EP1629156A1 - Hydraulische steueranordnung - Google Patents

Hydraulische steueranordnung

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Publication number
EP1629156A1
EP1629156A1 EP04739453A EP04739453A EP1629156A1 EP 1629156 A1 EP1629156 A1 EP 1629156A1 EP 04739453 A EP04739453 A EP 04739453A EP 04739453 A EP04739453 A EP 04739453A EP 1629156 A1 EP1629156 A1 EP 1629156A1
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EP
European Patent Office
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pressure
control
valve
pressure compensator
nozzle
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EP04739453A
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Wolfgang Kauss
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Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Bosch Rexroth AG
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Publication date
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Publication of EP1629156B1 publication Critical patent/EP1629156B1/de
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    • F15B2211/45—Control of bleed-off flow, e.g. control of bypass flow to the return line

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic control arrangement for load-independent control of a consumer according to the preamble of claim 1.
  • Mobile tools such as mini excavators and compact excavators, are increasingly being equipped with hydraulic control systems that distribute the pressure medium volume flow of a single pump to the connected consumers regardless of the load.
  • These consumers are controlled, for example, via an LUDV control block, which has a large number of valve disks assigned to each of the consumers.
  • a continuously adjustable directional control valve is accommodated in each valve disc, to which a pressure-compensating LUDV pressure compensator is assigned.
  • the pressure medium flowing to the consumer first flows through a metering orifice formed by the continuously adjustable directional valve and then through the pressure compensator.
  • the control piston of this pressure compensator is acted upon on its front side by the pressure prevailing between the metering orifice and the pressure compensator.
  • this pressure is reduced by the pressure drop across the metering orifice, which is largely independent of the load pressure and pump pressure.
  • the control piston of the pressure compensator is acted upon by the highest load pressure of all hydraulic consumers operated at the same time. This means that the highest load pressure also prevails between the metering orifice and the pressure compensator and that the partial pressure medium flows to all hydraulic consumers actuated at the same time are independent of the individual load pressures of the Consumers are reduced in the same ratio if the maximum delivery rate of the assigned pump is reached when the opening cross sections of the metering orifice are enlarged.
  • US Pat. No. 6,526,747 B2 discloses a solution in which the hydraulically and mechanically actuated functions are locked in that the LUDV pressure compensators are acted upon by the pump pressure in the closing direction and thus shut off the pressure medium supply to the consumer.
  • this pump pressure acts via a directional valve in the load pressure line of the control block common to all consumers, which is actuated via a shut-off valve, the pressure in the control oil supply being used to switch over the directional valve.
  • Such a solution requires a considerable amount of circuitry.
  • the invention has for its object to provide a hydraulic control arrangement in which the locking of the mechanically operated consumers is simplified.
  • the LUDV pressure compensators assigned to the mechanically operated directional control valves are acted upon by a spring which acts in the closing direction.
  • the load pressure signaling line which is common to all consumers, is connected to the tank via a current regulator, so that a small amount of control oil always flows out to the tank.
  • a safety valve is arranged in this load pressure line, via which the connection of the load pressure signaling line to the current regulator can be shut off.
  • a region upstream of the switching valve is connected via a nozzle to a section of the pressure medium flow path between the pump and the LUDV pressure compensator.
  • the safety valve When the safety valve is switched to a blocking position, the connection of the load pressure signal line to the tank is blocked and the pressure tapped via the nozzle is effective in a rear control room connected to the load pressure signal line, so that the LUDV pressure compensator is brought into its closed position.
  • the load pressure signaling line is connected to a pump control downstream of the current regulator. After the load pressure signaling line has been shut off, the control pressure at the pump control also drops towards the tank, so that the pump can only generate the standby pressure.
  • the solution according to the invention is characterized by a very simple structure and good response behavior.
  • the nozzle arranged upstream of the safety valve is either integrated into the pressure compensator, the pressure applied to the pressure compensator inlet being reported to the rear control chamber via this nozzle, so that the pressure compensator piston is pressure-balanced and is closed by the force of the additional spring ,
  • this nozzle is provided in a branch line which extends from an area upstream of the directional valve to an area upstream of the safety valve.
  • the pump pressure upstream of the directional control valve is reported to the rear pressure chamber.
  • the pump supplying the consumers is designed as a constant pump, to which a differential pressure controller is assigned, which is controlled as a function of the load pressure in the load pressure signaling line.
  • a shut-off valve is provided, via which the control oil supply to shut off the hydraulically operated consumers
  • Pilot control unit is interrupted, so that Valve spool can be moved back to the spring-loaded basic position.
  • the safety valve is then actuated by switching this shut-off valve.
  • Figure 1 is a circuit diagram of a control block for a mobile work device with at least one mechanically controllable consumer and
  • FIG. 2 shows an enlarged illustration of a valve disk of the control block from FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a control arrangement of a mobile working device, consumers of the mobile working device, for example a mobile excavator, being controllable via a control block 1 with valve disks 2, 4.
  • a consumer for example a hydraulic motor 6 of a travel drive
  • a further consumer for example a hydraulic cylinder 8 actuating the boom.
  • the pressure medium is supplied to the control block 1 via a constant pump 10, the flow of which is controlled via a differential pressure regulator 12 as a function of the highest load pressure of the actuated consumers.
