EP1497559B1 - Hydraulische steueranordnung in load-sensing technik - Google Patents

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EP1497559B1
EP1497559B1 EP03724956A EP03724956A EP1497559B1 EP 1497559 B1 EP1497559 B1 EP 1497559B1 EP 03724956 A EP03724956 A EP 03724956A EP 03724956 A EP03724956 A EP 03724956A EP 1497559 B1 EP1497559 B1 EP 1497559B1
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spring
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Bosch Rexroth AG
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    • F15B2211/654—Methods of control of the load sensing pressure the load sensing pressure being lower than the load pressure

Definitions

  • a first directional control valve can be supplied via the pressure medium to a first hydraulic consumer, and at least one further directional control valve, via the pressure medium to another hydraulic Consumable can be supplied and preferably with the first directional control valve is summarized to a valve block, and a load-sensing control having.
  • a hydraulic control arrangement is e.g. known from DE 197 15 021 A1. It is a hydraulic one Control arrangement according to the load-sensing principle, at a variable displacement pump or a constant pressure pump associated bypass pressure balance depending on one with the highest load pressure of the actuated hydraulic consumer changing control pressure, preferably in dependence from the load pressure itself, each set so that the pump pressure by a certain pressure difference, the control ⁇ p, above the highest load pressure lies.
  • the control pressure is a load-sensing control valve, which by a Control valve of the variable displacement pump or is realized by the bypass pressure compensator, fed via a load signaling line. This is made up of one of the number of Directional valves corresponding number of line sections together. each Directional control valve has an individual signaling channel. Shuttle valves serve to the highest pressure leading individual signaling channel with the load reporting line and their line sections to connect with each other.
  • the pressure medium flows through adjustable, usually Metering orifices formed on the spools of the directional control valves to, between an outgoing from the variable delivery pipe and the hydraulic consumers are arranged. Because of the highest Load pressure independent pressure difference between the highest load pressure and the pump pressure depends on the speed at which the highest pressure pressure hydraulic, consumer moves, solely from the flow area of the corresponding Metering off.
  • the pump, inlet or system pressure in a load-sensing hydraulic control arrangement thereby to a Limit pressure are limited, that in the connected to the control valve, first line section of the load-sensing line provides a nozzle and between this and the control valve to the first line section a pressure relief valve followed.
  • the pump pressure will not increase by more than that Control ⁇ p above the limit pressure set with the pressure relief valve.
  • the load pressure with which a hydraulic consumer maximum can be applied individually adjusted. This is according to DE 197 15 021 to the individual reporting channel of the corresponding directional valve section downstream of a nozzle, a pressure relief valve connected. This limits the control pressure in the spring chamber of the individual pressure compensator.
  • the pressure balance closes when the pressure upstream of the orifice greater than the control pressure increased by the control ⁇ p of the individual pressure compensator.
  • the load pressure can therefore only rise to a pressure which is around the Control ⁇ p of the individual pressure compensator above the set pressure of the pressure relief valve lies. However, this is in the directional valve section of the hydraulic Consumer an individual pressure balance necessary.
  • the invention is based on the object, a hydraulic control arrangement, having the features of the preamble of claim 1, so to further develop, that the load pressure for a hydraulic consumer to cost Way to a lower value than for another hydraulic one Consumer is limited, regardless of the lower value is limited, whether the second function alone or together with the first function is pressed. This is intended to safely protect the second function from excessive pressure become.
  • the desired goal is inventively achieved in that in the hydraulic Control arrangement with the features of the preamble of the claim 1 the Vor Kunststoffventitan extract at a certain, in another Line section of the load-sensing line pending pressure from a high, first Limit pressure to a lower, second limit pressure is adjustable and that the individual message channels, from the first line section of the load reporting line from the perspective of decreasing maximum load pressure of hydraulic consumers connectable to the successive line sections of the load signaling line are.
  • a control arrangement according to the invention serves to actuate two or more groups of one or more hydraulic consumers, where the groups differ in maximum Different load pressures.
  • the directional valve sections after falling maximum load pressure orderly. Is a hydraulic consumer from a group that does not have the has the highest maximum load pressure actuated, so is via the associated shuttle valve the corresponding line section of the load reporting line with the Load pressure applied. With this pressure, the pilot valve arrangement is so controlled, that the pressure in the first line section of the load signaling line between the nozzle and the control valve a lower maximum load pressure at least then do not exceed the corresponding maximum control pressure can if the lower maximum load pressure at the corresponding consumer is reached.
  • the pilot valve assembly according to claim 3 a between the first line section and a discharge line arranged pilot valve, whose set pressure For example, between two pressure levels is changeable.
  • the pilot valve can be a pressure relief valve with two pressure levels be and be with a valve element that of the directly at the valve inlet applied pressure in the opening direction is applied. It is, too possible that the valve element one between the first line section of the Lastmeldetechnisch and a discharge line arranged or in between switchable pilot valve in the opening direction of the pressure on the control valve the remote side of the nozzle is applied.
  • the pilot valve is then the control pressure in the line section between the nozzle and the control valve, to it with its main entrance separated from a control entrance is connected to one of the control ⁇ p below the set pressure limit lying pressure.
  • a first possibility to obtain two pressure stages of the pilot valve is, as stated in claim 4, therein, the bias of a Valve spring to change the movable valve element of the pilot valve against a pressure force generated on an active surface of the valve element in the direction a closed position acted upon.
  • an auxiliary piston is used to over the the biasing force of the valve spring between two by a first fixed stop and a second fixed stop defined values is changeable.
  • the auxiliary piston has an effective area which is larger than the effective area on Valve element, so that upon application of the two active surfaces on the valve element and at the auxiliary piston with the same pressure of the auxiliary piston, the valve spring first biasing more, before with further increasing pressure the pilot valve opens, and then its by the higher value of the spring preload defining stop certain situation safely maintains.
  • Switching position of a changeover valve is the effective area on the auxiliary piston relieved of pressure or acted upon by pressure.
  • the two stops independently adjustable by turning two setscrews are.
  • structurally advantageous embodiments of the hydraulic Control arrangement according to claim 5 or 6 can be found in the Claims 7 to 9 is particularly preferred, inter alia, that the valve spring at the valve element remote end of the auxiliary piston is supportable, so this end of the auxiliary piston is displaceable. This appears structurally simpler than a principle also possible change of the spring preload by a displacement of a valve seat for the valve element.
  • the response pressure of a valve, on the valve element in the opening direction or more generally, in one direction a compressive force and in the opposite Direction a spring force acts, can not be changed only by a change the spring bias, but also by a change in the effective Change effective area for the upcoming pressure.
  • valve element by a in the first line section of Lastmeideleitüng and at a first control surface applied pressure in the opening direction acted upon is and that a second control surface is present on an auxiliary piston, the on the valve element acts and as a function of the pressure in the another line section of the load-sensing line certain switching position of a Reversing valve of pressure relieved or pressurizable.
  • the valve element by a on the second control surface applied pressure in the closed position, wherein the second control surface is smaller than the first control surface.
  • the switching valve can be a simple and inexpensive 2/2 way valve with a single control edge, if it according to claim 13 in series with a nozzle between the load-sensing line and a discharge line arranged is, with the control chamber on the auxiliary piston at the connection between the nozzle and 2/2 way valve is located.
  • the switching valve can according to claim 14 also be a 3/2 way valve, which has a control chamber on the auxiliary piston in one Seed position with the load indicator line and in the other switching position with connects a discharge line.
  • Direct-operated valves that operate in stages at different set pressures are adjustable, are rarely needed, are special constrictions and are therefore relatively expensive to manufacture.
  • Made in mass production Valves may be used for the pilot valve assembly, if these according to claim 15, a first, between the first line section and a relief line arranged or switchable between pilot valve and a second, between the load-sensing line and the discharge line arranged or interposed switchable pilot valve and the set pressure of the second pilot valve is less than the set pressure of the first Pilot valve is.
  • the following is achieved.
  • the entrance of the second as. Pressure relief valve trained pilot valve downstream of a nozzle with a first further line section of Lastmeldeteitung or connected to the associated individual Lastmeldekanal is, in the solo mode of the associated function (directional valve section) is the system pressure limited by the response pressure of the second pilot valve.
  • this function with a further forward and on a higher pressure safe function (directional valve section) against it The pump pressure may rise to the higher value because of the LS branch the front function reported a higher control pressure to the control valve can be.
  • the switching valve Upon actuation of the function (directional valve section), the one first further line section assigned to the rear following line section is, the switching valve is switched and thereby the pressure in the first Line section of the load signaling line to the low set pressure of the limited second pilot valve, so that the system pressure on the low Value is limited.
  • the system pressure at a Parallel operation of several hydraulic consumers over the by the set pressure of the second pilot valve. conditional value increase, as long as the Load pressure of the lower pressure protected hydraulic consumer is below the set pressure of the second pilot valve. Only when the load pressure on the response pressure of the second pilot valve increases limited this the control pressure on the control valve to one by the control ⁇ p below the set pressure value.
  • the claims 19 to 21 relate to the advantageous housing the pilot valve assembly in a directional control valve section with single-acting Function in which the free space of unnecessary consumer connection is available.
  • the switching valve is advantageously perpendicular to the Plane of the directional valve disc arranged as the perpendicular to the disc planes extending control line for the pressure signal for adjusting the pilot valve assembly directly on the flange surface of the single-acting directional valve section can open into the switching valve.
  • a control block 15 which is for a forklift is provided, four-way valve disks 16, 17, 18 and 19, an input disk 20 having an inlet port 21 and a drain port 22, and an end plate 23, with the one from the inlet port 21 through the input disk and the directional valve discs through inlet passage 24 closed is.
  • From the drain port 22 goes through the input disk and the directional valve discs through a drain channel 25 which leads into the end plate.
  • From the drain port 22 hydraulic oil can flow to a tank 26.
  • the inlet connection is connected to the pressure connection of a hydraulic pump 27, thus promote the sucked from the tank hydraulic oil into the inlet channel 24 can.
  • the directional valve disk According to their order from the input disk 20, let the directional valve disk be 16 the first or foremost, the directional control valve disc 17 the second, the Directional valve disc 18, the third and the way valve disc 19, the last or rearmost. If in the following components or channels within a directional valve disc be named as first, second, third or last, this should be clearly on their Indicate affiliation to the appropriate directional valve disc.
  • Each directional valve disc includes a proportionally adjustable directional control valve 28, 29, 30 and 31, with a hydraulic consumer, in a forklift Hydraulic cylinder, controlled according to the amount and direction of the speed can.
  • the directional valve 28 of the first directional valve disc 16 is the function "lifting" associated with the fork, for a single-acting hydraulic cylinder is sufficient.
  • the directional valve 29 of the second-way valve disc 17 is the function “tilt" the mast and the directional valves 30 and 31 of the directional control valves 18 and 19 are additional functions such as “extension of the fork" and “sideways movement of the Fork "for these functions are the hydraulic consumers double-acting hydraulic cylinders.
  • a shuttle valve is located in each directional control valve disc 35, 36, 37 and 38 with a valve body 39.
  • a shuttle valve connects one from the center port of the shuttle valve starting LS-Kanat 40, 41, 42 and 43 a directional valve disc with an individual Signal box 44, 45, 46 and 47 a directional control valve disc or with the LS channel of the following directional control valve disc.
  • the one side port of the shuttle valve 38 of the last directional valve disc is on the end plate 23 with the Drain channel 25 connected.
  • each directional valve disc in turn, via the associated directional control valve in a working position of Directional valve connected to the flow to the hydraulic consumer, so that in it the load pressure of the hydraulic consumer is present, and in the neutral position of the directional control valve to the drain line relieved of pressure.
  • a nozzle 50 is inserted in the first LS channel 40.
  • the hydraulic pump 27 is a constant displacement pump.
