EP2059683B1

EP2059683B1 - Ls-steueranordnung

Info

Publication number: EP2059683B1
Application number: EP07765009A
Authority: EP
Inventors: Armin Stellwagen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2027-07-03
Also published as: US20100236397A1; DE102006040234A1; EP2059683A1; ATE551534T1; WO2008025396A1; US8356545B2; CN101542134A; CN101542134B; DK2059683T3

Description

Die Erfindung betrifft eine LS-Steueranordnung zur Druckmittelversorgung eines hydraulischen Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige LS-Steueranordnungen werden insbesondere zur Ansteuerung von hydraulischen Verbrauchern von mobilen Arbeitsgeräten eingesetzt. In der DE 197 15 020 A1 ist ein LS-Steuerblock offenbart, bei dem ein Verbraucher über ein LS-Wegeventil mit Druckmittel versorgt wird. Das proportional verstellbare Wegeventil hat einen Steuerschieber, der mit einem Ventilgehäuse einen Richtungs- und ein Geschwindigkeitsteil ausbildet. Über den Richtungsteil wird die Druckmittelzufuhr und der Druckmittelablauf zum bzw. vom Verbraucher gesteuert und der Geschwindigkeitsteil gibt den Druckmittelvolumenstrom vor. Bei der bekannten Lösung ist der Geschwindigkeitsteil durch jeweils eine im Zulauf und im Ablauf angeordnete verstellbare Messblende gebildet, deren Öffnungsquerschnitt durch die Axialverschiebung des Steuerschiebers veränderbar ist. Zumindest der Zulaufmessblende ist eine Druckwaage vorgeschaltet, die in Öffnungsrichtung von der Kraft einer Feder und einem dem Lastdruck entsprechenden Druck stromabwärts der Zulaufmessblende und in Schließrichtung von dem Druck stromaufwärts der Zulaufmessblende beaufschlagt ist.
Soll nun eine derartige LS-Steueranordnung zur Ansteuerung eines Hubzylinders mit drückender Last verwendet werden, so wird diesem häufig ablaufseitig ein Senkbremsventil zugeordnet. Ein derartiges Senkbremsventil ist im Prinzip ein Sperrventil, das durch den Druck im Zulauf entriegelbar ist und bei drückender Last ein kontrolliertes Absenken ermöglicht. Es zeigte sich, dass ein derartiges System mit LS-Steuerblock und Senkbremsventil bei bestimmten Betriebsbedingungen zu Schwingungen neigt. Diese Schwingungsanfälligkeit resultiert daraus, dass das Senkbremsventil vom Druck im Zulauf, d.h. vom Druck stromabwärts der Zulaufmessblende angesteuert wird. Wenn dieser Zulaufdruck nicht ausreicht, wird das Senkbremsventil geschlossen und entsprechend der Rücklauf zugesteuert. Der Druck im Zulauf steigt dann wieder an und das Senkbremsventil öffnet - der Druck im Zulauf ist somit vom Öffnungsgrad des Senkbremsventils abhängig. Durch dieses Öffnen und Schließen des Senkbremsventils beim Absenken einer Last entstehen Schwankungen im Zulauf, die sich entsprechend auf die vorgeschaltete Druckwaage und ggf. auf die in Abhängigkeit vom wirksamen Lastdruck angesteuerte Verstellpumpe auswirken.
Diese Schwingungsneigung kann unter Umständen verringert werden, indem der auf die Druckwaage wirkende Meldedruck zwischen einem Druckteiler mit einer konstanten Düse und einer veränderlichen Düse abgegriffen wird, der in einem sich zwischen Zulauf und Ablauf erstreckenden Steuerkanal angeordnet ist. Eine derartige Lösung ist beispielsweise in der EP 1 452 744 A1 der Anmelderin offenbart.
In der DE 38 02 672 A1 ist eine LS-Steueranordnung gezeigt, bei der der auf die Druckwaage in Öffnungsrichtung wirksame Meldedruck ebenfalls zwischen einer feststehenden und einer veränderlichen Düse abgegriffen wird, die in einen Ventilschieber eines LS-Wegeventils der LS-Steueranordnung integriert sind. Über die veränderliche Düse wird eine Verbindung dieses Steuerkanals zum Tank hin ermöglicht. In Abhängigkeit vom Hub des Ventilschiebers wird der Düsenquerschnitt verringert, so dass entsprechend der abgegriffene, die Druckwaage in Öffnungsrichtung beaufschlagende Meldedruck ansteigt und somit beim eingangs beschriebenen Absenken einer drückenden Last verhindert, dass die Druckwaage in unerwünschter Weise zugesteuert wird. Bei der in der DE 38 02 672 A1 gezeigten Lösung wird der Meldedruck bei einem Verschieben des Ventilschiebers in der Gegenrichtung - beispielsweise zum Anheben der Last - in herkömmlicher Weise stromabwärts der Zulaufmessblende über einen weiteren Steuerkanal abgegriffen. Die vorbeschriebenen Steuerkanäle und Düsen sind in den Ventilschieber integriert, so dass dessen Herstellung mit der Ausbildung der Drosselquerschnitte und der Verbindungskanäle sehr aufwendig ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine LS-Steueranordnung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau ein unerwünschtes Schließen einer Druckwaage verhindert.