  • This load pressure is a via an LS line 14 in Control direction effective control surface of the differential pressure regulator 12, during which the control surface effective in the opening direction is acted upon by the pump pressure.
  • Each of the valve disks 2, 4 has a continuously adjustable directional valve 16, each of which has directional parts 20, 22 and a speed part 18.
  • the directional parts 20, 22 control the pressure medium flow to or from the consumer and the speed part 18 determines the pressure medium volume flow, which can be set by opening a metering orifice. Downstream of this metering orifice there is a LUDV pressure compensator 24 which, as described at the beginning, keeps the pressure drop across the metering orifice constant, regardless of the load.
  • Each pressure compensator 24 is acted upon in the control position in the direction of opening by the individual load pressure of the associated consumer and in the closing direction by the highest load pressure which is tapped via the LS line 14.
  • the directional valve 16 of the valve disc 2 is actuated mechanically, for example via an adjusting lever, while the directional valve 16 of the valve disc 4 is actuated via a pilot control device 26, which in principle consists of pressure reducing valves, at the input of which a control oil supply 28 provided pressure is present and at the output of which a control pressure is generated depending on the adjustment of the pilot device 26, which is applied to actuate the directional control valve 16 to control rooms 31, 33 of the directional control valve 16 of the valve disk 4.
  • An electrically operated shut-off valve 30 is provided in the area between the control oil supply 28 and the pilot control device 26, via which the control oil supply 28 can be connected to a tank T. In this shut-off valve 30 is switched over in the operating position, so that the pilot control device 26 is supplied with control oil.
  • the area downstream of the shut-off valve 30 is connected via a control line 32 to a control chamber of a safety valve 34, which is designed as a 2/2 way valve.
  • the safety valve 34 is biased by a spring into a switching position in which the LS line 14 is shut off.
  • the control oil supply pressure provided by the control oil supply 28 acts in the control chamber of the safety valve 34, so that the latter is brought into a passage position against the force of the spring.
  • a current regulator 36 is arranged, via which the LS line 14 is connected to the tank T. That through the LS line in the open position of the safety valve 34, a constant control oil flow flows out to the tank T, the size of which depends on the setting of the flow control valve 36.
  • the pressure in the LS line 14 is limited by a pressure relief valve 37, which is arranged between the flow control valve 36 and the safety valve 34.
  • valve disc 2 A structure of the valve disc 2 is explained below with reference to the enlarged representation in Figure 2.
  • Each of the valve disks 2, 4 described above has a pressure connection P at which the pump pressure is present, a tank connection S connected to the tank, an LS connection LS connected to the LS line 14, and two working connections A, B connected to the consumer, in the present case the hydraulic motor 6
  • a valve spool 38 of the directional control valve 16 of the valve disk 2 is prestressed into its illustrated basic position via a centering spring arrangement 40.
  • the valve slide 38 is actuated via an actuating section 42 protruding laterally from the valve disk 2, to which an adjusting lever or the like can be articulated.
  • valve spool 38 is guided in a valve bore 44, which in the radial direction leads to a pressure chamber 46, an inlet chamber 48, two discharge chambers 50, 52 arranged approximately symmetrically to the pressure chamber 20, two working chambers 54, 56 arranged on both sides thereof, and to two adjacent tank chambers 58, 60 is expanded.
  • the valve slide 16 has a central measuring orifice collar 62 which, together with the remaining ring web between the pressure chamber 46 and the inlet chamber 48, determines a measuring orifice forming the speed part 18.
  • Two control collars 64, 66 and two tank collars 68, 70 of the directional part 20, 22 are arranged on the valve slide 38 on both sides of this measuring orifice collar 62.
  • the pressure chamber 46 is connected to the pressure port P and the two tank chambers 58, 60 are connected to the tank port S.
  • the inlet chamber 48 is connected to the inlet of the pressure compensator 24 via an inlet channel 72. Their output is connected via two drain channels 74, 76 to the drain chamber 50, 52 and the two working chambers 54, 56 via working channels 78, 80 to the working connection A and B, respectively.
  • the pressure compensator 24 is shown in its closed position. It has a pressure compensator piston 84 which is guided axially displaceably in a pressure compensator bore 82.
  • the pressure compensator piston 84 is designed as a stepped piston, the smaller piston surface being supported on a shoulder 86 of the inlet channel 72 in the closed position.
  • the end face of the pressure compensator piston 84 facing this shoulder 86 is acted upon in the control position by the pressure in the outlet channels 74, 76, ie the load pressure at the associated consumer.
  • the larger diameter (at the top in FIG. 2) of the pressure compensator piston 84 plunges into a rear control chamber 88, which is connected to the LS connection via an LS channel 90.
  • the pressure compensator piston 84 has an axial bore 92 opening into the stepped-down end face, which bores via a load signaling nozzle 94 in one of the pressure compensator pistons
  • Transverse bore 96 a further nozzle 98 is provided, via which the axial bore 92 is always connected to the control chamber 88.
  • the pressure compensator piston 84 is also biased by a spring 100 against the shoulder 62 into its closed position, in which the outer peripheral edge 102 of the gradation of the pressure compensator piston 84 has controlled the connection between the inlet channel 72 and the outlet channels 74, 76.