  • the load-sensing controller will formed by a pressure compensator 51, which housed in the input disk 20 is and between the inlet channel 24 and the drain channel 25 is located.
  • a control piston the pressure compensator is in the opening direction of the pump pressure in the inlet channel 24 charged.
  • a compression spring 52 and a control pressure in the LS channel 40 on of the shuttle valve 35 remote side downstream of the nozzle 50 is present.
  • the Both surfaces on which the control pressure and the pump pressure act are same size.
  • the control piston is free of force when the pump pressure around the Pressure equivalent of the compression spring 52 is higher than the control pressure.
  • This pressure difference is also referred to as a rule ⁇ p and usually has a value between 5 bar and 20 bar.
  • the hydraulic pump 27 is a variable displacement pump with a schematically indicated load-sensing control valve 53 whose Regulating piston in the sense of an adjustment of the hydraulic pump in the direction of larger Stroke volume of the control pressure downstream of the nozzle 50 and a control spring and is acted upon by the pump pressure in the direction of smaller displacement.
  • a pump pressure is adjusted, which is the pressure equivalent of the Control spring corresponding control ⁇ p above the control pressure downstream of the nozzle 50th lies.
  • the use of a load-sensing regulated variable pump brings less Loss of unusable energy with it, because not only the pump pressure, but also the pump delivery is limited to the necessary level.
  • the LS channel 40 is in the input disk 20 continued and via a LS connection 54 and a line with the on the Hydraulic pump 27 constructed control valve 53 connected.
  • a directly controlled pressure relief valve 55 whose entrance to the downstream of the nozzle 50 lying part of the LS channel 40 and whose output is connected to the drain channel 25.
  • Directly controlled pressure relief valve means that from the figures 2 and 3 apparent movable valve element 56 in the opening direction of an effective Effective area of the pressure at the entrance of the valve and in the closing direction of a Valve spring 57 is acted upon.
  • the pressure relief valve 55 leaves the Pressure at its entrance only to a limit pressure rise, which at the Active surface generates a compressive force that is equal to the spring force.
  • valve spring 57 the spring force between two determined by two stops for one end of the valve spring 57 Values changeable.
  • the valve element 56 remote end of Valve spring 57 can do this by an auxiliary piston 58 in the direction of a valve seat be moved on the in the closed state of the valve 55 the Valve element 56 is seated.
  • the auxiliary piston adjoins with an effective surface to one Control chamber 59, the pressurization of the switching position of a switchable between two switching positions and also in the directional control valve disc 16 built-way valve depends.
  • a directional control valve 60 with two terminals, so a 2/2 way valve, which is in series with a nozzle 61 and downstream of this the LS channel 40 upstream of the nozzle 50 and the drain channel 25 is arranged.
  • the auxiliary piston 58 with the in the LS channel upstream of the nozzle 50 applied pressure and spans the Valve spring strong before, so that the limit pressure is high. If the directional valve is open, so the auxiliary piston is relieved of pressure. The valve spring 57 is less biased and the limit pressure is lower
  • a valve piston 62 of the directional control valve 60 is in the closing direction of a compression spring 63 loaded and in the opening direction via a through the directional control valve plate 17th passing control line 64 from that in the third LS channel 42 pending Pressure acted upon.
  • the force of the compression spring 63 can be selected be that the directional valve already at a very low pressure of, for example 10 bar opens.
  • the compression spring can also be set to a higher pressure be, but in any case is so low that when operated directional control valve 30 the pressure limiting valve 55 is set to the low limit pressure, before the higher limit pressure is reached.
  • the third LS channel 42 is in the third position Pressure on.
  • Switches the directional control valve 60 for example, already at 10 bar pressure in the Control line 64 um, then, as soon as this load pressure on one of the directional control valves 30 and 31 controlled consumer occurs, the pressure relief valve adjusted to the low limit pressure of 60 bar.
  • the pump pressure can then to a maximum of 70 bar.
  • the load pressure can be higher on the third or fourth Consumers will not. Will be the first or second consumer at the same time controlled, this only moves when its load pressure is lower than 70 bar is.
  • the load pressure at the third or fourth consumer is then also at 70 bar limited when the directional control valve 60 switches only at 70 bar.
  • the pump pressure is then via the Zumeßblende in the directional control valve 30 or 31 to the load pressure of the third or fourth hydraulic consumer throttled. If this consumer finally reaches an attack, it rises its load pressure to 70 bar, so that the directional control valve 60 switches and the Pressure relief valve 55 adjusted to the low limit pressure of 60 bar becomes.
  • the pump pressure goes back to 70 bar; so that even with open directional valve 30 or 31 and without oil flow the load pressure at the third or fourth hydraulic Consumer remains limited to 70 bar.
  • the valve body 39 of the shuttle valve 35 is in a Recess 70 in the voltage applied to the directional control valve disc 17 flange surface the directional valve disk 16.
  • the valve body 39 takes a such a situation that the LS channel 41 or the message channel 44 with the LS channel 40 is connected.
  • the two valves 55 and 60 are in the directional control valve disc 16 perpendicular to the plane the directional valve disc 16 of the voltage applied to the directional control valve disk 17 Flange surface installed.
  • the compression spring 63 is clamped. These seeks to hold the valve piston in contact with the directional valve disc 17.
  • the Blind bore 65 opens a transverse channel 71, the upstream of the nozzle 50 of the LS channel 40 goes out and in which the nozzle 61 is located.
  • the Blind bore 65 cut by a channel 72, which is connected to the drain channel 25th connected is. Also, the space in which the compression spring 63 is located, depressurized. Axial opens into the blind bore 65 in the directional control valve 17th extending control channel 64.
  • the valve piston 62 takes under the influence of the compression spring 63 a rest position a, in which he is pressed to the directional valve disc 17. In this rest position the two channels 71 and 72 are sealed against each other. Exceeds the by the pressure in the control channel 64 at the cross-sectional area of the valve piston 62 generated compressive force the spring force, the valve piston is to the stop moved to the bottom of the blind bore 65 in its second switching position, in the downstream of the nozzle 61 lying part of the channel 71 with the channel 72nd connected and thus relieved of pressure.
  • the individual parts of the pressure limiting valve 55 are in a blind bore 73, in the center at the bottom of a downstream of the nozzle 50 with the LS channel 40th connected channel 74 opens The mouth edge of the channel 74 forms a seat for the formed as a ball valve element 56 of the pressure relief valve.
  • the Ball is held in a spring plate 75 for the valve spring 57, which extends over a another spring plate 76 at one to a stop in the blind hole 73 screwed screw 77 can support.
  • the distance of two spring plate from each other when supporting the one on the ball 56 on Seat and the other on the screw determines a low bias the valve spring 57. By washers between the screw 77 and the spring plate 76, this bias can be adjusted.
  • the guide cross section, with the auxiliary piston 58 is guided in the screw 77 and the equal to the effective area for the pending in the control chamber 59 and the auxiliary piston is to be applied in the direction of the valve element 56 pressure is greater than the seat cross-section for the valve element 56, so that when closing the Wegeventüs 60 of the auxiliary piston 58, first the valve spring 57 to the abutment of the stop collar 78 on the screw 77 will bias more, before continuing on rising pressure in the LS channel 40, the pressure relief valve opens. The higher one Preload the valve spring 57 can by washers on the stop collar 78 to be adjusted.
  • the directional control valve 60 is the same as formed in Figure 2 and as well as there perpendicular to the plane of the disc
  • Directional valve disc 16 arranged in this in a blind bore 65.
  • the items the pressure relief valve 55, however, are in a blind hole 73, whose axis is parallel to the disc plane and perpendicular ( Figure 3) or parallel extends to the axis of the valve bore, of which the spool 10 of the directional control valve 28 is recorded.
  • this Disk is provided for the actuation of a single-acting hydraulic cylinder and therefore has only one consumer outlet, especially a lot of room for the Housing the valves 55 and 60 available.
  • the pressure relief valve of Figure 3 which is parallel to the one consumer terminal protrudes from the directional control valve disc, has a screwed Valve seat 80 for the again designed as a ball valve element 56.
  • the Valve spring 57 is supported on the spring plate 75 on the ball 56 from.
  • Above the Spring plate 76 is able to support the valve spring 57 on the screw insert 77, which is now provided with a radial seal and to adjust the low Pretension of the valve spring can be rotated.
  • the twist is, however only possible if another provided with a radial seal Screw insert 81 is not located in the bore 73.
  • the auxiliary piston 58 mounted with its stop collar 78.
  • the screw 81 can with a Lock nut secured and sealed with a protective cap.
  • FIG. 6 and 7 uses like that after Figure 1, the 2/2 way valve 60 and the nozzle 61 to the adjustment of a pressure relief valve 55, with its entrance in turn downstream of the Nozzle 50 to the LS channel 40 and connected with its output to the drain channel 25 is.
  • the mouth rim the channel 74 in turn forms the seat for the valve element designed as a ball 56.
  • the ball is held in the spring plate 75 for the valve spring 57, the Furthermore, now directly on the screwed into the blind hole 73 Screw insert 77 is supported.
  • the screw 77 is with a radial seal provided, with the aid of the control chamber 59 to the pressure-relieved spring chamber is sealed. By turning the screw 77, the bias the valve spring 57 are adjusted.
  • the pressure relief valve 55 not by changing the spring preload, but by a change in the effective effective area for the valve element acting on Pressure adjusted between two different high pressure settings.
  • an auxiliary piston 58 slidably guided, corresponding to one of its guide cross-section Acting surface acted upon by the pending in the control chamber 59 pressure is.
  • the guide cross section with which the Auxiliary piston 58 is guided in the screw 77 is smaller than the seat cross-section for the valve element 56.
  • the pressure downstream of the nozzle 50 in the LS channel 40 as long as the pressure relief valve 55 is closed, equal to the pressure upstream the nozzle 50 is acted upon the valve element 56 at a seat cross-section corresponding active surface and opens the pressure relief valve at a low limit pressure of for example 60 bar.
  • the pump pressure can then go up increase to a maximum of 70 bar: higher may be the load pressure on the third or fourth Consumers will not.
  • the pressure relief valve starts to open when the at an effective effective area equal to the differential area between the seat cross section for the valve element 56 and the guide cross section of the auxiliary piston 58, acting pressure produces a force as large as the force of the valve spring 57 is.
  • the after opening start flowing through the nozzle 50 Oil flow creates a pressure difference across the nozzle 50, so that after the Opening the pressure relief valve of the auxiliary piston 58 acting Pressure in the control chamber 59 is greater than the pressure in the channel 74.
  • a static State is the pressure difference equal to the control ⁇ p.
  • the valve element in the opening direction of a pressure force resulting from the Pressure downstream of the nozzle 50 and the seat cross section results, and in the closing direction from the low limit pressure determining force of the spring 57 and a Compressive force applied, resulting from the opposite to the pressure in the channel 74 to the control ⁇ p increased pressure in the control chamber 59 and the guide cross-section of the Hitfskolbens 58 results.
  • the ratio between the guide cross section and the seat cross section 1/2 so is at a control ⁇ p of 10 bar and a lower limit pressure of 60 bar, the upper limit pressure 130 bar. With an area ratio of 1/3, the upper limit pressure is 95 bar.
  • a second simple pressure relief valve 86 which is at a low limit pressure is set.
  • a 2/2 way valve 60 is arranged, close by a compression spring 63 in the direction. and over the control line 64 open from the upcoming in the third LS-carial 42 pressure in the direction is charged. If the directional control valve 60 is closed, then the pressure relief valve 86 not effective. The maximum control pressure for the pressure compensator 51 and thus the maximum inlet pressure is determined by the pressure relief valve 55. If the directional control valve is opened by the pressure in the LS channel 42, then the pressure limiting valve 86 determines the maximum control pressure for the Pressure balance 51 and thus the maximum inlet pressure.
