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Die
Erfindung betrifft eine LS-Steueranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 und ein für
eine derartige Steueranordnung geeignetes LS-Wegeventil.
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Derartige
LS-Steueranordnungen sind beispielsweise aus der
DE 197 15 020 A1 oder aus
dem von der Anmelderin veröffentlichten
Datenblatt
RD 64 282 (Steuerblock
M4) bekannt und werden beispielsweise bei mobilen Arbeitsgeräten eingesetzt,
um deren Verbraucher mit Druckmittel zu versorgen. Jedem der Verbraucher
ist dabei ein LS-Wegeventil zugeordnet, über das die Geschwindigkeit
und die Richtung des von einer Pumpe geförderten Druckmittelvolumenstroms
gesteuert wird. Der Pumpendruck wird bei LS-Systemen so eingestellt, dass er um
ein bestimmtes RegelΔp,
beispielsweise 20 bar, über dem
höchsten
Lastdruck der Verbraucher liegt. Der Druckmittelvolumenstrom über eine
durch eine Zulaufsteuerkante des LS-Wegeventils eingestellte Zulaufmessblende
wird bei den genannten bekannten Lösungen durch eine LS- oder
Individualdruckwaage lastunabhängig
konstant gehalten. Ein Druckwaagenkolben der Individualdruckwaage
ist durch eine Feder in Öffnungsrichtung
vorgespannt, zusätzlich zur
Kraft der Feder wirkt der stromabwärts der Zulaufmessblende abgegriffene
Lastdruck ebenfalls in Öffnungsrichtung.
In Schließrichtung
des Druckwaagenkolbens wirkt der stromaufwärts der Zulaufmessblende und
stromabwärts
der Individualdruckwaage abgegriffene Zulaufdruck. Beim Stand der
Technik ist die Individualdruckwaage der Zulaufmessblende vorgeschaltet,
prinzipiell kann die Individualdruckwaage auch wie bei einem aus
der
US 4, 787, 294 bekannten Ausführungsbeispiel
stromabwärts
der Zulaufmessblende angeordnet sein.
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Die
Individualdruckwaage reagiert auf Lastdruckänderungen und wird bei einer
Lastdruckerhöhung
in Öffnungsrichtung
und bei einer Lastdruckerniedrigung in Schließrichtung verschoben. Dadurch wird
der Druck im Zulauf zur Zulaufmessblende durch die Individualdruckwaage
so eingeregelt, dass die durch diesen Zulaufdruck in Schließrichtung
wirkende Kraft im Gleichgewicht ist, mit der Öffnungsrichtung wirkenden Kraft
der Feder und dem Kraftäquivalent
des Lastdrucks. Entsprechend wird der Druck im Zulauf immer um den
konstanten, der Federkraft entsprechenden Betrag höher als
der Lastdruck eingeregelt, so dass über der Zulaufmessblende ein
konstantes Druckgefälle
und somit ein konstanter Volumenstrom vorliegt (lastdruckunabhängige Volumenstromregelung).
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Bei
dem bekannten Mobilsteuerblock M4 kann zum Schutz der verbraucherseitigen
Maschinenausrüstung
der Lastdruck an den beiden Verbraucheranschlüssen einer Kolbenachse jeweils durch
ein Druckbegrenzungsventil individuell begrenzt werden. Bei Ansprechen
dieses Druckbegrenzungsventil wird der tatsächliche Lastdruck verfälscht an
die Individualdruckwaage weitergemeldet, so dass die vorbeschriebene
Volumenstromregelung zum Verbraucheranschluss außer Funktion gesetzt werden
kann. Der über
die Zulaufmessblende eingestellte Druckmittelvolumenstrom kann beispielsweise reduziert
werden, wenn der Verbraucher gegen einen hohen Widerstand gefahren
wird, der eigentlich einen Zulaufdruck oberhalb des eingestellten
Maximaldruckes erfordern würde.
In diesem Fall wird jedoch der Zulaufdruck den am Druckbegrenzungsventil
eingestellten wert nicht mehr als um die Federkraft überschreiten.
Da jedem Verbraucheranschluss ein Druckbegrenzungsventil zugeordnet
ist, können
für jeden
Verbraucheranschluss unterschiedliche Druckeinstellungen eingestellt
werden.
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Es
können
jedoch Betriebsbedingungen auftreten, bei denen in einer Bewegungsrichtung
des Verbrauchers bei verschiedenen Arbeitsgeschwindigkeiten unterschiedliche
Maximaldrücke
erreicht werden müssen.
