EP0650558B1

EP0650558B1 - Steueranordnung für mindestens einen hydraulischen verbraucher

Info

Publication number: EP0650558B1
Application number: EP93915747A
Authority: EP
Inventors: Armin Stellwagen
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1992-07-16
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1997-01-29
Anticipated expiration: 2013-06-30
Also published as: DE4223389C2; WO1994002743A1; EP0650558A1; US5558004A; DE4223389A1; JPH07509046A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für mindestens einen hydraulischen Verbraucher, bei der der Verbraucher über eine Wegeventileinrichtung (14) hinsichtlich Richtung und Geschwindigkeit steuerbar ist, bei der von der Wegeventileinrichtung (14) zwei Verbraucherleitungen (21, 22) zum Verbraucher führen, von denen jede über einen Wegeventilkolben (15) und einer Messblende (30) an eine Pumpe (85) bzw. an einem Tank anschliessbar ist, und bei der jeder Verbraucherleitung ein Drosselventil (23) mit einem Steuerkolben (34) zugeordnet ist. Der Verbraucher soll leckölfrei in einer bestimmten Position gehalten werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass der Steuerkolben (34) des Drosselventils (23) stromab des Wegeventilkolbens (14) und der Messblende (30) in der Verbraucherleitung (21, 22) angeordnet ist, dass von dem Steuerkolben (32) ein Ventilsitz (35) beaufschlagbar ist, dass der Steuerkolben (34) vorne eine erste Druckfläche (36), die im Sinne eines Öffnens des Drosselventils (23) von dem stromab der Wegeventileinrichtung (14) und der Messblende (30) in der jeweiligen Verbraucherleitung (21, 22) herrschenden Druck beaufschlagbar ist, hinten eine Druckfläche (41), die im Sinne eines Schliessens des Drosselventils (23) von einem in der Ruhestellung des Wegeventilkolbens (15) allein von der Last erzeugten Steuerdruck beaufschlagbar ist, und vorne eine dritte Druckfläche (40) aufweist, die im Sinne eines Öffnens des Drosselventils (23) von dem in der jeweiligen Verbraucherleitung (21, 22) zwischen Drosselventil (23) und Verbraucher herrschenden Lastdruck beaufschlagbar ist, und dass bei einer Entlastung der jeweiligen Verbraucherleitung (21, 22) zum Tank der auf die zweite Druckfläche (41) wirkende Druck verringerbar ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Steueranordnung für mindestens einen hydraulischen Verbraucher, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist. Solche Steueranordnungen werden insbesondere für mobile Arbeitsgeräte wie Bagger, Radlader oder Autokrane verwendet.
Aus der DE 36 34 728 A1 ist schon eine Steueranordnung bekannt, bei der der Verbraucher über eine Wegeventileinrichtung hinsichtlich Richtung und Geschwindigkeit steuerbar ist und bei der von der Wegeventileinrichtung zwei Verbraucherleitungen zum Verbraucher führen, von denen jede über einen Wegeventilkolben und eine Meßblende an eine Pumpe bzw. über den Wegeventilkolben an einen Tank anschließbar ist. Die Meßblende wird durch Feinsteuernuten an einem Ringbund des Wegeventilkolbens gebildet, mit deren Hilfe die Geschwindigkeit des Verbrauchers gesteuert werden kann. Ein Drosselventil mit einem Steuerkolben ist zwischen der Meßblende und den Abschnitten des Wegeventilkolbens, die der Richtungssteuerung dienen, angeordnet. In der Ruhestellung des Wegeventilkolbens sind die Verbraucherleitungen durch den Wegeventilkolben zum Tank hin abgesperrt. Die Abdichtung erfolgt längs eines Spaltes zwischen dem Kolben und dem den Kolben aufnehmenden Gehäuse. Diese Abdichtung ist nicht vollständig, so daß Leckverluste in den Verbraucherleitungen auftreten, die zu einer Bewegung des Verbrauchers und damit zu einer Veränderung der Lage des mit diesem hydraulischen Verbraucher bewegten Teils eines Arbeitsgerätes führen können.
Aus der DE 34 13 866 A1 ist eine Steueranordnung für einen hydraulischen Verbraucher bekannt, bei der in jeder Verbraucherleitung ein Drosselventil mit einem Steuerkolben angeordnet ist. Konstruktiv ist die Anordnung so getroffen, daß sich der Steuerkolben eines Drosselventils in einer Bohrung des Wegeventilkolbens befindet, der somit als Gehäuse des Drosselventils betrachtet werden kann. In einer Schaltstellung, in der die entsprechende Verbraucherleitung mit der Pumpe verbunden ist, fließt Hydraulikflüssigkeit aus einem Ringkanal der Wegeventileinrichtung über Bohrungen in das Innere des Wegeventilkolbens, dort über das Drosselventil und über weitere Bohrungen wieder aus dem Inneren des Wegeventilkolbens nach außen in einen weiteren Ringkanal, von dem die Verbraucherleitung ausgeht. In der Ruhestellung des Wegeventilkolbens sind die beiden Ringkanäle sowie ein dritter Ringkanal, der mit dem Tank verbunden ist, durch den schmalen Spalt zwischen dem Wegeventilkolben und dem Gehäuse des Wegeventils abgedichtet. Somit ist auch bei der aus der DE 34 13 866 A1 bekannten Steueranordnung eine Verbraucherleitung nicht leckagefrei gesperrt, so daß der Verbraucher seine Lage verändern kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steueranordnung, die für mindestens einen hydraulischen Verbraucher vorgesehen ist und die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 aufweist, so auszubilden, daß die leckölfreie Absperrung der Verbraucherleitungen verbessert wird, so daß der Verbraucher seine Position sicher beibehält, wenn sich die Wegeventileinrichtung in ihrer Ruhelage befindet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steueranordnung gelöst, die außer mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff auch mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ausgestattet ist. Danach ist zunächst der Steuerkolben des Drosselventils stromab des Wegeventilkolbens und der Meßblende in der Verbraucherleitung angeordnet. Stromab meint dabei, daß eine Hydraulikflüssigkeit zunächst die Wegeventileinrichtung und die Meßblende und dann erst das Drosselventil durchströmt, wenn die entsprechende Verbraucherleitung mit dem Druckanschluß der Pumpe verbunden ist. Zum weiteren ist das Drosselventil als Sitzventil gestaltet und besitzt einen Steuerkolben, von dem ein Ventilsitz beaufschlagbar ist. Mit Hilfe des Drosselventils läßt sich somit die Verbraucherleitung leckagefrei abdichten. Der Steuerkolben des Drosselventils ist nun mit verschiedenen Flächen versehen, die so mit Druck beaufschlagbar sind, daß der Steuerkolben aufmacht, wenn die Verbraucherleitung über die Wegeventileinrichtung von der Pumpe mit Druck beaufschlagt wird, daß der Steuerkolben ebenfalls aufmacht, wenn über die Verbraucherleitung Hydraulikflüssigkeit vom Verbraucher zum Tank zurückfließen soll und daß der Steuerkolben auf dem Ventilsitz aufsitzt, wenn sich der Wegeventilkolben in einer Ruhestellung befindet. Der Steuerkolben besitzt vorne, d.h. auf der dem Ventilsitz zugewandten Seite, eine erste Druckfläche, die im Sinne eines Öffnens des Drosselventils von dem stromab der Wegeventileinrichtung und der Meßblende in der jeweiligen Verbraucherleitung herrschenden Druck beaufschlagbar ist. Hinten, d.h. auf der dem Ventilsitz abgewandten Seite, besitzt der Steuerkolben des Drosselventils eine zweite Druckfläche, die im Sinne eines Schließens des Drosselventils von einem in der Ruhestellung des Wegeventilkolbens allein von der Last erzeugten Steuerdruck beaufschlagbar ist. Schließlich hat der Steuerkolben des Drosselventils vorne, d.h. auf der dem Ventilsitz zugewandten Seite, eine dritte Druckfläche, die im Sinne eines Öffnens des Drosselventils von dem in der jeweiligen Verbraucherleitung zwischen Drosselventil und Verbraucher herrschenden Lastdruck beaufschlagbar ist. Die durch Beaufschlagung dieser dritten Druckfläche mit dem Lastdruck erzeugte Kraft soll das Drosselventil öffnen, wenn die Verbraucherleitung zum Tank hin entlastet wird. Um dieses Öffnen zu erreichen, ist bei einer derartigen Entlastung der jeweiligen Verbraucherleitung zum Tank der auf die hintere, zweite Druckfläche wirkende Druck verringerbar. An der hinteren, zweiten Druckfläche wird in der Ruhestellung des Wegeventilkolbens eine Kraft erzeugt, die dem an der dritten Druckfläche herrschenden Druck entgegenwirkt und das Schließen des Drosselventils in der Ruhestellung des Wegeventilkolbens ermöglicht. Das Drosselventil dichtet somit in der Ruhestellung des Wegeventilkolbens die Verbraucherleitung leckölfrei ab. Andererseits kann der Verbraucher von der Pumpe gespeist und zum Tank hin entlastet werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Steueranordnung kann man den Unteransprüchen entnehmen.
