DE19835015A1 - Hydrostatisches Antriebssystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem mit einer Pumpe (1) und mindestens einem an die Pumpe (1) angeschlossenen, mittels einer Steuerventileinrichtung (5; 5a; 5b; 5c) ansteuerbaren Verbraucher (6), wobei die Steuerventileinrichtung (5; 5a; 5b; 5c) in Abhängigkeit eines Betätigungsmittels (70), das eine Bewegungssollgeschwindigkeit und eine Bewegungsrichtung des Verbrauchers (6) vorgibt, ansteuerbar ist und die Steuerventileinrichtung in Neutralstellung einen drucklosen Umlauf der Pumpe (1) ermöglicht. Die Aufgabe, ein hydrostatisches Antriebssystem zur Verfügung zu stellen, das mit geringem Aufwand einen lastunabhängigen Betrieb der Verbraucher ermöglicht, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerventileinrichtung (5; 5a; 5b; 5c) elektrisch betätigkbar ist und ein Bewegungsistgeschwindigkeitsgeber des Verbrauchers (6; 6a) vorgesehen ist, wobei die Steuerventileinrichtung (5; 5a; 5b; 5c), der Bewegungsistgeschwindigkeitsgeber und das Betätigungsmittel (70) mit einer elektronischen Steuereinrichtung (68) in Wirkverbindung stehen, die die Steuerventileinrichtung (5; 5a; 5b; 5c) in Abhängigkeit von der durch die Auslenkung des Betätigungsmittels (70) vorgegebenen Bewegungsrichtung und Bewegungssollgeschwindigkeit sowie der von dem Bewegungsistgeschwindigkeitsgeber erfaßten Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers (6; 6a) steuert. In einer Ausgestaltungsform ist der Bewegungsistgeschwindigkeitsgeber als Förderstromsensor (55; 55a; 55b; 55c) ...

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem mit einer Pumpe und mindestens einem an die Pumpe angeschlossenen, mittels einer Steuerventil­ einrichtung ansteuerbaren Verbraucher, wobei die Steuerventileinrichtung in Abhängigkeit eines Betätigungsmittels, das eine Bewegungssollgeschwindigkeit und eine Bewegungsrichtung des Verbrauchers vorgibt, ansteuerbar ist und die Steuer­ ventileinrichtung in Neutralstellung einen drucklosen Umlauf der Pumpe ermöglicht.

Derartige hydrostatische Antriebssysteme, bei denen eine Pumpe, beispielsweise eine Pumpe mit konstantem Fördervolumen, zur Beaufschlagung mehrerer Verbraucher vorgesehen ist und die Pumpe bei nicht betätigten Verbrauchern in einem drucklosen Umlauf betrieben wird, werden in Arbeitsmaschinen, beispielsweise in Gabelstaplern zur Betätigung der Arbeitshydraulik, eingesetzt.

Dabei sind Systeme bekannt, bei denen die Steuerventileinrichtungen als in Zwischenstellungen drosselnde Wegeventile mit einer offenen Neutralstellung, sog. Open Center Steuerventile, ausgebildet sind, die von einer Bedienperson entsprechend einer Auslenkung eines Betätigungsmittels ansteuerbar sind. Bei einer Auslenkung des Wegeventils drosselt das Wegeventil den freien Umlauf der Pumpe und verbindet die Förderleitung der Pumpe mit der zum Verbraucher führenden Druckmittelleitung. Dadurch wird in der Förderleitung ein Druck aufgestaut, wodurch sich der Verbraucher in Bewegung setzt. Durch die Öffnungsweite des Wegeventils wird hierbei entsprechend der Auslenkung des Betätigungsmittels eine Bewegungssollgeschwindigkeit des Verbrauchers festgelegt. Der von dem angesteuerten Verbraucher nicht benötigte Förderstrom der Pumpe fließt über den freien Umlauf der Wegeventile zum Behälter. Bei der gleichzeitigen Ansteuerung mehrerer Verbraucher, die unterschiedliche Lastdrücke aufweisen, können jedoch Betriebszustände auftreten, in denen dem Verbraucher mit einem geringeren Lastdruck ein zu großer Druckmittelstrom zuströmt. Um einen Anstieg der Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers mit dem geringeren Lastdruck zu verhindern, muß das zugehörige Wegeventil in eine den Zulauf zum Verbraucher drosselnde Schaltstellung zurückgesteuert werden. Dadurch ergibt sich jedoch im Betrieb des Antriebssystems für die Bedienperson ein erhöhter Steuerungsaufwand, da dieser bei einer gleichzeitigen Betätigung mehrerer Verbraucher die Bewegungsistgeschwindigkeit der Verbraucher durch eine entsprechende Auslenkung der Betätigungsmittel nachregeln muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisches Antriebs­ system der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, das mit geringem Aufwand einen lastunabhängigen Betrieb der Verbraucher ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerventileinrichtung elektrisch betätigbar ist und ein Bewegungsistgeschwindigkeitsgeber des Verbrauchers vorgesehen ist, wobei die Steuerventileinrichtung, der Bewegungsist­ geschwindigkeitsgeber und die Betätigungseinrichtung mit einer elektronischen Steuereinrichtung in Wirkverbindung stehen, die die Steuerventileinrichtung in Abhängigkeit von der durch die Auslenkung des Betätigungsmittels vorgegebenen Bewegungsrichtung und Bewegungssollgeschwindigkeit sowie der von dem Bewegungsistgeschwindigkeitsgeber erfaßten Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers steuert.

Bei einer Betätigung des Betätigungsmittels wird hierbei eine Bewegungsrichtung und eine Bewegungssollgeschwindigkeit des Verbrauchers vorgegeben und mittels der elektronischen Steuereinrichtung die den Verbraucher ansteuernde Steuerventil­ einrichtung angesteuert. Durch den Bewegungsistgeschwindigkeitsgeber kann hierbei die Steuerventileinrichtung derart angesteuert werden, daß die Bewegungsist­ geschwindigkeit der am Betätigungsmittel vorgegebenen Bewegungssoll­ geschwindigkeit entspricht. Sofern ein weiterer Verbraucher mit einem höheren Lastdruck betätigt wird, erfaßt der Bewegungsistgeschwindigkeitsgeber eine Zunahme des Geschwindigkeitsistwertes des von dem niedrigeren Lastdruck beaufschlagten Verbrauchers. Die elektronische Steuereinrichtung steuert hierbei mittels der Steuerventileinrichtung den Verbraucher mit dem niedrigeren Lastdruck derart an, daß dessen Bewegungsistgeschwindigkeit beibehalten wird. Die Verbraucher werden somit lastunabhängig mit der am Betätigungselement eingestellten Bewegungssollgeschwindigkeit betrieben.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Bewegungsistgeschwindigkeitsgeber als Förderstromsensor ausgebildet. Mit einem den Druckmittelstrom erfassenden Förderstromsensor kann durch die elektronische Steuereinrichtung auf einfache Weise die Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers erfaßt werden. Es ist ebenfalls möglich, die Bewegungsistgeschwindigkeit mittels am Verbraucher angeordneter Geschwindigkeitssensoren, beispielsweise Wegsensoren oder Drehwinkelsensoren zu erfassen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, bei der der Verbraucher als doppeltwirkender Verbraucher ausgebildet ist, ist der Förderstromsensor in einer vom Verbraucher zum Behälter geführten Druckmittelleitung angeordnet ist. Der Förderstromsensor ist hierbei in der Ablaufleitung des Verbrauchers angeordnet und erfaßt somit den vom Verbraucher zum Behälter strömenden Druckmittelstrom. Durch die Erfassung des vom Verbraucher abströmenden Druckmittelstroms ist es zudem möglich, bei einem Wechsel der Lastrichtung der am Verbraucher angreifenden Last, beispielsweise von einer positiven Last in eine negative Last, eine Zunahme der Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers zu erfassen und die Steuerventil­ einrichtung derart anzusteuern, daß der Verbraucher auch bei einer wechselnden Lastrichtung mit gleichbleibender Bewegungsistgeschwindigkeit betrieben wird. Durch einen in der Ablaufleitung des Verbrauchers angeordneten Förderstromsensor kann somit sowohl bei der gleichzeitigen Ansteuerung mehrerer Verbraucher mit unter­ schiedlich hohen Lastdrücken als auch bei der Umkehrung der Lastrichtung am Verbraucher ein erhöhter ablaufseitiger Druckmittelstrom und somit eine Zunahme der Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers auf einfache Weise erfaßt werden. Der Förderstromsensor kann hierbei stromauf oder stromab der Steuerventil­ einrichtung angeordnet sein.