  • the spring 100 is supported on a screw plug 104 screwed into the pressure compensator bore 82.
  • the valve disk 4 assigned to the hydraulic function has in principle the same structure, but the pressure compensator piston 106 is not designed with a nozzle 98 and thus there is no permanent connection between the axial bore 108 and the control chamber 110. Furthermore, the pressure compensator piston 106 is not biased into its closed position by a spring.
  • the valve slide 16 When the hydraulic motor 6 is actuated, the valve slide 16 is shifted manually into an open position via the adjusting lever, so that the measuring orifice of the speed section 18 is opened.
  • the pump pressure is present at the input of the pressure compensator 24 and acts against the load pressure effective in the closing direction. The pump pressure rises until the pressure compensator piston 84 opens the connection to the outlet channels 74, 76. The pressure medium can then flow via the directional parts 20, 22 to the hydraulic motor 6 and from there back to the tank. If only the hydraulic motor 6 is actuated, the pressure compensator 24 is brought into the fully open position by the load pressure on the hydraulic motor 6, so that this load pressure is reported to the LS line.
  • shut-off valve 30 If the driver now wants to leave his driver's position, he must first actuate the shut-off valve 30. This is done for example via a switch or the like. As a result, the control oil supply to the pilot control unit 26 is shut off, so that the directional control valve 16 of the valve disk 4 is moved back into its basic position and accordingly the hydraulic cylinder 8 is no longer activated. By switching the shut-off valve 30, the tank pressure is also present in the control line 32, so that the open one
  • Safety valve 34 is brought into its closed position. As a result, the connection between the differential pressure regulator 12 and the individual valve functions is interrupted. The spring space of the differential pressure regulator 12 is relieved towards the tank T via the current regulator 36, so that the differential pressure regulator 12 can only generate the standby pressure.
  • Valve disc 2 is interrupted via the axial bore 82, the transverse bore 96, the nozzle 98 and via the LS line 14 and thus there is no longer a pressure drop across the pressure compensator 24 due to this control oil flow, the pressure compensator piston 84 is pressure-balanced and by the force of the spring 100 in its closed position pushed back and thus blocked the connection to the hydraulic motor 6.
  • shut-off valve 30 all mechanically actuated functions are thus also locked by actuating the shut-off valve 30.
  • actuate the shutoff valve 30 mechanically or electrically.
  • the cross section of the nozzle 98 is selected such that, on the one hand, the mechanically actuated ones are securely locked
  • Valve disks 2 is enabled, but on the other hand the LUDV function described above is only slightly influenced.
  • FIG 1 a variant of the invention is shown, according to which the nozzle 98 'is not arranged in the pressure compensator piston 84 but in a branch line 112, via which the pressure medium flow path downstream of the pump 10 and upstream of the measuring orifice with a section of the LS line 14 upstream of the Safety valve 34 is connected.
  • the safety valve 34 In the normal operating state, i.e. When the safety valve 34 is open, a control oil volume flow continuously flows through this nozzle 98 'via the flow regulator 36 to the tank T.
  • the safety valve 34 is switched over, the pressure at the outlet of the pump in the load signaling line 14 and thus in the control chamber 88 acts via the nozzle 98 ′, so that the pressure compensator 24 is also returned to its closed position.
  • a hydraulic control arrangement for controlling a consumer, with at least one mechanically actuated, continuously adjustable directional valve, which is followed by an LUDV pressure compensator.
  • the control arrangement is designed with a spring acting on the pressure compensator piston in a closed position.
  • a LS line carrying the highest load pressure of all consumers is connected to a tank via a current regulator, wherein a pump control can also be relieved via the current regulator in order to reduce the delivery volume.
  • the LUDV pressure compensator is pressure-balanced via a nozzle, via which a connection is established between the LS line and a section of the pressure medium flow path downstream of the pump and upstream of the outlet of the pressure compensator. This nozzle is preferably integrated in the pressure compensator piston.

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Description

Beschreibung
Hydraulische Steueranordnung
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung zur lastunabhängigen Ansteuerung eines Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Mobile Arbeitsgeräte, beispielsweise Minibagger und Kompaktbagger werden zunehmend mit hydraulischen Steueranordnungen ausgestattet, welche den Druckmittelvolumenstrom einer einzigen Pumpe lastunabhängig auf die angeschlossenen Verbraucher verteilen. Die Ansteuerung dieser Verbraucher erfolgt dabei beispielsweise über einen LUDV-Steuerblock, der eine Vielzahl von jeweils einem der Verbraucher zugeordneten Ventilscheiben hat. In jeder Ventilscheibe ist ein stetig verstellbares Wegeventil aufgenommen, dem eine druckkompensierende LUDV-Druckwaage zugeordnet ist. Das zum Verbraucher strömende Druckmittel fließt zunächst durch eine durch das stetig verstellbare Wegeventil gebildete Zumessblende und dann durch die Druckwaage. Der Regelkolben dieser Druckwaage wird an seiner Vorderseite von dem zwischen der Zumessblende und der Druckwaage herrschenden Druck beaufschlagt. Dieser Druck ist gegenüber dem Pumpendruck um den weitgehend lastdruck- und pumpendruckunabhängigen Druckabfall über der Zumessblende reduziert. In Schließrichtung wird der Regelkolben der Druckwaage vom höchsten Lastdruck aller gleichzeitig betätigten hydraulischen Verbraucher beaufschlagt. Das bedeutet, dass auch zwischen der Zumessblende und der Druckwaage der höchste Lastdruck herrscht und dass die zu allen gleichzeitig betätigten hydraulischen Verbraucher strömenden Druckmittelteilmengen unabhängig von den einzelnen Lastdrücken der Verbraucher im gleichen Verhältnis verringert werden, wenn bei einer Vergrößerung der Öffnungsquerschnitte der Zumessblende die maximale Fördermenge der zugeordneten Pumpe erreicht wird.
