EP0760908B1 - Steueranordnung für wenigstens zwei hydraulische verbraucher - Google Patents

Steueranordnung für wenigstens zwei hydraulische verbraucher Download PDF

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EP0760908B1
EP0760908B1 EP95919366A EP95919366A EP0760908B1 EP 0760908 B1 EP0760908 B1 EP 0760908B1 EP 95919366 A EP95919366 A EP 95919366A EP 95919366 A EP95919366 A EP 95919366A EP 0760908 B1 EP0760908 B1 EP 0760908B1
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EP
European Patent Office
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pressure
load
valve
control arrangement
consumer
Prior art date
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EP95919366A
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English (en)
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Martin Schmitt
Thomas Weickert
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Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Mannesmann Rexroth AG
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Publication date
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    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders

Definitions

  • the invention is based on a control arrangement for at least two hydraulic consumers, the characteristics from the generic term of the claim.
  • Such a control arrangement is known from EP 0 566 449 A1. It includes a variable displacement pump that can be controlled so that it produces a pressure at its outlet which is around a certain one Differential amount above the highest load pressure of all hydraulic Consumer lies.
  • load-sensing control there is a load-sensing controller that works in the sense of a Reduction of the stroke volume of the variable pump from the pump pressure and in the sense of increasing the stroke volume of the pump from highest load pressure and can be acted upon by a compression spring. The difference between the pump pressure and the highest load pressure corresponds to the force of this compression spring.
  • the pressure compensator downstream of each adjustable metering orifice keeps the pressure drop across the orifice so that the amount of pressure medium flowing to a hydraulic consumer solely from the opening cross section of the metering orifice and not from Load pressure of the consumer or depends on the pump pressure.
  • the pressure compensators ensure that in one case, in which the hydraulic pump is adjusted to the maximum stroke volume has been and the pressure medium flow is not sufficient to the specified Maintain pressure drop across the orifice plates, the pressure balances of all actuated hydraulic consumers in Closing direction can be adjusted so that all pressure medium flows to individual consumers reduced by the same percentage become. Because of this load-independent flow distribution (LUDV) all operated consumers move with one speed reduced by the same value as a percentage.
  • LUDV load-independent flow distribution
  • a load sensing controlled variable displacement pump is usually also with a pressure control, through which the maximum possible pump pressure is specified and equipped with a power control, which determines the maximum output that can be output by the pump.
  • Pressure regulation and capacity regulation are the load sensing regulation overlaid.
  • the aim of the invention is to provide a control arrangement with the features to further develop from the preamble of claim 1, that for a first hydraulic consumer another rapid movement is possible when a second hydraulic Consumer hit a stop and hit that stop to be held.
  • this aim is achieved by a control arrangement, the features from the preamble of claim 1 has and in accordance with the characterizing part of the claim 1 the load-sensing controller with a common control only the first and second hydraulic consumers from a limit pressure below the maximum pressure of one only from the load pressure of the first hydraulic consumer dependent pressure can be applied.
  • the invention is initially based on the idea that not the maximum pressure is necessary to stop the second consumer to keep or with the second consumer the necessary Generate clamping force.
  • a limit pressure is therefore used specified below which the pressure in the load signaling line can not lie if the second hydraulic consumer is operated.
  • This limit pressure is sufficient for the Pump creates a pump pressure that works properly of the second hydraulic consumer. Lies the load pressure of the first hydraulic consumer above that Limit pressure and will not be a third hydraulic consumer a higher load pressure is actuated, so is the pressure in the load signaling line from the load pressure of the first hydraulic consumer dependent.
  • This load pressure is usually below the set by the pressure control maximum pressure, so that only with a much larger pressure medium flow than at maximum pressure the power control appeals.
  • the load sensing controller at a single control of the second hydraulic consumer also above the limit pressure from the load pressure of the second consumer is acted upon.
  • control arrangement is therefore designed in accordance with claim 3 in such a way that that the load-sensing controller also from the limit pressure of higher of the two load pressures of the first and third hydraulic Consumer can be acted upon.
  • control arrangement Constantly set the limit pressure.
  • a limit pressure only in certain situations.
  • the valve can e.g. arbitrarily adjustable by hand, each after which device with the second hydraulic consumer is operated. If this actuates e.g. a spoon on an excavator, so no limit pressure may be provided.
  • a pair of pliers is mounted on the boom of an excavator is operated by the second hydraulic consumer, so the Limit pressure to be effective.
  • valve according to claim 5 Independently or depending on that is to be operated by the second hydraulic consumer device it favorable if the valve according to claim 5 depending on different controls of the hydraulic consumers is adjustable.
  • the limit When the first is activated together hydraulic consumer and the second hydraulic consumer the limit is effective. With a common control of the first hydraulic consumer and a third hydraulic consumer or with a common control of the second hydraulic consumer and a third hydraulic pressure may not provide the limit pressure be.
  • the limit pressure is at one Pressure valve adjustable.
  • a particularly simple construction is possible if as Pressure valve a pressure relief valve is used with which the pressure in a rear pressure chamber of a load signaling valve is limited to the limit pressure.
  • This load signaling valve is between the load signal line and one with the load pressure of the first hydraulic loadable section of a Switched consumer line and has a control piston on the one with a rear printing surface on the rear Pressure space adjoins and of the one prevailing in this pressure space Pressure in the closing direction and on a front pressure surface with the load pressure of the first hydraulic consumer in the opening direction is acted upon.
  • the rear pressure chamber connected to the load signaling line via a choke.
  • the pump pressure is in each case one certain amount above the load pressure of the first hydraulic Consumer when the pressure relief valve is effective and if the load pressure is above that through the pressure relief valve set limit pressure.
  • the latter is usually the Case.
  • the pump pressure is also above the limit pressure, but below the maximum pressure if the load pressure of the first hydraulic consumer is less than the limit pressure is and if, as stated in claim 17 is, the load signaling valves combined with the pressure compensators in this way are that the load signal line via the control piston of the pressure compensator, the hydraulic consumer with the highest load pressure assigned, can be acted upon with this highest load pressure is, if a construction according to EP 0 566 449 A1 is used.
  • a particularly advantageous development of an inventive Control arrangement is characterized according to claim 12, that the pump pressure through a between the flow path to the second hydraulic consumer and the load signaling line switched pressure reducing valve can be limited.
  • This pressure reducing valve ensures that with simultaneous control of the first and second hydraulic consumers in the load signaling line has at least the limit pressure. It leaves it on the other hand to that the load reporting line with one above the Load pressure of the first hydraulic consumer or a third hydraulic consumer can be.
  • the pump pressure is around that on the load-sensing controller set difference over the pressure in the Load reporting line.
  • a first concrete version with a pressure reducing valve can this according to claim 13 in series with the load signaling valve second hydraulic consumer. Is a such a series connection is structurally difficult to accomplish, so it is cheaper, according to claim 14, the load signaling valve and arrange the pressure reducing valve parallel to each other and to The pressure reducing valve takes effect the connection between one with the load pressure of the second hydraulic consumer actable section of a consumer line and the To block the load reporting line. This can e.g. through a 2/2-way valve happen. However, it can also be cheap to lock according to claim 15, a movable valve body of the load signaling valve to block.
  • the metering orifices can be used independently directly by hand or remotely controlled e.g. electric or be adjusted electro-hydraulically.
  • the orifice 13 is assigned to a first hydraulic consumer 15, which as double-acting differential cylinder is formed.
  • the second metering orifice 14 is a second hydraulic consumer 16 assigned, which is also a double-acting differential cylinder is.
  • Each orifice 13 or 14 is the speed part of a Proportional directional valve, to which also a directional part 17 or 18 heard that the metering orifice is connected downstream.
  • a 2-way pressure compensator 19 or 20 is connected, the one control piston movable in a bore 21 22 has. This is in the opening direction of the pressure compensator its front end face 23 acted upon by the pressure the metering orifice 13 or 14 in a section 24 one of the Metering orifice to channel 25 or 36 leading to the directional part prevails. With its rear end face 26, which is the same size the control piston borders as the front end face 23 is 22 to a rear pressure chamber 27, which is independent of the current position of the control piston 22 continuously with a load signaling line 28 is connected.
  • the load signaling line 28 connects all holes 21 with each other, in which they, as in the versions according to Figures 1 and 2, in an annular groove 29 or, as in the embodiment according to FIG. 5, in which the control piston the pressure compensator in an additional housing in the directional control valve inserted sleeve, opens into several holes 30.
  • the connection between the annular groove 29 or the bores 30 and the rear pressure chamber 27 is over the control piston 22 is produced, there being a nozzle 31 in the connection, whose cross section is approximately 0.5 mm2.