Mit besonderem Vorteil ist der Förderstromsensor in einer von der Steuerventil­ einrichtung zum Behälter geführten Rücklaufleitung angeordnet. Bei einem doppelt­ wirkenden Verbraucher, bei dem die Steuerventileinrichtung an eine Förderleitung der Pumpe, eine Rücklaufleitung und zwei an die Verbraucheranschlüsse geführte Druckmittelleitungen angeschlossen ist, kann durch lediglich einen in der Rücklauf­ leitung stromab der Steuerventileinrichtung angeordneten Förderstromsensor un­ abhängig von der Bewegungsrichtung des Verbrauchers der vom Verbraucher ab­ strömende Druckmittelstrom erfaßt werden, wodurch sich ein geringer Bauaufwand ergibt.

Zweckmäßigerweise ist bei einer Betätigung der Steuerventileinrichtung in Richtung der Neutralstellung der Zulaufquerschnitt von einer Förderleitung der Pumpe zu einer mit dem Verbraucher in Verbindung stehenden Druckmittelleitung vor dem Ablaufquerschnitt von einer mit dem Verbraucher in Verbindung stehenden Druckmittelleitung zum Behälter von der Steuerventileinrichtung verringerbar. Sofern bei ausgelenkter Steuerventileinrichtung der in der Rücklaufleitung angeordnete Förderstromsensor eine zu hohe Bewegungistgeschwindigkeit erfaßt, kann dies durch die Ansteuerung eines weiteren Verbrauchers mit einem höherem Lastdruck oder durch eine Umkehrung der Lastrichtung am Verbraucher verursacht sein. Bei einer zu hohen Bewegungsistgeschwindigkeit steuert die elektronische Steuereinrichtung die Steuerventileinrichtung in Richtung der Neutralstellung an. Hierbei wird zuerst der von der Steuerventileinrichtung gebildete Zulaufquerschnitt verringert und somit angedrosselt, wodurch in Betriebszuständen, in denen ein weiterer Verbraucher mit einem höheren Lastdruck angesteuert ist, einer Zunahme der Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers entgegengewirkt werden kann. Sofern die vom Förderstromsensor erfaßte Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers bei gedrosseltem Zulaufquerschnitt weiterhin größer als die Bewegungssollgeschwindigkeit ist, ist der Verbraucher von einer negativen Last beaufschlagt. Durch eine weitere Auslenkung der Steuerventileinrichtung in Richtung der Neutralstellung wird nunmehr auch der von der Steuerventileinrichtung gebildete Ablaufquerschnitt verringert und somit angedrosselt, so daß einem Anstieg der Bewegungsistgeschwindigkeit aufgrund eines Lastrichtungswechsels der am Verbraucher angreifenden Last entgegengewirkt werden kann.

Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn am Verbraucher eine Nachsauge­ einrichtung vorgesehen ist, die eingangsseitig mit der von der Steuerventileinrichtung zum Behälter geführten Rücklaufleitung stromab des Förderstromsensors in Verbindung steht. Dadurch kann in Betriebszuständen, in denen der Zulaufquerschnitt gedrosselt oder verschlossen ist und der Verbraucher aufgrund einer negativen Last bewegt ist, Druckmittel vom Behälter zur Zulaufseite des Verbrauchers strömen und somit Kavitation an der Zulaufseite des Verbrauchers vermieden werden.

Zudem ist bei einem doppeltwirkenden Verbraucher möglich, in den von der Steuer­ ventileinrichtung zum Verbraucher geführten Druckmittelleitungen, die mittels der Steuerventileinrichtung an die Förderleitung der Pumpe anschließbar sind, jeweils einen Förderstromsensor anzuordnen. Der Förderstromsensor ist somit in der Zulaufleitung des Verbrauchers angeordnet und erfaßt den dem Verbraucher zuströmenden Druckmittelstrom. Die Steuerung des Verbrauchers erfolgt hierbei in Abhängigkeit des dem Verbraucher zuströmenden Druckmittelstroms, wodurch ein lastunabhängiger Betrieb des Verbrauchers ermöglicht wird.

Zudem ist es möglich, einen Förderstromsensor in der Zulaufleitung und einen Förderstromsensor in der Rücklaufleitung anzuordnen und somit bei angesteuertem Verbraucher gleichzeitig den dem Verbraucher zuströmende und den vom Verbraucher abströmende Druckmittelstrom zu erfassen. Durch jeweils einen in der Zulaufleitung und der Ablaufleitung des Verbrauchers angeordneten Förderstromsensor kann auf einfache Weise erfaßt werden, ob eine Geschwindigkeitszunahme des Verbrauchers durch einen erhöhten Druckmittelstrom in der Zulaufleitung bei der gleichzeitigen Ansteuerung mehrerer Verbraucher oder durch einen erhöhten Druckmittelstrom in der Ablaufleitung des Verbrauchers bei einer Änderung der Lastrichtung der am Verbraucher angreifenden Last erfolgt. Die elektronische Steuereinrichtung kann durch die Verwendung eines im Zulauf und eines im Ablauf des Verbrauchers angeordneten Förderstromsensors erkennen, ob eine Erhöhung der Bewegungsistgeschwindigkeit durch die Ansteuerung eines weiteren Verbrauchers mit einem höheren Lastdruck oder durch die Umkehrung der Lastrichtung am Verbraucher verursacht wurde. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Steuerventileinrichtung kann hierbei ebenfalls die Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers unabhängig von der Last und der Lastrichtung gesteuert werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der der Verbraucher als einfachwirkender Verbraucher ausgebildet ist, ist bei einer Verbindung des Verbrauchers mittels der Steuerventileinrichtung mit der Pumpe in einer von der Steuerventileinrichtung zum Verbraucher geführten Druckmittelleitung ein Förder­ stromsensor angeordnet und bei der Verbindung des Verbrauchers mittels der Steuerventileinrichtung mit dem Behälter in einer von der Steuerventileinrichtung zum Behälter geführten Druckmittelleitung ein Förderstromsensor vorgesehen. Dadurch kann bei einem einfachwirkenden Verbraucher in einer ersten Schaltstellung der Steuerventileinrichtung der dem Verbraucher zuströmende Druckmittelstrom und in einer zweiten Schaltstellung der Steuerventileinrichtung der vom Verbraucher abströmende Druckmittelstrom mittels jeweils eines Förderstromsensors erfaßt werden. Dadurch kann für beide Bewegungsrichtungen eines einfachwirkenden Verbrauchers die Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers erfaßt werden. In beiden Bewegungsrichtungen des Verbrauchers ist somit die Bewegungsist­ geschwindigkeit des einfachwirkenden Verbrauchers lastunabhängig steuerbar.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist in der von der Steuerventileinrichtung zum Verbraucher geführten Druckmittelleitung ein in Richtung zum Verbraucher öffnendes Sitzventil angeordnet. Dadurch ist sowohl ein einfachwirkender als auch ein doppelt­ wirkender Verbraucher leckölfrei absperrbar, so daß in der Neutralstellung der Steuerventileinrichtung der Verbraucher seine Position beibehält.

Mit besonderem Vorteil weist das Sitzventil einen in Schließrichtung wirkenden Steuerdruckraum auf, der mit dem Lastdruck des Verbrauchers sowie einer Feder beaufschlagbar ist. Das Sitzventil wird somit durch den Lastdruck des Verbrauchers und die Feder in Richtung der Schließstellung beaufschlagt. Sofern die Druckmittel­ leitung die Zulaufleitung bildet, kann somit das Sitzventil erst in die Öffnungsstellung beaufschlagt werden und der Verbraucher bewegt werden, wenn der aufgestaute Pumpendruck den Lastdruck des Verbrauchers und die Kraft der Feder übersteigt. Das Sitzventil zur leckölfreien Absperrung des Verbrauchers weist somit weiterhin die Funktion eines Lasthalteventils auf und verhindert bei der Ansteuerung des Verbrauchers eine unkontrollierte Bewegung des Verbrauchers.

