DE102009017506A1

DE102009017506A1 - Drucknachkompensiertes Hydrauliksteuerungsventil mit lastabhängiger Druckbegrenzung

Info

Publication number: DE102009017506A1
Application number: DE102009017506A
Authority: DE
Inventors: Andreas S. Hartland Pack; Lynn Eagle Russell
Original assignee: Husco International Inc
Current assignee: Husco International Inc
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2009-12-03
Also published as: US7854115B2; US20090266070A1; JP2009281587A

Abstract

Eine Gruppierung von Ventilsektionen in einem Hydrauliksystem, sind mit einer Versorgungsleitung, einer Tankrückführleitung und einer Lasterfassungsleitung verbunden. Eine Ventilsektion umfasst ein Steuerungsventil mit einer Dosieröffnung, durch welche Fluid von der Versorgungsleitung zu einem Ventilauslass strömt. Ein Lasterfassungsknoten ist durch eine Lasterfassungsöffnung mit der Lasterfassungsleitung verbunden. Eine Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung verhindert, dass Druck am Lasterfassungsknoten einen Schwellenwert übersteigt. Eine Druckkompensationseinrichtung ist in einen Fluidpfad zwischen dem Ventilauslass und einem der hydraulischen Stellorgane in Verbindung gebracht. Die Druckkompensationseinrichtung öffnet und schließt den Fluidpfad ansprechend auf Druck am Ventilauslass und Druck am Lasterfassungsknoten, wodurch die maximale Druckhöhe gesteuert wird, welche die jeweilige Ventilsektion an das hydraulische Stellorgan anzulegen vermag.

Description

Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen

Nicht anwendbar

Ausführungen betreffend von der US-Regierung geförderter Forschung oder Entwicklung

nicht anwendbar

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Ventilaufbauten zum Steuern der Strömung bzw. des Durchsatzes und des Drucks von Fluid zum hydraulischen Antreiben einer Maschine. Insbesondere betrifft die Erfindung druckkompensierte Ventile, wobei eine feststehender Differenzdruck aufrechterhalten werden soll, um einen gleichmäßigen Durchsatz zu erzielen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Landwirtschaftliche Maschinen, Baumaschinen und industrielle Maschinen weisen Bestandteile auf, die durch hydraulische Stellorgane bewegt werden, wie etwa Zylinder-/Kolbenanordnungen. Die Anwendung von Hydraulikfluid auf das hydraulische Stellorgan wird häufig durch ein Ventil mit einer Spule gesteuert, das durch einen manuell betätigten Hebel oder ein elektrisches Solenoid bewegt wird. Die Bewegung der Spule in unterschiedliche Stellungen innerhalb des Ventilkörpers variiert proportional die Strömung von unter Druck stehendem Fluid von der Pumpe zu einer Kammer des Zylinders und steuert den Fluidablauf aus einer weiteren Zylinderkammer. Typischerweise sind mehrere Ventile zum Betätigen unterschiedlicher hydraulischer Stellorgane nebeneinander in Sektionen eines größeren Ventilaufbaus kombiniert.
Die Geschwindigkeit eines hydraulisch angetriebenen Bestandteils der Maschine hängt ab von den Querschnittsflächen von Steueröffnungen in dem Spulenventil und dem Druckabfall über diesen Öffnungen. Um die Steuerung zu erleichtern, sind druckkompensierte Hydrauliksteuerungssysteme zum Einstellen und Aufrechterhalten des Druckabfalls entwickelt worden. Dies bisherigen Steuerungssysteme umfassen Lasterfassungsleitungen, die den Druck an den Ventilarbeitsanschlüssen zu dem Eingang einer variablen Verdrängungshydraulikpumpe übertragen, die unter Druck stehendes Hydraulikfluid in dem System zuführt. Die resultierende Selbsteinstellung der Pumpenleistung führt zu einem in etwa konstanten Druckabfall über einer Steuerungsöffnung, deren Querschnittsfläche durch Maschinenbedienungspersonal variiert wird. Dies erleichtert die Steuerung deshalb, weil der Druckabfall konstant gehalten wird, wobei die Geschwindigkeit des Maschinenbestandteils lediglich durch die Querschnittsfläche einer Dosieröffnung festgelegt wird, die durch Bedienpersonal veränderbar ist.
In ein derartiges System gemäß dem Stand der Technik ist im US-Patent Nr. 5,579,642 mit dem Titel ”Druckkompensationshydrauliksteuerungssystem” offenbart. Dieses System nützt eine Kette aus Pendelventilen zum Erfassen des Drucks an jedem kraftbetätigten Arbeitsanschluss jedes Ventilabschnitts sowie zum Wählen des höchsten dieser Arbeitsanschlussdrücke als ”Lasterfassungsdruck”. Der resultierende Lasterfassungsdruck wird an ein Isolatorventil angelegt, welches den Steuerungseingang der Pumpe mit entweder dem Pumpenausgang oder dem Systemtank abhängig vom Arbeitsanschlussdruck verbindet. Das Isolatorventil ist in ei ner getrennten speziellen Endsektion des Ventilaufbaus enthalten.
