[0001] Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 und eine hydrostatische Steueranordnung mit einer derartigen
Ventilanordnung gemäß dem Patentanspruch 15.
[0002] In mobilen Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Hydraulikbaggern, Traktoren, Baggerladern
oder Gabelstaplern erfolgt die Übertragung der von einem Primärenergiewandler, beispielsweise
einem Dieselmotor, umgewandelten Leistung hin zu den einzelnen hydraulischen linearen
oder rotatorischen Verbrauchern der Arbeitsausrüstungen über hydraulische Antriebs-
und Steuereinheiten. Eine von einem Dieselmotor angetriebene Pumpe fördert dabei einen
Druckmittelvolumenstrom zu einem Ventilblock, der das Öl an die hydraulischen Verbraucher
verteilt.
[0003] Um die Druckmittelversorgung, insbesondere bei mobilen Arbeitsmaschinen, lastdruckunabhängig
zu gestalten, werden sogenannte Load-Sensing Steuerungen (LS) eingesetzt, bei denen
der höchste Lastdruck der Verbraucher an eine Verstellpumpe gemeldet wird und diese
so geregelt ist, dass in einer Pumpenleitung beziehungsweise einem Pumpenkanal ein
um eine vorbestimmte Druckdifferenz über dem Lastdruck liegender Pumpendruck anliegt.
[0004] Dabei können den Zumessblenden einer Load-Sensing Steuerung Individualdruckwaagen
zugeordnet sein, die auch über den Zumessblenden der jeweils lastdruckniedrigeren
hydraulischen Verbraucher eine konstante Druckdifferenz aufrechterhalten, so dass
eine lastdruckunabhängige Ansteuerung des jeweiligen Verbrauchers ermöglicht ist.
[0005] Bei einer üblicherweise mit LS-Steuerung bezeichneten Steueranordnung sind die Individualdruckwaagen
stromaufwärts der jeweiligen Zumessblenden angeordnet und drosseln zwischen der Pumpenleitung
und den Zumessblenden den Druckmittelvolumenstrom so an, dass der Druck vor den Zumessblenden
unabhängig vom Pumpendruck nur noch um eine bestimmte Druckdifferenz über dem individuellen
Lastdruck liegt. Hier wird bei einer Unterversorgung der lastdruckhöchste Verbraucher
langsamer, weil der vor dessen Zumessblende anstehende Pumpendruck abfällt und damit
die Druckdifferenz über dieser Zumessblende kleiner wird. Bei einer sogenannten LUDV-Steuerung
(lastdruckunabhängige Durchflussverteilung) sind die Individualdruckwaagen stromabwärts
der Zumessblenden angeordnet und drosseln zwischen den Zumessblenden und dem Verbraucher
den Fluidstrom so stark an, dass der Druck nach allen Zumessblenden gleich, vorzugsweise
gleich dem höchsten Lastdruck ist oder leicht über diesem liegt. Hier ändert sich
bei Unterversorgung an dem Druck stromabwärts der Zumessblende nichts. Vor allen Zumessblenden
steht in gleicher Weise der Pumpendruck an, so dass sich an allen Zumessblenden die
Druckdifferenz in gleicher Weise ändert, wenn bei einer Unterversorgung der Pumpendruck
kleiner wird und die Stromaufteilung zwischen den Zumessblenden erhalten bleibt -
dementsprechend wird die Geschwindigkeit aller Verbraucher verhältnisgleich reduziert.
[0006] Bei Ventilen nach dem heutigen Stand der Technik sind die Zumessblenden des Zulaufs
häufig über Steuerkanten eines Ventilschiebers ausgebildet, so dass die Meldung des
Lastdrucks häufig über diese Steuerkanten erfolgt. Vor allem bei Wegeventilen ohne
zusätzliche Sperrventile im Zulaufkanal entstehen dabei zusätzlich Leckagen über diese
Steuerkanten vom Zulaufkanal in den Lastmeldekanal. Nachteilig daran ist, dass bei
entsprechend hohen Leckagen der Verbraucher unzulässig absinken kann und durch Leckagen
in den Lastmeldekanal das Risiko der Verfälschung des gemeldeten Lastdrucks besteht,
beziehungsweise auch bei nichtbetätigten Zulaufventilen der LS-Druck im Lastmeldekanal
unzulässig steigen kann, welches eine unzulässige Erhöhung des Pumpendrucks zur Folge
hätte.