Zweckmäßigerweise ist das Sitzventil bei der Verbindung der Druckmittelleitung mittels der Steuerventileinrichtung mit dem Behälter aufsteuerbar. Dadurch wird sichergestellt, daß in einem Betriebszustand, in dem die Druckmittelleitung die Ablaufleitung des Verbrauchers bildet, das Sitzventil in die Öffnungsstellung beaufschlagt wird und somit Druckmittel vom Verbraucher zum Behälter strömen kann.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist das Sitzventil mittels eines mechanisch von der Steuerventileinrichtung betätigbaren Vorsteuerventils aufsteuerbar. Bei einer Auslenkung des Steuerventileinrichtung wird hierbei das Vorsteuerventil betätigt und das in der Ablaufleitung des Verbrauchers angeordnete Sitzventil in die Öffnungsstellung aufgesteuert. Das Sitzventil ist somit mittels der Steuerventileinrichtung betätigbar, wodurch sich ein geringer Bauaufwand ergibt.

Zweckmäßigerweise ist hierbei in einer von dem in Schließrichtung des Sitzventils wirkenden Steuerdruckraum zum Behälter geführten Steuerdruckleitung das Vorsteuerventil angeordnet, das als federbelastetes, in Richtung zum Behälter sperrendes Rückschlagventil ausgebildet ist und einen Ventilkörper aufweist, der mittels des Steuerschiebers der Steuerventileinrichtung in die Öffnungsstellung aufsteuerbar ist. Bei einer Auslenkung der Steuerventileinrichtung wird das Vorsteuerventil in die Öffnungsstellung beaufschlagt. Der in Schließrichtung wirkende Steuerdruckraum des Sitzventils wird somit mit dem Behälter verbunden und entlastet, wodurch das Sitzventil aufgesteuert wird. Dadurch kann auf einfache Weise das in der ablaufseitigen Druckmittelleitung angeordnete Sitzventil bei einer Betätigung der Steuerventileinrichtung aufgesteuert werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform ist der Förderstromsensor als Sitzventil ausgebildet. Der Förderstromsensor weist somit ebenfalls die Funktion des Sitzventils auf. Dadurch ergibt sich ein geringer Bauaufwand mit einer geringen Anzahl von Ventilelementen, da anstelle eines Förderstromsensors und eines separaten Sitzventils lediglich ein Bauelement erforderlich ist; das sowohl die Funktion des Förderstromsensors als auch die Funktion des Sitzventils aufweist.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Steuerventileinrichtung mittels eines Schrittmotors betätigbar ist. Durch einen Schrittmotor ist es mit geringem Aufwand möglich, die Steuerventileinrichtung elektrisch anzusteuern und die Vorsteuerventile zu betätigen.

Aus Sicherheitsgründen ist es zweckmäßig, wenn der Schrittmotor eine Feder­ rückzugseinrichtung aufweist. Bei einem Stromausfall wird somit mittels der Feder­ rückzugseinrichtung der Schrittmotor und die Steuerventileinrichtung in die Neutralstellung zurückbewegt.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform weist der Förderstromsensor einen in einer Gehäusebohrung längsverschiebbar angeordneten Ventilkörper auf, der mittels einer Feder in Richtung einer Schließstellung und von dem dem Ventil­ körper an einer Wirkfläche, insbesondere einer Stirnfläche, zuströmenden Druckmittelstrom in Richtung einer Durchflußstellung beaufschlagbar ist. Der Ventilkörper des Förderstromsensors wird hierbei von dem dem Ventilkörper an der Wirkfläche zuströmenden Druckmittelstrom beaufschlagt und ausgelenkt. Der Ventilkörper des Förderstromsensors weist somit für einen bestimmten, dem Förderstromsensor in der Gehäusebohrung an der Wirkfläche zuströmenden Druckmittelstrom einen zugeordneten Öffnungshub auf, der auf einfache Weise erfaßt werden kann.

In einer Ausführungsform ist die Auslenkung des Ventilkörpers des Förderstrom­ sensors mittels eines Induktivsensors erfaßbar. Mit einem Induktivsensor ist es auf einfache Weise möglich, die Auslenkung des Ventilkörpers des Förderstromsensors, die ein Maß für den dem Förderstromsensor und somit dem Verbraucher zuströmenden bzw. abströmenden Druckmittelstrom ist, zu erfassen und der elektronischen Steuereinrichtung zuzuführen. Die Förderstromkennlinie des Förderstromsensors ist hierbei in der elektronischen Steuereinrichtung abgelegt.

In einer weiteren Ausführungsform steht der Ventilkörper des Förderstromsensors mit einem Hallsensor in Wirkverbindung. Dadurch kann ebenfalls der Öffnungshub des Ventilkörpers erfaßt werden.

Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn der Ventilkörper des Förderstromsensors mit einem dauermagnetischen Körper versehen ist, der mit einem in einem Gehäuse des Förderstromsensors angeordneten Hallsensor, der mit der elektronischen Steuer­ einrichtung verbunden ist, in Wirkverbindung steht.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Ventilkörper des Förderstromsensors im Bereich der Wirkfläche mit einer Feinsteuereinrichtung versehen ist. Durch eine Feinsteuereinrichtung, beispielsweise eine Feinsteuernut oder einen Feinsteuerabschnitt, kann auch ein geringer dem Förderstromsensor zuströmender Druckmittelstrom mit entsprechender Genauigkeit erfaßt werden.

Mit besonderem Vorteil ist die Steuerventileinrichtung als in Zwischenstellungen drosselndes Wegeventil mit einer offenen Neutralstellung ausgebildet. Die Bewegungsrichtung und die Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers kann somit durch eine entsprechende Auslenkung des Wegeventils durch die elektronische Steuereinrichtung gesteuert werden.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform ist der Förderstromsensor koaxial zum Steuerschieber des Wegeventils angeordnet. Dadurch ergibt sich ein besonders geringer Bauaufwand und Bauraumbedarf, da auf eine separate Ventilachse für den Förderstromsensor verzichtet werden kann.

Mit besonderem Vorteil ist die Pumpe als Pumpe mit konstantem Fördervolumen ausgebildet. Durch den in der Neutralstellung der Steuerventileinrichtungen vorhandenen freien Durchfluß kann das von einer Konstantpumpe geförderte Druck­ mittel in einem drucklosen Umlauf zum Behälter strömen. Bei angesteuerten Steuer­ ventileinrichtungen strömt das von den Verbrauchern nicht benötigte Druckmittel über den freien Umlauf zum Behälter.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Pumpe als Verstellpumpe mit einem veränderbaren Fördervolumen ausgebildet, wobei ein Fördecstromregler vorgesehen ist, der mit der elektronischen Steuereinrichtung in Wirkverbindung steht. Durch den freien Umlauf der Steuerventileinrichtungen kann hierbei ein Förderstrom­ regler verwendet werden, der das Fördervolumen der Pumpe mit einer geringen Genauigkeit an den von den Verbrauchern angeforderten Druckmittelstrom anpaßt. Die Pumpe fördert hierbei bei angesteuertem Verbraucher einen Druckmittelstrom, der um ein bestimmtes durch die Ungenauigkeit des Förderstromreglers festgelegtes Maß größer ist als der vom Verbraucher angeforderte Druckmittelstrom. Der von der Pumpe zuviel geförderte Druckmittelstrom wird hierbei über den freien Umlauf der Steuerventileinrichtung zum Behälter gefördert, wobei als Verluste das Produkt aus dem über den freien Umlauf des Steuerventileinrichtung abströmenden, von der Pumpe zu viel geförderten Druckmittelstrom und dem Verbraucherdruck entsteht. Bei hydrostatischen Antriebssystemen mit einer Konstantpumpe treten dagegen als Verluste das Produkt aus dem der Differenz zwischen dem konstanten Förderstrom der Pumpe und dem vom Verbraucher angeforderten Druckmittelstrom über den freien Umlauf abströmenden Druckmittelstrom und dem Verbraucherdruck auf. Durch die Verwendung einer Verstellpumpe mit einem einfachen Pumpenregler können hierbei die Energieverluste auf einfache und kostengünstige Weise vermindert werden.