Diese Aufgabe wird durch eine LS-Steueranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Bei einem derartigen Aufbau entfällt die Notwendigkeit, für jede Hubrichtung des Ventilschiebers einen eigenen Meldekanal zum Abgreifen des auf die Druckwaage wirkenden Steuerdrucks vorzusehen, so dass das LS-Wegeventil wesentlich einfacher als beispielsweise dasjenige herstellbar ist, das anhand von Figur 6 der DE 38 02 672 A1 erläutert ist.
Bei einer besonders bevorzugten Lösung liegt der Lastmelderaum bei Bewegung des Ventilschiebers des Wegeventils in einer Richtung in einem Druckteiler zwischen einer zulaufseitigen Drosselfolge und einer ablaufseitigen Drosselfolge.
Dabei wird es bevorzugt, wenn ein ablaufseitiger Steuerfluidpfad des Druckteilers eine Axialbohrung mit zwei Radialbohrungen im Ventilschieber aufweist, von denen eine zum Tank und die andere zum Lastmelderaum aufsteuerbar ist.
Der zulaufseitige Steuerfluidpfad des Druckteilers kann durch eine Meldebohrung mit zwei Radialbohrungen im Ventilschieber ausgeführt sein, von denen eine mit einer Zulaufkammer und die andere zum Lastmelderaum hin offen oder aufsteuerbar ist.
Der Druckteiler ist besonders einfach in den Ventilschieber integrierbar, wenn die Meldebohrung des zulaufseitigen Steuerfluidpfads mittig und eine Axialbohrung des ablaufseitigen Steuerfluidpfads exzentrisch im Ventilschieber angeordnet ist.
Die Anmelderin behält sich vor, auf das Vorsehen des Druckteilers gemäß den Ansprüchen 2 bis 5 eigene, vom Patentanspruch 1 unabhängige Ansprüche zu richten.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Verbindung des Lastmelderaumes bei einem Hub in der oben genannten anderen Richtung des Ventilschiebers zugesteuert, so dass kein Steueröl zum Tank abströmt.
Bei einer besonders einfach aufgebauten Lösung ist der Meldekanal in den Ventilschieber integriert und abschnittsweise durch eine Längsbohrung ausgebildet, in die einerseits zumindest zwei axial beabstandete radiale Abgreifbohrungen einmünden, von denen eine in Abhängigkeit vom Hub in Druckmittelverbindung mit der Zulaufkammer und die andere bei einem Hub in Gegenrichtung mit der Arbeitskammer in Druckmittelverbindung bringbar ist.
Der Aufbau des Ventilschiebers ist weiter vereinfacht, wenn beide Abgreifbohrungen an einem Kolbenbund ausgebildet sind, an dem eine Steuerkante zum Einstellen des Öffnungsquerschnitts der Messblende in Abhängigkeit vom Hub in der anderen Richtung ausgebildet ist.
Diese Längsbohrung wird vorzugsweise über eine radial verlaufende Düsenbohrung mit der LS-Kammer des Wegeventils verbunden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind beidseitig des Lastmelderaumes eine erste und eine zweite Sekundärkammer ausgebildet, die mit einem ersten bzw. einem zweiten Lastsignalkanal verbunden sind, in denen vorzugsweise jeweils ein LS-Druckbegrenzungsventil angeordnet ist. Über diese Druckbegrenzungsventile können die auf die Druckwaage wirkenden Steuerdrücke in beiden Hubrichtungen begrenzt werden.
Der Ventilschieber hat vorzugsweise zwei LS-Steuerkanten, über die jeweils eine Verbindung zwischen dem Lastmelderaum und einer benachbarten Sekundärkammer auf- bzw. zu der anderen Sekundärkammer zusteuerbar ist, so dass je nach Hub nur eine dieser Sekundärkammern wirksam wird. Der Ventilschieber kann zusätzlich mit einer LS-Steuerkante zum Auf- bzw. Zusteuern einer Verbindung zwischen einer Tankkammer und der dazu benachbarten Sekundärkammer ausgeführt sein.