Bei Minibaggern und Kompaktbaggern werden häufig die Arbeitsfunktionen Ausleger, Löffel, Stiel und Drehen über hydraulische Vorsteuergeräte betätigt, während die Funktionen Fahren, Knicken, Planierschild und Hammer meist aus Kostengründen mechanisch betätigt werden. Gesetzlich sind Sicherheitseinrichtungen vorgeschrieben, welche der Fahrer beim Verlassen des Fahrerplatzes aktivieren muss, um die mechanisch und hydraulisch betätigten Funktionen abzuschalten. Das Abschalten der hydraulisch betätigten Funktionen ist relativ einfach, da lediglich die Steuerölversorgung des Vorsteuergerätes unterbrochen werden muss. Schwieriger ist die Verriegelung der mechanisch betätigten Funktionen. Es ist bekannt, mechanische form- oder kraftschlüssige Verriegelungen zu verwenden, die jedoch vergleichsweise aufwendig zu realisieren sind.
In der US 6,526,747 B2 ist eine Lösung offenbart, bei der die hydraulisch und mechanisch betätigten Funktionen dadurch verriegelt werden, dass die LUDV-Druckwaagen in Schließrichtung mit dem Pumpendruck beaufschlagt werden und somit die Druckmittelzufuhr zum Verbraucher absperren. Dieser Pumpendruck wirkt bei Betätigung der Sicherheitseinrichtung über ein Wegeventil in der allen Verbrauchern gemeinsamen Lastdruckleitung des Steuerblocks, das über ein Abschaltventil betätigt wird, wobei der Druck in der SteuerölVersorgung zum Umschalten des Wegeventils genutzt wird. Eine derartige Lösung erfordert einen erheblichen schaltungstechnischen Aufwand. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steueranordnung zu schaffen, bei der das Verriegeln der mechanisch betätigten Verbraucher vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Steueranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß sind die den mechanisch betätigten Wegeventilen zugeordneten LUDV-Druckwaagen mit einer in Schließrichtung wirksamen Feder beaufschlagt. Des weiteren ist die allen Verbrauchern gemeinsame Lastdruckmeldeleitung über einen Stromregler mit dem Tank verbunden, so dass stets eine geringe Steuerölmenge zum Tank hin abströmt . In dieser Lastdruckleitung ist ein Sicherheitsventil angeordnet, über das die Verbindung der Lastdruckmeldeleitung zum Stromregler absperrbar ist. Ein Bereich stromaufwärts des Schaltventils ist über eine Düse mit einem Abschnitt des Druckmittelströmungspfades zwischen der Pumpe und der LUDV-Druckwaage verbunden.
Beim Umschalten des Sicherheitsventils in eine Sperrstellung wird die Verbindung der Lastdruckmeldeleitung zum Tank abgesperrt und der über die Düse abgegriffene Druck in einem an die Lastdruckmeldeleitung angeschlossenen rückwärtigen Steuerraum wirksam, so dass die LUDV-Druckwaage in ihre Schließstellung gebracht wird. Die Lastdruckmeldeleitung ist stromabwärts des Stromreglers an eine Pumpenregelung angeschlossen. Nach dem Absperren der Lastdruckmeldeleitung fällt dann auch der Steuerdruck an der Pumpenregelung zum Tank hin ab, so dass die Pumpe nur noch den Standby-Druck erzeugen kann. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch einen sehr einfachen Aufbau und ein gutes Ansprechverhalten aus .
Bei zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die stromaufwärts des Sicherheitsventils angeordnete Düse entweder in die Druckwaage integriert, wobei über diese Düse der am Druckwaageneingang anliegende Druck in den rückwärtigen Steuerraum gemeldet wird, so dass der Druckwaagenkolben druckausgeglichen ist und durch die Kraft der zusätzlichen Feder geschlossen wird.
Bei der alternativen Lösung ist diese Düse in einer Zweigleitung vorgesehen, die sich von einem Bereich stromaufwärts des Wegeventils hin zu einem Bereich stromaufwärts des Sicherheitsventils erstreckt. In diesem Fall wird der stromaufwärts des Wegeventils anliegende Pumpendruck in den rückwärtigen Druckraum gemeldet.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die die Verbraucher versorgende Pumpe als Konstantpumpe ausgeführt, der ein Differenzdruckregler zugeordnet ist, der in Abhängigkeit vom Lastdruck in der Lastdruckmeldeleitung angesteuert wird.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die hydraulisch betätigten
Verbraucher jeweils mittels eines Vorsteuergerätes angesteuert, dem eine eigene Steuerδlversorgung zugeordnet ist.