Besondere Vorteile ergeben sich bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Antriebssystems in einer Arbeitsmaschine, insbesondere einem Gabelstapler. Dadurch kann mit einfachen Bauelementen und einer geringen Anzahl von Ventilen ein lastunabhängiger und lastrichtungunabhängiger Betrieb der Verbraucher der Arbeitshydraulik, beispielsweise eines Hubzylinders, Neigezylindern und hydraulischen Zusatzverbrauchern erzielt werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebssystems mit einer Steuerventileinrichtung zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Verbrauchers,

Fig. 2 eine Weiterbildung der ersten Ausführungsform,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebssystems mit einer Steuerventileinrichtung zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Verbrauchers und

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebssystems mit einer Steuerventileinrichtung zur Ansteuerung eines einfachwirkenden Verbrauchers.

Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes hydrostatisches Antriebssystem, das eine Pumpe 1 mit konstantem Fördervolumen aufweist, die aus einem Behälter 2 Druck­ mittel ansaugt und in eine Förderleitung 3 fördert. In der Förderleitung 3 ist eine als Wegeventil 4 mit einer offenen Neutralstellung ausgebildete Steuerventileinrichtung 5 angeordnet, die zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Verbrauchers 6 vorgesehen ist. Der Verbraucher 6 ist als Hydraulikzylinder ausgebildet, beispielsweise als Neige­ zylinder eines Hubmastes eines Gabelstaplers. Das Wegeventil 4 ist mittels eines Schrittmotors 7 betätigbar, wobei die Abtriebswelle 8 des Schrittmotors 7 mit dem Steuerschieber 9 des Wegeventils 4 in Wirkverbindung steht. Am Schrittmotor 7 ist eine Federrückzugseinrichtung 10 vorgesehen, die bei nichtangesteuertem Schritt­ motor 7 oder bei einem Stromausfall das Wegeventil 4 in die gezeigte Neutralstellung beaufschlagt.

Der Steuerschieber 9 des Wegeventils 4 ist in einer Gehäusebohrung 11 längs­ verschiebbar gelagert, die mit mehrere Ringnuten versehen ist. Eine Ringnut 12 steht mit der Förderleitung 3 der Pumpe 1 in Verbindung. Eine der Ringnut 12 benachbarte Ringnut 13 steht mit einer Förderleitung 14 in Verbindung, die unter Zwischen­ schaltung weiterer Steuerventileinrichtungen zur Betätigung weiterer Verbraucher an den Behälter 2 angeschlossen ist. Weitere Ringnuten 15 und 16 stehen mittels jeweils einer Förderzweigleitung 17, 18 mit der Förderleitung 3 in Verbindung. Benachbart zur Ringnut 15 ist eine Ringnut 19 vorgesehen, die mittels einer Druckmittelleitung 20 mit dem kolbenseitigen Druckraum des Verbrauchers 6 in Verbindung steht. Eine der Ringnut 16 benachbarte Ringnut 21 ist an eine Druckmittelleitung 22 angeschlossen, die an den kolbenstangenseitigen Druckraum des Verbrauchers 6 geführt ist.

In der Druckmittelleitung 20 und 22 ist jeweils ein in Richtung zum Verbraucher 6 öffnendes Sitzventil 23, 24 vorgesehen, das mittels eines Ventilkörpers 25, 26 einen in einer Gehäusebohrung 27, 28 gebildeten Ventilsitz ansteuert. Der Ventilkörper 25, 26 weist einen in Schließrichtung wirkenden Steuerdruckraum 29, 30 auf, in dem eine Feder 31, 32 angeordnet ist. Zudem steht der Steuerdruckraum 29, 30 über eine im Ventilkörper 25, 26 angeordnete Drosselbohrung 33, 34 mit dem an den Verbraucher angeschlossenen Abschnitt der Druckmittelleitungen 22, 20 in Verbindung.

Der Steuerschieber 9 des Wegeventils 4 weist mehrerer Kolbenflansche 35, 36, 37 und 38 sowie zwischen den Kolbenflanschen angeordnete Steuernuten 39, 40 und 41 auf. Die Steuernut 40 steht in der gezeigten Neutralstellung des Wegeventils 4 mit der Ringnut 12 und der Ringnut 13 in Verbindung und ermöglicht den drucklosen Umlauf der Pumpe von der Förderleitung 3 in die Förderleitung 14. Die Steuernut 39 steht in der Neutralstellung des Wegeventils 4 mit der Ringnut 15 und die Steuernut 41 mit der Ringnut 16 in Verbindung. Der Steuerschieber 9 weist eine den Steuerschieber 9 in axialer Richtung durchsetzende Axialbohrung 42 auf, an die im Bereich des Kolbenflansches 38 eine Querbohrung 43 angeschlossen ist. Am gegenüber­ liegenden Bereich des Steuerschiebers 9 steht die Axialbohrung 42 mit einem in der Gehäusebohrung 11 ausgebildeten Ringraum 44 in Verbindung. Der Ringraum 44 steht mit einer Rücklaufleitung 45 in Verbindung, die zum Behälter 2 geführt ist.

In den Ringraum 44 münden Steuerdruckleitungen 46 bzw. 47, die mit den Steuer­ druckräumen 29 bzw. 30 der Sitzventile 23 bzw. 24 in Verbindung stehen. In den Steuerdruckleitungen 46, 47 ist jeweils ein Vorsteuerventil 48, 49 angeordnet, das als jeweils ein in Richtung zum Ringraum 44 sperrendes Rückschlagventil ausgebildet ist. In Richtung der Öffnungsstellung sind die Vorsteuerventile 48, 49 vom Steuerschieber 9 mechanisch aufsteuerbar, wobei die Ventilkörper 50, 51 der Vorsteuerventile 48, 49 mit am Steuerschieber 9 des Wegeventils 4 angeformten Kulissen 52, 53 in Verbindung stehen.

In der Rücklaufleitung 45 ist ein Förderstromsensor 55 angeordnet, der einen in einer Gehäusebohrung 56, die mit dem an den Ringraum 44 angeschlossenen Abschnitt der Rücklaufleitung 45 in Verbindung steht, axial längsverschiebbaren Ventilkörper 57 aufweist. Die Gehäusebohrung 56 geht in eine Ringnut 58 über, die an den zum Behälter 2 geführten Abschnitt der Rücklaufleitung 45 angeschlossen ist. Im Bereich einer in der Gehäusebohrung 56 angeordneten Stirnfläche 54 des Ventilkörpers 57 ist der Ventilkörper 57 mit einer Kegelfläche 59 versehen, wobei an der Kegelfläche 59 eine Feinsteuernut 60 vorgesehen werden kann. Der Ventilkörper 57 ist in die gezeigte Stellung, in der die Verbindung der Rücklaufleitung 45 von der Gehäuse­ bohrung 56 zum Behälter 2 gesperrt ist, mittels einer in einem Gehäuse 61 angeordneten Feder 62 beaufschlagbar. Sobald Druckmittel in der Rücklaufleitung 45 strömt, wird der Ventilkörper 57 durch den der Stirnfläche 54 zuströmenden Druck­ mittelstrom nach in der Figur unten ausgelenkt und gibt über die Feinsteuernut 60 und die Kegelfläche 59 eine Verbindung der Rücklaufleitung 45 zum Behälter 2 frei. Über eine am Ventilkörper 57 angeordnete Nut 63 ist der Federraum 64 mit dem Behälter 2 verbunden. Der Öffnungshub des Ventilkörpers 57 ist hierbei ein Maß für den dem Förderstromsensor 55 in der Gehäusebohrung 56 zuströmende Druckmittelstrom und somit dem vom Verbraucher abströmende Druckmittelstrom. Zur Erfassung des Öffnungshubs des Ventilkörpers 57 ist am Ventilkörper 57 ein Dauermagnet 65 befestigt, der an einem ortsfest im Gehäuse 61 des Förderstromsensors 55 angeordneten Hallsensor 66 vorbeibewegt wird. Der Hallsensor 66 steht mittels einer Signalleitung 67 mit einer elektronischen Steuereinrichtung 68 in Verbindung, die weiterhin mittels einer Signalleitung 69 mit einem Betätigungsmittel 70, beispielsweise einem Joystick, und mittels einer Signalleitung 71 mit dem Schrittmotor 7 in Wirk­ verbindung steht.