[0007] Aus der Patentschrift
US 5,878,647 A ist eine Steueranordnung in LUDV-Ausführung bekannt, in der jeweils zwei elektromagnetisch
betätigte Zu- und Rücklaufventile in Sitzventilausführung verbaut sind. Über die Sitzventilausführung
des Hauptsteuerkolbens wird erreicht, dass der Zulaufkanal leckagefrei gegen den Pumpenkanal
abgedichtet ist, sofern dem Verbraucher kein Druckmittelvolumenstrom zur Verfügung
gestellt werden soll. Um dabei eine Leckage vom Zulaufkanal in den Lastmeldekanal
hinein und die damit verbundene Verfälschung des Lastdrucks zu vermeiden, weist die
Steueranordnung ein zusätzliches Rückschlagventil auf, dessen Ventilkörper als Buchse
ausgestaltet ist, über deren Endabschnitt ein Ventilsitz großen Umfangs ausgebildet
ist.
[0008] Nachteilig an dieser Lösung ist der mit der Bauweise des Rückschlagventils verbundene
hohe montage- und vorrichtungstechnische Aufwand zur Absperrung des Lastmeldekanals
gegen den Verbraucherkanal. Weiterhin ist nachteilig, dass das Rückschlagventil trotz
des hohen vorrichtungstechnischen Aufwands auf diese eine Funktion beschränkt ist
[0009] Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Ventilanordnung
mit einem Ventil zur leckagefreien Absperrung des Zulaufkanals gegen den Lastmeldekanal
zu schaffen, dass einen größeren funktionalen Umfang aufweist. Weiterhin liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Steueranordnung mit der Ventilanordnung
zu schaffen.
[0010] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydrostatische Ventilanordnung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1, sowie durch eine Steueranordnung mit einer derartigen Ventilanordnung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.
[0011] Vorteilhafte Weiterbildungen der hydrostatischen Ventilanordnung sind in den Patentansprüchen
2 bis 14 beschrieben.
[0012] Eine hydrostatische Ventilanordnung zur Druckmittelversorgung zumindest eines hydrostatischen
Verbrauchers hat ein Hauptsitz- beziehungsweise Zulaufventil mit einer einen Ventilsitz
aufweisenden Zumessblende. Über die Zumessblende ist dabei eine Verbindung eines Zulaufkanals
beziehungsweise Verbraucherkanals mit einem Pumpenkanal im Wesentlichen leckagefrei
absperrbar. Weiterhin weist die Ventilanordnung einen Lastmeldekanal auf, der mit
einem insbesondere im Zulaufkanal abgegriffenen Lastdruck des Verbrauchers beaufschlagbar
ist. Zudem weist die Ventilanordnung ein Sitzventil auf, über das der Lastmeldekanal
erfindungsgemäß bei geschlossener Zumessblende im Wesentlichen leckagefrei gegen den
Zulaufkanal abgesperrt ist und zudem mit einem Rücklaufkanal, insbesondere einem Tank,
oder mit dem Pumpenkanal verbindbar, insbesondere verbunden, ist.
