EP1629156B1 - Hydraulische steueranordnung - Google Patents

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EP1629156B1
EP1629156B1 EP04739453A EP04739453A EP1629156B1 EP 1629156 B1 EP1629156 B1 EP 1629156B1 EP 04739453 A EP04739453 A EP 04739453A EP 04739453 A EP04739453 A EP 04739453A EP 1629156 B1 EP1629156 B1 EP 1629156B1
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EP
European Patent Office
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pressure
control
valve
pressure compensator
pump
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04739453A
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English (en)
French (fr)
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EP1629156A1 (de
Inventor
Wolfgang Kauss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Bosch Rexroth AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bosch Rexroth AG filed Critical Bosch Rexroth AG
Publication of EP1629156A1 publication Critical patent/EP1629156A1/de
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Publication of EP1629156B1 publication Critical patent/EP1629156B1/de
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    • F15B11/16—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/161—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors with sensing of servomotor demand or load
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    • F15B2211/40—Flow control
    • 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 patent claim 1.
  • Mobile implements such as mini excavators and compact excavators are increasingly equipped with hydraulic control arrangements, which distribute the pressure medium volume flow of a single pump load-independent on the connected consumers.
  • the control of these consumers is carried out, for example, via a LUDV control block, which has a plurality of each one of the consumer associated valve discs.
  • a continuously adjustable directional control valve is accommodated, 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 control valve and then through the pressure compensator.
  • the control piston of this pressure compensator is acted upon at its front by the pressure prevailing between the metering orifice and the pressure compensator.
  • This pressure is reduced compared to the pump pressure by the largely load pressure and pump pressure-independent pressure drop across the metering orifice.
  • In the closing direction of the control piston of the pressure compensator is acted upon by the highest load pressure of all simultaneously operated hydraulic consumers. This means that there is also the highest load pressure between the metering orifice and the pressure compensator, and that the pressure medium partial quantities flowing to all hydraulic actuators operated simultaneously are independent of the individual load pressures Consumers are reduced in the same ratio, if at an increase in the opening cross-sections of the metering orifice, the maximum flow of the associated pump is achieved.
  • the invention has for its object to provide a hydraulic control arrangement in which the locking of the mechanically actuated load is simplified.
  • the LUDV pressure compensators associated with the mechanically operated directional control valves are acted on by a spring acting in the closing direction.
  • the load pressure signaling line common to all consumers is connected to the tank via a current regulator, so that a small amount of control oil always flows to the tank.
  • a safety valve is arranged, via which the connection of the load pressure signaling line to the current regulator can be shut off.
  • An area upstream of the switching valve is connected via a nozzle to a portion of the pressure medium flow path between the pump and the LUDV pressure compensator.
  • the connection of the load pressure signaling line is shut off to the tank and the tapped through the nozzle pressure in a connected to the load pressure signaling line rear control chamber effective, so that the LUDV pressure compensator is brought into its closed position.
  • the load pressure sensing line is connected downstream of the flow regulator to a pump control. After shutting off the load pressure signaling line, the control pressure at the pump control then 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 a good response.
  • the upstream of the safety valve disposed nozzle is either integrated into the pressure balance, which is reported via this nozzle the voltage applied to the pressure compensator input pressure in the rear control chamber, 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 control valve to an area upstream of the safety valve.
  • the pump pressure applied upstream of the directional control valve is reported to the rear pressure chamber.
  • the consumer supplying pump is designed as a fixed displacement pump, which is associated with a differential pressure regulator, which is controlled in response to the load pressure in the load pressure signaling line.
  • the hydraulically operated consumers are each driven by means of a pilot control device, which is assigned its own control oil supply.
  • a shut-off valve is provided, via which the control oil supply of the pilot control device is interrupted to shut off the hydraulically actuated consumers, so that their Valve spool are moved back to the spring-biased home position. According to the invention then takes place via the switching of this shut-off valve and an actuation of the safety valve.
  • valve discs 2, 4 consumers of the mobile implement, such as a wheeled excavator can be controlled.
  • a consumer such as a hydraulic motor 6 of a traction drive mechanically via a lever
  • the function of another consumer for example, a hydraulic cylinder actuating the boom 8 is actuated hydraulically.
  • the pressure medium supply of the control block 1 takes place in the illustrated embodiment via a constant displacement pump 10 whose flow is controlled by a differential pressure regulator 12 in response to the highest load pressure of the actuated consumers.
  • This load pressure is via an LS line 14 to a in Closing direction effective control surface of the differential pressure regulator 12 out, while acting in the opening direction control surface is acted upon by the pump pressure.
  • Each of the valve disks 2, 4 has a continuously adjustable directional control valve 16, which in each case has directional parts 20, 22 and a speed part 18.
  • the direction parts 20, 22 control the pressure medium flow to and from the consumer and the speed part 18 determines the pressure medium volume flow, which is adjustable by controlling a metering orifice. Downstream of this metering orifice, in each case a LUDV pressure compensator 24 is provided which, as described at the outset, 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 opening direction of the individual load pressure of the associated load and in the closing direction of the highest load pressure, which is tapped via the LS line 14.
  • the directional control valve 16 of the valve disc 2 is mechanically operated, for example via a lever, while the directional valve 16 of the valve disc 4 is actuated via a pilot valve 26, which consists in principle of pressure reducing valves, at the input of a control oil supply 28 is applied pressure applied and at whose output in response to the adjustment of the pilot control device 26, a control pressure is generated, which is applied to actuate the directional control valve 16 to control chambers 31, 33 of the directional control valve 16 of the valve disk 4.
