EP3018364B1 - Steuervorrichtung mit Schieberkolben - Google Patents

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EP3018364B1
EP3018364B1 EP14192441.5A EP14192441A EP3018364B1 EP 3018364 B1 EP3018364 B1 EP 3018364B1 EP 14192441 A EP14192441 A EP 14192441A EP 3018364 B1 EP3018364 B1 EP 3018364B1
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EP
European Patent Office
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secondary pressure
connections
threshold value
pair
valve
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EP14192441.5A
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EP3018364A1 (de
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Thomas Wechsel
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Hawe Hydraulik SE
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Hawe Hydraulik SE
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/05—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed specially adapted to maintain constant speed, e.g. pressure-compensated, load-responsive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0416—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor with means or adapted for load sensing
    • F15B13/0417—Load sensing elements; Internal fluid connections therefor; Anti-saturation or pressure-compensation valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/605—Load sensing circuits
    • F15B2211/6051—Load sensing circuits having valve means between output member and the load sensing circuit
    • F15B2211/6055—Load sensing circuits having valve means between output member and the load sensing circuit using pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/65—Methods of control of the load sensing pressure
    • F15B2211/654—Methods of control of the load sensing pressure the load sensing pressure being lower than the load pressure

Definitions

  • the invention relates to a control device according to the preamble of patent claim 1.
  • EP 2 157 320 A1 known control device is set to a pressure-responsive responsive secondary pressure relief valve in the load pressure signal circuit value of the secondary pressure within the same Auslenkhubs the spool from the center position by means of a parallel proportional seat valve disposed in a line leading from the load pressure signal to the tank and actuated by a proportional solenoid.
  • This proportional seat valve requires considerable circuitry, line technology and control technology overhead and to control either the sampling of Auslenkhubs the spool and / or the pressure conditions in the hydraulic consumer.
  • the forest crane has a gripper operated by a hydraulic consumer, with which the gripped tree trunks are held, and further hydraulic consumers for moving the gripper. Since the gripper usually no load-holding valves are installed because of unnecessary costs and deteriorated dynamics of the tree trunks holding gripper would slowly open in the middle position of the gripper-proportional directional spool, since the spool only slider-tight and leakage to the tank occurs. For this reason, for loading or stowing the gripped tree trunks, the motion control is used with the same active gripping function.
  • the crane operator does not press the pedal for the gripping function, provided that the tree trunks are not too heavy, only to reliably hold tree trunks in the gripper.
  • the crane operator makes this intuitively as he moves gripped tree trunks.
  • the pedal deflection so the deflection of the piston valve from the center position, no longer matters, but there is the constant limit for the maximum force required in this deflection gripping force, as long as the gripper holds the logs pressed together, although a lower gripping force would be sufficient.
  • so actuated gripping function of the load pressure signal circuit operates as a constant pressure system, whereby hydraulic energy is destroyed. Similar, hydraulic energy-destroying operating situations are also found in hydraulic excavators or similar hydraulic implements.
  • the invention has for its object to provide a control device of the type mentioned, with the, e.g. For such in practice more frequently occurring operating situations unnecessary hydraulic energy losses can be minimized.
  • the stated object is solved with the features of claim 1.
  • a lower limit is set and in another part of the Auslenkhubs a higher limit, each from the load pressure in the load pressure signal circuit as a so-called secondary pressure
  • a favorable energy loss and Kolbenschieber- hubtouche e.g. realized two-stage, secondary pressure limiting in the same direction of deflection, is saved by the hydraulic energy when the higher limit is not necessary.
  • the change of the limit may be in stages or even proportionally according to an appropriate law.
  • the limit is changed by disconnecting a secondary pressure relief valve from the load pressure signal circuit, i.
  • the secondary pressure relief valve sets in a certain part of Auslenkhubs a low limit before within the same Auslenkhubs after disconnecting the secondary pressure relief valve from the load pressure signal circuit, the load pressure further to a higher limit and thus, for example via a feed regulator, the operating pressure of the hydraulic consumer increases, for example until the response of a main system pressure relief valve.
  • the spool itself allows the limit value to be changed within the same Auslenkhubs because the second or first bypass structure initially a single secondary pressure relief valve can be effective and this is dependent on the load pressure signal circuit or the load pressure signal, or at two for the two Auslenkiquesen the spool provided secondary pressure relief valves for different limits simultaneously with the first bypass structure both secondary pressure relief valves can be acted upon by the load pressure signal and stroke dependent only the secondary pressure relief valve set to the higher limit.
  • two differently preset secondary pressure relief valves e.g. for the Auslenkhübe from the center position in both directions, provided, wherein the change of the limit within the same Auslenkhubs by switching from a secondary pressure relief valve to the other or by applying both, depending on the Auslenkhub the spool.
  • a first connection pair preferably a recess pair
  • a second Connection is connected to the load pressure signal circuit, preferably via a throttle.
  • a first, the first pair of terminals for mutual connection overrunning bridging structure is provided, preferably a group of bridging recesses.
  • a second pair of connections preferably a recess pair, provided axially offset from the first terminal pair, of which a terminal is connected to the other secondary pressure relief valve and the other terminal is connected to the load pressure signal circuit, preferably via a throttle.
  • a second bridging structure preferably a group of indentations, is provided axially offset from the first bridging structure, which pass over the terminals of the second connection pair so that, depending on the deflection stroke, the load pressure signal circuit is connected to a secondary pressure limiting valve is, while the other secondary pressure relief valve is separated from the load pressure signal circuit, and in another part of the same Auslenkhubs the load pressure signal circuit with the other secondary pressure relief valve or both is connected simultaneously.