[0013] Der Funktionsumfang des den Zulaufkanal leckagefrei gegen den Lastmeldekanal absperrenden
Sitzventils ist somit gegenüber dem Stand der Technik erweitert, indem es nicht nur
die genannte leckagefreie Absperrung ermöglicht, sondern darüber hinaus die Verbindung
des Lastmeldekanals mit dem Pumpen- und mit dem Rücklaufkanal ermöglicht. Das Sitzventil
ist somit funktional flexibler ausgestaltet als jenes des Standes der Technik. Anders
ausgedrückt, übernimmt es eine weitere Funktion, wodurch es ermöglicht wird, den Gesamtaufwand
für die hydrostatische Ventilanordnung abzusenken. Damit verbunden kann auf ein herkömmliches
Rückschlagventil gemäß dem Stand der Technik verzichtet werden, was einerseits einen
Bauraumvorteil und andererseits einen Kostenvorteilbieten kann. Zusätzlich besteht
die Möglichkeit eine abschaltbare Entlastung des Lastmeldekanals bei Verwendung von
Sitzventilen als Zulaufventile zu realisieren, welches mit der benannten Anordnung
nach dem Stand der Technik nicht möglich ist.
[0014] In einer ersten Variante der Erfindung ist das Zulaufventil direkt gesteuert und
weist einen die Zumessblende ausbildenden Hauptventilkörper auf. In einer anderen
Variante der Erfindung ist das Zulaufventil vorgesteuert und weist einen die Zumessblende
ausbildenden Hauptventilkörper und zudem einen Pilotventilkörper zur Vorsteuerung
des Hauptventilkörpers auf. Die Vorsteuerung mit Hilfe des Pilotventilkörpers weist
den Vorteil auf, dass weniger hohe Betätigungskräfte zur Ansteuerung des Hauptventilkörpers
beziehungsweise der Zumessblende benötigt werden. Dies ist insbesondere bei Anwendungen
mit hohen Lastdrücken im Zulaufkanal und vor allem bei zu erwartenden hohen Strömungskräften
am Hauptventilkörper von Vorteil.
[0015] In einer bevorzugten und besonders vorteilhaften Weiterbildung ist das Sitzventil,
welches den Zulaufkanal gegenüber dem Lastmeldekanal nahezu leckagefrei abdichtet,
als inverses Wechselventil ausgebildet, das einen mit dem Lastmeldekanal verbundenen
Lastmeldeausgang, einen mit dem Zulaufkanal verbundenen Verbrauchereingang und einen
mit dem Pumpenkanal oder mit dem Rücklaufkanal verbindbaren Steuereingang aufweist.
Das inverse Wechselventil ist dabei ein vorrichtungstechnisch besonders einfach ausgebildetes
Ventil für den Zweck, den Zulaufkanal im Wesentlichen leckagefrei gegen den Lastmeldekanal
abzusperren und zudem mit dem Rücklaufkanal beziehungsweise mit dem Pumpenkanal zu
verbinden. Gegenüber dem Rückschlagventil des Standes der Technik baut es besonders
klein und einfach und bietet einen großen Kostenvorteil.
[0016] Eine bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildung der hydrostatischen Ventilanordnung
weist ein Wegeventil mit einem mit dem Pumpenkanal verbundenen Pumpenanschluss, einem
mit dem Rücklaufkanal verbundenen Rücklaufanschluss und einen mit dem Steuereingang
des inversen Wechselventils verbundenen Steueranschluss auf. Das Wegeventil hat bevorzugt
eine betätigbare Belastungsstellung, über die der Steuereingang des inversen Wechselventils
mit dem Pumpenkanal verbunden und vom Rücklaufkanal getrennt ist. Weiterhin weist
das Wegeventil bevorzugt eine Entlastungsgrundstellung auf, über die der Steuereingang
des inversen Wechselventils vom Pumpenkanal getrennt und mit dem Rücklaufkanal verbunden
ist. In der Entlastungsgrundstellung, das heißt bei Nichtbetätigung des Wegeventils,
ist somit der Steuereingang des Sitz- beziehungsweise Wechselventils über das Wegeventil
mit dem Rücklaufkanal verbunden, und sofern der Lastmeldekanal gegen den Zulaufkanal
abgesperrt ist, das heißt im Falle der geschlossenen Zumessblende, ist der Lastmeldekanal
zum Rücklauf oder zum Tank hin entlastet. Gegebenenfalls in den Lastmeldekanal eintretende
Leckagen führen dadurch zu keiner Erhöhung des gemeldeten Lastdrucks des Verbrauchers.
