WO2009015502A1

WO2009015502A1 - Steuervorrichtung für mindestens zwei hydraulische antriebe

Info

Publication number: WO2009015502A1
Application number: PCT/CH2008/000328
Authority: WO
Inventors: Franz Peter Salz
Original assignee: Bucher Hydraulics Ag
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2009-02-05
Also published as: EP2171289A1; CH700344B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für mindestens zwei hydraulische Antriebe, die durch Steuerblöcke (3.1; 3.2) ansteuerbar sind. Die hydraulischen Antriebe sind mittels Wegeventilen (11.1; 11.2) steuerbar, die ihrerseits mittels als Vorsteuerventile wirkenden Proportional-Druckminderventilen (13.1, 14.1; 13.2, 14.2) ansteuerbar sind. Erfindungsgemäß enthalten die Steuerblöcke (3.1; 3.2) eine vorgeschaltete Druckwaage (12.1; 12.2) und einen steuerbaren Druckteiler. Zwischen die Proportional-Druckminderventile (13.1, 14.1; 13.2, 14.2) und die hydraulischen Steuereingänge des Wegeventils (11.1; 11.2) ist ein hydraulisch angesteuertes 2/2-Wege- Proportionalventil (15.1; 15.2) geschaltet, das zusammen mit Drosselstellen (30.1, 40.1; 30.2, 40.2) den Druckteiler bildet. Mehrere solcher Steuerblöcke zur Ansteuerung mehrerer Verbraucher sind aneinanderreihbar. Dadurch wird erreicht, dass nachteilige Wirkungen einer Unterversorgung vermieden werden, ohne dass es weiterer externer Bauteile bedarf.

Description

Steuervorrichtung für mindestens zwei hydraulische Antriebe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für mindestens zwei hydraulische Antriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Steuervorrichtungen eignen sich beispielsweise zur Steuerung der hydraulischen Antriebe eines Arbeitsgerätes mit mehreren Funktionen. Ein solches Arbeitsgerät kann beispielsweise ein mobiler Kran mit einem Teleskoparm sein, der ausfahrbar, in der Höhe verstellbar und drehbar ist. Für jede der Funktionen ist ein hydraulischer Antrieb vorgesehen, also einer zum Aus- und Einfahren des Teleskoparms, einer für die Verstellung der Neigung des Auslegers und einer zum Drehen des Auslegers.

Es ist üblich, alle Antriebe aus einer gemeinsamen Pumpe oder einer Gruppe von Pumpen zu speisen, wobei der Pumpendruck durch jenen Antrieb bestimmt wird, der die höchste Last aufweist. Weil im Normalfall nicht alle Antriebe gleichzeitig mit maximaler Geschwindigkeit betätigt werden, ist es außerdem üblich, die Pumpe so auszulegen, dass die maximale Pumpenfördermenge kleiner ist als die Summe der maximalen Förderströme, die für die einzelnen Antriebe benötigt werden. Deshalb kann es beim

Betrieb vorkommen, dass eine Unterversorgung der Antriebe eintritt, nämlich dann, wenn mehrere Antriebe gemäß den Bedienungshandlungen mit einer Geschwindigkeit betrieben werden sollten, die insgesamt einen Förderstrom ergeben, der höher ist als der, den die Pumpe zu liefern in der Lage ist. Im Falle einer solchen Unterversorgung würde dann der Antrieb mit der höchsten Last in seiner Geschwindigkeit verringert oder könnte gar stehen bleiben. Das soll verhindert werden, weil sonst die Bedienperson nicht in der Lage ist, das Arbeitsgerät zweckdienlich zu betätigen.

Es sind mehrere Lösungen bekannt, wie eine solche Unterversorgung vermieden werden kann.

Aus DE-Al -36 03 630 ist eine Steuervorrichtung dieser Art bekannt, bei der für den Fall des Auftretens einer Unterversorgung ein separates externes Druckregelventil vorgesehen ist, mit dessen Hilfe der Steuerdruck für die den Antrieben zugeordneten Proportionalventile verringert wird. Hier wird bei nicht ausreichender Pumpenfördermenge von diesem zusätzlichen externen Druckregelventil der Steuerdruck für die Vorsteuergeräte der Antriebe verringert und mittels der daraus resultierenden Hubverringerung an den den Antrieben zugeordneten Wegeventilen eine Mengenreduzierung an allen Verbrauchern erzielt. Damit laufen alle Antriebe langsamer. Diese Lösung erfordert auch einen zusätzlichen externen Servozylinder.