Der an den Steuerungseingang der Pumpe angelegte Steuerungsdruck wird auch an ein getrenntes Druckkompensationsventil angelegt, das in jedem Ventilabschnitt zwischen der Dosieröffnung des Steuerungsventils und der angetriebenen Last zu liegen kommt. Diese Anordnung wird als ”drucknachkompensiertes Hydrauliksteuerungsventil” bezeichnet, weil die Kompensation nach bzw. stromabwärts von der Dosieröffnung zu liegen kommt. Das Druckkompensationsventil spricht auf den Steuerungsdruck an durch Erzeugen eines im Wesentlichen feststehenden Differenzdrucks über der Spule. Wenn der Durchsatzbedarf für den Ventilabschnitt die verfügbare Durchsatz- bzw. Strömungszufuhr übersteigt, teilt das Druckkompensationsventil in den Ventilsektionen die verfügbare Strömung bzw. den Durchsatz zwischen den Ventilabschnitten proportional zu den Dosieröffnungen in den jeweiligen Spulen auf.
Bei der Drucknachkompensationstechnik gemäß dem Stand der Technik empfängt das Druckkompensationsventil in jeder Ventilsektion dasselbe Steuerungssignal, das aus dem Lasterfassungssignal abgeleitet wird. Für bestimmte Maschinen ist es jedoch erwünscht, individuell den Lasterfassungsdruck zu begrenzen, der das Druckkompensationsventil in gewählten Ventilsektionen steuert. Bislang war eine individuelle Begrenzung in Drucknachkompensationssystemen schwierig zu realisieren, weil das Lasterfassungsdrucksignal, welches in jeder Ventilsektion Begrenzung bewirkt, häufig sämtliche Ventilsektionen beeinflusst hat.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Hydrauliksystem besitzt eine Gruppierung von Ventilsektionen, die Fluidströmung aus einer Versorgungsleitung zu unterschiedlichen Hydraulikstellorganen steuern, wie etwa Zylinder- /Kolbenanordnungen. Der Druck des Fluids in der Versorgungsleitung von einer Pumpe wird ansprechend auf Druck in einer Lasterfassungsleitung geregelt, bei dem es sich um den größten Lastdruck von sämtlichen Ventilsektionen handelt. Bevorzugt steuert außerdem jede Ventilsektion die Fluidströmung zurück von dem zugeordneten Hydraulikstellorgan zu einer Tankrückführleitung.
Zumindest eine der Ventilsektionen besitzt eine Druckkompensationseinrichtung, die durch einen modifizierten Lasterfassungssensor gesteuert ist, der individuell druckbegrenzt ist. Diese eine Ventilsektion umfasst ein Steuerungsventil, wie beispielsweise ein herkömmliches Spulenventil mit einer Dosieröffnung, durch welche Fluid aus der Versorgungsleitung zu einem Ventilauslass strömt. Ein Lasterfassungsknoten ist durch eine Lasterfassungsöffnung mit der Lasterfassungsleitung verbunden. Eine Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung ist betätigbar in Verbindung gebracht, um zu verhindern, dass Druck am Lasterfassungsknoten einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Die Lasterfassungsöffnung verhindert, dass der begrenzte Druck am Lasterfassungsknoten den Druck in der Lasterfassungsleitung beeinflusst.