In dieser Steuerölversorgung ist ein Abschaltventil vorgesehen, über das zum Absperren der hydraulisch betätigten Verbraucher die Steuerölversorgung des
Vorsteuergerätes unterbrochen wird, so dass deren Ventilschieber in die federvorgespannte Grundposition zurückgefahren werden. Erfindungsgemäß erfolgt dann über die Umschaltung dieses Abschaltventils auch eine Betätigung des Sicherheitsventils.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Schaltschema eines Steuerblocks für ein mobiles Arbeitsgerät mit zumindest einem mechanisch ansteuerbaren Verbraucher und
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung einer Ventilscheibe des Steuerblocks aus Figur 1.
In Figur 1 ist eine Steueranordnung eines mobilen Arbeitsgerätes dargestellt, wobei über einen Steuerblock 1 mit Ventilscheiben 2, 4 Verbraucher des mobilen Arbeitsgerätes, beispielsweise eines Mobilbaggers ansteuerbar sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Funktion eines Verbrauchers, beispielsweise eines Hydromotors 6 eines Fahrantriebs mechanisch über einen Stellhebel und die Funktion eines weiteren Verbrauchers, beispielsweise eines den Ausleger betätigenden Hydrozylinders 8 hydraulisch betätigt.
Die Druckmittelversorgung des Steuerblocks 1 erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Konstantpumpe 10, deren Förderstrom über einen Differenzdruckregler 12 in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck der betätigten Verbraucher gesteuert wird. Dieser Lastdruck wird über eine LS-Leitung 14 zu einer in Schließrichtung wirksamen Steuerfläche des Differenzdruckreglers 12 geführt, während dessen in Öffnungsrichtung wirksame Steuerfläche vom Pumpendruck beaufschlagt ist.
Jede der VentilScheiben 2, 4 hat ein stetig verstellbares Wegeventil 16, das jeweils Richtungsteile 20, 22 und ein Geschwindigkeitsteil 18 aufweist. Die Richtungsteile 20, 22 steuern die DruckmittelStrömung zum bzw. vom Verbraucher und der Geschwindigkeitsteil 18 bestimmt den Druckmittelvolumenstrom, der durch Aufsteuern einer Zumessblende einstellbar ist. Stromabwärts dieser Zumessblende ist jeweils eine LUDV- Druckwaage 24 vorgesehen, die - wie eingangs beschrieben - den Druckabfall über der Zumessblende lastunabhängig konstant hält. Jede Druckwaage 24 ist in der Regelstellung in Öffnungsriehtung von dem individuellen Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers und in Schließrichtung von dem höchsten Lastdruck beaufschlagt, der über die LS-Leitung 14 abgegriffen wird.
Bei der in Figur 1 dargestellten Schaltung ist das Wegeventil 16 der Ventilscheibe 2 mechanisch, beispielsweise über einen Stellhebel betätigt, während das Wegeventil 16 der Ventilscheibe 4 über ein Vorsteuergerät 26 betätigt wird, das im Prinzip aus Druckreduzierventilen besteht, an deren Eingang ein von einer SteuerölVersorgung 28 bereit gestellter Druck anliegt und an deren Ausgang in Abhängigkeit von der Verstellung des Vorsteuergerätes 26 ein Steuerdruck erzeugt wird, der zur Betätigung des Wegeventils 16 an Steuerräume 31, 33 des Wegeventils 16 der Ventilscheibe 4 angelegt wird. Im Bereich zwischen der Steuerölversorgung 28 und dem Vorsteuergerät 26 ist ein elektrisch betätigtes Abschaltventil 30 vorgesehen, über das die Steuerölversorgung 28 mit einem Tank T verbindbar ist. In der Betriebsposition ist dieses Abschaltventil 30 umgeschaltet, so dass das Vorsteuergerät 26 mit Steueröl versorgt wird.
Der Bereich stromabwärts des Abschaltventils 30 ist über eine Steuerleitung 32 mit einem Steuerraum eines Sicherheitsventils 34 verbunden, das als 2/2 Wegeventil ausgeführt ist. Das Sicherheitsventil 34 ist durch eine Feder in eine Schaltstellung vorgespannt, in der die LS- Leitung 14 abgesperrt ist. Durch Umschalten des Abschaltventils 30 in seine DurchgangsStellung wirkt der von der Steuerölversorgung 28 zur Verfügung gestellte Steuerölversorgungsdruck in dem Steuerraum des Sicherheitsventils 34, so dass dieses gegen die Kraft der Feder in eine Durchgangsstellung gebracht wird.
Im Bereich zwischen dem Sicherheitsventil 34 und dem Differenzdruckregler 12 ist ein Stromregler 36 angeordnet, über den die LS-Leitung 14 mit dem Tank T verbunden ist. D.h. durch die LS-Leitung fließt in der Öffnungsstellung des Sicherheitsventils 34 ein konstanter Steuerδlvolumenstrom zum Tank T hin ab, dessen Größe von der Einstellung des Stromregelventils 36 abhängt. Der Druck in der LS-Leitung 14 ist über ein Druckbegrenzungsventil 37 begrenzt, das zwischen dem Stromregelventil 36 und dem Sicherheitsventil 34 angeordnet ist .