  • the set to the low limit secondary pressure relief valve is separated from the load pressure signal circuit or insulated from the fed load pressure signal so that only the set to the higher limit secondary pressure relief valve responds.
  • a plurality of differently set secondary pressure limiting valves and correspondingly many bridging structures could be provided.
  • connection of each connection pair is connected to a control side of a supply regulator pressure compensator arranged in a pump line to a pump connection of the proportional directional valve.
  • the inlet regulator pressure compensator keeps constant the pressure difference set by the position within the deflection stroke via the spool, depending on the respective limit value.
  • the higher limit value acts in an end part of the Auslenkhubs of the spool from the center position, and previously the low limit, so that the hydraulic consumer is acted upon only at the end portion of the Auslenkhubs at full pressure.
  • the higher limit in an initial part and an end part of the Auslenkhubs acts from the center position, and the low limit acts in an intermediate part between the initial part and the end part of the Auslenkhubs.
  • a deflection direction from the center position continuously acts either the higher or the lower limit.
  • this can be the deflection stroke, via which the gripper is relieved and / or opened.
  • the low limit value is set by a secondary pressure limiting valve
  • the higher limit value is set either at a further secondary pressure limiting valve or corresponds to a pressure in the load pressure signal circuit which is not set by any secondary pressure limiting valve.
  • Fig. 1 illustrates a control device S for a hydraulic consumer H, for example, a forest crane or excavator, in the non-actuated state, optionally not shown further control devices can be linked to the control device S shown, for example, for further hydraulic consumers.
  • a hydraulic consumer H for example, a forest crane or excavator
  • the control device S comprises a proportional directional spool 1 (4/3-proportional directional spool in the illustrated embodiment, as a non-limiting example) operable by two proportional solenoids and pressure pilot controls, and containing a spool R in a bore V.
  • a proportional directional spool 1 (4/3-proportional directional spool in the illustrated embodiment, as a non-limiting example) operable by two proportional solenoids and pressure pilot controls, and containing a spool R in a bore V.
  • the proportional directional spool valve 1 in the embodiment shown as secondary pressure relief K two secondary pressure relief valves 2, 3 associated with the secondary pressure relief valve 2 for the Auslenkhub for applying the power A to a higher limit P1 ( Fig. 6 to 8 ) is set, however, the secondary pressure relief valve 3 for the opposite Auslenkhub (working line B) to a low limit P2 ( Fig. 6 to 8 ).
  • the spool R is from the center position shown in a switching position a (act on the working line A, relieve the working line B to a tank line T) adjustable.
  • a switching position set (working line A to tank line T relieved, working line B applied), in the FIG. 1 is divided into two parts b ', b, although it is the same switching position.
  • a feed regulator pressure compensator 4 is provided in a pump line P.
  • the inlet regulator pressure compensator 4 is acted upon on the control side by a spring and a control line 27, and at the closing control side via a control line which branches off from the output side of the inlet regulator pressure compensator 4.
  • only a single secondary pressure relief valve 2 or 3 could be provided, or could be provided for each or a deflection several different set secondary pressure relief valves.
  • connection 7 of the working line B is arranged centrally and adjacent thereto a connection 8 of the working line A.
  • connection 9 is used, whereas for tapping the load pressure in the working line A a connection 10 is located adjacent to this Connection 11 to the tank line T.
  • connections are provided, namely a terminal 12 which is connected via a control line 30 to the control line 27, in addition to this a connection 13 which is connected via a control line 25 to the secondary pressure relief valve 2 , then a port 14 connected to a load pressure signal circuit LS, then a port 15a connected to a line 6b to the tank line T, then a port 16 connected to the pump line 5, P from the regulator pressure compensator 4 , and a port 15b, which is connected to a line 6a also to the tank line T, a port 19 which is connected to a control line 28 with a throttle 29 to the control line 27 and the load pressure signal circuit LS.
  • Another connection 17 is connected via a control line 26 to the secondary pressure limiting valve 3. Both secondary pressure relief valves 2, 3 are connected on the output side to the tank line T. Then follows a terminal 18, which is also connected to the control line 27 and aligned with the opposite terminal 11.
  • a first bridging structure 20 for connecting the terminals 12, 13, a Channel 21 for connecting the terminals 9, 14, a channel 22 for connecting the terminals 16 and 7, a channel 23 for connecting the terminals 8 and 15b and, as the core of the invention, only for the switching position b, ie not in the part of Shift position portion b ', a second lock-up structure 24 for connecting terminals 17 and 18.
  • the respective lock-up structure 20 and 24 may be formed as a group of bridging recesses in the circumference of the spool T, the groups being axially spaced from each other and are only within part of the length of the section. Alternatively, these could also be control notches or longitudinal grooves.
  • the terminals 12, 13, 17, 18 may be two Einichcruare.
  • connections are also provided, namely a channel 23a for connecting the terminals 7 and 15a, a channel 22a for connecting the terminals 16a and 8, a channel 21a for connecting the terminals 10 and 19.
  • a bridging structure 20 ' is provided for the switching position a, with the terminals 17 and 18 are connected in the switching position a.
  • Fig. 2 illustrates the switching position b 'of the spool R.
  • the load pressure from the working line B via the channel 21 from the terminal 9 to the terminal 14 and from this in the load pressure signal LS and via the control line 28 and the throttle 29 is transmitted to the control line 27.
  • the bridging structure 20 connects the ports 12 and 13 so that the load pressure is transmitted via the control line 30 to the control line 25 and within the initial part of the Auslenkhubs to the secondary pressure relief valve 2.
  • the spool R is in Fig. 3 shown switching position b produced.