So kann es beispielsweise erforderlich sein, den Verbraucher bei
größerer Geschwindigkeit
nur mit einem geringen Druck, jedoch bei einer kleineren Geschwindigkeit
mit einem höheren
Druck zu betreiben.
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Bei
einer anderen Anwendung wird z. B. die Geschwindigkeit einer Senkenbewegung
eines Kranauslegers durch eine sogenannte Ablauf-Volumenstromregelung
bewirkt. Dazu wird ein Senkbremsventil vom Zulaufdruck in dem die
Bewegung des Kranauslegers bestimmenden Hydrozylinder auf gesteuert.
Da der Öffnungsdruck
des Senkbremsventils Einfluss auf die Senkgeschwindigkeit des Kranauslegers
hat, muss dieser Öffnungsdruck
möglichst
konstant gehalten werden, um mögliche
Schwingungen zu vermeiden. Dazu lässt sich das vorbeschriebene Druckbegrenzungsventil
zur Begrenzung des Lastdrucks einstellen, so dass die Zulauf-Volumenstromregelung
bei Ansprechen des Druckbegrenzungsventil unwirksam ist. Durch die
Kinematik des Kranauslegers kann dieser jedoch beim Absenken in
Positionen bewegt werden, in denen ein höherer Druck erforderlich ist
als der eingestellte Öffnungsdruck. Dies
ist z. B. ein kleiner Bereich am Ende der Senkbewegung, wobei der
Kranausleger sich in einer Position einer Lastumkehr befindet, in
der sein Eigengewicht einen wesentlich höheren Zulaufdruck erfordert – in diesem
Bereich soll der Kranausleger aus Sicherheitsgründen nur mit geringer Geschwindigkeit
bei höherem
Druck bewegt werden.
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Derartige
Betriebszustände
lassen sich mit den eingangs beschriebenen bekannten Lösungen nicht
beherrschen, da der Zulaufdruck durch das einem Verbraucheranschluss
zugeordnete Druckbegrenzungsventil nur auf einen Wert begrenzt werden kann.
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Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine LS-Steueranordnung und
ein dafür
geeignetes LS-Wegeventil
zu schaffen, die eine mehrstufige Zulaufdruckbegrenzung ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich der LS-Steueranordnung durch die Merkmalskombination
des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des LS-Wegeventils durch
die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruchs 14 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird beim
Verstellen eines Ventilschiebers des LS-Wegeventils in einer Richtung
ein LS-Steuerölströmungspfad
zum Abgreifen des Lastdrucks nacheinander oder überlappend mit zwei Druckbegrenzungskammern
verbunden, denen jeweils ein Druckbegrenzungsventil zur LS-Druckbegrenzung
zugeordnet ist. Der Lastdruck lässt
sich so in unterschiedlichen Hubbereichen des Ventilschiebers auf
verschiedene Werte begrenzen, so dass eine Zulaufdruckbegrenzung
in der eingangs beschriebenen weise ermöglicht ist.
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Dabei
wird es bevorzugt, wenn der Maximaldruck in der während eines
ersten Teilhubs des Ventilschiebers mit dem LS-Steuerölströmungspfad
verbundenen Druckbegrenzungskammer auf einen höheren Druck eingestellt ist,
als derjenige in der zweiten Druckbegrenzungskammer, die während eines sich
anschließenden
Teilhubs wirksam ist. In diesem Fall kann es zugelassen werden,
dass in einem Übergangsbereich
beide Druckbegrenzungskammern mit dem LS-Steuerölströmungspfad verbunden sind, da dann
in jedem Fall das auf den niedrigeren Wert eingestellte Druckbegrenzungsventil
anspricht und somit den Zulaufdruck im zweiten Teilhub begrenzt.
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Bei
einer konkreten Lösung
hat der Ventilschieber einen Druckbegrenzungskanal, der einen Teil
des LS-Steuerölströmungspfades
bildet. Dieser Druckbegrenzungskanal mündet einerseits während der
Verstellung des Ventilschiebers in der einen Richtung in einer mit
dem zugeordneten Verbraucheranschluss verbundenen Arbeitssteuerkammer
und andererseits während
des ersten Teilhubs des Ventilschiebers in der ersten Druckbegrenzungskammer während des
zweiten Teilhubs in der zweiten Druckbegrenzungskammer.
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Um
die Baugröße der Druckbegrenzungsventile
und den Steuerölverlust
möglichst
gering zu halten, ist im Druckbegrenzungskanal zwischen dem Lastabgriff
und dem Druckbegrenzungsventil eine Lastabgriffsdüse ausgebildet.
