EP1452744A1 - Hydraulische Steueranordnung - Google Patents

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EP1452744A1
EP1452744A1 EP04004260A EP04004260A EP1452744A1 EP 1452744 A1 EP1452744 A1 EP 1452744A1 EP 04004260 A EP04004260 A EP 04004260A EP 04004260 A EP04004260 A EP 04004260A EP 1452744 A1 EP1452744 A1 EP 1452744A1
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pressure
control
inlet
nozzle
arrangement according
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Bosch Rexroth AG
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    • F15B2211/761—Control of a negative load, i.e. of a load generating hydraulic energy

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic control arrangement according to the preamble of claim 1.
  • Such control arrangements are based on the load-sensing principle and are for example in the DE 197 15 020 A1 discloses.
  • This publication shows an LS control block, in which a consumer has a LS directional valve is supplied with pressure medium. That is proportional adjustable directional valve has a spool, the one with a valve housing a direction / speed part formed. About the directional part the pressure medium supply and the pressure medium outlet to or controlled by the consumer and the speed part specifies the pressure medium volume flow.
  • the solution is the speed part by each one adjustable in the inlet and return Measuring aperture formed, the opening cross section through the Axial displacement of a spool is changeable.
  • a pressure compensator is installed upstream of the orifice plates Opening direction from the force of a spring and the load pressure downstream of the metering orifice and in the closing direction from the pressure upstream of the inlet orifice is acted upon.
  • Such an LS control block for control purposes of a lifting cylinder with a pushing load a lowering brake valve assigned.
  • a lowering brake valve is in principle a check valve that can be unlocked by the pressure in the inlet and thus a controlled one when the load is pressing Lowering enables. It turned out that such System with LS control block and lowering brake valve for certain Operating conditions tend to vibrate.
  • This Vibration sensitivity results from the fact that the lowering brake valve -as mentioned above- from the pressure in the inlet, i.e. H. controlled by the pressure downstream of the inlet orifice becomes. If this inlet pressure is not sufficient, it will Lowering brake valve closed and accordingly the return controlled closed.
  • the invention is based on the object a hydraulic control arrangement for control to create a consumer where the susceptibility to vibration is reduced.
  • the reporting pressure is not downstream the inlet-side measuring orifice on a control channel that has a section upstream the inlet-side measuring orifice with a section upstream the outlet-side measuring orifice connects.
  • This Reporting pressure is much less dependent on Pressure fluctuations, so that, for example, during use a lowering brake valve - the resulting vibrations not - as in the case of the Technology - directly affect the reporting pressure, as it were a "smoothed" signal pressure on the pressure compensator and / or the variable displacement pump of the LS system is present.
  • the Control channel only needs to be designed so that the tapped pressure is lower than that on the pressure compensator effective pressure in the closing direction.
  • a control arrangement is known from DE 38 02 672 C2, in the case of an LS system, the reporting pressure also comes on a pressure divider is tapped.
  • the the pressure divider containing control line extends to this However, variant between an area upstream the inlet orifice and a tank channel and not as in the invention - each between the upstream Sections in front of the orifice plates (in the pressure medium flow direction seen).
  • control channel contains a fixed and an adjustable one Nozzle, the reporting pressure in one section is tapped between these two nozzles. This means, the reporting pressure is practically between at a pressure divider the high pressure (inlet) and the low pressure (outlet) tapped.
  • the adjustable nozzle becomes dependent from the setting of the inlet metering orifice changed. More specifically, the adjustable nozzle adjusted inversely proportional to the metering orifice, that means the cross section of the adjustable nozzle is included increasing stroke of the directional valve is reduced.
  • the hydraulic Control arrangement of an LS directional control valve via that a speed part is formed.
  • the speed section of the LS directional control valve forms the inlet metering orifice and the outlet orifice, the control channel with the pressure divider (fixed nozzle, adjustable nozzle) in a control spool of the LS directional control valve is integrated.
  • control slide has a central annular groove, in the basic position in the area of a pressure connection of the directional control valve is arranged and via the at Axial displacement of the control spool connects to Inlet or outlet connection open becomes.
  • a control collar adjoining the annular groove, via which the Connection to the drain connection is controllable with a radial nozzle bore, which one to Return connection tapering opening cross-section Has.
  • This nozzle hole forms the adjustable nozzle and opens into an axial bore of the control spool.
  • This axial bore also opens radially Running control oil inlet hole through which the axial hole with a pressure leading the pressure connection Pressure chamber is connectable.
  • This control oil feed hole corresponds to the fixed nozzle of the control channel.
  • the between these two nozzles (nozzle bore, control oil inlet bore) setting pressure is via a LS connection tapped and, if necessary, via a Shuttle valve arrangement - to the upstream pressure compensator and / or reported to the variable pump.
  • control spool manufacture of the control spool is special easy if the inlet bore and the nozzle bore on same tax union are formed.
  • the circumferential mouth area of the nozzle bore is in a preferred embodiment by a axially extending notch formed, which extends to the drain connection rejuvenates and becomes flatter, so that the effective diameter of the nozzle bore with increasing stroke of the control spool (control inflow) becomes smaller.
  • the invention can be particularly advantageous in a control arrangement with variable pump and with lowering brake valve apply.
  • FIG. 1 shows a highly simplified circuit diagram a hydraulic control arrangement 1 according to the invention, about which a hydraulic consumer, for example a lifting cylinder 2 of a mobile implement, via the for example a main arm of a construction site vehicle supported is controllable.
  • the lifting cylinder 2 will supplied with pressure medium by a variable displacement pump 4, the pressure medium flow between this and the lifting cylinder 2 is controlled by an LS directional control valve 6.
  • the basic structure such a LS directional control valve 1 is from the DE 197 15 020 A1 discussed at the outset.