Am Verbraucher 6 ist eine aus federbelasteten Rückschlagventilen gebildete Nach­ saugeeinrichtung 71 vorgesehen, die ausgangsseitig mit den Druckmittelleitungen 20 und 22 in Verbindung steht. Eingangsseitig steht die Nachsaugeeinrichtung 71 mit einer Druckmittelleitung 72 in Verbindung, die an die Rücklaufleitung 45 stromab des Förderstromsensors 55 angeschlossen ist.

Bei einer Auslenkung des Steuerschiebers 9 nach in der Figur rechts, drosselt der Kolbenflansch 37 den freien Durchfluß von der Ringnut 12 zur Ringnut 13. Der Kolbenflansch 35 gibt entsprechend der Auslenkung des Steuerschiebers 9 einen Zulaufquerschnitt von der Ringnut 15 zur Ringnut 19 frei. Dadurch wird Druckmittel in der Förderzweigleitung 17 aufgestaut. Sobald der in der Förderzweigleitung 17 aufgestaute Druck den im Steuerdruckraum 29 des Sitzventils 23 anstehenden Lastdruck des Verbrauchers und die Kraft der Feder 31 übersteigt, wird das Sitzventil 23 in Richtung der Öffnungsstellung beaufschlagt, so daß Druckmittel aus der Förderleitung 3 über die Förderzweigleitung 17, die Ringnut 15, die Steuernut 39, die Ringnut 19 in die Druckmittelleitung 20 und über das geöffnete Sitzventil 23 in den kolbenseitigen Druckraum des Verbrauchers 6 strömt. Das Sitzventil 23 weist somit in dieser Schaltstellung des Wegeventils 4 die Funktion eines Lasthalteventils auf und verhindert das Absinken des Verbrauchers 6. Desweiteren gelangt die Querbohrung 43 mit der Ringnut 21 in Verbindung und bildet entsprechend der Auslenkung des Steuerschiebers 9 einen Ablaufquerschnitt. Mittels der Kulisse 53 am Steuerschieber 9 wird der Ventilkörper 51 des Vorsteuerventils 49 in die Öffnungsstellung beaufschlagt, wodurch der Steuerdruckraum 30 des Sitzventils 24 über die Steuer- leitung 47 und das geöffnete Vorsteuerventil 49 mit dem Ringraum 44 und somit dem Behälter 2 in Verbindung gelangt und das Vorsteuerventil 24 aufgesteuert wird. Aus dem kolbenstangenseitigen Druckraum des Verbrauchers 6 kann somit Druckmittel über das geöffnete Sitzventil 24, die Druckmittelleitung 22, die Ringnut 21, die Quer­ bohrung 43 und die Axialbohrung 42 in den Ringraum 44 und somit in die Rücklauf­ leitung 45 strömen.

In dieser Schaltstellung stellt somit die Druckmittelleitung 20 die Zulaufseite und die Druckmittelleitung 22 die Ablaufseite des Verbrauchers dar, wobei das Sitzventil 23 die Funktion eines Lasthalteventils aufweist.

Entsprechend wird bei einer Auslenkung des Ventilschiebers 9 nach in der Figur links durch den Kolbenflansch 36 der freie Durchfluß gedrosselt und durch den Kolben­ flansch 38 ein Zulaufquerschnitt von der Ringnut 16 zur Ringnut 21 hergestellt. Der Kolbenflansch 35 stellt hierbei einen Ablaufquerschnitt von der Ringnut 19 zum Ringraum 44 her, wobei durch die Kulisse 52 das Vorsteuerventil 48 in die Öffnungs­ stellung beaufschlagt wird und somit das Sitzventil 23 öffnet. In dieser Schaltstellung stellt somit die Druckmittelleitung 22 die Zulaufseite und die Druckmittelleitung 20 die Ablaufseite des Verbrauchers dar, wobei ebenfalls das in der Zulaufseite angeordnete Sitzventil 24 die Funktion eines Lasthalteventils aufweist.

Das Antriebssystem gemäß der Fig. 1 funktioniert wie folgt:
Bei einer Betätigung des Betätigungsmittels 70 durch die Bedienperson wird entsprechend der Auslenkung eine Bewegungsrichtung und eine Bewegungs­ sollgeschwindigkeit des Verbrauchers 6 vorgegeben. Die elektronische Steuer­ einrichtung 68 steuert den Schrittmotor 7 entsprechend der am Betätigungsmittel 70 vorgegebenen Bewegungsrichtung und der eingestellten Bewegungs­ sollgeschwindigkeit an, wodurch der Steuerschieber 9 entsprechend ausgelenkt wird. Der vom Verbraucher 6 in der Rücklaufleitung 45 zum Behälter 2 abströmende Druckmittelstrom wird durch den Öffnungshub des Förderstromsensors 55 von der elektronischen Steuereinrichtung 68 erfaßt. Aus dem Öffnungshub des Förderstrom­ sensors 55 wird in der elektronischen Steuereinrichtung 68 die Bewegungs­ istgeschwindigkeit des Verbrauchers 6 bestimmt, wodurch bei einer Abweichung der Bewegungsistgeschwindigkeit von der Bewegungssollgeschwindigkeit die elektronische Steuereinrichtung 68 entsprechende Steuersignale an den Schrittmotor 7 zur Betätigung des Wegeventils 4 abgibt, bis die Bewegungsistgeschwindigkeit der Bewegungssollgeschwindigkeit entspricht.

Da sich bei gleicher Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers 6 in der Rücklaufleitung 45 bei unterschiedlicher Bewegungsrichtung des Verbrauchers 6 entsprechend der Flächendifferenz zwischen Kolbenseite und Kolbenstangenseite des Hydraulikzylinders unterschiedliche abströmende Druckmittelströme ergeben, ist die elektronische Steuereinrichtung 68 derart ausgebildet, daß sie in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung des Verbrauchers 6 aus dem Öffnungshub des Förderstromsensors 55 die Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers 6 bestimmen kann, je nachdem ob die Kolbenseite oder die Kolbenstangenseite des als Hydraulikzylinder ausgebildeten Verbrauchers 6 die Ablaufseite bildet.

Durch die Regelung der Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers 6 in Abhängigkeit der von dem Förderstromsensors 55 erfaßten Bewegungs­ istgeschwindigkeit und der am Betätigungsmittels eingestellten Bewegungs­ sollgeschwindigkeit kann der Verbraucher 6 auch bei der gleichzeitigen Ansteuerung eines weiteren Verbrauchers mit einem höheren Lastdruck mit der am Betätigungs­ mittel 70 vorgegebenen Bewegungssollgeschwindigkeit betrieben werden.

Zudem ist es möglich, bei einer Umkehrung der Lastrichtung am Verbraucher 6 von einer positiven Last in eine negative Last das Wegeventil 4 derart anzusteuern, daß die eingestellte Bewegungssollgeschwindigkeit beibehalten wird.

Sofern der Förderstromsensor 55 ein Signal liefert, das eine zu große Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers 6 signalisiert, kann dies zwei Ursachen haben:
Es findet eine gleichzeitige Ansteuerung mehrerer Verbraucher statt und ein weiterer Verbraucher benötigt einen höheren Systemdruck. Das von der Pumpe 1 geförderte Druckmittel strömt somit vorrangig dem Verbraucher 6 mit dem niedrigeren Lastdruck zu, wodurch sich dessen Bewegungsistgeschwindigkeit erhöht. Die elektronische Steuereinrichtung 68 kann einem derartigen Betriebszustand entgegenwirken, indem die Verbindung der Förderzweigleitung 17 bzw. 18 mit dem Verbraucher 6 und somit der Zulaufquerschnitt am Wegeventil 4 vermindert wird, bis die Bewegungsistgeschwindigkeit der Bewegungssollgeschwindigkeit entspricht.