Ein Aufbau der Ventilscheibe 2 wird im folgenden anhand der vergrößerten Darstellung in Figur 2 erläutert.
Jede der vorbeschriebenen VentilScheiben 2,4 hat einen Druckanschluß P, an dem der Pumpendruck anliegt, einen mit dem Tank verbundenen Tankanschluss S, einen mit der LS-Leitung 14 verbundenen LS-Anschluss LS sowie zwei mit dem Verbraucher, im vorliegenden Fall dem Hydromotor 6 verbundene Arbeitsanschlüsse A, B.
Ein Ventilschieber 38 des Wegeventils 16 der Ventilscheibe 2 ist über eine Zentrierfederanordnung 40 in seine dargestellte Grundposition vorgespannt. Die Betätigung des Ventilschiebers 38 erfolgt über einen seitlich aus der Ventilscheibe 2 hervorstehenden Betätigungsabschnitt 42, an den ein Stellhebel oder dergleichen angelenkt sein kann.
Der Ventilschieber 38 ist in einer Ventilbohrung 44 geführt, die in Radialrichtung zu einer Druckkammer 46, einer Zulaufkammer 48, zwei etwa symmetrisch zur Druckkammer 20 angeordneten Ablaufkammern 50, 52, zwei beidseitig davon angeordneten Arbeitskammern 54, 56 sowie zu zwei dazu benachbarten Tankkammern 58, 60 erweitert ist.
Der Ventilschieber 16 hat einen mittigen Messblendenbund 62, der gemeinsam mit dem verbleibenden Ringsteg zwischen der Druckkammer 46 und der Zulaufkammer 48 eine den Geschwindigkeitsteil 18 ausbildende Messblende bestimmt. Beidseitig dieses Messblendenbundes 62 sind zwei Steuerbünde 64, 66 und zwei Tankbünde 68, 70 des Richtungsteils 20, 22 am Ventilschieber 38 angeordnet .
Die Druckkammer 46 ist an den Druckansc luss P und die beiden Tankkammern 58, 60 sind an den Tankanschluss S angeschlossen. Die Zulaufkammer 48 ist über einen Zulaufkanal 72 mit dem Eingang der Druckwaage 24 verbunden. Deren Ausgang ist über zwei Ablaufkanäle 74, 76 mit der Ablaufkammer 50, 52 und die beiden Arbeitskammern 54, 56 über Arbeitskanäle 78, 80 mit dem Arbei sanschluss A bzw. B verbunden. In Figur 2 ist die Druckwaage 24 in ihrer Schließposition dargestellt. Sie hat einen Druckwaagenkolben 84, der axial verschiebbar in einer Druckwaagenbohrung 82 geführt ist. Der Druckwaagenkolben 84 ist als Stufenkolben ausgeführt, wobei die kleinere Kolbenfläche in der Schließstellung an einer Schulter 86 des Zulaufkanals 72 abgestützt ist. Die dieser Schulter 86 zugewandte Stirnfläche des Druckwaagenkolbens 84 ist in der Regelposition mit dem Druck in den Ablaufkanälen 74, 76, d.h. dem Lastdruck am zugeordneten Verbraucher beaufschlagt. Der größere Durchmesser (oben in Figur 2) des Druckwaagenkolbens 84 taucht in einen rückwärtigen Steuerraum 88 ein, der über einen LS-Kanal 90 mit dem LS- Anschluss verbunden ist.
Wie insbesondere der Detaildarstellung in Figur 2 entnehmbar ist, hat der Druckwaagenkolben 84 eine in der zurückgestuften Stirnfläche mündende Axialbohrung 92, die über eine Lastmeldedüse 94 in einer den Druckwaagenkolben
84 in Querrichtung durchsetzenden Querbohrung 96 mündet. Letztere ist in der Schließ- und Regelposition des Druckwaagenkolbens 84 durch die Umfangswandungen der Druckwaagenbohrung 86 abgesperrt und wird erst geöffnet, wenn die Druckwaage 24 vollständig geöffnet ist. Das Steueröl fließt dann vom Eingang der Druckwaage über die Lastmeldedüse in den Steuerraum 88 und damit in die LS- Leitung 14, so dass im wesentlichen der Lastdruck des Verbrauchers als höchster Lastdruck in der LS-Leitung 14 anliegt.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in Verlängerung der Axialbohrung 92 jenseits der
Querbohrung 96 eine weitere Düse 98 vorgesehen, über die die Axialbohrung 92 stets mit dem Steuerraum 88 verbunden ist. Der Druckwaagenkolben 84 ist des weiteren über eine Feder 100 gegen die Schulter 62 in seine Schließposition vorgespannt, in der die Außenumfangskante 102 der Abstufung des Druckwaagenkolbens 84 die Verbindung zwischen dem Zulaufkanal 72 und den Ablaufkanälen 74, 76 zugesteuert hat. Die Feder 100 ist an einer in die Druckwaagenbohrung 82 eingeschraubten Verschlussschraube 104 abgestützt.