  • the throttle valve For example, it responds at a pressure of 60 bar. Is activated by a or both directional control valves 30 or 31 without operation of a directional control valve 28 or 29 reaches a load pressure of 60 bar, the throttle valve 90 opens a Throttle cross-section from the control side of the pressure compensator 51 to the outlet channel 25th and keeps the pressure on the control side by the control ⁇ p under the load pressure of 60 bar, with a control ⁇ p of 10 bar, ie at 50 bar.
  • the directional control valve 28 or 29 actuated, wherein the load pressure of this function is greater than 60 bar, for example 100 be bar. Upstream of the nozzle 50 are then no longer 60 bar in the LS channel 40, but 100 bar. With unchanged position of the throttle valve 90 would thus also the pressure downstream of the nozzle 50 and thus on the control side of the pressure compensator 51 increase. This would have an increase in the inlet pressure and an increase the load pressure at the controlled with the directional control valve 30 or 31 hydraulic Consumers result, for example, is at a stop.
  • throttle valves used for setting the pressure levels.
  • a high pressure level for the two with the directional control valves 28 and 29 controlled hydraulic Consumers a mean pressure level for the controlled with the directional control valve 30 hydraulic consumers and a low pressure level for the with the Directional valve 31 controlled hydraulic consumers provided.
  • three throttle valves 90 are present, of which the high set pressure set in the directional control valve disk 16, the middle set pressure set in the directional valve disc 18 and on the low Set pressure set in the directional control valve disc 19 is housed.
  • the Inputs of the throttle valves are via a leading through the directional control valves Line 92 downstream of the nozzle 50 to the LS channel 40 is connected.
  • a control line 64 for the throttle valve in the directional control valve disk 16 is upstream of Nozzle 50 to the LS channel 40, the control line 64 for the throttle valve in the Directional valve disc 18 is at the LS-channel 42 and the control line 64 for the Throttling valve in the directional control valve disc 19 connected to the LS channel 43.
  • the throttle valve 90 Upon actuation of the directional control valve 31, the throttle valve 90 holds the directional valve disc 19 in the same manner as described with reference to FIG Pressure on the control side of the pressure compensator 51 to such a value that the Pressure in the LS channel 43, equal to the load pressure of the corresponding hydraulic Consumer is, the low set pressure of the valve does not exceed. The load pressure is therefore limited to the low value.
  • the two work other throttle valves at the medium and high pressure levels.

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Description

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Steueranordnung in Load-Sensing Technik, die gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ein erstes Wegeventil, über das Druckmittel einem ersten hydraulischen Verbraucher zuführbar ist, und mindestens ein weiteres Wegeventil, über das Druckmittel einem weiteren hydraulischen Verbraucher zuführbar ist und das vorzugsweise mit dem ersten Wegeventil zu einem Ventilblock zusammengefaßt ist, und eine Load-Sensing-Regelung aufweist.
Eine hydraulische Steueranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist z.B. aus der DE 197 15 021 A1 bekannt. Es handelt sich dabei um eine hydraulische Steueranordnung nach dem lastfühlenden (load-sensing) Prinzip, bei dem eine Verstellpumpe oder eine einer Konstantpumpe zugeordnete Bypassdruckwaage in Abhängigkeit von einem sich mit dem höchsten Lastdruck der betätigten hydraulischen Verbraucher ändernden Steuerdruck, vorzugsweise in Abhängigkeit vom Lastdruck selbst, jeweils so eingestellt wird, daß der Pumpendruck um eine bestimmte Druckdifferenz, das Regel-Δp, über dem höchsten Lastdruck liegt. Dazu wird der Steuerdruck einem Load-Sensing-Regelventil, das durch ein Regelventil der Verstellpumpe bzw. durch die Bypassdruckwaage realisiert ist, über eine Lastmeldeleitung zugeführt. Diese setzt sich aus einer der Anzahl der Wegeventile entsprechenden Anzahl von Leitungsabschnitten zusammen. Jedes Wegeventil hat einen individuellen Meldekanal. Wechselventile dienen dazu, um den den höchsten Druck führenden individuellen Meldekanal mit der Lastmeldeleitung und deren Leitungsabschnitte untereinander zu verbinden.
Den hydraulischen Verbrauchern fließt das Druckmittel über verstellbare, üblicherweise an den Steuerschiebern der Wegeventile ausgebildete Zumeßblenden zu, die zwischen einer von der Verstellpumpe abgehenden Zulaufleitung und den hydraulischen Verbrauchern angeordnet sind. Aufgrund der vom höchsten Lastdruck unabhängigen Druckdifferenz zwischen dem höchsten Lastdruck und dem Pumpendruck hängt die Geschwindigkeit, mit der sich der lastdruckhöchste hydraulische, Verbraucher bewegt, allein von dem Durchflußquerschnitt der entsprechenden Zumeßblende ab.
Durch den Zumeßblenden vor- oder nachgeschaltete sogenannte Individualdruckwaagen kann erreicht werden, daß die Bewegungsgeschwindigkeit aller gleichzeitig betätigten hydraulischen Verbraucher unabhängig von den Lastdrükken ist. Mit den Individualdruckwaagen wird auch die Druckdifferenz über die den lastdruckniedrigeren hydraulischen Verbrauchern zugehörigen Zumeßblenden konstant gehalten. so daß die einem hydraulischen Verbraucher zufließende Druckmittelmenge nur noch vom Durchflußquerschnitt der jeweiligen Zumeßblende abhängt. Wird eine Zumeßblende weiter geöffnet, so muß mehr Druckmittelmenge über sie fließen, um die bestimmte Druckdifferenz zu erzeugen. Die Verstellpumpe bzw. die Bypassdruckwaage wird jeweils so verstellt, daß die benötigte Druckmittelmenge geliefert wird. Man spricht deshalb auch von einer Bedarfsstromregelung.
Wie in der DE 197 15 021 A1 gezeigt, kann der Pumpen-, Zulauf- oder Systemdruck in einer lastfühlenden hydraulischen Steueranordnung dadurch auf einen Grenzdruck begrenzt werden, daß man in dem an das Regelventil angeschlossenen, ersten Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung eine Düse vorsieht und zwischen dieser und dem Regelventil an den ersten Leitungsabschnitt ein Druckbegrenzungsventil anschließt. Der Pumpendruck steigt dann nicht um mehr als das Regel-Δp über den mit dem Druckbegrenzungsventil eingestellten Grenzdruck an. Darüber hinaus kann auch der Lastdruck, mit dem ein hydraulischer Verbraucher maximal beaufschlagt werden kann, individuell eingestellt werden. Dazu ist gemäß der DE 197 15 021 an den individuellen Meldekanal der entsprechenden Wegeventilsektion stromab einer Düse ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen. Durch dieses wird der Steuerdruck im Federraum der Individualdruckwaage begrenzt. Die Druckwaage schließt nämlich, wenn der Druck stromauf der Meßblende größer wird als der um das Regel-Δp der Individualdruckwaage erhöhte Steuerdruck. Der Lastdruck kann deshalb nur auf einen Druck ansteigen, der um das Regel-Δp der Individualdruckwaage über dem Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils liegt. Allerdings ist hierzu in der Wegeventilsektion des hydraulischen Verbrauchers eine Individualdruckwaage notwendig.
Der Erfindung liegt die Zielsetzung zugrunde, eine hydraulische Steueranordnung, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist, so weiterzuentwickeln, daß der Lastdruck für einen hydraulischen Verbraucher auf kostengünstige Weise auf einen niedrigeren Wert als für einen anderen hydraulischen Verbraucher begrenzt ist, und zwar unabhängig davon auf den niedrigeren Wert begrenzt ist, ob die zweite Funktion allein oder zusammen mit der ersten Funktion betätigt wird. Damit soll die zweite Funktion sicher vor zu hohem Druck geschützt werden.
Das angestrebte Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei der hydraulischen Steueranordnung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die Vorsteuerventitanordnung bei einem bestimmten, in einem weiteren Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung anstehenden Druck von einem hohen, ersten Grenzdruck auf einen niedrigeren, zweiten Grenzdruck einstellbar ist und daß die individuellen Meldekanäle, vom ersten Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung aus betrachtet, nach fallendem maximalen Lastdruck der hydraulischen Verbraucher mit den aufeinanderfolgenden Leitungsabschnitten der Lastmeldeleitung verbindbar sind. Eine erfindungsgemäße Steueranordnung dient zur Betätigung von zwei oder mehr Gruppen von jeweils einem oder mehreren hydraulischen Verbrauchern, wobei sich die Gruppen durch unterschiedlich hohe maximale Lastdrücke voneinander unterscheiden. Vom Regelventil aus betrachtet, befinden sich in der Lastmeldeleitung also zunächst die Leitungsabschnitte, die über ein Wechselventil mit einem individuellen Meldekanäl eines Wegeventils verbindbar sind, mit dem ein hydraulischer Verbraucher aus der Gruppe mit dem höchsten maximalen Lastdruck steuerbar ist. Dann folgen die Leitungsabschnitte für die Gruppe von hydraulischen Verbrauchern mit dem zweithöchsten maximalen Lastdruck, dann die Leitungsabschnitte für die Gruppe mit dem dritthöchsten Lastdruck und so fort. Üblicherweise wird dieser Reihenfolge aus Gründen der einfachen Verbohrung und der möglichst gleichen Ausgestaltung der einzelnen Wegeventilsektionen auch die Reihenfolge in einem Ventilblock entsprechen, so daß in diesem auf die Wegeventilsektionen für die Gruppe der Verbraucher mit dem höchsten maximalen Lastdruck die Wegeventilsektionen für die Gruppe mit dem zweithöchsten maximalen Lastdruck folgen. Falls mehr als zwei unterschiedliche maximale Lastdrücke vorgesehen sind, folgen dann die Wegeventilsektionen für die Gruppe mit dem dritthöchsten maximalen Lastdruck. Insgesamt sind dann in dem Ventilblock die Wegeventilsektionen nach fallendem maximalen Lastdruck geordnet. Wird ein hydraulischer Verbraucher aus einer Gruppe, die nicht den höchsten maximalen Lastdruck hat, betätigt, so wird über das zugeordnete Wechselventil der entsprechenden Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung mit dem Lastdruck beaufschlagt. Mit diesem Druck wird die Vorsteuerventilanordnung so gesteuert, daß der Druck im ersten Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung zwischen der Düse und dem Regelventil einen dem niedrigeren maximalen Lastdruck entsprechenden maximalen Steuerdruck zumindest dann nicht überschreiten kann, wenn der niedrigere maximale Lastdruck an dem entsprechenden Verbraucher erreicht ist. Umfaßt die Gruppe mehrere hydraulische Verbraucher und damit mehrere Wegeventile und mehrere Leitungsabschnitte der Lastmeldeleitung, so genügt der Druckabgriff im vordersten, das heißt in dem dem Regelventil am nächsten befindlichen dieser Leitungsabschnitte, da der Druck aus weiter hinten befindlichen Leitungsabschnitten über eines oder mehrere Wechselventile in den vordersten Leitungsabschnitt gelangt. Bei einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steueranordnung sind keine Individualdruckwaagen notwendig, um für die hydraulischen Verbraucher unterschiedlich hohe maximale Lastdrücke zu haben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steueranordnung kann man den Unteransprüchen entnehmen.
Grundsätzlich ist es denkbar, den Druck in einem weiteren Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung mit einem Drucksensor zu erfassen und die Vorsteuerventilanordnung elektrisch zu verstellen. Vom Aufwand einfacher erscheint es jedoch, wenn gemäß Patentanspruch 2 die Vorsteuerventilanordnung hydraulisch über eine Steuerleitung verstellbar ist, die an den weiteren Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung angeschlossen ist.