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Der
Ventilschieber ist besonders einfach aufgebaut, wenn an dessen Außenumfang
zwei beabstandete Umfangsausnehmungen ausgebildet sind, in denen
jeweils ein mit dem den Ventilschieber durchsetzenden Druckbegrenzungskanal
verbundener Düsenkanal
mündet,
d. h., der Druckbegrenzungskanal ist während des ersten Teilhubs über die erste
Umfangsausnehmung und den zugeordneten ersten Düsenkanal mit der ersten Druckbegrenzungskammer
und während
des weiteren Teilhubs über
die zweite Umfangsausnehmung und den zweiten Düsenkanal mit der zweiten Druckbegrenzungskammer
verbunden ist. Der Funktionsbeginn und der Funktionsbereich des
zweiten Druckbegrenzungsventils kann dann durch die Lage und Länge der
Umfangsausnehmungen im Ventilschieber bestimmt werden. Dieser sehr
einfache Aufbau ermöglicht
es, das LS-Wegeventil mit Ausnahme des Steuerkolbens mit Serienkomponenten
zu realisieren.
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Die
Umfangsausnehmungen sind zur Minimierung von Leckagen vorzugsweise
als Taschen ausgebildet.
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In
der Neutralstellung des LS-Wegeventils ist die LS-Steuerkammer über eine
der Druckbegrenzungskammern und eine Tanknut am Ventilschieber mit
einer Ablaufkammer verbunden.
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In
der anderen Verstellrichtung des Ventilschiebers wird der Lastdruck über einen
LS-Kanal abgegriffen und in die LS-Steuerkammer gemeldet.
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Die
Umfangsausnehmungen sind derart ausgebildet, dass sie beim Verstellen
des Ventilschiebers in der zweiten Verstellrichtung die Verbindung zwischen
der LS-Steuerkammer und den Druckbegrenzungskammern absperren, wobei
während
eines vergleichsweise geringen Hubs eine Verbindung noch zugelassen
sein kann.
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Der
Aufbau des Ventilschiebers ist besonders einfach, wenn der LS-Kanal
und der Druckbegrenzungskanal einerseits im gleichen Kolbenbund münden.
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Dieser
Kolbenbund kann mit einer Steuerkante ausgeführt werden, über die
im zweiten Teilhub des Ventilschiebers die erste Druckbegrenzungskammer
mit einer Ablaufkammer verbunden ist.
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Wie
bereits eingangs erwähnt,
kann die Individualdruckwaage der LS-Steueranordnung der Zumessblende
vorgeschaltet sein, wobei ein Druckwaagenkolben in Öffnungsrichtung
von einer Druckwaagenfeder und dem begrenzten Lastdruck und in Schließrichtung
vom Druck im Bereich zwischen der Individualdruckwaage und der Zumessblende
beaufschlagt ist.
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Sonstige
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
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Im
Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
stark vereinfachtes Schaltschema einer Kolbenachse eines Mobilsteuerblocks
mit zweistufiger Zulaufdruckbegrenzung;
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2 Teilhübe eines
Ventilschiebers eines LS-Wegeventils aus 1 bei Verstellung
in einer Richtung und
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3 Teilhübe des Ventilschiebers
bei einer Verstellung in der anderen Richtung.
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1 zeigt
ein schematisiertes Schaltschema einer Ventilscheibe eines Mobilsteuerblockes, durch
die eine Kolbenachse zur Druckmittelversorgung eines Verbrauchers,
beispielsweise eines Betätigungszylinders
eines Kranauslegers gebildet ist. Ein derartiger Mobilsteuerblock
hat ein Eingangselement, ein Endelement und eine Vielzahl von Wegeventilelementen,
die jeweils einem Verbraucher des mobilen Arbeitsgerätes zugeordnet
sind. Das in
1 dargestellte eine LS-Steueranordnung
1 bildende
Wegeventilelement des Ventilsteuerblocks hat einen Druckanschluss
P, zwei Verbraucheranschlüsse
A, B, einen Ablaufanschluss T sowie einen Steuerölablauf Y. Üblicherweise sind derartige
Wegeventilelemente noch mit weiteren Anschlüssen, beispielsweise einem
LS-Anschluss, Anschlüssen
zum Abgreifen des individuellen Lastdrucks an den Verbraucheranschlüssen und
mit Steueranschlüssen ausgeführt. Da
die diese zum Verständnis
der Erfindung nicht beitragen, wurden sie der Einfachheit halber
in der Darstellung gemäß
1 weggelassen. Die
LS-Steueranordnung
1 hat ein stetig verstellbares Wegeventil
2,
eine Individualdruckwaage
4 sowie zwei einstellbare Druckbegrenzungsventile
6,
8 zur Begrenzung
des Lastdrucks. Der Grundaufbau einer derartigen LS-Steueranordnung
ist bereits aus dem eingangs beschriebenen Stand der Technik (
RD 64 282 ) bekannt, so dass
hier nur die zum Verständnis der
Erfindung wesentlichen Bauelemente beschrieben werden.