  • the first bypass structure 20 transfers the pressure from the port 13 into the control line 25 to the secondary pressure limiting valve 2, while at the same time the second bypass structure 24, the load pressure signal from the terminal 14 via the control lines 30, 27 in the control line 26 to the secondary Pressure relief valve 3 transmits. This responds at the low limit P2, whereas then the secondary pressure relief valve 2 does not respond.
  • Fig. 4 is a closing spring 33 of the secondary pressure relief valve 2 (3) associated with a black / white magnet 31 which is switched by a higher-level control device 32, which is informed for example about the position of the spool R within the Auslenkhubs.
  • the bias of the closing spring 33 can be changed, which defines two limits.
  • Fig. 5 is the secondary pressure relief valve 2 (3) associated with a proportional solenoid 34 which is energized by a higher-level control device 32 and the bias of the closing spring 33 can be changed either in steps or continuously, whereby the limit changes accordingly.
  • the Fig. 6 to 8 illustrate in diagrams different examples of the secondary pressure limitation K.
  • the secondary pressure 35 is applied vertically and via the opposite Auslenkhübe 36, 37 of the spool R from the center position. These examples are not limiting, but suggest that many variations are possible.
  • Fig. 7 is set in the deflection 36 via an initial part 42 of the Auslenkhubs the higher limit value P1, and also on the end portion 40. In the intermediate part 41, however, the low limit value P2 is set. In the opposite deflection direction 37, the higher limit value P1 is set over the entire deflection stroke 38.
  • Fig. 8 is in Auslenkraum 36 as in Fig. 7 method, however, is set in the deflection 37 over the entire Auslenkhub 38, the low limit P2.
  • the gripper is operated via the initial part 39 in accordance with the low limit value P2, which is sufficient to hold gripped tree trunks safely, while the gripper is moved by another hydraulic consumer, not shown.
  • the crane operator intuitively actuates the pedal only so far that it remains in the starting area 39 when moving the gripper filled with the tree trunks. Only if particularly heavy tree trunks are to be kept and the pedal is fully deflected, the hydraulic consumer is operated with the higher limit P1.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei einer gattungsgemäßen, aus EP 2 157 320 A1 bekannten Steuervorrichtung wird der an einen druckabhängig ansprechendes Sekundär-Druckbegrenzungsventil im Lastdrucksignalkreis eingestellte Wert des Sekundärdrucks innerhalb desselben Auslenkhubs des Schieberkolbens aus der Mittelstellung mittels eines parallelen Proportional-Sitzventils geändert, das in einer vom Lastdrucksignalkreis zum Tank führenden Leitung angeordnet und durch einen Proportionalmagneten betätigt ist. Dieses Proportional-Sitzventil bedingt erheblichen schaltungstechnischen, leitungstechnischen und steuerungstechnischen Mehraufwand und zur Ansteuerung entweder die Abtastung des Auslenkhubs des Schieberkolbens und/oder der Druckverhältnisse im Hydroverbraucher.
  • Solche Steuervorrichtungen mit einem Proportional-Wegeschieber und Sekundärdruckbegrenzung sind hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die technische Informationsschrift "Das HAWE-Universum" unter "aktuelles Produktprogramm" der Firma HAWE Hydraulik SE, D-81673 München, mit dem Druckvermerk: K 177-00 DE 2009 (siehe auch: info@hawe.de) auf den Seiten 2.1- 29, rechts unten, 2.1- 31, rechts oben und 2.1- 33 rechts unten, solche Steuervorrichtungen, bei denen dem Proportional-Wegeschieber ein Sekundär-Druckbegrenzungsventil für eine Auslenkrichtung oder zwei Sekundär-Druckbegrenzungsventile für beide Auslenkrichtungen des Schieberkolbens zugeordnet sind. Wenn bei solchen Steuervorrichtungen der Proportional-Wegeschieber den Hydroverbraucher betätigt hat und der Lastdruck steigt, spricht die Sekundär-Druckbegrenzung bei dann konstantem Grenzwert an, wodurch der Lastdrucksignalkreis zu einem Konstantdrucksystem wird. Wenn der Hydroverbraucher dann z.B. auf Anschlag geht, wird unnötig hydraulische Energie vernichtet, die einen signifikanten Energieverlust bedeutet.
  • Dies soll anhand eines Forstkrans erläutert werden, mit welchem Baumstämme manipuliert werden. Der Forstkran weist einen durch einen Hydroverbraucher betätigten Greifer auf, mit dem die ergriffenen Baumstämme gehalten werden, und weitere Hydraulikverbraucher zum Bewegen des Greifer. Da am Greifer in der Regel wegen unnötiger Kosten und verschlechterter Dynamik keine Lasthalteventile verbaut sind, würde der die Baumstämme haltende Greifers in Mittelstellung des Greifer-Proportional-Wegeschiebers langsam öffnen, da der Schieberkolben nur schieberdicht ist und eine Leckage zum Tank eintritt. Aus diesem Grund wird zum Laden oder Verstauen der ergriffenen Baumstämme die Bewegungssteuerung bei gleichzeitig aktiv betätigter Greiffunktion benutzt. Aktuell drückt der Kranfahrer beispielsweise das Pedal für die Greiffunktion dann nicht ganz durch, vorausgesetzt die ergriffenen Baumstämme sind nicht zu schwer, nur um Baumstämme zuverlässig im Greifer zu halten. Dies nimmt der Kranführer rein intuitiv vor, während er ergriffene Baumstämme bewegt. Hierbei spielt die Pedalauslenkung, also die Auslenkung des Kolbenschiebers aus der Mittelstellung, keine Rolle mehr, sondern es herrscht der konstante Grenzwert für die in dieser Auslenkrichtung maximal erforderliche Greifkraft, solange der Greifer die Baumstämme zusammengedrückt hält, obwohl eine niedrigere Greifkraft ausreichen würde. Bei derart betätigter Greiffunktion arbeitet der Lastdrucksignalkreis als Konstantdrucksystem, wodurch hydraulische Energie vernichtet wird. Ähnliche, hydraulische Energie vernichtende Betriebssituationen gibt es auch bei Hydraulikbaggern oder ähnlichen hydraulischen Arbeitsgeräten.