Zudem erfaßt der Förderstromsensor 55 eine zu große Bewegungsistgeschwindigkeit, wenn am Verbraucher 6 eine Umkehrung der Lastrichtung beispielsweise von einer positiven Last in eine negative Last erfolgt. Bei einer derartigen am Verbraucher 6 ziehenden Last strömt aus der Ablaufseite des Verbrauchers 6 ein größerer Druck­ mittelstrom ab als dem Verbraucher 6 an der Zulaufseite zuströmt, wodurch sich dessen Bewegungsistgeschwindigkeit erhöht. Die elektronische Steuereinrichtung 68 kann bei einem derartigen Betriebszustand einer Erhöhung der Bewegungs­ istgeschwindigkeit entgegenwirken, indem der Ablaufquerschnitt am Wegeventil 4 vom Verbraucher 6 zum Behälter 2 vermindert wird. Ein an der Zulaufseite des Verbrauchers 6 auftretender Füllungsmangel kann hierbei durch die Nachsauge­ einrichtung 71 vermieden werden.

Sofern der Förderstromsensor 55 in der Rücklaufleitung 45 eine zu hohe Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers erfaßt, kann von der elektronischen Steuereinrichtung 68 nicht erkannt werden, ob diese Erhöhung der Bewegungsist­ geschwindigkeit von einer gleichzeitigen Betätigung mehrerer Verbraucher 6 oder von einem Lastrichtungswechsel der am Verbraucher 6 angreifenden Last verursacht wurde. Um einen Angleich der Bewegungsistgeschwindigkeit an die Bewegungssoll­ geschwindigkeit zu ermöglichen, ist das Wegeventil 4 derart ausgebildet, daß bei der Auslenkung des Steuerschiebers 9 in Richtung der Neutralstellung zuerst der Zulauf­ querschnitt von der Pumpe 1 zum Verbraucher 6 verringert wird. Dadurch kann bei der gleichzeitigen Betätigung mehrerer Verbraucher 6 einem Anstieg der Bewegungsistgeschwindigkeit entgegengewirkt werden. Sofern der Förderstrom­ sensor 55 weiterhin eine zu große Bewegungsistgeschwindigkeit signalisiert, wird durch eine weitere Auslenkung des Steuerschiebers 9 in Richtung der Neutralstellung der Ablaufquerschnitt verringert. Dadurch kann bei der Beaufschlagung des Verbrauchers durch eine negative Last einer Zunahme der Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers 6 entgegengewirkt werden. Da in einer derartigen Schaltstellung der Zulaufquerschnitt von der Pumpe 1 zum Verbraucher 6 bereits stark verringert bzw. ganz gesperrt sein kann, wird die Zulaufseite des Verbrauchers 6 über die Nachsaugeeinrichtung 71 mit Druckmittel versorgt, die eine Verbindung der Zulaufseite des Verbrauchers 6 mit dem Behälter 2 ermöglicht.

Die Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung des in der Fig. 1 gezeigten Antriebssystems, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. An der Gehäusebohrung 11a des Wegeventils 4a der Steuerventileinrichtung 5a sind mehrere Ringnuten 13a, 15a, 16a, 19a und 21a angeordnet, wobei die Ringnut 15a mit einer von der Förderleitung 3 abzweigenden Förderzweigleitung 17a und die Ringnut 16a mit einer von der Förderleitung 3 abzweigenden Förderzweigleitung 18a in Verbindung steht. Die Ringnut 21a steht mit einer an die Kolbenstangenseite des Verbrauchers 6 angeschlossenen Druckmittelleitung 22a in Verbindung und die Ring­ nut 19a ist an eine mit der Kolbenseite des Verbrauchers 6 in Verbindung stehende Druckmittelleitung 20a angeschlossen. Die Ringnut 13a ist an die Förderleitung 14 angeschlossen, die unter Zwischenschaltung weiterer Steuerventileinrichtungen 5a mit dem Behälter 2 in Verbindung steht.

Am Steuerschieber 9a des Wegeventils 4a sind mehrere Kolbenflansche 80; 81, 82, 83, 84 angeordnet, wobei zwischen den Kolbenflanschen Steuernuten 85, 86, 87, 88 ausgebildet sind. Die Kolbenflansche 81, 82, 83 und die Steuernuten 86, 87 sind hierbei derart angeordnet, daß in der gezeigten Neutralstellung des Steuerschiebers 9a die Ringnut 15a und die Ringnut 16a mit der Ringnut 13a in Verbindung stehen und somit die Förderzweigleitungen 17a, 18a mit der Förderleitung 14 verbunden ist. Die Pumpe 1 fördert somit in der Neutralstellung des Wegeventils 4a in einem druck­ losen Umlauf von der Förderleitung 3 in die Förderleitung 14.

Bei einer Auslenkung des Steuerschiebers 9a nach in der Figur rechts drosselt der Kolbenflansch 83 die Verbindung der Ringnut 16a mit der Ringnut 13a und gibt einen Zulaufquerschnitt von der Ringnut 16a zur Ringnut 19a frei. Der Kolbenflansch 82 drosselt ebenfalls den freien Durchfluß von der Ringnut 15a zur die Ringnut 13a. Von dem Kolbenflansch 80 wird ein Ablaufquerschnitt von der Ringnut 21a in den Ringraum 44a freigegeben.

Bei einer Auslenkung des Steuerschiebers 9a nach in der Figur links drosselt der Kolbenflansch 81 den freien Durchfluß von der Ringnut 15a zur Ringnut 13a und gibt einen Zulaufquerschnitt von der Ringnut 15a zur Ringnut 21a frei. Der Kolbenflansch 82 drosselt ebenfalls den freien Durchfluß von der Ringnut 16a in die Ringnut 13a. Der Ablaufquerschnitt wird von dem Kolbenflansch 84 bestimmt, wobei die Ringnut 19a über die Steuernut 88 mit einem Gehäuseraum 89 des Schrittmotors 7 in Verbindung steht, der mittels einer den Steuerschieber 9a axial durchsetzenden Axialbohrung 42a an den Ringraum 44a angeschlossen ist.

Die Funktion und die Ansteuerung der in den Druckmittelleitungen 20a, 22a angeordneten Sitzventile 23 und 24 erfolgt mittels der Entlastungsventile 48 und 49 auf die bereits beschriebene Weise.

Der in der mit dem Behälter 2 in Verbindung stehenden Rücklaufleitung 45 angeordnete Förderstromsensor 55 ist hierbei koaxial zum Wegeventil 4a angeordnet, wobei die Gehäusebohrung 56 in axialer Richtung an den Ringraum 44a angeschlossen und der Ventilkörper 57 des Förderstromsensors 55 koaxial zum Steuerschieber 9a des Wegeventils 4a angeordnet ist.

Die Funktion des Antriebssystems der Fig. 2 entspricht der Funktion des in der Fig. 1 dargestellten Antriebssystems.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines hydrostatischen Antriebs­ systems, wobei die als Wegeventil 4b ausgebildeten Steuerventileinrichtung 5b dem Wegeventil 4a der Fig. 2 entspricht. Hierbei ist jeweils ein Förderstromsensor 55a, 55b in ein Sitzventil 23, 24 integriert bzw. sind die in den Druckmittelleitungen 20a, 22a angeordneten Förderstromsensoren 55a, 55b als Sitzventile 23, 24 ausgebildet.

Am Übergang einer Gehäusebohrung 90a, 90b des Förderstromsensors 55a, 55b, die mit dem zum Wegeventil 4b führenden Abschnitt der Druckmittelleitung 20a, 22a in Verbindung steht, und eines Ringraums 91a, 91b, an den jeweils der zum Verbraucher 6 führende Abschnitt der Druckmittelleitung 20a, 22a angeschlossen ist, ist ein Ventilsitz gebildet, der von einer am Ventilkörper 57a, 57b des Förderstrom­ sensors 55a, 55b gebildeten Kegelfläche 59a, 59b ansteuerbar ist. Im Bereich der Kegelfläche 59a, 59b ist weiterhin eine Feinsteuernut 60a, 60b am Ventilkörper 57a, 57b vorgesehen. Ein in Schließrichtung des Ventilkörpers 57a, 57b wirkender Steuer­ druckraum 92a, 92b steht über ein im Ventilkörper 57a, 57b angeordnetes Bohrungs­ system 93a, 93b und eine damit in Verbindung stehende Drosselbohrung 94a, 94b mit dem Ringraum 91a, 91b in Verbindung. Zudem ist in dem Steuerdruckraum 92a, 92b eine Feder 95a, 95b angeordnet. Der Steuerdruckraum 92a des Förderstrom­ sensors 55a steht über eine Steuerdruckleitung 46 mit dem Ringraum 44a in Verbindung, wobei in der Steuerdruckleitung 46 das vom Steuerschieber 9a in die Öffnungsstellung beaufschlagbare Vorsteuerventil 48 angeordnet ist. Der Steuer­ druckraum 92b des Förderstromsensors 55b ist über die Steuerdruckleitung 47 und das darin angeordnete, vom Steuerschieber 9a betätigbare Vorsteuerventil 49 an den Ringraum 44a angeschlossen.