Vom Raumbedarf her erscheint es besonders vorteilhaft, wenn die Vorsteuerventilanordnung gemäß Patentanspruch 3 ein zwischen dem ersten Leitungsabschnitt und einer Entlastungsleitung angeordnetes Vorsteuerventil aufweist, dessen Ansprechdruck zum Beispiel zwischen zwei Druckstufen veränderbar ist. Insbesondere kann das Vorsteuerventil ein Druckbegrenzungsventil mit zwei Druckstufen sein und mit einem Ventilelement sein, das von dem unmittelbar am Ventileingang anstehenden Druck in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist. Es ist allerdings auch möglich, daß das Ventilelement eines zwischen dem ersten Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung und einer Entlastungsleitung angeordneten oder dazwischen schaltbaren Vorsteuerventils in Öffnungsrichtung von dem Druck auf der dem Regelventil abgelegenen Seite der Düse beaufschlagt wird. Das Vorsteuerventil wird dann den Steuerdruck in dem Leitungsabschnitt zwischen der Düse und dem Regelventil, an den es mit seinem von einem Steuereingang getrennten Haupteingang angeschlossen ist, auf einen um das Regel-Δp unter dem Ansprechdruck liegenden Druck begrenzen.
Eine erste Möglichkeit, zwei Druckstufen des Vorsteuerventils zu erhalten, besteht, wie dies in Patentanspruch 4 angegeben ist, darin, die Vorspannung einer Ventilfeder zu verändern, die das bewegbare Ventilelement des Vorsteuerventils gegen eine an einer Wirkfläche des Ventilelements erzeugte Druckkraft in Richtung einer Schließstellung beaufschlagt.
Bevorzugt wird gemäß Patentanspruch 5 dazu ein Hilfskolben benutzt, über den die Vorspannkraft der Ventilfeder zwischen zwei durch einen ersten ortsfesten Anschlag und einen zweiten ortsfesten Anschlag definierten Werten veränderbar ist. Der Hilfskolben weist eine Wirkfläche auf, die größer ist als die Wirkfläche am Ventilelement, so daß bei Beaufschlagung der beiden Wirkflächen am Ventilelement und am Hilfskolben mit gleichem Druck der Hilfskolben die Ventilfeder zunächst mehr vorspannen wird, bevor bei weiter steigendem Druck das Vorsteuerventil öffnet, und dann seine durch den den höheren Wert der Federvorspannung definierenden Anschlag bestimmte Lage sicher beibehält. In Abhängigkeit von der durch den Druck in dem weiteren Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung bestimmten Schaltstellung eines Umschaltventils ist die Wirkfläche am Hilfskolben von Druck entlastbar oder mit Druck beaufschlagbar ist. Durch die Verwendung eines Umschaltventils reicht ein sehr niedriger Druck in dem weiteren Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung aus, um das Vorsteuerventil auf den niedrigen Grenzdruck zu setzen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß Patentanspruch 6 die zwei Anschläge unabhängig voneinander durch Verdrehen von zwei Einstellschrauben justierbar sind. Insbesondere in konstruktiver Hinsicht vorteilhafte Ausgestaltungen der hydraulischen Steueranordnung nach Patentanspruch 5 oder 6 finden sich in den Patentansprüchen 7 bis 9. Besonders bevorzugt wird dabei unter anderem, daß die Ventilfeder an dem dem Ventilelement abgelegenen Ende von dem Hilfskolben abstützbar ist, also dieses Ende vom Hilfskolben verschiebbar ist. Dies erscheint konstruktiv einfacher als eine vom Prinzip her auch mögliche Änderung der Federvorspannung durch eine Verschiebung eines Ventilsitzes für das Ventilelement.
Der Ansprechdruck eines Ventils, auf dessen Ventilelement in Öffnungsrichtung oder allgemeiner, in die eine Richtung eine Druckkraft und in die entgegengesetzte Richtung eine Federkraft wirkt, läßt sich nicht nur durch eine Veränderung der Federvorspannung, sondern auch durch eine Veränderung der effektiven Wirkfläche für den anstehenden Druck verändern. Letzteres gelingt gemäß Patentanspruch 10 bei einem Vorsteuerventil einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steueranordnung auf konstruktiv einfache Weise dadurch, daß das Ventilelement durch einen im ersten Leitungsabschnitt der Lastmeideleitüng und an einer ersten Steuerfläche anstehenden Druck in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist und daß eine zweite Steuerfläche an einem Hilfskolben vorhanden ist, der auf das Ventilelement wirkt und der in Abhängigkeit von der durch den Druck in dem weiteren Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung bestimmten Schaltstellung eines Umschaltventils von Druck entlastbar oder mit Druck beaufschlagbar ist. Vorzugsweise ist gemäß Patentanspruch 11 oder 12 das Ventilelement durch einen an der zweiten Steuerfläche anstehenden Druck in Schließstellung beaufschlagt, wobei die zweite Steuerfläche kleiner als die erste Steuerfläche ist.
Das Umschaltventil kann ein einfaches und kostengünstiges 2/2 Wegeventil mit einer einzigen Steuerkante sein, wenn es gemäß Patentanspruch 13 in Reihe mit einer Düse zwischen der Lastmeldeleitung und einer Entlastungsleitung angeordnet ist, wobei der Steuerraum am Hilfskolben an der Verbindung zwischen Düse und 2/2 Wegeventil liegt. Das Umschaltventil kann jedoch gemäß Patentanspruch 14 auch ein 3/2 Wegeventil sein, das einen Steuerraum am Hilfskolben in der einen Sähaltstellung mit der Lastmeldeleitung und in der anderen Schaltstellung mit einer Entlastungsleitung verbindet. Hier hat man in keiner Stellung des Umschaltventils einen Steuerölverluststrom, da das 3/2 Wegeventil in beiden Schaltstellungen die Lastmeldeleitung von der Entlastungsleitung trennt.
Direktgesteuerte Ventile, die im Betrieb auf stufenweise unterschiedliche Ansprechdrücke einstellbar sind, werden selten benötigt, sind besondere Konstrüktionen und sind deshalb relativ teuer in der Herstellung. In Großserien hergestellte Ventile können für die Vorsteuerventilanordnung verwendet werden, wenn diese gemäß Patentanspruch 15 ein erstes, zwischen dem ersten Leitungsabschnitt und einer Entlastungsleitung angeordnetes oder dazwischen schaltbares Vorsteuerventil und ein zweites, zwischen der Lastmeldeleitung und der Entlastungsleitung angeordnetes oder dazwischen schaltbares Vorsteuerventil aufweist und der Ansprechdruck des zweiten Vorsteuerventils kleiner als der Ansprechdruck des ersten Vorsteuerventils ist.
Besonders bevorzugt wird dabei eine Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 16, nach dem die beiden Vorsteuerventile Druckbegrenzungsventile sind und das zweite Vorsteuerventil mit seinem Eingang über ein in Abhängigkeit von dem in einem weiteren Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung anstehenden Druck schaltbaren Umschaltventil mit dem ersten Leitungsabschnitt verbindbar ist. Auch hier kann als Umschaltventil ein kleines Ventil verwendet werden, das in hohen Stückzahlen kostengünstig hergestellt wird.
Bei einer Ausbildung gemäß Patentanspruch 17 wird folgendes erreicht. Dadurch daß der Eingang des zweiten als. Druckbegrenzungsventil ausgebildeten Vorsteuerventils stromab einer Düse mit einem ersten weiteren Leitungsabschnitt der Lastmeldeteitung oder mit dem zugehörigen individuellen Lastmeldekanal verbunden ist, ist im Solobetrieb der zugehörigen Funktion (Wegeventilsektion) der Systemdruck durch den Ansprechdruck des zweiten Vorsteuerventils begrenzt. Im Parallelbetrieb dieser Funktion (Wegeventilsektion) mit einer weiter vorne angeordneten und auf einen höheren Druck abgesicherten Funktion (Wegeventilsektion) dagegen kann der Pumpendruck auf den höheren Wert ansteigen, da über den LS-Zweig der vorderen Funktion ein höherer Steuerdruck an das Regelventil gemeldet werden kann. Bei Betätigung der Funktion (Wegeventilsektion), die einem dem ersten weiteren Leitungsabschnitt nach hinten folgenden Leitungsabschnitt zugeordnet ist, wird das Umschaltventil geschaltet und dadurch der Druck im ersten Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung auf den niedrigen Ansprechdruck des zweiten Vorsteuerventils begrenzt, so daß auch der Systemdruck auf den niedrigen Wert begrenzt ist.
Gemäß Patentanspruch 18 ist das zweite Vorsteuerventil zwischen dem ersten Leitungsabschnitt und einer Entlastungsleitung angeordnet und sein Ventilelement in Schließrichtung von einer Ventilfeder und in Öffnungsrichtung von dem in dem weiteren Leitungsabschnitt anstehenden Druck beaufschlagbar. Hier wird kein Wegeventil gebraucht. Bei dieser Ausbildung kann der Systemdruck bei einer Parallelbetätigung mehrerer hydraulischer Verbraucher über den durch den Ansprechdruck des zweiten Vorsteuerventils. bedingten Wert ansteigen, solange der Lastdruck des mit dem niedrigeren Druck abgesicherten hydraulischen Verbrauchers unterhalb des Ansprechdrucks des zweiten Vorsteuerventils liegt. Erst wenn der Lastdruck auf den Ansprechdruck des zweiten Vorsteuerventils ansteigt, begrenzt dieses den Steuerdruck am Regelventil auf einen um das Regel-Δp unter dem Ansprechdruck liegenden Wert.
Die Patentansprüche 19 bis 21 beziehen sich auf die vorteilhafte Unterbringung der Vorsteuerventilanordnung in einer Wegeventilsektion mit einfach wirkender Funktion, in der der freie Raum des nicht notwendigen Verbraucheranschlusses zur Verfügung steht. Das Umschaltventil wird vorteilhafterweise senkrecht zu der Ebene der Wegeventilscheibe angeordnet, da die senkrecht zu den Scheibenebenen verlaufende Steuerleitung für das Drucksignal zur Verstellung der Vorsteuerventilanordnung direkt an der Flanschfläche der einfach wirkenden Wegeventilsektion in das Umschaltventil münden kann.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steueranordnung sind als Schaltbild und teilweise als Konstruktion in den. Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1
ein Schaltbild des ersten Ausführungsbeispiels, bei dem der Steuerdruck durch ein einziges Druckbegrenzungsventil auf zwei durch unterschiedlich starke Federvorspannung bestimmte Werte begrenzbar ist und die Verstellung durch Umschaltung eines 2/2 Wegeventils erfolgt,
Figur 2
eine erste Anordnung und konstruktive Ausgestaltung des Druckbegrenzungsventils und des 2/2 Wegeventils aus Figur 1 innerhalb einer Wegeventilscheibe,
Figur 3
eine zweite Anordnung und konstruktive Ausgestaltung des Druckbegrenzungsventils und des 2/2 Wegeventils aus Figur 1 innerhalb einer Wegeventilscheibe,
Figur 4
schematisch eine weitere. Anordnung des Druckbegrenzungsventils aus Figur 3 in einem Schnitt senkrecht zu dem aus Figur 3,
Figur 5
ein Schaltbild des zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel das 2/2 Wegeventil durch ein 3/2 Wegeventil ersetzt ist,
Figur 6
ein Schaltbild des dritten Ausführungsbeispiels, bei dem der Steuerdruck durch ein einziges Druckbegrenzungsventil auf zwei durch unterschiedlich große Druckwirkflächen bestimmte Werte begrenzbar ist und die Verstellung durch Umschaltung eines 2/2 Wegeventils erfolgt,
Figur 7
die Anordnung und konstruktive Ausgestaltung des Druckbegrenzungsventils und des 2/2 Wegeventils aus Figur 6 innerhalb einer Wegeventilscheibe,
Figur 8
ein Schaltbild des vierten Ausführungsbeispiels, das zwei auf unterschiedlich hohe Ansprechdrücke eingestellte Druckbegrenzungsventile aufweist und bei dem das Druckbegrenzungsventil mit dem niedrigeren Ansprech druck nach dem Umschalten eins 2/2 Wegeventils wirksam werden kann,
Figur 9
ein. Schaltbild des fünften Ausführungsbeispiels, das wie das vierte Ausführungsbeispiel zwei Druckbegrenzungsventile und ein 2/2 Wegeventil aufweist und bei dem das Druckbegrenzungsventil mit dem niedrigeren Ansprechdruck stromab einer Düse an den zweiten Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung in der zweiten Wegeventilsektion angeschlossen ist und das 2/2 Wegeventil den individuellen Meldekanal der ersten Wegeventilsektion mit dem zweiten Leitungsabschnitt verbinden kann,
Figur 10
ein Schaltbild des sechsten Ausführungsbeispiels, bei dem im Unterschied zum fünften Ausführungsbeispiel das 2/2 Wegeventil den ersten Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung mit dem Eingang des Druckbegrenzungsventils mit dem niedrigeren Ansprechdruck verbinden kann,
Figur 11
ein Schaltbild des siebten Ausführungsbeispiels, bei dem ein auf einen hohen Ansprechdruck eingestelltes Druckbegrenzungsventil und ein von dem Druck in einem weiteren Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung gesteuertes Drosselventil zwischen einer Düse und dem Regelventil an den ersten Leitungsabschnitt der Lastmeldeleitung angeschlossen sind,
Figur 12
ein Schaltbild des achten Ausführungsbeispiels, bei dem drei auf unterschiedlich hohe Ansprechdrücke eingestellte Drosselventile vorhanden sind, und
Figur 13
ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels-, bei dem Konstantpumpe und Bypassdruckwaage durch eine load-sensing geregelte Verstellpumpe ersetzt sind.