  • the control piston 22 of a pressure compensator 19 or 20 can have two end positions take, in the one end position, which in the Figures 1 and 2 is shown and the by a weakly biased, compression spring 32 located in the pressure chamber 27 is predetermined is a connection between section 24 and one between the pressure compensator 19 or 20 and the directional part 17 or 18 located section 33 of the channel 25 and 36 interrupted is.
  • the connection between the channel sections 24 and 33 completely open and section 24 of channel 25 or 36 is through holes 34, 35 in the control piston with the load signaling line 28 connected.
  • the load reporting line 28 leads to a control unit 40, which the variable displacement pump 10 is constructed.
  • This control unit 40 is on known and shown in more detail in Figure 4. It comprises three 3/2-way directional control valves 41, 42 and 43.
  • the Pump 10 ultimately from an actuating cylinder 44 with a Actuating piston 45, which is provided on one side with a piston rod 46 is.
  • a measuring piston 47 is accommodated in the piston rod against the force of a compression spring 48 on a one-armed lever 49 acts.
  • the effective lever length for the force of the compression spring is constant while the effective lever length for the force of the Measuring piston 47 depends on the swivel angle of the pump 10. The volumetric flask is acted upon by the pump pressure.
  • the pump pressure also prevails in a pressure chamber of the piston rod Actuating cylinder 44, in which a compression spring 50 is accommodated, which the adjusting piston 45 in the direction of an increase in Swing angle applied to the pump 10.
  • the valve 43 is used to regulate the output of the variable pump 10. It has a connection which is connected to the tank 11 via a line 51. Another connection is on the pressure line 12.
  • the third Connection that can be connected to the first or the second connection is connected to a first connection of the valve 42, with which the pump pressure is limited to a maximum value.
  • a second connection of the valve 42 is located on the piston rod side Pressure chamber of the actuating cylinder 44 on the pressure line 12.
  • the third connection of the valve 42 is with its first or second connection connectable and permanently with one connection the so-called load sensing valve 41 connected.
  • a slide of the valve, not shown 43 is pressed by the compression spring 48 against the lever 49 and in the sense of increasing the swivel angle of the pump 10 charged.
  • a slide, not shown, of the valve 42 is by a compression spring 52 in the sense of increasing the Swivel angle and the pump pressure in the sense of a reduction of the pivoting angle of the pump 10.
  • a no closer shown slide of the load sensing valve 41 finally will increase the swivel angle of the pump 10 from a compression spring 53 and from in the load reporting line 28 prevailing pressure and in the sense of a reduction in the swivel angle acted upon by the pump pressure.
  • On the slide of valve 41 there is a balance of forces when between the pump pressure and there is a difference in the pressure in the load reporting line 28, which corresponds to the force of the spring 53. Usually that lies Difference at about 20 bar.
  • Balance on the valve spool 42 prevails when the pump pressure generates a force that the Force of the spring 52 corresponds. Usually lies with one Balance the pump pressure in the range of 350 bar.
  • the load reporting line 28 is connected to the tank line 51 via a Nozzle 54 connected.
  • a pressure relief valve on the load signaling line 55 connected which is set to a pressure of about by the amount by which the pump pressure and in the load signaling line 28 prevailing pressure with a balance on the slide of the load-sensing valve 41 differ below that on the valve 42 maximum pressure set.
  • the pressure drop across them is therefore always the same and corresponds to the difference between the pump pressure and the Load pressure of the consumer 15. Since the load pressure of the consumer 15 pending in the entire load reporting line, it also prevails in the rear pressure chambers 27 of the two pressure compensators 19 and 20th
  • the second hydraulic one may now Consumer 16 are operated, initially assumed be that the load pressure of the second hydraulic consumer 16th is lower than the load pressure of the first consumer 15. Of the The load pressure of the second hydraulic consumer can therefore do not fully open the pressure compensator 20. Its control piston takes rather now a control position in which the pressure on its front face 23 acts, you can see once from the Force from the compression spring 32, just as large as the pressure in Pressure chamber 27, that is the load pressure of the first consumer 15 corresponds, and in which there is no connection between the space in front the end face 23 and the load signaling line 28. Consequently is the pressure drop across the orifice 14 as large as over the orifice 13. The pressure in section 24 of channel 36 drops via the pressure compensator 20 to the load pressure of the second hydraulic Consumer 16 from.
  • the highest load pressure is in each case in the load reporting line 28 of an actuated hydraulic consumer.
  • the Pump 10 generates a pump pressure that is approximately 20 bar above this highest load pressure. If now e.g. by the consumer 16 a clamping device is actuated with which an object packed and then by operating another hydraulic Pump should be transported, so the pump pressure reach the maximum value set on valve 42, so that even with a small flow rate, the power control would respond to the pump and only a small speed of the consumer 15 would be possible.
  • the maximum pressure is there from e.g. 350 bar far above the pressure leading to a fixed Clamping the object to be transported is necessary and e.g. is in the range of 150 bar.
  • the pump pressure in such a case does not go to the maximum pressure is now at the control arrangements shown according to the invention provided that when the first consumer 15 and of the second consumer 16, which performs a clamping function the load reporting line at a limit pressure below the maximum pressure 28 of one only from the load pressure of the first hydraulic Consumer 15 dependent pressure can be applied.
  • the pressure compensator 19 via a 2/2-way valve 60 to a pressure relief valve 61 can be connected, e.g. to a value of 150 bar is set.
  • the directional control valve 60 blocks in its rest position the connection between the pressure chamber 27 and the Pressure relief valve 61. In the other switching position, in the it e.g.
  • the directional control valve 60 can be brought by applying a control pressure can, it establishes a connection between the pressure chamber 27 the pressure compensator 19 and the inlet of the pressure relief valve 61 forth.
  • the directional control valve 60 is then in its second switching position brought when the first consumer 15 and the second consumer 16 can be operated simultaneously.
  • the load pressure of the first hydraulic consumer can Pressure compensator 23 fully open and the control piston 22 in to maintain its upper end position in the view according to FIG. 1.
  • the pressure compensator 20 is also complete open, because in its rear pressure chamber 27 the pressure in the Load reporting line 28 prevails and since there is no load 16 Pressure medium flows, the front end face 23 of the control piston the pressure compensator 20 is acted upon by the pump pressure. Except over the metering orifice 13 now flows over a small amount of pressure medium the nozzle 35 of the pressure compensator 20, the load reporting line 28 and the Nozzle 35 of the pressure compensator 19 to the first consumer 15. Between the two nozzles 35, that is to say in the load reporting line 28 a pressure that is 20 bar above the load pressure of the first hydraulic consumer 15 lies. Via the nozzle 31 of the pressure compensator 19, this pressure falls on the pressure relief valve 61 set and prevailing in the pressure chamber 27 of the pressure compensator 19 Pressure off.
  • the load pressure of the first hydraulic consumer 15 is lower than the pressure set at the pressure relief valve 61, thus, as tests have shown, builds up in the Load reporting line 28 also one above that on the pressure relief valve 61 set, but far below the maximum pressure lying pressure on.
  • valve combination consisting of a directional valve and there is a fixed pressure relief valve
  • an electromagnet Pressure relief valve used to in the pressure chamber 27 of the Pressure compensator 19 to set a limit pressure.
  • This solution is alternatively shown in Figure 1.
  • the pressure relief valve which is now provided with the reference number 62, designed so that when the electromagnet is switched off value above the occurring operating pressures and by driving the electromagnet to a lower one Value of e.g. 150 bar is adjusted. So it has a so-called falling characteristic.
  • the power of the electromagnet supports the pressure force that the pressure relief valve 62 opposes tries to open the force of a compression spring.
  • the falling characteristic is favorable if the switch-on time of the electromagnet is shorter than the switch-off time.
  • the magnet is arranged so that it is against the pressure force in Closing direction of valve 62 acts.
  • the closing direction of the valve 65 acts on a not shown Valve body is a weak compression spring 66.
  • the valve body in the closing direction also by an electromagnet 63 acted upon.
  • Electromagnet 63 is a pressure of e.g. 150 bar in the Load signaling line necessary to close valve 65.
  • An additional electromagnet 67 is on the rear pressure chamber 27 of the pressure compensator 20 and can be fitted with a tappet 68 block the control piston 22 of the pressure compensator 20 such that it although the connection between sections 24 and 33 of Channel 36, but not the connection of this channel to the load reporting line 28 can open.
  • the control spool is blocked Pressure compensator 20 with magnet 67 switched on.