  • the Proportionally adjustable directional valve 6 controls the Pressure medium flow between the variable displacement pump and the consumer (Lifting cylinder 2) and a tank T.
  • a hydraulic consumer for example a lifting cylinder 2 of a mobile implement
  • the illustrated embodiment is for simplicity only one position of the directional control valve 6 is shown, in which an annular space 8 of the lifting cylinder 2 via an inlet line 10 connected to a working port A. is.
  • a bottom-side cylinder chamber 12 of the lifting cylinder 2 is via a drain line 14 with a working connection B connected, which in turn via the directional part of the Directional control valve 6 is connected to the tank T.
  • This reporting pressure is on the Control line 22 tapped at a control channel 24, the 1 between a region of the pressure medium flow path upstream of the inlet orifice 16 and extends upstream of the outlet orifice 18.
  • in the Control channel 24 is a pressure divider with a fixed one Arranged nozzle 26 and an adjustable nozzle 28, the control line 22 between these two nozzles Branches 26, 28.
  • the adjustable nozzle 28 is the discharge side (Low pressure) and the fixed nozzle 26 of the inlet side Assigned (high pressure).
  • the adjustable nozzle 28 can be adjusted from the position of the LS directional control valve, more precisely depending on the setting of the speed section and thus the opening cross section of the orifice plates 16 and 18 vary.
  • the pressure in the control line 22 is at the inlet an LS shuttle valve 30, the output of which to the control valve 32 of the variable displacement pump 4 is guided.
  • the other The input of the shuttle valve 30 is to an LS signal line 34 connected via which the highest of the load pressures other consumers of the mobile work device to the shuttle valve 30 is performed. That is, the output of the Variable pump 4 is dependent on the highest load pressure or controlled by the signal pressure in the control line 22. In the present embodiment it is assumed that this reporting pressure is higher than the highest of the Load pressures in the LS signal line 34 is.
  • the lifting cylinder 2 is for supporting a pushing Load provided.
  • An uncontrolled lowering of this To prevent load, the lifting cylinder 2 is a lowering brake valve 36 assigned.
  • This lowering brake valve is in the Basically, a check valve that is through a Back pressure, in the present case by the pressure in the Unlock inlet line 10 and into an open position can bring so that the pressure medium from the cylinder space 12 can flow out via the drain line 14.
  • the A special feature of the invention is that the Pressure compensator 20 effective control pressure in the opening direction and possibly also the pressure for regulating the variable displacement pump 4 not - as in the stand described at the beginning the technology - tapped downstream of the inlet orifice 16 but on the pressure divider through the nozzles 26, 28 is formed.
  • This pressure is below the Pressure upstream of the metering orifice 16 and depending Setting the nozzle 28- above the pressure in the drain upstream of the outlet orifice plate 18. It was shown that this pressure is much less sensitive to opening and closing movements of the lowering brake valve is so that the susceptibility to vibration compared to conventional Solutions is significantly improved.
  • the measuring orifices 16, 18 are in the inflow respectively arranged in the process.
  • the control channel 24 connects the in each case upstream of the orifices 16, 18 pressure medium paths with each other and contains the fixed nozzle 26 as well as the adjustable nozzle 28 the control line 22 tapped between this pressure divider. This corresponding pressure is also in an LS line reported.
  • the control slide is used to extend the lifting cylinder 38 to the right in the illustration according to FIG. 2 moved so that the pressure port P with the working port B and the working connection A with the tank connection T is connected.
  • the load pressure at the working connection B is tapped via a nozzle 40 and to Control connection S led.
  • This nozzle 40 is in the following described solution formed by the nozzle 28.
  • FIG. 3 shows a section of a directional valve 6, with the circuit symbol shown in Figure 2 is realized.
  • the directional control valve 6 has a valve housing 42 in which the Control spool 38 is guided axially. This is about a centering spring arrangement, not shown in the basic position shown in Figure 3 (see also Figure 2) biased.
  • the connections P, T, A, B and the LS or S connection On the valve housing 42, the connections P, T, A, B and the LS or S connection.
  • the valve housing 42 is in the axial direction of a valve bore 44 enforced in the area of the aforementioned connections Annular spaces 46, 48, 50, 52, 54 and 56 are formed are.
  • the annulus 46 and two adjacent annuli 58, 60 are the LS connection, the two annular spaces 48, 56 the tank connection T, the annular space 50 the working connection A, the annulus 54 the working port B and the annulus 52 assigned to the pressure port P, that is, in the pressure spaces formed by the annular spaces such as the pressure at the assigned port.
  • the control slide 38 has a central annular groove 62, that is bounded by two neighboring control gangs 64, 66 is.
  • two ring collars 68, 70 are arranged between which remains a radially recessed circumferential groove 72.
  • a guide collar 66 is provided which over a further circumferential groove 78 is spaced from the control collar 66.
  • control edges 80, 82 of the control collar 66 as well a control edge 84, 86 of the control collar 64 and the Ring collars 68 are formed axially extending control notches via which a connection to the neighboring pressure room is gradually taxable.
  • the control slide 38 has an axial bore which Control channel 24 forms. This axially extending control channel 24 is de in the right end face Control slide 38 screwed screw plug 88 cordoned off on one side. The one from the screw plug 88 adjacent end section ends in a radial bore 90, that on the outer circumference of the circumferential groove 72 of the control slide 38 opens and thus a connection between the LS connection and the control channel.
  • Diagonal control oil feed holes 92 are formed, which on the one hand in the control channel 24 and on the other hand in Outer peripheral area of the control collar 66 between two neighboring tax notches open. That is, in the in Figure 3 shown basic position of the spool 38 are the mouth areas of the inlet bores 92 shut off. According to Figure 3, the mouth area is the Inlet bores 92 with a relatively small axial distance Control edge 80 formed.