Eine Druckkompensationseinrichtung ist zwischen dem Ventilauslass und einem der hydraulischen Stellorgane in Verbindung gebracht. Die Druckkompensationseinrichtung öffnet und schließt den Fluidpfad in Reaktion auf Druck am Kompensationseinrichtungsauslass und Druck am Ersterfassungsknoten, wodurch die maximale Druckhöhe gesteuert wird, die die jeweilige Ventilsektion an das hydraulische Stellorgan anzulegen vermag.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Druckkompensationseinrichtung ein Ventil, welches den Fluidpfad bei Druck an dem Ventilauslass schließt, der den Druck am Lasterfassungsknoten übersteigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Betätigung der Druckkompensationseinrichtung teilweise durch ein Selektionsventil bzw. Wahlventil gesteuert. Das Selektionsventil besitzt einen ersten Einlass, der mit der Lasterfassungsleitung verbunden ist, einen zweiten Einlass, der mit der Versorgungsleitung verbunden ist, und einen Selektionsauslass. Das Selektionsventil verbindet den ersten Einlass mit dem Selektionsauslass außer bei Reaktion auf Druck in der Lasterfassungsleitung, der den Druck am Lasterfassungsknoten übersteigt, zu welchem Zeitpunkt der zweite Einlass mit dem Selektionseinlass verbunden ist. Der Selektionsauslass ist in Verbindung gebracht, um Druck an die Druckkompensationseinrichtung anzulegen, welche öffnet, wenn der Druck am Ventilauslass den Druck am Selektionsauslass übersteigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die eine Ventilsektion außerdem ein Lasterfassungsrückkopplungsventil, das Druck von der Versorgungseinleitung an die Lasterfassungsleitung anlegt, wenn ein Lastdruck, der durch die Druckkompensationseinrichtung gesteuert ist, größer ist als der existierende Druck in der Lasterfassungsleitung. Weitere Ventilsektionen besitzen ähnliche Mechanismen zum Gewährleisten, dass der Druck in der Lasterfassungsleitung gleich dem größten Lastdruck von den mehreren Ventilsektionen ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Hydrauliksystems, das einen drucknachkompensierten Ventilaufbau verwendet, in welchem der Lasterfassungsdruck, der in einer Ventilsektion genutzt wird, individuell begrenzt ist; und
2 zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform zum unabhängigen Begrenzen des Lasterfassungsdrucks, der in einer Ventilsektion benutzt ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Wie in 1 gezeigt, steuert ein Hydrauliksystem 10 die Bewegung von hydraulisch mit Kraft versorgten Arbeitselementen einer Maschine, wie etwa der Ausleger, der Arm und den Eimer eines Baggers. Hydraulikfluid ist in einem Vorratsbehälter bzw. Tank 12 bevorratet, aus welchem das Fluid durch eine herkömmliche Lasterfassungspumpe 14 variabler Verdrängung abgezogen und unter Druck in einer Versorgungsleitung 16 zugeführt wird. Druck in der Versorgungsleitung ist durch ein erstes Druckentlastungsventil 15 begrenzt. Die Versorgungsleitung 16 liefert unter Druck stehendes Fluid zu einem Ventilaufbau 20, der die Strömung dieses Fluids zu mehreren hydraulischen Stellorganen 18 und 19 steuert. Der Ventilaufbau 20 umfasst erste und zweite individuelle Ventilsektionen 21 und 22, die zwischen zwei Endabschnitten 23 und 24 nebeneinanderliegend miteinander verbunden sind, obwohl je nach Bedarf für den Betrieb zusätzlicher hydraulischer Stellorgane mehr Ventilsektionen vorgesehen sein können.
Jedes hydraulische Stellorgan 18 und 19 weist einen Zylinder 25 auf, der einen Kolben 26 enthält, der das Gehäuseinnere in eine Kopfkammer 27 und eine Stangenkammer 28 unterteilt, an welche Kammern unter Druck stehendes Fluid zur Bewegung des Kolbens angelegt ist. Das Fluid kehrt von diesem hydraulischen Stellorganen durch den Ventilaufbau 20 in eine Tankrückführleitung 30 zurück, die zu dem Tank 12 führt. Der Kolben 26 ist an einer Last 29 angebracht, die durch das jeweilige hydraulische Stellorgan 18 bzw. 19 betätigt ist.
Die erste Ventilsektion 21 besitzt herkömmlichen Aufbau und nutzt eine an sich bekannte Druckkompensationstechnik. Ein erstes Dreistellungssteuerungsventil 32 weist eine erste Spule 34 auf, die in unterschiedliche Betätigungsstellung entweder durch einen manuell zu bedienenden Hebel oder ein elektrisches Sole noid beispielsweise verschoben wird. Das erste Steuerungsventil 32 besitzt einen Einlassanschluss 35, der mit der Versorgungsleitung 16 verbunden ist, und einen Auslassanschluss, der mit der Tankrückführleitung 30 verbunden ist. Ein Paar von Arbeitsanschlüssen des ersten Steuerungsventils 32 sind mit den Kopf- und Stangenkammern 27 und 28 des ersten hydraulischen Stellorgans 18 verbunden. Eine Bewegung der ersten Spule 34 in eine Stellung legt unter Druck stehendes Fluid aus der Versorgungsleitung 16 and der Kopfkammer 27 an und fördert Fluid von der Stangenkammer 28 in die Tankrückführleitung 30. In einer weitere Stellung der ersten Spule 34 strömt Fluid aus der Versorgungsleitung 16 in die Stangenkammer 28 und Fluid aus der Kopfkammer 27 strömt zu der Tankrückführleitung 30. In der gezeigten mittleren bzw. neutralen Stellung der Spule steht das erste hydraulische Stellorgan 18 nicht in Verbindung mit sowohl der Versorgungsleitung 16 wie der Tankrückführleitung 30.
