DE69022991T2

DE69022991T2 - Ventil und hydraulische antriebvorrichtung.

Info

Publication number: DE69022991T2
Application number: DE69022991T
Authority: DE
Inventors: Toichi Ushiku-Shi Ibaraki 300-12 Hirata; Yusuke Tsuchiura-Shi Ibaraki 300 Kajita; Genroku Inashiki-Gun Ibaraki 300-04 Sugiyama
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1990-01-11
Filing date: 1990-11-01
Publication date: 1996-03-14
Anticipated expiration: 2010-11-02
Also published as: DE69022991T3; WO1991010833A1; KR940008821B1; KR920701732A; US5203678A; DE69022991D1; EP0477370A1; EP0477370A4; EP0477370B1; EP0477370B2

Description

TECHNISCHER BEREICH

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung für die Verwendung in einem hydraulischen Antriebssystem für Hoch- und Tieftaumaschinen, wie hydraulische Bagger und Kräne, sowie ein mit der Ventilvorrichtung ausgestattetes hydraulisches Antriebssystem, und insbesondere eine Ventilvorrichtung für die Verwendung in einem hydraulischen Antriebs system mit einer Hydraulikfluid-Speisequelle, die eine Förderdrucksteuerfunktion, wie ein Lasterfassungssystem, aufweist, und ebenso ein hydraulisches Antriebssystem für die Ventilvorrichtung.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Bei einem hydraulischen Antriebssystem für Hoch- und Tiefbaumaschinen, wie hydraulische Bagger und Kräne, wird der Strom eines von einer Hydraulikfluid-Speisequelle einem Stellglied zugeführten Hydraulikfluids durch eine Ventilvorrichtung mit einem Stromventil gesteuert.
Dieser Typ von hydraulischem Antriebssystem verwendet als Hydraulikfluid-Speisequelle eine Einrichtung zur Steuerung des Förderdrucks, der auf einem höheren festgelegten Wert als der Lastdruck des Stellgliedes gehalten wird, In der GB 2195745A ist als Beispiel für eine derartige Einrichtung ein Pumpenregler mit einem Lasterfassungssystem zur Steuerung der Fördermenge der Pumpe in einer Weise offenbart, daß der Förderdruck einer Hydropumpe einen höheren festen Wert als der Lastdruck aufweist. Da das Hydraulikfluid zugeführt wird, wenn das Lasterfassungssystem gerade eine für das Stellglied erforderliche Strömungsmenge aufweist, wird eine unerwünschte Zufuhr von Hydraulikfluid verringert, was in bezug auf die Wirtschaftlichkeit vorteilhaft ist. Andererseits hat das Lasterfassungssystem ebenso den Nachteil, daß der Förderdruck der Pumpe auf grund seiner Abhängigkeit vom Lastdruck nicht entsprechend der Absicht eines Bedieners gesteuert werden kann. Wird eine Trägheitslast wie eine Schwenkeinrichtung eines hydraulischen Baggers gedreht, steigt daher der Förderdruck der Pumpe unabhängig von der Betätigungsgröße eines Stromventils bis zum eingestellten Druck eines Hauptentlastungsventils. Dadurch tritt das Problem auf, daß eine Beschleunigung der Trägheitslast maximiert und der Bediener einem starken Stoß ausgesetzt wird.
Eine bekannte Ventilvorrichtung für die Verwendung in dem hydraulischen Antriebssystem mit der oben genannten Lasterfassung ist in der US-A-4 685 295 offenbart. Diese offenbarte Ventilvorrichtung umfaßt ein Stromventil mit einem Zufuhrkanal, der mit einer Hydraulikfluid-Speisequelle in Verbindung steht, einem Lastkanal, der mit einem Stellglied in Verbindung steht, und eine zwischen dem Zufuhrkanal und dem Lastkanal angeordnete erste variable Primärdrossel, die abhängig von einer Betriebsgröße des Stromventils geöffnet wird; einen ersten Signalkanal, der auf der Stromabseite der ersten variablen Drossel von dem Lastkanal abzweigt und eine Drossel und ein Sperrventil aufweist, die das Strömen von Hydraulikfluid zum Lastkanal ermöglichen; einen Tankkanal, der mit einem Speichertank in Verbindung steht; einen Auslaßkanal zum Verbinden des ersten Signalkanals mit dem Tankkanal; eine im Auslaßkanal vorgesehene zweite variable Drossel, deren Öffnung abhängig von der Betriebsgröße des Stromventils variabel ist, um im ersten Signalkanal einen Steuerdruck zu erzeugen, der sich vom Lastdruck unterscheidet; und einen zweiten Signalkanal zum Leiten des Steuerdrucks in den ersten Signalkanal zu der Hydraulikfluid-Speisequelle, wobei die Ventilvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ferner einen dritten Signalkanal zum Verbinden des ersten Signalkanals mit der Stromaufseite der ersten variablen Drossel an einem Punkt zwischen dem Sperrventil und der zweiten variablen Drossel sowie eine in dem dritten Signalkanal angeordnete Drossel aufweist.
Bei dieser Ventilvorrichtung wird der Druck stromaufseitig der ersten variablen Drossel von der Drossel im dritten Signalkanal verringert und dann an den ersten Signalkanal geleitet. Daher wird der verringerte Druck als Steuerdruck an die Hydraulikfluid-Speisequelle geleitet, um die Lasterfassungssteuerung derart auszuführen, daß der Förderdruck der Pumpe unabhängig vom Lastdruck gesteuert werden kann. Ebenso kann durch Einstellen jeweiliger Öffnungen der Drossel im ersten Signalkanal, der Drossel im zweiten Signalkanal und der Drossel im dritten Signalkanal im geeigneten Verhältnis die Abhängigkeit vom Lastdruck in gewissem Naße in einem Bereich oberhalb der vorbestimmten Betriebsgröße gewährleistet werden, so daß die Strömungsmenge abhängig von der Betriebsgröße des Stromventils erhalten wird.
Da bei der oben beschriebenen Ventilvorrichtung der erste Signalkanal auf der Stromabseite der ersten variablen Drossel von dem Lastkanal abzweigt und die Drossel enthält, tritt jedoch, da unter der normalen Bedingung, unter der die Betriebsgröße des Stromventils derart gesteigert wird, daß ein vorgegebener Differenzdruck über die ersten variable Drossel gewährleistet wird< ein Hydraulikfluidstrom von dem ersten Signalkanal durch die darin angeordnete Drossel zum Lastkanal auf. Dementsprechend ist der durch Verringern des Drucks stromauf der ersten variablen Drossel in dem ersten Signalkanal erzeugte Steuerdruck niedriger als der Druck stromauf der ersten variablen Drossel, beispielsweise der Pumpendruck, jedoch höher als der Druck stromab der ersten variablen Drossel, d.h. der Lastdruck. Daher wird der Differenzdruck zwischen dem Druck stromauf der ersten variablen Drossel und dem Steuerdruck im ersten Signalkanal kleiner als der Differenzdruck über die erste variable Drossel. Wird der Differenzdruck über die erste variable Drossel auf einen gewünschten Wert eingestellt, ist daher der Differenzdruck zwischen dem Druck stromauf der ersten variablen Drossel und dem Steuerdruck im ersten Signalkanal kleiner als der gewünschte Wert.
Die Hydraulikfluid-Speisequelle für das Lasterfassungssystem empfängt als Eingangssignal den Differenzdruck zwischen dem Förderdruck der Hydropumpe und dem oben genannten Steuerdruck, um dadurch die Fördermenge der Hydropumpe derart zu steuern, daß der oben genannte Differenzdruck mit einem vorgegebenen Wert übereinstimmt. Dementsprechend macht der kleinere Differenzdruck zwischen dem Druck stromauf der ersten variablen Drossel und dem Steuerdruck im ersten Signalkanal das Einstellen des Sollwerts auf einen kleineren Wert erforderlich. Der verringerte Sollwert führt zu dem Problem, daß die Steuerverstärkung ebenfalls verringert wird, und es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß ein überschwingen auftritt.