Das Wegeventil ist bevorzugt elektromagnetisch oder über Steuerdruck betätigbar.
[0017] Um eine Steuerfolge des Wegeventils und des Zulaufventils auf vorrichtungstechnisch
besonders einfache Weise definieren zu können, weist ein Ventilkörper des Wegeventils
in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung eine insbesondere mechanische Kopplung
mit dem Hauptventilkörper oder mit dem Pilotventilkörper des Zulaufventils auf. Aufgrund
dieser Kopplung erfolgt bei einer Betätigung des Ventilkörpers des Wegeventils in
seine Belastungsstellung einerseits die Aufsteuerung der Verbindung des Steuereingangs
des Sitzventils mit dem Pumpenkanal und die gleichzeitige Absperrung des Lastmeldekanals
gegen den Rücklauf oder Tank. Andererseits erfolgt über die Betätigung des Wegeventils
die Aufsteuerung des Öffnungsquerschnittes der Zumessblende. Letztgenannte Aufsteuerung
erfolgt entweder mittelbar über den gekoppelten Pilotkörper oder direkt über den gekoppelten
Hauptventilkörper des Zulaufventils. Im Falle des direkt gesteuerten Zulaufventils
ist die mechanische Kopplung zwischen dessen Hauptventilkörper und dem Ventilkörper
des Wegeventils bevorzugt elastisch, besonders bevorzugt über eine Feder ausgebildet,
so dass bei noch geschlossenem und nicht druckausgeglichenem Hauptventilkörper kein
direkter Kontakt zwischen dem Hauptventilkörper und dem Ventilkörper des Wegeventils
vorliegt. Auf diese Weise wirkt der Betätigung der Belastungsschaltstellung nicht
die auf den Hauptventilkörper in Schließrichtung wirkende, hohe Druckkraft entgegen
und eine Betätigungskraft kann klein gehalten werden. Im Falle des vorgesteuerten
Zulaufventils ist die mechanische Kopplung zwischen dessen Pilotventilkörper und dem
Ventilkörper des Wegeventils bevorzugt starr, kann aus dem vorbeschriebenen Grund
jedoch alternativ auch über eine elastische Kopplung, bevorzugt durch Verwendung einer
Feder, ausgeführt sein. Die Feder weist dabei bevorzugt einen Federweg auf, der zumindest
einem Stellweg von der Entlastungsstellung bis hin zu einer Stellung entspricht, in
der der Pumpenkanal in Druckmittelverbindung mit dem Steuerkanal kommt. Dabei kann
die starre Kopplung beispielsweise über eine Einstückigkeit der beiden Ventilkörper
ausgebildet sein. Aus fertigungs- und montagetechnischen Gründen ist jedoch eine Mehrstückigkeit
bevorzugt. Alternativ zu einer elektromagnetischen Betätigung kann das Wegeventil
über Steuerdruck betätigt werden.
[0018] Besonders bevorzugt ist bei geöffneter Zumessblende und höherem Last- als Pumpendruck
der Lastmeldekanal gegen den Zulaufkanal abgesperrt und mit dem Pumpenkanal verbunden.
[0019] Das Wechselventil ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass der Verbrauchereingang
einen ersten Ventilsitz und ein erstes Dichtelement aufweist, das mit dem Lastdruck
des Verbrauchers, beziehungsweise einem von diesem abhängigen Druck, in Schließrichtung
beaufschlagbar ist. Der Steuereingang weist in dieser Weiterbildung einen zweiten
Ventilsitz und ein zweites Dichtelement auf, das mit einem Druck im Pumpenkanal, beziehungsweise
einem von diesem abhängigen Druck, oder mit einem Druck im Rücklaufkanal, beziehungsweise
einem von diesem abhängigen Druck, in Schließrichtung beaufschlagbar ist. Bevorzugt
sind die Ventilsitze jeweils über einen Kegelsitz oder einen Kugelsitz oder einen
Tellersitz ausgebildet.