Das erste Steuerungsventil 32 besitzt eine Dosieröffnung 36, deren Größe variiert wird durch Bewegen der ersten Spule 34 zur proportionalen Steuerung der Fluidströmung aus der Versorgungsleitung zu den ersten hydraulischen Stellorganen 18. Die Dosieröffnung 36 verbindet den Einlassanschluss 35 mit einem Brückendurchlass 38. Ein herkömmliches erstes Druckkompensationsventil 40 kommt in dem Brückendurchlass 38 zu liegen. Das erste Druckkompensationsventil 40 steuert die Fluidströmung durch den Brückendurchlass 38 in Reaktion auf eine Druckdifferenz zwischen der Versorgungsleitung 16 und dem Auslass der Dosieröffnung 36. Der Druck am Dosieröffnungsauslass steht außerdem über ein Rückschlagventil 44 mit einer Lasterfassungsleitung 42 in Verbindung, welche sich durch den Abschnitt des Ventilsaufbaus 20 erstreckt. Das Rückschlagventil 44 öffnet, wenn der Druck am Dosieröffnungsauslass des ersten Steuerungsventils 32 größer ist als die Dosieröffnungslauslassdrücke von den anderen Ventilsektionen, die in ähnlicher Weise an die Lasterfassungsleitung 42 angelegt sind.
Die Lasterfassungsleitung 42 erstreckt sich in den ersten Endabschnitt 23 hinein, in welchem eine druckkompensierte Ablaufreguliereinrichtung 52 die Lasterfassungsleitung 42 mit der Tankrückführleitung 30 verbindet. Wenn sämtliche der Stellorgane 18 und 19 inaktiv sind, leitet die druckkompensierte Ablaufregeleinrichtung 52 Druck in der Lasterfassungsleitung 42 ab, wodurch die Pumpenleistung zu diesem Zeitpunkt reduziert ist. Die druckkompensierte Ablaufregeleinrichtung 52 enthält ein Entlastungsventil, welches den Druck in der Lasterfassungsleitung 42 bezüglich des Erreichens eines nichtakzeptablen Niveaus begrenzt. In der ersten Endsektion 23 ist eine zusätzliche Versorgungsleitung 50 mit der Versorgungsleitung 16 durch eine Öffnung 54 verbunden, welche den maximalen Durchsatz bzw. die maximale Strömung zwischen diesen Leitungen begrenzt und die zusätzliche Versorgungsleitung 50 erstreckt sich durch die anderen Ventilsektionen 21 und 22 und endet an der zweiten Endsektion 24.
Die zweite Ventilsektion 22 umfasst ein zweites Dreistellungssteuerungsventil 60 mit einer zweiten Spule 62, die in unterschiedliche Betätigungsstellungen durch entweder einen durch eine Bedienperson manuell bedienten Hebel oder ein elektrisches Solenoid beispielsweise verschoben wird. Das zweite Steuerungsventil 60 besitzt einen Einlassanschluss 64, der mit der Versorgungsleitung 16 verbunden ist, und einen Auslassanschluss, der mit der Tankrückführleitung 30 verbunden ist. Ein Paar von Arbeitsanschlüssen des zweiten Steuerungsventils 60 sind mit den Kopf- und Stangenkammern 27 und 28 des zweiten hydraulischen Stellorgans 19 verbunden. Durch Bewegen der zweiten Spule 62 in eine Stellung wird unter Druck stehendes Fluid aus der Versorgungsleitung 16 der zweiten Kopfkammer 27 des zweiten hydraulischen Stellorgans 19 zugeführt und Fluid aus der Stangenkammer 28 wird zu der Tankrückführleitung 30 gefördert. In einer weiteren Stellung der zweiten Spule 62 strömt Fluid aus der Versorgungsleitung 16 in die Stangenkammer 28 und Fluid aus der Kopfkammer 27 strömt zu der bzw. in die Tankrückführleitung 30. In der dargestellten zentralen bzw. neutralen Stellung der zweiten Spule 62 steht das erste hydraulische Stellorgan 18 nicht weiterhin in Verbindung mit sowohl der Versorgungsleitung 16 wie der Tankrückleitung 30. Das zweite Steuerungsventil 60 besitzt eine zweite Dosieröffnung 65, deren Größe durch Bewegen der zweiten Spule 62 verändert wird, um die Fluidströmung bzw. den Fluiddurchlass von der Versorgungsleitung 16 zum zweiten hydraulischen Stellorgan 19 proportional zu steuern. Die zweite Dosieröffnung 65 verbindet den Einlassanschluss 64 mit einem Spulenauslass 66.
Der zweite Ventilabschnitt 22 enthält einen neuartigen ersten Druckkompensationskreis 70, der durch einen Lasterfassungsdruck betätigt ist, der unabhängig von den anderen Ventilsektionen auf eine Druckgrenze eingestellt werden kann. Dieser erste Druckkompensationskreis 70 umfasst ein zweites Druckkompensationsventil 72, das betriebsmäßig in Verbindung gebracht ist, um den Fluiddurchsatz bzw. die Fluidströmung durch ein Lasthalterückschlagventil 67 und einen zweiten Brückendurchlass 68 zu steuern. Das zweite Druckkompensationsventil 72 reagiert auf eine Druckdifferenz zwischen dem Kompensationseinrichtungsauslassdruck und dem Druck in den Lasterfassungsknoten 74. Das zweite Druckkompensationsventil 72 weist insbesondere ein Ventilelement auf, auf dessen einer Seite der Auslassdruck von der Kompensationseinrichtung durch eine Öffnung 75 angelegt ist, während der Druck in dem Lasterfassungsknoten 74 längs einer Federkraft an die gegenüberliegende Seite dieses Ventilelements angelegt ist. Die Federkraft und der Druck von dem Lasterfassungsknoten spannen das zweite Druckkompensationsventil 72 in Richtung auf die offene Stellung vor.