  • Weiterer Stand der Technik ist enthalten in DE 10 2012 220 445 A1 und EP 0 309 987 A1 .
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der, z.B. für solche in der Praxis häufiger vorkommenden Betriebssituationen unnötige hydraulische Energieverluste minimierbar sind. Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1gelöst.
  • In der Steuervorrichtung wird innerhalb eines Teils des Auslenkhubs des Kolbenschiebers z.B. ein niedriger Grenzwert eingestellt und in einem weiteren Teil des Auslenkhubs ein höherer Grenzwert, jeweils aus dem Lastdruck im Lastdrucksignalkreis als sogenannter Sekundärdruck Auf diese Weise wird eine hinsichtlich Energieverluste günstige und kolbenschieber- hubabhängige, z.B. zweistufige, Sekundärdruckbegrenzung in derselben Auslenkrichtung realisiert, durch die hydraulische Energie eingespart wird, wenn der höhere Grenzwert nicht notwendig ist. Die Änderung des Grenzwerts kann in Stufen erfolgen oder sogar proportional nach einer zweckmäßigen Gesetzmäßigkeit. Der Grenzwert wird durch Abtrennen eines Sekundär- Druckbegrenzungsventils vom Lastdrucksignalkreis geändert, d.h. das Sekundär-Druckbegrenzungsventil stellt in einem bestimmten Teil des Auslenkhubs einen niedrigen Grenzwert ein, ehe innerhalb desselben Auslenkhubs nach Abtrennen des Sekundär-Druckbegrenzungsventils vom Lastdrucksignalkreis der Lastdruck weiter zu einem höheren Grenzwert und damit, beispielsweise über einen Zulaufregler, der Betätigungsdruck des Hydroverbrauchers ansteigt, beispielsweise bis zum Ansprechen eines Hauptsystem-Druckbegrenzungsventils.
  • Der Schieberkolben ermöglicht selbst die Änderung des Grenzwerts innerhalb desselben Auslenkhubs, da die zweite oder erste Überbrückungs-Struktur zunächst ein einziges Sekundär-Druckbegrenzungsventil wirksam werden lässt und dieses hubabhängig vom Lastdrucksignalkreis bzw. dem Lastdrucksignal abgetrennt wird, oder bei zwei für die beiden Auslenkrichtungen des Schieberkolbens vorgesehenen Sekundär-Druckbegrenzungsventilen für unterschiedliche Grenzwerte gleichzeitig mit der ersten Überbrückungs-Struktur beide Sekundär-Druckbegrenzungsventile mit dem Lastdrucksignal beaufschlagen lässt und hubabhängig nur das auf den höheren Grenzwert eingestellte Sekundär-Druckbegrenzungsventil.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Steuervorrichtung sind zwei unterschiedlich voreingestellte Sekundär-Druckbegrenzungsventile, z.B. für die Auslenkhübe aus der Mittelstellung in beiden Richtungen, vorgesehen, wobei die Änderung des Grenzwertes innerhalb desselben Auslenkhubs durch Umschalten von einem Sekundär-Druckbegrenzungsventil auf das andere oder durch Beaufschlagen beider erfolgt, abhängig vom Auslenkhub des Schieberkolbens.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Steuervorrichtung mit zwei auf unterschiedliche Grenzwerte eingestellten Sekundär-Druckbegrenzungsventilen für die beiden Auslenkrichtungen ist in der Bohrung für den Schieberkolben ein erstes Anschlusspaar, vorzugsweise ein Einstichpaar, vorgesehen, von dem ein Anschluss verbunden ist mit einem Sekundär-Druckbegrenzungsventil und ein zweiter Anschluss verbunden ist mit dem Lastdrucksignalkreis, vorzugsweise über eine Drossel. Im Umfang des Schieberkolbens ist eine erste, das erste Anschlusspaar zur gegenseitigen Verbindung überfahrende Überbrückungs-Struktur vorgesehen, vorzugsweise eine Gruppe von Überbrückungsvertiefungen. Ferner ist in der Bohrung ein zweites Anschlusspaar, vorzugsweise ein Einstichpaar, axial versetzt zum ersten Anschlusspaar vorgesehen, von dem ein Anschluss verbunden ist mit dem anderen Sekundär-Druckbegrenzungsventil und der weitere Anschluss verbunden ist mit dem Lastdrucksignalkreis, vorzugsweise über eine Drossel. Im Umfang des Schieberkolbens ist axial versetzt zur ersten Überbrückungs-Struktur eine zweite Überbrückungs-Struktur, vorzugsweise eine Gruppe von Vertiefungen, vorgesehen, die zum Verbinden der Anschlüsse des zweiten Anschlusspaares diese überfahren, so dass abhängig vom Auslenkhub der Lastdrucksignalkreis mit einem Sekundär-Druckbegrenzungsventil verbunden ist, während das andere Sekundär-Druckbegrenzungsventil vom Lastdrucksignalkreis abgetrennt ist, und in einem anderen Teil desselben Auslenkhubs der Lastdrucksignalkreis mit dem anderen Sekundär-Druckbegrenzungsventil oder beiden gleichzeitig verbunden ist. Wenn der niedrige Grenzwert eingestellt ist, kann gleichzeitig sogar das auf den höheren Grenzwert eingestellte Sekundär-Druckbegrenzungsventil mit dem Lastdrucksignalkreis verbunden bleiben, weil dieses dann nicht anspricht. Hingegen wird das auf den niedrigen Grenzwert eingestellte Sekundär-Druckbegrenzungsventil vom Lastdrucksignalkreis abgetrennt bzw. vom eingespeisten Lastdrucksignal isoliert, damit nur das auf den höheren Grenzwert eingestellte Sekundär-Druckbegrenzungsventil anspricht. Alternativ könnten für jede Auslenkrichtung sogar mehrere, unterschiedlich eingestellte Sekundär-Druckbegrenzungsventile und entsprechend viele Überbrückungsstrukturen vorgesehen sein.