[0020] Der Lastmeldeausgang des inversen Wechselventils mündet bevorzugt in einen Druckraum
zwischen den beiden Ventilsitzen. Eine Schließrichtung der beiden Ventilsitze ist
dabei derart, dass die Dichtelemente durch einen wirkenden hohen Druck am gegenüberliegenden
Eingang und durch eine bestehende Kopplung ihrer Dichtelemente von ihren Ventilsitzen
abheben beziehungsweise in Öffnungsrichtung beaufschlagt sind.
[0021] Besonders bevorzugt sind die beiden Dichtelemente über einen zwischen ihnen angeordnetes
Koppelelement koppelbar oder gekoppelt beziehungsweise verbunden. Das Koppelelement
kann beispielsweise ein zylindrischer Stift mit insbesondere kreisförmigem oder polyederförmigem,
insbesondere sechseckigem Querschnitt sein. Aufgrund dieser Kopplung wird diejenige
Kraft, die auf eines der Dichtelemente in Schließrichtung wirkt, unmittelbar auf das
jeweils andere Dichtelement in dessen Öffnungsrichtung übertragen.
[0022] Eine besonders kompakte Weiterbildung der Ventilanordnung ergibt sich, wenn das Sitzventil
ein im Wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse aufweist, das in ein anderes Gehäuseteil
der Ventilanordnung, insbesondere in einen Steuerblock oder in eine Steuerscheibe
oder ein Gehäuse des Zulaufventils, eingesetzt oder eingepresst oder eingeschraubt
ist. Vorrichtungstechnisch besonders einfach ist das Gehäuse des inversen Wechselventils
gegen das Gehäuseteil abgedichtet, wenn über einen der Eingänge (Verbrauchereingang
oder Steuereingang) des inversen Wechselventils und das Gehäuseteil ein Dichtsitz,
insbesondere ein Dichtkante, ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend ist dabei
bevorzugt radial zwischen dem Gehäuse des Sitzventils und dem Gehäuseteil zumindest
ein Dichtring, insbesondere ein O-Ring, angeordnet.
[0023] Um auch den anderen der beiden Eingänge des inversen Wechselventils abzudichten,
ist in einer bevorzugten Weiterbildung der Ventilanordnung in einem Bereich dieses
anderen Eingangs über diesen und eine ins Gehäuseteil eingeschraubte Verschlussschraube
ein Dichtsitz, insbesondere eine Dichtkante, ausgebildet. Auf diese Weise ist das
Gehäuse des Sitz- beziehungsweise Wechselventils über die Verschlussschraube im Gehäuseteil
auf vorrichtungstechnisch einfache Weise axial festgelegt und gleichzeitig abgedichtet.
Ergänzend dazu kann zudem zwischen der Verschlussschraube und dem Gehäuseteil ein
Dichtsitz ausgebildet sein. Dieser ist bevorzugt radial umfänglich an der Verschlussschraube
ausgebildet. Um eine gute Montagefähigkeit des oder der Dichtelemente sicherzustellen,
ist zwischen dem jeweiligen Eingang und dem ihm zugeordneten Dichtelement, insbesondere
über ein das Gehäuse des Wechselventils radial durchsetzendes Sicherungselement, insbesondere
einen Stift oder Splint, ein axialer Anschlag angeordnet oder ausgebildet. Um für
einen gegebenen Hub des entsprechenden Ventilkörpers eine feinere Dosierung des über
den jeweiligen Öffnungsquerschnitt strömenden Druckmittelvolumenstroms zu ermöglichen,
weist in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung der Hauptventilkörper und /
oder der Pilotventilkörper, insbesondere in einem Druckmittelströmungspfad vom Pumpenkanal
hin zum Zulaufkanal, eine Feinsteuergeometrie, insbesondere zumindest eine Feinsteuerkerbe
auf.