Der Lasterfassungsknoten 74 ist mit der Lasterfassungsleitung 42 über eine Lasterfassungsöffnung 76 (z. B. 0,5 mm) verbunden.
Der Druck in dem Lasterfassungsknoten 74 wird durch eine Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung 78 ermittelt, bei der es sich bevorzugt um ein einstellbares Entlastungsventil handelt, das öffnet, wenn der Druck in dem Lasterfassungsknoten einen Schwellenwert übersteigt. Die Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung 78 verhindert dadurch, dass der Druck in dem Lasterfassungsknoten 74 nicht größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert. Der Druck am Lasterfassungsknoten 74 kann außerdem über ein einstellbares Entlastungsventil an einem entfernten Ort gesteuert werden, der außerhalb des primären Steuerungsventilaufbaus 20 zu liegen kommt.
Wenn an der Lasterfassungsleitung 42 ein relativ niedriger Druckpegel anliegt, (d. h., ein Pegel kleiner als die Schwelle der Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung 78) wird dieser Druckpegel über die Lasterfassungsöffnung 76 an das zweite Druckkompensationsventil 72 angelegt. Zu diesen Zeitpunkten wird der Betrieb der zweiten Ventilsektion 22 druckkompensiert auf Grundlage des vollständigen Primärlasterfassungsdrucks. Sollte der Druck in der Lasterfassungsleitung 42 die Schwelle der Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung 78 übersteigen, öffnet das zuletzt genannte Ventil und hält den Druck in dem Lasterfassungsknoten 74 auf dem Druckschwellenwert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Betrieb der zweiten Ventilsektion 22 druckkompensiert auf Grundlage des begrenzten Lasterfassungsdrucks. Die Lasterfassungsöffnung 76 ist derart bemessen, dass sie verhindert, dass die Druckbegrenzung in dem Lasterfassungsknoten 74 den Druck in der Lasterfassungsleitung 42 beeinflusst. In Folge hiervon basiert die Druckkompensation in den anderen Ventilsektionen, wie der ersten Ventilsektion 21 auf dem vollständigen primären Lasterfassungsdruck. Der erste Druckkompensationskreis 70 erlaubt es deshalb, dass die zweite Ventilsektion eine unabhängige Druckkompensationsgrenze aufweist, welche die übrigen Ventilsektionen nicht beeinflusst.
Die übrigen bzw. weiteren Ventilsektionen können ebenfalls einen Druckkompensationskreis ähnlich dem Kreis 70 mit unabhängigen Druckgrenzen aufweisen, die festgelegt sind durch Einstellen ihrer individuellen Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung 78. Wenn mehrere Ventilsektionen dieselbe Druckgrenze aufweisen sollen, kann lediglich eine dieser Ventilsektionen den Druckkompensationskreis 70 aufweisen, der mit einem Lasterfassungsknoten 74 verbunden ist, der sich in die übrigen Ventilsektionen erstreckt.
Ein Lasterfassungsrückkopplungsventil 79 in der zweiten Ventilsektion 22 ist zwischen die zusätzliche Versorgungsleitung 50 und die Lasterfassungsleitung 42 geschaltet. Das Lasterfassungsrückkopplungsventil 79 ist in eine offene Stellung federvorgespannt und bleibt offen, wenn der Druck in dem zweiten Brückendurchlass 68 am Auslass des zweiten Druckkombinationsventils 72 den Druck in der Lasterfassungsleitung 42 übersteigt. Wenn das Lasterfassungsrückkopplungsventil 79 offen ist, ist der Arbeitsanschlussdruck der zweiten Ventilsektion 22 größer als die Arbeitsanschlussdrücke in den übrigen Ventilsektionen, wodurch gewährleistet ist, dass der größte Arbeitsanschlussdruck an die Lasterfassungsleitung 42 angelegt wird, welche die Druckleistung der Pumpe 14 variabler Verdrängung steuert. Wenn die Arbeitsanschlussdrücke der übrigen Ventilsektionen größer sind als derjenige der zweiten Ventilsektion 22, schließt der höhere Lasterfassungsdruck von diesem übrigen bzw. weiteren Sektionen das Lasterfassungsrückkopplungsventil 79.