  • the control slide is used to lower the lifting cylinder 2 38 to the left in a position corresponding to FIG. 4 postponed.
  • the control edge 84 with the assigned control notches the connection from the pressure connection P open to work port A while over the control edge 82 with the associated control notches the connection from the working connection B to the tank connection T is controlled.
  • the one controlled by the control edge 84 Cross section corresponds to the effective cross section of the Inlet orifice 16.
  • the control oil supply hole 92 has a constant cross-section in the sink operating state, while the nozzle bores 24 with the notches 96 have a cross-section that depends on the stroke, increasing stroke decreased.
  • the adjustable nozzle 28 educated.
  • These two nozzles 26, 28 form one Pressure divider, the adjusting between them Pressure via the control channel 24, the radial bore 90 and tapped the LS connection and to the LS shuttle valves or to the pressure compensator 20 and the control valve 32 Variable pump is guided.
  • the effective cross section of the adjustable nozzle 28 Nozzle bores 94, notches 96
  • the control oil in Control channel pent up and thus a higher pressure in the Control line 22 reported, so with accordingly increasing slide stroke the pressure in the inlet is increased.
  • the control slide is used to extend the lifting cylinder 2 from the basic position to one shown in FIG Move to the right in the position indicated by the Control edge 80 with the associated control notches Connection from pressure port P to working port B is controlled.
  • the winding cross-section remains at these positions the radial bores 90 are closed, while the nozzle bores 94 and the notches 96 for Working port B are fully open.
  • the in Figure 5 right, connected to the tank port T annulus 56 is through the control edge 82 to the working connection B directed towards. Accordingly, pressure medium from the pressure connection P above the working port B into the cylinder space 12 of the lifting cylinder 2 flow, while that from the Annulus displaced pressure medium 8 via the working connection A to the tank connection T.
  • the pressure at the working connection B is via the controlled nozzle bore 94, the control channel 24, the radial bore 90, the annular space 60 and the annulus 46 tapped and to the LS (S) connection reported.
  • the control of the variable pump 4 then takes place depending on this pressure at the working connection B.
  • the one controlled by the control edge 80 Cross section corresponds to the effective cross section of the Drainage orifice 18.
  • the solution according to the invention is characterized by a very simple structure, compared to the beginning described prior art according to DE 197 15 020 A1 the channel guide within the control slide is simplified.
  • the pressure compensator is controlled by a control pressure in the opening direction acted on, which tapped on a control channel is that between the downstream of the metering orifice and the drainage orifice located sections extends.

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Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Anordnung mit einer Zulaufmessblende und einer Ablaufmessblende, wobei zumindest der Zulaufmessblende eine Druckwaage zugeordnet ist. Die Druckwaage wird in Öffnungsrichtung von einem Steuerdruck beaufschlagt, der an einem Steuerkanal abgegriffen ist, der sich zwischen stromabwärts der Zulaufmessblende und der Ablaufmessblende gelegenen Abschnitten erstreckt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Steueranordnungen basieren auf dem Load-Sensing-Prinzip und sind beispielsweise in der DE 197 15 020 A1 offenbart. Diese Druckschrift zeigt einen LS-Steuerblock, bei dem ein Verbraucher über ein LS-Wegeventil mit Druckmittel versorgt wird. Das proportional verstellbare Wegeventil hat einen Steuerschieber, der mit einem Ventilgehäuse einen Richtung/Geschwindigkeitsteil ausbildet. Über den Richtungsteil wird die Druckmittelzufuhr und der Druckmittelablauf zum bzw. vom Verbraucher gesteuert und der Geschwindigkeitsteil gibt den Druckmittelvolumenstrom vor. Bei der bekannten Lösung ist der Geschwindigkeitsteil durch jeweils eine im Zulauf und Rücklauf angeordnete verstellbare Messblende gebildet, deren Öffnungsquerschnitt durch die Axialverschiebung eines Steuerschiebers veränderbar ist. Den Messblenden ist eine Druckwaage vorgeschaltet, die in Öffnungsrichtung von der Kraft einer Feder und dem Lastdruck stromabwärts der Zulaufmessblende und in Schließrichtung von dem Druck stromaufwärts der Zulaufmessblende beaufschlagt ist.
Soll nun ein derartiger LS-Steuerblock zur Ansteuerung eines Hubzylinders mit drückender Last verwendet werden, so wird diesem ablaufseitig ein Senkbremsventil zugeordnet. Ein derartiges Senkbremsventil ist im Prinzip ein Sperrventil, dass durch den Druck im Zulauf entriegelbar und somit bei drückender Last ein kontrolliertes Absenken ermöglicht. Es zeigte sich, dass ein derartiges System mit LS-Steuerblock und Senkbremsventil bei bestimmten Betriebsbedingungen zu Schwingungen neigt. Diese Schwingungsanfälligkeit resultiert daraus, dass das Senkbremsventil -wie oben erwähnt- vom Druck im Zulauf, d. h. vom Druck stromabwärts der Zulauf-Messblende angesteuert wird. Wenn dieser Zulaufdruck nicht ausreicht, wird das Senkbremsventil geschlossen und entsprechend der Rücklauf zugesteuert. Der Druck im Zulauf steigt dann wieder an und das Senkbremsventil öffnet - der Druck im Zulauf ist somit vom Öffnungsgrad des Senkbremsventils abhängig. Durch dieses Öffnen und Schließen des Senkdruckbremsventils beim Absenken einer Last entstehen Schwankungen im Zulauf, die sich entsprechend auf die vorgeschaltete Druckwaage und ggf auf die in Abhängigkeit vom wirksamen Lastdruck angesteuerte Verstellpumpe auswirken.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines Verbrauchers zu schaffen, bei der die Schwingungsanfälligkeit verringert ist.
Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Steueranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird der Meldedruck nicht stromabwärts der zulaufseitigen Messblende abgegriffen sondern an einem Steuerkanal, der einen Abschnitt stromaufwärts der zulaufseitigen Messblende mit einem Abschnitt stromaufwärts der ablaufseitigen Messblende verbindet. Dieser Meldedruck hat eine wesentlich geringere Abhängigkeit von Druckschwankungen, so dass -beispielsweise bei Einsatz eines Senkbremsventils- die entstehenden Schwingungen sich nicht -wie beim eingangs beschriebenen Stand der Technik- direkt auf den Meldedruck auswirken, da sozusagen ein "geglätteter" Meldedruck an der Druckwaage und/oder der Verstellpumpe des LS-Systems anliegt. Der Steuerkanal muss lediglich so ausgebildet werden, dass der abgegriffene Druck geringer als der auf die Druckwaage in Schließrichtung wirksame Druck ist.
Aus der DE 38 02 672 C2 ist eine Steueranordnung bekannt, bei der bei einem LS-System der Meldedruck auch an einem Druckteiler abgegriffen wird. Die den Druckteiler enthaltende Steuerleitung erstreckt sich bei dieser Variante allerdings zwischen einem Bereich stromaufwärts der Zulaufmessblende und einem Tankkanal und nicht -wie bei der Erfindung- jeweils zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitten vor den Messblenden (in Druckmittelströmungsrichtung gesehen).
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält der Steuerkanal eine feststehende und eine verstellbare Düse, wobei der Meldedruck in einem Abschnitt zwischen diesen beiden Düsen abgegriffen wird. Das heißt, der Meldedruck wird praktisch an einem Druckteiler zwischen dem Hochdruck (Zulauf) und dem Niederdruck (Ablauf) abgegriffen.
Bei dieser Variante wird die verstellbare Düse in Abhängigkeit von der Einstellung der Zulaufmessblende verändert. Genauer gesagt wird die verstellbare Düse umgekehrt proportional zur Zulaufmessblende verstellt, das heißt der Querschnitt der verstellbaren Düse wird mit zunehmenden Hub des Wegeventils verringert.
Bei einer besonders bevorzugten Variante hat die hydraulische Steueranordnung ein LS-Wegeventil, über dass ein Geschwindigkeitsteil ausgebildet ist. Der Geschwindigkeitsteil des LS-Wegeventil bildet die Zulaufmessblende und die Ablaufmessblende aus, wobei der Steuerkanal mit dem Druckteiler (feste Düse, verstellbare Düse) in einem Steuerschieber des LS-Wegeventils integriert ist.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat der Steuerschieber eine zentrale Ringnut, die in der Grundstellung im Bereich eines Druckanschlusses des Wegeventils angeordnet ist und über die bei Axialverschiebung des Steuerschiebers eine Verbindung zum zulaufseitigen oder ablaufseitigen Anschluss aufgesteuert wird.
Bei der vorbeschriebenen Konstruktion wird ein sich an die Ringnut anschließender Steuerbund, über den die Verbindung zum Ablaufanschluss aufsteuerbar ist, mit einer radialen Düsenbohrung versehen, die einen sich zum Rücklaufanschluss hin verjüngenden Öffnungsquerschnitt hat. Diese Düsenbohrung bildet die verstellbare Düse aus und mündet in einer Axialbohrung des Steuerschiebers. In dieser Axialbohrung mündet des weiteren eine radial verlaufende Steueröl-Zulaufbohrung, über die die Axialbohrung mit einem den Druck am Druckanschluss führenden Druckraum verbindbar ist. Diese Steueröl-Zulaufbohrung entspricht somit der festen Düse des Steuerkanals. Der sich zwischen diesen beiden Düsen (Düsenbohrung, Steueröl-Zulaufbohrung) einstellende Meldedruck wird über einen LS-Anschluss abgegriffen und -gegebenenfalls über eine Wechselventilanordnung- zur vorgeschalteten Druckwaage und/oder zur Verstellpumpe gemeldet.
Die Herstellung des Steuerschiebers ist besonders einfach, wenn die Zulaufbohrung und die Düsenbohrung am gleichen Steuerbund ausgebildet sind.
Der umfangsseitige Mündungsbereich der Düsenbohrung wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch eine axial verlaufende Kerbe ausgebildet, die sich zum Ablaufanschluss hin verjüngt und flacher wird, so dass der wirksame Durchmesser der Düsenbohrung mit zunehmenden Hub des Steuerschiebers (Zulauf aufsteuern) kleiner wird.
Die Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft bei einer Steueranordnung mit Verstellpumpe und mit Senkbremsventil anwenden.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • Figur 1 ein stark schematisiertes Schaltschema einer erfindungsgemäßen Steueranordnung zur Betätigung eines Hubzylinders mit drückender Last;
  • Figur 2 ein Schaltsymbol eines LS-Wegeventils der Steueranordnung aus Figur 1
  • Figur 3 eine Schnittdarstellung eines LS-Wegeventils gemäß Figur 1 und
  • Fig. 4, 5 Betriebsstellungen des LS-Wegeventils aus Fig. 3.