So wird eine Ausbildung gemäß Anspruch 2 besonders bevorzugt. Denn dann ist in Fällen, in denen ein Teil eines mobilen Arbeitsgerätes von der Last bewegbar ist, also z.B. beim Absenken der Schaufel eines Radladers, ein lastkompensiertes Absenken möglich.
Gemäß Anspruch 3 weist der Steuerkolben einen zylindrischen Abschnitt mit wenigstens einer Feinsteuernut auf. Damit ist eine feine Drosselung des Flüssigkeitsstromes möglich.
Moderne Steueranordnungen für mobile Arbeitsgeräte sind sehr oft so ausgeführt, daß bei nicht für alle gerade betätigten Verbraucher ausreichender Pumpenfördermenge alle Verbraucher mit einer prozentual geringeren Fördermenge gespeist werden, sich also in derselben Stellung des Wegeventilkolbens alle um dasselbe prozentuale Maß langsamer bewegen. Dazu wird der höchste Lastdruck ermittelt und auf die als Druckwaage wirkenden Drosselventile der verschiedenen Verbraucher gegeben. Auch eine lastdruckkompensierte Steuerung ist damit möglich, d.h., daß bei einer bestimmten Stellung der Meßblende unabhängig von der Last die Geschwindigkeit des Verbrauchers konstant bleibt. Um diese Funktionen zu erhalten, ist nun gemäß Anspruch 4 bei einer erfindungsgemäßen Steueranordnung vorgesehen, daß der Steuerdruck, also der auf die hintere zweite Druckfläche des Steuerkolbens des Drosselventils wirkende Druck entsprechend den Größen der ersten, zweiten und dritten Druckfläche derart aus dem Lastdruck des jeweiligen Verbrauchers und dem höchsten Lastdruck mehrerer Verbraucher generiert wird, daß am Steuerkolben ein Kräftegleichgewicht zwischen den auf die erste und dritte Druckfläche einerseits und der auf die zweite Druckfläche andererseits ausgeübten Kräfte einstellbar ist. Der Steuerdruck läßt sich in vorteilhafterweise dadurch generieren, daß ein von der zweiten Druckfläche begrenzter Steuerraum über eine erste Düse mit einer vom Lastdruck beaufschlagten Leitung und über eine zweite Düse mit einer vom maximalen Lastdruck beaufschlagten Leitung verbunden ist. Mit Hilfe der Düsen wird ein Steuerdruck generiert, der zwischen dem Lastdruck des jeweiligen Verbrauchers und dem höchsten Lastdruck liegt oder dem Lastdruck entspricht, wenn der Lastdruck des jeweiligen Verbrauchers gerade der höchste Lastdruck ist. Wenn in der Ruhestellung des Wegeventilkolbens der höchste Lastdruck nicht auf der dem Steuerraum abgekehrten Seite der zweiten Düse anliegt, diese Seite vielmehr abgesperrt ist, entspricht der Druck im Steuerraum dem Lastdruck des jeweiligen Verbrauchers. Damit die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit keinen Einfluß auf den Steuerdruck hat, ist es günstig, wenn gemäß Anspruch 7 die erste Druckfläche und die zweite Druckfläche gleich groß sind und die erste Düse und die zweite Düse zwei gleiche Düsen sind. Natürlich wird dadurch auch die Herstellung des Steuergerätes vereinfacht und um eine Fehlerquelle vermindert.
Der Anspruch 8 betrifft eine andere Ausführung eines Steuerkolbens des Drosselventils. Dieser ist nicht nur an seiner vorderen sondern auch an seiner hinteren Stirnseite gestuft und weist dort eine zweite und eine vierte Druckfläche auf. Die vierte Druckfläche ist ebenso groß wie die dritte Druckfläche und im Sinne eines Schließens des Drosselventils vom Lastdruck beaufschlagbar. Der Steuerraum hinter der vierten Druckfläche kann über eine Düse mit dem zwischen dem Drosselventil und dem Verbraucher befindlichen Abschnitt der Verbraucherleitung verbunden sein. Dies ermöglicht eine Entlastung dieses Steuerraumes bei einer Entlastung der Verbraucherleitung. Andererseits ist der Steuerkolben dann, wenn die Verbraucherleitung mit dem Druckanschluß der Pumpe verbunden ist, gegenüber dem Lastdruck ausgeglichen. Die zweite Druckfläche ist ebenso groß wie die erste Druckfläche und vom maximalen Lastdruck beaufschlagbar. Damit stellt sich auch vor dem Drosselventil der maximale Lastdruck ein. Wie bei einem Steuerkolben mit nur einer hinteren Druckfläche ist somit auch hier der Druckabfall über die Meßblende und damit die Geschwindigkeitkeit des Verbrauchers unabhängig von der Last.
Sowohl bei einem Steuerkolben mit nur einer hinteren Druckfläche als auch bei einem mit zwei hinteren Druckflächen kann man eine Druckfeder vorsehen, die den Steuerkolben im Sinne eines Schließens des Drosselventils belastet. Man ist dann unabhängig von der Einbaulage des Drosselventils. Auch ist bei der Ausführung mit dem zweifach gestuften Steuerkolben, bei dem ja der Lastdruck ausgeglichen ist, dafür gesorgt, daß der Steuerkolben in der Ruhestellung des Wegeventilkolbens mit einer gewissen Kraft gegen den Ventilsitz gedrückt wird.