  • the control arrangement according to FIG. 3 differs essentially in three points from the control arrangement according to Figure 2.
  • Zum the highest load pressure will not exceed that of the consumer pressure compensator assigned to the highest load, but via a Check valve 70, which opens to the load reporting line 28, in this reported.
  • each check valve 70 is the individual one Consumers with the exception of the second consumer 16 directly to the line section 33 between the respective pressure compensators and the directional part 17 connected.
  • the second difference for the execution according to Figure 2 is that a pressure reducing valve 71 now in line with the second hydraulic Consumer 16 assigned check valve 70 is arranged.
  • an electromagnet 63 acts together with the Pressure at the outlet of the pressure reducing valve 71 a movable Valve body of the valve against a strong in the closing direction Compression spring 66 acting in the opening direction so strong that the pressure reducing valve 71 at the occurring Operating pressure is open when the solenoid 63 is turned off is.
  • the control arrangement according to FIG. 3 therefore functions when the control is switched off Electromagnet 63 in the already specified above normal way.
  • the pressure reducing valve 71 is after the switching on of the electromagnet 63 to an output pressure from e.g. 150 bar is set, this pressure of 150 bar reported in the load reporting line 28, provided the highest load pressure of all other operated consumers is below 150 bar.
  • the pump pressure is then 170 bar, that on the piston of the cylinder 16 acts and generates a certain clamping force. Lies the highest load pressure of the other operated hydraulic consumers higher than 150 bar, the load reporting line 28 with this highest load pressure and the pump pressure is 20 bar above this highest load pressure.
  • Electromagnets 63 act in the opening direction of valve 71 let and the limit pressure of e.g. 150 bar by a corresponding one Adjust the preload of the compression spring 66. After turning on of the electromagnet 63 is then the valve 71 in all Operating pressures open.
  • the proportional directional control valve segment according to FIG. 5 has one Housing 80 has a valve bore 81 in which a control piston 82 is axially displaceable.
  • This control piston has a metering orifice part in the middle 13, 14 and on both sides of the metering orifice part one half each of a directional part 17.
  • a pressure compensator 19 is used, which is in a sleeve 84 contains a control piston 22 with the bores 30 already mentioned. Is located between the pressure compensator and the orifice 13 the channel section 24, between the pressure compensator 19 and the Halves of the directional part 17 each part of the channel section 33, with a load holding valve 85 in each part. A connection between the channel sections 24 and 33 can be produced over several radial bores 86 of the sleeve 84.
  • the Bores 30 go outside of an annular space between the sleeve 84 and the wall of the bore 83, in which the dashed indicated load reporting channel 28 opens twice.
  • This load reporting channel 28 is over an outer groove 87 of the control piston 22 and over one radial and one axial bore and one in this axial bore arranged nozzle 31 with the rear pressure chamber 27 permanently connected. With a completely open pressure compensator there is also through the control piston 22 through a connection between the Line section 24 and the bores 30.
  • the control piston another axial bore 34, another radial bore and another ring groove.
  • the radial bore can be as Nozzle 35 can be understood.
  • the pressure chamber 27 is in the sleeve 84 with a screw attachment closing, a pressure relief valve 62 screwed in with which limits the pressure in the pressure chamber 27 to a certain pressure can be.
  • a pressure relief valve 62 screwed in with which limits the pressure in the pressure chamber 27 to a certain pressure can be.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Steueranordnung für wenigstens zwei hydraulische Verbraucher (15, 16), die eine Verstellpumpe (10), deren Einstellung von einem über eine Lastmeldeleitung (28) mit dem höchsten Lastdruck beaufschlagbaren Load-Sensing-Regler (41) veränderbar ist, dem eine Maximaldruck- und eine Leistungsregelung überlagert sind, zwei verstellbare Zumessblenden (13, 14), von denen eine erste zwischen die Verstellpumpe (10) und einen ersten hydraulischen Verbraucher (15) und die zweite zwischen die Verstellpumpe (10) und einen zweiten hydraulischen Verbraucher (16) geschaltet ist, und zwei Druckwaagen (19, 20) aufweist, von denen eine erste der ersten Zumessblende (13) und die zweite der zweiten Zumessblende (14) nachgeschaltet ist und deren Regelkolben (22) auf eine Vorderseite (23) vom Druck nach der jeweiligen Zumessblende (13, 14) in Öffnungsrichtung und auf einer Rückseite (26) vom Druck in der Lastmeldeleitung (28) in Schliessrichtung beaufschlagbar sind. Damit der Pumpendruck nicht maximal wird, weil bei einer gleichzeitigen Betätigung der beiden hydraulischen Verbraucher (15, 16) der eine Verbraucher gegen einen Anschlag gefahren ist oder eine Klemmfunktion ausübt, ist vorgesehen, dass der Load-Sensing-Regler (41) bei einer solchen gemeinsamen Ansteuerung nur des ersten (15) und des zweiten (16) hydraulischen Verbrauchers ab einem unterhalb des Maximaldrucks liegenden Grenzdruck von einem nur vom Lastdruck des einen, ersten hydraulischen Verbrauchers (15) abhängigen Druck beaufschlagbar ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Steueranordnung für wenigstens zwei hydraulische Verbraucher, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs aufweist.
Eine solche Steueranordnung ist aus der EP 0 566 449 A1 bekannt. Sie umfaßt eine Verstellpumpe, die so geregelt werden kann, daß sie an ihrem Ausgang einen Druck erzeugt, der um einen bestimmten Differenzbetrag über dem höchsten Lastdruck aller hydraulischer Verbraucher liegt. Für diese sogenannte Load-Sensing-Regelung ist ein Load-Sensing-Regler vorhanden, der im Sinne einer Verringerung des Hubvolumens der Verstellpumpe vom Pumpendruck und im Sinne einer Vergrößerung des Hubvolumens der Pumpe vom höchsten Lastdruck und von einer Druckfeder beaufschlagbar ist. Die Differenz zwischen dem Pumpendruck und dem höchsten Lastdruck entspricht der Kraft dieser Druckfeder.
Die jeder verstellbaren Zumeßblende nachgeschaltete Druckwaage hält den Druckabfall über die Zumeßblende konstant, so daß die zu einem hydraulischen Verbraucher fließende Druckmittelmenge allein vom Öffnungsquerschnitt der Zumeßblende und nicht vom Lastdruck des Verbrauchers oder vom Pumpendruck abhängt. Zugleich wird durch die Druckwaagen erreicht, daß in einem Fall, in dem die Hydropumpe bis zum maximalen Hubvolumen verstellt worden ist und der Druckmittelstrom nicht ausreicht, um den vorgegebenen Druckabfall über die Zumeßblenden aufrechtzuerhalten, die Druckwaagen aller betätigten hydraulischen Verbraucher in Schließrichtung verstellt werden, so daß alle Druckmittelströme zu den einzelnen Verbrauchern um den gleichen Prozentsatz verringert werden. Aufgrund dieser lastunabhängigen Durchflußverteilung (LUDV) bewegen sich alle betätigten Verbraucher mit einer prozentual um den gleichen Wert verringerten Geschwindigkeit.
Eine load-sensing-geregelte Verstellpumpe ist üblicherweise auch mit einer Druckregelung, durch die der maximal mögliche Pumpendruck vorgegeben ist, und mit einer Leistungsregelung ausgestattet, die die maximal von der Pumpe abgebbare Leistung bestimmt. Druckregelung und Leistungsregelung sind der Load-Sensing-Regelung überlagert.
Mit einer Steueranordnung der geschilderten Art ist nun folgende Betätigungsweise zweier hydraulischer Verbraucher denkbar. Der eine hydraulische Verbraucher wird bis zu einem Anschlag verfahren und soll an diesem Anschlag gehalten werden. Z.B. kann von dem Verbraucher eine Zange bewegt werden, die zwischen ihren Backen einen Gegenstand festklemmt. Nach dem Festklemmen des Gegenstandes wird ein weiterer hydraulischer Verbraucher betätigt, um den Gegenstand von einem Ort zu einem anderen Ort zu bewegen. Die beiden hydraulischen Verbraucher können sich z.B. an einem mobilen Arbeitsgerät, insbesondere an einem Bagger befinden. Beim Festklemmen des Gegenstandes baut sich an dem entsprechenden hydraulischen Verbraucher ein Druck auf, der dem durch die Druckregelung vorgegeben Maximaldruck entspricht. Wegen dieses hohen Druckes spricht schon bei einer geringen zum anderen hydraulischen Verbraucher fließenden Druckmittelmenge die Leistungsregelung der Verstellpumpe an, so daß der andere hydraulische Verbraucher nur mit einer geringen Geschwindigkeit bewegt werden kann.