    • Figur 1 zeigt ein stark vereinfachtes Schaltschema einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steueranordnung 1, über die ein hydraulischer Verbraucher, beispielsweise ein Hubzylinder 2 eines mobilen Arbeitsgerätes, über den beispielsweise ein Hauptarm eines Baustellenfahrzeugs abgestützt ist ansteuerbar ist. Der Hubzylinder 2 wird von einer Verstellpumpe 4 mit Druckmittel versorgt, wobei die Druckmittelströmung zwischen dieser und dem Hubzylinder 2 durch ein LS-Wegeventil 6 gesteuert ist. Der Grundaufbau eines derartigen LS-Wegeventils 1 ist aus der eingangs diskutierten DE 197 15 020 A1 bekannt. Das proportional verstellbare Wegeventil 6 steuert über die Druckmittelströmung zwischen Verstellpumpe, dem Verbraucher (Hubzylinder 2) und einem Tank T. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Einfachheit halber nur eine Stellung des Wegeventils 6 dargestellt, in der ein Ringraum 8 des Hubzylinders 2 über eine Zulaufleitung 10 an einen Arbeitsanschluss A angeschlossen ist. Ein bodenseitiger Zylinderraum 12 des Hubzylinders 2 ist über eine Ablaufleitung 14 mit einem Arbeitsanschluss B verbunden, der seinerseits über den Richtungsteil des Wegeventils 6 mit dem Tank T verbunden ist.
    Durch einen Geschwindigkeitsteil des Wegeventils 6 werden eine Zulaufmessblende 16 und eine Ablaufmessblende 18 ausgebildet, die sich in der Figur 1 dargestellten Schaltposition des Wegeventils 6 zwischen einem Druckanschluss P und dem Arbeitsanschluss A (Zulaufmessblende 16) bzw. zwischen einem Tankanschluss T und dem Arbeitsanschluss B (Ablaufmessblende 18) angeordnet sind. Der Zulaufmessblende 16 ist eine Druckwaage 20 vorgeschaltet, die in Schließrichtung vom Druck stromaufwärts der Zulaufmessblende 16, das heißt vom Druck im Bereich des Druckanschlusses P und in Öffnungsrichtung von der Kraft einer Feder sowie einem Meldedruck in einer Steuerleitung 22 beaufschlagt ist. Dieser Meldedruck wird über die Steuerleitung 22 an einem Steuerkanal 24 abgegriffen, der sich gemäß Figur 1 zwischen einem Bereich des Druckmittelströmungspfades stromaufwärts der Zulaufmessblende 16 und stromaufwärts der Ablaufmessblende 18 erstreckt. Im Steuerkanal 24 ist ein Druckteiler mit einer feststehenden Düse 26 und einer verstellbaren Düse 28 angeordnet, wobei die Steuerleitung 22 zwischen diesen beiden Düsen 26, 28 abzweigt. Die verstellbare Düse 28 ist der Ablaufseite (Niederdruck) und die feste Düse 26 der Zulaufseite (Hochdruck) zugeordnet.
    Die verstellbare Düse 28 lässt sich in Abhängigkeit von der Stellposition des LS-Wegeventils, genauer gesagt in Abhängigkeit von der Einstellung des Geschwindigkeitsteils und somit dem Öffnungsquerschnitt der Messblenden 16 bzw. 18 variieren.
    Der Druck in der Steuerleitung 22 liegt am Eingang eines LS-Wechselventils 30 an, dessen Ausgang zum Regelventil 32 der Verstellpumpe 4 geführt ist. Der andere Eingang des Wechselventils 30 ist an eine LS-Meldeleitung 34 angeschlossen, über die der höchste der Lastdrücke anderer Verbraucher des mobilen Arbeitsgerätes zum Wechselventil 30 geführt ist. Das heißt, die Fördermenge der Verstellpumpe 4 wird in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck oder vom Meldedruck in der Steuerleitung 22 angesteuert. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass dieser Meldedruck höher als der höchste der Lastdrücke in der LS-Meldeleitung 34 ist.
    Der Hubzylinder 2 ist zum Abstützen einer drückenden Last vorgesehen. Um ein ungesteuertes Absenken dieser Last zu verhindern, ist dem Hubzylinder 2 ein Senkbremsventil 36 zugeordnet. Dieses Senkbremsventil ist im Grunde genommen ein Sperrventil, dass sich durch einen Gegendruck, im vorliegenden Fall durch den Druck in der Zulaufleitung 10 entriegeln und in eine Öffnungsposition bringen lässt, so dass das Druckmittel aus dem Zylinderraum 12 über die Ablaufleitung 14 abströmen kann. Die Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass der auf die Druckwaage 20 in Öffnungsrichtung wirksame Steuerdruck und gegebenenfalls auch der Druck zur Regelung der Verstellpumpe 4 nicht -wie beim eingangs beschriebenen Stand der Technik- stromabwärts der Zulaufmessblende 16 abgegriffen wird sondern am Druckteiler, der durch die Düsen 26, 28 ausgebildet ist. Dieser Druck liegt unterhalb des Drucks stromaufwärts der Zulaufmessblende 16 und -je nach Einstellung der Düse 28- oberhalb des Drucks im Ablauf stromaufwärts der Ablaufmessblende 18. Es zeigte sich, dass dieser Druck wesentlich unempfindlicher gegen Öffnungs- und Schließbewegungen des Senkbremsventils ist, so dass die Schwingunganfälligkeit gegenüber herkömmlichen Lösungen wesentlich verbessert ist.
    Wie im folgenden noch näher erläutert wird, lässt sich ein derartiger Steuerkanal 24 mit einem Druckteiler 26, 28 mit minimalem vorrichtungstechnischem Aufwand im Steuerschieber eines Wegeventils integrieren, wie es im Prinzip aus der DE 197 15 020 A1 bekannt ist.
    Das Schaltsymbol eines derartigen LS-Wegeventils 6 ist in Figur 2 dargestellt.
    In seiner federvorgespannten Grundposition ist der Druckanschluss P abgesperrt und die Arbeitsanschlüsse A, B, und Steueranschlüsse S, LS mit dem Tankanschluss T verbunden.
    Wird ein Steuerschieber 38 in der Darstellung gemäß Figur 2 nach links verschoben, so ist der Tankanschluss T mit dem Arbeitsanschluss B verbunden, während der Arbeitsanschluss A an den Druckanschluss P angeschlossen ist - es ist derjenige Druckmittelpfad eingestellt, der in Figur 1 beispielhaft dargestellt ist.