Ausgestaltungen, die sich darauf beziehen, wie ein Steuerraum hinter dem Steuerkolben in vorteilhafter Weise entlastbar ist und wie man in vorteilhafter Weise auch eine Lastkompensation für den Fall erhält, daß der Verbraucher durch die Last verstellt wird, sind in den Unteransprüchen 9 bis 13 zu finden. So ist gemäß Anspruch 9 ein Steuerraum hinter dem Steuerkolben über ein entsperrbares Rückschlagventil entlastbar, das im geschlossenen Zustand den Steuerraum leckölfrei absperrt. Zum Aufmachen wird das Rückschlagventil vorteilhafterweise mit einem Steuerdruck für einen hydraulisch verschiebbaren Wegeventilkolben oder mit dem Pumpendruck angesteuert, der jedoch z.B. beim Absenken einer Last wesentlich geringer als der beim Heben der Last im Steuerraum anstehende Druck sein kann. Deshalb ist gemäß Anspruch 10 das Schließelement des Rückschlagventils von einem Hilfskolben vom Ventilsitz abhebbar, der eine mit Steuerdruck beaufschlagbare Steuerfläche besitzt, die wesentlich größer als die Sperrfläche am Schließelement ist. Unter Sperrfläche ist dabei die Fläche am Schließelement zu verstehen, die dem Steuerdruck im Steuerraum im Sinne eines Schließens des Rückschlagventils ausgesetzt ist. Gemäß Anspruch 11 ist der Steuerraum hinter der Steuerfläche des Hilfskolbens in der Ruhestellung der Wegeventileinrichtung zum Tank hin entlastbar, so daß das Rückschlagventil sicher geschlossen ist.
Damit der Verbraucher unabhängig von der Höhe der Last in einer bestimmten Position des oder der Wegeventilkolben mit gleicher Geschwindigkeit, also lastkompensiert abgesenkt werden kann, ist gemäß Anspruch 12 zwischen das Rückschlagventil und einen zwischen der Wegeventileinrichtung und dem Drosselventil liegenden Abschnitt der Verbraucherleitung eine Druckwaage eingefügt, deren Regelkolben in die eine Richtung von dem Druck in dem Abschnitt der Verbraucherleitung beaufschlagbar ist und in die andere Richtung von einer Feder beaufschlagt wird. Der Druck in dem Abschnitt der Verbraucherleitung entspricht beim Ablaufen der Hydraulikflüssigkeit dem Druck vor der Meßblende der Wegeventileinrichtung, während der Regelkolben auf der anderen Seite lediglich dem überlicherweise nach der Blende herrschenden Tankdruck ausgesetzt ist. Die Druckwaage hält also in einer bestimmten Stellung des Wegeventilkolbens den Druckabfall über die Meßblende und damit den Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit unabhängig von der Höhe der Last konstant. Die Druckwaage kann als Vorsteuerdruckwaage für das Drosselventil bezeichnet werden und verändert den Druck in deren Steuerraum so, daß der Druckabfall über das Drosselventil in Abhängigkeit von der Höhe der Last derart variiert, daß der Druckabfall über die Meßblende konstant ist.
Zur Einspeisung des höchsten Lastdrucks in eine Lastsignalleitung wird bevorzugt nicht eine Wechselventilkette, sondern gemäß Anspruch 14 ein Lastsignalventil verwendet, das die Generierung eines Lastsignals gestattet, ohne daß der Verbraucherleitung zwischen dem Drosselventil und dem Verbraucher Öl entnommen wird. Solche Lastsignalventile sind an sich bekannt. Bei einer erfindungsgemäßen Steueranordnung ist nun ein einer oder mit Hilfe von Wechselventilen auch beiden Verbraucherleitungen eines Verbrauchers zugeordnetes Lastsignalventil mit einem Arbeitseingang zwischen der Wegeventileinrichtung und dem Drosselventil mit einer Verbraucherleitung verbindbar, mit einem Arbeitsausgang an eine Lastsignalleitung angeschlossen, mit einem ersten Steuereingang zwischen Drosselventil und Verbraucher an die Verbraucherleitung angeschlossen und mit einem zweiten Steuereingang an die Lastsignalleitung angeschlossen. Um bei stillgesetztem Verbraucher wenig Leckölverluste vom ersten Steuereingang über einen Schieberkolben des Lastsignalventils zum Tank zu haben, ist der Schieberkolben gemäß Anspruch 15 zweckmäßigerweise so gestaltet, daß mit ihm der erste Steuereingang sitzventilartig gegen die Arbeitsanschlüsse des Lastsignalventils absperrbar ist. Bei einem einfachen Sitz wird man die Absperrung vorteilhafterweise so gestalten, daß der Schieberkolben vom Lastdruck des Verbrauchers gegen den Sitz gedrückt werden kann. Es wird somit dann abgesperrt, wenn der Lastdruck des stillgesetzten Verbrauchers höher ist als der höchste Lastdruck der gerade bewegten Verbraucher oder wenn alle Verbraucher ruhen, so daß in der Lastsignalleitung kein Druck ansteht. Mit einem Doppelsitz kann erreicht werden, daß auch dann abgesperrt ist, wenn der höchste Lastdruck der gerade bewegten Verbraucher höher ist als der Lastdruck des ruhenden Verbrauchers. Ganz geringe Leckölverluste treten auf, wenn der höchste Lastdruck der gerade bewegten Verbraucher unter den Lastdruck des ruhenden Verbrauchers absinkt oder umgekehrt und der Schieberkolben vom einen Sitz zum anderen Sitz wechselt. Besonders günstig erscheint auch, wenn in der über das Lastsignalventil führenden Verbindung von der Verbraucherleitung zur Lastsignalleitung ein Rückschlagventil angordnet ist, das zur Verbraucherleitung hin sperrt. Dieses Rückschlagventil verhindert Verluste aus der Lastsignalleitung zum Tank über die Wegeventileinrichtung, wenn der Verbraucher unbetätigt ist, sein Lastdruck jedoch größer ist als der höchste Lastdruck der betätigten Verbraucher und das Lastsignalventil somit auf Durchgang steht. Insbesondere die leckölfreie sitzventilartige Gestaltung des Schieberkolbens des Lastsignalventils ist auch unabhängig von Merkmalen aus vorhergehenden Ansprüchen mit Vorteilen anwendbar.
Der zur Steuerung des Steuerkolbens des Drosselventils notwendige höchste Lastdruck wird vorteilhafterweise nicht direkt an der Lastsignalleitung abgegriffen, sondern gemäß Anspruch 20 mit Hilfe eines Kopierventils generiert. Dieses ist mit einem Arbeitseingang zwischen der Wegeventileinrichtung und dem Drosselventil an einer Verbraucherleitung angeschlossen und mit einem Arbeitsausgang mit einem Steuerraum hinter dem Steuerkolben des Drosselventils verbunden. Damit steht am Arbeitsausgang des Kopierventils kein Druck an, wenn der Abschnitt der Verbraucherleitung zwischen Drosselventil- und Wegeventileinrichtung über letztere zum Tank hin entlastet ist. Ein erster Steuereingang, an dem das Kopierventil in Öffnungsrichtung mit Druck beaufschlagbar ist, ist an die Lastsignalleitung angeschlossen, während der zweite Steuereingang an den Arbeitsausgang angeschlossen ist bzw. mit diesem zusammenfällt. Damit kann der Druck am Arbeitsausang des Kopierventils nicht höher als der höchste Lastdruck werden. Damit die Verbraucherleitung bei unbetätigtem Verbraucher nicht über das Kopierventil allmählich leerläuft, wenn dieses offen ist, weil der Lastdruck des Verbrauchers kleiner ist als der höchste Lastdruck der betätigten Verbraucher, ist in der Verbindung von der Verbraucherleitung zum Steuerraum hinter dem Steuerkolben des Drosselventils vorteilhafterweise ein Rückschlagventil angeordnet. Unter Umständen kann dies dasselbe Rückschlagventil sein wie dasjenige, das in der Verbindung zwischen der Verbraucherleitung und der Lastsignalleitung verhindern soll, daß aus der Lastsignalleitung über das auf Durchgang gestellte Lastsignalventil Hydraulikflüssigkeit zur Wegeventileinrichtung und über diese zum Tank abströmt. Soll das Rückschlagventil in vorteilhafter Weise jedoch auch die zusätzliche Funktion übernehmen, Leckölverluste aus der Verbraucherleitung zu verhindern, die durch eine unvollkommene Abdichtung zwischen dem Schieberkolben des Kopierventils und dem diesen Schieberkolben in einer Bohrung aufnehmenden Gehäuse auftreten könnten, so wird das Rückschlagventil gemäß Anspruch 21 in der Verbindung zwischen dem Schieberkolben und einem Steuerraum hinter dem Steuerkolben des Drosselventils anggeordnet. Der Sitz für den beweglichen Ventilkörper des Rückschlagventils darf sich dabei nicht am Schieberkolben befinden.