Sofern mittels des Steuerschiebers 9a die Druckmittelleitung 20a an die Förder­ zweigleitung 18a und die Druckmittelleitung 22a an den Ringraum 44a angeschlossen ist, bildet die Druckmittelleitung 20a die Zulaufseite und die Druckmittelleitung 22a die Ablaufseite des Verbrauchers 6. Der Förderstromsensor 55a weist hierbei die Funktion des Lasthalteventils und des Förderstromsensor auf erfaßt den dem Verbraucher zuströmenden Druckmittelstrom, wodurch in der elektronischen Steuer­ einrichtung 68 die Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers bestimmt werden kann. Der Förderstromsensor 55b ist durch das geöffnete Sitzventils 49 aufgesteuert.

Verbindet der Steuerschieber 9a die Druckmittelleitung 22a mit der Förder­ zweigleitung 17a und die Druckmittelleitung 20a mit dem Ringraum 44a, stellt die Druckmittelleitung 22a die Zulaufseite und die Druckmittelleitung 20a die Ablaufseite des Verbrauchers 6 dar. In einer derartigen Schaltstellung des Wegeventils 4a ist das Vorsteuerventil 48 geöffnet und der Förderstromsensor 55a aufgesteuert. Der in der Zulaufseite angeordnete Förderstromsensor 55b weist hierbei die Funktion des Lasthalteventils und des Förderstromsensors auf, der über die Signalleitung 67b mit der elektronischen Steuereinrichtung 68 in Verbindung steht.

Der in der Zulaufseite 20a bzw. 22a angeordnete Förderstromsensor 55a bzw. 55b erfaßt somit die dem Verbraucher 6 zuströmende Druckmittelmenge, wodurch die Auslenkung des Steuerschiebers 9a durch die elektronische Steuereinrichtung 68 entsprechend einer am Betätigungsmittel 70 vorgegebenen Bewegungssoll­ geschwindigkeit und der von dem Förderstromsensor 55a, 55b erfaßten Bewegungsistgeschwindigkeit gesteuert wird. Dadurch ist ein lastunabhängiger Betrieb und eine leckölfreie Absperrung des Verbrauchers mit einem geringen Bauaufwand möglich. Zudem kann in dieser Ausführungsform in der Rücklaufleitung 45 ein Förderstromsensor angeordnet werden, der den vom Verbraucher abströmenden Druckmittelstrom erfaßt, wodurch weiterhin ein lastrichtungs­ unabhängiger Betrieb des Verbrauchers ermöglicht wird.

Die Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs­ system mit einer Steuerventileinrichtung 5c zur Ansteuerung eines einfachwirkenden Verbraucher 6a, beispielsweise einen Hubzylinder eines Hubmastes eines Gabelstaplers.

Der Steuerschieber 9b des Wegeventils 4c der Steuerventileinrichtung 5c ist hierbei in einer Gehäusebohrung 11b längsverschiebbar gelagert, wobei in der Gehäuse­ bohrung 11b Ringnuten 12b, 13b und 19b gebildet sind. Die Ringnut 12b ist hierbei an die Förderleitung 3 der Pumpe 1 und die Ringnut 13b an die Förderleitung 14 angeschlossen. Die Ringnut 19b steht mit der zum Verbraucher 6a geführten Druckmittelleitung 20b in Verbindung. Der Steuerschieber 9b weist Kolbenflansche 100 und 101 auf, wobei zwischen den Kolbenflanschen 100, 101 eine Steuernut 102 gebildet ist, die in der gezeigten Neutralstellung den drucklosen Umlauf von der Förderleitung 3 in die Förderleitung 14 ermöglicht. In der vom Ringraum 44b zum Behälter führenden Rücklaufleitung 45 ist ein Förderstromsensor 55 vorgesehen, der beispielsweise koaxial zum Steuerschieber 9b angeordnet werden kann. In der Druckmittelleitung 20b ist ein als Sitzventil ausgebildeter Förderstromsensor 55c vorgesehen, der mittels eines in einer Steuerleitung 47 angeordneten Sitzventils 49, das mittels einer am Steuerschiebers 9b angeformten Kulisse 53 bei einer entsprechenden Auslenkung des Steuerschiebers 9b in die Öffnungsstellung beaufschlagbar ist, in die Öffnungsstellung aufsteuerbar ist.

Bei einer Auslenkung des Steuerschiebers 9b nach in der Figur rechts zum Anheben einer am Verbraucher angreifenden Last drosselt der Kolbenflansch 101 den Durch­ fluß der Pumpe 1 von der Förderleitung 3 in die Förderleitung 14 und der Kolben­ flansch 100 öffnet entsprechend der Auslenkung des Steuerschiebers 9b einen Zulaufquerschnitt von der Ringnut 12b zur Ringnut 19b. Sobald der in der Druck­ mittelleitung 20b aufgestaute Druck ausreicht, um den vom Lastdruck des Verbrauchers und der Feder 95c in Richtung der Schließstellung beaufschlagten Ventilkörper 57c des Förderstromsensors 55c in Richtung der Öffnungsstellung zu beaufschlagen, strömt Druckmittel von der Pumpe 1 zum Verbraucher 6. Der Förderstromsensor 55c weist somit die Funktion eines Lasthalteventils auf. Der Förderstromsensor 55c erfaßt hierbei den dem Verbraucher zuströmende Druck­ mittelstrom. In der elektronischen Steuereinrichtung 68 wird der durch die Betätigung eines Betätigungsmittels 70 vorgegebene Bewegungssollgeschwindigkeit mit der vom Förderstromsensor 55c erfaßten Bewegungsistgeschwindigkeit verglichen und der Steuerschieber 9b entsprechend ausgeregelt, wodurch in der Schaltstellung zum Anhaben einer Last ein lastunabhängiger Betrieb ermöglicht wird.

Bei einer Auslenkung des Steuerschiebers 9b nach in der Figur links zum Absenken einer am Verbraucher 6 angreifenden Last bildet der Kolbenflansch 100 entsprechend der Auslenkung des Steuerschiebers 9b einen Ablaufquerschnitt von der Ringnut 19b in den Ringraum 44b. Durch die am Steuerschieber 9b ausgebildete Kulisse 53 wird das Vorsteuerventil 49 in die Öffnungsstellung beaufschlagt, wodurch die Steuer­ leitung 47 über eine im Steuerschieber 9b angeordnete Querbohrung 43b und eine daran angeschlossene Längsbohrung 42b mit dem Ringraum 44b in Verbindung steht. Der als Sitzventil ausgebildete Förderstromsensor 55c wird somit in die Öffnungsstellung beaufschlagt und verbindet die Druckmittelleitung 20b mit dem Ringraum 44b und somit der Rücklaufleitung 45. Die vom Verbraucher 6a abströmende Druckmittelmenge wird hierbei von dem in der Rücklaufleitung 45 angeordneten Förderstromsensor 55 erfaßt. Die Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers 6a im Senkbetrieb des Verbrauchers 6a wird somit anhand der abströmenden Druckmittelmenge erfaßt. Dadurch ist es möglich, im Senkbetrieb die Bewegungsistgeschwindigkeit unabhängig von der Last des Verbrauchers entsprechend der vorgegebenen Bewegungssollgeschwindigkeit zu steuern.