Wird der Differenzdruck über die erste variable Drossel auf einen größeren Wert eingestellt, kann der oben genannte Differenzdruck als Eingangssignal für die Hydraulikfluid-Speisequelle für das Lasterfassungssystem gesteigert werden. Der größere Differenzdruck über die erste variable Drossel würde jedoch den Druckverlust in der ersten variablen Drossel steigern und wäre hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit nicht wünschenswert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilvorrichtung und ein hydraulisches Antriebssystem zu schaffen, die den Förderdruck der Pumpe und den Antriebsdruck eines Stellglieds abhängig von der Betriebsgröße eines Stromventils steuern und den Differenzdruck als Eingangssignal für ein Lasterfassungssystem steigern können, wenn das Stellglied angetrieben wird.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die oben aufgeführte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ventilvorrichtung zur Steuerung von einer Hydraulikfluid- Speisequelle zu einem Stellglied geförderten Hydraulikfluidstroms gelöst, mit einem Stromventil das einen mit der Hydraulikfluid-Speisequelle verbundenen Zufuhrkanal, einen mit dem Stellglied verbundenen Lastkanal und eine erste variable Primärdrossel aufweist, die zwischen dem Zufuhrkanal und dem Lastkanal angeordnet ist und abhängig von einer Betriebsgröße des Stromventils geöffnet ist; einem stromab der ersten variablen Drossel angeordneten ersten Signalkanal mit einem Kanalabschnitt zur Erfassung des Lastdrucks des Stellglieds; einem mit einem Speichertank verbundenen Tankkanal; einem Auslaßkanal zum Verbinden des ersten Signalkanals mit dem Tankkanal; und einer in dem Auslaßkanal angeordneten zweiten variablen Drossel mit einer abhängig von der Betriebsgröße des Stromventils variablen Öffnung zum Erzeugen eines Steuerdrucks im ersten Signalkanal, der sich von dem Lastdruck unterscheidet, wobei der Steuerdruck in dem ersten Signalkanal zur Steuerung des von der Hydraulikfluid-Speisequelle geförderten Fluidvolumens durch einen zweiten Signalkanal an die Hydraulikfluid-Speisequelle geleitet wird und die Ventilvorrichtung eine im ersten Signalkanal angeordnete Zusatzdrosseleinrichtung zur Verringerung des in dem Kanalabschnitt des ersten Signalkanals erfaßten Lastdrucks aufweist, so daß im ersten Signalkanal ein geringerer Druck als der erfaßte Lastdruck als Steuerdruck erzeugt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso ein hydraulisches Antriebssystem, in das die oben beschriebene Ventilvorrichtung eingebaut ist.
Da die zweite variable Drossel mit einer abhängig von der Betriebsgröße des Stromventils variablen Öffnung in dem Auslaßkanal und die zusätzliche Drosseleinrichtung im ersten Signalkanal angeordnet ist, so daß der Lastdruck von zwei Drosseln, d.h. der zweiten variablen Drossel und der zusätzlichen Drosseleinrichtung, eingestellt wird, um dadurch bei der alleinigen Betätigung des oben genannten hydraulischen Stellglieds den Steuerdruck zu erzeugen, ist bei der derart aufgebauten vorliegenden Erfindung unter der Annahme, daß der von dem Lasterfassungssystem zu haltende, durch die Hydraulikfluid-Speisequelle implementierte Solldruck ΔP ist, der Öffnungsbereich der ersten variablen Drossel A ist, der Öffnungsbereich der zusätzlichen Drosseleinrichtung al ist und der Öffnungsbereich der zweiten variablen Drossel a2 ist, der Anschlußdruck des Lastkanals, d.h. der Antriebsdruck des hydraulischen Stellglieds, eine Funktion von A, a1, a2 und ΔP. Da A und a2 abhängig von der Betriebsgröße des Stromventils bestimmt werden, kann der Antriebsdruck abhängig von der Betriebsgröße des Stromventils ermittelt werden. Da die Hydraulikfluid-Speisequelle mit dem Lasterfassungssystem versehen ist, kann ferner der Förderdruck der Pumpe ebenso abhängig von der Betriebsgröße des Stromventils erzeugt werden.
Da ein Druckausgleichsventil zur Steuerung des Differenzdrucks über die erste variable Drossel vorgesehen ist, ist bei der kombinierten Betätigung des oben genannten hydraulischen Stellglieds und eines oder mehrerer weiterer Stellglieder der Anschlußdruck des Lastkanals, d.h. der Antriebsdruck des hydraulischen Stellglieds, eine Funktion von A, a1, a2 und ΔP*, wobei davon ausgegangen wird, daß der von dem Druckausgleichsventil zu haltende Solldruck ΔP* ist Wie in dem oben beschriebenen Fall, können sowohl der Antriebsdruck als auch der Förderdruck der Pumpe abhängig von der Betriebsgröße des Stromventils ermittelt werden.
Dementsprechend ist es möglich, den Betrieb, wie vom Bediener beabsichtigt, mit höherer Genauigkeit zur Erzielung einer verbesserten Bedienung auszuführen und eine Beschleunigung einer durch das hydraulische Stellglied angetriebenen Trägheitslast zu steuern, um den vom Bediener verspürten Stoß zu mildern.
Da der Lastdruck durch die zusätzliche Drosseleinrichtung den ersten Signalkanal zugeführt wird, um den Steuerdruck zu erzeugen, ist bei der vorliegenden Erfindung zudem der Steuerdruck geringer als der Lastdruck, und der Differenzdruck zwischen dem Förderdruck der Pumpe und dem Steuerdruck ist höher als der Differenzdruck über die erste variable Drossel. Daher kann der Differenzdruck über die erste variable Drossel auf einen normalen kleinen Wert eingestellt werden was zu einem geringen Druckverlust führt, so daß der Differenzdruck zwischen dem Förderdruck der Pumpe und dem Steuerdruck einen ausreichend großen Wert aufweisen kann. Dementsprechend ist es möglich, die Steuerverstärkung des Lasterfassungssystems zu steigern und eine stabile Steuerung der Hydropumpe ohne ein Überschwingen zu erzielen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines hydraulischen Antriebssystems mit einer Ventilvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine detaillierte Ansicht eines in dem hydraulischen Antriebssystem nach Fig. 1 verwendeten Pumpenreglers;
Fig. 3 ist eine Kennlinie, die die Beziehungen zwischen dem Hub eines Steuerschiebers eines Stromventils und den Öffnungsbereichen einer ersten variablen Drossel, einer zweiten variablen Drossel und einer festen Drossel gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein Hydrauliksystem mit einem Signalkanal und einem Auslaßkanal, die in der ersten Ausführungsform vorgesehen sind, schematisch zeigt;
Fig. 5 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Ventilvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 ist ein Schaltbild, daß die in Fig. 5 dargestellte Ventilvorrichtung in funktioneller Hinsicht darstellt;
die Figuren 7(a) und 7(b) sind detaillierte Ansichten einer zweiten variablen Drossel und einer festen Drossel, die in der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform vorgesehen sind;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen dem Hub des Steuerschiebers eines Stromventils und den Öffnungsbereichen einer ersten variablen Drossel, der zweiten variablen Drossel und der festen Drossel zeigt, die bei der in Fig 5 dargestellten zweiten Ausführungsform vorhanden sind;
Fig. 9 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Ventilvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Ventilvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist ein Schaltbild, das die in Fig. 10 dargestellte Ventilvorrichtung in funktioneller Hinsicht zeigt;
Fig. 12 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Ventilvorrichtung nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist eine schematische Ansicht eines hydraulischen Antriebssystems mit einer Ventilvorrichtung nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Ventilvorrichtung nach einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 15 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Ventilvorrichtung nach einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESTE METHCDE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Erste Ausführungsform