Ein anderer Lösungsvorschlag ist in WO-Al -2004/104426 enthalten. Hier wird im Falle einer Unterversorgung eines Verbrauchers die Druckwaage nicht mit dem Lastdruck im Zulauf mit einem höheren Druck beaufschlagt, so dass die Regeldruckdifferenz an der Zulaufsteuerkante, die bei Unterversorgung fallen würde, angehoben wird. Benötigt wird dazu ein ablaufseitiger Sperrblock.

Aus JP-A-2002 005 109 ist eine Steuervorrichtung für zwei hydraulische Antriebsaggregate gezeigt. Jedem dieser Aggregate ist eine eigene Pumpe zugeordnet, so dass das zuvor erwähnte Problem der Unterversorgung eines Verbrauchers gar nicht auftreten kann. Trotzdem enthält diese Steuervorrichtung eine Einrichtung zur Reduktion eines Steuerdruckes. Das dient aber der Geschwindigkeitsreduktion eines von einer anderen, beispielsweise zweiten Pumpe versorgten Verbrauchers.

Aus EP-A-O 192 899 ist eine Schaltung gezeigt, mit der zwei Verbraucher durch eine gemeinsame Pumpe betrieben werden. Hier ist für die Pumpe ein Leistungsregler vorgesehen. Dabei wird die Leistung der Pumpe reduziert, wenn eine definierte Leistung überschritten wird. Das Problem der Unterversorgung eines der Verbraucher lässt sich so nicht lösen.

In "O+P", Heft 10/2004, Seiten 635 bis 640 sind neue Lösungen für mobile

Arbeitsmaschinen angeführt. Hier ist auf Seite 638 besonders daraufhingewiesen, dass Lösungen mit vorgeschalteten Druckwaagen bei Unterversorgung problematisch sind, weil hier der höchstbelastete Verbraucher benachteiligt ist, weil seine Druckwaage nicht mehr regelt. Dadurch kann der höchstbelastete Verbraucher zum Stillstand kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steuerventilblock zu schaffen, der aus aneinanderreihbaren Steuerventileinheiten besteht, wobei jedem zu steuernden Antrieb eine solche Steuerventileinheit zugeordnet ist, wobei die einzelnen Steuerventileinheiten so beschaffen sind, dass es keiner weiteren externen Bauteile zur Verhinderung der unerwünschten Wirkungen einer Unterversorgung bedarf. Dadurch wird erreicht, dass je nach Zahl der zu steuernden Antriebe, also zwei, drei oder mehr, eine entsprechende Anzahl von Steuerventileinheiten aneinander gereiht werden kann, dass aber keine zusätzlichen Aggregate zur Verhinderung der nachteiligen Wirkung einer Unterversorgung montiert werden müssen.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 ein vereinfachtes hydraulisches Schema,

Fig. 2 das gleiche Schema in einem bestimmten Zustand bei der Ansteuerung von Verbrauchern,

Fig. 3 ein Schema eines Druckteilers,

Fig. 4 ein Schema mit einer Schaltungsergänzung und

Fig. 5 ein Schema eines Druckteilers mit der Schaltungsergänzung.

hi der Fig. 1 sind Verbraucher 1, nämlich ein erster Verbraucher 1.1 und ein zweiter Verbraucher 1.2, dargestellt, die von einer Steuervorrichtung 2 steuerbar sind. Die Steuervorrichtung 2 besteht aus einzelnen Steuerblöcken 3, nämlich einem ersten Steuerblock 3.1, der dem Verbraucher 1.1 zugeordnet ist, und einem zweiten Steuerblock 3.2, der dem Verbraucher 1.2 zugeordnet ist. Sind weitere Verbraucher 1 zu steuern, so enthält die Steuervorrichtung 2 zusätzlich weitere Steuerblöcke 3, was in der Fig. 1 nicht gezeigt ist. Der Verbraucher 1.1 ist beispielsweise ein doppeltwirkender Antriebszylinder, der Verbraucher 1.2 ein Hydromotor, was in der Fig. 1 durch entsprechende Symbole gekennzeichnet ist.

Die Verbraucher 1 werden aus einer Pumpe 4 mit Druckmittel, beispielsweise Hydrauliköl, versorgt. Die Pumpe 4 ist eine Verstellpumpe mit einem Förderstromregler, was symbolisch dargestellt ist. Wie beim Stand der Technik kann anstelle einer einzigen Pumpe 4 auch eine Gruppe von Pumpen 4 vorhanden sein. Die Pumpe 4 saugt das Druckmittel aus einem Tank 5 und liefert das Druckmittel durch eine Pumpenleitung 6 an - A - die Steuervorrichtung 2. Von der Steuervorrichtung 2 fuhrt eine Tankleitung 7 das von den Verbrauchern 1 zurückgeführte Druckmittel in den Tank 5 ab. Die Bezugszahl 8 bezeichnet eine Lastdruckleitung, die der Steuerung der Pumpe 4 dient. Gezeigt ist auch eine Steuerölrücklaufleitung 9, die in den Tank 5 geführt ist. Weil durch die Tankleitung 7 durchaus große Mengen des Druckmittels fließen können, was zu Druckverlusten im Verlaufe der Tankleitung 7 fuhren kann, ist es sinnvoll, den Rücklauf des Druckmittels von den Vorsteuerventilen, die noch beschrieben werden, separat zu fuhren, um eine Beeinflussung der Vorsteuerventile durch entsprechende Druckschwankungen zu vermeiden.