Die Druckmittelverbindung zur Druckmittelsenke (Tank) erfolgt bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mittels einer Axialbohrung, die einerseits über zumindest einen Radialschenkel eine Druckmittelverbindung mit einer an einen Tankanschluss angeschlossenen Tankkammer ermöglicht und andererseits über einen hubabhängig veränderbaren Drosselquerschnitt; insbesondere eine Drosselnut, mit einer der Sekundärkammern verbindbar ist.
Die Herstellung des Ventilschiebers ist besonders einfach, wenn die Längsbohrung axial und die Axialmeldebohrung achsparallel im Ventilschieber verlaufen.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen LS-Steueranordnung zur Druckmittelversorgung eines hydraulischen Verbrauchers;
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung eines Wegeventils aus Figur 1;
Figur 3 das Wegeventil gemäß den Figuren 1 und 2 bei einem Hub in einer Richtung und
Figur 4 das Wegeventil in unterschiedlichen Positionen bei einem Hub in der anderen Richtung.

Das in Figur 1 gezeigte Schaltschema einer LS-Steueranordnung kann beispielsweise als Ventilscheibe eines Mobilsteuerblocks zur Ansteuerung der hydraulischen Verbraucher eines mobilen Arbeitsgerätes, beispielsweise eines Knickarms eine LKW-Ladekrans ausgeführt sein. Eine derartige LS-Steueranordnung 1 hat einen Druckanschluss P, einen Tankanschluss T sowie zwei Arbeitsanschlüsse A, B und zumindest einen Leckanschluss Y sowie einen nicht dargestellten LS-Anschluss. An die beiden Arbeitsanschlüsse A, B ist ein Verbraucher, im vorliegenden Fall ein Differentialzylinder 2 angeschlossen, dessen Ringraum 4 über eine Arbeitsleitung 6 an den Anschluss A und dessen bodenseitiger Zylinderraum 8 über eine Arbeitsleitung 10 an den Arbeitsanschluss B angeschlossen ist. In der Arbeitsleitung 10 ist ein Senkbremsventil 12 angeordnet, das beim Einfahren des Differentialzylinders 2 durch den Druck in der Arbeitsleitung 6 entsperrt werden kann, so dass Druckmittel aus dem sich dann verkleinernden Zylinderraum 8 abströmen kann. Dieser Steuerdruck zum Öffnen des Senkbremsventils 12 wird über eine Senkbremsleitung 14 von der Arbeitsleitung 6 abgegriffen. Die Steueranordnung 1 besteht im Wesentlichen aus einem stetig verstellbaren 4-Wegeventil 16. Ein Geschwindigkeitssteil ist - wie im Folgenden noch näher erläutert - durch eine Zulaufmessblende gebildet, der bei dem dargestellten LS-System eine Druckwaage 18 vorgeschaltet ist, über die der Druckabfall über der Zulaufmessblende lastdruckunabhängig konstant gehalten werden kann.
Der höchste Lastdruck aller an den Mobilsteuerblock angeschlossenen Verbraucher wird über eine Wechselventilkaskade abgegriffen und zu einem Pumpenregler 20 geführt, über den der Pumpendruck so eingestellt ist, dass er um eine vorbestimmte Druckdifferenz oberhalb des höchsten Lastdrucks aller Verbraucher liegt.
Bei der erfindungsgemäßen Steueranordnung 1 ist die Druckwaage 18 mit ihrem Eingangsanschluss an eine mit dem Druckanschluss P der Steueranordnung verbundene Druckleitung 22 angeschlossen, die über eine Verstellpumpe 24 und eine Pumpenleitung 26 mit Druckmittel versorgbar ist. Anstelle der Verstellpumpe kann auch eine Konstantpumpe mit Bypassdruckwaage verwendet werden.
Ein Ausgangsanschluss der Druckwaage 18 ist über einen Zulaufkanal 27 mit einer im Folgenden noch näher beschriebenen Zulaufkammer 28 des Wegeventils 16 verbunden. Die beiden Arbeitsanschlüsse A, B sind über einen Vorlaufkanal 30 bzw. einen Rücklaufkanal 32 mit einer Arbeitskammer 34 bzw. 36 verbunden, die je nach Einstellung des Wegeventils entweder mit der Zulaufkammer 28 oder mit einem von zwei Tankräumen 38, 40 verbindbar ist, die ihrerseits über einen Ablaufkanal 42 mit dem Tankanschluss T verbunden sind, der mittels einer Tankleitung 44 an einen Tank 46 angeschlossen ist. Die Druckwaage 18 ist im Sinne einer Verkleinerung ihres Drosselquerschnitts vom Druck stromaufwärts der Messblende, d.h. von einem Druck im Zulaufkanal 27 beaufschlagt und im Sinne einer Vergrößerung des Drosselquerschnitts von der Kraft einer Regelfeder 48 und einem Steuerdruck beaufschlagt, der über einen LS-Kanal 50 von einem Lastmelderaum 52 des Wegeventils 16 abgegriffen wird.