Zunächst wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsform betrifft ein hydraulisches Antriebssystem zum Antreiben eines einfach wirkenden Stellglieds.
Nach Fig. 1 umfaßt das hydraulische Antriebssystem nach dieser Ausführungsform eine aus einer Hydropumpe 1 mit variabler Verdrängung und einem Pumpenregler 2 zur Steuerung des Verdrängungsvolumens der Hydropumpe 1 bestehende Hydraulikfluid- Speisequelle, die ein Lasterfassungssystem bildet, ein Hauptentlastungsventil 3 zum Einstellen eines maximalen Drucks des von der Hydropumpe 1 geförderten Hydraulikfluids, ein einfach wirkendes Stellglied, beispielsweise einen hydraulischen Motor 4, der von dem von der Hydropumpe 1 geförderten Hydraulikfluid angetrieben wird, und eine Ventilvorrichtung 5 zur Steuerung eines von der Hydropumpe 1 zum hydraulischen Motor 4 geförderten Hydraulikfluidstroms.
Der Pumpenregler 2 steuert das Verdrängungsvolumen der Hydropumpe 1 derart, daß ein Differenzdruck Pd - PLXmax zwischen einem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und einem im weiteren beschriebenen maximalen Steuerdruck PLXmax bzw. ein Differenzdruck Pd - PLX zwischen dem Pumpendruck Pd (dem Förderdruck der Pumpe) und einem im weiteren beschriebenen Steuerdruck PLX, der im Falle einer Einzelbetätigung des Hydraulikmotors 4 mit dem Hydraulikmotor 4 in Zusammenhang steht, mit einem vorgegebenen Druck ΔP übereinstimmt. Anders ausgedrückt wird die Fördermenge der Hydropumpe 1 derart gesteuert, daß die Beziehung Pd = PLXmax + ΔP gehalten wird.
Der Pumpenregler 2 ist in Fig. 2 im einzelnen dargestellt. Der Pumpenregler 2 umfaßt ein antriebsmäßig mit einer Schrägscheibe 1a der Hydropumpe 1 verbundenes Stellglied 50 zur Steuerung des Verdrängungsvolumens der Hydropumpe 1 und ein Regulierventil 51, das zur Steuerung des Betriebs des Stellglieds 50 entsprechend dem Differenzdruck Pd - PLXmax zwischen dem Pumpendruck Pd und dem maximalen Steuerdruck PLXmax betätigt wird. Das Stellglied 50 umfaßt einen doppelt wirkenden Zylinder mit einem Kolben 50a mit einander gegenüberliegenden Endflächen mit unterschiedlichen Druckaufnahmebereichen sowie eine Zylinderkammer 50b mit kleinem Durchmesser und eine Zylinderkammer 50c mit großem Durchmesser, die derart angeordnet sind, daß sie jeweils die einander gegenüberliegenden Endflächen des Kolbens 50a aufnehmen. Die Zylinderkammer 50b mit kleinem Durchmesser ist über eine Leitung 52 mit einer Zufuhrleitung 1b der Hydropumpe 1 verbunden, wohingegen die Zylinderkammer 50c mit großem Durchmesser wahlweise über eine Leitung 53 mit der Zufuhrleitung 1b, dem Regulierventil 51 und einer Leitung 54 oder über die Leitung 53, das Regulierventil 51 und eine Leitung 55 mit einem Speichertank 56 verbunden wird. Das Regulierventil 51 verfügt über zwei einander gegenüber angeordnete Antriebsteile 51a, 51b. Der eine Antriebsteil 51a wird durch eine Leitung 57 und die Leitung 54 mit dem Pumpendruck Pd beaufschlagt, wohingegen der andere Antriebsteil 51b über eine Signalleitung 19 als im weiteren beschriebener zweiter Signalkanal mit dem maximalen Steuerdruck PLXmax beaufschlagt wird. Eine Feder 51c ist auf der gleichen Seite wie der Antriebsteil 51b ebenfalls in dem Regulierventil 51 angeordnet.
Bei einem Anstieg des von der Signalleitung 19 erfaßten maximalen Steuerdrucks PLXmax wird das Regulierventil 51 gemäß der Zeichnung nach links verschoben, um eine dargestellte Position einzunehmen. In diesem Zustand wird die Zylinderkammer 50c mit großem Durchmesser des Stellglieds 50 mit der Zufuhrleitung 1b verbunden, woraufhin der Kolben 50a aufgrund der unterschiedlichen Druckaufnahmebereiche zwischen den einander gegenüberliegenden Endflächen des Kolbens 50a gemäß der Zeichnung nach links bewegt wird, um den Schwenkwinkel der Schrägscheibe 1a, d.h. das Verdrängungsvolumen der Hydropumpe 1, zu steigern. Dadurch wird die Fördermenge der Pumpe gesteigert, um den Pumpendruck Pd zu steigern. Bei einem gesteigerten Pumpendruck Pd wird das Regulierventil 51 gemäß der Zeichnung nach rechts zurückbewegt. Erreicht der Differenzdruck Pd - PLXmax einen durch die Feder 51c bestimmten Sollwert, wird das Regulierventil 51 angehalten, und die Fördermenge der Pumpe wird konstant gehalten. Wird hingegen der maximale Steuerdruck Plmmax verringert, wird das Regulierventil 51 gemäß der Zeichnung nach rechts verschoben. Bei einer derartigen Verschiebungsposition wird die Zylinderkammer 50c mit großem Durchmesser des Stellglieds 50 mit dem Speichertank 56 verbunden, woraufhin der Kolben 50a gemäß der Zeichnung nach rechts bewegt wird, um den Schwenkwinkel der Schrägscheibe 1a zu verringern. Dadurch wird die Fördermenge der Pumpe Verringert, um den Pumpendruck Pd zu senken. Bei einem verringerten Pumpendruck Pd wird das Regulierventil 51 gemaß der Zeichnung nach links zurückbewegt. Erreicht der Differenzdruck Pd - PLXmax den von der Feder 51c bestimmten Sollwert, werden das Regulierventil 51 angehalten und die Fördermenge der Pumpe konstant gehalten. Auf diese Weise wird die Fördermenge der Pumpe derart gesteuert, daß der Differenzdruck Pd - PLXmax auf dem von der Feder 51c bestimmten Soll-Differenzdruck gehalten wird.
Die Ventilvorrichtung 5 umfaßt gemäß Fig. 1 ein Stromventil 8 zur Steuerung einer Strömungsmenge des dem hydraulischen Motor 4 zugeführten Hydraulikfluids, ein stromaufseitig des Stromventils 8 angeordnetes Druckausgleichsventil 9 zur Steuerung des Differenzdrucks über das Stromventil 8 zur Zufuhr des des Hydraulikfluids mit einer im wesentlichen konstanten Strömungsmenge unabhängig von Schwankungen des Lastdrucks PL des hydraulischen Motors 4 und des Pumpendrucks Pd während des kombinierten Betriebs, einen durch das Druckausgleichsventil 9 mit der Pumpe 1 verbundenen Zufuhrkanal 11 und einen Lastkanal 12, der in der Lage ist, mit dem Zufuhrkanal 11 in Verbindung zu treten, und der mit dem hydraulischen Motor 4 verbunden ist. Das Stromventil 8 umfaßt einen Steuerschieber aus einem Steuerschieberabschnitt 7a, einem Steuerschieberabschnitt 7b und einem Stab 7c, die einstückig ausgebildet sind. Der Steuerschieberabschnitt 7a weist eine darin ausgebildete erste variable Primärdrossel 14 mit einer abhängig von der Betriebsgröße des Stromventils 8, d.h. dem Hub des Steuerschiebers, variablen Öffnung zum Herstellen bzw. Unterbrechen einer Verbindung zwischen dem Zufuhrkanal 11 und dem Lastkanal 12 und einen Erfassungsanschluß 15 auf, der zur Erfassung des Lastdrucks des Hydraulikmotors 4 stromabseitig der ersten variablen Drossel 14 für eine Fluidverbindung mit dem Lastkanal 12 geöffnet ist.
Die Ventilvorrichtung 5 umfaßt ebenso einen mit dem Erfassungsanschluß 15 verbundenen ersten Signalkanal 18 (auf den im folgenden einfach unter der Bezeichnung Signalkanal bezug genommen wird), ein stromabseitig des Signalkanals 18 angeordnetes Wechselventil 10, einen von dem Signalkanal abzweigenden Auslaßkanal 30 und einen mit dem Speichertank 56 verbundenen Tankkanal 13. Der Steuerschieberabschnitt 76 des Stromventils 8 weist eine zweite variable Drossel 21 mit einer von dem Schieberhub abhängigen Öffnung zur Herstellung bzw. Unterbrechung einer Verbindung zwischen dem Auslaßkanal 11 und dem Tankkanal 13 auf. Die zweite variable Drossel 21 ist derart ausgebildet, daß sie in einer Neutralstellung des Stromventils 8 mit einer vorbestimmten Öffnung geöffnet ist und nach dem Öffnen der ersten variablen Drossel 14 geschlossen wird, wenn die Betriebsgröße des Stromventils 8, d.h. der Hub des Steuerschiebers, gesteigert wird. Ferner weist der Signalkanal 18 eine feste Drossel 22 als zusätzliche Drosseleinrichtung auf, die zwischen dem Erfassungsanschluß 15 und dem Punkt, an dem der Auslaßkanal 30 von dem Signalkanal 18 abzweigt, angeordnet ist.
Die zweite variable Drossel 21 und die feste Drossel 22 dienen gemeinsam der Einstellung des durch den Erfassungsanschluß 15 erfaßten Lastdrucks zur Erzeugung des Steuerdrucks PLX im Signalkanal 18. Ist die zweite variable Drossel 21 geöffnet, strömt eine geringe Menge des Hydraulikfluids von dem Erfassungsanschluß 15 durch den Signalkanal 18 und den Auslaßkanal 30 zu dem Tankkanal 13. Der von dem Erfassungsanschluß 15 erfaßte Lastdruck wird von der zweiten variablen Drossel 21 und der festen Drossel 22 verringert, so daß stromab der festen Drossel 22 in dem Signalkanal 18 ein Steuerdruck PLX erzeugt wird, der geringer als der Lastdruck PL ist. Wenn die zweite variable Drossel 21 geschlossen wird, tritt kein derartiger Strom des Hydraulikfluids auf, so daß ein mit dem Lastdruck übereinstimmender Steuerdruck PLX erzeugt wird.
Das Wechselventil 10 dient als Auswahleinrichtung für einen höheren Druck zur Auswahl des maximalen Steuerdrucks einschließlich des Steuerdrucks PLX. Der gewählte maximale Steuerdruck PLXmax wird zu einer Sigualleitung 19 als zweitem Signalkanal geleitet, so daß der Pumpenregler 2 gesteuert wird, um zur Verwirklichung des Lasterfassungssystems das Verdrängungsvolumen der Hydropumpe zu regulieren, wie dies vorstehend erläutert wurde.
Die Ventilvorrichtung 5 umfaßt ferner Kanäle 31, 32 zur jeweiligen Zufuhr eines Einlaßdrucks Pz der ersten variablen Drossel 14 und des Steuerdrucks PLX an das Druckausgleichsventil 9. Das Druckausgleichsventil 9 arbeitet derart, daß der Differenzdruck Pz - PLX zwischen dem Einlaßdruck Pz der ersten variablen Drossel 14 und dem Steuerdruck PLX auf einem im wesentlichen konstanten Differenzdruck ΔP* gehalten wird. Dadurch wird der Differenzdruck über das Stromventil auf einen annähernd festen Wert geregelt.
Der Ablauf der Verschiebung der ersten und der zweiten variablen Drossel 14, 21 des Stromventils 8 und des Erfassungsanschlusses 15 in bezug auf den Hub des Steuerschiebers, wie sie stattfindet, wenn bei der oben beschriebenen Ventilvorrichtung 5 der Steuerschieber des Stromventils 8 aus einer neutralen Position gemaß Fig. 1 nach links bewegt wird, wird im folgenden unter Bezugnahme auf eine Kennliniendarstellung nach Fig. 3 erläutert, die die Beziehung zwischen dem Hub des Steuerschiebers und den entsprechenden Öffnungsbereichen zeigt. In Fig. 3 stellt eine Kennlinie 20a den Öffnungsbereich der zweiten variablen Drossel 21 dar, eine Kennlinie 20b den Öffnungsbereich zwischen dem Erfassungsanschluß 15 und dem Lastkanal 12 und eine Kennlinie 20c den Öffnungsbereich der ersten variablen Primärdrossel 14. Zudem stellt eine Kennlinie 20d Eigenschaften der festen Drossel 22 dar.