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Das
stetig verstellbare Wegeventil 2 hat einen Ventilschieber 10,
der durch eine nicht dargestellte Zentrierfederanordnung in seine
in 1 gezeigte Grundposition 0 vorgespannt ist. Der
Ventilschieber 10 lässt
sich elektrisch oder hydraulisch aus seiner dargestellten Grundposition
nach links (Arbeitspositionen A) oder nach rechts (Arbeitspositionen
B) verschieben. Bei einer hydraulischen Vorsteuerung können beispielsweise
Druckreduzierventile verwendet werden, um den Ventilschieber 2 zum
Verstellen mit einer Steuerdruckdifferenz zu beaufschlagen. Der
Ventilschieber 10 ist in einer Ventilbohrung 12 der
Ventilscheibe geführt.
Diese ist in der Darstellung gemäß 1 von
rechts nach links in Radialrichtung zu einer ersten Ablaufkammer 14,
einer Arbeitskammer 16, einer Zulaufkammer 18,
einer weiteren Arbeitskammer 20, einer zweiten Ablaufkammer 22,
einer ersten Druckbegrenzungskammer 24, einer LS-Steuerkammer 26 sowie
einer zweiten Druckbegrenzungskammer 28 erweitert.
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Der
Ventilschieber 10 ist mit vier Steuerbünden ausgeführt, wobei der in 1 rechts
liegende Steuerbund als Tankbund 30, die beiden mittleren Kolbenbunde
als Steuerbund 32 und Steuerbund 34 und der in 1 linke,
etwas längere
Kolbenbund als Endbund 38 bezeichnet wird. Die vorgenannten
Bunde sind jeweils durch Kolbenhälse
voneinander beabstandet. Der Tankbund 30 schließt die Ventilbohrung 12 nach
rechts hin stirnseitig zu einem nicht dargestellten Feder- oder
Steuerraum ab. An der rechten Ringstirnfläche des Steuerbundes 32 ist
eine mit Feinsteuerkerben ausgeführte
Ablaufsteuerkante 40 und an der anderen Ringstirnfläche eine
Zulaufsteuerkante 42 ausgebildet. Entsprechend sind am
zweiten Steuerbund 34 eine weitere Zulaufsteuerkante 44 und
eine weitere Ablaufsteuerkante 46 vorgesehen. Der die Ventilbohrung 12 nach
links in Axialrichtung zu einem Feder- oder Steuerraum hin abdichtende Endbund 38 hat
eine durch den benachbarten Kolbenhals ausgebildete Tanksteuerkante 48.
In der dargestellten Grundposition sperren die Zulaufsteuerkanten 44, 42 die
Druckmittelverbindung von der Zulaufkammer 18 zu den beiden
benachbarten Arbeitskammern 16, 20 ab. Deren Verbindung
zu den außen liegenden
Ablaufkammern 14, 22 ist in der Grundposition
0 durch die beiden Ablaufsteuerkanten 40, 46 gesperrt.
Die Tanksteuerkante 48 befindet sich innerhalb der zweiten
Ablaufkammer 22, die über
eine umlaufende Tanknut 50 am Außenumfang des Endbunds 38 mit
der benachbarten Druckbegrenzungskammer 24 verbunden ist.
Am Außenumfang
des Endbunds 38 sind des Weiteren zwei taschenförmige oder
als Abflachung ausgebildete Umfangsausnehmungen 52, 54 vorgesehen,
wobei die Umfangsausnehmung 52 eine größere Axiallänge als die weitere Umfangsausnehmung 54 aufweist.
In der dargestellten Grundposition mündet die kleinere Umfangsausnehmung 54 in
der LS-Steuerkammer 26, die größere Umfangsausnehmung 52 verbindet
die Druckbegrenzungskammer 24 mit der LS-Steuerkammer 26.