Nach den gezeigten Schaltbildern beinhaltet ein Steuerblock 15, der für einen Gabelstapler vorgesehen ist, vier Wegeventilscheiben 16, 17, 18 und 19, eine Eingangsscheibe 20, die einen Zulaufanschluß 21 und einen Ablaufanschluß 22 aufweist, und eine Endscheibe 23, mit der ein vom Zulaufanschluß 21 durch die Eingangsscheibe und die Wegeventilscheiben hindurchgehender Zulaufkanal 24 verschlossen ist. Vom Ablaufanschluß 22 aus geht durch die Eingangsscheibe und die Wegeventilscheiben hindurch ein Ablaufkanal 25, der in die Endscheibe hineinführt. Vom Ablaufanschluß 22 kann Hydrauliköl zu einem Tank 26 abfließen. Der Zulaufanschluß ist mit dem Druckanschluß einer Hydropumpe 27 verbunden, die somit aus dem Tank angesaugtes Hydrauliköl in den Zulaufkanal 24 fördern kann. Nach ihrer Reihenfolge von der Eingangsscheibe 20 aus sei die Wegeventilscheibe 16 die erste oder vorderste, die Wegeventilscheibe 17 die zweite, die Wegeventilscheibe 18 die dritte und die Wegeventilscheibe 19 die letzte oder hinterste. Wenn im folgenden Bauteile oder Kanäle innerhalb einer Wegeventilscheibe als erste, zweite, dritte oder letzte benannt werden, so soll dies deutlich auf ihre Zugehörigkeit zu der entsprechenden Wegeventilscheibe hinweisen.
Jede Wegeventilscheibe enthält ein proportional verstellbares Wegeventil 28, 29, 30 bzw. 31, mit dem ein hydraulischer Verbraucher, bei einem Gabelstapler ein Hydrozylinder, nach Betrag und Richtung der Geschwindigkeit gesteuert werden kann. Das Wegeventil 28 der ersten Wegeventilscheibe 16 ist der Funktion "Heben" der Gabel zugeordnet, für die ein einfach wirkender Hydrozylinder ausreicht. Das Wegeventil 29 der zweiten Wegeventilscheibe 17 ist der Funktion "Neigen" des Hubgerüsts und die Wegeventile 30 und 31 der Wegeventilscheiben 18 und 19 sind Zusatzfunktionen wie "Ausfahren der Gabel" und "Seitwärtsbewegen der Gabel" zugeordnet. Für diese Funktionen sind die hydraulischen Verbraucher doppelt wirkende Hydrozylinder.
Außer einem Wegeventil befindet sich in jeder Wegeventilscheibe ein Wechselventil 35, 36, 37 bzw. 38 mit einem Ventilkörper 39. Je nach den Druckverhältnissen verbindet ein Wechselventil einen vom Mittenanschluß des Wechselventils ausgehend LS-Kanat 40, 41, 42 bzw. 43 einer Wegeventilscheibe mit einem individuellen Meldekanat 44, 45, 46 bzw. 47 einer Wegeventilscheibe oder mit dem LS-Kanal der folgenden Wegeventilscheibe. Der eine Seitenanschluß des Wechselventils 38 der letzten Wegeventilscheibe ist über die Endscheibe 23 mit dem Ablaufkanal 25 verbunden. Der individuelle Meldekanal einer jeden Wegeventilscheibe wiederum ist über das zugehörige Wegeventil in einer Arbeitsstellung des Wegeventils mit dem Vorlauf zum hydraulischen Verbraucher verbunden, so daß in ihm der Lastdruck des hydraulischen Verbrauchers ansteht, und in der Neutralstellung des Wegeventils zur Ablaufleitung hin von Druck entlastet. In den ersten LS-Kanal 40 ist eine Düse 50 eingefügt.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Schaltbildern der Figuren 1, 5, 6 und 8 bis 12 ist die Hydropumpe 27 eine Konstantpumpe. Der Load-sensing Regler wird durch eine Druckwaage 51 gebildet, die in der Eingangscheibe 20 untergebracht ist und zwischen dem Zulaufkanal 24 und dem Ablaufkanal 25 liegt. Ein Regelkolben der Druckwaage wird in Öffnungsrichtung von dem Pumpendruck in dem Zulaufkanal 24 beaufschlagt. In Schließrichtung wirken auf den Regelkolben der Druckwaage eine Druckfeder 52 und ein Steuerdruck, der in dem LS-Kanal 40 auf der dem Wechselventil 35 abgelegenen Seite stromab der Düse 50 ansteht. Die beiden Flächen, an denen der Steuerdruck und der Pumpendruck wirken, sind gleich groß. Somit ist der Regelkolben kräftefrei, wenn der Pumpendruck um das Druckäquivalent der Druckfeder 52 höher ist als der Steuerdruck. Diese Druckdifferenz wird auch als Regel-Δp bezeichnet und hat üblicherweise einen Wert zwischen 5 bar und 20 bar.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 13 ist die Hydropumpe 27 eine Verstellpumpe mit einem schematisch angedeuteten Load-sensing Regelventil 53, dessen Regelkolben im Sinne einer Verstellung der Hydropumpe in Richtung größeres Hubvolumen von dem Steuerdruck stromab der Düse 50 und von einer Regelfeder und in Richtung kleineres Hubvolumen vom Pumpendruck beaufschlagt wird. Auch hier wird ein Pumpendruck eingeregelt, der um das dem Druckäquivalent der Regelfeder entsprechenden Regel-Δp über dem Steuerdruck stromab der Düse 50 liegt. Die Verwendung einer load-sensing-geregelten Verstellpumpe bringt weniger Verluste an nicht nutzbarer Energie mit sich, da nicht nur der Pumpendruck, sondern auch die Pumpenfördermenge auf das notwendige Maß begrenzt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 13 ist der LS-Kanal 40 in der Eingangsscheibe 20 fortgeführt und über einen LS-Anschluß 54 und eine Leitung mit dem auf die Hydropumpe 27 aufgebauten Regelventil 53 verbunden.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 4, 5, 6, 8 bis 11 und 13 ist innerhalb der Wegeventilscheibe 16 ein direkt gesteuertes Druckbegrenzungsventil 55 angeordnet, dessen Eingang mit dem stromab der Düse 50 liegenden Teil des LS-Kanals 40 und dessen Ausgang mit dem Ablaufkanal 25 verbunden ist. Direkt gesteuertes Druckbegrenzungsventil meint, daß das aus den Figuren 2 und 3 ersichtliche bewegliche Ventilelement 56 in Öffnungsrichtung an einer effektiven Wirkfläche von dem Druck am Eingang des Ventils und in Schließrichtung von einer Ventilfeder 57 beaufschlagt ist. Das Druckbegrenzungsventil 55 läßt den Druck an seinem Eingang nur bis zu einem Grenzdruck ansteigen, der an der Wirkfläche eine Druckkraft erzeugt, die gleich der Federkraft ist.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 4 und 5 ist die Federkraft zwischen zwei durch zwei Anschläge für das eine Ende der Ventilfeder 57 bestimmten Werten veränderbar. Das dem Ventilelement 56 abgelegenen Ende der Ventilfeder 57 kann dazu durch einen Hilfskolben 58 in Richtung auf einen Ventilsitz verschoben werden, auf dem im geschlossenen Zustand des Ventils 55 das Ventilelement 56 aufsitzt. Der Hilfskolben grenzt mit einer Wirkfläche an einen Steuerraum 59 an, dessen Druckbeaufschlagung von der Schaltstellung eines zwischen zwei Schaltstellungen umschaltbaren und ebenfalls in die Wegeventilscheibe 16 eingebauten Wegeventils abhängt. Dieses ist bei den Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 4 ein Wegeventil 60 mit zwei Anschlüssen, also ein 2/2 Wegeventil, das in Reihe mit einer Düse 61 und stromab von dieser zwischen dem LS-Kanal 40 stromauf der Düse 50 und dem Ablaufkanal 25 angeordnet ist. Somit wird, wenn das Wegeventil 60 sperrt, der Hilfskolben 58 mit dem im LS-Kanal stromauf der Düse 50 anstehenden Druck beaufschlagt und spannt die Ventilfeder stark vor, so daß der Grenzdruck hoch ist. Ist das Wegeventil offen, so ist der Hilfskolben von Druck entlastet. Die Ventilfeder 57 ist weniger stark vorgespannt und der Grenzdruck ist niedriger
Ein Ventilkolben 62 des Wegeventils 60 ist in Schließrichtung von einer Druckfeder 63 belastet und in Öffnungsrichtung über eine durch die Wegeventilscheibe 17 hindurchführende Steuerleitung 64 von dem in dem dritten LS-Kanal 42 anstehenden Druck beaufschlagbar. Dabei kann die Kraft der Druckfeder 63 so gewählt sein, daß das Wegeventil schon bei einem sehr niedrigen Druck von zum Beispiel 10 bar öffnet. Die Druckfeder kann jedoch auch auf einen höheren Druck eingestellt sein, der jedoch auf jeden Fall so niedrig ist, daß bei betätigtem Wegeventil 30 das Druckbegrenzungsventil 55 auf den niedrigen Grenzdruck eingestellt ist, bevor der höhere Grenzdruck erreicht wird.
Für die Beschreibung der Funktionsweise der Steueranordnung nach Figur 1 sei zum Beispiel angenommen, daß der hohe Grenzwert für den Steuerdruck bei 120 bar und der niedrige Grenzwert bei 60 bar liegen. Das Regel-äp sei 10 bar. Wird eine der Funktionen "Heben" oder "Neigen" allein oder parallel zur anderen betätigt, so steht in dem LS-Kanal 40 stromauf der Düse 50 der höchste Lastdruck der betätigten Funktionen an. Die beiden weiteren Wegeventile 30 und 31 sind nicht betätigt, so daß die Steuerleitung 64 von Druck entlastet ist und das Wegeventil 60 die in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Schaltstellung einnimmt. Der Hilfskolben 58 ist vom höchsten Lastdruck beaufschlagt und hat die Ventilfeder 57 stark vorgespannt. Das Druckbegrenzungsventil 55 begrenzt den Steuerdruck stromab der Düse 50 auf 120 bar, so daß der Pumpendruck und damit der Lastdruck an den hydraulischen Verbrauchern für die Funktionen "Heben" und "Neigen" auf höchstens 130 bar ansteigt.