[0024] Eine erfindungsgemäße Steueranordnung weist die vorbeschriebene Ventilanordnung und
hat zudem eine hydrostatische Pumpe, über die der zumindest eine Verbraucher in Abhängigkeit
des Lastdrucks mit Druckmittel versorgbar ist. Die Steueranordnung weist dazu bevorzugt
zumindest eine dem Zulaufventil vor- oder nachgeschaltete Individualdruckwaage auf
und ist demgemäß in vorbeschriebener Weise als LS- oder LUDV-System ausgeführt. In
diesen beiden Fällen ist die Pumpe bevorzugt verstellbar ausgestaltet und die Steueranordnung
weist bevorzugt einen Förderstromregler auf, der einerseits mit dem Pumpendruck und
andererseits mit dem Lastdruck und dem Druckäquivalent einer Regelfeder beaufschlagt
ist. Alternativ zu diesen beiden Varianten weist die Steueranordnung eine Konstantpumpe
und ein in Öffnungsrichtung mit dem Lastdruck beaufschlagtes Bypassventil auf.
[0025] Im Folgenden werden ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steueranordnung
und vier Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Ventilanordnung anhand von sieben
Zeichnungen, sowie zwei Ausführungsbeispiele des in der Steueranordnung beziehungsweise
Ventilanordnung verwendeten Wechselventils anhand von zwei Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 zur Übersicht ein stark vereinfachtes Schaltschema eines ersten Ausführungsbeispiels
einer hydrostatischen Steueranordnung;
Figur 2 ein allgemeines Schaltschema eines in der Steueranordnung gemäß Figur 1 verwendeten
ersten Ausführungsbeispiels einer Ventilanordnung;
Figur 3 die Ventilanordnung gemäß Figur 2 in einem Längsschnitt;
Figur 4 ein detailliertes Schaltschema der Ventilanordnung gemäß den Figuren 2 und
3;
Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ventilanordnung in einem Längsschnitt;
Figur 6 ein detailliertes Schaltschema der Ventilanordnung gemäß Figur 5;
Figur 7 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Ventilanordnung in einem Längsschnitt;
Figur 8 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Ventilanordnung in einem Längsschnitt;
Figur 9 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wechselventils in einem Längsschnitt;
und
Figur 10 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Wechselventils in einem Längsschnitt.
[0026] Durch die im Folgenden erläuterten Steuer- und Ventilanordnungen erfolgt eine Lastmeldung
in einem separaten Lastmeldekanal des einem Zulaufventil zugeordneten hydrostatischen
Verbrauchers derart, dass bei einer Nichtbetätigung des Zulaufventils eine leckagefreie
Abdichtung eines Last- oder Zulaufkanals gegenüber dem Lastmeldekanal ermöglicht ist.
Des Weiteren ist gegeben, dass bei Nichtbetätigung des entsprechenden Zulaufventils
der Lastmeldekanal hin zum Rücklauf entlastet und diese Entlastung bei Betätigung
des Zulaufventils aufgehoben ist. Dabei ist das Zulaufventil als proportional verstellbares
Sitzventil im Zulauf des Verbrauchers angeordnet.
[0027] Figur 1 zeigt zur Übersicht ein stark vereinfachtes Schaltschema eines Ausführungsbeispiels
einer hydrostatischen Steueranordnung 1. Sie dient der Druckmittelversorgung mehrerer
Verbraucher eines mobilen Arbeitsgeräts, beispielsweise eines Hydraulikbaggers, eines
Traktors, eines Baggerladers oder Gabelstaplers oder dergleichen. Die Druckmittelversorgung
der Verbraucher 2, 4, hier beispielhaft als Differentialzylinder dargestellt, erfolgt
über einen Steuerblock 5, der zwei Ventilscheiben beziehungsweise Wegeventilsektionen
6, 8 hat, von denen jede einem der Verbraucher 2, 4 zugeordnet ist. Jede der Wegeventilsektionen
6, 8 hat zwei Arbeitsanschlüsse A, B, die über die im Folgenden beschriebene Ventilanordnung
mit Anschlüssen P, T und LS des Steuerblocks 5 verbindbar sind.