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Der
Ventilschieber 10 ist von einem Druckbegrenzungskanal 56 durchsetzt,
der beim dargestellten Ausführungsbeispiel
von der linken Stirnfläche des
Endbunds 38 her als achsparallele Bohrung gebohrt ist und
mittels eines Verschlussstopfens 58 verschlossen ist. Der
Druckbegrenzungskanal 56 erstreckt sich in Axialrichtung
der Grundposition 0 bis über
die Arbeitskammer 20 hinaus und mündet dann über eine Lastabgriffsdüse 60 im
Außenumfang
des Steuerbunds 34. In der Grundposition 0 ist die Lastabgriffsdüse 60 von
dem Ringsteg zwischen den Kammern 18, 20 überdeckt
und somit geschlossen. Der Druckbegrenzungskanal 56 mündet des
weiteren über
einen ersten radialen Düsenkanal 62 in
der größeren Umfangsausnehmung 52 und über einen zweiten
radialen Düsenkanal 64 in
der kleineren Umfangsausnehmung 54 (Düsenkanäle radial). Demzufolge sind
in der Grundposition die LS-Steuerkammer 26 und die rechte
Druckbegrenzungskammer 24 sowie der Druckbegrenzungskanal 56 mit
der Ablaufkammer 22 verbunden und somit druckentlastet.
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Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist in den Ventilschieber 10 von der anderen Seite her (rechts
in 1) ein in Axialrichtung verlaufender LS-Kanal 66 eingebohrt,
der ebenfalls durch einen Verschlussstopfen 58 verschlossen
ist und der einerseits über
eine Radialbohrung 68 in der Grundposition 0 in die Druckbegrenzungskammer 28 einmündet und
andererseits über
eine radial verlaufende Lastabgriffsbohrung 70 am Außenumfang
des Steuerbunds 32 mündet.
Diese Lastabgriffsbohrung 70 ist durch den Steg zwischen
der Zulaufkammer 18 und der Arbeitskammer 16 in
der Grundposition 0 überdeckt.
Die Zulaufkammer 18 ist über einen Zulaufkanal 72 an
einen Ausgangsanschluss A der Individualdruckwaage 4 angeschlossen,
deren Eingangsanschluss P über
einen Pumpenkanal 74 mit einer LS-Pumpe 76 verbunden
ist, die als Verstellpumpe oder als Konstantpumpe mit Bypassdruckwaage ausgeführt sein
kann. Die Ansteuerung dieser LS-Pumpe 76 erfolgt – wie eingangs
ausgeführt – in Abhängigkeit
vom höchsten
Lastdruck der angesteuerten Verbraucher, wobei der Pumpendruck so
eingeregelt wird, dass er um das Regel-Δp oberhalb dieses höchsten Lastdrucks
liegt.
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Die
Individualdruckwaage 4 ist in der dargestellten Version
mit einer Lasthaltefunktion ausgeführt. Dies wird dadurch erreicht,
dass sie in ihrer federvorgespannten Grundpositon die Verbindung
zwischen P und A absperrt, solange kein Pumpendruck aufgebaut ist.
Eine derartige Individualdruckwaage 4 arbeitet somit in
der Lasthaltefunktion ähnlich
wie ein Rückschlagventil.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
wird in den Regelpositionen (b) der Pumpendruck im Pumpenkanal 74 über eine
Steuerleitung 78 abgegriffen und beaufschlagt den Druckwaagenkolben
in Richtung seiner in 1 mit (c) gekennzeichneten Schließposition.
In Öffnungsrichtung,
d. h., in Richtung der mit (b) gekennzeichneten Regelpositionen
ist der Druckwaagenkolben einerseits durch die Kraft der Druckwaagenfeder 80 und
durch den individuellen Lastdruck beaufschlagt, der über eine
mit der LS-Steuerkammer 26 verbundenen LS-Steuerleitung 80 abgegriffen
wird.
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Die
beiden Arbeitskammern 16, 20 sind über einen
Vorlaufkanal 82 bzw. einen Rücklaufkanal 84 mit
den Verbraucheranschlüssen
A, B verbunden. Je nach Ansteuerung des Wegeventils 2 kann
der Rücklaufkanal 84 auch
als Vorlaufkanal wirken und entsprechend dann der Vorlaufkanal 82 im
Druckmittelrücklauf
liegen. Das Druckbegrenzungsventil 6 ist über einen
Lastdruckbegrenzungskanal 86 mit der Druckbegrenzungskammer 24 verbunden,
entsprechend ist die andere Druckbegrenzungskammer 28 über einen
weiteren Lastdruckbegrenzungskanal 88 mit dem weiteren
Druckbegrenzungsventil 8 verbunden. Bei Erreichen des an
einem der Druckbegrenzungsventile 6, 8 eingestellten
Maximalwertes öffnet dieses
eine Verbindung zum Steuerölablauf
Y, so dass der Druck in der entsprechenden Druckbegrenzungskammer 24, 28 auf
diesen Maximalwert begrenzt ist. Dieser Maximaldruck ist bei beiden
Druckbegrenzungsventilen 6, 8 mechanisch oder
elektrisch/hydraulisch veränderbar
ausgeführt.