  • Zweckmäßig ist jeweils ein Anschluss jedes Anschlusspaares mit einer Aufsteuerseite einer in einer Pumpenleitung zu einem Pumpenanschluss des Proportional-Wegeschiebers angeordneten Zulaufregler-Druckwaage verbunden. Die Zulaufregler-Druckwaage hält die durch die Position innerhalb des Auslenkhubs eingestellte Druckdifferenz über den Schieberkolben abhängig vom jeweiligen Grenzwert konstant.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform wirkt der höhere Grenzwert in einem Endteil des Auslenkhubs des Schieberkolben aus der Mittelstellung, und zuvor der niedrige Grenzwert, so dass der Hydroverbraucher nur über den Endteil des Auslenkhubs mit vollem Druck beaufschlagt wird.
  • Bei einer anderen Ausführungsform wirkt der höhere Grenzwert in einem Anfangsteil und einem Endteil des Auslenkhubs aus der Mittelstellung, und wirkt der niedrige Grenzwert in einem Zwischenteil zwischen dem Anfangsteil und dem Endteil des Auslenkhubs.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform wirkt beispielsweise über den gesamten Auslenkhub einer Auslenkrichtung aus der Mittelstellung kontinuierlich entweder der höhere oder der niedrige Grenzwert. Dies kann bei einem Forstkran beispielsweise der Auslenkhub sein, über den der Greifer entlastet und/oder geöffnet wird.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform wird der z.B. niedrige Grenzwert von einem Sekundär-Druckbegrenzungsventil eingestellt, und wird der höhere Grenzwert entweder an einem weiteren Sekundär-Druckbegrenzungsventil eingestellt oder entspricht er einem von keinem Sekundär-Druckbegrenzungsventil eingestellten Druck im Lastdrucksignalkreis.
  • Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Blockschaltbild einer Steuervorrichtung,
    Fig. 2
    einen Ausschnitt dieser Steuervorrichtung in einer ersten Position eines Schieberkolbens bei dessen Auslenkhub,
    Fig. 3
    einen Ausschnitt der Steuervorrichtung in einem weiteren Teil des Auslenkhubs des Schieberkolbens,
    Fig. 4
    eine Detailvariante,
    Fig. 5
    eine Detailvariante, und
    Fig. 6, 7 und 8
    Diagramme von Grenzwerten eines Sekundärdrucks über die beiden Auslenkhübe des Kolbenschiebers aus der Mittelstellung,
  • Fig. 1 verdeutlicht eine Steuervorrichtung S für einen Hydroverbraucher H, beispielsweise eines Forstkrans oder Baggers, in nicht betätigtem Zustand, wobei gegebenenfalls nicht gezeigte weitere Steuervorrichtungen mit der gezeigten Steuervorrichtung S verknüpft sein können, beispielsweise für weitere Hydroverbraucher.
  • Die Steuervorrichtung S weist einen Proportional-Wegeschieber 1 (4/3-Proportional-Wegeschieber in der gezeigten Ausführungsform als ein nicht beschränkendes Beispiel) auf, der durch zwei Proportionalmagneten und Druckvorsteuerungen betätigbar ist, und in einer Bohrung V einen Schieberkolben R enthält. Mittels des Proportional-Wegeschiebers 1 wird der Hydroverbraucher H über Arbeitsleitungen A, B in entgegengesetzten Richtungen verstellt, und zwar lastunabhängig und proportional.
  • Dem Proportional-Wegeschieber 1 sind in der gezeigten Ausführungsform als Sekundär-Druckbegrenzung K zwei Sekundär-Druckbegrenzungsventile 2, 3 zugeordnet, wobei das Sekundär-Druckbegrenzungsventil 2 für den Auslenkhub zur Beaufschlagung der Arbeitsleistung A auf einen höheren Grenzwert P1 (Fig. 6 bis 8) eingestellt ist, hingegen das Sekundär-Druckbegrenzungsventil 3 für den entgegengesetzten Auslenkhub (Arbeitsleitung B) auf einen niedrigen Grenzwert P2 (Fig. 6 bis 8).
  • Der Schieberkolben R ist aus der gezeigten Mittelstellung in eine Schaltstellung a (beaufschlagen der Arbeitsleitung A, entlasten der Arbeitsleitung B zu einer Tankleitung T) verstellbar. In der anderen Auslenkrichtung des Schieberkolbens T aus der Mittelstellung wird eine Schaltstellung eingestellt (Arbeitsleitung A zur Tankleitung T entlastet, Arbeitsleitung B beaufschlagt), die in der Figur 1 in zwei Teile b', b unterteilt ist, obwohl es sich um die gleiche Schaltstellung handelt. Es ist das Sekundär-Druckbegrenzungsventil 2 der Schaltstellung b, b' zugeordnet, hingegen das Sekundär-Druckbegrenzungsventil 3 der Schaltstellung a. Ferner ist in einer Pumpenleitung P eine Zulaufregler-Druckwaage 4 vorgesehen. Die Zulaufregler-Druckwaage 4 wird an der Aufsteuerseite von einer Feder und aus einer Steuerleitung 27 beaufschlagt, und an der Schließsteuerseite über eine Steuerleitung, die von der Ausgangsseite der Zulaufregler-Druckwaage 4 abzweigt.