Einzelheiten dieses Wegeventils werden im Folgenden anhand der vergrößerten Darstellung gemäß Figur 2 erläutert.
Das Wegeventil 16 hat einen Ventilschieber 54, der in einer Ventilbohrung 56 der Ventilscheibe des Mobilsteuerblocks verschiebbar geführt ist. In der Darstellung gemäß Figur 2 ist der Ventilschieber 54 über eine nicht dargestellte Zentrierfederanordnung in eine Mittelstellung vorgespannt, in der die Verbindung der Arbeitsanschlüsse A, B zum Druckanschluss P und zum Tankanschluss T gesperrt ist. Der Ventilschieber 54 ist mit fünf Kolbenbunden ausgeführt, die durch Ringnuten zueinander beabstandet sind. In der Darstellung gemäß Figur 2 sind dies von links nach rechts: ein Endbund 58, ein LS-Bund 60, zwei Steuerbunde 62, 64 und ein weiterer Endbund 66. Am linken Endbund 58 ist eine Steuerkante mit beispielsweise zwei Steuernuten 68 ausgebildet. Der daneben liegende LS-Bund 60 ist mit einer ersten und einer zweiten LS-Steuerkante 70, 72 ausgeführt, wobei zumindest letztere gestrichelt angedeutete Steuernuten hat. Der in Figur 2 links liegende Steuerbund 62 hat eine Tanksteuerkante 74 sowie eine Messblendensteuerkante 76, die jeweils mit Feinsteuerkerben ausgeführt sind. Entsprechend hat der rechts liegende Steuerbund 64 ebenfalls eine Messblendensteuerkante 78 und eine Tanksteuerkante 80. Neben den vorgenannten Druckräumen 28, 34, 36, 38, 40, 52 ist die Ventilbohrung 56 in Radialrichtung noch zu einer ersten und einer zweiten Sekundärkammer 82, 84 erweitert, die links bzw. rechts vom Lastmelderaum 52 angeordnet sind. Die Lastmeldung in diesen Lastmelderaum 52 erfolgt über in den Ventilschieber 54 integrierte Kanäle. Gemäß der Darstellung in Figur 2 hat der Ventilschieber 54 einen etwa in Axialrichtung verlaufenden Meldekanal 86, der vom rechten Endbund 66 her gebohrt ist und dort über einen Verschlussstopfen abgesperrt ist. Der Meldekanal 86 erstreckt sich in der dargestellten Mittelstellung des Wegeventils 16 etwa bis zu dem Bereich zwischen dem Lastmelderaum 52 und der rechten Sekundärkammer 84 und mündet dort über eine in Radialrichtung verlaufende Düsenbohrung 88 im Außenumfang der zwischen dem Endbund 58 und dem LS-Bund 60 gelegenen Ringnut, über die in der dargestellten Mittelposition des Ventilschiebers 54 der Lastmelderaum 52 mit der Sekundärkammer 84 verbunden ist. Insgesamt sind alle drei Kammern 82, 52 und 84 in der dargestellten Mittelstellung des Ventilschiebers 54 zum Tankraum 38 hin von Druck entlastet. Im Bereich des zweiten Steuerbunds 64 münden in den Meldekanal 86 zwei axial beabstandete etwa radial verlaufende Abgreifbohrungen 90, 92, die jeweils durch eine oder mehrere Diagonalbohrungen ausgeführt sind. In der Mittelstellung des Ventilschiebers 54 sind die beiden Abgreifbohrungen 90, 92 durch den Steg zwischen der Zulaufkammer 28 und der Arbeitskammer 36 abgesperrt.