Der Ablaufanschluss T ist über
einen Ab laufkanal 90 mit den beiden Ablaufkammern 14, 22 verbunden.
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Es
sei nun angenommen, dass durch Verstellen des Wegeventils 2 aus
seiner dargestellten Grundposition 0 Druckmittel über den
Verbraucheranschluss A zum Verbraucher strömen und von diesem über den
Verbraucheranschluss B zum Tank T hin ablaufen soll, so dass beispielsweise
eine Senkenbewegung eines Kranauslegers bewirkt werden kann. Dazu
wird der Ventilschieber 10 gemäß 1 nach links
verschoben, wobei sich beim Durchfahren des Gesamthubes die in 2 dargestellten
Positionen A1, A2 und A3 überfahren
werden. Zu Beginn der Verstellung des Ventilschiebers 10 nach
links (A1) wird über
die Lastabgriffsdüse 60 die
Verbindung des Druckbegrenzungskanals 56 mit der Arbeitskammer 20 geöffnet, bevor
die Zulaufsteuerkante 44 die Verbindung zwischen der Zulaufkammer 18 und
der Arbeitskammer 20 aufsteuert und die Ablaufsteuerkante 40 die
Druckmittelverbindung zwischen der Ablaufkammer 14 und
der an den Verbraucheranschluss B angeschlossenen Arbeitskammer 16 öffnet. Die
Lastabgriffsbohrung 70 bleibt vom Steg zwischen den Kammern 16, 18 überdeckt.
Während
dieses ersten Teilhubes wird auch die in der Grundstellung durch
die Tanknut 50 geöffnete
Verbindung zwischen der Ablaufkammer 22 und der ersten
Druckbegrenzungskammer 24 abgesperrt. Die LS-Steuerkammer 26 ist über die
größere Umfangsausnehmung 52 mit
der Druckbegrenzungskammer 24 verbunden und somit auch
der Druckbegrenzungskanal 56 mit der LS-Steuerkammer 26 verbunden – d. h.,
in die LS-Steuerkammer 26 und in die Druckbegrenzungskammer 24 wird
bei geschlossenem Druckbegrenzungsventil 6 der Druck in
der Arbeitskammer 20 gemeldet. während der weiteren Verstellung
des Ventilschiebers 10 wird über die Zulaufsteuerkante 44 eine
Zulaufmessblende zwischen der Zulaufkammer 18 und der Arbeitskammer 20 auf
gesteuert und entsprechend Druckmit tel zum Verbraucheranschluss
A gefördert.
Das vom Verbraucher abströmende
Druckmittel strömt über den
Verbraucheranschluss B, den Rücklaufkanal 84,
den von der Ablaufsteuerkante 40 aufgesteuerten Ablaufquerschnitt zwischen
der Arbeitskammer 16 und der Ablaufkammer 14 zum
Tank T hin ab. Der sich stromabwärts
der Zulaufmessblende aufbauende Lastdruck wird dann über die
Lastabgriffsdüse 60,
den Druckbegrenzungskanal 56, den ersten Düsenkanal 62 und
die längere
Umfangsausnehmung 52 bis zum Erreichen der mit A2 gekennzeichneten
Position sowohl in die LS-Steuerkammer 26 als
auch in die Druckbegrenzungskammer 24 gemeldet, wobei der
sich maximal in der Druckbegrenzungskammer aufbauende Lastdruck
durch das Druckbegrenzungsventil 6 begrenzt ist, das auf
einen höheren
Druck eingestellt ist als das weitere Druckbegrenzungsventil 8.
Der in der LS-Steuerkammer 26 anliegende Lastdruck beaufschlagt über die
LS-Steuerleitung 80 den Druckwaagenkolben der Individualdruckwaage 4 in Öffnungsrichtung.