Ziel der Erfindung ist es, eine Steueranordnung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß für einen ersten hydraulischen Verbraucher noch eine schnelle Bewegung möglich ist, wenn ein zweiter hydraulischer Verbraucher gegen einen Anschlag gefahren ist und an diesem Anschlag gehalten werden soll.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch eine Steueranordnung erreicht, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist und bei der gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 der Load-Sensing-Regler bei einer gemeinsamen Ansteuerung nur des ersten und des zweiten hydraulischen Verbrauchers ab einem unterhalb des Maximaldruckes liegenden Grenzdruck von einem nur vom Lastdruck des einen, ersten hydraulischen Verbrauchers abhängigen Druck beaufschlagbar ist.
Die Erfindung fußt zunächst auf dem Gedanken, daß nicht der Maximaldruck notwendig ist, um den zweiten Verbraucher am Anschlag zu halten bzw. um mit dem zweiten Verbraucher die notwendige Klemmkraft zu erzeugen. Erfindungsgemäß wird deshalb ein Grenzdruck vorgegeben, unterhalb dessen der Druck in der Lastmeldeleitung nicht liegen kann, wenn der zweite hydraulische Verbraucher betätigt wird. Dieser Grenzdruck reicht aus, daß von der Pumpe ein Pumpendruck erzeugt wird, der die einwandfreie Funktion des zweiten hydraulischen Verbrauchers sicherstellt. Liegt der Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers über dem Grenzdruck und wird kein dritter hydraulischer Verbraucher mit einem höheren Lastdruck betätigt, so ist der Druck in der Lastmeldeleitung vom Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers abhängig. Dieser Lastdruck liegt normalerweise unterhalb des durch die Druckregelung eingestellten Maximaldruckes, so daß erst bei einem viel größeren Druckmittelstrom als beim Maximaldruck die Leistungsregelung anspricht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Steueranordnung kann man den Unteransprüchen entnehmen.
Gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, daß der Load-Sensing-Regler bei einer Einzelansteuerung des zweiten hydraulischen Verbrauchers auch oberhalb des Grenzdrucks vom Lastdruck des zweiten Verbrauchers beaufschlagbar ist.
Günstig ist es, wenn außer dem ersten und zweiten gleichzeitig auch noch ein dritter hydraulischer Verbraucher ansteuerbar ist. Die Steueranordnung ist deshalb gemäß Anspruch 3 derart ausgebildet, daß der Load-Sensing-Regler auch ab dem Grenzdruck vom höheren der beiden Lastdrücke des ersten und dritten hydraulischen Verbrauchers beaufschlagbar ist.
Es ist denkbar, bei einer erfindungsgemäßen Steueranordnung den Grenzdruck dauernd einzustellen. Günstiger erscheint es jedoch, einen Grenzdruck nur in bestimmten Situationen einzustellen. Dies geschieht gemäß Anspruch 4 zweckmäßigerweise durch ein verstellbares Ventil, in Abhängigkeit von dessen Zustand der Load-Sensing-Regler mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagbar ist. Das Ventil kann z.B. willkürlich von Hand verstellbar sein, je nachdem welches Gerät mit dem zweiten hydraulischen Verbraucher betätigt wird. Betätigt dieser z.B. an einem Bagger einen Löffel, so mag kein Grenzdruck vorgesehen sein. Ist jedoch anstelle des Löffels eine Zange am Ausleger eines Baggers montiert, die vom zweiten hydraulischen Verbraucher betätigt wird, so mag der Grenzdruck wirksam sein. Unabhängig oder auch abhängig von dem vom zweiten hydraulischen Verbraucher zu betätigenden Gerät ist es günstig, wenn das Ventil gemäß Anspruch 5 in Abhängigkeit von unterschiedlichen Ansteuerungen der hydraulischen Verbraucher verstellbar ist. Bei einer gemeinsamen Ansteuerung des ersten hydraulischen Verbrauchers und des zweiten hydraulischen Verbrauchers ist der Grenzwert wirksam. Bei einer gemeinsamen Ansteuerung des ersten hydraulischen Verbrauchers und eines dritten hydraulischen Verbrauchers oder bei einer gemeinsamen Ansteuerung des zweiten hydraulischen Verbrauchers und eines dritten hydraulischen Verbrauchers mag der Grenzdruck nicht vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise ist gemäß Anspruch 6 der Grenzdruck an einem Druckventil einstellbar.
Eine besonders einfache Konstruktion ist möglich, wenn als Druckventil ein Druckbegrenzungsventil verwendet wird, mit dem der Druck in einem rückwärtigen Druckraum eines Lastmeldeventils auf den Grenzdruck begrenzbar ist. Dieses Lastmeldeventil ist zwischen die Lastmeldeleitung und einen mit dem Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers beaufschlagbaren Abschnitt einer Verbraucherleitung geschaltet und weist einen Steuerkolben auf, der mit einer rückwärtigen Druckfläche an den rückwärtigen Druckraum angrenzt und von dem in diesem Druckraum herrschenden Druck in Schließrichtung und an einer vorderen Druckfläche mit dem Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist. Außerdem ist der rückwärtige Druckraum über eine Drossel mit der Lastmeldeleitung verbunden. Die relativ einfache Konstruktion entspringt daraus, daß das Druckbegrenzungsventil nur an eine Bohrung, in der sich der Steuerkolben des Lastmeldeventils befindet und die üblicherweise von außen zugänglich ist, anzuschließen ist. Dies wird auch an Hand der Wegeventile deutlich, die in der EP 0 566 449 A1 dargestellt sind und bei denen eine Zumeßblende, ein Lastmeldeventil, eine Druckwaage, zwei Lasthalteventile und eine Richtungssteuerung in einem Gehäuse zusammengefaßt sind.
Wird ein Druckbegrenzungsventil in einer Anordnung gemäß Anspruch 11 verwendet, so liegt der Pumpendruck jeweils um einen bestimmten Betrag über dem Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers, wenn das Druckbegrenzungsventil wirksam ist und wenn der Lastdruck über dem durch das Druckbegrenzungsventil eingestellten Grenzdruck liegt. Letzteres ist üblicherweise der Fall. Wie sich in Tests gezeigt hat, liegt der Pumpendruck auch über dem Grenzdruck, jedoch unterhalb des Maximaldruckes, wenn der Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers geringer als der Grenzdruck ist und wenn, wie dies im Anspruch 17 angegeben ist, die Lastmeldeventile mit den Druckwaagen derart kombiniert sind, daß die Lastmeldeleitung über den Steuerkolben der Druckwaage, die dem hydraulischen Verbraucher mit dem höchsten Lastdruck zugeordnet ist, mit diesem höchsten Lastdruck beaufschlagbar ist, wenn also eine Konstruktion gemäß der EP 0 566 449 A1 verwendet wird.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Steueranordnung ist gemäß Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpendruck durch ein zwischen den Strömungspfad zum zweiten hydraulischen Verbraucher und die Lastmeldeleitung geschaltetes Druckreduzierventil begrenzbar ist. Dieses Druckreduzierventil sorgt dafür, daß bei einer gleichzeitigen Ansteuerung des ersten und des zweiten hydraulischen Verbrauchers in der Lastmeldeleitung mindestens der Grenzdruck herrscht. Es läßt es andererseits zu, daß die Lastmeldeleitung mit einem über dem Grenzdruck liegenden Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers oder eines dritten hydraulischen Verbrauchers beaufschlagt werden kann. Der Pumpendruck liegt jeweils um den am Load-Sensing-Regler eingestellten Differenzbetrag über dem Druck in der Lastmeldeleitung.
In einer ersten konkreten Ausführung mit einem Druckreduzierventil kann dies gemäß Anspruch 13 in Reihe zum Lastmeldeventil des zweiten hydraulischen Verbrauchers angeordnet sein. Ist eine solche Reihenschaltung konstruktiv schwierig zu bewerkstelligen, so ist es günstiger, gemäß Anspruch 14 das Lastmeldeventil und das Druckreduzierventil parallel zueinander anzuordnen und zum Wirksamwerden des Druckreduzierventils die Verbindung zwischen einem mit dem Lastdruck des zweiten hydraulischen Verbrauchers beaufschlagbaren Abschnitt einer Verbraucherleitung und der Lastmeldeleitung zu sperren. Dies kann z.B. durch ein 2/2-Wegeventil geschehen. Günstig kann es jedoch auch sein, zum Sperren gemäß Anspruch 15 einen bewegbaren Ventilkörper des Lastmeldeventils zu blockieren.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Steueranordnung sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert, wobei auch weitere vorheilhafte Ausgestaltungen deutlich werden.