Claims (26)

1. Hydrostatisches Antriebssystem mit einer Pumpe und mindestens einem an die Pumpe angeschlossenen, mittels einer Steuerventileinrichtung ansteuerbaren Verbraucher, wobei die Steuerventileinrichtung in Abhängigkeit eines Betätigungsmittels, das eine Bewegungssollgeschwindigkeit und eine Bewegungsrichtung des Verbrauchers vorgibt, ansteuerbar ist und die Steuer­ ventileinrichtung in Neutralstellung einen drucklosen Umlauf der Pumpe ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung (5; 5a; 5b; 5c) elektrisch betätigbar ist und ein Bewegungsistgeschwindigkeitsgeber des Verbrauchers (6; 6a) vorgesehen ist, wobei die Steuerventileinrichtung (5; 5a; 5b; 5c), der Bewegungsistgeschwindigkeitsgeber und das Betätigungsmittel (70) mit einer elektronischen Steuereinrichtung (68) in Wirkverbindung stehen, die die Steuerventileinrichtung (5; 5a; 5b; 5c) in Abhängigkeit von der durch die Auslenkung des Betätigungsmittels (70) vorgegebenen Bewegungsrichtung und Bewegungssollgeschwindigkeit sowie der von dem Bewegungsist­ geschwindigkeitsgeber erfaßten Bewegungsistgeschwindigkeit des Verbrauchers (6; 6a) steuert.

2. Hydrostatischen Antriebssystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsistgeschwindigkeitsgeber als Förderstromsensor (55; 55a, 55b; 55c) ausgebildet ist.

3. Hydrostatischen Antriebssystems nach Anspruch 2, wobei der Verbraucher (6) als doppeltwirkender Verbraucher ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstromsensor (55) in einer vom Verbraucher (6) zum Behälter (2) geführten Druckmittelleitung angeordnet ist.

4. Hydrostatischen Antriebssystems nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstromsensor (55) in einer von der Steuerventileinrichtung (5; 5a) zum Behälter geführten Rücklaufleitung (45) angeordnet ist.

5. Hydrostatischen Antriebssystems nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer Betätigung der Steuerventileinrichtung (5; 5a) in Richtung der Neutralstellung der Zulaufquerschnitt von einer Förderleitung (3) der Pumpe (1) zu einer mit dem Verbraucher in Verbindung stehenden Druckmittelleitung (20, 22; 20a, 22a) vor dem Ablaufquerschnitt von einer mit dem Verbraucher in Verbindung stehenden Druckmittelleitung (22, 20; 22a, 20a) zum Behälter (2) von der Steuerventileinrichtung (5; 5a) verringerbar ist.

6. Hydrostatischen Antriebssystems nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Verbraucher (6) eine Nachsaugeeinrichtung (71) vorgesehen ist, die eingangsseitig mit einer von der Steuerventileinrichtung (5; 5a) zum Behälter (2) geführten Rücklaufleitung (45) stromab des Förderstromsensors (55) in Verbindung steht.

7. Hydrostatischen Antriebssystems nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den von der Steuerventileinrichtung (5b) zum Verbraucher (6) geführten Druckmittelleitung (20a, 22a), die mittels der Steuer­ ventileinrichtung (5b) an die Förderleitung (3) der Pumpe (1) anschließbar sind, jeweils ein Förderstromsensor (55a, 55b) angeordnet ist.

8. Hydrostatischen Antriebssystems nach Anspruch 2, wobei der Verbraucher (6a) als einfachwirkender Verbraucher ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verbindung des Verbrauchers (6a) mittels der Steuerventileinrichtung (5c) mit der Pumpe (1) in einer von der Steuerventileinrichtung (4b) zum Verbraucher (6a) geführten Druckmittelleitung (20b) ein Förderstromsensor (55c) angeordnet ist und bei der Verbindung des Verbrauchers (6a) mittels der Steuer­ ventileinrichtung (5c) mit dem Behälter (2) in einer von der Steuerventileinrichtung (5c) zum Behälter (2) geführten Rücklaufleitung (45) ein Förderstromsensor (55) vorgesehen ist.

9. Hydrostatischen Antriebssystems nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der von der Steuerventileinrichtung (5; 5a; 5b; 5c) zum Verbraucher (6; 6a) geführten Druckmittelleitung (20, 22; 20a, 22a; 20b) ein in Richtung zum Verbraucher (6; 6a) öffnendes Sitzventil (23, 24) angeordnet ist.

10. Hydrostatischen Antriebssystems nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzventil (23, 24) einen in Schließrichtung wirkenden Steuerdruckraum (29, 30) aufweist, der mit dem Lastdruck des Verbrauchers (6; 6a) sowie einer Feder (31, 32) beaufschlagbar ist.

11. Hydrostatischen Antriebssystems nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Verbindung der Druckmittelleitung (20, 22; 20a, 22a; 20b) mittels der Steuerventileinrichtung (5; 5a; 5b; 5c) mit dem Behälter (2) das Sitz­ ventil (23, 24) aufsteuerbar ist.

12. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzventil (23, 24) mittels eines mechanisch von der Steuerventil­ einrichtung (5; 5a; 5b; 5c) betätigbaren Vorsteuerventils (48, 49) aufsteuerbar ist.

13. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einer von dem in Schließrichtung des Sitzventils (23; 24) wirkenden Steuerdruckraum (29; 30; 92a; 92b; 92) zum Behälter (2) geführten Steuerdruckleitung (46; 47) das Vorsteuerventil (48; 49) angeordnet ist, das als federbelastetes, in Richtung zum Behälter (2) sperrendes Rückschlagventil ausgebildet ist und einen Ventilkörper (51; 52) aufweist, der mittels des Steuer­ schiebers (9; 9a; 9b) der Steuerventileinrichtung (5; 5a; 5b; 5c) in die Öffnungs­ stellung aufsteuerbar ist.

14. Hydrostatischen Antriebssystems nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstromsensor (55a; 55b; 55c) als Sitzventil (23; 24) ausgebildet ist.

15. Hydrostatischen Antriebssystems nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung (5; 5a; 5b; 5c) mittels eines Schrittmotors (7) betätigbar ist.

16. Hydrostatischen Antriebssystems nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (7) eine Federrückzugseinrichtung (10) aufweist.

17. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstromsensors (55; 55a; 55b; 55c) einen in einer Gehäusebohrung (56; 90a; 90b; 90c) längsverschiebbar angeordneten Ventil­ körper (57; 57a; 57b; 57c) aufweist, der mittels einer Feder (62; 95a; 95b; 95c) in Richtung einer Schließstellung und von dem dem Ventilkörper (57; 57a; 57b; 57c) an einer Wirkfläche, insbesondere einer Stirnfläche (54), zuströmenden Druckmittelstrom in Richtung einer Durchflußstellung beaufschlagbar ist.

18. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung des Ventilkörpers (57; 57a; 57b; 57c) des Förder­ stromsensors (55; 55a; 55b; 55c) mittels eines Induktivsensors erfaßbar ist.

19. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (57; 57a; 57b; 57c) des Förderstromsensors (55; 55a; 55b; 55c) mit einem Hallsensor in Wirkverbindung steht.

20. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (57; 57a; 57b; 57c) des Förderstromsensors (55; 55a; 55b; 55c) mit einem dauermagnetischen Körper (65) versehen ist, der mit einem in einem Gehäuse des Förderstromsensors angeordneten Hallsensor (66), der mit der elektronischen Steuereinrichtung (68) verbunden ist, in Wirkverbindung steht.

21. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (57; 57a; 57b; 57c) des Förderstrom­ sensors (55; 55a; 55b; 55c) im Bereich der Wirkfläche (54) mit einer Feinsteuereinrichtung (60; 60a; 60b; 60c) versehen ist.

22. Hydrostatischen Antriebssystems nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung (5; 5a; 5b; 5c) als in Zwischenstellungen drosselndes Wegeventil (4; 4a; 4b; 4c) mit einer offenen Neutralstellung ausgebildet ist.

23. Hydrostatischen Antriebssystems nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstromsensor (55; 55a, 55b; 55c) koaxial zum Steuerschieber (9; 9a; 9b) des Wegeventils (4; 4a; 4b; 4c) angeordnet ist.

24. Hydrostatischen Antriebssystems nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (1) als Pumpe mit konstantem Förder­ volumen ausgebildet ist.

25. Hydrostatischen Antriebssystems nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (1) als Verstellpumpe mit einem veränderbaren Fördervolumen ausgebildet ist, wobei ein Förderstromregler vorgesehen ist, der mit der elektronischen Steuereinrichtung (68) in Wirkverbindung steht.

26. Verwendung eines hydrostatischen Antriebssystems nach einem der vorangegangenen Ansprüche in einer Arbeitsmaschine, insbesondere einem Gabelstapler.