Solange dieser Lastdruck unterhalb des am Druckbegrenzungsventils 6 eingestellten
Wertes liegt, arbeitet die Individualdruckwaage 4 in der
eingangs beschriebenen Weise und regelt in dem Zulaufkanal 72 einen
Druck ein, der immer um einen dem konstanten Betrag der Kraft der
Druckwaagenfeder 80 entsprechenden Wert höher ist
als der individuelle Lastdruck, so dass der Druckabfall über der Zulaufmessblende
lastdruckunabhängig
konstant gehalten werden kann und somit nur vom Öffnungsquerschnitt abhängt. Bei Öffnen des
Druckbegrenzungsventils 6 kann der in Öffnungsrichtung auf die Individualdruckwaage
wirksame Lastdruck nicht diesen voreingestellten Maximalwert überschreiten,
so dass der Zulaufdruck im Zulaufkanal 72 entsprechend
begrenzt ist. D. h., zu Beginn des Hubs des Ventilschiebers ist
das Druckbegrenzungsventil 6 wirksam, so dass der Zulaufdruck
auf einen vergleichsweise hohen Wert bei geringem Druckmittelvolumenstrom
begrenzt ist. Beim weiteren Verschieben des Ventilschiebers 10 (Positionen
A2, A3) wird über
die längere
Ausnehmung 52 die Verbindung zwischen der Druckbegrenzungskammer 24 und
der LS-Steuerkammer 26 abgesperrt und über die kleinere Umfangsausnehmung 54 die
Verbindung des Druckbegrenzungskanals 56 zur linken Druckbegrenzungskammer 28 über den
weiteren Düsenkanal 64 auf
gesteuert. Der über
die Lastabgriffsdüse 60 abgegriffene
Lastdruck wird auch über
den ersten Düsenkanal 62 in
die LS-Steuerkammer 26 gemeldet, da diese in den Positionen
A2, A3 jedoch nicht mit den Druckbegrenzungskammern 24, 28 verbunden
ist, strömt
aus der LS-Steuerkammer 26 praktisch kein Steueröl ab, so
dass über
dem ersten Düsenkanal 62 kein
Druckabfall entsteht. Der maximale Lastdruck im Druckbegrenzungskanal 56 und
damit in der LS-Steuerkammer 26 wird in den Positionen A2,
A3 durch das auf einen niedrigeren Druck eingestellte Druckbegrenzungsventil 8 begrenzt,
dessen Eingang über
den Lastdruckbegrenzungskanal 88 an die Druckbegrenzungskammer 28 angeschlossen
ist. Die Lastabgriffsdüse 60 sorgt
dafür,
dass selbst bei geöffnetem
Druckbegrenzungsventil 8 über den ersten Düsenkanal 62 nicht
direkt der Lastdruck gemeldet wird, da durch die Steuerölströmung über das
geöffnete
Druckbegrenzungsventil 8 an der Lastabgriffsdüse 60 ein
Druckabfall entsteht. Der tatsächliche
Druck im Druckbegrenzungskanal 56 und somit in der LS-Steuerkammer 26 liegt
somit etwas oberhalb des am Druckbegrenzungsventil 8 eingestellten Maximaldruckes – dessen
Einstellwert wird so lange verstellt, bis sich der gewünschte maximale
Lastdruck einstellt. Dementsprechend wird bei Ansprechen des Druckbegrenzungsventils 8 der
Zulaufdruck auf einen niedrigeren Wert bei höherem Druckmittelvolumenstrom
eingestellt. Während
der Verstellung des Ventilschiebers A in Richtung der Position A3
wird über
die Tanksteuerkante 48 die Verbindung zwischen der Ablaufkammer 22 und
der Druckbegrenzungskammer 24 auf gesteuert, so dass das letztere
druckentlastet ist. Des Weiteren bleibt in den vorbe schriebenen
Positionen A1, A2, A3 die Lastabgriffsbohrung 70 vom Steg
zwischen der Zulaufkammer 18 und der Arbeitskammer 16 überdeckt.
Wie eingangs beschrieben wird der Funktionsbeginn und der Funktionsbereich
des zweiten Druckbegrenzungsventils durch die Geometrie der Umfangsausnehmungen 52, 54 bestimmt.
Dabei ist es nicht notwendigerweise erforderlich, dass der Druckbegrenzungskanal 56 aufeinanderfolgend
mit der Druckbegrenzungskammer 24 und der Druckbegrenzungskammer 28 verbunden
wird – es
ist auch möglich,
in einem Übergangsbereich
den Druckbegrenzungskanal 56 mit beiden Druckbegrenzungskammern 24, 28 zu
verbinden – der
Druck ist dann in jedem Fall auf den niedrigeren, vom Druckbegrenzungsventil 8 vorgegebenen
wert begrenzt.
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Soll
nun der Verbraucher über
den Verbraucheranschluss B mit Druckmittel versorgt werden und das
vom Verbraucher abströmende
Druckmittel über den
Verbraucheranschluss A zum Tank T hin ablaufen, so wird der Ventilschieber
aus seiner in 1 dargestellten Grundposition
0 nach rechts in Richtung der Positionen B1, B2 gemäß 3 verschoben.