Von der Stirnfläche des linken Endbunds 58 her ist eine im Parallelabstand zur Meldebohrung 86 verlaufende Axialbohrung 94 ausgebildet, deren linker Endabschnitt ebenfalls durch einen Verschlussstopfen abgesperrt ist und deren davon entfernter Endabschnitt über einen eine Drossel ausbildenden Radialschenkel 96 in der Mittelstellung des Ventilschiebers 54 im Tankraum 38 mündet. In dieser Axialbohrung 94 mündet zumindest eine Durchgangsbohrung 97, an deren umfangsseitigen Endabschnitten jeweils Drosselnuten 98 ausgebildet sind, die sich in die Durchgangsbohrung 97 hin öffnen und deren wirksamer Drosselquerschnitt nach rechts, d.h. zum LS-Raum 52 hin abnimmt. In der dargestellten Mittelposition ist der Öffnungsquerschnitt zwischen der Sekundärkammer 82 und dem LS-Raum 52 minimal oder sogar abgesperrt. Außerdem sind in der dargestellten Mittelposition die beiden Mündungen der Durchgangsbohrung 97 zum Sekundärraum 82 hin offen. Die Steuernut 68 ist so ausgebildet, dass sie in der dargestellten Mittelposition des Ventilschiebers 54 eine Druckmittelverbindung zwischen dem LS-Raum 52 und der linken Sekundärkammer 82 herstellt, so dass der LS-Raum 52 über die Sekundärkammer 82, die Durchgangsbohrung 97, die Axialbohrung 94 und die Radialbohrung 96 mit dem Tankraum 38 verbunden ist. Die rechts liegende Sekundärkammer 84 ist über die Steuerkante 72 mit ihren Steuerkerben ebenfalls mit dem Tankraum 38 verbunden - im LS-Kanal 50 (siehe Figur 1) liegt dann entsprechend Tankdruck an, wobei die Druckentlastung sozusagen über zwei Fluidpfade stattfindet.
Gemäß Figur 1 sind der linke Sekundärraum 82 und der rechte Sekundärraum 84 über einen ersten Lastsignalkanal 100 bzw. 102 und jeweils ein verstellbares Druckbegrenzungsventil 104 bzw. 106 mit dem Leckanschluss Y verbunden.
Wenn sich das Wegeventil 16 in seiner in Figur 1 dargestellten Mittelposition befindet, nimmt die Druckwaage 18 die dargestellte Lasthalteposition ein, in der der Zulaufkanal 27 abgesperrt ist und der Pumpendruck gegen die Feder 48 wirkt.
Zum Einfahren des Differentialzylinders 2 wird der Ventilschieber 16 über eine nicht dargestellte Vorsteueranordnung nach links beispielsweise in die in Figur 3 dargestellte Position A1 verschoben. Dadurch wird über die Messblendensteuerkante 76 ein Messblendenquerschnitt zwischen der Zulaufkammer 28 und der Arbeitskammer 34 aufgesteuert, so dass Druckmittel über den Vorlaufkanal 30 in den Ringraum 6 des Differentialzylinders 2 gefördert wird. Über den Druck im Vorlaufkanal 30 wird das Senkbremsventil 12 geöffnet, so dass Druckmittel aus dem sich verkleinernden Zylinderraum 8 über die Arbeitsleitung 10, den Rücklaufkanal 32 und den von der Tanksteuerkante 80 aufgesteuerten Ablaufquerschnitt zwischen der Arbeitskammer 36 und dem Tankraum 40 abströmen kann.
Durch die Axialverschiebung des Ventilschiebers 54 ist die Abgreifbohrung 90 zur Zulaufkammer 28 hin geöffnet, so dass der Druck im Zulauf über die Abgreifbohrung 90 in den Meldekanal 86 gemeldet wird. In der Position A1 des Ventilschiebers 54 ist über die LS-Steuerkante 70 die Verbindung zwischen der Sekundärkammer 84 und dem Lastmelderaum 52 abgesperrt, der jedoch über die Düsenbohrung 88 mit dem Meldekanal 86 verbunden ist. Der Lastmelderaum 52 steht über die Steuernut 68 mit dem linken Sekundärkanal 82 in Verbindung, der seinerseits über die Durchgangsbohrung 97 mit der Axialbohrung 94 verbunden ist, die sich über den Radialschenkel 96 zum Tankraum 38 hin öffnet. In der Position A1 des Ventilschiebers 54 ist der wirksame Drosselquerschnitt von der Sekundärkammer 82, zu der hin der Lastmelderaum 52 offen ist, über die Bohrungen 97, 94 und 96 maximal, so dass entsprechend ein vergleichsweise geringer Lastdruck zwischen den beiden Drosselquerschnitten folgen 90, 86, 88 einerseits und 97, 94, 96 andererseits abgegriffen und über den Lastmelderaum 52 und den LS-Kanal 50 zu der in Öffnungsrichtung wirksamen, federseitige Steuerfläche der Druckwaage 18 gemeldet wird. Diese regelt in dem Zulaufkanal 27 einen Druck ein, der um das Druckäquivalent der Feder 48 höher als der abgegriffene Druck ist.