Die Steuerblöcke 3.1 und 3.2, allenfalls auch weitere solche Steuerblöcke 3.n, sind vollkommen gleich aufgebaut. Der Steuerblock 3.1 weist ein Wegeventil 11.1 auf, das in bekannter Weise den Druckmittelfluss zum und vom Verbraucher 1.1 steuert. Dem Wegeventil 11.1 ist erfmdungsgemäß eine Druckwaage 12.1 vorgeschaltet, obwohl dies den einleitend beschriebenen Nachteil hat. Erfindungsgemäß sind dieser Nachteil durch eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme beseitigt, was noch beschrieben werden wird.

Das Wegeventil 11.1 wird mittels eines ersten Proportional-Druckminderventils 13.1 und eines zweiten Proportional-Druckminderventils 14.1 hydraulisch gesteuert. Die Proportional-Druckminderventile 13.1 und 14.1 besitzen elektromagnetische Antriebe, wie dies symbolisch gezeigt ist. Sie werden von nicht dargestellten Aktuatoren betätigt, mit deren Hilfe die Bedienperson den entsprechenden Antrieb 1.1 steuert. Die

Proportional-Druckminderventile 13.1 und 14.1 sind also Vorsteuerventile für das Wegeventil 11.1. Erfindungsgemäß ist nun aber zwischen die Proportional- Druckminderventile 13.1 und 14.1 und die hydraulischen Steuereingänge des Wegeventils 11.1 ein hydraulisch angesteuertes 2/2-Wege-Proportionalventil 15.1 geschaltet, das zusammen mit Drosselstellen einen Druckteiler bildet. Durch diesen

Druckteiler wird der Nachteil der vorgeschalteten Druckwaage 12.1 eliminiert, was noch beschrieben wird.

Funktionswesentlich ist ein Wechsel ventil 16.1. Dieses steht mit den beiden Lastdruck- Anschlüssen des Wegeventils 11.1 in Verbindung und liefert den höheren der beiden Lastdruckwerte an eine Lastdruck-Meldeleitung 17.1 , die auf ein Rückschlagventil 18.1 wirkt, dessen zweiter Anschluss an der Lastdruckleitung 8 liegt. Wie schon erwähnt, ist der rechts neben dem Steuerblock 3.1 gezeigte zweite Steuerblock 3.2 genau gleich aufgebaut. Er enthält also die gleichen Elemente, die aber hier zur Unterscheidung mit dem Suffix .2 anstelle von .1 versehen sind. Es wurde auch schon erwähnt, dass ein dritter Steuerblock und allenfalls auch weitere Steuerblöcke vorhanden sein können, die jeweils rechts an den Steuerblock 3.2 anschließen würden, wenn sie vorhanden sind. Auf jeden Fall sind die durch die einzelnen Steuerblöcke 3 hindurchführenden Leitungen, nämlich die Pumpenleitung 6, die Tankleitung 7, die Lastdruckleitung 8 und die Steuerölrücklaufleitung 9, durch ein Abschlussorgan verschlossen. Dies ist eine bei aneinanderreihbaren Steuerblöcken bekannte Technik und deshalb nicht dargestellt.

Bei Steuervorrichtungen 2 dieser Art wird die Leistung der Pumpe 4 durch den herrschenden Lastdruck bestimmt. Dabei kommt es auf den maximalen Lastdruck an. Die Verbraucher 1.1 bzw. 1.2 weisen in der Regel unterschiedliche Lastdrücke auf. Sie werden in bekannter Weise an den Wegeventilen 11.1 und 11.2 abgefühlt und von den Wechselventilen 16.1 und 16.2 auf die Lastdruck-Meldeleitungen 17.1 bzw. 17.2 geleitet. Wäre der Druck in der Lastdruckmeldeleitung 17.1 höher als in der Lastdruckleitung 8, so würde dieser höhere Druck das Rückschlagventil 18.1 öffnen, so dass in der Lastdruckleitung 8 dann der höhere Druck herrscht. Das gilt analog für die Lastdruckmeldeleitung 17.2 und das Rückschlagventil 18.2. Das ist bekannte Technik.