Der Aufwand für die Anordnung des Lastsignalventils und des Kopierventils ist gering, wenn gemäß Anspruch 23 sich der Schieberkolben des Lastsignalventils und der Schieberkolben des Kopierventils in derselben Gehäusebohrung befinden und zwischen den beiden Schieberkolben die Lastsignalleitung, an die ja beide Ventile mit einem Steuer- oder Arbeitseingang angeschlossen sind, mit der Gehäusebohrung verbunden ist. Der Eintauchweg der Schieberkolben in die Bohrung wird vorteilhafterweise jeweils durch einen Kopf größeren Durchmessers begrenzt.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Steueranordnung sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen

Figur 1: überblickartig einen Schaltplan für eine Steueranordnung gemäß einer ersten Ausführung und für mehrere hydraulische Verbraucher,
Figur 2: einen detaillierteren Ausschnitt des Schaltplans aus Figur 1 zur Ansteuerung einer Seite eines hydraulischen Verbrauchers,
Figur 3: einen Schaltplan gemäß demjenigen nach Figur 2, wobei jedoch die Ventile im Hinblick auf ihre konstruktive Ausgestaltung und ihre räumliche Zuordnung zueinander gezeigt sind,
Figur 4: eine andere Anordnung einzelner Ventile der Ausführung nach Figur 3, wobei diese Ventile zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind,
Figur 5: der räumliche Aufbau einer Ventilsektion für einen einzelnen hydraulischen Verbraucher der mehreren Verbraucher aus Figur 1,
Figur 6: ein anderer Ventilblock mit einem einzigen Schieberkolben der Wegeventileinrichtung für beide Verbraucherleitungen eines hydraulischen Verbrauchers und
Figur 7: ein Drosselventil mit einem anderen Steuerkolben.

In einem Gehäuseblock 10, der einstückig oder sandwichartig mehrteilig hergestellt und mehrere gleich aufgebaute Ventilsektionen 11 aufweist, verlaufen zwischen allen Sektionen eine Pumpenleitung 12 und eine Tankleitung 13 und eine Lastsignalleitung 57. In jeder Sektion 11 ist eine Wegeventileinrichtung 14 untergebracht, die gemäß Figur 1 für jede Seite A bzw. B des durch die entsprechende Sektion gesteuerten hydraulischen Verbrauchers einen aus einer mittleren Ruhestellung nach beiden Seiten hin gegen die Kraft eines Druckfeder hydraulisch verschiebbaren Wegeventilkolben 15 besitzt und die man dementsprechend als aus 2-Wegeventilen 16 und 17 zusammengefügt anschauen kann. Jedes Wegeventil besitzt einen Arbeitseingang 18, der an die Pumpenleitung 12 angeschlossen ist und einen Arbeitseingang 19, der an die Tankleitung 13 angeschlossen ist. Von einem Arbeitsausgang 20 jedes Wegeventils führt eine Verbraucherleitung 21 bzw. 22 zur Seite A bzw. B des Verbrauchers.
In jede Verbraucherleitung ist ein Drosselventil 23 eingefügt, auf dessen Aufbau und Funktion später eingegangen wird.
In der Mittelstellung eines Wegeventilskolbens 15 ist der zwischen dem Drosselventil 23 und einem Wegeventil befindliche Abschnitt 28 einer Verbraucherleitung zum Tank hin entlastet. Der Arbeitseingang 18 ist gesperrt. Wird ein Wegeventilkolben 15 in der Anschauung nach Figur 1 nach rechts verschoben, werden der Arbeitseingang 18 und der Arbeitsausgang 20 eines Wegeventils miteinander verbunden. Der Arbeitseingang 19 wird gesperrt. Bei einer Verschiebung eines Wegeventilkolbens nach links wird der Arbeitseingang 19 mit dem Arbeitsausgang 20 verbunden. Der Arbeitseingang 18 ist mit einem Steuerausgang 29 verbunden. In eine Verbindung zwischen einem Arbeitseingang und dem Arbeitsausgang ist jeweils eine Meßblende 30 bzw. 31 eingefügt, die , wie man Figur 5 entnehmen kann, durch Feinsteuernuten an einem Ringbund 32 eines Wegeventilkolbens 15 realisiert ist. In der Mittelstellung eines Wegeventilkolbens 15 ist neben dem Arbeitsausgang 20 auch der Steuerausgang 29 zum Tank hin entlastet. Die beiden Wegeventilkolben 15 der Wegeventile 16 und 17 werden jeweils gemeinsam, jedoch in entgegengesetzte Richtungen verschoben. Bei einer Betätigung ist also der Arbeitsausgang 20 des einen Wegeventils mit dem Tank und der Arbeitsausgang 20 des anderen Wegeventils mit der Pumpe verbunden.
An den Abschnitt 33 zwischen dem Drosselventil 23 und dem Verbraucher jeder Verbraucherleitung 21 oder 22 ist ein kombiniertes Druckbegrenzungs- und Nachsaugventil angeschlossen, das außerdem mit der Tankleitung 13 verbunden ist.
Zu jedem Drosselventil 23 gehört ein verschiebbarer, in den Ausführungen nach den Figuren 1 bis 6 einfach gestufter Steuerkolben 34, der mit seiner gestuften Stirnseite einer gehäusefesten Kegelfläche 35 zugewandt ist. Die Kreisfläche 36 des Steuerkolbenabschnitts 37 mit dem geringeren Durchmesser kann auf der Kegelfläche 35 aufsitzen und stellt eine erste Druckfläche am Steuerkolben dar, die im Sinne eines Öffnens des Drosselventils 23 von den in dem Abschnitt 28 einer Verbraucherleitung, der in den Zulaufraum 38 eines Drosselventils 23 führt, herrschenden Druck beaufschlagbar ist. Der Abschnitt 33 einer Verbraucherleitung ist an den Ablaufraum 39 eines Drosselventils 23 angeschlossen. Die durch die Stufe im Steuerkolben 34 geschaffene und immer einen Abstand von der Kegelfläche 35 aufweisende Ringfläche 40 ist also von dem im Abschnitt 33 einer Verbraucherleitung herrschenden Druck beaufschlagbar und wird als dritte Druckfläche bezeichnet. Die erste Druckfläche und die dritte Druckfläche des Steuerkolbens 34 sind gleich groß. Hinten besitzt der Steuerkolben 34 eine zweite Druckfläche 41, die einem Steuerraum 42 zugekehrt ist, die von einem Steuerdruck beaufschlagbar ist und die genau so groß ist wie die erste Druckfläche 36 und die dritte Druckfläche 40 zusammengenommen.