Wie aus der Kennlinie 20a in Fig. 3 hervorgeht, ist die zweite variable Drossel 21 zunächst mit einer vorgegebenen Öffnung geöffnet, wenn sich der Steuerschieber des Stromventils 8 in einer neutralen Position befindet, und der Steuerdruck im Signalkanal 18 entspricht dem Tankdruck. Wenn der Steuerschieber des Stromventils 8 aus der oben aufgeführten Stellung gemäß der Zeichnung nach links bewegt wird, öffnet sich der Erfassungsanschluß 15, um mit dem Lastkanal 12 in Verbindung zu treten, so daß der Lastdruck PL des in Fig. 1 dargestellten Hydraulikmotors 4 zu dem Erfassungsanschluß 15 geleitet wird, wie aus der Kennlinie 20b in Fig. 3 hervorgeht. In diesem Zustand ist die zweite variable Drossel 21 nach wie vor offen.
Wenn der Steuerschieber des Stromventils 8 weiter nach links bewegt wird, öffnet sich die erste variable Primärdrossel 14, woraufhin das von der in Fig. 1 dargestellten Hydropumpe 1 durch das Druckausgleichsventil 9 zugeführte Hydraulikfluid durch den Zufuhrkanal 11, die erste variable Drossel 14 und den Lastkanal 12, die in Fig. 1 dargestellt sind, in den Hydraulikmotor 4 eingeleitet wird. Wie aus der Kennlinie 20a hervorgeht, bleibt zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die erste variable Drossel 14 öffnet, die zweite variable Drossel 21 nach wie vor geöffnet, ihr Öffnungsbereich hat jedoch begonnen, sich zu verringern. Anschließend wird der Öffnungsbereich der ersten variablen Drossel 14 bei einer Steigerung des Hubs des Steuerschiebers allmählich gesteigert, wohingegen der Öffnungsbereich der zweiten variablen Drossel 21 allmählich verringert wird. Dementsprechend wird stromab der festen Drossel 22 in dem in Fig. 1 dargestellten Signalkanal 18 der erfaßte Druck von der festen Drossel 22 und der zweiten variablen Drossel 21 eingestellt, um den Steuerdruck PLX zu erzeugen, der geringer als der Lastdruck PL ist. Der Steuerdruck PLX wird durch das Regulierventil 51 (siehe Fig. 2) des Pumpenreglers 2 durch das Wechselventil 10 und die in Fig. 3 dargestellte Signalleitung 19 geleitet, wie oben erwähnt, wodurch die Pumpe 1 derart gesteuert wird, daß der Förderdruck Pd auf einen durch Pd = PLX + ΔP gegebenen Wert gesteigert wird. Dadurch können der Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und der Anschlußdruck des Lastkanals 12, d.h. der Antriebsdruck (= Lastdruck) PL des Hydraulikmotors 4 wie im weiteren beschrieben gesteuert werden.
Wird der Steuerschieber weiter aus der oben beschriebenen Stellung bewegt, wird die zweite variable Drossel 21 geschlossen, wie aus der Kennlinie 20a in Fig. 3 hervorgeht, und in dem Signalkanal 18 wird ein mit dem Lastdruck PL übereinstimmender Steuerdruck PLX erzeugt. Dieser Steuerdruck wird an den Pumpenregler 2 geleitet, wodurch die Pumpe 1 derart gesteuert wird, daß der Förderdruck Pd bis auf einen durch Pd = PLX + ΔP gegebenen Wert gesteigert wird. Das Hydraulikfluid von der Hydropumpe 1 wird dem Hydraulikmotor 4 durch das Druckausgleichsventil 9, den Zufuhrkanal 11, die erste variable Drossel 14 und den Lastkanal 12 zugeführt, um zum Antreiben eines (nicht dargestellten) Arbeitselements den Hydraulikmotor 4 anzutreiben.
Der Betrieb in einem Hubbereich des Steuerschiebers vom Öffnen der ersten variablen Drossel 14 bis zum Schließen der zweiten variablen Drossel, d.h. in einem in Fig. 3 dargestellten Bereich S1, wird im folgenden erläutert. Ein Hydrauliksystem mit der ersten variablen Drossel 14, dem Erfassungsanschluß 15, der festen Drossel 22, dem Signalkanal 18, dem Auslaßkanal 30, der zweiten variablen Drossel 21 und dem Tankkanal 13 kann schematisch dargestellt werden, wie in Fig. 4 gezeigt.
Wird nun davon ausgegangen, daß lediglich der Hydraulikmotor 4 angetrieben wird und das Druckausgleichsventil 9, das der Kompensation des Differenzdrucks ΔP* dient, nicht betätigt wird und sich in einem vollständig geöffneten Zustand befindet, entspricht der Förderdruck, d.h. der Förderdruck Pd der Pumpe, dem Druck stromauf der ersten variablen Primärdrossel 14, d.h. dem Einlaßdruck Pz. Ebenso wird aufgrund des Vorhandenseins der ersten variablen Drossel 14, der festen Drossel 22 und der zweiten variablen Drossel 21, die für das Hydraulikfluid, daß mit einer Strömungsmenge QT aus dem Tankkanal 13 strömt, in Reihe geschaltet sind, die Beziehung zwischen dem Einlaßdruck Pz, dem Anschlußdruck bzw. Lastdruck PL, dem Steuerdruck LX und dem Tankdruck PT durch
Pz > PL > PLX > PT = 0
ausgedrückt. Wird nun davon ausgegangen, daß der Öffnungsbereich der ersten variablen Drossel 14 A ist, der Öffnungsbereich der festen Drossel 22 al ist, der Öffnungsbereich der zweiten variablen Drossel 21 a2 ist und der Hydraulikmotor 4 sich aufgrund der Trägheitslast eines angetriebenen Elements in einem Zustand mit blockiertem Anschluß befindet, ist die Strömungsmenge des durch die erste variable Drossel 14 strömenden Hydraulikfluids ebenfalls QT, und daher gelten die folgenden Gleichungen:
QT = C A [Pz-PL] ... (1)
QT = C a1 [Pz - PLX] ... (2)
QT = C a2 [PLX - PT] ... (3)
Pd = Pz = PLX + ΔP ... (4)
Durch die Elimination von QT etc. aus den oben aufgeführten Gleichungen (1) bis (4) ergibt sich:
PL = {A² (a1² + a2²) / a2² (a1² + A²)} ΔP ... (5)
Dies kann umgeschrieben werden in:
PL = [{1 + (a2/a1)²} / (a2/a1)² (a1²/A² + 1)] ΔP ... (6)
Aus der oben aufgeführten Gleichung geht hervor, daß der Wert des Anschlußdrucks PL anhand von A, ΔP, a1 und a2 bestimmt wird. Ebenso geht aus Gleichung (4) hervor, daß der Wert des Förderdrucks Pd der Pumpe ebenfalls anhand von A, ΔP, a1 und a2 bestimmt wird.
Wenn der Hydraulikmotor 4 und ein oder mehrere (nicht dargestellte) weitere Stellglieder gleichzeitig angetrieben werden, wird das Druckausgleichsventil 9 betätigt, um den Differenzdruck zwischen dem Druck Pz stromauf der ersten variablen Drossel 14 und dem Steuerdruck PLX auf dem eingestellten Wert ΔP* zu halten. Durch Ersetzen von Pz - PL nach der oben aufgeführten Gleichung (1) durch Pz - PLX und ΔP nach der oben aufgeführten Gleichung (4) durch ΔP* erhält man daher die folgende Gleichung:
PL = {A² (a1² + a2²) / a2² (a1² + A²)} ΔP ... (7)
Dementsprechend ist festzustellen, daß bei der kombinierten Betätigung die Werte des Förderdrucks Pd der Pumpe und des Anschlußdrucks PL ebenfalls anhand von A, ΔP*, a1 und a2 bestimmt werden.
Wie aus den vorstehend aufgeführten Gleichungen (5) bis (7) hervorgeht, ist der Antriebsdruck PL des Hydraulikmotors 4, d.h. der Anschlußdruck, eine Funktion der Öffnungsbereiche A und a2, die abhängig von dem Hub des Steuerschiebers des Stromventils 8 bestimmt werden. Dementsprechend kann sowohl bei der Einzelbetätigung des Hydraulikmotors 4 als auch der kombinierten Betätigung des Hydraulikmotors 4 und eines oder mehrerer Stellglieder der Anschlußdruck PL abhängig von der Betriebsgröße des Stromventils 8, d.h. dem Hub des Steuerschiebers, erhalten werden.
Bei der derart aufgebauten ersten Ausführungsform kann die Strömungsmenge des Hydraulikfluids hauptsächlich durch den Öffnungsbereich A der ersten variablen Primärdrossel 14 gesteuert werden< und der maximale Wert des Anschlußdrucks PL kann, wie aus der Gleichung (6) hervorgeht, durch das Verhältnis des Öffnungsbereichs a2 der zweiten variablen Drossel 21 zu dem Öffnungsbereich a1 der festen Drossel 22 gesteuert werden. Daher können die Drucksteuerung und die Strömungssteuerung, die für den Betrieb hydrauli scher Maschinen beide erforderlich sind, durch eine geeignete Wahl der Öffnungsbereiche A, a1 und a2 optimal eingestellt werden.
Dementsprechend ist es möglich, die Betätigung, wie vom Bediener beabsichtigt, mit höherer Genauigkeit zur besseren Bedienung auszuführen und eine von dem Hydraulikmotor 4 angetriebene Beschleunigung der Trägheitslast zu steuern, um einen vom Bediener wahrgenommenen Stoß zu mildern.
Ferner gilt bei dieser Ausführungsform die Beziehung PL > PLX, da der Lastdruck PL durch die feste Drossel 22 in den Signalkanal eingeführt wird, um den Steuerdruck PLX zu erzeugen. Bei der Einzelbetätigung des Hydraulikmotors 4 ist das Druckausgleichsventil 9 vollständig geöffnet, damit sich Pd = Pz ergibt, und der Differenzdruck ΔP = Pd - PLX zwischen dem Förderdruck Pd der Pumpe und dem Steuerdruck PLX ist größer als der Differenzdruck AP* = Pz - PL über die erste variable Drossel 14. Es ist daher möglich, den Differenzdruck über die erste variable Drossel 14 auf einen normalen kleinen Wert einzustellen, wodurch ein verringerter Druckverlust erzielt wird, während der Differenzdruck ΔP auf einem ausreichend hohen Wert gehalten wird.
Das Regulierventil 51 des Pumpenreglers 2 empfängt den Differenzdruck ΔP zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem Steuerdruck PLX als Eingangssignal zur Steuerung der Fördermenge der Hydropumpe derart, daß der Differenzdruck ΔP gleich dem von der Feder 51c bestimmten festen Wert wird. Dementsprechend gibt der geringere Differenzdruck ΔP an, daß die Feder 51c auf einen kleinen Einstellwert eingestellt werden muß. Bei einem verringerten Einstellwert wird die Steuerverstärkung derart verringert, daß eine höhere Wahrscheinlichkeit besteht, daß ein Überschwingen auftritt. Bei dieser Ausführungsform kann der Differenzdruck ΔP, wie oben erläutert, als Eingangssignal des Pumpenreglers 2 auf einen hohen Wert eingestellt werden, und es ist möglich, die Steuerverstärkung zu steigern, um eine stabile Steuerung der Hydropumpe 1 ohne überschwingen zu ermöglichen.
Überdies wird bei dieser Ausführungsform der Steuerdruck PLX unter Verwendung von zwei Drosseln, der festen Drossel 22 und der zweiten variablen Drossel 21, aus dem Lastdruck PL erzeugt. Dies führt zu der vorteilhaften Wirkung, daß die Strömungsmenge des durch den Signalkanal 18 und den Auslaßkanal 30 zum Speichertank 56 strömenden Hydraulikfluids verringert und eine Drucksteuerung mit einem geringeren Energieverlust erzielt werden können.
Obwohl die Drossel 22 bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform eine feste Drossel ist, kann sie, wie aus den vorstehend aufgeführten Gleichungen (5) bis (7) hervorgeht, eine variable Drossel sein, deren Öffnung abhängig von dem Hub des Steuerschiebers des Stromventils 8 variabel ist. Diese Modifikation kann die Steuerungseigenschaften weiter verbessern.
Obwohl der Steuerschieber des Stromventils 8 die Steuerschieberabschnitte 7a, 7b und den Stab 7c umfaßt, die einstückig ausgebildet sind, kann der Stab als getrenntes Element gefertigt werden. Alternativ können die Steuerschieberabschnitte 7a, 7b derart angeordnet sein, daß sie unabhängig beweglich sind und von einen gemeinsamen Steuerdruck angetrieben werden. Zudem können entweder die erste variable Drossel 14 oder die zweite variable Drossel 21 oder beide die Form eines Tellerventils aufweisen.