    Die Messblenden 16, 18 sind im Zulauf beziehungsweise im Ablauf angeordnet. Der Steuerkanal 24 verbindet die jeweils stromaufwärts der Blenden 16, 18 gelegenen Druckmittelpfade miteinander und enthält die feste Düse 26 sowie die verstellbare Düse 28. Der Meldedruck wird über die Steuerleitung 22 zwischen diesem Druckteiler abgegriffen. Dieser entsprechende Druck wird auch in eine LS-Leitung gemeldet.
    In diesen Stellpositionen (Steuerschieber 38 in Figur 2 nach links) wird Druckmittel über den Arbeitsanschluss A in den Ringraum 8 geführt und strömt aus den Zylinderraum 12 über das nicht dargestellte Senkbremsventil 36 und den Arbeitsanschluss B zum Tank T hinab. Über die vorgeschaltete Druckwaage 20 wird der Druckabfall über der Zulaufmessblende 16 lastdruckunabhängig konstant gehalten, so dass ein konstanter Druckmittelvolumenstrom zum Verbraucher geführt ist (LS-Steuerung). Der Hubzylinder 2 wird somit in diesen Stellpositionen des Wegeventils 6 in Abhängigkeit von der Öffnung des Senkbremsventils 36 abgesenkt.
    Zum Ausfahren des Hubzylinders wird der Steuerschieber 38 in der Darstellung gemäß Figur 2 nach rechts verschoben, so dass der Druckanschluss P mit dem Arbeitsanschluss B und der Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden ist. Der Lastdruck am Arbeitsanschluss B wird über eine Düse 40 abgegriffen und zum Steueranschluss S geführt. Diese Düse 40 wird bei der im folgenden beschriebenen Lösung durch die Düse 28 gebildet.
    In Figur 3 ist ein Schnitt eines Wegeventils 6 dargestellt, mit dem das in Figur 2 gezeigte Schaltsymbol realisiert ist.
    Das Wegeventil 6 hat ein Ventilgehäuse 42, in dem der Steuerschieber 38 axial verschiebbar geführt ist. Dieser ist über eine nicht dargestellte Zentrierfederanordnung in die in Figur 3 dargestellte Grundposition (siehe auch Figur 2) vorgespannt.
    An dem Ventilgehäuse 42 sind die Anschlüsse P, T, A, B sowie der LS- bzw. S-Anschluss ausgebildet. Das Ventilgehäuse 42 wird in Axialrichtung von einer Ventilbohrung 44 durchsetzt, in der im Bereich der vorbenannten Anschlüsse Ringräume 46, 48, 50, 52, 54 und 56 ausgebildet sind. Der Ringraum 46 und zwei benachbarten Ringräumen 58, 60 sind dem LS-Anschluss, die beiden Ringräume 48, 56 dem Tankanschluss T, der Ringraum 50 dem Arbeitsanschluss A, der Ringraum 54 dem Arbeitsanschluss B und der Ringraum 52 dem Druckanschluss P zugeordnet, das heißt, in den durch die Ringräume ausgebildeten Druckräumen liegt etwa der Druck am zugeordneten Anschluss an.
    Der Steuerschieber 38 hat eine zentrale Ringnut 62, die von zwei benachbarten Steuerbünden 64, 66 begrenzt ist. Im Abstand links (Ansicht nach Figur 3) vom Steuerbund 64 sind zwei Ringbünde 68, 70 angeordnet, zwischen denen eine radial zurückgesetzte umlaufende Nut 72 verbleibt. Zwischen dem Steuerbund 64 und dem Ringbund 68 verbleibt eine Umfangsnut 74. Rechts (Ansicht nach Figur 3) ist ein Führungsbund 66 vorgesehen, der über eine weitere Umfangsnut 78 vom Steuerbund 66 beabstandet ist.
    Die Axiallängen der vorbeschriebenen Bünde und Nuten sind derart gewählt, dass in der dargestellten federvorgespannten Grundposition der Arbeitsanschluss P abgesperrt ist (siehe Figur 2) und die beiden Arbeitsanschlüsse A, B sowie der LS-Anschluss mit dem Tankanschluss T verbunden sind.
    An Steuerkanten 80, 82 des Steuerbunds 66 sowie an einer Steuerkante 84, 86 des Steuerbunds 64 bzw. des Ringbunds 68 sind axial verlaufende Steuerkerben ausgebildet über die eine Verbindung zum benachbarten Druckraum allmählich aufsteuerbar ist.
    Der Steuerschieber 38 hat eine Axialbohrung, die den Steuerkanal 24 ausbildet. Dieser axial verlaufende Steuerkanal 24 ist durch eine in die rechte Stirnfläche de Steuerschiebers 38 eingeschraubte Verschlussschraube 88 einseitig abgesperrt. Der von der Verschlussschraube 88 benachbarte Endabschnitt endet in einer Radialbohrung 90, die am Aussenumfang der umlaufenden Nut 72 des Steuerschiebers 38 mündet und somit eine Verbindung zwischen dem LS-Anschluss und dem Steuerkanal herstellt.