Das 2/2- Wege-Proportionalventil 15.1 ist einerseits mit der Pumpenleitung 6 verbunden, wird also vom in der Pumpenleitung 6 herrschenden Pumpendruck angesteuert, und ist andererseits mit der Lastdruckleitung 8 verbunden, so dass es vom in der Lastdruckleitung 8 herrschenden maximalen Lastdruck der Verbraucher 1 angesteuert wird. Dabei wirkt der Pumpendruck gegen eine Steuerfeder 20.1. In Steuerleitungen für das Wegeventil 11.1 sind Drosselstellen angeordnet. So befinden sich in einer Steuerleitung 23.1 zum linken Steueranschluss des Wegeventils 11.1 und in einer Steuerleitung 24.1 zum rechten Steueranschluss des Wegeventils 11.1 in Reihe geschaltet hintereinander jeweils zwei Drosselstellen, nämlich in der Steuerleitung 23.1 eine erste Druckteiler-Drosselstelle 30.1 und eine erste Dämpfungs-Drosselstelle 31.1 und in der Steuerleitung 24.1 eine zweite Druckteiler-Drosselstelle 40.1 und eine zweite Dämpfungs- Drosselstelle 41.1. Zwischen den Drosselstellen 30.1 und 31.1 einerseits und den Drosselstellen 40.1 und 41.1 andererseits ist als weitere wirksame Drosselstelle der Schieber des 2/2 -Wege- Proportionalventils 15.1 mit seinen Steuerkanten angeordnet. Von der Verbindung zwischen den Drosselstellen 30.1 und 31.1 zum einen Anschluss des 2/2-Wege- Proportionalventils 15.1 führt eine erste Verbindungsleitung 42.1 und von der Verbindung zwischen den Drosselstellen 40.1 und 41.1 zum 2/2-Wege-Proportionalventil 15.1 führt eine zweite Verbindungsleitung 43.1 zum anderen Anschluss des 2/2-Wege- Proportionalventils 15.1.

Vorteilhaft sind in den Ansteuerleitungen des 2/2- Wege-Proportionalventils 15.1, also in der Verbindung zur Pumpenleitung 6 einerseits und in der Verbindung zur Lastdruckleitung 8, je eine weitere Drosselstelle angeordnet. Im Zuge der Pumpenleitung 6 ist dies eine erste Steuerkolben-Dämpfungsdrosselstelle 45.1, im Zuge der Lastdruckleitung 8 eine zweite Steuerkolben-Dämpfungsdrosselstelle 46.1. Das gilt in gleicher Weise für das 2/2-Wege-Proportionalventil 15.2, bei dem die Steuerkolben- Dämpfungsdrosselstellen 45.2 und 46.2 vorhanden sind. Mit Hilfe dieser

Drosselstellen 45.1 und 46.1 bzw. 45.2 und 46.2 lässt sich das Ansprechverhalten der 2/2- Wege-Proportionalventile 15.1 bzw. 15.2 optimieren. Damit lassen sich beispielsweise Regelschwingungen unterbinden.

Nachfolgend ist die Funktion beschrieben. Dies geschieht anhand der Fig. 2, die hinsichtlich ihres Aufbaus der Fig. 1 entspricht mit dem Unterschied, dass der Antrieb 1.2 hier wie der Antrieb 1.1 als doppeltwirkender Antriebszylinder dargestellt ist. Der Unterschied zwischen den Fig. 1 und 2 besteht weiter darin, dass in der Fig. 1 die Grundstellung der Ventile dargestellt ist, während die Fig. 2 einen bestimmten Betriebszustand zeigt.

Wird das erste Proportional-Druckminderventil 13.1 durch den Bediener angesteuert, um den Antrieb 1.1 zu bewegen, so öffnet dieses Ventil und ermöglicht den Fluss des Druckmittels von der Pumpenleitung 6 in die Steuerleitung 23.1 und weiter über die Drosselstellen 30.1 und 31.1 zum linken Steueranschluss des Wegeventils 11.1, das somit aufgesteuert wird und den Antrieb 1.1 bewegt. Die Ansteuerung des Proportional- Druckminderventils 13.1 ist durch einen Pfeil Al auf dessen elektromagnetischen Antrieb gekennzeichnet. Das in der Steuerleitung 23.1 fließende Druckmittel wirkt auf den linken hydraulischen Antrieb des Wegeventils 11.1. Dieses nimmt nun die gezeigte Stellung ein, bei der Druckmittel von der Pumpenleitung 6 durch das Wegeventil 11.1 zur Stangenseite des Antriebs 1.1 fließen kann. Gleichzeitig kann vom Kolbenraum des Antriebs 1.1 Druckmittel über das Wegeventil 11.1 in die Tankleitung 7 abfließen. Der Kolben des Antriebs 1.1 bewegt sich folglich nach links.