Zweite Ausfuhrungsform

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 5 bis 8 beschrieben. Diese Ausführungsform schafft eine Ventilvorrichtung zum Antreiben eines doppelt wirkenden Stellglieds. Fig. 5 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Ventilvorrichtung, und Fig. 6 ist ein Schaltbild, das die Ventilvorrichtung in funktioneller Hinsicht zeigt. In diesen Zeichnungen sind die Bauteile, die den in Fig. 1 gezeigten entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Nach den Figuren 5 und 6 umfaßt eine Ventilvorrichtung 5A nach dieser Ausführungsform einen Block 6, der einen Körper bildet, ein Stromventil 8A mit einem in einer in dem Block 6 definierten Steuerschieberbohrung 6a verschiebbaren S teuerschieber 7, ein stromauf des Stromventils 8A vorgesehenes Druckausgleichsventil 9 zur Steuerung eines Differenzdrucks zwischen einem Einlaßdruck Pz und einem Anschlußdruck PL des Stromventils 8A, d.h. eines Differenzdrucks Pz - PL über des Stromventil 8A, und ein stromab des Stromventils 8A vorgesehenes Wechselventil 10.
In dem Block 6 sind zwei mit einer Hydropumpe 1 in Verbindung stehende Zufuhrkanäle 11a, 11b, zwei Lastkanäle 12a, 12b, die jeweils in der Lage sind, mit den Zufuhrkanälen 11a, 11b in Verbindung zu treten, und mit einem in Fig. 6 dargestellten hydraulischen Stellglied, beispielsweise einem Schwenkmotor 4A zum Antreiben einer Schwenkvorrichtung eines hydraulischen Baggers, verbunden sind, und zwei Tankkanäle 13a, 13b ausgebildet, die jeweils in der Lage sind, mit den Lastkanälen 12a, 12b in Verbindung zu treten. Der Steuerschieber 7 verfügt über zwei erste variable Primärdrosseln 14a, 14b zum jeweiligen Verbinden des Zufuhrkanals 11a mit dem Lastkanal 12a und des Zufuhrkanals 11b mit dem Lastkanal 12b, die abhängig vom Hub des Steuerschiebers geöffnet werden, zwei Erfassungsanschlüsse 15a, 15b, die jeweils in der Lage sind, sich zu den Lastkanälen 12a, 12b auf den Stromabseiten der ersten variablen Drosseln 14a, 14b zu öffnen, um den Lastdruck PL des Schwenkmotors 4A zu erfassen, zwei Kanäle 16a, 16b, die jeweils mit den Erfassungsanschlüssen 15a, 15b in Verbindung stehen, und zwei Kanäle 17a, 17b, die jeweils mit den Kanälen 16a, 16b in Verbindung stehen. Der Block 6 weist ferner einen Kanal 18 auf, der in der Lage ist, mit den Kanälen 17a, 17b in Verbindung zu treten.
Der Steuerschieber 7 verfügt ebenso über eine zwischen dem Kanal 17b und dem Kanal 18 angeordnete zweite variable Drossel 21a mit einem bei einer Bewegung des Steuerschiebers gemäß der Zeichnung nach rechts abhängig vom Hub des Steuerschiebers 7 variablen Öffnungsbereich, eine zwischen dem Kanal 17a und dem Kanal 18 angeordnete zweite variable Drossel 21b mit einem bei einer Bewegung des Steuerschiebers 7 gemäß der Zeichnung nach links abhängig vom Hub des Steuerschiebers 7 variablen Öffnungsbereich, eine zwischen dem Kanal 17a und dem Kanal 18 angeordnete feste Drossel 22a, die ihre Funktion ausführt, wenn der Steuerschieber 7 gemäß der Zeichnung nach rechts bewegt wird, und eine zwischen dem Kanal 17b und dem Kanal 18 angeordnete feste Drossel 22b, die ihre Funktion ausführt, wenn der Steuerschieber 7 gemäß der Zeichnung nach links bewegt wird.
Wie bei der ersten Ausführungsform sind die zweiten variablen Drosseln 21a, 21b derart aufgebaut, daß sie mit einer vorgegebenen Öffnung geöffnet sind, wenn sich der Steuerschieber 7 in einer neutralen Position befindet, und nach dem Öffnen der ersten variablen Drosseln 14a, 14b geschlossen werden, wenn der Hub des Steuerschiebers gesteigert wird.
Der Erfassungsanschluß 15a, die Kanäle 16a, 17a und der Kanal 18 bilden gemeinsam einen ersten Signalkanal zur Erfassung des Lastdrucks des Schwenkmotors 4A stromab der ersten variablen Drossel 14a, wenn der Steuerschieber 7 gemäß der Zeichnung nach rechts bewegt wird. Der Erfassungsanschluß 15b, die Kanäle 16b, 17b und der Kanal 18 bilden gemeinsam einen ersten Signalkanal zur Erfassung des Lastdrucks des Schwenkmotors 4A stromab der ersten variablen Drossel 14b, wenn der Steuerschieber 7 gemäß der Zeichnung nach links bewegt wird. Ferner bilden der Erfassungsanschluß 15b und die Kanäle 17b, 16b gemeinsam einen Auslaßkanal zum Verbinden des bei einer Verschiebung des Steuerschiebers 7 gemäß der Zeichnung nach rechts gebildeten ersten Signalkanals 15a, 16a, 17a, 18 mit dem Tankkanal 13b, wobei die zweite variable Drossel 21a in diesem Auslaßkanal angeordnet ist. Der Erfassungsanschluß 15a und die Kanäle 17a, 16a bilden gemeinsam einen Auslaßkanal zur Verbindung des bei einer Verschiebung des Steuerschiebers 7 gemäß der Zeichnung nach links gebildeten ersten Signalkanals 15b, 16b, 17b, 18 mit dem Tankkanal 13a, wobei die zweite variable Drossel 21b in diesem Auslaßkanal angeordnet ist.
Die feste Drossel 22a ist in dem ersten Signalkanal 15a, 16a, 17a, 18 angeordnet, der eingerichtet wird, wenn der Steuerschieber 7 gemäß der Zeichnung nach rechts bewegt wird, und dient als zusätzliche Drosseleinrichtung zur Verringerung des von dem ersten Signalkanal erfaßten Lastdrucks zur Erzeugung eines Steuerdrucks PLX, der niedriger als der Lastdruck ist. Die feste Drossel 22b ist in dem ersten Signalkanal 15b, 16b, 17b, 18 angeordnet, der eingerichtet wird, wenn der Steuerschieber 7 gemaß der Zeichnung nach links bewegt wird, und dient als zusätzliche Drosseleinrichtung zur Verringerung des von dem ersten Signalkanal erfaßten Lastdrucks zur Erzeugung eines Steuerdrucks PLX, der niedriger als der Lastdruck ist.
Der in dem Kanal 18, der einen Teil des ersten Signalkanals bildet, erzeugte Steuerdruck PLX wird, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, durch daß Wechselventil 10 als Einrichtung zur Auswahl des höheren Drucks in eine Signalleitung 19 als zweite Signalleitung eingeführt und von dem Pumpenregler 2 für die Lasterfassungssteuerung verwendet.
Die zweiten variablen Drosseln 21a, 21b und die festen Drosseln 22a, 22b sind in den Figuren 7(a) und 7(b) genau dargestellt. Hierbei zeigt Fig. 7(a) einen neutralen Zustand des Steuerschiebers 7 und Fig. 7(b) einen Zustand, in dem der Steu erschieber 7 nach links bewegt wurde. Pfeile in Fig. 7(b) bezeichnen einen Strom des Hydraulikfluids in dem Signalkanal und dem Auslaßkanal.
Der Ablauf der Verschiebung der ersten und zweiten variablen Drosseln 14a, 14b und 21a, 21b und der Erfassungsanschlüsse 15a, 15b in bezug auf den Hub des Steuerschiebers des Stromventils 8A ist in Fig 8 dargestellt. Die Eigenschaften der ersten variablen Drosseln 14a, 14b, d.h. das Verhältnis ihrer Öffnungsbereiche in bezug auf den Hüb des Steuerschiebers 7 sind genau wie die Kennlinie 20c in Fig. 3 eingestellt. Die Eigenschaften der zweiten variablen Drosseln 21a, 21b sind genau wie die Kennlinie 20a nach Fig. 3 eingestellt. Die Eigenschaften der festen Drosseln 22a, 22b sind genau wie die Kennlinie 20d nach Fig. 3 eingestellt. Die Öffnungsbereiche zwischen den Erfassungsanschlüssen 15a, 15b und den Lastkanälen 12a, 12b sind genau wie die Kennlinie 20b nach Fig. 3 eingestellt. Zudem gibt die Kennlinie 20e den Öffnungsbereich zwischen den Erfaesungsanschlüssen 15a, 15b und den Tankkanälen 13a, 13b an.
Der Schwenkmotor 4A ist ein doppelt wirkendes Stellglied. In einer mit den Lastkanälen 12a, 12b der Ventilvorrichtung 5A verbundenen Hauptleitung ist ein Ausgleichsventil 35 zum Sperren des Haltedrucks angeordnet, der erzeugt wird, wenn die (nicht dargestellte) Schwenkeinrichtung auf einer Schräge installiert ist.
Wird bei der derart aufgebauten zweiten Ausführungsform der Steuerschieber 7 mit der Absicht, ausschließlich den Schwenkmotor 4A anzutreiben, aus einer neutralen Position nach Fig. 5 nach rechts bewegt, wird zunächst die Verbindung zwischen dem Erfassungsanschluß 15a und dem Tankkanal 13a unterbrochen, wie aus der Kennlinie 20e in Fig. 8 hervorgeht. Wenn der Steuerschieber 7 aus dem oben beschriebenen Zustand weiter bewegt wird, weisen die ersten variablen Drosseln 14a, 14b, die zweiten variablen Drosseln 21a, 21b, die festen Drosseln 22a, 22b, die Erfassungsanschlüsse 15a, 15b und die Lastkanäle 12a, 12b, obwohl sie jeweils paarweise vorgesehen sind, die gleichen Eigenschaften wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform auf. Dementsprechend werden die oben beschriebenen Gleichungen (5) bis (7) bei der zweiten Ausführungsform ebenso erfüllt. Dadurch können der Anschlußdruck, d.h. der Antriebsdruck, PL und der Förderdruck Pd der Hydropumpe 1, abhängig von der Betriebsgröße des Stromventils 8A, d.h. dem Hub des Steuerschiebers, gesteuert werden, wodurch eine ähnlich vorteilhafte Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform erzielt wird.
Da der in dem Kanal 18 durch die festen Drosseln 22a, 22b erzeugte Steuerdruck PLX die Bedingung PL > PLX erfüllt, kann der Differenzdruck ΔP = Pd - PLX zwischen dem Förderdruck Pd der Pumpe und dem Steuerdruck PLX einen ausreichend hohen Wert aufweisen. Da der Steuerdruck PLX unter Verwendung von zwei Drosseln, der festen Drossel 22a, 22b und der zweiten variablen Drossel 21a, 21b erzeugt wird, können ferner die Strömungsmenge des von dem Erfassungsanschluß 15a, 15b als Signalkanal durch den Kanal 18 und den Erfassungsanschluß 15b, 15a als Auslaßkanal zum Tankkanal 13b, 13a strömenden Hydraulikfluids verringert und die Drucksteuerung mit einem geringeren Energieverlust erreicht werden. Diesbezüglich kann ebenso eine ebenso vorteilhafte Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Selbstverständlich können die Drosseln 22a, 22b, die bei dieser Ausführungsform fest sind, variabel mit abhängig vom Hub des Steuerschiebers 7 variablen Öffnungen sein, wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform.