Mehrere Steuerventile, die im einzelnen in den Figuren 2, 3 und 4 erkennbar sind, sind in Figur 1 zu einem Ventilblock 50 zusammengefaßt, der über sechs Leitungen mit anderen Teilen der Steueranordnung verbunden ist. Eine erste Leitung 51 führt vom Steuerraum 42 eines Drosselventils 23, eine zweite Leitung 52 vom Steuerausgang 29 eines Wegeventils 16 bzw. 17, eine dritte Leitung 53 vom Abschnitt 33 einer Verbraucherleitung bzw. vom Ablaufraum 39 des Drosselventils 23, eine vierte Leitung 54 von der Tankleitung 13, eine fünfte Leitung 55 von der Lastsignalleitung 57 und eine sechste Leitung 56 von einem Abschnitt 28 einer Verbraucherleitung zu dem Ventilblock 50. Der Steuerraum 42 ist außerdem über eine Düse 58 mit dem Abschnitt 33 einer Verbraucherleitung verbunden. Diese Verbindung kann, wie in Figur 1 angedeutet, innerhalb des Steuerkolbens 34 eines Drosselventils 23 zum Ablaufraum 39 oder, wie den Figuren 2 bis 4 entnommen werden kann, auch außerhalb des Steuerkolbens 34 hergestellt werden.
An die Leitung 51 ist ein zu dieser Leitung hin sperrendes, jedoch entsperrbares Rückschlagventil 65 angeschlossen, das mit einer Druckwaage 66 verbunden ist, die außerdem an die Leitung 56 angeschlossen ist. Der Regelkolben 67 der Druckwaage 66 wird von einer Druckfeder 68 in Richtung "Öffnen" und von dem in der Leitung 56 herrschenden Druck in Richtung "Schließen" beaufschlagt. Die Seite des Regelkolbens 67, an der die Druckfeder 68 angreift, ist über die Leitung 54 mit Tank verbunden. Zum Entsperren wird das Rückschlagventil 65 über die Leitung 52 mit Druck beaufschlagt.
Ein 2/2-Wegeventil 70 wird als Lastsignalventil verwendet und besitzt einen Schieberkolben 71, der auf seiner einen Seite über die Leitung 53 im Sinne eines Öffnens des Lastsignalventils 70 mit dem Lastdruck des jeweiligen Verbrauchers und auf seiner anderen Seite im Sinne eines Schließens des Ventils mit dem in der Lastsignalleitung 57 herrschenden höchsten Lastdruck aller betätigten Verbraucher beaufschlagbar ist. Zwischen dem Arbeitsausgang 73 des Lastsignalventils 70 und der Lastsignalleitung 57 ist in die Leitung 55 ein Rückschlagventil 72 eingefügt, das zum Arbeitsausgang hin sperrt, die Druckbeaufschlagung des Schieberkolbens 71 von der Lastsignalleitung 57 her jedoch nicht beeinflußt. D.h., der entsprechende Steuerraum am Kolben 71 ist, vom Arbeitsausgang 73 aus gesehen, jenseits des Rückschlagventils 72 an die Leitung 55 angeschlossen. Der Arbeitseingang 74 des Lastsignalventils 70 ist über die Leitung 56 mit dem Abschnitt 28 einer Verbraucherleitung verbunden.
Ein zweites 2/2-Wegeventil 75, im folgenden als Kopierventil bezeichnet, ist mit einem Arbeitseingang 76 ebenfalls über die Leitung 56 mit einem Abschnitt 28 einer Verbraucherleitung verbunden. Mit einem Arbeitsausgang 77 ist es über eine Leitung 81 und über ein zu ihm hin sperrendes Rückschlagventil 78 und eine Düse 79 mit dem Steuerraum 42 verbunden. Der Anschluß des Rückschlagventils 65 an den Steuerraum 42 erfolgt, von letzterem aus gesehen, vor der Düse 79 und dem Rückschlagventil 78. Der Schieberkolben 80 des Kopierventils 75 ist auf der einen Seite im Sinne eines Öffnens des Ventils vom in der Lastsignalleitung 57 herrschenden Druck und auf der anderen Seite im Sinne eines Schließens des Ventils vom Druck am Arbeitsausgang 77 beaufschlagt.
Als Druckquelle für die gesamte Steueranordnung wird, wie aus Figur 2 ersichtlich, eine Verstellpumpe 85 verwendet, die in an sich bekannter Weise vom in der Lastsignalleitung 57 herrschenden höchsten Lastdruck, vom in der Pumpenleitung 12 herrschenden Druck und von einer von einem Federelement ausgeübten Kraft gesteuert wird und eine derartige Ölmenge pro Zeiteinheit fördert, daß in der Pumpenleitung 12 ein Druck aufrechterhalten wird, der, vom Federelement bestimmt, um einige bar höher als der in der Lastsignalleitung 57 herrschende Druck ist.
Die konstruktive Gestaltung der Ventile 65, 66, 70, 72, 75 und 78 ist näher aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich. Der Regelkolben 67 der Druckwaage 66 besitzt eine Radialbohrung 86, die je nach Stellung des Regelkolbens mehr oder weniger weit offen ist und eine axiale Sackbohrung 87, die sich zu einem stirnseitigen Steuerraum hin öffnet, in den die Leitung 56 mündet. Gegenüberliegend wirkt auf den Regelkolben 67 die Druckfeder 68. Das Rückschlagventil 65 besitzt ein Schließelement 88 mit einem kegeligen Schließkopf 89, mit dem das Schließelement 88 auf einem gehäusefesten Ventilsitz aufsitzen kann, anschließend an den Schließkopf 89 eine Ringnut 90 und dann noch einen Kolben 91, der dicht in der sich unterhalb des Ventilsitzes befindlichen Bohrung 92 geführt ist und in einen zylindrischen Hohlraum 93 hineinragt, dessen Querschnitt wesentlich größer ist als der Querschnitt, der von der Ventilsitzkante eingerahmt wird und der für den im Steuerraum 42 herrschenden Druck die wirksame Sperrfläche zum Schließen des Rückschlagventils 65 darstellt. Ein Verbindungskanal zwischen dem Rückschlagventil 65 und der Druckwaage 66 mündet im Bereich der Ringnut 90 am Schließelement 88 in die Bohrung 92 und in einen Ringkanal um den Regelkolben 67 der Druckwaage 66. Im Hohlraum 93 befindet sich ein bewegbarer Hilfskolben 94, der mit seiner einen Stirnseite das Schließelement 88 vom Ventilsitz abheben kann und dazu auf seiner anderen Stirnseite über die Leitung 52 mit Pumpendruck beaufschlagbar ist. Der Raum auf der ersteren Stirnseite des Hilfskolbens 94 ist über den die Druckfeder 68 aufnehmenden Raum der Druckwaage 66 an die Leitung 54 angeschlossen.
Die beiden Schieberkolben 71 und 80 des Lastsignalventils 70 und des Kopierventils 75 befinden sich im Abstand voneinander in einer gemeinsamen Gehäusebohrung 95 und besitzen an ihren voneinander abgelegenen Enden jeweils einen Anschlagkopf 96 bzw. 97, mit dem sie jeweils in einen erweiterten Abschnitt der Bohrung 95 hineinragen. Der Anschlagkopf 97 des Schieberkolbens 80 hat allein die Funktion, den Eintauchweg des Kolbens 80 in den engeren Bereich der Bohrung 95 zu begrenzen. Auch der Anschlagkopf 96 des Schieberkolbens 71 hat diese Funktion, dient darüber hinaus jedoch auch noch als Schließelement für ein Doppelsitzventil, ist deswegen doppelkegelstumpf artig gestaltet und kann auf zwei voneinander entfernten Sitzkanten der Bohrung 95, die den erweiterten Bereich, in dem sich der Anschlagkopf 96 befindet, begrenzen, aufsitzen. Durch den Anschlagkopf 96 ist die Leitung 53 somit leckölfrei abgedichtet.