  • In einer nicht gezeigten Ausführungsform könnte auch nur ein einziges Sekundär-Druckbegrenzungsventil 2 oder 3 vorgesehen sein, oder könnten für jede oder eine Auslenkrichtung mehrere unterschiedlich eingestellte Sekundär-Druckbegrenzungsventile vorgesehen sein.
  • In der Schieberbohrung V sind in einem nicht gezeigten Gehäuse des Proportional-Wegeschiebers 1 verschiedene Anschlüsse vorgesehen. Zentral ist ein Anschluss 7 der Arbeitsleitung B angeordnet und diesem benachbart ein Anschluss 8 der Arbeitsleitung A. Zum Abgreifen des Lastdrucks in der Arbeitsleitung B dient ein Anschluss 9, hingegen zum Abgreifen des Lastdrucks in der Arbeitsleitung A ein Anschluss 10. Diesem benachbart befindet sich ein Anschluss 11 zur Tankleitung T.
  • Auch in der gegenüberliegenden Seite der Schieberbohrung V sind mehrere Anschlüsse vorgesehen, und zwar ein Anschluss 12, der über eine Steuerleitung 30 mit der Steuerleitung 27 verbunden ist, neben diesem ein Anschluss 13, der über eine Steuerleitung 25 mit dem Sekundär-Druckbegrenzungsventil 2 verbunden ist, dann ein Anschluss 14, der mit einem Lastdrucksignalkreis LS verbunden ist, dann ein Anschluss 15a, der an eine Leitung 6b zur Tankleitung T angeschlossen ist, dann ein Anschluss 16, der an die Pumpenleitung 5, P von der Zulaufregler-Druckwaage 4 angeschlossen ist, und ein Anschluss 15b, der an eine Leitung 6a ebenfalls zur Tankleitung T angeschlossen ist, ein Anschluss 19, der an eine Steuerleitung 28 mit einer Drossel 29 zur Steuerleitung 27 und dem Lastdrucksignalkreis LS verbunden ist. Ein weiterer Anschluss 17 ist über eine Steuerleitung 26 mit dem Sekundär-Druckbegrenzungsventil 3 verbunden. Beide Sekundär-Druckbegrenzungsventile 2, 3 sind ausgangsseitig an die Tankleitung T angeschlossen. Dann folgt ein Anschluss 18, der ebenfalls an die Steuerleitung 27 angeschlossen und auf den gegenüberliegenden Anschluss 11 ausgerichtet ist.
  • Im Schieberkolben R sind Verbindungen enthalten, und zwar im Abschnitt für die Schaltstellung b', b zunächst eine erste Überbrückungs-Struktur 20 zum Verbinden der Anschlüsse 12, 13, ein Kanal 21 zum Verbinden der Anschlüsse 9, 14, ein Kanal 22 zum Verbinden der Anschlüsse 16 und 7, ein Kanal 23 zum Verbinden der Anschlüsse 8 und 15b und, als Kern der Erfindung, nur für die Schaltstellung b, d.h. nicht in dem Teil des Abschnitts für die Schaltstellung b', eine zweite Überbrückungs-Struktur 24 zum Verbinden der Anschlüsse 17 und 18. Die jeweilige Überbrückungs-Struktur 20 bzw. 24 kann als Gruppe von Überbrückungsvertiefungen im Umfang des Schieberkolbens T ausgebildet sein, wobei die Gruppen axial voneinander beabstandet sind und sich nur innerhalb eines Teils der Länge des Abschnitts befinden. Alternativ könnten dies auch Steuerkerben oder Längsnuten sein. Die Anschlüsse 12, 13, 17, 18 können zwei Einstichpaare sein.
  • Im anderen Abschnitt (Schaltstellung a) des Schieberkolbens R sind ebenfalls Verbindungen vorgesehen, nämlich ein Kanal 23a zum Verbinden der Anschlüsse 7 und 15a, ein Kanal 22a zum Verbinden der Anschlüsse 16a und 8, ein Kanal 21a zum Verbinden der Anschlüsse 10 und 19. Ferner ist für die Schaltstellung a eine Überbrückungs-Struktur 20' vorgesehen, mit der in der Schaltstellung a die Anschlüsse 17 und 18 verbindbar sind.
  • In der Mittelstellung sind nur die Anschlüsse 11, 18 über den Schieberkolben R verbunden, um zumindest die Steuerleitung 27 zu entlasten.
  • Fig. 2 verdeutlicht die Schaltstellung b' des Schieberkolbens R. Hier wird der Lastdruck aus der Arbeitsleitung B über den Kanal 21 vom Anschluss 9 zum Anschluss 14 und von diesem in den Lastdrucksignalkreis LS sowie über die Steuerleitung 28 und die Drossel 29 in die Steuerleitung 27 übertragen. Gleichzeitig verbindet die Überbrückungs-Struktur 20 die Anschlüsse 12 und 13, so dass der Lastdruck über die Steuerleitung 30 in die Steuerleitung 25 und innerhalb des Anfangsteils des Auslenkhubs zum Sekundär-Druckbegrenzungsventil 2 übertragen wird.