Die Federvorspannung des Lasterfassungsrückkopplungsventils 79 hat den sekundären Vorteil, dass ein Teil der Strömung bzw. des Durchsatzes in die Lasterfassungsleitung 42 ablaufen kann, wenn die Steuerungsventile 60 und 32 sich in den neutralen Stellungen befinden. Dies führt zu einer Beibehaltung der Strömung einer kleinen Fluidmenge durch den Ventilaufbau 20, wodurch eine Aufwärmwirkung bei kalter Witterung bereitgestellt wird. Ein weiterer Vorteil besteht in einer verbesserten Reaktion aufgrund des Lasterfassungsrückkopplungsventils 79, das sich bereits in einem Zustand befindet, in welchem Fluid in die Lasterfassungsleitung 42 zugeführt wird, wenn ein Steuerungsventil 60 oder 32 aktiviert ist.
Das Lasterfassungsrückkopplungsventil 79 kann ohne Vorspannungsfeder arbeiten, in welchem Fall die Ventilstellung vollständig von der Druckbalance bezüglich jedes Endes des Lasterfassungsrückkopplungsventils abhängt. Alternativ kann das Lasterfassungsrückkopplungsventil 79 in die geschlossene Stellung per Feder vorgespannt sein.
Wie in 2 gezeigt, kann die zweite Ventilsektion 22 einen zweiten Druckkompensationskreis 80 anstelle des ersten Druckkompensationskreises 70 nutzen. Bestandteile der Ventilsektion in 2, die demjenigen in 1 entsprechen, sind mit identischen Bezugsziffern bezeichnet. Der zweite Druckkompensationskreis 80 umfasst ein drittes Druckkompensationsventil 82, das betriebsmäßig in Verbindung gebracht ist, um die Fluidströmung bzw. den Fluiddurchsatz durch den zweiten Brückendurchlass 68 zu steuern. Das dritte Druckkompensationsventil 82 reagiert auf eine Druckdifferenz zwischen dem Spulenauslass 66 der zweiten Dosieröffnung 65 und Druck in dem Zwischendurchlass 84. Insbesondere umfasst das dritte Druckkompensationsventil 82 ein Ventilelement, an einer Seite von welchem der Dosieröffnungsauslassdruck angelegt ist sowie Druck im Zwischendurchlass 84 und Kraft von einer Feder an der gegenüberliegenden Seite des Ventilelements angelegt sind. Die Feder spannt das dritte Druckkompensationsventil 82 in einen geschlossenen Zustand vor.
Der Druck in dem Zwischendurchlass 84 wird von einer Betätigung eines Dreistellungs-Dreiwegeselektionsventil 86 abgeleitet, das einen Auslass aufweist, der direkt mit dem Zwischendurchlass verbunden ist. Ein erster Einlass des Selektionsventils 86 ist mit der Lasterfassungsleitung 42 verbunden und ein zweiter Einlass ist mit der Versorgungsleitung 16 verbunden. Druck aus der Lasterfassungsleitung 42 ist an einer Seite des Ventilelements in dem Selektionsventil 86 angelegt. Auf die gegenüberliegende Seite dieses Ventilelements wird durch eine Feder eingewirkt und es erfolgt eine Einwirkung durch Druck eines Lasterfassungsknotens 88, der seinerseits durch eine Lasterfassungsöffnung 90 mit der Lasterfassungsleitung 42 verbunden ist. Die Feder spannt das Selektionsventil 86 in einen Zustand vor, in welchem der erste Einlass mit dem Auslass des Selektionsventils verbunden ist. Druck in den Lasterfassungsknoten 88 wird durch eine Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung 92 ermittelt, bei der es sich bevorzugt um ein einstellbares Entlastungsventil handelt, das öffnet, wenn Druck in dem Lasterfassungsknoten den gewünschten Pegel übersteigt, und das den überschüssigen Druck in der Tankrückführleitung 30 freigibt bzw. entlastet. Die Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung 92 begrenzt dadurch den Druck in dem Lasterfassungsknoten 88 derart, dass er nicht größer als der gewünschte Pegel wird. Der Druck im Lasterfassungsknoten 88 kann auch über ein externes Entlastungsventil an einem entfernten Ort in bezug auf den primären Steuerungsventilaufbau 20 begrenzt sein.
Bei relativ niedrigen Pegeln wird der Druck in der Lasterfassungsleitung 42 durch die Lasterfassungsöffnung 90 an beiden Seiten des Selektionsventils 86 angelegt, welches hierdurch die Lasterfassungsleitung 42 mit dem Zwischendurchlass 84 verbindet. Der Druck in der Lasterfassungsleitung wird dadurch an der Federseite des dritten Druckkompensationsventils 92 angelegt. Zu diesen Zeitpunkten wird der Betrieb der zweiten Ventilsektion 22 auf Grundlage des vollständigen primären Lasterfassungsdrucks kompensiert.