Das 2/2 -Wege-Proportionalventil 15.1 besitzt nun eine Stellung, die sich aus dem Verhältnis von Pumpendrack und maximalem Lastdruck ergibt. Entsprechend hat das 2/2- Wege-Proportionalventil 15.1 eine bestimmte Drosselwirkung, die auch mitbestimmt wird durch die Feder 20.1. Somit kann ein Teil des vom Proportional-

Druckminderventil 13.1 in die Steuerleitung 23.1 fliessenden Druckmittels vom Verbindungspunkt zwischen den Drosselstellen 30.1 und 31.1 durch die Verbindungsleitung 42.1 zum eine steuerbare Drosselstelle darstellenden 2/2 -Wege- Proportionalventil 15.1 und von dort durch die Verbindungsleitung 43.1 zum vom Verbindungspunkt zwischen den Drosselstellen 40.1 und 41.1 und dann über die

Druckteiler-Drosselstelle 40.1 und den Schieber des nicht angesteuerten Proportional- Druckminderventils 14.1 in die Steuerölrücklaufleitung 9 und somit in den Tank 5 abfließen. Auf diese Weise wird der Steuerdruck für das Wegeventil 11.1 vermindert und zwar in Funktion des Verhältnisses von Pumpendruck und maximalem Lastdruck. Je höher der maximale Lastdruck im Vergleich zum Pumpendruck ist, desto stärker wird der Steuerdruck für das Wegeventil 11.1 vermindert. Bei dem jetzt geöffneten 2/2-Wege- Proportionalventil 15.1 findet nun eine Druckteilung über die erste Druckteiler- Drosselstelle 30.1, die interne Drosselstelle des 2/2- Wege-Proportionalventils 15.1 und die zweite Druckteiler-Drosselstelle 40.1 statt.

Ist der Pumpendruck höher als der maximale Lastdruck, beispielsweise um 25 bar höher, ist das 2/2-Wege-Proportionalventil 15.1 geschlossen, so dass der Abfluss von Druckmittel in den Tank 5 unterbunden ist, so dass der Steuerdruck des ersten Proportional-Druckminderventils 13.1 voll auf das Wegeventil 11.1 wirkt. Das ist der Fall bei genügender Pumpenfördermenge. Unterschreitet der Pumpendruck aber einen bestimmten Wert, was dann vorkommt, wenn die Pumpe 4 den geforderten Druckmittelstrom nicht liefern kann, so fließt Druckmittel in der zuvor geschilderten Weise in den Tank 5 ab.

Um die Wirkung der Erfindung leichter verstehen zu können, ist in der Fig. 3 ein Schema des wirksamen Druckteilers gezeigt. Aus der Schaltung der Fig. 1 und 2 sind also jene Teile separat herausgezeichnet, die die Wirkung der Druckteilerkette ausmachen. Von links nach rechts sind die drei wirksamen Komponenten des Druckteilers dargestellt, nämlich die erste Druckteiler-Drosselstelle 30.1, die Drosselstelle X_15J5 die die Drosselwirkung des 2/2 -Wege-Proportionalventils 15.1 bezeichnet, und die zweite Druckteiler-Drosselstelle 40.1. Links an dieser Komponentenkette liegt der

Ausgangssteuerdruck des ersten Proportional-Druxckminderventils 13.1 an, was sich aus der Fig. 2 bei angesteuertem Proportional-Drucksteuerventil 13.1 leicht erkennen lässt. Dieser Ausgangssteuerdruck beträgt beispielsweise maximal 20 bar.

Rechts an dieser Komponentenkette liegt der in der Steuerölrücklaufleitung 9 herrschende Druck an, was sich ebenfalls aus der Fig. 2 erkennen lässt. Der Druck in der

Steuerölrücklaufleitung 9 ist identisch mit dem Druck in der Tankleitung 7, beträgt also bei drucklosem Tank 5 (Fig. 2) 0 bar.