  • In dieser Schaltstellung b' wird bei entsprechenden Anstieg des Lastdrucks vom Sekundär-Druckbegrenzungsventil 2 der höhere Grenzwert P1 eingestellt, der auch in der Steuerleitung 27 wirkt. Die Steuerleitung 26 ist abgesperrt, sodass das Sekundär-Druckbegrenzungsventil 3 (mit dem niedrigen Grenzwert P2) abgetrennt bleibt.
  • Innerhalb eines Endteils desselben Auslenkhubs des Schieberkolbens R wird die in Fig. 3 gezeigte Schaltstellung b hergestellt. Die erste Überbrückungs-Struktur 20 überträgt den Druck aus dem Anschluss 13 in die Steuerleitung 25 zum Sekundär-Druckbegrenzungsventil 2, während gleichzeitig die zweite Überbrückungs-Struktur 24 das Lastdrucksignal aus dem Anschluss 14 über die Steuerleitungen 30, 27 in die Steuerleitung 26 zum Sekundär-Druckbegrenzungsventil 3 überträgt. Dieses spricht bei dem niedrigen Grenzwert P2 an, wohingegen dann das Sekundär-Druckbegrenzungsventil 2 nicht anspricht.
  • In den Fig. 4 und 5 sind Alternativlösungen für die Funktion der Änderung des Grenzwerts angedeutet. Weitere Alternativlösungen könnten für diese Funktion ein Magnetventil oder ein Proportionalmagnetventil verwenden (nicht gezeigt).
  • In Fig. 4 ist einer Schließfeder 33 des Sekundär-Druckbegrenzungsventil 2 (3) ein Schwarz/Weiß-Magnet 31 zugeordnet, der von einer übergeordneten Steuervorrichtung 32 geschaltet wird, die beispielsweise über die Position des Schieberkolbens R innerhalb des Auslenkhubs informiert ist. Mit dem Schwarz/Weiß-Magneten 31 kann die Vorspannung der Schließfeder 33 verändert werden, die so zwei Grenzwerte definiert.
  • In Fig. 5 ist dem Sekundär-Druckbegrenzungsventil 2 (3) ein Proportionalmagnet 34 zugeordnet, der von einer übergeordneten Steuervorrichtung 32 bestromt wird und die Vorspannung der Schließfeder 33 entweder in Stufen oder stufenlos verändern lässt, wodurch sich der Grenzwert entsprechend ändert.
  • Die Fig. 6 bis 8 verdeutlichen in Diagrammen unterschiedliche Beispiele der Sekundär-Druckbegrenzung K. Der Sekundär-Druck 35 ist vertikal aufgetragen und zwar über die zueinander entgegengesetzten Auslenkhübe 36, 37 des Schieberkolbens R aus der Mittelstellung. Diese Beispiele sind nicht beschränkend, sondern deuten an, dass zahlreiche Varianten möglich sind.
  • In der einen Auslenkrichtung 36 (Arbeitsleitung A) wird in Fig. 6 über einen Anfangsteil 39 des Auslenkhubs aus der Mittelstellung der niedrige Grenzwert P2 eingesteuert, und nur über einen Endteil 40 der höhere Grenzwert P1. In der entgegengesetzten Auslenkrichtung 37 (Arbeitsleitung B) wird hingegen über den ganzen Auslenkhub 38 der höhere Grenzwert P1 eingestellt.
  • In Fig. 7 wird in Auslenkrichtung 36 über einen Anfangsteil 42 des Auslenkhubs der höhere Grenzwert P1 eingestellt, und auch über den Endteil 40. Im Zwischenteil 41 wird hingegen der niedrige Grenzwert P2 eingestellt. In der entgegengesetzten Auslenkrichtung 37 wird über den ganzen Auslenkhub 38 der höhere Grenzwert P1 eingestellt.
  • In Fig. 8 wird in Auslenkrichtung 36 wie in Fig. 7 verfahren, hingegen wird in Auslenkrichtung 37 über den ganzen Auslenkhub 38 der niedrige Grenzwert P2 eingestellt.
  • Ist in einer nicht gezeigten Ausführungsform für einen jeweiligen Auslenkhub nur ein Sekundär-Druckbegrenzungsventil 2 oder 3 vorgesehen, dann wird dieses in einem Teil des Auslenkhubs mit dem Lastdrucksignal beaufschlagt, und in einem weiteren Teil vom Lastdrucksignal getrennt bis dieser höher wird.
  • Im Falle eines Forstkrans wird z.B. bei der Auslegung gemäß Fig. 6 der Greifer über den Anfangsteil 39 dem niedrigen Grenzwert P2 entsprechend betrieben, der ausreicht, ergriffene Baumstämme sicher zu halten, während der Greifer durch einen weiteren nicht dargestellten Hydroverbraucher bewegt wird. Dabei betätigt der Kranführer intuitiv das Pedal nur so weit, dass er beim Bewegen des mit den Baumstämmen gefüllten Greifers im Anfangsbereich 39 bleibt. Nur falls besonders schwere Baumstämme zu halten sind und das Pedal voll ausgelenkt wird, wird der Hydroverbraucher mit dem höheren Grenzwert P1 betrieben.