  • an electrically operated shut-off valve 30 is provided, via which the control oil supply 28 with a tank T is connectable. In the operating position, this shut-off valve 30 is switched 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 space of the safety valve 34, so that it 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 flows in the open position of the safety valve 34 from a constant control oil volume flow to the tank T from down, 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 limiting 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 will be explained below with reference to the enlarged view in FIG.
  • Each of the above-described valve discs 2,4 has a pressure port P to which the pump pressure is applied, a tank port S connected to the tank, an LS port LS connected to the LS port 14, and two with the consumer, in the present case the hydraulic motor 6 connected working ports A, B.
  • a valve spool 38 of the directional valve 16 of the valve disc 2 is biased via a centering spring assembly 40 in its illustrated basic position.
  • valve spool 38 is guided in a valve bore 44, which in the radial direction to a pressure chamber 46, an inlet chamber 48, two approximately symmetrically to the pressure chamber 20 disposed drain chambers 50, 52, two on both sides thereof arranged working chambers 54, 56 and two adjacent thereto tank chambers 58, 60 is extended.
  • the valve spool 16 has a central measuring diaphragm collar 62 which, together with the remaining annular web between the pressure chamber 46 and the inlet chamber 48, determines a measuring diaphragm forming the speed part 18.
  • a measuring diaphragm collar 62 On both sides of this measuring diaphragm collar 62, two control collars 64, 66 and two tank collars 68, 70 of the directional part 20, 22 are arranged on the valve slide 38.
  • 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 via an inlet channel 72 to the inlet of the pressure compensator 24. Their output is connected via two drainage channels 74, 76 with the discharge chamber 50, 52 and the two working chambers 54, 56 via working channels 78, 80 to the working port 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 balance bore 82.
  • the pressure balance piston 84 is designed as a stepped piston, wherein the smaller piston surface is supported in the closed position on a shoulder 86 of the inlet channel 72.
  • the shoulder surface 86 of the pressure compensator piston 84 facing this shoulder 86 is in the control position with the pressure in the drainage channels 74, 76, i. applied to the load pressure on the associated consumer.
  • the larger diameter (top of Figure 2) of the pressure compensator piston 84 immersed in a rear control chamber 88 which is connected via an LS channel 90 to the LS port.
  • the pressure compensator piston 84 has an axial bore 92 which opens out in the stepped-back end face and opens out via a load-indicating nozzle 94 in a transverse bore 96 passing through the pressure compensator piston 84 in the transverse direction.
  • the latter is shut off in the closing and control position of the pressure compensator piston 84 by the peripheral walls of the pressure compensator bore 86 and is only opened when the pressure compensator 24 is fully open.
  • the control oil then flows from the input of the pressure compensator via the load indicator in the control chamber 88 and thus in the LS line 14, so that substantially the load pressure of the consumer as the highest load pressure in the LS line 14 is applied.
  • an additional nozzle 98 is provided in extension of the axial bore 92 beyond the transverse bore 96 through which the axial bore 92 is always connected to the control chamber 88.
  • the pressure compensator piston 84 is further biased by a spring 100 against the shoulder 62 in its closed position in which the outer peripheral edge 102 of the gradation of the pressure compensator piston 84, the connection between the inlet channel 72 and the drainage channels 74, 76 has been controlled.
  • the spring 100 is supported on a screwed into the pressure balance bore 82 screw plug 104.
  • the valve disk 4 assigned to the hydraulic function has, in principle, the same structure, although the pressure compensator piston 106 is not formed 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 by a spring into its closed position.
  • the valve slide 16 When the hydraulic motor 6 is actuated, the valve slide 16 is moved by hand via the adjusting lever into an open position, so that the measuring diaphragm of the speed part 18 is opened.
  • the pump pressure which acts against the effective in the closing direction of the load pressure.
  • the pump pressure increases until the pressure compensator piston 84 opens the connection to the drainage channels 74, 76.
  • the pressure medium can then flow via the direction parts 20, 22 to the hydraulic motor 6 and from this back to the tank. If only the hydraulic motor 6 is actuated, the pressure compensator 24 is brought by the load pressure on the hydraulic motor 6 in the fully open position, so that this load pressure is reported in the LS line.
  • shut-off valve 30 the control oil supply of the pilot control device 26 is shut off, so that the directional control valve 16 of the valve disk 4 is moved back to its basic position and correspondingly no activation of the hydraulic cylinder 8 takes place.
  • the shut-off valve 30 is in the control line 32 also the tank pressure, so that the opened safety valve 34 is brought into its closed position.
  • the spring chamber of the differential pressure regulator 12 is relieved via the flow regulator 36 to the tank T out, so that the differential pressure regulator 12 can only generate the standby pressure.
  • control oil volume flow is interrupted by the safety valve 34 of the pressure compensator 24 of the valve disc 2 via the axial bore 82, the transverse bore 96, the nozzle 98 and the LS line 14 and thus no pressure drop across the pressure compensator 24 more arises due to this control oil flow is the pressure compensator piston 84 pressure balanced and by the force of the spring 100 in its closed position pushed back and thus shut off the connection to the hydraulic motor 6.
  • shut-off valve 30 all mechanically operated functions are thus locked by actuation of the shut-off valve 30.
  • the dimensioning of the spring 100 and the cross section of the nozzle 98 is selected so that on the one hand a secure locking of the mechanically actuated valve discs 2 is possible, but on the other hand, the above-described LUDV function is only slightly affected.
  • FIG. 1 shows a variant of the invention, 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 metering orifice with a portion of the LS line 14 upstream of Safety valve 34 is connected.
  • a control oil volume flow constantly flows via the flow regulator 36 to the tank T via this nozzle 98 '.
  • the safety valve 34 acts on the nozzle 98 ', the pressure at the output of the pump in the load-sensing line 14 and thus in the control chamber 88, 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 control valve, which is followed by a LUDV pressure compensator.
  • the control arrangement is designed with a spring acting on the pressure compensator piston in a closed position.
  • a highest load pressure of all consumers leading LS line is connected via a current regulator to a tank, with the current regulator and a pump control in the sense of reducing the delivery volume is relieved.
  • the LUDV pressure compensator is pressure compensated via a nozzle via which a connection between the LS line and a portion of the Druckstoffströmungspfades downstream of the pump and upstream of the output of the pressure compensator is made.
  • this nozzle is integrated into the pressure compensator piston.