Bei einem weiteren Verschieben des Ventilschiebers 54 nach links (Position A2 in Figur 3) wird nach einem bestimmten Teilhub (Meldedruck konstant) die Durchgangsbohrung 97 allmählich abgedeckt, so dass die Wirkung der ablaufseitigen Drosselfolge 97, 94, 96 zunimmt und der Lastmeldedruck im Lastmelderaum 52 höher wird. Schließlich ist die Durchgangsbohrung 97 selbst zu und nur noch über die Drosselnuten mit der Sekundärkammer 82 verbunden. Die Drosselnuten 98 sind so ausgestaltet, dass sich der Drosselquerschnitt mit zunehmendem Hub verringert, so dass der auf die Druckwaage 18 wirksame Meldedruck dann entsprechend variabel ausgeführt ist. In der maximalen Endposition des Ventilschiebers (A3 in Figur 3) bestimmt der restliche Querschnitt der Drosselnuten 98 den Druck in der Sekundärkammer 82 und entsprechend im Lastmelderaum 52, so dass ein maximaler Meldedruck an der Druckwaage 18 anliegt. Dieser maximale Meldedruck kann über das Druckbegrenzungsventil 104 auf einen vorbestimmten Wert begrenzt. werden. In allen Positionen A1 bis A3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Verbindung der Axialbohrung 94 zum Tankraum 38 hin geöffnet. Die Sekundärkammer 84 ist in den Positionen A1 bis A3 stets vom Lastmelderaum 52 abgetrennt und allenfalls zum Tankraum 38 hin geöffnet.
Zum Ausfahren des Differentialzylinders 2 wird der Wegeventilschieber 54 aus seiner in den Figuren 1 und 2 dargestellten Mittelposition nach rechts, beispielsweise in die in Figur 4 dargestellten Positionen B1 und B2 verschoben. Dabei wird zunächst gemäß Position B1 über die Messblendensteuerkante 78 eine Druckmittelverbindung zwischen der Zulaufkammer 28 und der dem Arbeitsanschluss B zugeordneten Arbeitskammer 36 und über die Tanksteuerkante 74 eine Druckmittelverbindung zwischen der Arbeitskammer 34 und dem Tankraum 38 aufgesteuert, so dass Druckmittel in den Zylinderraum 8 gefördert und aus dem Ringraum 4 zum Tank T hin verdrängt wird. Durch die Verschiebung des Ventilschiebers 54 nach rechts wird die Abgreifbohrung 92 zur Arbeitskammer 36 hin geöffnet, so dass der Lastdruck stromabwärts der Zulaufmessblende (bestimmt durch die Messblendensteuerkante 92) abgegriffen und in den Meldekanal 86 gemeldet wird. Dieser ist über die Düsenbohrung 88 zur Sekundärkammer 84 und zum Lastmelderaum 52 hin geöffnet. Eine fluidische Verbindung zwischen dem Lastmelderaum 52 und der linken Sekundärkammer 82 besteht nicht. Der Radialschenkel 96 ist vom Steg zwischen dem Tankraum 38 und der Arbeitskammer 34 überdeckt, so dass die Axialbohrung 94 zum Tankraum 38 hin abgesperrt ist. Demgemäß wird in der Position B1 ein dem Lastdruck in der Arbeitskammer 36 entsprechender Meldedruck über die Abgreifbohrung 92, den Meldekanal 86, die Düsenbohrung 88, die Sekundärkammer 84, den Lastmelderaum 52 und den LS-Kanal 50 zu der in Öffnungsrichtung wirksamen Steuerfläche der Druckwaage 18 gemeldet - diese Lastdruckmeldung entspricht derjenigen herkömmlicher Systeme. Dieser Meldedruck lässt sich über geeignete Einstellung des Druckbegrenzungsventils 106 in dem zweiten Lastsignalkanal 102 begrenzen, der stets mit der Sekundärkammer 84 verbunden ist.
In der Endposition B2 des Ventilschiebers 54 ändert sich im Hinblick auf das Abgreifen des Meldedrucks im Prinzip nichts, so dass die Ausführungen zur Position B1 auf die Position B2 übertragbar sind. In der Position B2 wird der maximale Druckmittelvolumenstrom in den sich vergrößernden Zylinderraum 8 gefördert, so dass der Differentialzylinder 2 mit maximaler Geschwindigkeit ausfährt.