Zum besseren Verständnis sind unterhalb der ersten Druckteiler-Drosselstelle 30.1, der Drosselstelle X_1S-1 und der zweiten Druckteiler-Drosselstelle 40.1 im Sinne eines Bemessungsbeispiels die wirksamen Drosselquerschnitte gezeigt, die der Einfachheit halber auf einen bestimmten Durchmesser in mm umgerechnet sind. Der wirksame Drosseldurchmesser der ersten Druckteiler-Drosselstelle 30.1 betrage beispielsweise 0,45 mm, jener der Drosselstelle Xi_5-1 0,40 mm und derjenige der zweiten Druckteiler- Drosselstelle 40.1 0,35 mm. Daraus lässt sich nun berechnen, welche Druckabfälle über den einzelnen Drosselstellen entstehen. Die beispielhaften Zahlenwerte für die Drücke zeigen links der ersten Druckteiler-Drosselstelle 30.1 einen Druck von 20 bar und rechts davon einen Druck von 16 bar. Für die zweite Druckteiler-Drosselstelle 40.1 gilt, dass links davon ein Druck von 10 bar herrscht, rechts davon, wie zuvor erläutert 0 bar. Somit ergibt sich ein Druckabfall von 10 bar. Daraus resultiert nun, dass über der Drosselstelle Xi_5-1 ein Druck von 6 bar abfällt. Der Druckabfall über der Drosselstelle X₁₅.! ist nun aber identisch mit dem auf das Wegeventil 11.1 wirkenden Steuerdruck. So wird also deutlich, dass der auf die linke Seite des Wegeventil 11.1 wirkende Steuerdruck durch die vorerwähnte Komponentenkette auf 16 bar reduziert wird, und dass auf der rechten Seite des Wegeventils 11.1 ein Druck von 10 bar wirkt. Das Wegeventil 11.1 nimmt daher eine Stellung entsprechend der Druckdifferenz von 6 bar ein, was einem reduzierten Öffnungsquerschnitt entspricht und was eine reduzierte Fördermenge zum Verbraucher 1.1 (Fig. 2) ergibt.

Die Reduktion des Förderstroms geschieht im zweiten Steuerblock 3.2 (Fig. 2) auf die gleiche Weise. Durch die Reduktion der Förderströme wird nun erreicht, dass die Pumpe 4 weniger Druckmittel fördern muss, so dass die nachteilige Wirkung einer Unterversorgung behoben wird.

Liegt der maximale Lastdruck aller Verbraucher 1 deutlich unter dem Pumpendruck, so ist das 2/2-Wege-Proportionalventil 15.1 in seiner Schließstellung. Dabei fließt also aus der Steuerleitung 23.1 kein Druckmittel in den Tank 5 ab. Der von den Proportional-

Druckminderventilen 13.1 oder 14.1 bzw. 13.2 oder 14.2 generierte Steuerdruck wirkt also jeweils in voller Größe auf die entsprechende Seite der Wegeventile 11.1 bzw. 11.2.

Üblicherweise ist die Steuervorrichtung 2 so ausgelegt, dass der Pumpendruck 25 bar höher ist als der maximale Lastdruck. Sinkt nun aber der Pumpendruck wegen der Anforderung eines Druckmittelstroms durch die Verbraucher, der höher ist als die

Leistung der Pumpe, so wird das 2/2- Wege-Proportionalventil 15.1 so angesteuert, dass ein Teil des Steuerölstroms für das Wegeventil 11.1 in den Tank 5 abfließt. Dadurch vermindert sich der Ansteuerdruck des Wegeventils 11.1, was zur Folge hat, dass sich die Geschwindigkeit des Antriebs 1.1 so weit vermindert, dass nun die von der Pumpe 4 zu liefernde Druckmittelmenge so verringert wird, dass die auslegungsgemäße Differenz zwischen Pumpendruck und maximalem Lastdruck von 25 bar wieder erreicht wird.

Analoges gilt für die Ansteuerung des Proportional-Druckminderventils 14.1. Durch dessen Ansteuerung öffnet dieses Ventil und ermöglicht den Fluss des Druckmittels von der Pumpenleitung 6 in die Steuerleitung 24.1 und weiter über die Druckteiler- Drosselstelle 40.1 und die Dämpfungs-Drosselstelle 41.1 zum rechten Steueranschluss des Wegeventils 11.1, das somit aufgesteuert wird und den Antrieb 1.1 in der anderen Richtung bewegt.

Das 2/2- Wege-Proportional ventil 15.1 besitzt auch jetzt eine Stellung, die sich aus dem Verhältnis von Pumpendruck und maximalem Lastdruck ergibt. Entsprechend hat das 2/2- Wege-Proportionalventil 15.1 eine bestimmte Drosselwirkung. Somit fließt ein Teil des vom Proportional-Druckminderventil 14.1 in die Steuerleitung 24.1 fliessenden Druckmittels über die Druckteiler-Drosselstelle 30.1 und den Schieber des nicht angesteuerten Proportionalventils 13.1 in die Steuerölrücklaufleitung 9 und somit in den Tank 5 ab. Auf diese Weise wird die Ansteuerung des Wegeventils 11.1 vermindert und zwar in Funktion des Verhältnisses von Pumpendruck und maximalem Lastdruck. Dabei wirkt die Druckteilerkette wie zuvor beschrieben. Je höher der maximale Lastdruck im Vergleich zum Pumpendruck ist, desto stärker wird die Ansteuerung des Wegeventils 11.1 vermindert.