Es zeigen
Figur 1
eine erste Steueranordnung, bei der ein Grenzdruck mit einem Druckbegrenzungsventil einstellbar ist,
Figur 2
eine zweite Steueranordnung, bei der ein Grenzdruck mit einem Druckreduzierventil einstellbar ist, das zwischen dem Druckanschluß der Verstellpumpe und der Lastmeldeleitung angeordnet ist und zu dessen Wirksamwerden der Steuerkolben eines Lastmeldeventils blockierbar ist,
Figur 3
eine dritte Steueranordnung, die ebenfalls ein Druckreduzierventil umfaßt, das jedoch in Reihe zu einem Lastmeldeventil angeordnet,
Figur 4
die Verstellpumpe der drei gezeigten Steueranordnungen mit drei aufgebauten Regelgeräten und
Figur 5
einen Schnitt durch ein Wegeventilsegment, wie es in einer Steueranordnung nach den Figuren 1 bis 3 verwendet werden kann, wobei gemäß der Ausführung nach Figur 1 zusätzlich ein elektromagnetisch verstellbares Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist.
Bei den Steueranordnungen nach den Figuren 1 und 2 kann von einer hydraulischen Verstellpumpe 10 Hydrauliköl aus einem Tank 11 angesaugt und in eine Druckleitung 12 abgegeben werden, an die parallel zueinander mehrere Zumeßblenden angeschlossen sind, von denen in den Figuren 1 und 2 eine Zumeßblende 13 und eine Zumeßblende 14 gezeigt sind. Die Zumeßblenden können unabhängig voneinander direkt von Hand oder auch ferngesteuert z.B. elektrisch oder elektrohydraulisch verstellt werden. Die Zumeßblende 13 ist einem ersten hydraulischen Verbraucher 15 zugeordnet, der als doppeltwirkender Differentialzylinder ausgebildet ist. Die zweite Zumeßblende 14 ist einem zweiten hydraulischen Verbraucher 16 zugeordnet, der ebenfalls ein doppeltwirkender Differentialzylinder ist.
Jede Zumeßblende 13 bzw. 14 ist der Geschwindigkeitsteil eines Proportional-Wegeventils, zu dem außerdem noch ein Richtungsteil 17 bzw. 18 gehört, der der Zumeßblende nachgeschaltet ist. Geschwindigkeitsteil 13 bzw. 14 und Richtungsteil 17 bzw. 18 werden gemeinsam bewegt und sind an einem einzigen Wegeventilschieber verwirklicht, wie dies aus Figur 5 ersichtlich ist.
Zwischen jede Zumeßblende 13 bzw. 14 und dem zugehörigen Richtungsteil 17 bzw. 18 ist eine 2-Wege-Druckwaage 19 bzw. 20 geschaltet, die einen in einer Bohrung 21 bewegbaren Regelkolben 22 aufweist. Dieser wird in Öffnungsrichtung der Druckwaage an seiner vorderen Stirnseite 23 vom Druck beaufschlagt, der nach der Zumeßblende 13 bzw. 14 in einem Abschnitt 24 eines von der Zumeßblende zum Richtungsteil führenden Kanals 25 bzw. 36 herrscht. Mit seiner rückwärtigen Stirnfläche 26, die genausogroß wie die vordere Stirnfläche 23 ist, grenzt der Regelkolben 22 an einem rückwärtigen Druckraum 27 an, der unabhängig von der aktuellen Position des Regelkolbens 22 dauernd mit einer Lastmeldeleitung 28 verbunden ist. Die Lastmeldeleitung 28 verbindet alle Bohrungen 21 miteinander, in die sie, wie bei den Ausführungen nach den Figuren 1 und 2, in einer Ringnut 29 oder, wie bei der Ausführung nach Figur 5, bei der sich der Regelkolben der Druckwaage in einer zusätzlich in ein Gehäuse des Wegeventils eingesetzten Hülse befindet, in mehreren Bohrungen 30 mündet. Die Verbindung zwischen der Ringnut 29 bzw. den Bohrungen 30 und dem rückwärtigen Druckraum 27 wird über den Regelkolben 22 hergestellt, wobei sich in der Verbindung eine Düse 31 befindet, deren Querschnitt ungefähr 0,5 qmm beträgt.
Der Regelkolben 22 einer Druckwaage 19 bzw. 20 kann zwei Endpositionen einnehmen, wobei in der einen Endposition, die in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist und die durch eine schwach vorgespannte, sich im Druckraum 27 befindliche Druckfeder 32 vorgegeben ist, eine Verbindung zwischen dem Abschnitt 24 und einem zwischen der Druckwaage 19 bzw. 20 und dem Richtungsteil 17 bzw. 18 befindlichen Abschnitt 33 des Kanals 25 bzw. 36 unterbrochen ist. In der anderen Endposition des Regelkolbens 22 einer Druckwaage 19 bzw. 20 ist die Verbindung zwischen den Kanalabschnitten 24 und 33 ganz offen und der Abschnitt 24 des Kanals 25 bzw. 36 ist über Bohrungen 34, 35 im Regelkolben mit der Lastmeldeleitung 28 verbunden. In der Verbindung befindet sich eine im Regelkolben angeordnete Düse 35, deren Öffnungsquerschnitt wesentlich größer als derjenige der Düse 31 ist.
Die Lastmeldeleitung 28 führt zu einer Regeleinheit 40, die auf die Verstellpumpe 10 aufgebaut ist. Diese Regeleinheit 40 ist an sich bekannt und in Figur 4 näher dargestellt. Sie umfaßt drei 3/2-Proportional-Wegeventile 41, 42 und 43. Verstellt wird die Pumpe 10 letztendlich von einem Stellzylinder 44 mit einem Stellkolben 45, der einseitig mit einer Kolbenstange 46 versehen ist. In der Kolbenstange ist ein Meßkolben 47 untergebracht, der gegen die Kraft einer Druckfeder 48 auf einen einarmigen Hebel 49 wirkt. Die wirksame Hebellänge für die Kraft der Druckfeder ist konstant, während die wirksame Hebellänge für die Kraft des Meßkolbens 47 vom Schwenkwinkel der Pumpe 10 abhängt. Der Meßkolben wird vom Pumpendruck beaufschlagt. Der Pumpendruck herrscht auch in einem kolbenstangenseitigen Druckraum des Stellzylinders 44, in dem eine Druckfeder 50 untergebracht ist, die den Stellkolben 45 in Richtung einer Vergrößerung des Schwenkwinkels der Pumpe 10 beaufschlagt. Das Ventil 43 dient zur Leistungsregelung der Verstellpumpe 10. Es besitzt einen Anschluß, der über eine Leitung 51 mit dem Tank 11 verbunden ist. Ein weiterer Anschluß liegt an der Druckleitung 12. Der dritte Anschluß, der mit dem ersten oder dem zweiten Anschluß verbindbar ist, ist mit einem ersten Anschluß des Ventils 42 verbunden, mit dem der Pumpendruck auf einen maximalen Wert begrenzt ist. Ein zweiter Anschluß des Ventils 42 liegt über den kolbenstangenseitigen Druckraum des Stellzylinders 44 an der Druckleitung 12. Der dritte Anschluß des Ventils 42 ist mit dessen ersten oder zweiten Anschluß verbindbar und dauernd mit einem Anschluß des sogenannten Load-Sensing-Ventils 41 verbunden. Dieses besitzt einen zweiten Anschluß, der dauernd mit der Druckleitung 12 verbunden ist, und einen dritten Anschluß, der dauernd mit dem kolbenstangenabseitigen Druckraum des Stellzylinders 44 verbunden ist und mit dem ersten oder dem zweiten Anschluß verbunden werden kann. Ein nicht näher dargestellter Schieber des Ventils 43 wird von der Druckfeder 48 gegen den Hebel 49 gedrückt und im Sinne einer Vergrößerung des Schwenkwinkels der Pumpe 10 belastet. Ein nicht näher dargestellter Schieber des Ventils 42 wird von einer Druckfeder 52 im Sinne einer Vergrößerung des Schwenkwinkels und vom Pumpendruck im Sinne einer Verkleinerung des Schwenkwinkels der Pumpe 10 beaufschlagt. Ein nicht näher dargestellter Schieber des Load-Sensing-Ventils 41 schließlich wird in Richtung einer Vergrößerung des Schwenkwinkels der Pumpe 10 von einer Druckfeder 53 und vom in der Lastmeldeleitung 28 herrschenden Druck und im Sinne einer Verkleinerung des Schwenkwinkels vom Pumpendruck beaufschlagt. Am Schieber des Ventils 41 herrscht ein Kräftegleichgewicht, wenn zwischen dem Pumpendruck und dem Druck in der Lastmeldeleitung 28 eine Differenz besteht, die der Kraft der Feder 53 entspricht. Üblicherweise liegt die Differenz bei etwa 20 bar. Gleichgewicht am Schieber des Ventils 42 herrscht, wenn der Pumpendruck eine Kraft erzeugt, die der Kraft der Feder 52 entspricht. Üblicherweise liegt bei einem Gleichgewicht der Pumpendruck im Bereich von 350 bar.