Das LS-Ventil wird zusammen mit einer LS-Pumpe und der LS-Druckwaage 18 verwendet. Das Druckwaagen-Δp ist geringfügig kleiner als das Pumpen-Δp. Die Druckwaage regelt also in der Leitung 27 einen Druck ein, der um das Druckäquivalent der Feder 48 höher ist als der Druck in der Leitung 50 und in dem Lastmelderaum 52. Dieser liegt in den Stellungen A1, A2 und A3 des Ventilschiebers in einem Druckteiler zwischen einer zulaufseitigen Drosselfolge und einer ablaufseitigen Drosselfolge. Letztere wird durch die Nuten 98, die Bohrung 97, die Bohrung 94 und die Bohrung 96 gebildet, wobei die Drosselwirkung im wesentlichen durch die Nuten 98 bestimmt ist, wenn diese so ab Stellung A2 wirksam sind. Die zulaufseitige Drosselfolge wird durch die Bohrung 90, die Bohrung 86 und die Bohrung 88 gebildet, wobei die Drosselwirkung im wesentlichen durch die Bohrung 88 bestimmt ist.
Über den Druckteiler fließt ein konstanter Ölstrom von der Zulaufkammer 28 zum Tankraum 38. Es wird nämlich der Druckabfall zwischen den beiden Kammern 28 und 52 durch die Druckwaage 18 konstant gehalten. Da außerdem zumindest dann, wenn die Bohrung 96 soweit geöffnet ist, dass nur noch die Bohrung 88 den Drosselquerschnitt der zulaufseitigen Drosselfolge bestimmt, dieser Drosselquerschnitt ebenfalls konstant. Konstante Druckdifferenz und konstanter Durchflussquerschnitt ergibt konstanten Ölstrom. Dieser konstante Ölstrom fließt nun über die ablaufseitige Drosselfolge zum Tankraum 38 und erzeugt je nach dem wirksamen Drosselquerschnitt eine Druckdifferenz zwischen den Kammern 52 und 38. Zunächst ist der Drosselquerschnitt groß und konstant (siehe Stellung A1). Es ergibt sich ein niedriger Druck in der Leitung 27, der beim Senken unter Last nicht vom Senkbremsventil beeinflusst wird. Sobald die Nuten 98 wirksam werden, ändert sich der Drosselquerschnitt mit dem Hub des Ventilschiebers und es kann ein hoher Druck aufgebaut werden.
Die Erfindung ermöglicht es, eine LS-Steueranordnung mit minimalem vorrichtungs- und fertigungstechnischem Aufwand herzustellen, wobei die Schwingungsneigung beim Absenken einer Last durch den vom Hub abhängigen Lastdruck wirkungsvoll oder zumindest weitestgehend verringert werden kann.
Gemäß den vorstehenden Ausführungen liegt beim Einfahren des Zylinders (ziehende Last) eine Drucksteuerung vor, wobei der auf die Druckwaage 18 wirksame Meldedruck durch einen zwischen der Zulaufkammer 28 und dem Tankraum 38 liegenden Druckteiler, der mit dem Hub des Ventilschiebers 54 veränderbar ist. Beim Ausfahren des Differentialzylinders 2 liegt eine Volumenstromregelung mit einem Abgriff des Meldedrucks stromabwärts der Zulaufmessblende vor.
Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Lastmeldung in den Lastmelderaum 52 über in den Ventilschieber integrierte Kanäle, prinzipiell könnte ein Teil der Kanäle auch im Gehäuse der Ventilscheibe ausgebildet sein.
Offenbart ist eine LS-Steueranordnung mit einer Zulaufmessblende und einer Druckwaage, über die der Druckabfall über der Zulaufmessblende konstant gehalten werden kann. Der in Öffnungsrichtung auf die Druckwaage wirksame Meldedruck ist hubabhängig veränderbar, um ein Schwingen des Systems bei negativer Last zu vermeiden.