Im zweiten Steuerblock 3.2 geschieht Analoges bei Ansteuerung des Proportional- Druckminderventils 13.2 oder des Proportional-Druckminderventils 14.2, um den

Antrieb 1.2 zu bewegen. Hier ist durch einen Pfeil A2 dargestellt, dass vom Bediener das Proportional-Druckminderventil 14.2 angesteuert wird.

In der Folge wird der rechts dargestellte hydraulische Antrieb des Wegeventils 11.2 angesteuert, was dazu führt, dass von der Pumpenleitung 6 Druckmittel durch das Wegeventil 11.2 zum Kolbenraum des Antriebs 1.2 fließt, während gleichzeitig

Druckmittel vom Stangenraum des Antriebs 1.2 über das Wegeventil 11.2 zum Tank 5 abfließt. Die Wirkung des 2/2- Wege-Proportionalventils 15.2 ist prinzipiell die gleiche wie sie für das 2/2- Wege-Proportionalventils 15.1 zuvor beschrieben worden ist.

Die Reduktion des Druckmittelstroms erfolgt somit in beiden Steuerblöcken 3.1 und 3.2 auf die gleiche Weise, was auch dann gilt, wenn weitere Steuerblöcke 3.n vorhanden sind. Dabei erfolgt diese Reduktion autonom innerhalb des jeweiligen Steuerblocks 3.1, 3.2 bzw. 3.n. Ein zusätzliches externes Druckregelventil ist deshalb nicht nötig.

Es wurde erwähnt, dass die Drosselwirkung des 2/2- Wege-Proportionalventils 15.1 mitbestimmt wird durch die Feder 20.1. Das gilt ebenso für das 2/2-Wege- Proportionalventil 15.2 und die Feder 20.2. Haben die Federn 20.1 und 20.2 die gleiche Federrate, so ist die Drosselwirkung der beiden 2/2-Wege-Proportionalventile 15.1 und 15.2 gleich. Sind die Federraten unterschiedlich, so ist die Drosselwirkung nicht gleich. Dies eröffnet die Möglichkeit, auf einfache Art und Weise durch die Wahl unterschiedlicher Federraten oder durch die Einstellbarkeit der Federrate der Federn 20.1 und/oder 20.2 einen Vorrang, also eine Priorität, für einen der Verbraucher zu verwirklichen.

In der Fig. 4 ist ein Schema mit einer Schaltungsergänzung gezeigt. Dieses Schema zeigt einen Ausschnitt aus den Fig. 1 und 2, nämlich den Teil mit dem Wegeventil 11.1, dem 2/2-Wege-Proportionalventil 15.1 und den Drosselstellen 30.1, 31.1, 40.1 und 41.1. Die Schaltungsergänzung besteht darin, dass in der Steuerleitung, die vom Verbindungspunkt der Drosselstellen 30.1/31.1 über das 2/2-Wege-Proportionalventil 15.1 zum Verbindungspunkt der Drosselstellen 40.1/41.1 führt, eine Antiparallelschaltung 50 von zwei vorgespannten Rückschlagventilen 51.1 und 52.1 angeordnet ist.

Die vorgespannten Rückschlagventile 51.1 und 52.1 sind vorteilhaft so ausgelegt, dass sie bei einer Druckdifferenz von 5 bar Öffnen. Nur dann, wenn der Steuerdruck für das Wegeventil 11 um mehr als 5 bar über dem Tankdruck liegt, kann somit die zuvor beschriebene Verminderung der Ansteuerung des Wegeventils 11 wirksam werden. Das wird nun wiederum anhand einer Figur dargestellt, die die Kette der wirksamen Drosselstellen zeigt. Dies ist in der Fig. 5 dargestellt. Die Fig. 5 entspricht der Fig. 3, enthält aber zusätzlich die Antiparallelschaltung 50 der beiden vorgespannten Rückschlagventile 51.1 und 52.1 (Fig. 4).

Über der Antiparallelschaltung 50 fallen immer dann 5 bar Druck ab, wenn das 2/2- Wege- Proportionalventil 15.1 nicht geschlossen ist. Entsprechend fallen über den übrigen Komponenten der Druckteilerkette nur 15 bar ab, nämlich 3 bar über der ersten Druckteiler-Drosselstelle 30.1, 4,5 bar über der Drosselstelle X₁₅.] und 7,5 bar über der zweiten Druckteiler-Drosselstelle 40.1. Bei diesem Beispiel wirkt also auf das Wegeventil 11.1 eine Druckdifferenz von 9,5 bar.