Die Lastmeldeleitung 28 ist mit der Tankleitung 51 über eine Düse 54 verbunden. Außerdem ist, wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, an die Lastmeldeleitung ein Druckbegrenzungsventil 55 angeschlossen, das auf einen Druck eingestellt ist, der etwa um den Betrag, um den der Pumpendruck und der in der Lastmeldeleitung 28 herrschende Druck bei einem Gleichgewicht am Schieber des Load-Sensing-Ventils 41 differieren, unterhalb des am Ventil 42 eingestellten Maximaldrucks liegt.
Um die Funktionsweise einer Steueranordung nach den Figuren 1 und 2 im Normalbetrieb zu erläutern, sei angenommen, daß zunächst der erste hydraulische Verbraucher 15 betätigt werden soll und dazu die Zumeßblende 13 mehr oder weniger weit geöffnet und der Richtungsteil 17 entsprechend der gewünschten Bewegungsrichtung des Verbrauchers 15 verstellt werde. Die Druckwaage 19 öffnet ganz, so daß sich in beiden Abschnitten 24 und 33 des Kanals 25 der Lastdruck des Verbrauchers 15 aufbaut. Dieser Lastdruck wird über den Regelkolben 22 der Druckwaage 19 in die Lastmeldeleitung 28 gemeldet und beaufschlagt über diese den Schieber des Load-Sensing-Ventils 41. Es stellt sich also in der Druckleitung 12 ein Pumpendruck ein, der um einen der Kraft der Druckfeder 53 entsprechenden Betrag höher als der Lastdruck des Verbrauchers 15 ist. Unabhängig vom Öffnungsquerschnitt der Zumeßblende 13 ist somit der Druckabfall über diese immer gleich und entspricht der Differenz zwischen dem Pumpendruck und dem Lastdruck des Verbrauchers 15. Da der Lastdruck des Verbrauchers 15 in der gesamten Lastmeldeleitung ansteht, herrscht er auch in den rückwärtigen Druckräumen 27 der beiden Druckwaagen 19 und 20.
Zusätzlich zum Verbraucher 15 möge nun auch der zweite hydraulische Verbraucher 16 betätigt werden, wobei zunächst angenommen sei, daß der Lastdruck des zweiten hydraulischen Verbrauchers 16 geringer als der Lastdruck des ersten Verbrauchers 15 ist. Der Lastdruck des zweiten hydraulischen Verbrauchers kann deshalb die Druckwaage 20 nicht ganz öffnen. Deren Regelkolben nimmt vielmehr nun eine Regelstellung ein, in der der Druck, der auf seine vordere Stirnfläche 23 wirkt, sieht man einmal von der Kraft der Druckfeder 32 ab, genau so groß wie der Druck im Druckraum 27 ist, also dem Lastdruck des ersten Verbrauchers 15 entspricht, und in der keine Verbindung zwischen dem Raum vor der Stirnfläche 23 und der Lastmeldeleitung 28 besteht. Somit ist der Druckabfall über die Meßblende 14 genau so groß wie über die Meßblende 13. Der Druck im Abschnitt 24 des Kanals 36 fällt über die Druckwaage 20 auf den Lastdruck des zweiten hydraulischen Verbrauchers 16 ab.
Ist dagegen der Lastdruck des zweiten hydraulischen Verbrauchers 16 höher als der Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers 15, so öffnet bei einer Betätigung des zweiten hydraulischen Verbrauchers die Druckwaage 20 ganz, so daß vor der Stirnfläche 23 dieser Druckwaage 20 der Lastdruck des Verbrauchers 16 ansteht, der Regelkolben der Druckwaage 20 ganz öffnet und der Lastdruck des Verbrauchers 16 in die Lastmeldeleitung 28 gemeldet wird. Der Pumpendruck erhöht sich, bis er um den am Ventil 41 vorgegebenen Wert über dem Lastdruck des Verbrauchers 16 liegt. Der Regelkolben der Druckwaage 19 wird in seine Regelstellung bewegt.
Somit wird in die Lastmeldeleitung 28 jeweils der höchste Lastdruck eines betätigten hydraulischen Verbrauchers gemeldet. Die Pumpe 10 erzeugt einen Pumpendruck, der um etwa 20 bar über diesem höchsten Lastdruck liegt. Wenn nun z.B. durch den Verbraucher 16 eine Klemmvorrichtung betätigt wird, mit der ein Gegenstand gepackt und dann durch Betätigung eines weiteren hydraulischen Verbrauchers transportiert werden soll, so würde der Pumpendruck den am Ventil 42 eingestellten Maximalwert erreichen, so daß schon bei einer geringen Fördermenge die Leistungsregelung der Pumpe ansprechen würde und nur eine kleine Geschwindigkeit des Verbrauchers 15 möglich wäre. Dabei liegt der Maximaldruck von z.B. 350 bar weit über dem Druck, der zu einem festen Klemmen des zu transportierenden Gegenstandes notwendig ist und der z.B. im Bereich von 150 bar liegt. Damit der Pumpendruck in einem solchen Fall nicht auf den Maximaldruck geht, ist nun bei den gezeigten Steueranordnungen erfindungsgemäß vorgesehen, daß bei einer gemeinsamen Ansteuerung des ersten Verbrauchers 15 und des zweiten Verbrauchers 16, der eine Klemmfunktion ausübt, ab einem unterhalb des Maximaldrucks liegenden Grenzdruck die Lastmeldeleitung 28 von einem nur vom Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers 15 abhängigen Druck beaufschlagbar ist. Dazu ist bei der Ausführung nach Figur 1 der rückwärtige Druckraum 27 der Druckwaage 19 über ein 2/2-Wegeventil 60 an ein Druckbegrenzungsventil 61 anschließbar, das fest z.B. auf einen Wert von 150 bar eingestellt ist. Das Wegeventil 60 sperrt in seiner Ruhestellung die Verbindung zwischen dem Druckraum 27 und dem Druckbegrenzungsventil 61. In der anderen Schaltstellung, in der es z.B. durch Beaufschlagung mit einem Steuerdruck gebracht werden kann, stellt es eine Verbindung zwischen dem Druckraum 27 der Druckwaage 19 und dem Eingang des Druckbegrenzungsventils 61 her. Das Wegeventil 60 wird dann in seine zweite Schaltstellung gebracht, wenn der erste Verbraucher 15 und der zweite Verbraucher 16 gleichzeitig betätigt werden. Üblicherweise liegt der Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers 15 über dem am Druckbegrenzungsventil 61 eingestellten Wert. In diesem Falle vermag der Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers die Druckwaage 23 vollständig zu öffnen und deren Regelkolben 22 in seiner in der Ansicht nach Figur 1 oberen Endposition zu halten. Es besteht über die Düse 35 eine Verbindung zwischen dem Kanal 25 und der Lastmeldeleitung 28. Auch die Druckwaage 20 ist ganz offen, da in ihrem rückwärtigen Druckraum 27 der Druck in der Lastmeldeleitung 28 herrscht und, da zum Verbraucher 16 kein Druckmittel fließt, die vordere Stirnfläche 23 des Regelkolbens der Druckwaage 20 vom Pumpendruck beaufschlagt wird. Außer über die Zumeßblende 13 fließt nun eine geringe Druckmittelmenge über die Düse 35 der Druckwaage 20, die Lastmeldeleitung 28 und die Düse 35 der Druckwaage 19 zum ersten Verbraucher 15. Zwischen den beiden Düsen 35, also in der Lastmeldeleitung 28 stellt sich ein Druck ein, der um 20 bar über dem Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers 15 liegt. Über die Düse 31 der Druckwaage 19 fällt dieser Druck auf den am Druckbegrenzungsventil 61 eingestellten und im Druckraum 27 der Druckwaage 19 herrschenden Druck ab.