Claims

LS-Steueranordnung zur Druckmittelversorgung eines hydraulischen Verbrauchers, mit einem stetig verstellbarem Wegeventil (16), das im Druckmittelzulauf und/oder im Druckmittelablauf gelegene Messblenden ausbildet, wobei zumindest einer Messblende eine Druckwaage (18) zugeordnet ist, die im Sinne einer Vergrößerung des Öffnungsquerschnitts von einem Steuerdruck beaufschlagt ist, der über einen LS-Kanal (50) von einem Lastmelderaum (52) des Wegeventils (16) abgegriffen wird, der einerseits über einen zulaufseitigen Steuerfluidpfad (90, 86, 88) in der einen Hubrichtung mit einer mit einem Druckanschluss (P) verbundenen Zulaufkammer (28) und in der anderen Hubrichtung mit einer mit einem Arbeitsanschluss (B) verbundenen Arbeitskammer (36) und andererseits über einen ablaufseitigen Steuerfluidpfad (98, 97, 94, 96) mit einem in Abhängigkeit vom Hub eines Ventilschiebers (54) des Wegeventils (16) veränderbaren Drosselquerschnitt (98) mit einer Druckmittelsenke (T) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der ablaufseitige Steuerfluidpfad eine Axialbohrung (94) und zwei Radialbohrungen (96, 97) im Ventilschieber (54) hat, von denen die eine Radialbohrung (96) zu einem Tankraum (38) und die andere Radialbohrung (97) zum Lastmelderaum (52) aufsteuerbar ist.
LS-Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei auf der einen Seite des Lastmelderaums (52) eine erste Sekundärkammer (82) und auf der anderen Seite des Lastmelderaums (52) eine zweite Sekundärkammer (84) angeordnet ist und wobei die andere Radialbohrung (97) über einen hubabhängig veränderbaren Drosselquerschnitt, insbesondere eine Drosselnut (98), mit der ersten Sekundärkammer (82) verbindbar ist.
LS-Steueranordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei bei einem Hub des Ventilschiebers (54) in der anderen Richtung der ablaufseitige Steuerfluidpfad und dadurch die Verbindung des Lastmelderaums (52) zum Tankraum (38) zugesteuert ist.
LS-Steueranordnung nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, wobei der Lastmelderaum (52) über den zulaufseitigen Steuerfluidpfad (90, 86, 88) mit unveränderlicher Drosselwirkung mit der Zulaufkammer (28) verbindbar ist.
LS-Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der zulaufseitige Steuerfluidpfad eine axial im Ventilschieber (54) verlaufende Meldebohrung (86) und zwei Radialbohrungen (90, 88) im Ventilschieber (54) hat, von denen eine zur Zulaufkammer (28) und die andere zum Lastmelderaum (52) offen oder aufsteuerbar ist.
LS-Steueranordnung nach Patentanspruch 5, wobei die Meldebohrung (86) des zulaufseitigen Steuerfluidpfads mittig im Ventilschieber (54) und die Axialbohrung (94) des ablaufseitigen Steuerfluidpfads exzentrisch im Ventilschieber (54) angeordnet sind.
LS-Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der zulaufseitige Steuerfluidpfad abschnittsweise durch eine im Ventilschieber (54) axial verlaufende Meldebohrung (86) gebildet ist, in die einerseits zumindest zwei axial beabstandete radiale Abgreifbohrungen (90, 92) einmünden, von denen in Abhängigkeit von der Hubrichtung die eine in Druckmittelverbindung mit der Zulaufkammer (28) und die andere in Druckmittelverbindung mit der Arbeitskammer (36) bringbar ist.
LS-Steueranordnung nach Patentanspruch 7, wobei beide Abgreifbohrungen (90, 92) an einem Kolbenbund (64) ausgebildet sind, an dem eine Messblendensteuerkante (78) zum Einstellen des Öffnungsquerschnitts der Messblende in Abhängigkeit vom Hub in der anderen Richtung ausgebildet ist.
LS-Steueranordnung nach Patentanspruch 7 oder 8, wobei die Meldebohrung (86) andererseits über eine radial verlaufende Düsenbohrung (88) mit dem Lastmelderaum (52) des Wegeventils (16) verbunden ist.
LS-Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei auf der einen Seite des Lastmelderaums (52) eine erste Sekundärkammer (82) und auf der anderen Seite des Lastmelderaums (52) eine zweite Sekundärkammer (84) angeordnet ist und wobei die beiden Sekundärkammern (82, 84) mit einem ersten bzw. zweiten Lastsignalkanal (100, 102) verbunden sind, in denen vorzugsweise jeweils ein LS-Druckbegrenzungsventil (104, 106) angeordnet ist.
LS-Steueranordnung nach Patentanspruch 10, wobei am Ventilschieber (54) zwei Steuerkanten (68, 70) ausgebildet sind, über die jeweils eine Verbindung zwischen dem Lastmelderaum (52) und einer benachbarten Sekundärkammer (82) auf- bzw. zu der anderen Sekundärkammer (84) zusteuerbar ist.
LS-Steueranordnung nach Patentanspruch 11, wobei am Ventilschieber (54) eine weitere Steuerkante (72) zum Auf- bzw. Zusteuern einer Verbindung zwischen einer Tankkammer (38) und der benachbarten Sekundärkammer (84) ausgebildet ist.