Wird eines der Wegeventile 30 oder 31 betätigt, so steht im dritten LS-Kanal 42 Druck an. Schaltet das Wegeventil 60 zum Beispiel schon bei 10 bar Druck in der Steuerleitung 64 um, so ist, sobald dieser Lastdruck an einem der mit den Wegeventilen 30 und 31 gesteuerten Verbraucher auftritt, das Druckbegrenzungsventil auf den niedrigen Grenzdruck von 60 bar eingestellt. Der Pumpendruck kann dann auf höchstens 70 bar ansteigen. Höher kann der Lastdruck am dritten oder vierten Verbraucher nicht werden. Wird gleichzeitig der erste oder zweite Verbraucher angesteuert, so bewegt sich dieser nur, wenn sein Lastdruck niedriger als 70 bar ist.
Der Lastdruck am dritten oder vierten Verbraucher ist jedoch auch dann auf 70 bar begrenzt, wenn das Wegeventil 60 erst bei 70 bar umschaltet. Dies bringt es zwar mit sich, daß der Pumpendruck bei einer gleichzeitigen Betätigung des dritten oder vierten Verbrauchers und des ersten oder zweiten Verbrauchers auf über 70 bar ansteigen kann, wenn der Lastdruck am dritten oder vierten Verbraucher kleiner als 70 bar ist. Der Pumpendruck wird dann über die Zumeßblende im Wegeventil 30 oder 31 auf den Lastdruck des dritten oder vierten hydraulischen Verbrauchers abgedrosselt. Gelangt dieser Verbraucher schließlich an einen Anschlag, steigt sein Lastdruck auf 70 bar an, so daß das Wegeventil 60 umschaltet und das Druckbegrenzungsventil 55 auf den niedrigen Grenzdruck von 60 bar verstellt wird. Der Pumpendruck geht auf 70 bar zurück; so daß auch bei offenem Wegeventil 30 oder 31 und ohne Ölfluß der Lastdruck am dritten oder vierten hydraulischen Verbraucher auf 70 bar begrenzt bleibt.
Gemäß Figur 2 befindet sich der Ventilkörper 39 des Wechselventils 35 in einer Ausnehmung 70 in der an der Wegeventilscheibe 17 anliegenden Flanschfläche der Wegeventilscheibe 16. In Flucht zueinander münden exzentrisch in die Ausnehmung 70 der LS-Kanal 40 der Wegeventilscheibe 16, in dem sich die Düse 50 befindet, und der LS-Kanal 41 der Wegeventilscheibe 17. Außerdem mündet in die Ausnehmung der individuelle Meldekanal 44 der Wegeventilscheibe 16. Je nachdem in welchem Kanal der höhere Druck ansteht, nimmt der Ventilkörper 39 eine solche Lage ein, daß der LS-Kanal 41 oder der Meldekanal 44 mit dem LS-Kanal 40 verbunden ist.
Die beiden Ventile 55 und 60 sind in die Wegeventilscheibe 16 senkrecht zur Ebene der Wegeventilscheibe 16 von der an der Wegeventilscheibe 17 anliegenden Flanschfläche her eingebaut. Zwischen dem Ventilkolben 62 des Wegeventils 60 und dem Boden einer Sackbohrung 65 ist die Druckfeder 63 eingespannt. Diese sucht den Ventilkolben in Anlage an der Wegeventilscheibe 17 zu halten. In die Sackbohrung 65 mündet ein Querkanal 71, der stromauf der Düse 50 von dem LS-Kanal 40 ausgeht und in dem sich die Düse 61 befindet. Außerdem wird die Sackbohrung 65 von einem Kanal 72 geschnitten, der mit dem Ablaufkanal 25 verbunden ist. Auch der Raum, in dem sich die Druckfeder 63 befindet ist, druckentlastet. Axial mündet in die Sackbohrung 65 der in der Wegeventilscheibe 17 verlaufende Steuerkanal 64.
Der Ventilkolben 62 nimmt unter dem Einfluß der Druckfeder 63 eine Ruhestellung ein, in der er an die Wegeventilscheibe 17 gedrückt ist. In dieser Ruhestellung sind die beiden Kanäle 71 und 72 gegeneinander abgedichtet. Übersteigt die durch den Druck in dem Steuerkanal 64 an der Querschnittsfläche des Ventilkolbens 62 erzeugte Druckkraft die Federkraft, wird der Ventilkolben bis zum Anschlag am Boden der Sackbohrung 65 in seine zweite Schaltstellung verschoben, in der der stromab der Düse 61 liegende Teil des Kanals 71 mit dem Kanal 72 verbunden und damit von Druck entlastet ist.
Die Einzelteile des Druckbegrenzungsventils 55 befinden sich in einer Sackbohrung 73, in die zentral am Boden ein stromab der Düse 50 mit dem LS-Kanal 40 verbundener Kanal 74 mündet Der Mündungsrand des Kanals 74 bildet einen Sitz für das als Kugel ausgebildete Ventilelement 56 des Druckbegrenzungsventils. Die Kugel ist in einem Federteller 75 für die Ventilfeder 57 gehalten, die sich über einen weiteren Federteller 76 an einem bis zu einem Anschlag in die Sackbohrung 73 eingeschraubten Schraubeinsatz 77 abzustützen vermag. Der Abstand der beiden Federteller voneinander bei Abstützung des einen über die Kugel 56 am Sitz und des anderen an dem Schraubeinsatz bestimmt eine niedere Vorspannung der Ventilfeder 57. Durch Unterlegscheiben zwischen dem Schraubeinsatz 77 und dem Federteller 76 kann diese Vorspannung justiert werden. Der Raum, in dem sich die Ventilfeder 57 befindet ist über den Kanal 72 mit dem Ablaufkanal 25 verbunden und somit von Druck entlastet, In einer zentrischen Axialbohrung des Schraubeinsatzes ist der Hilfskolben 58 dicht gleitend geführt. Mit einem Anschlagbund 78 befindet sich der Hilfskolben in dem Steuerraum 59, der hinter dem Schraubeinsatz 77 in der Wegeventilscheibe 16 ausgebildet und über einen Kanal 79 stromab der Düse 61 mit dem Kanal 71 verbunden ist. Der Führungsquerschnitt, mit dem der Hilfskolben 58 in dem Schraubeinsatz 77 geführt ist und der gleich der Wirkfläche für den im Steuerraum 59 anstehenden und den Hilfskolben in Richtung auf das Ventilelement 56 zu beaufschlagenden Druck ist, ist größer als der Sitzquerschnitt für das Ventilelement 56, so daß bei einem Schließen des Wegeventüs 60 der Hilfskolben 58 zuerst die Ventilfeder 57 bis zur Anlage des Anschlagbundes 78 am Schraubeinsatz 77 stärker vorspannen wird, bevor bei weiter steigendem Druck im LS-Kanal 40 das Druckbegrenzungsventil öffnet. Die höhere Vorspannung der Ventilfeder 57 kann durch Unterlegscheiben am Anschlagbund 78 justiert werden.
Bei der Gestaltung nach den Figuren 3 und 4 ist das Wegeventil 60 genauso wie in Figur 2 ausgebildet und genauso wie dort senkrecht zur Scheibenebene der Wegeventilscheibe 16 in dieser in einer Sackbohrung 65 angeordnet. Die Einzelteile des Druckbegrenzungsventil 55 befinden sich dagegen in einer Sackbohrung 73, deren Achse parallel zur Scheibenebene und senkrecht (Figur 3) oder parallel zur Achse der Ventilbohrung verläuft, von der der Steuerschieber 10 des Wegeventils 28 aufgenommen ist.. An diesem erkennt man die Ausbildung der Zumeßblende durch Steuernuten 11. In der Wegeventilscheibe 16 steht, weit diese Scheibe für die Betätigung eines einfach wirkenden Hydrozylinders vorgesehen ist und deshalb nur einen Verbraucheranschluß hat, besonders viel Raum für die Unterbringung der Ventile 55 und 60 zur Verfügung.
Das Druckbegrenzungsventil nach Figur 3, das parallel zu dem einen Verbraucheranschluß aus der Wegeventilscheibe herausragt, weist einen eingeschraubten Ventilsitz 80 für das wiederum als Kugel ausgebildete Ventilelement 56 auf. Die Ventilfeder 57 stützt sich über den Federteller 75 an der Kugel 56 ab. Ober den Federteller 76 vermag sich die Ventilfeder 57 an dem Schraubeinsatz 77 abzustützen, der nun mit einem Radialdichtring versehen ist und zur Justage der niedrigen Vorspannung der Ventilfeder verdreht werden kann. Die Verdrehung ist jedoch nur möglich, wenn sich ein weiterer mit einem Radialdichtring versehener Schraubeinsatz 81 nicht in der Bohrung 73 befindet. An dem Schraubeinsatz 81 ist der Hilfskolben 58 mit seinem Anschlagbund 78 eingehängt. Somit kann man, indem man den Schraubeinsatz 81 verdreht, die hohe Vorspannung der Ventilfeder 57 einstellen. Dies ist von außen möglich. Der Schraubeinsatz 81 kann mit einer Kontermutter gesichert und mit einer Schutzkappe plombiert werden.
Aufgrund der gegenüber Figur 2 anderen Anordnung des Druckbegrenzungsventils 55 verlaufen die Kanäle in Figur 3 anders als in Figur 2. Schaltungstechnisch besteht jedoch kein Unterschied. Stromauf der Düse 50 im LS-Kanal 40 zweigt der Kanal 71 ab, der zu dem Wegeventil 60 führt und in dem sich die Düse 61 befindet. Stromab der Düse 61 mit dem Kanal 71 verbunden verläuft der Kanal 79 zu dem Steuerraum 59 zwischen den beiden. Schraubeinsätzen 77 und 81 des Druckbegrenzungsventils 55. Der Federraum dieses Ventils ist wiederum mit dem Entlastungskanal 72 verbunden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist das gleiche Druckbegrenzungsventil 55 verwendet wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1. Es sind jedoch das 2/2 Wegeventil 60 und die Düse 61 aus Figur 1 durch ein 3/2 Wegeventil 85 ersetzt, das in seiner einen Schaltstellung, die es unter der Wirkung einer Feder 63 einnimmt, den Steuerraum am Hilfskolben 58 stromauf der Düse 50 mit dem LS-Kanal 40 verbindet und in seiner anderen Schaltstellung, in die es von dem Druck in der Steuerleitung 64 gebracht wird, den Steuerraum zur Ablaufleitung 25 hin entlastet. Hier tritt bei Entlastung des Hilfskolbens kein Steuerölverluststrom auf. Im übrigen ist die Funktion des Ausführungsbeispiels nach Figur 5 gleich derjenigen des Ausführungsbeispiels aus Figur 1.
Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 6 und 7 verwendet wie dasjenige nach Figur 1 das 2/2 Wegeventil 60 und die Düse 61, um die Verstellung eines Druckbegrenzungsventils 55 zu steuern, das mit seinem Eingang wiederum stromab der Düse 50 an den LS-Kanal 40 und mit seinem Ausgang an den Ablaufkanal 25 angeschlossen ist. Wie bei der Ausgestaltung nach Figur 2 sind die Einzelteile des Druckbegrenzungsventils 55 nach den Figuren 6 und 7 in einer Sackbohrung 73 untergebracht, in die zentral am Boden der Kanal 74 mündet. Der Mündungsrand des Kanals 74 bildet wiederum den Sitz für das als Kugel ausgebildete Ventilelement 56. Die Kugel ist in dem Federteller 75 für die Ventilfeder 57 gehalten, die sich des weiteren nun direkt an dem in die Sackbohrung 73 eingeschraubten Schraubeinsatz 77 abstützt. Der Schraubeinsatz 77 ist mit einem Radialdichtring versehen, mit dessen Hilfe der Steuerraum 59 zum druckentlasteten Federraum abgedichtet ist. Durch Verdrehen des Schraubeinsatzes 77 kann die Vorspannung der Ventilfeder 57 justiert werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 6 und 7 wird das Druckbegrenzungsventil 55 nicht durch Veränderung der Federvorspannung, sondern durch eine Veränderung der effektiven Wirkfläche für den das Ventilelement beaufschlagenden Druck zwischen zwei verschieden hohen Ansprechdrücken verstellt. Dazu ist wiederum in einer zentrischen Axialbohrung des Schraubeinsatzes 77 ein Hilfskolben 58 dicht gleitend geführt, der an einer seinem Führungsquerschnitt entsprechenden Wirkfläche von dem im Steuerraum 59 anstehenden Druck beaufschlagt ist. Anders als bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 4 hebt der Hilfskolben 58 nun nicht das eine Ende der Ventilfeder 57 von dem Schraubeinsatz 77 ab, sondern beaufschlagt über den Federteller 75 unmittelbar das Ventilelement 56 in Schließrichtung. Der Führungsquerschnitt, mit dem der Hilfskolben 58 in dem Schraubeinsatz 77 geführt ist, ist kleiner als der Sitzquerschnitt für das Ventilelement 56.
Für die Beschreibung der Funktionsweise der Steueranordnung nach den Figuren 6 und 7 sei wiederum angenommen, daß das Regel-Δp 10 bar beträgt. Wird eines der Wegeventile 30 oder 31 betätigt, so steht im dritten LS-Kanal 42 Druck an. Schaltet das Wegeventil 60 zum Beispiel schon bei 10 bar Druck in der Steuerleitung 64 um, so ist, sobald dieser Lastdruck an einem der mit den Wegeventilen 30 und 31 gesteuerten Verbraucher auftritt, der Steuerraum 59 und damit auch der Hilfskolben 58 von Druck entlastet. Der Hilfskolben übt somit keine Kraft auf das Ventilelement 56 aus. Der Druck stromab der Düse 50 im LS-Kanal 40, der, solange das Druckbegrenzungsventil 55 geschlossen ist, gleich dem Druck stromauf der Düse 50 ist, beaufschlagt das Ventilelement 56 an einer dem Sitzquerschnitt entsprechenden Wirkfläche und öffnet das Druckbegrenzungsventil bei einem niedrigen Grenzdruck von zum Beispiel 60 bar. Der Pumpendruck kann dann auf höchstens 70 bar ansteigen: Höher kann der Lastdruck am dritten oder vierten Verbraucher nicht werden.
Wird eine der Funktionen "Heben" oder "Neigen" allein oder parallel zur anderen betätigt, so steht in dem LS-Kanal 40 stromauf der Düse 50 der höchste Lastdruck der betätigten Funktionen an. Die beiden weiteren Wegeventile 30 und 31 sind nicht betätigt, so daß die Steuerleitung 64 von Druck entlastet ist und das Wegeventil 60 die in den Figuren 6 und 7 gezeigte Schaltstellung einnimmt. Der Hilfskolben 58 ist vom höchsten Lastdruck beaufschlagt, der den Hilfskolben mit der an dessen Wirkfläche erzeugten Kraft in Schließrichtung gegen das Ventilelement 56 drückt. Solange das Druckbegrenzungsventil 55 geschlossen ist, sind die Drücke vor und hinter der Düse 50 gleich groß. Das Druckbegrenzungsventil beginnt also zu öffnen, wenn der an einer effektiven Wirkfläche, die gleich der Differenzfläche zwischen dem Sitzquerschnitt für das Ventilelement 56 und dem Führungsquerschnitt des Hilfskolbens 58 ist, wirkende Druck eine Kraft erzeugt, die so groß wie die Kraft der Ventilfeder 57 ist. Der nach Öffnungsbeginn über die Düse 50 fließende Ölstrom erzeugt eine Druckdifferenz über die Düse 50, so daß nach dem Öffnen des Druckbegrenzungsventils der den Hilfskolben 58 beaufschlagende Druck im Steuerraum 59 größer ist als der Druck im Kanal 74. In einem statischen Zustand ist die Druckdifferenz gleich dem Regel-Δp. Im statischen Zustand wird also das Ventilelement in Öffnungsrichtung von einer Druckkraft, die sich aus dem Druck stromab der Düse 50 und dem Sitzquerschnitt ergibt, und in Schließrichtung von der den niedrigen Grenzdruck bestimmenden Kraft der Feder 57 und einer Druckkraft beaufschlagt, die sich aus dem gegenüber dem Druck im Kanal 74 um das Regel-Δp erhöhten Druck im Steuerraum 59 und dem Führungsquerschnitt des Hitfskolbens 58 ergibt. Ist zum Beispiel das Verhältnis zwischen dem Führungsquerschnitt und dem Sitzquerschnitt 1/2, so beträgt bei einem Regel-Δp von 10 bar und einem unteren Grenzdruck von 60 bar der obere Grenzdruck 130 bar. Bei einem Flächenverhältnis von 1/3 beträgt der obere Grenzdruck 95 bar.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 8 weist neben einem einfachen, auf einen hohen Grenzdruck eingestellten Druckbegrenzungsventil 55, das mit seinem Eingang stromab der Düse 50 dauernd mit dem LS-Kanal 40 verbunden ist, ein zweites einfaches Druckbegrenzungsventil 86 auf, das auf einen niedrigen Grenzdruck eingestellt ist. Zwischen dem Eingang dieses zweiten Druckbegrenzungsventils 86 und dem LS-Kanal stromab der Düse 50 ist ein 2/2 Wegeventil 60 angeordnet, das von einer Druckfeder 63 in Richtung schließen. und über die Steuerleitung 64 von dem im dritten LS-Karial 42 anstehenden Druck in Richtung öffnen beaufschlagt ist. Ist das Wegeventil 60 geschlossen, so ist das Druckbegrenzungsventil 86 nicht wirksam. Der maximale Steuerdruck für die Druckwaage 51 und damit der maximale Zulaufdruck ist durch das Druckbegrenzungsventil 55 bestimmt. Ist das Wegeventil durch den Druck in dem LS-Kanal 42 aufgesteuert, so bestimmt das Druckbegrenzungsventil 86 den maximalen Steuerdruck für die Druckwaage 51 und damit den maximalen Zulaufdruck.
Bei den beiden Ausführungsbeispielen nach den Figuren 9 und 10 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 8 ein auf einen hohen Ansprechdruck eingestelltes einfaches Druckbegrenzungsventil 55 vorhanden, das stromab der Düse 50 an den LS-Kanal 40 angeschlossen ist. Der Eingang eines zweiten, auf einen niedrigen Ansprechdruck eingestellten Druckbegrenzungsventils 86 ist nun stromab einer sich in dem zweiten LS-Kanal 41 befindlichen Düse 87 dauernd mit dem LS-Kanal 41 verbunden.
Dies bedeutet zunächst, daß bei einer alleinigen Betätigung des ersten Wegeventils 28 das Druckbegrenzungsventil 55 und bei einer alleinigen oder parallelen Betätigung der Wegeventile 29, 30 und 31 das Druckbegrenzungsventil 86 den maximalen Steuerdruck für die Druckwaage 51 bestimmt.
Es ist bei beiden Ausführungsbeispielen noch ein 2/2 Wegeventil 60 vorhanden, das in einer durch die Feder 63 bewirkten Schaltstellung sperrt und durch einen in dem dritten LS-Kanal 42 anstehenden Druck in eine geöffnete Schaltstellung gebracht werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 9 verbindet das Wegeventil 60 in der geöffneten Schaltstellung den individuellen Meldekanal 44 der Wegeventilscheibe 16 stromab einer Düse 88 und bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 10 den LS-Kanal 40 stromab der Düse 50 mit dem Eingang des Druckbegrenzungsventils 86. Dadurch wird erreicht, daß bei einer Betätigung des Wegeventils 30 oder 31 auch bei gleichzeitiger Betätigung des Wegeventils 28 das auf den niedrigen Grenzdruck eingestellte Druckbegrenzungsventil 86 den maximalen Steuerdruck für die Druckwaage 51 bestimmt. Werden dagegen gleichzeitig nur die Wegeventile 28 und 29 betätigt, so bestimmt das Druckbegrenzungsventil 55 mit dem höheren Grenzdruck den maximalen Steuerdruck für die Druckwaage 51, da das Wegeventil 60 in seiner Sperrstellung verbleibt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 11 wird in derselben Weise wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 9 und 10 der hohe maximale Steuerdruck für die Druckwaage 51 durch ein einfaches Druckbegrenzungsventil 55 bestimmt Des weiteren ist ein Drosselventil 90 vorhanden, dessen Eingang stromab der Düse 50 mit dem LS-Kanal 40 und dessen Ausgang mit dem Ablaufkanal 25 verbunden ist. Das Drosselventil 90 nimmt unter der Wirkung einer Druckfeder 91 ein Sperrstellung ein und kann gegen die Kraft der Feder von einem vom dritten LS-Kanal 42 aus über die Steuerleitung 64 anstehenden Druck proportional verstellt werden, also unterschiedlich weit geöffnet werden. Die Federkonstante ist dafür klein. Der Druck, bei dem das Ventil 90 anspricht, ist gleich dem niedrigen maximal erlaubten Lastdruck für die von den Wegeventilen 30 und 31 gesteuerten hydraulischen Verbraucher.
Für die Erklärung der Funktionsweise sei angenommen, daß das Drosselventil zum Beispiel bei einem Druck von 60 bar anspricht. Wird bei einer Betätigung eines oder beider Wegeventile 30 oder 31 ohne eine Betätigung eines Wegeventils 28 oder 29 ein Lastdruck von 60 bar erreicht, so öffnet das Drosselventil 90 einen Drosselquerschnitt von der Steuerseite der Druckwaage 51 zum Ablaufkanal 25 und hält den Druck an der Steuerseite um das Regel-Δp unter dem Lastdruck von 60 bar, bei einem Regel-Δp von 10 bar also bei 50 bar.
Es werde nun die Neigen- oder Hebenfunktion, also das Wegeventil 28 oder 29 betätigt, wobei der Lastdruck dieser Funktion größer als 60 bar, zum Beispiel 100 bar sei. Stromauf der Düse 50 stehen dann im LS-Kanal 40 nicht mehr 60 bar, sondern 100 bar an. Bei unveränderter Position des Drosselventils 90 würde somit auch der Druck stromab der Düse 50 und damit an der Steuerseite der Druckwaage 51 ansteigen. Dies hätte eine Erhöhung des Zulaufdrucks und eine Erhöhung des Lastdrucks am mit dem Wegeventil 30 oder 31 gesteuerten hydraulischen Verbrauchers zur Folge, der zum Beispiel an einem Anschlag steht. Allerdings führt schon eine geringfügige Änderung des Drucks in dem LS-Kanal 42 zu einer Vergrößerung des Drosselquerschnitts des Ventils 90, so daß ein Druckanstieg an der Steuerseite der Druckwaage 51 nur im Rahmen der Öffnungskennlinie des Ventils 90 auftritt. Auch bei einer Parallelbetätigung eines Wegeventils 30 oder 31 und eines Wegeventils 28 oder 29 ist also der maximale Lastdruck für den dritten und den vierten hydraulischen Verbraucher auf den niedrigen Wert begrenzt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 11 wird der hohe maximale Zulaufdruck mit ein Druckbegrenzungsventil und der niedrige maximale Zulaufdruck mit einem Drosselventil eingestellt. Beide Ventile sind in der Wegeventilscheibe 16 untergebracht.