Claims (9)

  1. Steuervorrichtung (S) für mindestens einen Hydroverbraucher (H), mit einem in einer Bohrung (V) eines Gehäuses aus einer Mittelstellung auslenkbaren Schieberkolben (R) enthaltenden Proportional-Wegeschieber (1) und wenigstens einem Sekundär-Druckbegrenzungsventil (2, 3), mit dem in einem Lastdrucksignalkreis (LS) ein Grenzwert (P1, P2) eines Lastdrucks als Sekundärdruck (35) einstellbar ist, wobei der Grenzwert (P1, P2) des Sekundärdrucks (35) bei Auslenken des Schieberkolbens (R) aus einer Mittelstellung des Proportional-Wegeschiebers (1) innerhalb desselben Auslenkhubs (36) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert (P1, P2) durch Abtrennen des wenigstens einen Sekundär-Druckbegrenzungsventils (2, 3) vom Lastdrucksignalkreis (LS) innerhalb eines teils desselben Auslenkhubs veränderbar ist.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert (P1, P2) abhängig vom Auslenkhub vom Schieberkolben (R) veränderbar ist.
  3. Steuervorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei auf unterschiedliche Grenzwerte (P1, P2) voreingestellte Sekundär-Druckbegrenzungsventile (2, 3) für die beiden Auslenkhübe aus der Mittelstellung vorgesehen sind, und dass innerhalb desselben Auslenkhubs der Grenzwert (P1, P2) durch Umschalten von einem Sekundär-Druckbegrenzungsventil (2) auf das andere Sekundär-Druckbegrenzungsventil (3) oder Beaufschlagen beider Sekundär-Druckbegrenzungsventile (2, 3) veränderbar ist.
  4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest einen Auslenkhub in der Bohrung (V) ein erstes Anschlusspaar (12, 13), vorzugsweise ein Einstichpaar, vorgesehen ist, von dem ein Anschluss (12) indirekt, vorzugsweise über eine Drossel (29), mit dem Lastdrucksignalkreis (LS) und der andere Anschluss (13) mit dem einen der zwei auf unterschiedliche Grenzwerte eingestellten Sekundär-Druckbegrenzungsventilen (2, 3) für die beiden Auslenkhübe aus der Mittelstellung verbunden ist, dass im Umfang des Schieberkolbens (R) zum überbrückenden Verbinden der Anschlüsse des ersten Anschlusspaars (12, 13) eine erste, nur das erste Anschlusspaar (12, 13) in der Bohrung überfahrende Überbrückungsstruktur (20) vorgesehen ist, mit der über einen Teil des Auslenkhubs des Schieberkolbens (R) aus der Mittelstellung die Anschlüsse des ersten Anschlusspaares (12, 13) miteinander verbunden sind, dass in der Bohrung (V) ein zweites Anschlusspaar (17, 18) axial versetzt zum ersten Anschlusspaar (12, 13) vorgesehen ist, von dem ein Anschluss (18) indirekt, vorzugsweise über eine Drossel (29), mit dem Lastdrucksignalkreis (LS) und der andere Anschluss (17) mit dem anderen der zwei Sekundär-Druckbegrenzungsventile (2, 3) verbunden ist, das axial versetzt zur ersten Überbrückungsstruktur (20) im Umfang des Schieberkolbens (R) zum überbrückenden Verbinden der Anschlüsse des zweiten Anschlusspaares (17, 18) einen nur das zweite Anschlusspaar (17, 18) in der Bohrung überfahrende, zweite Überbrückungsstruktur (24), vorzugsweise eine Gruppe Überbrückungsvertiefungen, vorgesehen ist, mit denen innerhalb eines weiteren Teils desselben Auslenkhubs die Anschlüsse des zweiten Anschlusspaares (17, 18) miteinander und gleichzeitig die Anschlüsse des ersten Anschlusspaares (12, 13) über die ersten Überbrückungsstruktur (20) verbunden sind, so dass der Lastdrucksignalkreis (LS) innerhalb des einen Teils des Auslenkhubs mit einem Sekundär-Druckbegrenzungsventil verbunden und innerhalb des weiteren Teils des Auslenkhubs mit beiden oder mit anderen Sekundär-Druckbegrenzungsventilen (2, 3) verbunden ist.
  5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der indirekt mit dem Lastdrucksignalkreis (LS) verbundene Anschluss (12, 18) jedes Anschlusspaares (12, 13; 17, 18) mit einer Aufsteuerseite einer in einer Pumpenleitung (P) zu einem Pumpenanschluss (16) des Proportional-Wegeschiebers (1) angeordneten Zulaufregler-Druckwaage (4) verbunden ist.
  6. Steuervorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden r Ansprüche, dadurch gekenntzeichnet, dass der Sekundärdruck (35) in einem Endteil (40) desselben Auslenkhubs (36) aus der Mittelstellung von einem niedrigen Grenzwert (P2) auf einen höheren Grenzwert (P1) angehoben wird.
  7. Steuervorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärdruck (35) in einem Anfangsteil (42) und einem Endteil (40) desselben Auslenkhubs (36) aus der Mittelstellung jeweils auf einen höheren Grenzwert (P1) angehoben und zwischen dem Anfangsteil und dem Endteil in einem Zwischenteil (38, 41) ein niedrigerer Grenzwert (P2) eingestellt wird.
  8. Steuervorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärdruck (35) innerhalb desselben Auslenkhubs aus der Mittelstellung kontinuierlich der höhere oder der niedrigere Grenzwert (P1, P2) ist, und dass der Grenzwert (P1, P2) im entgegengesetzten Auslenkhub zumindest einmal geändert wird.
  9. Steuervorrichtung nach wenigstens einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein niedriger Grenzwert (P2) an einem Sekundär-Druckbegrenzungsventil (3) eingestellt ist, und dass ein höherer Grenzwert (P1) entweder an einem weiteren Sekundär-Druckbegrenzungsventil (2) eingestellt ist oder einem von keinem Sekundär-Druckbegrenzungsventil (2 oder 3) begrenzten Druck im Lastdrucksignalkreis (LS) entspricht.
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