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Description

  • 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 Steuerölversorgung 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 Öffnungsrichtung 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 Steuerölvolumenstrom 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 Druckanschluss 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 Arbeitsanschluss 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 Steuerölversorgung 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:
    • 1
    Steuerblock
    2
    Ventilscheibe
    4
    Ventilscheibe
    6
    Hydromotor
    8
    Hydrozylinder
    10
    Pumpe
    12
    Differenzdruckregler
    14
    LS-Leitung
    16
    Wegeventil
    18
    Geschwindigkeitsteil
    20
    Richtungsteil
    22
    Richtungsteil
    24
    LUDV-Druckwaage
    26
    Vorsteuergerät
    28
    Steuerölversorgung
    30
    Abschaltventil
    31
    Steuerraum
    32
    Steuerleitung
    33
    Steuerraum
    34
    Sicherheitsventil
    36
    Stromregelventil
    37
    Druckbegrenzungsventil
    38
    Ventilschieber
    40
    Zentrierfederanordnung
    42
    Betätigungsabschnitt
    44
    Ventilbohrung
    46
    Druckkammer
    48
    Zulaufkammer
    50
    Ablaufkammer
    52
    Ablaufkammer
    54
    Arbeitskammer
    56
    Arbeitskammer
    58
    Tankkammer
    60
    Tankkammer
    62
    Messblendenbund
    64
    Steuerbund
    66
    Steuerbund
    68
    Tankbund
    70
    Tankbund
    72
    Zulaufkanal
    74
    Ablaufkanal
    76
    Ablaufkanal
    78
    Arbeitskanal
    80
    Arbeitskanal
    82
    Druckwaagenbohrung
    84
    Druckwaagenkolben
    86
    Schulter
    88
    rückwärtiger Steuerraum
    90
    LS-Kanal
    92
    Axialbohrung
    94
    Lastmeldedüse
    96
    Querbohrung
    98
    Düse
    100
    Feder
    102
    Außenumfangskante
    104
    Verschlussschraube
    106
    Druckwaagenkolben (4)
    108
    Axialbohrung (4)
    110
    Steuerraum (4)
    112
    Zweigleitung

Claims (7)

  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 Patentanspruche 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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