Ist der Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers 15 niedriger als der am Druckbegrenzungsventil 61 eingestellte Druck, so baut sich, wie durchgeführte Tests gezeigt haben, in der Lastmeldeleitung 28 ebenfalls ein über dem am Druckbegrenzungsventil 61 eingestellten, jedoch weit unterhalb des Maximaldrucks liegender Druck auf.
Alternativ zu einer Ventilkombination, die aus einem Wegeventil und einem fest eingestellten Druckbegrenzungsventil besteht, kann auch ein z.B. durch einen Elektromagneten verstellbares Druckbegrenzungsventil verwendet werden, um im Druckraum 27 der Druckwaage 19 einen Grenzdruck einzustellen. Diese Lösung ist alternativ in Figur 1 dargestellt. Dabei ist das Druckbegrenzungsventil, das nun mit der Bezugszahl 62 versehen ist, so ausgebildet, daß es bei ausgeschaltetem Elektromagneten auf einen über den auftretenden Betriebsdrücken liegenden Wert eingestellt ist und durch Ansteuern des Elektromagneten auf einen niedrigeren Wert von z.B. 150 bar verstellt wird. Es hat also eine sogenannte fallende Kennlinie. Die Kraft des Elektromagneten unterstützt die Druckkraft, die das Druckbegrenzungsventil 62 gegen die Kraft einer Druckfeder zu öffnen sucht. Die fallende Kennlinie ist günstig, wenn dann die Einschaltzeit des Elektromagneten kürzer als die Ausschaltzeit ist. In einem umgekehrten Falle wird der Magnet so angeordnet, daß er gegen die Druckkraft in Schließrichtung des Ventils 62 wirkt.
Bei der Ausführung nach Figur 2 wird für das Vorgeben eines Grenzdrucks kein Druckbegrenzungsventil, sondern ein Druckreduzierventil 65 verwendet, das unmittelbar an die Verstellpumpe 10 angebaut sein kann und dessen Eingang mit der Druckleitung 12 und dessen Ausgang mit der Lastmeldeleitung 28 verbunden ist. In Schließrichtung des Ventils 65 wirkt auf eine nicht näher dargestellten Ventilkörper eine schwache Druckfeder 66. Außerdem ist der Ventilkörper in Schließrichtung auch von einem Elektromagneten 63 beaufschlagbar. Wenn der Elektromagnet 63 ausgeschaltet ist, genügt schon ein ganz kleiner Druck in der Lastmeldeleitung 28, um das Druckreduzierventil 65 zu schließen. Bei eingeschaltetem Elektromagneten 63 ist ein Druck von z.B. 150 bar in der Lastmeldeleitung zum Schließen des Ventils 65 notwendig.
Ein zusätzlicher Elektromagnet 67 ist an den rückwärtigen Druckraum 27 der Druckwaage 20 angebaut und kann mit einem Stößel 68 den Regelkolben 22 der Druckwaage 20 derart blockieren, daß dieser zwar die Verbindung zwischen den Abschnitten 24 und 33 des Kanals 36, jedoch nicht die Verbindung dieses Kanals zur Lastmeldeleitung 28 öffnen kann. Blockiert ist der Regelkolben der Druckwaage 20 dabei bei eingeschaltetem Magnet 67.
Im Normalbetrieb, der weiter oben schon geschildert worden ist, sind die Magnete 63 und 67 ausgeschaltet. Das Druckreduzierventil 65 ist deshalb schon bei einem sehr kleinen Druck in der Lastmeldeleitung 28 geschlossen und deshalb praktisch ohne Wirkung.
Es sei nun angenommen, daß beide Verbraucher 15 und 16 betätigt werden und die beiden Magnete 63 und 67 geschaltet sind. Der Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers 15 sei zunächst geringer als der am Druckreduzierventil mit Hilfe des Elektromagneten 63 eingestellte Grenzdruck von z.B. 150 bar. Damit herrscht dieser Druck von 150 bar in der Lastmeldeleitung 28 und in den Druckräumen 27 der Druckwaage 19 und der Druckwaage 20 mit dem durch den Magneten 67 blockierten Regelkolben 22. Es baut sich ein Pumpendruck von 170 bar auf, der auf den Kolben des Zylinders 16 wirkt und der über die Zumeßblende 13 auf 150 bar im Abschnitt 24 des Kanals 25 und über die Druckwaage 19 auf den Lastdruck des Verbrauchers 15 im Abschnitt 33 des Kanals 25 abfällt.
Ist dagegen der Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers 15 höher als der am Druckreduzierventil 65 eingestellte Druck, so macht die Druckwaage 19 ganz auf, so daß der höhere Lastdruck des ersten Verbrauchers in die Lastmeldeleitung 28 gemeldet wird. Das Druckreduzierventil 65 vermag diesen Druck nicht zu beeinflussen, so daß sich ein um 20 bar über dem Lastdruck des Verbrauchers 15 liegender Pumpendruck in der Druckleitung 12 einstellt. Außer den Verbrauchern 15 und 16 können noch weitere hydraulische Verbraucher betätigt werden, wobei sich in der Lastmeldeleitung 28 ein Druck von 150 bar oder ein darüberliegender Lastdruck des Verbrauchers 15 oder der weiteren hydraulischen Verbraucher herrscht.
Die Steueranordnung nach Figur 3 unterscheidet sich im wesentlichen in drei Punkten von der Steueranordnung nach Figur 2. Zum einen wird der höchste Lastdruck nicht über die dem Verbraucher mit der höchsten Last zugeordnete Druckwaage, sondern über ein Rückschlagventil 70, das zur Lastmeldeleitung 28 hin öffnet, in diese gemeldet. Und zwar ist jedes Rückschlagventil 70 der einzelnen Verbraucher mit Ausnahme des zweiten Verbrauchers 16 direkt an den Leitungsabschnitt 33 zwischen der jeweiligen Druckwaage und dem Richtungsteil 17 angeschlossen. Der zweite Unterschied zur Ausführung nach Figur 2 liegt darin, daß ein Druckreduzierventil 71 nun in Reihe zu dem dem zweiten hydraulischen Verbraucher 16 zugeordneten Rückschlagventil 70 angeordnet ist. Zum dritten beaufschlagt ein Elektromagnet 63 zusammen mit dem Druck am Ausgang des Druckreduzierventils 71 einen beweglichen Ventilkörper des Ventils in Schließrichtung gegen eine starke in Öffnungsrichtung wirkende Druckfeder 66. Die Druckfeder 66 ist so stark, daß das Druckreduzierventil 71 bei den vorkommenden Betriebsdrücken offen ist, wenn der Elektromagnet 63 ausgeschaltet ist.
Deshalb funktioniert die Steueranordnung nach Figur 3 bei ausgeschaltetem Elektromagneten 63 in der schon weiter oben angegebenen normalen Weise. Ist das Druckreduzierventil 71 dagegen nach dem Einschalten des Elektromagnten 63 auf einen Ausgangsdruck von z.B. 150 bar eingestellt, so wird dieser Druck von 150 bar in die Lastmeldeleitung 28 gemeldet, sofern der höchste Lastdruck aller anderen betätigten Verbraucher unter 150 bar liegt. Der Pumpendruck beträgt dann 170 bar, der auf den Kolben des Zylinders 16 wirkt und eine bestimmte Klemmkraft erzeugt. Liegt der höchste Lastdruck der anderen betätigten hydraulischen Verbraucher höher als 150 bar, so wird die Lastmeldeleitung 28 mit diesem höchsten Lastdruck beaufschlagt und der Pumpendruck liegt 20 bar über diesem höchsten Lastdruck.
Sollte die Zeit, in der die Steueranordnung nach Figur 3 in der zuletzt geschilderten Weise betrieben wird, länger sein als die Zeit der sogenannten normalen Betriebsweise, so wird man den Elektromagneten 63 in Öffnungsrichtung des Ventils 71 wirken lassen und den Grenzdruck von z.B. 150 bar durch eine entsprechende Vorspannung der Druckfeder 66 einstellen. Nach dem Einschalten des Elektromagneten 63 ist dann das Ventil 71 bei allen Betriebsdrücken offen.
Das Proportional-Wegeventil-Segment nach Figur 5 besitzt in einem Gehäuse 80 eine Ventilbohrung 81, in der ein Steuerkolben 82 axial verschiebbar ist. Dieser Steuerkolben weist mittig ein Zumeßblendenteil 13, 14 und zu beiden Seiten des Zumeßblendenteils jeweils eine Hälfte eines Richtungsteils 17 auf.