Dritte Ausführungsform

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform weist die Ventilvorrichtung die Funktion auf, den Haltedruck des Stellglieds zurückzuhalten.
Nach Fig. 9 verfügt eine Ventilvorrichtung 5B nach dieser Ausführungsform über zweite variable Drosseln 21a, 21b und feste Drosseln 22a, 22b, die denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform entsprechen. Ein Sperrventil 23 mit einem kleinen Federdruck ist verschiebbar in einen Steuerschieber 7 eingepaßt, der ein Stromventil 8B bildet. Wenn sich der Steuerschieber 7 in der Nähe einer neutralen Position befindet, ist der Kanal 16a durch das Sperrventil 23 mit dem Tankkanal 13a verbunden, wodurch der Auslaßkanal gebildet wird. Wird der Steuerschieber 7 gemäß der Zeichnung nach rechts bewegt, wirkt die feste Drossel 22a zwischen dem Erfassungsanschluß 15a und dem Kanal 18, und der Zufuhrkanal 11a gelangt beim Öffnen der ersten variablen Primärdrossel 14a durch das Sperrventil 23 mit dem Lastkanal 12a in Verbindung. Wird der Steuerschieber 7 gemäß der Zeichnung nach links bewegt, wird durch die zweite variable Drossel 21b, den Kanal 17a, den Kanal 16a und das Sperrventil 23, die gemeinsam den Auslaßkanal definieren, eine Verbindung zwischen dem Kanal 18 und dem Tankkanal 13a hergestellt.
Als Stellglied, das von der Ventilvorrichtung 5b gesteuert wird, ist ein Hydraulikzylinder, beispielsweise ein Auslegerzylinder 4B zum Antreiben eines Auslegers eines hydraulischen Baggers, vorgesehen. Der Auslegerzylinder 4B steht an der Kopfseite mit dem Lastkanal 12a in Verbindung, in dem das Wechselventil angeordnet ist, und an der Stabseite mit dem Lastkanal 12b.
Bei der Betätigung eines (nicht dargestellten) Auslegers, die von dem Auslegerzylinder 4B ausgeführt wird, wirkt beispielsweise das Eigengewicht des Auslegers auf den Auslegerzylinder 4B ein, wenn der Ausleger auf einem angehobenen Niveau in der Luft gehalten wird, und der Haltedruck wird in der zur Kopfse des Auslegerzylinders 4B führenden Leitung, d.h. dem Lastkanal 12a erzeugt.
Wird bei der derart aufgebauten dritten Ausführungsform der Steuerschieber 7 des Stromventils 8B mit der Absicht, ausschließlich den Auslegerzylinder 4B anzutreiben, nach rechts bewegt, wird zunächst die Verbindung zwischen dem Erfassungsanschluß 15a und dem Tankkanal 13a unterbrochen, und anschließend wird der Erfassungsanschluß 15a mit dem Lastkanal 12a verbunden. Danach wird der Kanal 16a durch die erste variable Primärdrossel 14a mit dem Zufuhrkanal 11a verbunden. Dementsprechend bilden dann die erste variable Drossel 14a, die feste Drossel 22a und die zweite variable Drossel 21a das vorstehend beschriebene, in Fig. 4 dargestellte Hydrauliksystem. Dadurch sind die oben beschriebenen Gleichungen (5) bis (7) bei der dritten Ausführungsform ebenfalls erfüllt, wodurch der Anschlußdruck PL und der Förderdruck der Pumpe, wie bei der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform, abhängig vom Hub des Steuerschiebers des Stromventils 8B gesteuert werden können. Zu diesem Zeitpunkt wird das Hydraulikfluid von dem Zufuhrkanal 11a durch die erste variable Drossel 14a, den Kanal 16a, das Sperrventil 23 und den Lastkanal 12a zur Kopfseite des Auslegerzylinders 4B zugeführt.
In diesem Zusammenhang wird der Druck im Kanal 16a von dem Hub des Steuerschiebers innerhalb des Hubbereichs bestimmt, in dem das in Fig. 4 dargestellte Hydrauliksystem hergestellt wird, wenn der oben erwähnte Haltedruck in zur Kopfseite des Auslegerzylinders 4b führenden Leitung, d.h. dem Lastkanal 12a erzeugt wird, und dieser Druck kann geringer als der in dem Lastkanal 12a erzeugte Haltedruck sein. Um dies zu gewährleisten, wirkt bei dieser Ausführungsform das Sperrventil 23 derart, daß es ein Strömen des Hydraulikfluids aus dem Lastkanal 12a zum Kanal 16a verhindert. Selbst wenn der Haltedruck in der zur Kopfseite des Auslegerzylinders 4B führenden Leitung, d.h. dem Lastkanal 12a, erzeugt wird, strömt daher das unter Druck gehaltene Hydraulikfluid im Lastkanal 12a nicht in den Kanal 16a und dann durch die feste Drossel 22a, den Kanal 18, die zweite variable Drossel 21a und den durch die Kanäle 17b, 16b und den Erfassungsanschluß 15b definierten Auslaßkanal hinaus in den Speichertank. Dementsprechend kann bei dieser Ausführungsform eine Haltefunktion zum Verhindern eines Zusammenziehens des Auslegerzylinders 4B, d.h. eines Absinkens des Auslegers aufgrund der Schwerkraft bzw. des Eigengewichts, ausgeführt werden.
Wird hingegen der Steuerschieber 7 des Stromventils 8 nach links bewegt, wird der Zufuhrkanal 11b durch die erste variable Primärdrossel 14b und den Kanal 16b mit dem Lastkanal 12b verbunden, in dem kein Haltedruck auftritt. Ebenso bilden die zweite variable Drossel 21a, die Kanäle 17a, 16a, das Sperrventil 23 und der Erfassungsanschluß 15a gemeinsam den Auslaßkanal, der zum Tankkanal 13a führt. Bei dieser Ausführungsform gelten daher die vorstehend aufgeführten Gleichungen (5) bis (7), da von der festen Drossel 22b und der zweiten variablen Drossel 21b das in Fig. 4 dargestellte Hydrauliksystem gebildet wird, und der Anschlußdruck PL und der Förderdruck der Pumpe können wie gewünscht gesteuert werden. Zu diesem Zeitpunkt wird das zurückströmende Hydraulikfluid auf der Kopfseite des Auslegerzylinders 4B aus dem Lastkanal 12a durch die Kanäle 24, 16a und das Sperrventil 23 in den Tankkanal 13a hinausgeleitet.
Daher können bei der dritten Ausführungsform der Anschluß druck (Antriebsdruck) PL und der Förderdruck der Pumpe abhängig von dem Hub des Steuerschiebers des Stromventils 8B gesteuert werden, wobei die oben aufgeführten Gleichungen (5) bis (7) gelten, und durch die Steuerung des Anschlußdrucks eine Kraftsteuerung zum Regeln des Schubs des Auslegerzylinders 4B erzielt werden.
Da die dritte Ausführungsform das Sperrventil 23 zwischen dem Lastkanal 12a und der ersten variablen Drossel 14a aufweist, strömt zudem das unter Druck gehaltene Hydraulikfluid auf der Kopfseite des Auslegerzylinders 4b nicht in den Kanal 16a, wenn der in Fig. 9 dargestellte Steuerschieber 7 nach rechts bewegt wird, um den Auslegerzylinder 4B auszufahren, und es kann verhindert werden, daß der (nicht dargestellte) Ausleger bei einem Zusammenziehen des Auslegerzylinders 4B aufgrund des Eigengewichts absinkt.

Vierte Ausführungsform

Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 10 und 11 beschrieben. Diese Ausführungsform schafft eine Ventilvorrichtung für die Verwendung für ein doppelt wirkendes Stellglied ohne Ausgleichsventil.
Nach Fig. 10 weist eine Ventilvorrichtung 5C ein Paar in einem Steuerschieber 7 des Stromventils 8C angeordnete Wechselventile 25a, 25b auf. Das Wechselventil 25a ist zwischen dem Zufuhrkanal 11a und dem Lastkanal 12a sowie dem Tankkanal 13a angeordnet, während das Wechselventil 25b zwischen dem Zufuhrkanal 11b und dem Lastkanal 12b sowie dem Tankkanal 13b angeordnet ist. Als Stellglied zum Antreiben einer (nicht dargestellten) Schwenkeinrichtung ist ein Schwenkmotor 4A ohne Ausgleichsventil vorgesehen.
Der Steuerschieber 7 des Stromventils 8C ist in Fig. 11 in funktionaler Hinsicht dargestellt. Wenn der Steuerschieber 7 aus dem in Fig. 11 dargestellten Zustand nach rechts bewegt wird, entspricht ein Bereich S1 des Steuerschiebers 7 dem oben genannten Bereich 51 in Fig. 8, d.h. dem Hubbereich, in dem sowohl die feste Drossel 22a als auch die zweite variable Drossel 21a als Drossel wirken. Ebenso entspricht ein in Fig. 11 dargestellter Bereich 52 des Steuerschiebers 7 dem oben aufgeführten Bereich S2 in Fig. 8, d.h. dem Hübbereich, in dem die zweite variable Drossel 21a geschlossen ist. Der übrige Auftau der Ventilvorrichtung 5C entspricht dem in Fig. 9 dargestellten.
Wird bei der derart aufgebauten vierten Ausführungsform der Steuerschieber 7 des Stromventils 8C beispielsweise gemäß den Figuren 10 und 11 nach rechts bewegt, wird das in Fig. 4 dargestellte Hydrauliksystem, das die erste variable Drossel 14a, die feste Drossel 22a und den Auslaßkanal mit der zweiten variablen Drossel 21a und dem Wechselventil 25 aufweist, in einem Abschnitt des in Fig. 11 dargestellten Bereichs S1 gebildet. Daher werden die oben aufgeführten Gleichungen (5) bis (7) erfüllt, und der Anschlußdruck PL kann bei jeder Betätigung des Antriebs ausschließlich des Schwenkmotors oder des Schwenkmotors in Kombination mit einem oder mehreren weiteren Stellgliedern abhängig vom Hub des Steuerschiebers 7, d.h. der Betriebsgröße des Hebels des Stromventils 8C, gesteuert werden. Dies gilt in gleicher Weise für den Fall, in dem der Steuerschieber 7 nach den Figuren 10 und 11 nach links bewegt wird. Dadurch kann eine ähnlich vorteilhafte Wirkung wie bei der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform erzielt werden.
Ist die (nicht dargestellte) Schwenkeinrichtung beispielsweise auf einer Schrägen installiert, wird überdies der Haltedruck in einem der Lastkanäle 12a oder 12b erzeugt, die beide mit dem Schwenkmotor 4A verbunden sind. Wenn hierbei der Steuerschieber 7 des Stromventils 8C bewegt wird, wird in einem Abschnitt des in Fig. 11 dargestellten Bereichs S1, wie oben aufgeführt, das in Fig. 4 dargestellte Hydrauliksystem gebildet, und der Druck im Kanal 16a oder 16b wird vom Hub des Steuerschiebers 7 bestimmt, wodurch der Druck in Kanal 16a bzw. 16b geringer als der im Lastkanal 12a bzw. 12b erzeugte Haltedruck sein kann. Bei der vierten Ausführungsform wird jedoch unabhängig davon, welcher der Lastkanäle 12a, 12b dem Haltedruck ausgesetzt ist, durch das entsprechende Wechselventil 25a, 25b verhindert, daß das in dem Lastkanal unter Druck gehaltene Hydraulikfluid in den Zufuhrkanal 11a, 11b strömt. Dadurch wird gewährleistet, daß die vom Bediener nicht beabsichtigte Betätigung des Schwenkmotors 4A, d.h. die unerwünschte Bewegung der (nicht dargestellten) Schwenkeinrichtung, verhindert wird.