[0028] Die Steueranordnung 1 hat eine Pumpe, im vorliegenden Fall eine Verstellpumpe 10,
deren Druckanschluss über eine Druckleitung 12 mit dem Druckanschluss P des Steuerblocks
5 verbunden ist. Abweichend vom hier gezeigten und den weiterhin folgenden Ausführungsbeispielen,
kann anstelle einer Verstellpumpe auch eine Konstantpumpe mit Bypassventil verwendet
werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verstellpumpe 10 beispielsweise
als Axialkolbenpumpe ausgeführt, deren Schwenkwinkel über einen Stellzylinder 14 verstellbar
ist. Die Ansteuerung des Stellzylinders 14 erfolgt über einen Förderstromregler 16.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schwenkwinkel über eine Rückstelleinrichtung
18 in Richtung des maximalen Schwenkwinkels mit dem Druck der Druckleitung 12 und
entgegen diesem Schwenkwinkel mit einer Federkraft beaufschlagt, während der Stellzylinder
14 zur Verringerung des Schwenkwinkels gegen die Kraft der Rückstelleinrichtung 18
verstellt werden kann. Der Förderstromregler 16 ist durch die Kraft einer Regelfeder
20 und den Steuerdruck in einer Lastmeldeleitung 22 in Richtung einer Entlastung des
Stellzylinders 14 vorgespannt, wobei eine Steuerölverbindung von einer in den Stellraum
des Stellzylinders 14 mündenden Stellleitung 24 hin zu einem Tank T aufgesteuert wird.
In der Lastmeldeleitung 22 liegt der höchste Lastdruck der angesteuerten Verbraucher
2, 4 an, der am LS-Anschluss des Steuerblocks 5 abgegriffen wird. Der Tankanschluss
T des Steuerblocks 5 ist über eine Tankleitung 26 mit dem Tank T verbunden.
[0029] Entgegen der Kraft der Regelfeder 20 und dem höchsten Lastdruck wirkt auf den Ventilschieber
des Förderstromreglers 16 der Pumpendruck, der an der Druckleitung 12 abgegriffen
wird. Dieser Pumpendruck liegt auch an einem Druckanschluss P des Förderstromreglers
16 an. Bei Ansteuerung der Verstellpumpe 10 steigt der Pumpenvolumenstrom und damit
der Pumpendruck in der Druckleitung 12 solange an, bis sich an den Stirnflächen des
Förderstromreglers 16 ein Kräftegleichgewicht aus der Druckkraft des Pumpendrucks
zum einen und zum anderen aus dem Lastdruck des lastdruckhöchsten Verbrauchers und
der Kraft der Regelfeder 20 einstellt. Der Pumpendruck ist dann um die aus der Federkraft
der Regelfeder 20 vorgegebene Druckdifferenz höher als der höchste Lastdruck. Die
Grundfunktion einer derartigen Pumpenregelung ist aus dem Stand der Technik beispielsweise
aus der Druckschrift
EP 2 171 285 B1 bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
[0030] Jede Ventilscheibe 6, 8 ist mit Verbraucheranschlüssen A, B, einem Druckanschluss
P, einem Tankanschluss T und einem Lastmeldeanschluss LS ausgeführt, wobei die letztgenannten
Anschlüsse P, T und LS in Druckmittelverbindung mit der jeweils benachbarten Ventilscheibe
8, 6 stehen.
[0031] Bei den im Folgenden beschriebenen Ventilscheiben 6, 8 ist jedem Verbraucheranschluss
A, B eine Zumessblende 28, 30 sowie jeweils ein Senkbremsventil 32, 34 zugeordnet.