    In dem durch die beiden Steuerkanten 80, 82 begrenzten Steuerbund 66 sind desweiteren noch zwei auf einer Diagonalen liegende Steueröl-Zulaufbohrungen 92 ausgebildet, die einerseits im Steuerkanal 24 und andererseits im Aussenumfangsbereich des Steuerbunds 66 zwischen zwei benachbarten Steuerkerben münden. Das heißt, in der in Figur 3 dargestellten Grundposition des Steuerschiebers 38 sind die Mündungsbereiche der Zulaufbohrungen 92 abgesperrt. Gemäß Figur 3 ist der Mündungsbereich der Zulaufbohrungen 92 mit relativ geringem Axialabstand zur Steuerkante 80 ausgebildet. Etwa in dem Axialbereich, in dem die der Steuerkante 80 zugeordneten Steuerkerben enden, sind im Steuerbund 66 noch zwei ebenfalls auf einer Diagonalen angeordnete Düsenbohrungen 94 vorgesehen, die einerseits im Steuerkanal 24 und umfangsseitig jeweils in einer entlang des Aussenumfangs in Axialrichtung verlaufenden Kerbe 96 münden. Diese Kerbe verjüngt sich sowohl in der Breite (entlang des Aussenumfangs) als auch in der Tiefe (in Radialrichtung) nach rechts hin. Das heißt, die maximale Breite und Tiefe der Kerbe 96 wird jeweils im umfangsseitigen Mündungsbereich der Düsenbohrungen 94 erreicht. Diese Kerben, mit einem etwa dreiecksförmigen Querschnitt können beispielsweise durch Fräsen am Außenumfang des Steuerschiebers 38 ausgebildet werden.
    In der dargestellten Grundposition des Steuerschiebers 38 sind die Kerben 96 und die Düsenbohrungen 94 zum Arbeitsanschluss B hin mit maximalem Querschnitt geöffnet sind. Das heißt, in der Grundposition sind der LS-Anschluss und der Steuerkanal 24 über die Düsenbohrungen 94 und die Kerben 96 mit dem Arbeitsanschluss B und damit mit dem Tankanschluss T verbunden.
    Zum Absenken des Hubzylinders 2 wird der Steuerschieber 38 nach links in eine Figur 4 entsprechende Position verschoben. Dabei wird über die Steuerkante 84 mit dem zugeordnetem Steuerkerben die Verbindung vom Druckanschluss P zum Arbeitsanschluss A aufgesteuert, während über die Steuerkante 82 mit den zugeordneten Steuerkerben die Verbindung vom Arbeitsanschluss B zum Tankanschluss T aufgesteuert ist. Der von der Steuerkante 84 aufgesteuerte Querschnitt entspricht dem wirksamen Querschnitt der Zulaufmessblende 16. Wie Figur 4 entnehmbar ist, ist bei einer Verschiebung des Steuerschiebers 38 nach links (Senken) der Mündungsquerschnitt der Steueröl-Zulaufbohrungen 92 geöffnet so dass Druckmittel vom Arbeitsanschluss P, das heißt stromaufwärts der aufgesteuerten Zulaufmessblende 16 über die Steueröl-Zulaufbohrungen 92 in den Steuerkanal 24 des Steuerschiebers 38 eintreten kann. Wie Figur 4 des weiteren entnehmbar ist, ist der wirksame Durchflussquerschnitt der Kerbe 96 gegenüber der Grundposition verringert. Es besteht jedoch noch eine Verbindung zum Arbeitsanschluss B, sodass das Steueröl vom Steuerkanal 24 gedrosselt zum Tankanschluss B hinabströmen kann. Das heißt, die Steueröl-Zulaufbohrung 92 hat im Senken-Betriebszustand einen konstanten Querschnitt, während die Düsenbohrungen 24 mit den Kerben 96 einen vom Hub abhängigen Querschnitt haben, der sich mit zunehmenden Hub verringert. Durch die Zulaufbohrungen 92 wird somit die feststehende Düse 26 und durch die Düsenbohrung 94 mit den Kerben 96 die verstellbare Düse 28 ausgebildet. Diese beiden Düsen 26, 28 bilden einen Druckteiler, wobei der sich zwischen diesen einstellenden Druck über den Steuerkanal 24, die Radialbohrung 90 und den LS-Anschluss abgegriffen und zu den LS-Wechselventilen bzw. zur Druckwaage 20 und dem Regelventil 32 der Verstellpumpe geführt ist. Durch die Verringerung des wirksamen Querschnitts der verstellbaren Düse 28 (Düsenbohrungen 94, Kerben 96) wird das Steueröl im Steuerkanal angestaut und somit ein höherer Druck in die Steuerleitung 22 gemeldet, so dass entsprechend mit zunehmendem Schieberhub der Druck im Zulauf erhöht wird.
    Der sich einstellende Druck mittels Druckmittel- und Steuerölströmungspfad entspricht demjenigen, wir er in Figur 1 dargestellt ist.
    Zum Ausfahren des Hubzylinders 2 wird der Steuerschieber aus der Grundposition in eine in Figur 5 dargestellte Position nach rechts verfahren, in der durch die Steuerkante 80 mit den zugeordneten Steuerkerben die Verbindung vom Druckanschluss P zum Arbeitsanschluss B aufgesteuert ist. Bei diesen Positionen bleibt der Windungsquerschnitt der Radialbohrungen 90 verschlossen, während die Düsenbohrungen 94 und die Kerben 96 zum Arbeitsanschluss B vollständig aufgesteuert sind. Der in Figur 5 rechte, mit dem Tankanschluss T verbundene Ringraum 56 ist durch die Steuerkante 82 zum Arbeitsanschluss B hin zugesteuert. Dem gemäß kann Druckmittel vom Druckanschluss P über dem Arbeitsanschluss B in den Zylinderraum 12 des Hubzylinders 2 strömen, während das aus dem Ringraum verdrängte Druckmittel 8 über den Arbeitsanschluss A zum Tankanschluss T. Der Druck am Arbeitsanschluss B wird über die aufgesteuerte Düsenbohrung 94, den Steuerkanal 24, die Radialbohrung 90, den Ringraum 60 und den Ringraum 46 abgegriffen und zum LS- (S-) Anschluss gemeldet. Die Ansteuerung der Verstellpumpe 4 erfolgt dann in Abhängigkeit von diesem Druck am Arbeitsanschluss B. Der von der Steuerkante 80 aufgesteuerte Querschnitt entspricht dem wirksamen Querschnitt der Ablaufmessblende 18.
    Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch einen sehr einfachen Aufbau aus, wobei gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik gemäß der DE 197 15 020 A1 die Kanalführung innerhalb des Steuerschiebers vereinfacht ist.
    Offenbart ist eine hydraulische Anordnung mit einer Zulaufmessblende und einer Ablaufmessblende, wobei zumindest der Zulaufmessblende eine Druckwaage zugeordnet ist. Die Druckwaage wird in Öffnungsrichtung von einem Steuerdruck beaufschlagt, der an einem Steuerkanal abgegriffen ist, der sich zwischen stromabwärts der Zulaufmessblende und der Ablaufmessblende gelegenen Abschnitten erstreckt.
    Bezugszeichenliste
    1
    Steueranordnung
    2
    Hubzylinder
    4
    Verstellpumpe
    6
    LS-Wegeventil
    8
    Ringraum
    10
    Zulaufleitung
    12
    Zylinderraum
    14
    Ablaufleitung
    16
    Zulaufmessblende
    18
    Ablaufmessblende
    20
    Druckwaage
    22
    Steuerleistung
    24
    Steuerkanal
    26
    Düse
    28
    verstellbare Düse
    30
    LS-Wechselventil
    32
    Regelventil
    34
    LS-Meldeleitung
    36
    Senkbremsventil
    38
    Steuerschieber
    42
    Ventilgehäuse
    44
    Ventilbohrung
    46
    Ringraum
    48
    Ringraum
    50
    Ringraum
    52
    Ringraum
    54
    Ringraum
    56
    Ringraum
    58
    Ringraum
    60
    Ringraum
    62
    Ringnut
    64
    Steuerbund
    66
    Steuerbund
    68
    Ringbund
    70
    Ringbund
    72
    Nut
    74
    Umfangsnut
    76
    Führungsbund
    78
    Umfangsnut
    80
    Steuerkante
    82
    Steuerkante
    84
    Steuerkante
    86
    Steuerkante
    88
    Verschlussschraube
    90
    Radialbohrung
    92
    Steueröl-Zulaufbohrungen
    94
    Düsenbohrungen
    96
    Kerbe

    Claims (10)

    1. Hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines Verbrauchers, mit zwei in einem Druckmittelzulauf und in einem Druckmittelablauf angeordneten verstellbaren Messblenden (16, 18), wobei zumindest der Zulaufmessblende (16) eine Druckwaage (20) zugeordnet ist, die in Schließrichtung von einem Druck stromaufwärts der Zulaufmessblende und in Öffnungsrichtung von einem niedrigeren Meldedruck und der Kraft einer Feder beaufschlagt ist, dadurch kennzeichnend, dass der Meldedruck an einem Steuerkanal (24) abgegriffen ist, der stromaufwärts der Messblenden (16, 18) gelegene Abschnitte des Druckmittelzulaufs und des Druckmittelablaufs miteinander verbindet.
    2. Steueranordnung nach Patentanspruch 1 wobei im Ablauf ein Senkbremsventil (36) geschaltet ist, das vom Druck im Zulauf entsperrbar ist.
    3. Steueranordnung nach Patentsanspruch 1 oder 2, wobei im Steuerkanal (24) eine feste Düse (22) und eine verstellbare Düse (28) in Reihe geschaltet sind und der Meldedruck zwischen den Düsen (26, 28) abgegriffen ist.
    4. Steueranordnung nach Patentanspruch 3, wobei die verstellbare Düse (28) in Abhängigkeit von der Einstellung der Messblenden (16, 18) einstellbar ist.
    5. Steueranordnung nach Patentanspruch 4, wobei die Messblenden (16, 18) durch einen Geschwindigkeitsteil eines proportional verstellbaren LS-Wegeventils (6) gebildet sind und der Steuerkanal (24) mit den Düsen (26,28) vorzugsweise in einen Steuerschieber (38) des Wegeventils (6) integriert ist.
    6. Steueranordnung nach Patentanspruch 5, wobei der Steuerschieber (38) eine etwa zentrale Ringnut (62) hat, die im Bereich eines Druckanschlusses (P) des Wegeventils (6) angeordnet ist und durch deren Verschiebung eine Verbindung zu einem Zulauf oder einem Rücklauf des Verbrauchers aufsteuerbar ist.
    7. Steueranordnung nach Patentanspruch 6, wobei in einem dem Rücklauf zugeordneten, sich an die Ringnut anschließenden Steuerbund (66) eine radiale Düsenbohrung (94) vorgesehen ist, deren Steueröl-Ablaufquerschnitt beim Aufsteuern der Zulauf-Messblende (16) verringerbar ist und der in einer Axialbohrung des Steuerschiebers (38) mündet, die mittels einer Steueröl-Zulaufbohrung (92) des Steuerschiebers (38) mit einem stromabwärts der Zulaufmessblende (16) angeordneten, mit dem Druckanschluss (P) verbundenen Druckraum (52) verbunden ist, und die zu einem LS-Anschluss zum Abgreifen des Meldedrucks führt.
    8. Steueranordnung nach Patentanspruch 7, wobei die Zulaufbohrungen (92) zwischen den Düsenbohrungen (94) und der Ringnut (62) am Steuerbund (66) ausgebildet ist.
    9. Steueranordnung nach Patentanspruch 7 oder 8, wobei die Düsenbohrungen (94) jeweils einen Radialbohrungsabschnitt haben, der in einem breiten Endabschnitt einer axial verlaufenden Kerbe (96) mündet, die sich weg von der Ringnut (62) verjüngt und verflacht.
    10. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, gekennzeichnet durch eine Verstellpumpe (4), die über den Meldedruck ansteuerbar ist.
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