die Ablaufleitung (14) abzweigt und über das Proportionaldruckventil (89) zum Tank (15) geführt ist (Fig. 6).

12. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abzweigstelle (91) der Ablaufleitung (14) zusätzlich eine Weiterlauf-Leitung (92) zu zusätzlichen Hydromotoren abzweigt.

13. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Eckpunkten der Brückendiago­ nale (84) jeweils ein Druckaufnehmer (16, 23) angeschlossen ist.

14. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportional­ drosselventil (37), das Proportionaldruckventil (34) mit der von ihm vorgesteuerten Druckwaage (18), die druckgesteuerte Meßblende (22) und die beiden Druckaufnehmer (16, 23) in einem gemeinsamen Gehäuse (46) angeordnet sind, in dem das Proportionaldrosselventil (37), das Proportionaldruckventil (34) und die Druckwaage (18) koaxial zueinander angeordnet sind, während die Meßblende (22) in einer dazu senkrecht verlaufenden Ebene liegt.

15. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (46) quaderförmig ausgebildet ist und in einer zwischen zwei Stirnseiten (47, 48) verlaufenden Längs­ bohrung (49) die Druckwaage (18) aufnimmt, während an der ersten Stirnseite (47) das Proportionaldrosselventil (37) in die Längs­ bohrung (49) und der erste den Lastdruck in einem Verbraucheran­ schluß (50) abgreifende Druckaufnehmer (16) eingebaut sind, während an der anderen Stirnseite (48) das Proportionaldruckventil (34) und der zweite Druckaufnehmer (23) eingebaut sind, und daß an einer schmalen Längsseite (52) der Zulauf-Anschluß (29) und der Weiter­ lauf-Anschluß (25) und an der anderen schmalen Längsseite (53) des Gehäuses (46) der Verbraucheranschluß (50) sowie der Tank-Anschluß (54) angeordnet sind.

16. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (11) ein einfachwirkender Hubzylinder ist.

17. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelquelle eine Elektrohydropumpe (13, 42), insbesondere Konstantpumpe (13) ist, die von der Steuer­ elektronik (17) angesteuert wird.

18. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch seine Verwendung für ein Hubwerk, ins­ besondere in einem Elektro-Stapler.

19. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 und 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rückschlagventil (21) und die Meßblende (22) eine integrierte Bauweise aufweisen und ein gemeinsames Schließglied (55) haben.