Demgegenüber werden bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 12 nur Drosselventile für die Einstellung der Druckniveaus verwendet. Hier ist ein hohes Druckniveau für die beiden mit den Wegeventile 28 und 29 gesteuerten hydraulischen Verbraucher, ein mittleres Druckniveau für den mit dem Wegeventil 30 gesteuerten hydraulischen Verbraucher und ein niedriges Druckniveau für den mit dem Wegeventil 31 gesteuerten hydraulischen Verbraucher vorgesehen. Dementsprechend sind drei Drosselventile 90 vorhanden, von denen das auf den hohen Ansprechdruck eingestellte in der Wegeventilscheibe 16, das auf den mittleren Ansprechdruck eingestellte in der Wegeventilscheibe 18 und das auf den niedrigen Ansprechdruck eingestellte in der Wegeventilscheibe 19 untergebracht ist. Die Eingänge der Drosselventile sind über eine durch die Wegeventilscheiben führende Leitung 92 stromab der Düse 50 mit dem LS-Kanal 40 verbunden. Eine Steuerleitung 64 für das Drosselventil in der Wegeventilscheibe 16 ist stromauf der Düse 50 an den LS-Kanal 40, die Steuerleitung 64 für das Drosselventil in der Wegeventilscheibe 18 ist an deren LS-Kanal 42 und die Steuerleitung 64 für das Drosselventil in der Wegeventilscheibe 19 an deren LS-Kanal 43 angeschlossen.
Bei einer Betätigung des Wegeventils 31 hält das Drosselventil 90 der Wegeventilscheibe 19 in der gleichen Weise, wie bezüglich Figur 11 beschrieben, den Druck an der Steuerseite der Druckwaage 51 auf einem solchen Wert, daß der Druck im LS-Kanal 43, der gleich dem Lastdruck des entsprechenden hydraulischen Verbrauchers ist, den niedrigen Ansprechdruck des Ventils nicht übersteigt. Der Lastdruck ist also auf den niedrigen Wert begrenzt. Ebenso arbeiten die beiden anderen Drosselventile auf dem mittleren und dem hohen Druckniveau.

Claims (21)

  1. Hydraulische Steueranordnung in Load-Sensing Technik mit einem ersten Wegeventil (28, 29), über das Druckmittel einem ersten hydraulischen Verbraucher zuführbar ist, und
    mit mindestens einem weiteren Wegeventil (30, 31), über das Druckmittel einem weiteren hydraulischen Verbraucher zuführbar ist und das vorzugsweise mit dem ersten Wegeventil zu einem Ventilblock (15) zusammengefaßt ist,
    mit einer Lastmeldeleitung, über die eine Steuerseite eines Load-Sensing-Regelventils (51, 53) mit einem vom höchsten Lastdruck der betätigten hydraulischen Verbraucher abhängigen Steuerdruck beaufschlagbar ist und die einen dem Regelventil (51, 53) nächsten, ersten Leitungsabschnitt (40) mit dem Steuerdruck und wenigstens einen weiteren Leitungsabschnitt (41, 42, 43) aufweist, wobei jeweils ein Leitungsabschnitt über ein Wechselventil (35, 36, 37, 38) mit dem folgenden Leitungsabschnitt oder einem individuellen Meldekanal (44, 45, 46, 47) eines Wegeventils verbindbar ist, und
    mit einer Vorsteuerventilanordnung, durch die der Steuerdruck auf einen Grenzdruck begrenzt ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerventilanordnung bei einem bestimmten, in einem weiteren Leitungsabschnitt (42) der Lastmeldeleitung anstehenden Druck von einem hohen, ersten Grenzdruck auf einen niedrigeren, zweiten Grenzdruck einstellbar ist und
    daß die individuellen Meldekanäle (44, 45, 46, 47), vom ersten Leitungsabschnitt (40) der Lastmeldeleitung aus betrachtet, nach fallendem maximalen Lastdruck der hydraulischen Verbraucher mit den aufeinanderfolgenden Leitungsabschnitten der Lastmeldeleitung verbindbar sind.
  2. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerventilanordnung hydraulisch über eine Steuerleitung (64) verstellbar ist, die an den weiteren Leitungsabschnitt (42) der Lastmeldeleitung angeschlossen ist.
  3. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerventilanordnung ein zwischen dem ersten Leitungsabschnitt (40) und einer Entlastungsleitung (25) angeordnetes Vorsteuerventil (55) aufweist, dessen Ansprechdruck veränderbar ist.
  4. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil ein bewegbares und von einer Ventilfeder (57) in Richtung einer Schließstellung und von einer Druckkraft an einer Wirkfläche in Richtung einer Öffnüngsstellung beaufschlagtes Ventilelement (56) aufweist und daß die Vorspannkraft der Ventilfeder (57) in Abhängigkeit von dem Druck in dem weiteren Leitungsabschnitt (42) der Lastmeldeleitung veränderbar ist.
  5. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft der Ventilfeder (57) über einen Hilfskolben (58) zwischen zwei durch einen ersten ortsfesten Anschlag (77) und einen zweiten ortsfesten Anschlag (77, 81) definierten Werten veränderbar ist, daß der Hilfskolben (58) eine Wirkfläche aufweist, die größer ist als die Wirkfläche am Ventilelement (56) und die in Abhängigkeit von der durch den Druck in dem weiteren Leitungsabschnitt (42) der Lastmeldeleitung bestimmten Schaltstellung eines Umschaltventils (60, 85) von Druck entlastbar oder mit Druck beaufschlagbar ist, und daß der Hilfskolben (58) im Sinne einer Erhöhung der Federvorspannung bis zur Wirksamkeit des zweiten Anschlags (77, 81) verschiebbar ist.
  6. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Anschläge (77, 81) durch zwei unabhängig voneinander justierbare Einstellschrauben gebildet sind.
  7. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (57) an dem dem Ventilelement (56) abgelegenen Ende von dem Hilfskolben (58) abstützbar ist.
  8. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (57) über einen Federteller (76) an einem vorzugsweise eingeschraubten Einsatz (77) abstützbar ist, der einen von Druck entlasteten Federraum von einem in Abhängigkeit von der Stellung des Umschaltventils (60, 85) druckentlasteten oder druckbeaufschlagten Steuerraum (59) trennt, daß der Hilfskolben (58), dicht gleitend in einer Axialbohrung des Einsatzes (77) geführt, zwischen dem Federraum und dem Steuerraum (59) angeordnet ist und daß der Federteller (76) von dem Hilfskolben (58) von dem Einsatz (77) abhebbar ist.
  9. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (57) über einen Federteller (76) an einem ersten verdrehbaren und den ersten Anschlag bildenden Schraubeinsatz (77) abstützbar ist, der einen von Druck entlasteten Federraum von einem in Abhängigkeit von der Stellung des Umschaltventils (60, 85) druckentlasteten oder druckbeaufschlagten Steuerraum (59) trennt, daß der Hilfskolben (58), dicht gleitend in einer Axialbohrung des Einsatzes (77) geführt, zwischen dem Federraum und dem Steuerraum (59) angeordnet ist, daß sich auf der dem Federraum abgewandten Seite des ersten Schraubeinsatzes (77) ein zweiter verdrehbarer Schraubeinsatz (81) befindet, der vorzugsweise von außen verstellbar ist und der den zweiten, vom Hilfskolben (58) beaufschlagbaren Anschlag bildet.
  10. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (55) ein bewegbares und von einer Ventilfeder (57) in Richtung einer Schließstellung beaufschlagtes Ventilelement (56) aufweist, daß das Ventilelement (56) durch einen im ersten Leitungsabschnitt (40) der Lastmeldeleitung stromab einer Düse (50) und an einer ersten Steuerfläche anstehenden Druck in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist und daß eine zweite Steuerfläche an einem Hilfskolben (58) vorhanden ist, der auf das Ventilelement (56) wirkt und der in Abhängigkeit von der durch den Druck in dem weiteren Leitungsabschnitt (42) der Lastmeldeleitung bestimmten Schaltstellung eines Umschaltventils (60) von Druck entlastet oder mit Druck beaufschlagbar ist.
  11. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (56) durch einen an der zweiten Steuerfläche anstehenden Druck in Schließstellung beaufschlagt ist und daß die zweite Steuerfläche kleiner als die erste Steuerfläche ist.
  12. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein von Druck entlasteter Federraum des Vorsteuerventils (55) durch einen zur Veränderung der Vorspannung der Ventilfeder (57) vorzugsweise verstellbaren Einsatz (77) gegen einen je nach Schaltstellung des Umschaltventils (60) von Druck entlasteten oder mit Druck beaufschlagten Steuerraum (59) abgedichtet ist und daß ein am Ventilelement (56) anliegender oder fest verbundener Hilfskolben (58) mit einer Querschnittsfläche, die kleiner als die erste Steuerfläche ist, dicht gleitend in einer zu dem Steuerraum (59) hin offenen Bohrung des Einsatzes (77) geführt ist.
  13. Hydraulische Steueranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil ein 2/2 Wegeventil (60) ist und in Reihe mit einer Düse (61) zwischen der Lastmeldeleitung und einer Entlastungsleitung (25) angeordnet ist und daß der Steuerraum (59) am Hilfskolben (58) an die Verbindung zwischen Düse (61) und 2/2 Wegeventil (60) angeschlossen ist.
  14. Hydraulische Steueranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil ein 3/2 Wegeventil (85) ist und einen Steuerraum (59) am Hilfskolben (58) in der einen Schaltstellung mit der Lastmeldeleitung und in der anderen Schaltstellung mit einer Entlastungsleitung (25) verbindet.
  15. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Vorsteuerventilanordnung ein erstes, zwischen dem ersten Leitungsabschnitt (40) und einer Entlastungsleitung (25) angeordnetes oder dazwischen schaltbares Vorsteuerventil (55, 90) und ein zweites, zwischen der Lastmeldeleitung und der Entlastungsleitung (25) angeordnetes oder dazwischen schaltbares Vorsteuerventil (86, 90) aufweist und daß der Ansprechdruck des zweiten Vorsteuerventils (86, 90) kleiner als der Ansprechdruck des ersten Vorsteuerventils (55, 90) ist.
  16. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß beide Vorsteuerventile Druckbegrenzungsventile (55, 86) sind und daß das zweite Vorsteuerventil (86) mit seinem Eingang über ein in Abhängigkeit von dem in einem weiteren Leitungsabschnitt (42) der Lastmeldeleitung anstehenden Druck schaltbaren Umschaltventil (60) mit dem ersten Leitungsabschnitt (40) verbindbar ist.
  17. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Vorsteuerventil (86) mit seinem Eingang stromab einer Düse (87) mit einem ersten weiteren Leitungsabschnitt (41) verbunden ist und daß das Umschaltventil (60) in Abhängigkeit von dem in einem dem ersten weiteren Leitungsabschnitt (41) nach hinten folgenden weiteren Leitungsabschnitt (42) anstehenden Druck den ersten Leitungsabschnitt (40) oder einen mit diesem verbindbaren individuellen Meldekanal (44) stromab einer darin befindlichen Düse (50, 88) mit dem Eingang des zweiten Vorsteuerventils (86) verbindet oder davon trennt.
  18. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Vorsteuerventil (90) zwischen dem ersten Leitungsabschnitt (40) und einer Entlastungsleitung (25) angeordnet ist und daß sein bewegliches Ventilelement in Schließrichtung von einer Ventilfeder (91) und in Öffnungsrichtung von dem in dem weiteren Leitungsabschnitt (42, 43) anstehenden Druck beaufschlagbar ist.
  19. Hydraulische Steueranordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerventilanordnung örtlich einem Wegeventil (28) mit einfach wirkender Funktion zugeordnet ist.
  20. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (55) mit seiner Achse in oder parallel zu einer durch die Achse des Wegeventils (28) und eine Arbeitsanschluß aufgespannten Ebene, vorzugsweise parallel zur Achse des Wegeventils angeordnet ist.
  21. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (60) mit seiner Achse senkrecht zu der Ebene angeordnet ist.
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