Fünfte Ausführungsform

Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben. Diese Ausführungsform weist anstelle des Wechselventils eine Bedienersperre zum Sperren des Haltedrucks auf.
Nach Fig. 12 weist eine Ventilvorrichtung 5D nach dieser Ausführungsform eine Bedienersperre 26 in einem Lastkanal 12a auf, der in einem den Körper der Ventilvorrichtung bildenden Block 6 definiert ist und dem Haltedruck eines Auslegerzylinders 4B ausgesetzt wird. Der übrige Auftau stimmt mit dem der in Fig. 9 dargestellten dritten Ausführungsform überein.
Bei der derart aufgebauten fünften Ausführungsform werden die vorstehend beschriebenen Gleichungen (5) bis (7) auf der Grundlage des Hydrauliksystems mit den ersten variablen Drosseln 14a, 14b sowie den entsprechenden festen Drosseln 22a, 22b und den zweiten variablen Drosseln 21a, 21b erfüllt. Daher können der Anschlußdruck PL und der Förderdruck der Pumpe abhängig von der Betriebsgröße des Hebels des Stromventils 8B gesteuert werden. Wird dem Lastkanal 12a Hydraulikfluid zugeführt, um den Auslegerzylinder 4B auszufahren, wird zudem die Bedienersperre 26 lediglich geöffnet, nachdem der Druck in dem Lastkanal 12a größer als der auf die Kopfseite des Auslegerzylinders 4B einwirkende Haltedruck geworden ist, wodurch zum Antreiben des Auslegerzylinders 4B die Zufuhr des Hydraulikfluids zur Kopfseite des Auslegerzylinders 4B ermöglicht wird. Dementsprechend wird verhindert, daß das Hydraulikfluid mit erhöhtem Druck zum Halten des Auslegerzylinders 4B in den Zufuhrkanal 11a strömt, und eine ähnlich vorteilhafte Wirkung wie bei der in Fig. 9 dargestellten dritten Ausführungsform kann erzielt werden.

Sechste Ausführungsform

Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 13 beschrieben. Eine Ventilvorrichtung 5E nach der in Fig. 13 dargestellten sechsten Ausführungsform weist zusätzlich zu dem Auftau der in Fig. 1 dargestellten, vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform einen Begrenzer 36 zum Begrenzen der Betriebsgröße eines Stromventils 8E auf eine vorgegebene Größe auf, die unter dem maximalen Hub liegt. Der Begrenzer 36 weist beispielsweise einen Vorsprung auf, an den ein Abschnitt 7a des Steuerschiebers des Stromventils 8E zur Begrenzung seiner Bewegung anstößt. Ein maximaler Wert des durch den Begrenzer 36 begrenzten Hubs entspricht beispielsweise einem in dem Bereich S1 nach Fig. 3 enthaltenen Punkt X.
Die derart aufgebaute sechste Ausführungsform ist zweckmäßig, wenn die von dem Hydraulikmotor 4 anzutreibende Trägheitslast verhältnismäßig gering und daher der Lastdruck niedrig ist. Die Einbaustellung des Begrenzers 36 wird vorab derart eingestellt, daß bei einer Betätigung des Stromventils 8E bis zum Anstoßen des Abschnitts 7a des Steuerschiebers an den Begrenzer 36 der durch die vorstehend aufgeführten Gleichungen (5) bis (7) bestimmte Lastdruck PL einen Wert aufweist, der im wesentlichen dem für den Hydraulikmotor 4 erforderlichen Antriebsdruck entspricht. Bei einer derartigen Voreinstellung wird der maximale Anschlußdruck anhand der oben aufgeführten Gleichung 6 bestimmt, und der an den Hydraulikmotor angelegte Lastdruck ist auf den verhältnismäßig geringen Lastdruck PL begrenzt, der dem Punkt X in Fig. 3 entspricht.
Dementsprechend gelten bei der sechsten Ausführungsform die oben aufgeführten Gleichungen (5) bis (7), da der grundlegende Auftau mit dem der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform übereinstimmt, wodurch die Strömungsmenge und der Lastdruck PL wie vom Bediener beabsichtigt gesteuert werden können. Zudem ist es, ohne die Notwendigkeit, ein besonderes Entlastungsventil zu installieren, das geeignet ist, den in einem den Hydraulikmotor 4 enthaltenden Kreislauf erzeugten, überschüssigen Lastdruck freizusetzen, möglich, die Ausrüstung in dem Kreislauf vor Beschädigungen zu schützen und einen Energieverlust zu unterdrükken, der anderenfalls beim Freisetzen des überschüssigen Lastdrucks verursacht würde, was zum Vorteil der Wirtschaftlichkeit führt.

Siebte Ausführungsform

Eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben. Eine Ventilvorrichtung 5F nach der in Fig. 14 dargestellten siebten Ausführungsform weist zusätzlich zu dem Auftau der in Fig. 5 dargestellten, vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform einen Begrenzer 36A auf. Der Begrenzer 36A umfaßt eine Schraube 37 zur Begrenzung des Hübs eines Steuerschiebers 7 eines Stromventils 8F auf eine vorgegebene Position, die unter dem maximalen Hüb liegt, und eine Sicherungsmutter 38 zum Befestigen der Schraube 37 in ihrer Position.
Wie bei der vorstehend beschriebenen sechsten Ausführungsform kann bei der siebten Ausführungsform ebenfalls der Antriebsdruck des von der Ventilvorrichtung 5F zu steuernden Stellglieds begrenzt und eine ähnlich vorteilhafte Wirkung wie bei der sechsten Ausführungsform erzielt werden.

Achte Ausführungsform

Eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 15 beschrieben. Eine Ventilvorrichtung 5G nach der achten Ausführungsform weist ein Vorsteuerventil 39 und ein Druckminderventil 36B zur Verringerung eines von dem Vorsteuerventil 39 erzeugten Vorsteuerdrucks auf. Das Druckminderventil 36B dient als Begrenzer zur Begrenzung der Betriebsgröße eines Steuerschiebers 7 eines Stromventils 8G. Der übrige Auftau stimmt mit dem der vorstehend beschriebenen und in Fig. 5 dargestellten zweiten Ausführungsform überein.
Dadurch ist es durch Einstellen des Vorsteuerdrucks ebenso möglich, einen ähnlichen Betrieb wie bei der vorstehend beschriebenen siebten Ausführungsform und eine ähnlich vorteilhafte Wirkung wie bei der siebten Ausführungsform zu erzielen.
Rat das Druckminderventil 36B einen Begrenzer in der Form eines elektromagnetischen Proportionalventils, kann der maximale Vorsteuerdruck, d.h. der maximale Hub, unter Verwendung eines elektrischen Signals eingestellt werden.

Industrielle Anwendbarkeit

Wird das Stromventil bei einer ausschließlichen oder kombinierten Betätigung eines oder mehrerer Stellglieder aus einer neutralen Position betätigt, können erfindungsgemäß der Förderdruck der Hydropumpe und der Antriebsdruck des Stellglieds abhängig von der Betriebsgröße des Stromventils gesteuert werden. Dadurch wird zuverlässig der Fall ausgeschlossen, in dem der Förderdruck der Pumpe gegen die Absicht eines Bedieners bis zum Einstelldruck eines Hauptentlastungsventils gesteigert werden kann, und eine ausgezeichnete Bedienbarkeit wird gewährleistet. Ebenso ermöglicht die Steuerung des Antriebsdrucks eine Kraftsteuerung des Stellglieds, so daß eine Beschleunigung der Trägheitslast gesteuert werden kann, wenn das Stellglied eine Trägheitslast antreibt. Dadurch wird der Stoß, dem der Bediener ausgesetzt wird, abgemildert.
Da der Lastdruck von einer festen Drossel verringert wird, um den Steuerdruck zu erzeugen, kann der Differenzdruck zwischen dem Förderdruck der Pumpe und dem Steuerdruck auf einen ausreichend hohen Wert eingestellt werden, um dadurch die Lasterfassungssteuerung der Hydropumpe ohne ein Überschwingen zu ermöglichen. Da der Steuerdruck unter Verwendung von zwei Drosseln, d.h. der festen Drossel und der zweiten variablen Drossel, erzeugt wird, kann zudem die Strömungsmenge des vom Signalkanal durch den Auslaßkanal zum Speichertank strömenden Hydraulikfluids verringert werden, um eine Drucksteuerung mit geringem Energieverlust zu erzielen.

Claims

1. Ventil (5; 5A - 5G) zur Steuerung eines von einer Hydraulikfluid-Speisequelle (1, 2) zu einem Stellglied (4; 4A; 4B) geförderten Hydraulikfluidstroms, mit einem Stromventil (8; 8A - 8G), das einen mit der Hydraulikfluid-Speisequelle (1, 2) verbundenen Zufuhrkanal (11; 11a, 11b), einen mit dem Stellglied (4) verbundenen Lastkanal (12; 12a, 12b) und eine erste variable Primärdrossel (14; 14a, 14b) aufweist, die zwischen dem Zufuhrkanal und dem Lastkanal angeordnet und in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße des Stromventils geöffnet ist; einem ersten Signalkanal (18; 16a, 17a, 16b, 17b, 18), der stromabwärts der ersten variablen Drossel angeordnet ist und einen Kanalabschnitt (15, 15a, 15b) zur Erfassung des Lastdrucks des Stellglieds aufweist; einem mit einem Speichertank (56) verbundenen Tankkanal (13; 13a, 13b); einem Auslaßkanal (30; 16b, 17b, 16a, 17a) zur Verbindung des ersten Signalkanals mit dem Tankkanal; und einer zweiten variablen Drossel (21; 21a, 21b), die in dem Auslaßkanal angeordnet ist und eine in Abhängigkeit von der Betriebsgröße des Stromventils veränderliche Öffnung aufweist, um in dem ersten Signalkanal einen gegenüber dem Lastdruck unterschiedlichen Steuerdruck zu erzeugen, welcher der Hydraulikfluid-Speisequelle über einen zweiten Signalkanal (19) zur Steuerung des von der Hydraulikfluid- Speisequelle geförderten Fluidvolumens zugeführt wird; wobei das Ventil eine in dem ersten Signalkanal (18; 16a, 17a, 16b, 17b, 18) angeordnete zusätzliche Drosseleinrichtung (22; 22a, 22b) zur Verringerung des in dem Kanalabschnitt (15; 15a, 15b) des ersten Signalkanals erfaßten Lastdrucks aufweist, so daß als Steuerdruck ein Druck in dem ersten Signalkanal erzeugt wird, der geringer als der erfaßte Lastdruck ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, wobei die zweite variable Drossel (21; 21a, 21b) derart ausgebildet ist, daß sie in einer neutralen Stellung des Stromventils (8, 8A - 8G) mit einer vorbestimmten Öffnung geöffnet und nach der Öffnung der ersten variablen Drossel geschlossen ist, wenn das Stromventil betätigt wird.