Sollte der Druck in der Lasterfassungsleitung 42 den Schwellenwert der Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung 92 überstei gen, öffnet das zuletzt genannte Ventil, wodurch der Druck in dem Lasterfassungsknoten 88 auf diesem Druckschwellenwert gehalten wird. Dadurch wird auch der an die Federseite des Selektionsventils 86 angelegte Druck auf diesem Druckschwellenwert begrenzt. Da zu diesem Zeitpunkt der Druck in der Lasterfassungsleitung 42 größer ist als der begrenzte Druck in dem Lasterfassungsknoten 88, ändert das Selektionsventil 86 seine Zustände derart, dass der Druck aus der Versorgungsleitung in den Zwischendurchlass 84 gefördert wird. Infolge hiervon wird der Versorgungsleitungsdruck an beide Seiten des dritten Druckkompensationsventils 82 angelegt, für welches in Reaktion auf die Kraft von seiner Vorspannfeder schließt. Das Schließen des dritten Druckkompensationsventils 82 begrenzt den maximalen Druck, der dem zweiten hydraulischen Stellorgan 19 zugeführt werden kann.
Wenn der Druck in der Lasterfassungsleitung 42 größer ist als der Schwellenwert der Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung 92, ist der Betrieb der zweiten Ventilsektion 22 druckkompensiert auf Grundlage des begrenzten Lasterfassungsdrucks am Knoten 88. Die Größe der Lasterfassungsöffnung 90 (z. B. 0,5 mm) verhindert, dass dieser begrenzte Lasterfassungsdruck den Druck in der Lasterfassungsleitung 42 und den Betrieb der übrigen Ventilsektionen beeinflusst bzw. beeinträchtigt. Der zweite Druckkompensationskreis 80 erlaubt es, dass die zweite Ventilsektion 22 eine Druckkompensationsgrenze aufweist, die unabhängig von den übrigen Ventilsektionen ist.
Die vorstehend angeführte Beschreibung ist primär auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ausgerichtet. Obwohl verschiedene Alternativen im Umfang der Erfindung berücksichtigt worden sind, wird bemerkt, dass dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik sich weitere Alternativen erschließen, die sich aus der Offenbarung der Ausführungsform der Erfindung ergeben. Der Umfang der Erfindung ist demnach durch die nachfol genden Ansprüche festgelegt und nicht durch die vorstehend angeführte Offenbarung beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5579642 [0004]

Claims

In einem Hydrauliksystem, das mehrere Ventilsektionen aufweist, die jeweils eines von mehreren hydraulischen Stellorganen sowohl mit einer Versorgungsleitung als auch mit einer Tankrückführleitung verbinden, wobei Druck in der Versorgungsleitung ansprechend auf Druck in einer Lasterfassungsleitung gesteuert wird, weist zumindest eine der mehreren Ventilsektionen auf: ein Steuerungsventil mit einer Dosieröffnung, durch welche Fluid von der Versorgungsleitung zu einem Ventilauslass strömt; einen Lasterfassungsknoten; eine Lasterfassungsöffnung, die den Lasterfassungsknoten mit der Lasterfassungsleitung verbindet; eine Druckkompensationseinrichtung, die in einem Fluidpfad zwischen dem Ventilauslass und einem der mehreren hydraulischen Stellorgane in Verbindung gebracht ist und den Fluidpfad ansprechend auf Druck am Ventilauslass und Druck am Lasterfassungsknoten öffnet und schließt; und eine Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung, die betriebsmäßig in Verbindung gebracht ist, um Druck am Lasterfassungsknoten daran zu hindern, dass er einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
Druckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Druckkompensationseinrichtung ein Ventil aufweist, welches den Fluidpfad bei einem Druck am Ventilauslass schließt, der den Druck am Lasterfassungsknoten übersteigt.
Druckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Druckkompensationseinrichtung ein Ventil aufweist, welches den Fluidpfad bei einem Druck am Ventilauslass schließt, der den Druck am Lasterfassungsknoten um eine vorbestimmte Höhe übersteigt.
Druckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung ein Entlastungsventil aufweist, das öffnet, wenn der Druck am Lasterfassungsknoten den vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
Druckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lasterfassungsdruckbegrenzungseinrichtung ein Ventil aufweist, das einen Pfad zwischen dem Lasterfassungsknoten und der Tankrückführleitung bereit stellt, wenn der Druck am Lasterfassungsknoten den vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
Druckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend ein Lasterfassungsrückkopplungsventil, welches den Druck von der Zufuhrleitung an der Lasterfassungsleitung in Abhängigkeit des Drucks anlegt, der durch die Druckkompensationsvorrichtung gesteuert ist.
Druckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend ein Selektionsventil mit einem ersten Einlass, der mit der Lasterfassungsleitung verbunden ist, einem zweiten Einlass, der mit der Versorgungsleitung verbunden ist, und einem Selektionsauslass, der so in Verbindung gebracht ist, dass er die Druckkompensationseinrichtung betätigt, wobei das Selektionsventil den ersten Einlass mit dem Selektionsauslass verbindet, ansprechend darauf, dass der Druck in der Lasterfassungsleitung den Druck am Ersterfassungsknoten übersteigt, zu welchem Zeitpunkt der zweite Einlass mit dem Selektionsauslass verbunden ist.
In einem Hydrauliksystem, das mehrere Ventilsektionen aufweist, die jeweils eines von mehreren hydraulischen Stellorganen sowohl mit einer Versorgungsleitung als auch mit einer Tankrückführleitung verbindet, wobei Druck in der Versorgungsleitung ansprechend auf Druck in einer Lasterfassungsleitung geregelt wird, weist zumindest eine der mehreren Ventilsektionen auf: ein Spulenventil, das mit der Versorgungsleitung und der Tankrückführleitung verbunden ist und eine Dosieröffnung aufweist, durch welche Fluid aus der Versorgungsleitung zu einem Spulenauslass strömt; einen Lasterfassungsknoten; eine Lasterfassungsöffnung, die den Lasterfassungsknoten mit der Lasterfassungsleitung verbindet; ein Druckkompensationsventil, das in einen Fluidpfad zwischen dem Spulenauslass und einem der mehreren hydraulischen Stellorgane in Verbindung gebracht ist und den Fluidpfad ansprechend auf eine Druckdifferenz zwischen dem Spulenauslass und dem Lasterfassungsknoten öffnet und schließt; und ein Lasterfassungsdruckbegrenzungsventil, das einen Fluidpfad zwischen dem Lasterfassungsknoten und der Tankrückführleitung bereitstellt, wenn der Druck am Lasterfassungsknoten einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
Druckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Druckkompensationsventil den Fluidpfad schließt, wenn der den Druck am Spulenauslass den Druck am Lasterfassungsknoten um eine vorbestimmte Höhe übersteigt.
Druckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 8, außerdem aufweisend ein Lasterfassungsrückkopplungsventil, welches den Druck von der Versorgungsleitung an die Lasterfassungsleitung ansprechend auf Druck in einer Leitung zwischen dem Druckkompensationsventil und dem einen der mehreren hydraulischen Stellorgane anlegt.
In einem Hydrauliksystem, das mehrere Ventilsektionen aufweist, die jeweils eines von mehreren hydraulischen Stellorganen sowohl mit einer Versorgungsleitung als auch mit einer Tankrückführleitung verbindet, wobei Druck in der Versorgungs leitung ansprechend auf Druck in einer Lasterfassungsleitung geregelt wird, weist zumindest eine der mehreren Ventilsektionen auf: ein Spulenventil, das mit der Versorgungsleitung und der Tankrückführleitung verbunden ist und eine Dosieröffnung aufweist, durch welche Fluid aus der Versorgungsleitung zu einem Spulenauslass strömt; einen Lasterfassungsknoten; eine Lasterfassungsöffnung, die den Lasterfassungsknoten mit der Lasterfassungsleitung verbindet; ein Lasterfassungsdruckbegrenzungsventil, das einen Strömungspfad zwischen dem Lasterfassungsknoten und der Tankrückführleitung bereitstellt, wenn der Druck am Lasterfassungsknoten einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt; ein Selektionsventil mit einem ersten Einlass, der mit der Lasterfassungsleitung verbunden ist, einen zweiten Einlass, der mit der Versorgungsleitung verbunden ist, und einem Selektionseinlass, wobei das Selektionsventil den ersten Einlass mit dem Selektionsauslass verbindet, es sei denn, der Druck in der Lasterfassungsleitung übersteigt den Druck am Lasterfassungsknoten, zu welchem Zeitpunkt der zweite Einlass mit dem Selektionsauslass verbunden ist; und ein Druckkompensationsventil, das in den Fluidpfad zwischen dem Spulenauslass und einem der mehreren Hydraulikstellorgane in Verbindung gebracht ist und den Fluidpfad ansprechend auf eine Druckdifferenz zwischen dem Spulenauslass und dem Selektionsauslass öffnet und schließt.
Druckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Druckkompensationsventil den Fluidpfad bei einem Druck am Spulenauslass öffnet, der den Druck am Selektionsauslass um eine vorbestimmte Höhe übersteigt.
Druckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei dafür, dass das Selektionsventil den zweiten Einlass mit dem Se lektionsauslass verbindet, der Druck in der Lasterfassungsleitung den Druck im Lasterfassungsknoten um eine vorbestimmte Höhe übersteigen muss.
Druckkompensationsvorrichtung nach Ansprruch 11, außerdem aufweisend ein Lasterfassungsrückkopplungsventil, welches den Druck von der Versorgungsleitung an die Lasterfassungsleitung ansprechend auf Druck in einer Leitung zwischen dem Druckkompensationsventil und dem einen der mehreren hydraulischen Stellorgane anlegt.