Während
dieser Verstellung des Ventilschiebers 10 nach rechts öffnet sich
die Lastabgriffsbohrung 70 zu der mit dem Verbraucheranschluss
B verbundenen Arbeitskammer 16. Gleichzeitig oder etwas
später
wird über
die Zulaufsteuerkante 42 die Zulaufmessblende zwischen
der Zulaufkammer 18 und der Arbeitskammer 16 aufgesteuert
und entsprechend über
die Ablaufsteuerkante 46 ein Ablaufquerschnitt zwischen
der Arbeitskammer 20 und der Ablaufkammer 22 geöffnet. Ganz
zu Beginn der Verschiebung aus der Grundposition (0) heraus ist
der Düsenkanal 64 des
Ventilschiebers 10 noch zur Druckbegrenzungskammer 28 hin
geöffnet,
so dass bei Überschreiten
des Lastdrucks am Verbraucheranschluss B das auf einen niedrigeren
Wert eingestellte Druckbegrenzungsventil 8 öffnen kann
und etwas Steueröl zum
Steuerölablauf
Y abströmt – dieser
Verlust ist jedoch relativ gering und kann in Kauf genommen werden.
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Der
stromabwärts
der Zulaufmessblende in der Arbeitskammer 16 anliegende
Druck wird über die
Lastabgriffsbohrung 70, den LS-Kanal 66 und die Radialbohrung 68 in
die LS-Steuerkammer 26 gemeldet. Dieser Lastdruck ist nicht
begrenzt, so dass die Individualdruckwaage 4 stets durch
den tatsächlichen
Lastdruck in Öffnungsrichtung
beaufschlagt ist. während
des gesamten Hubes (B1, B2) des Ventilschiebers 10 bleibt
die Lastabgriffsdüse 60 vom
Steg zwischen der Zulaufkammer 18 und der Arbeitskammer 20 überdeckt,
so dass über
diese kein Lastdruck abgegriffen werden kann.
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Die
vorbeschriebene Konstruktion lässt
sich auf sehr einfache Weise mit Serienbauelementen realisieren,
wobei lediglich die Geometrie des Steuerschiebers durch Vorsehen
der Umfangsausnehmungen und des Druckbegrenzungskanals sowie der Lastabgriffsdüse 60 angepasst
werden muss. Prinzipiell ist es auch möglich, den Druckbegrenzungskanal 56 und
den LS-Kanal in unterschiedlichen Kolbenbunden münden zu lassen.
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Wie
bereits erwähnt,
kann die Individualdruckwaage auch der Zumessblende nachgeschaltet sein.
Anstelle der taschenförmigen
Umfangsausnehmungen 52, 54 können auch umlaufende Ringnuten gewählt werden – diese
Variante lässt
sich zwar einfacher herstellen, hat jedoch den Nachteil, dass die Leckage
erhöht
ist.
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Offenbart
sind eine LS-Steueranordnung und ein LS-Wegeventil, über die
der Lastdruck in einer Verstellrichtung des LS-Wegeventils auf zwei
unterschiedliche Maximalwerte begrenzbar ist.
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- 1
- LS-Steueranordnung
- 2
- Wegeventil
- 4
- Individualdruckwaage
- 6
- Druckbegrenzungsventil
- 8
- Druckbegrenzungsventil
- 10
- Ventilschieber
- 12
- Ventilbohrung
- 14
- Ablaufkammer
- 16
- Arbeitskammer
- 18
- Zulaufkammer
- 20
- weitere
Arbeitskammer
- 22
- 2.
Ablaufkammer
- 24
- Druckbegrenzungskammer
- 26
- LS-Steuerkammer
- 28
- Druckbegrenzungskammer
- 30
- Tankbund
- 32
- Steuerbund
- 34
- Steuerbund
- 36
- Tankbund
- 38
- Endbund
- 40
- Ablaufsteuerkante
- 42
- Zulaufsteuerkante
- 44
- weitere
Zulaufsteuerkante
- 46
- weitere
Ablaufsteuerkante
- 48
- Tanksteuerkante
- 50
- Tanknut
- 52
- Umfangsausnehmung
- 54
- kleinere
Umfangsausnehmung
- 56
- Druckbegrenzungskanal
- 58
- Verschlussstopfen
- 60
- Lastabgriffsdüse
- 62
- 1.
Düsenkanal
- 64
- 2.
Düsenkanal
- 66
- LS-Kanal
- 68
- Radialbohrung
- 70
- Lastabgriffsbohrung
- 72
- Zulaufkanal
- 74
- Pumpenkanal
- 76
- Pumpe
- 78
- Steuerleitung
- 80
- LS-Steuerleitung
- 82
- Vorlaufkanal
- 84
- Rücklaufkanal
- 86
- Lastdruckbegrenzungskanal
- 88
- weiterer
Lastdruckbegrenzungskanal
- 90
- Ablaufkanal