3. Ventil nach Anspruch 1, das ferner eine Einrichtung (10) für die Auswahl des höheren Drucks zur Wahl des maximalen Steuerdrucks einschließlich des in den ersten Signalkanal (18; 16a, 17a, 16b, 17b, 18) erzeugten Steuerdrucks und zur Leitung des ausgewählten Maximaldrucks als Steuerdruck zum zweiten Signalkanal (19) aufweist.

4. Ventil nach Anspruch 1, das ferner ein Druckausgleichsventil (9) zur Steuerung eines Differenzdrucks über der ersten variablen Drossel (14; 14a, 14b) und einen dritten Kanal (32) zur Leitung des im ersten Signalkanal (18; 16a, 17a, 16b, 17b, 18) erzeugten Steuerdrucks zum Druckausgleichsventil aufweist, wobei das Druckausgleichsventil einen Differenzdruck zwischen dem Eingangsdruck der ersten variablen Drossel und dem Steuerdruck in dem ersten Signalkanal auf einem vorbestimmten Wert hält, um dadurch den Differenzdruck über der ersten variablen Drossel zu steuern.

5. Ventil nach Anspruch 1, wobei das Stromventil (8; 8A - 8G) einen in Axialrichtung beweglichen Steuerschieber (7a, 7b; 7) aufweist und wobei die erste veränderliche Drossel (14; 14a, 14b), die zweite veränderliche Drossel (21; 21a, 21b) und die zusätzliche Drosseleinrichtung (22, 22a, 22b) in dem Steuerschieber ausgebildet sind.

6. Ventil nach Anspruch 1, wobei ein Sperrventil (23; 25a, 25b) zwischen der ersten veränderlichen Drossel (14a, 14b) und dem Lastkanal (12a, 12b) angeordnet ist, um die Strömung des Hydraulikfluids nur in einer Richtung von der ersten veränderlichen Drossel zum Lastkanal zu ermöglichen.

7. Ventil nach Anspruch 1, wobei eine Bedienersperre (26) in dem Lastkanal (12a, 12b) angeordnet ist.

8. Ventil nach Anspruch 1, das ferner eine Begrenzungseinrichtung (36; 36A; 26B) zur Begrenzung des Betätigungsbereichs des Stromventils (8E; 8F; 8G) einen vorbestimmten Wert aufweist.

9. Ventil (5A - 5G) zur Steuerung eines von einer Hydraulikfluid-Speisequelle (1, 2) zu einem doppeltwirkenden Stellglied (4A; 4B) geförderten Hydraulikfluidstroms, mit einem Stromventil (8A - 8G), das mit der Hydraulikfluid-Speisequelle verbundene Zufuhrkanäle (11a, 11b), zwei mit dem Stellglied verbundene Lastkanäle (12a, 12b) und zwei erste variable Primärdrosseln (14a, 14b) aufweist, die jeweils zwischen den Zufuhrkanälen und den beiden Lastkanälen angeordnet und in Abhängigkeit von der Betriebsrichtung wechselweise mit einer von einer Betriebsgröße des Stromventils abhängigen Öffnung geöffnet sind; zwei ersten Signalkanälen (16a, 17a, 16b, 17b, 18), die jeweils stromabwärts der beiden ersten variablen Drosseln angeordnet sind und Kanalabschnitte (15a, 15b) zur Erfassung des Lastdrucks des Stellglieds abwechselnd in Abhängigkeit von der Betätigungsrichtung aufweisen; zwei jeweils mit einem Speichertank (56) verbundenen Tankkanälen (13a, 13b); zwei Auslaßkanälen (16b, 17b, 16a, 17a) jeweils zur Verbindung der beiden ersten Signalkanäle mit den beiden Tankkanälen: und zwei zweiten variablen Drosseln (21a, 21b), die jeweils in den beiden Auslaßkanälen angeordnet sind und in Abhängigkeit von der Betriebsgröße des Stromventils veränderliche Öffnungen aufweisen, um in den beiden ersten Signalkanälen abwechselnd in Abhängigkeit von der Betätigungsrichtung einen Steuerdruck zu erzeugen, der sich von dem in der entsprechenden ersten Signalkanälen erfaßten Lastdruck unterscheidet, wobei der abwechselnd in den beiden ersten Signalkanälen erzeugte Steuerdruck der fiydraulikluid-Speisequelle über einen zweiten Signalkanal (19) zur Steuerung des von der Hydraulikfluid-Speisequelle geförderten Fluidvolumens zugeführt wird; wobei das Ventil zwei jeweils in den beiden ersten Signalkanälen angeordnete zusätzliche Drosseleinrichtungen (22a, 22b) zur Verringerung des abwechselnd in den Kanalabschnitten (15a, 15b) der beiden ersten Signalkanäle erfaßten Lastdrucks aufweist, so daß als Steuerdruck in dem entsprechenden ersten Signalkanal ein Druck erzeugt wird, der geringer als der erfaßte Lastdruck ist.

10. Ventil nach Anspruch 9, wobei das Stromventil (8A - 8G) einen in Axialrichtung beweglichen Steuerschieber (7) aufweist, und wobei die zwei ersten veränderlichen Drosseln (14a, 14b), die zwei zweiten veränderlichen Drosseln (21a, 21b) und die beiden zusätzlichen Drosseleinrichtungen (22a, 22b) in dem Steuerschieber ausgebildet sind.

11. Ventil nach Anspruch 10, wobei der Steuerschieber zwei Innenkanäle (16a, 16b) aufweist, von denen einer (16a) der beiden Innenkanäle die Funktion von einem der beiden ersten Signalkanäle und der andere (16b) der beiden Innenkanäle die Funktion von einem der beiden Auslaßkanäle aufweist, wenn eine (14a) der beiden ersten variablen Drosseln (14a, 14b) bei einer Axialbewegung des Steuerschiebers in einer Richtung geöffnet wird, und wobei einer (16a) der beiden Innenkanäle die Funktion von dem anderen der beiden Auslaßkanäle und der andere (16b) der beiden Innenkanäle die Funktion des anderen der beiden ersten Signalkanäle aufweist, wenn die andere (14b) der beiden ersten variablen Drosseln (14a, 14b) bei einer Axialbewegung des Steuerschiebers in der anderen Richtung geöffnet wird.

12. Ventil nach Anspruch 11, wobei die zwei Innenkanäle erste Kanalabschnitte (16a, 16b) stromabwärts der zwei ersten veränderlichen Drosseln (14a, 14b) und zweite Kanalabschnitte (15a, 15b) aufweisen, die jeweils die beiden Lastkanäle (12a, 12b) mit den beiden Tankkanälen (13a, 13b) verbinden können, und wobei Sperrventile (25a, 25b) jeweils zwischen den ersten Kanalabschnitten und den zweiten Kanalabschnitten angeordnet sind, damit das Hydraulikfluid nur in einer Richtung von dem ersten Kanalabschnitt zum zweiten Kanalabschnitt strömen kann.

13. Hydraulisches Antriebssystem mit einer Hydraulikfluidspeisequelle (1, 2), mindestens einem von einem Hydraulikfluid von der Hydraulikfluid-Speisequelle angetriebenen Stellglied (4; 4A, 4B) und einem Ventil (5; 5A - 5G) zur Steuerung eines von der Hydraulikfluid-Speisequelle zu dem Stellglied geförderten Hydraulikfluidstroms, wobei das Ventil ein Stromventil (8; 8A - 8G) mit einem mit der Hydraulikfluid-Speisequelle (1, 2) verbundenen Zufuhrkanal (11; 11a, 11b), einem mit dem Stellglied (4) verbundenen Lastkanal (12; 12a, 12b) und einer zwischen dein Zufuhrkanal und dem Lastkanal angeordneten und in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße des Stromventils geöffneten ersten variablen Primärdrossel (14; 14a, 14b), die einen ersten Signalkanal (18; 16a, 17a, 16b, 17b, 18) der stromabwärts der ersten variablen Drossel angeordnet ist und einen Kanalabschnitt (15; 15a, 15b) zur Erfassung des Lastdrucks des Stellglieds enthält; einen mit einem Speichertank (56) verbundenen Tankkanal (13; 13a, 13b); einen Auslaßkanal (30; 16b, 17b, 16a, 17a) zur Verbindung des ersten signalkanals mit dem Tankkanal; eine zweite variable Drossel (21; 21a, 21b), die in dem Auslaßkanal angeordnet ist und eine in Abhängigkeit von der Betriebsgröße des stromventils veränderliche Öffnung zur Erzeugung eines sich vom Lastdruck unterscheidenden steuerdrucks in dem ersten signalkanal enthält; und einen zweiten signalkanal (19) zur Leitung des steuerdrucks im ersten signalkanal zur Hydraulikfluid-Speisequelle aufweist; wobei das Ventil (5; 5A - 5G) eine in dem ersten Signalkanal (18; 16a, 17a, 16b, 17b, 18) angeordnete Zusatz-Drosseleinrichtung (22; 22a, 22b) zur Verringerung des in dem Kanalabschnitt (15; 15a, 15b) des ersten Signalkanals erfaßten Lastdrucks aufweist, so daß als steuerdruck in dem ersten signalkanal ein Druck erzeugt wird, der geringer als der erfaßte Lastdruck ist.

14. Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 13, wobei die Hydraulikfluid-Speisequelle eine Hydraulikpumpe (1) um eine Pumpensteuereinrichtung (2) zur Steuerung einer Fördermenge der Hydraulikpumpe derart aufweist, daß ein Differenzdruck zwischen dem Förderdruck der Hydraulikpumpe und dem durch den zweiten Signalkanal (19) geleiteten Steuerdruck im wesentlichen konstantgehalten wird.

15. Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 13, das ferner ein Druckausgleichsventil (9) zur Steuerung eines Differenzdrucks über der ersten variablen Drossel (14; 14a, 14b) und einen dritten Signalkanal (32) zur Leitung des in dem ersten Signalkanal (18; 16a, 17a, 16b, 17b, 18) erzeugten Steuerdrucks zum Druckausgleichsventil aufweist, wobei das Druckausgleichsventil den Differenzdruck zwischen dem Eingangsdruck der ersten veränderlichen Drossel und dein Steuerdruck in dem ersten Signalkanal auf einen vorbestimmten Wert hält, um dadurch den Differenzdruck über der ersten variablen Drossel zu steuern.