In eine senkrecht zur Bohrung 81 ausgerichteten gestuften Bohrung 83 ist eine Druckwaage 19 eingesetzt, die in einer Hülse 84 mit den schon erwähnten Bohrungen 30 einen Regelkolben 22 enthält. Zwischen der Druckwaage und der Zumeßblende 13 befindet sich der Kanalabschnitt 24, zwischen der Druckwaage 19 und den Hälften des Richtungsteils 17 jeweils ein Teil des Kanalabschnitts 33, wobei sich in jedem Teil ein Lasthalteventil 85 befindet. Eine Verbindung zwischen den Kanalabschnitten 24 und 33 ist über mehrer Radialbohrungen 86 der Hülse 84 herstellbar. Die Bohrungen 30 gehen außen von einem Ringraum zwischen der Hülse 84 und der Wand der Bohrung 83 aus, in den auch der gestrichelt angedeutete Lastmeldekanal 28 zweifach mündet. Dieser Lastmeldekanal 28 ist über eine äußer Nut 87 des Regelkolbens 22 und über eine Radial- und eine Axialbohrung sowie über eine in diese Axialbohrung angeordneten Düse 31 mit dem rückwärtigen Druckraum 27 dauernd verbunden. Bei ganz offener Druckwaage besteht außerdem durch den Regelkolben 22 hindurch eine Verbindung zwischen dem Leitungsabschnitt 24 und den Bohrungen 30. Dafür besitzt der Regelkolben eine weitere Axialbohrung 34, eine weitere Radialbohrung und eine weitere Ringnut. Die Radialbohrung kann dabei als Düse 35 aufgefaßt werden.
Mit einem Schraubenansatz ist in die Hülse 84, den Druckraum 27 verschließend, ein Druckbegrenzungsventil 62 eingeschraubt, mit dem der Druck im Druckraum 27 auf einen bestimmten Druck begrenzt werden kann. Bei eingeschaltetem Elektromagneten 63 wirkt die Magnetkraft zusammen mit der von dem Druck im Druckraum 27 an einem Ventilkörper 88 erzeugten Kraft in Öffnungsrichtung des Ventils 62. Eine starke Druckfeder 89 wirkt in Schließrichtung des Ventils 62. Der Anker des Elektromagneten 63 ist ein Flachanker, der einstückig mit dem Ventilkörper 88 ausgebildet ist.

Claims (18)

  1. Steueranordnung für wenigstens zwei hydraulische Verbraucher (15, 16) mit einer Verstellpumpe (10), deren Einstellung von einem über eine Lastmeldeleitung (28) mit dem höchsten Lastdruck beaufschlagbaren Load-Sensing-Regler (40) veränderbar ist, dem eine Maximaldruck- und eine Leistungsregelung überlagert sind, mit zwei verstellbaren Zumeßblenden (13, 14), von denen eine erste zwischen die Verstellpumpe (10) und einen ersten hydraulischen Verbraucher (15) und die zweite zwischen die Verstellpumpe (10) und einen zweiten hydraulischen Verbraucher (16) geschaltet ist, und mit zwei Druckwaagen (19, 20), von denen eine erste der ersten Zumeßblende (13) und die zweite der zweiten Zumeßblende (14) nachgeschaltet ist und deren Regelkolben (22) auf einer Vorderseite (23) vom Druck nach der jeweiligen Zumeßblende (13, 14) in Öffnungsrichtung und auf einer Rückseite (26) vom Druck in der Lastmeldeleitung (28) in Schließrichtung beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Load-Sensing-Regler (40) bei einer gemeinsamen Ansteuerung nur des ersten und des zweiten hydraulischen Verbrauchers (15, 16) ab einem unterhalb des Maximaldrucks liegenden Grenzdruck von einem nur vom Lastdruck des einen, ersten hydraulischen Verbrauchers (15) abhängigen Druck beaufschlagbar ist.
  2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Load-Sensing-Regler (40) bei einer Einzelansteuerung des zweiten hydraulischen Verbrauchers (16) auch oberhalb des Grenzdrucks vom Lastdruck des zweiten Verbrauchers (16) beaufschlagbar ist.
  3. Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Load-Sensing-Regler (40) bei einer gemeinsamen Ansteuerung des ersten, zweiten und eines dritten hydraulischen Verbrauchers, der über eine dritte Zumeßblende und eine dritte der Zumeßblende nachgeschalteten Druckwaage von der Verstellpumpe (10) mit Druckmittel versorgbar ist, auch ab dem Grenzdruck vom höheren der beiden Lastdrücke des ersten und dritten hydraulischen Verbrauchers beaufschlagbar ist.
  4. Steueranordnung nach einem vorhergehenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom Zustand eines verstellbaren Ventils (60, 62, 65, 71) der Load-Sensing-Regler (40) mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagbar ist.
  5. Steueranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (60, 62, 65, 71) in Abhängigkeit von unterschiedlichen Ansteuerungen der hydraulischen Verbraucher (15, 16) verstellbar ist.
  6. Steueranordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzdruck an einem Druckventil (61, 62, 65, 71) einstellbar ist.
  7. Steueranordnung nach den Ansprüchen 4 oder 5 und nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (61, 62, 65, 71) wirksam und unwirksam schaltbar ist.
  8. Steueranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (61) fest eingestellt ist und durch Umschaltung eines Wegeventils (60) wirksam und unwirksam schaltbar ist.
  9. Steueranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (62, 65, 71) durch einen Elektromagneten (63) verstellbar ist.
  10. Steueranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der am Druckventil (62, 65, 71) eingestellte Druck bei bestromtem Elektromagneten (63) niedriger ist als bei unbestromtem Elektromagneten.
  11. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastmeldeleitung (28) über ein Lastmeldeventil (19) mit einem mit dem Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers (15) beaufschlagbaren Abschnitt (24, 33) einer Verbraucherleitung (25) verbindbar ist, daß das Lastmeldeventil (19) einen Steuerkolben (22) aufweist, der an einer rückwärtigen Druckfläche (26) von einem in einem rückwärtigen, über eine Düse (31) mit der Lastmeldeleitung (28) verbundenen Druckraum (27) herrschenden Druck in Schließrichtung und an einer vorderen Druckfläche (23) mit dem Lastdruck des ersten hydraulischen Verbrauchers (15) in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist und daß der Druck in dem rückwärtigen Druckraum (27) durch ein Druckbegrenzungsventil (61, 62) auf den Grenzdruck begrenzbar ist.
  12. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein zwischen den Strömungspfad (12, 36) zum zweiten hydraulischen Verbraucher (16) und die Lastmeldeleitung (28) geschaltetes Druckreduzierventil (65, 71) der Grenzdruck einstellbar ist.
  13. Steueranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastmeldeleitung (28) über ein Lastmeldeventil (70) mit einem mit dem Lastdruck des zweiten hydraulischen Verbrauchers (16) beaufschlagten Abschnitt (33) einer Verbraucherleitung (36) verbindbar ist, daß ein beweglicher Ventilkörper des Lastmeldeventils (70) in Schließrichtung vom Druck in der Lastmeldeleitung (28) und in Öffnungsrichtung vom Lastdruck des zweiten hydraulischen Verbrauchers (16) beaufschlagbar ist und daß das Druckreduzierventil (71) in Reihe zu dem Lastmeldeventil (70) angeordnet ist.
  14. Steueranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastmeldeleitung (28) über ein Lastmeldeventil (20) unter Umgehung des Druckreduzierventils (65) mit einem mit dem Lastdruck des zweiten hydraulischen Verbrauchers (16) beaufschlagbaren Abschnitt (24, 33) einer Verbraucherleitung (36) verbindbar ist und daß diese Verbindung zum Wirksamwerden des Druckreduzierventils (65) sperrbar ist.
  15. Steueranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wirksamwerden des Druckreduzierventils (65) ein bewegbarer Ventilkörper (22) des Lastmeldeventils (20) blockierbar ist.
  16. Steueranordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckreduzierventil (65) zwischen der Verstellpumpe (10) und den Zumeßblenden (13, 14) an eine Druckleitung (12) angeschlossen ist.
  17. Steueranordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastmeldeventile mit den Druckwaagen (19, 20) derart kombiniert sind, daß die Lastmeldeleitung (28) über den Steuerkolben (22) der Druckwaage (19, 20), die dem hydraulischen Verbraucher (15, 16) mit dem höchsten Lastdruck zugeordnet ist, mit dem höchsten Lastdruck beaufschlagbar ist.
  18. Steueranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastmeldeleitung (28) über den Steuerkolben (22) einer Druckwaage (19, 20) und eine am oder im Steuerkolben (22) vorgesehene Düse (31) mit dem sich auf der Rückseite (26) des Steuerkolbens (22) befindlichen Druckraum (27) verbunden ist.
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