Die der hydraulischen Funktion zugeordnete Ventilscheibe 4 hat im Prinzip den gleichen Aufbau, wobei allerdings der Druckwaagenkolben 106 nicht mit einer Düse 98 ausgebildet ist und somit keine ständige Verbindung zwischen der Axialbohrung 108 und dem Steuerraum 110 vorliegt. Des weiteren ist der Druckwaagenkolben 106 nicht durch eine Feder in seine Schließposition vorgespannt .
Bei der Ansteuerung des Hydromotors 6 wird der Ventilschieber 16 von Hand über den Stellhebel in eine ÖffnungsStellung verschoben, so dass die Messblende des Geschwindigkeitsteils 18 aufgesteuert wird. Zu Beginn dieser Ansteuerung liegt am Eingang der Druckwaage 24 der Pumpendruck an, der gegen den in Schließrichtung wirksamen Lastdruck wirkt. Der Pumpendruck steigt an bis der Druckwaagenkolben 84 die Verbindung zu den Ablaufkanälen 74, 76 aufsteuert. Das Druckmittel kann dann über die Richtungsteile 20, 22 zum Hydromotor 6 und von diesem zurück zum Tank strömen. Falls nur der Hydromotor 6 betätigt wird, wird die Druckwaage 24 durch den Lastdruck am Hydromotor 6 in die vollständig geöffnete Position gebracht, so dass dieser Lastdruck in die LS-Leitung gemeldet wird. Bei Zuschalten des Auslegers (Hydrozylinder 8) wird der Ventilschieber 16 der Ventilscheibe 4 über das Vorsteuergerät 26 angesteuert. Falls der Lastdruck am Hydrozylinder 8 größer als am Hydromotor 6 ist, wird dieser höhere Lastdruck in der vorbeschriebenen Weise in den Steuerraum 110 der Ventilscheibe 4 gemeldet, so dass dieser höhere Steuerdruck auf die Rückseite der Druckwaage 24 der Ventilscheibe 2 wirkt. Der Druckwaagenkolben 84 wird dann in eine Regelposition verschoben, in der der Druckabfall über der Messblende der Ventilscheibe 2 lastunabhängig konstant gehalten wird.
Will nun der Fahrer seinen Fahrerplatz verlassen, so muss er zunächst das Abschaltventil 30 betätigen. Dies erfolgt beispielsweise über einen Schalter oder dergleichen. Dadurch wird die Steuerδlversorgung des VorSteuergeräts 26 abgesperrt, so dass das Wegeventil 16 der Ventilscheibe 4 in seine Grundposition zurückgefahren wird und entsprechend keine Ansteuerung des HydroZylinders 8 mehr erfolgt. Durch das Umschalten des Abschaltventils 30 liegt in der Steuerleitung 32 ebenfalls der Tankdruck an, so dass das geöffnete
Sicherheitsventil 34 in seine Schließstellung gebracht wird. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Differenzdruckregler 12 und den einzelnen Ventilfunktionen unterbrochen. Der Federraum des Differenzdruckreglers 12 wird über dem Stromregler 36 zum Tank T hin entlastet, so dass der Differenzdruckregler 12 nur noch den Standby-Druck erzeugen kann.
Da durch das Sicherheitsventil 34 der Steuerölvolumenstrom von der Druckwaage 24 der
Ventilscheibe 2 über die Axialbohrung 82, die Querbohrung 96, die Düse 98 und über die LS-Leitung 14 unterbrochen ist und somit kein Druckabfall über der Druckwaage 24 aufgrund dieser SteuerölStrömung mehr entsteht, wird der Druckwaagenkolben 84 druckausgeglichen und durch die Kraft der Feder 100 in seine Schließposition zurückgeschoben und somit die Verbindung zum Hydromotor 6 abgesperrt .
Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel werden somit durch Betätigung des Abschaltventils 30 auch sämtliche mechanisch betätigten Funktionen verriegelt. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Abschaltventil 30 mechanisch oder elektrisch zu betätigen.
Die Dimensionierung der Feder 100 und des
Querschnitts der Düse 98 ist so gewählt, dass einerseits eine sichere Verriegelung der mechanisch betätigten
Ventilscheiben 2 ermöglicht ist, andererseits aber die vorbeschriebene LUDV-Funktion nur wenig beeinflusst wird.
In Figur 1 ist eine Variante der Erfindung dargestellt, gemäß der die Düse 98' nicht im Druckwaagenkolben 84 sondern in einer Zweigleitung 112 angeordnet ist, über die der Druckmittelströmungspfad stromabwärts der Pumpe 10 und stromaufwärts der Messblende mit einem Abschnitt der LS-Leitung 14 stromaufwärts des Sicherheitsventils 34 verbunden ist. Im normalen Betriebszustand, d.h. bei geöffnetem Sicherheitsventil 34 fließt über diese Düse 98' ständig ein Steuerölvolumenstrom über den Stromregler 36 zum Tank T hin ab. Beim Umschalten des Sicherheitsventils 34 wirkt über die Düse 98 ' der Druck am Ausgang der Pumpe in der Lastmeldeleitung 14 und damit im Steuerraum 88, so dass die Druckwaage 24 ebenfalls in ihre Schließstellung zurückgefahren wird.