Über mehrere Radialbohrungen 98 und einen axialen Kanal 99, der sich an der dem Schieberkolben 80 zugewandten Stirnseite des Schieberkolbens 71 öffnet, sind die beiden Leitungen 55 und 56 miteinander verbindbar. Im axialen Kanal, also innerhalb des Schieberkolbens 71 befindet sich eine Kugel 100 als Schließelement des Rückschlagventils 72. Über mehrere Radialbohrungen 98 und einen axialen Kanal 99 im Schieberkolben 80 ist die Leitung 56 auch mit der Leitung 51 verbindbar. In dem erweiterten Abschnitt der Bohrung 95, in dem sich auch der Anschlagkopf 97 des Schieberkolbens 80 befindet, ist das Rückschlagventil 78 untergebracht, dessen Ventilsitz an einer eingedrehten Madenschraube 101 ausgebildet ist und dessen Schließelement eine Kugel 102 ist.
Nach Figur 5 sind die beiden Wegeventilkolben 15 der beiden Wegeventile 16 und 17 nebeneinander angeordnet. Jeder Wegeventilkolben besitzt zwei Ringnuten 110 und 111, die durch den Ringbund 32 voneinander getrennt sind, der die Feinsteuernuten 30 und 31 aufweist. Die Feinsteuernuten 30 und 31 haben in der Ansicht senkrecht auf die Achse der Ventilkolben 15 eine im wesentlichen dreieckförmige Gestalt, wobei sie unmittelbar an den Ringnuten am breitesten und in radialer Richtung auch am tiefsten sind. Die Feinsteuernuten 31 setzen sich in ihrer Spitze in einer schmalen Ausnehmung 109 fort, die in axialer Richtung solange ist, daß sie in der gezeigten mittleren Ruhestellung der Wegeventilkolben 15 bis zu einem Ringkanal 112 reicht, der sich in dem Sektionsgehäuse 121 befindet. Damit ist in der Mittelstellung der Wegeventilkolben 15 der Abschnitt 28 jeder Verbraucherleitung zum Arbeitsausgang 19 und damit zum Tank hin entlastet. Wie schon beschrieben, ist in der Mittelstellung der Wegeventilkolben auch die Leitung 52 zum Tank entlastet. Dazu besitzt jeder Wegeventilkolben 15 eine Ringnut 113, von der eine Radialbohrung 114 zu einer sich in der Achse eines Wegeventilkolbens 15 befindlichen Längsbohrung 115 führt, die auch im Bereich der Ringnut 19 durch eine Radialbohrung 116 angebohrt ist.
Die Steuerkolben der Drosselventile 23 besitzen vor ihrer mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Fläche bzw. Kante einen zylindrischen Abschnitt 117, der mit einer genauen Passung in eine Bohrung des Gehäuses 121 hineinragt und mit Feinsteuernuten 118 versehen ist.
Die kombinierten Druckbegrenzungs- und Nachsaugventile 24 und 25 sind parallel zu den Steuerkolben 34 der Drosselventile 23 in das Gehäuse 121 eingesetzt.
Bei einer Ausführung der Wegeventileinrichtung mit zwei Wegeventilkolben kann man für die beiden Kolben verschiedene Nenngrößen verwenden. Außerdem ist es, wie aus Figur 5 ersichtlich, möglich, die Pumpenleitung 12 und die Tankleitung 13 zwischen den beiden Wegeventilkolben 15 durch die Ventilsektionen 11 hindurchzuführen und damit auf einfache Weise sowohl die Verbindung des Wegeventils 16 als auch diejenige des Wegeventils 17 zur Pumpenleitung 12 bzw. Tankleitung 13 herzustellen. Demgegenüber benötigt man bei der Ausführung nach Figur 6, bei der ein einziger Wegeventilkolben 15 für die Wegeventileinrichtung 14 verwendet wird, innerhalb des Sektionsgehäuses 121 Verbindungskanäle zwischen den beiden in axialer Richtung voneinander beabstandeten und mit der Pumpenleitung 12 verbundenen Ringkanälen 119 und den beiden ebenfalls axial beabstandeten und mit der Tankleitung verbundenen Ringkanälen 120. Im übrigen entspricht die Ausführung nach Figur 6 derjenigen nach Figur 5, so daß darauf nicht näher eingegangen werden muß. Es sei lediglich darauf hingewiesen, daß bei der Ausführung nach Figur 6 die beiden Ringnuten 113 der zwei Kolben 15 zu einer einzigen Ringnut zusammengefallen sind.
In Figur 7 schließlich ist ein modifiziertes Drosselventil 23 gezeigt, dessen Steuerkolben 130 sowohl vorne als auch hinten gestuft ist. Dem Ventilsitz zugewandt besitzt er genauso wie der Steuerkolben 34 eine erste Druckfläche 36 und eine dritte Druckfläche 40. Die zweite Druckfläche 41 entspricht nun in ihrer Größe der Druckfläche 36 und ist vom höchsten Lastdruck beaufschlagbar. Der Steuerraum hinter der Druckfläche 41 ist über eine Düse 133 mit der Verbraucherleitung 21 bzw. 22 verbunden. Eine Düse 79 wie bei den Ausführen nach den Figuren 1 bis 6 ist nicht vorhanden. Eine vierte Druckfläche 131 entspricht in ihrer Größe der Druckfläche 40 und ist über eine Düse 132 mit einer Verbraucherleitung 21 bzw. 22 verbunden. Die an den Flächen 40 und 131 erzeugten Kräfte sind einander gleich, so daß zwischen dem höchsten Lastdruck und dem an der ersten Druckfläche 36 herrschenden Druck ein Gleichgewicht eingestellt werden kann.
Für die Funktionsweise der Steueranordnung nach den Figuren 1 bis 5 seien nun insbesondere die Figuren 2 und 3 betrachtet. Dort ist die eine von zwei zu einem bestimmten Verbraucher führende Verbraucherleitung mit den entsprechenden Ventilen gezeigt. Die Wegeventilkolben 15 der beiden Wegeventile 16 und 17 befinden sich in ihrer Ruhestellung, der Verbraucher ist also unbetätigt. Der Abschnitt 28 der Verbraucherleitungen 21 und 22 sowie die beiden Leitungen 52 sind zum Tank hin entlastet. Der Lastdruck des Verbrauchers kann, auch wenn er höher sein sollte als derjenigen aller anderen Verbraucher, nicht auf die Lastsignalleitung 57 gegeben werden. Ist der Lastdruck des Verbraucher höher als der in der Lastsignalleitung herrschende Lastdruck so ist der Schieberkolben 71 bis zum Anschlag der einen Seite des Anschlagkopfes 96 an den Rand der Bohrung 95 in diese hineingeschoben. Ist der Druck in der Lastsignalleitung höher als der Lastdruck des Verbrauchers, so ist der Schieberkolben 71 des Ventils 70 bis zum Anstoßen des Anschlagkopfes 96 an den anderen Sitz aus der Bohrung 95 herausgeschoben. In beiden Fällen ist die Leitung 53 leckölfrei abgedichtet. Das Rückschlagventil 65 ist geschlossen. Ebenso ist auch das Rückschlagventil 78 geschlossen. Im Steuerraum 42 des Steuerkolbens 34 des Drosselventils 23 herrscht deshalb ebenso Lastdruck wie im Ablaufraum 39, so daß der Steuerkolben fest auf die Fläche 35 gedrückt wird. Der Abschnitt 33 der Verbraucherleitung 21 ist deshalb leckölfrei gesperrt.