Die zuvor erwähnte Druckdifferenz von 5 bar, bei der die Rückschlagventile 51.1 und 52.1 öffnen, ist nicht zufallig so gewählt. Diese Bemessung steht im Zusammenhang damit, dass Wegeventile 11.1 , 11.2 auf den Steuerkolben wirkende Federn enthalten, die den Steuerkolben in einer neutralen Mittellage halten, weshalb diese Federn auch als Zentrierfedern bezeichnet werden. Diese Zentrierfedern der Wegeventile 11.1, 11.2 sind beispielsweise so bemessen, dass erst ab einem wirksamen Steuerdruck von 5 bar ein Druckmittelfluss zu den Verbrauchern zustande kommt. Es ist also vorteilhaft, wenn die Vorspannung der Rückschlagventile 51.1 und 52.1 damit korreliert. Damit wird erreicht, dass die beschriebene Reduzierung der Druckmittelmenge proportional der Größe der Unterversorgung ist. Es erfolgt also eine verhältnisgleiche Mengenreduzierung des Druckmittelflusses in den Steuerblöcken 3.1 und 3.2 und allenfalls vorhandenen weiteren Steuerblöcken 3.n.

Der allgemeine Erfindungsgedanke besteht darin, die Steuerblöcke 3 so zu gestalten, dass diese eine vorgeschaltete Druckwaage enthalten und außerdem einen steuerbaren

Druckteiler, mit dessen Hilfe ein Teil des Steuerstroms für das Wegeventil 11.1 bzw. 11.2 in den Tank ableitbar ist, falls der höchste Lastdruck größer ist als die Summe von Pumpendruck und einer Minimaldifferenz von beispielsweise 25 bar, was mittels des 2/2-Wege-Proportionalventils 15.1 bzw. 15.2 detektier- und steuerbar ist.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 2 mit ihren Steuerblöcken 3.1, 3.2 und gegebenenfalls weiteren Steuerblöcken 3.n gleicht also automatisch eine Unterversorgung aus. Sie kann deshalb vorteilhaft nicht nur dann eingesetzt werden, wenn bei einem Arbeitsgerät mit einer Unterversorgung zu rechnen ist, sondern grundsätzlich auch dann, wenn auslegungsmäßig mit einer Unterversorgung nicht gerechnet werden muss. Sollte eine Unterversorgung bei widrigen Umständen dennoch vorkommen, dann wird die

Unterversorgung automatisch ausgeglichen. Abnorme Betriebszustände des Arbeitsgeräts werden so sicher vermieden.

Claims

Patentansprüche

1. Steuervorrichtung für mindestens zwei hydraulische Antriebe, die durch Steuerblöcke (3.1; 3.2) ansteuerbar sind, bei denen die hydraulischen Antriebe mittels Wegeventilen (11.1; 11.2) steuerbar sind, die ihrerseits mittels als Vorsteuerventile wirkenden Proportional-Druckminderventilen (13.1, 14.1; 13.2, 14.2) ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Steuerblöcke (3.1; 3.2) eine vorgeschaltete Druckwaage (12.1; 12.2)

- und einen steuerbaren Druckteiler enthalten,

- wobei zwischen die Proportional-Druckminderventile (13.1, 14.1; 13.2, 14.2) und die hydraulischen Steuereingänge des Wegeventils ( 11.1 ; 11.2) ein hydraulisch angesteuertes 2/2- Wege-Proportional ventil (15.1; 15.2) geschaltet ist, das zusammen mit Drosselstellen (30.1, 40.1; 30.2, 40.2) den Druckteiler bildet.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ansteuerleitungen des 2/2- Wege-Proportional ventils (15.1; 15.2) je eine weitere Drosselstelle angeordnet ist, nämlich in der Verbindung zur Pumpenleitung (6) eine erste Steuerkolben-Dämpfungsdrosselstelle (45.1; 45.2) und in der Verbindung zur Lastdruckleitung (8) eine zweite Steuerkolben-Dämpfungsdrosselstelle (46.1; 46.2).

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselwirkung der 2/2-Wege-Proportionalventile (15.1; 15.2) durch eine einstellbare Feder (20.1; 20.2) veränderbar ist.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerleitung, die vom Verbindungspunkt der Drosselstellen (30.1, 31.1; 30.2, 31.2) über das 2/2-Wege- Proportionalventil (15.1; 15.2) zum Verbindungspunkt der Drosselstellen (40.1, 41.1; 40.2, 41.2) führt, eine Antiparallelschaltung (50) von zwei vorgespannten Rückschlagventilen (51.1 , 52.1) angeordnet ist

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgespannten Rückschlagventile (51.1, 52.1) sind so ausgelegt sind, dass sie bei einer Druckdifferenz von 5 bar öffnen.