Offenbart ist eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines Verbrauchers, mit zumindest einem mechanisch betätigten, stetig verstellbaren Wegeventil, dem eine LUDV-Druckwaage nachgeschaltet ist. Zum Verriegeln des Verbrauchers ist die Steueranordnung mit einer den Druckwaagenkolben in eine Schließposition beaufschlagenden Feder ausgeführt. Des weiteren ist eine den höchsten Lastdruck sämtlicher Verbraucher führende LS-Leitung über einen Stromregler an einen Tank angeschlossen, wobei über dem Stromregler auch eine Pumpenreglung im Sinne einer Verkleinerung des Fördervolumens entlastbar ist . Erfindungsgemäß wird die LUDV-Druckwaage über eine Düse druckausgeglichen, über die eine Verbindung zwischen der LS-Leitung und einem Abschnitt des Druckmittelströmungspfades stromabwärts der Pumpe und stromaufwärts der Ausgangs der Druckwaage hergestellt ist. Vorzugsweise wird diese Düse in den Druckwaagenkolben integriert .
Bezugszeichenliste :
Steuerblock Ventilscheibe Ventilscheibe Hydromotor Hydrozylinder Pumpe Differenzdruckregler LS-Leitung Wegeventil Geschwindigkeitsteil Richtungsteil Richtungsteil LUDV-Druckwaage Vorsteuergerät Steuerölversorgung Abschaltventil Steuerraum Steuerleitung Steuerräum Sicherheitsventil Stromrege1ventil Druckbegrenzungsventil Ventilschieber Zentrierfederanordnung Betätigungsabschnitt Ventilbohrung Druckkammer Zulaufkammer Ablaufkammer Ablaufkammer Arbeitskammer Arbeitskammer Tankkammer Tankkammer Messblendenbund Steuerbund Steuerbund Tankbund Tankbund Zulaufkanal Ablaufkanal Ablaufkanal Arbeitskanal Arbeitskanal Druckwaagenbohrung Druckwaagenkolben Schulter rückwärtiger Steuerraum LS-Kanal Axialbohrung Lastmeldedüse Querbohrung Düse Feder Außenumfangskante Verschlussschraube Druckwaagenkolben (4) Axialbohrung (4) Steuerraum (4) Zweigleitung

Claims

Patentansprüche
1. Hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines Verbrauchers (6, 8) , mit zumindest einem mechanisch betätigten, stetig verstellbaren Wegeventil (16) , dem eine Druckwaage (24) nachgeschaltet ist, die in Öffnungsrichtung vom Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers (6) und in Schließrichtung von einem in einem rückseitigen Steuerraum (88) anliegenden höchsten Lastdruck aller angesteuerten Verbraucher beaufschlagbar ist, wobei dieser Lastdruck über eine LS-Leitung (14) zu einer Pumpenreglung (12) einer Pumpe (10) führbar ist, und mit einem Sicherheitsventil (34) , bei dessen Betätigung die Druckwaage zum Zusteuern der Verbindung zum Verbraucher (6) in eine Schließstellung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckwaagenkolben (84) mit einer Feder (100) in seine Schließstellung beaufschlagbar ist, die LS-Leitung (14) über ein Stromregelventil (36) mit dem Tank verbunden ist, das Sicherheitsventil (34) in der LS-Leitung (14) zwischen dem Stromregler (12) und der Druckwaage (24) angeordnet ist und ein beim Umschalten des Schaltventils in dem Steuerraum (88) wirksamer Druck über eine Düse (98) von einem Druckmittelströmungsabschnitt stromabwärts der Pumpe (10) und stromaufwärts eines Ausgangs (74,76) der Druckwaage (24) abgegriffen ist.
2. Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei die Düse (98) in den Druckwaagenkolben (84) integriert ist und den rückwärtigen Steuerraum (88) mit dem Eingang der Druckwaage verbindet .
3. Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei die Düse (98') in einer Zweigleitung (112) angeordnet ist, die sich zwischen dem Ausgang der Pumpe (10) und einem Bereich der LS-Leitung (14) stromaufwärts des Sicherheitsventils (34) erstreckt.
4. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Pumpenregler ein
Differenzdruckregler (12) und die Pumpe eine Konstantpumpe ist.
5. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Funktion eines weiteren
Verbrauchers (8) hydraulisch über ein Vorsteuergerät (26) angesteuert ist, das an eine Steuerölversorgung (28) angeschlossen ist, die über ein Abschaltventil (30) von dem Vorsteuergerät (26) trennbar ist, wobei über das Abschaltventil (30) das Sicherheitsventil (34) in seine Sperrposition bringbar ist.
6. Steueranordnung nach Patentansprüche 2 , wobei der Druckwaagenkolben (84) eine Axialbohrung (92) hat, die über eine Lastmeldedüse (94) in einer Querbohrung (96) mündet, die bei vollständig geöffneter Druckwaage (24) aufgesteuert ist, wobei die Düse (98) die Querbohrung (96) mit dem rückwärtigen Steuerraum (88) verbindet.
7. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Düse (98, 98') einen kleineren Querschnitt als eine Lastmeldedüse (96) des Druckwaagenkolbens (84) hat.
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