Bei dem Verbraucher möge es sich z.B. um einen oder mehrere parallel betriebene Hydrozylinder handeln, die zum Anheben und Absenken der Schaufel eines Radladers verwendet werden und zum Anheben der Schaufel über die Verbraucherleitung 21 mit der Pumpenleitung 12 und über die Verbraucherleitung 22 mit der Tankleitung 13 verbunden werden. Soll also die Schaufel angehoben werden, so wird der Wegeventilkolben 15 des Wegeventils 16, nach Figur 2 betrachtet, nach rechts verschoben. Ist die Last des Verbrauchers höher als die Last aller anderen betätigten Verbraucher, so wird sein Lastdruck über das Lastsignalventil 70 auf die Lastsignalleitung 57 kopiert. Hat ein anderer betätigter Verbraucher die höchste Last so ist das Lastsignalventil 70 geschlossen. Auf der Lastsignalleitung herrscht auf jeden Fall der von der höchsten Last aller betätigten Verbraucher verursachte Druck.
Nachdem nun Druck in dem Abschnitt 28 der Verbraucherleitung 21 ansteht, steigt der Druck am Ausgang 77 des Kopierventils 80 auf den höchsten Lastdruck an. Das Rückschlagventil 78 wird geöffnet und über die beiden Düsen 58 und 79 stellt sich im Steuerraum 42 ein Druck ein, der genau in der Mitte zwischen dem Lastdruck des Verbrauchers und dem höchsten Lastdruck liegt. Das Drosselventil 23 öffnet sich deshalb und der Verbraucher kann bewegt werden. Ändert sich die Last des Verbrauchers, so ändert sich auch der Druck im Abschnitt 28 der Verbraucherleitung 21 und damit der auf die erste Druckfläche 36 des Steuerkolbens 34 wirkende Druck. Am Steuerkolben 34 entsteht ein Kräfteungleichgewicht, das dazu führt, daß der Steuerkolben 34 bei einem Anstieg des Lastdruckes etwas weiter auf und bei einem Abfallen des Lastdruckes etwas weiter zu macht, bis das Kräftgleichgewicht wieder hergestellt ist. Der Druckabfall über die Meßblende 30 wird dadurch konstant gehalten, so daß unabhängig von der Last der Verbraucher bei einer bestimmten Stellung der Wegeventilkolben 15 immer mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt wird.
Ändert sich der in der Lastsignalleitung 57 herrschende höchste Lastdruck, so ändert sich der Druck in der Pumpenleitung 12 entsprechend. Da der Lastdruck des Verbrauchers unverändert ist, wird das gesamte Druckgefälle über die Meßblende 30 und das Drosselventil 23 größer oder kleiner, so daß sich auch der Druck im Abschnitt 28 der Verbraucherleitung 21 ändert. Auch der Druck im Steuerraum 42 ändert sich, jedoch weniger als der Druck in dem Leitungsabschnitt 28. Am Steuerkolben 34 entsteht ein Kräfteungleichgewicht, das bei einem Abfall des höchsten Lastdrucks durch ein weiteres Öffnen und bei einem Anstieg des höchsten Lastdrucks durch ein weiteres Schließen des Drosselventils 23 wieder beseitigt wird. Der Druckabfall über die Meßblende 30 bleibt somit konstant.
Wenn der höchste Lastdruck aller anderen betätigten Verbraucher unter den Lastdruck des betrachteten Verbrauchers absinkt, öffnet das Lastsignalventil 70 und es wird der Lastdruck des betrachteten Verbrauchers auf die Lastsignalleitung kopiert.
Zum Absenken z.B. der Schaufel eines Radladers werden die Wegeventilkolben 15 in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Dadurch wird der Abschnitt 28 der Verbraucherleitung 21 zum Tank hin entlastet. Das Rückschlagventil 65 wird entsperrt, so daß aus dem Steuerraum 42 über die Druckwaage 66 Hydraulikflüssigkeit in die Tankleitung 13 abfließen kann. Für die Düsen 58 und 79 ist eine sehr kleine Nenngröße gewählt. Druckwaage 66 und Düse 58 sind außerdem so aufeinander abgestimmt, daß bei ganz geöffneter Druckwaage der Druckabfall über die Düse 58 größer ist als der halbe Lastdruck. Der an der Druckfläche 40 wirkende Lastdruck kann das Drosselventil 23 deshalb öffnen. Durch Veränderung der Stellung des Regelkolbens 67 kann der Steuerdruck im Druckraum 42 beeinflußt werden. Der Regelkolben nimmt eine solche Position ein, daß der auf die Steuerfläche 41 wirkende Steuerdruck, der auf die Druckfläche 40 wirkende Lastdruck und der vor der Meßblende 31 und im Leitungsabschnitt 28 anstehende und auf die Druckfläche 36 wirkende Druck den Steuerkolben 34 in eine Gleichgewichtslage bringen, in der der Druckabfall über die Meßblende 31 der Kraft der Druckfeder 68 der Druckwaage 66 entspricht. Erhöht sich der Lastdruck, so steigt auch der Druck vor der Meßblende 31 und der Regelkolben 67 der Druckwaage 66 bewegt sich in Schließrichtung. Dadurch steigt der Druck im Steuerraum 42 und das Drosselventil 23 schließt soweit, bis vor der Meßblende 31 wieder der alte Druck herrscht. Entsprechend wird bei einem Lastdruckabfall das Drosselventil 23 weiter geöffnet.
Bei der Ausführung nach Figur 7 steht in der einen Arbeitsstellung der Wegeventileinrichtung, in der die Leitung 21 mit der Pumpe 85 verbunden ist, an der Druckfläche 131 der Lastdruck und an der Druckfläche 41 der höchste Lastdruck an.
In der Mittelstellung eines Wegeventilkolbens steht sowohl an der Druckfläche 131 als auch an der Druckfläche 41 Lastdruck an.
In der anderen Arbeitsstellung eines Wegeventilkolbens sind die beiden Druckräume hinter den Druckflächen 41 und 131 über jeweils ein entsperrbares Rückschlagventil 65 und über eine Druckwaage 66 entlastet und es stellen sich gleiche oder verschiedene Steuerdrücke ein, die es erlauben, den Steuerkolben jeweils in Gleichgewichtszuständen zu halten, in denen der Druckabfall über die Blende 31 konstant ist.

Claims

Steueranordnung für mindestens einen hydraulischen Verbraucher, bei der der Verbraucher über eine Wegeventileinrichtung (14) hinsichtlich Richtung und Geschwindigkeit steuerbar ist, bei der von der Wegeventileinrichtung (14) zwei Verbraucherleitungen (21, 22) zum Verbraucher führen, von denen jede über einen Wegeventilkolben (15) und eine Meßblende (30) an eine Pumpe (85) bzw. über einen Wegeventilkolben (15) und vorzugsweise eine Meßblende (31) an einen Tank anschließbar und jeder ein Drosselventil (23) mit einem Steuerkolben (34) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (34, 130) des Drosselventils (23) stromab des Wegeventilkolbens (15) und der Meßblende (30, 31) in der Verbraucherleitung (21, 22) angeordnet ist, daß von dem Steuerkolben (34, 130) ein Ventilsitz (35) beaufschlagbar ist, daß der Steuerkolben (34) vorne , d.h. auf der dem Ventilsitz zugewandten Seite, eine erste Druckfläche (36) aufweist, die im Sinne eines Öffnens des Drosselventils (23) von dem stromab der Wegeventileinrichtung (14) und der Meßblende (30, 31) herrschenden Druck beaufschlagbar ist, hinten, d.h. auf der dem Ventilsitz abgewandten Seite eine zweite Druckfläche (41), aufweist die im Sinne eines Schließens des Drosselventils (23) von einem in der Ruhestellung des Wegeventilkolbens (15) allein von der Last erzeugten Steuerdruck beaufschlagbar ist und vorne , d.h. auf der dem Ventilsitz zugewandten Seite, eine dritte Druckfläche (40) aufweist, die im Sinne eines Öffnens des Drosselventils (23) von dem in der jeweiligen Verbraucherleitung (21, 22) zwischen Drosselventil (23) und Verbraucher herrschenden Lastdruck beaufschlagbar ist, und daß bei einer Entlastung der jeweiligen Verbraucherleitung (21, 22) zum Tank der auf die zweite Druckfläche (41) wirkende Druck verringerbar ist.
Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck auf die hintere, zweite Druckfläche (41) bei an die Pumpe (85) angeschlossener Verbraucherleitung (21, 22) mindestens so groß wie der Lastdruck ist und bei einer Entlastung der Verbraucherleitung (21, 22) zum Tank auf ein Niveau unterhalb des Lastdrucks vorzugsweise auf einen solchen vom Lastdruck abhängigen Wert verringerbar ist, daß durch eine selbsttätige Veränderung der Lage des Steuerkolbens (34) des Drosselventils (23) der Druckabfall über eine Meßblende (31) der Wegeventileinrichtung (14) bei sich änderndem Lastdruck konstant bleibt.
Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (34) einen zylindrischen Abschnitt (117) mit wenigstens einer Feinsteuernut (118) aufweist.
Steueranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck entsprechend den Größen der Druckflächen (36, 40, 41) derart aus dem Lastdruck des jeweiligen Verbrauchers und dem höchsten Lastdruck mehrerer Verbraucher generiert wird, daß am Steuerkolben (34) ein Kräftegleichgewicht einstellbar ist.
Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (34) ein Stufenkolben ist, dessen hintere, zweite Druckfläche (41) genauso groß ist wie die erste Druckfläche (36) und die dritte Druckfläche (40) zusammen groß sind.
Steueranordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Generierung des Steuerdrucks ein von der hinteren, zweiten Druckfläche (41) begrenzter Steuerraum (42) über eine erste Düse (58) mit einer vom Lastdruck beaufschlagten Leitung (33) und über eine zweite Düse (79) mit einer vom maximalen Lastdruck beaufschlagten Leitung (81) verbunden ist.
Steueranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckfläche (36) und die dritte Druckfläche (40) gleich groß sind und daß die erste Düse (58) und die zweite Düse (79) zwei gleiche Düsen sind.
Steueranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (130) hinten eine zweite Druckfläche (41) und eine vierte Druckfläche (131) aufweist, daß die vierte Druckfläche (131) ebenso groß ist wie die dritte Druckfläche (40) und im Sinne eines Schließens des Drosselventils (23) vom Lastdruck beaufschlagbar ist, daß die zweite Druckfläche (41) ebenso groß ist wie die erste Druckfläche (36) und vom maximalen Lastdruck beaufschlagbar ist und daß in dem Steuerraum hinter der zweiten Druckfläche (41) und in dem Steuerraum hinter der vierten Druckfläche (131) bei Entlastung der jeweiligen Verbraucherleitung zum Tank der Druck verringerbar ist.
Steueranordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerraum (42) hinter dem Steuerkolben (34) über ein entsperrbares Rückschlagventil (65) entlastbar ist.
Steueranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement (88) des Rückschlagventils (65) von einem Hilfskolben (94) vom Ventilsitz abhebbar ist, daß der Hilfskolben (94) eine mit Steuerdruck beaufschlagbare Steuerfläche besitzt, die wesentlich größer als die Sperrfläche am Schließelement (88) ist, und daß vorzugsweise der Steuerdruck der Pumpendruck ist.
Steueranordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerraum hinter der Steuerfläche des Hilfskolbens (94) in der Ruhestellung der Wegeventileinrichtung (14) zum Tank hin entlastbar ist.
Steueranordnung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Rückschlagventil (65) und einen zwischen der Wegeventileinrichtung (14) und dem Drosselventil (23) liegenden Abschnitt (28) der Verbraucherleitung (21, 22) eine Druckwaage (66) eingefügt ist, deren Regelkolben (67) in die eine Richtung vom Druck in dem Abschnitt (28) der Verbraucherleitung (21, 22) beaufschlagbar ist und in die andere Richtung von einer Feder (68) beaufschlagt wird.
Steueranordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (65) zwischen den beiden Düsen (58, 79) an den Steuerraum (42) des Drosselventils (23) angeschlossen ist.
Steueranordnung nach einem vorhergehenden Anspruch gekennzeichnet durch ein Lastsignalventil (70) mit einem Arbeitseingang (74), der zwischen der Wegeventileinrichtung (14) und dem Drosselventil (23) mit einer Verbraucherleitung (21, 22) verbindbar ist, mit einem Arbeitsausgang (73), der an eine Lastsignalleitung (57) angeschlossen ist, mit einem ersten Steuereingang, der zwischen Drosselventil (23) und Verbraucher an die Verbraucherleitung (21, 22) angeschlossen ist, und mit einem zweiten Steuereingang, der an die Lastsignalleitung (57) angeschlossen ist oder mit dem Arbeitsausgang (73) zusammenfällt.
Steueranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastsignalventil (70) einen Schieberkolben (71) aufweist, mit dem der erste Steuereingang sitzventilartig, insbesondere doppelsitzventilartig gegen die Arbeitsanschlüsse (73, 74) absperrbar ist.
Steueranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (71) einen im Durchmesser größeren Kolbenkopf (96) aufweist, der vom Druck im ersten Steuereingang beaufschlagbar und gegen einen Sitz drückbar ist.
Steueranordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß von der einen Stirnseite des Schieberkolbens (71), die vom Druck in der Lastsignalleitung (57) beaufschlagbar ist, ein Kanal (99) für die Arbeitsflüssigkeit ausgeht.
Steueranordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung von der Verbraucherleitung (21, 22) zur Lastsignalleitung (57) ein Rückschlagventil (72) angeordnet ist, das zur Verbraucherleitung (21, 22) hin sperrt.
Steueranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (72) in den Schieberkolben (71) des Lastsignalventils (70) integriert ist.
Steueranordnung nach einem vorhergehenden Anspruch gekennzeichnet durch ein Kopierventil (75) mit einem Arbeitseingang (76), der zwischen der Wegeventileinrichtung (14) und dem Drosselventil (23) an eine Verbraucherleitung (21, 22) angeschlossen ist, mit einem Arbeitsausgang (77), der mit einem Steuerraum (42) hinter dem Steuerkolben (34) des Drosselventils (23) verbunden ist, mit einem ersten Steuereingang, der an die Lastsignalleitung (57) angeschlossen ist, und mit einem zweiten Steuereingang, der an den Arbeitsausgang (77) angeschlossen ist oder mit diesem zusammenfällt.
Steueranordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopierventil (75) einen Schieberkolben (80) mit Steuerflächen aufweist und daß in der Verbindungsleitung (81) zwischen dem Schieberkolben (80) und einem Steuerraum (42) hinter dem Steuerkolben (34) des Drosselventils (23) ein Rückschlagventil (78) angeordnet ist.
Steueranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß von der einen Stirnseite des Schieberkolbens (80), die vom Druck am Arbeitsausgang (77) beaufschlagbar ist, ein Kanal (99) für die Arbeitsflüssigkeit ausgeht.
Steueranordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schieberkolben (71) des Lastsignalventils (70) und der Schieberkolben (80) des Kopierventils (75) in derselben Gehäusebohrung (95) befinden und daß zwischen den beiden Schieberkolben (71, 80) die Lastsignalleitung (57) in die Gehäusebohrung (95) mündet.
Steueranordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberkolben (71, 80) jeweils einen Kopf (96, 97) größeren Durchmessers besitzen, durch den der Eintauchweg in die Bohrung (95) begrenzt ist.