Zur Lastkompensierung ist den Zumessblenden 28, 30 zumindest eine Individualdruckwaage
36 zugeordnet, über die der Druckabfall über der jeweiligen Zumessblende 28, 30 konstant
gehalten werden kann. Bei der in Figur 1 dargestellten Lösung ist die Ventilscheibe
6, 8 als LS-System ausgeführt, wobei eine einzige Individualdruckwaage 36 den beiden
Zumessblenden 28, 30 zugeordnet ist. Ein Eingangsanschluss der federvorgespannten
Individualdruckwaage 36 ist über einen Druckkanal 38 an den Druckanschluss P der Ventilscheibe
6, 8 angeschlossen. Ein Ausgang der Individualdruckwaage 36 ist über einen sich verzweigenden
Pumpenkanal 40 mit jeweils einem Druckanschluss P der beiden Zumessblenden 28, 30
verbunden. Die Individualdruckwaage 36 ist in Schließrichtung vom Druck stromaufwärts
der Zumessblenden 28, 30 und in Öffnungsrichtung vom individuellen Lastdruck des angeschlossenen
Verbrauchers 2, 4 beaufschlagt, der über einen LS-Kanal 42 abgegriffen wird. Dieser
führt zu einem Eingang eines Wechselventils 44, an dessen anderem Eingang der höchste
Lastdruck des jeweils anderen der Verbraucher 2, 4 anliegt. Für den Fall weiterer
hydrostatischer Verbraucher wird der höchste Lastdruck dabei über eine Wechselventilkaskade
abgegriffen. Der Ausgang des Wechselventils 44 ist an den LS-Anschluss des Ventilblocks
5 angeschlossen, so dass der höchste aller Lastdrücke zum eingangs beschriebenen Förderstromregler
16 gemeldet wird.
[0032] Die beiden baugleichen Zumessblenden 28, 30 sind jeweils als elektrisch ansteuerbare,
proportional verstellbare Sitzventile ausgeführt, deren Arbeitsanschlüsse A, B über
Kanäle mit den Arbeitsanschlüssen A, B der Ventilscheiben 6, 8 verbunden sind. Bei
der folgenden Beschreibung der Steuerung des Zulaufvolumenstroms über die die Zumessblenden
28, 30 aufweisenden hydrostatischen Ventilanordnungen 29, 31 wird angenommen, dass
der Verbraucheranschluss A im Zulauf und der Verbraucheranschluss B im Ablauf liegt.
Entsprechend dieser Annahme wird der zum Verbraucheranschluss A führende Kanal als
Zulaufkanal 46 und der zum Verbraucheranschluss B führende Kanal als Ablaufkanal 48
bezeichnet. Die Stirnflächen der beiden Zulaufventile 29, 31 sind bei Beginn der Öffnung
der Blendenquerschnitte der Zumessblenden 28, 30 druckausgeglichen.
[0033] Durch Bestromung eines Proportionalmagneten 50, 52 können die Zumessblenden 28, 30
aus der dargestellten Sperrposition, in der ein Abströmen vom Verbraucher 2, 4 in
Richtung zur Individualdruckwaage 36 leckagefrei abgesperrt ist, in eine Öffnungsrichtung
verstellt werden, wobei der Öffnungsquerschnitt von der Bestromung des Proportionalmagneten
50, 52 abhängt. Der Druck stromaufwärts der jeweiligen Zumessblende 28, 30 wird an
einem LS-Anschluss der Zumessblende 28, 30 abgegriffen. Dieser Druck liegt an den
Eingängen eines weiteren Wechselventils 54 an, dessen Ausgang mit dem vorgenannten
LS-Kanal 42 gebunden ist. Der Lastdruck am LS-Anschluss der Zumessblende 28 wird auch
über einen Lastabgriffkanal 56 zur Signaldruckkammer des dem Anschluss B und somit
im Ablauf angeordneten Senkbremsventils 34 gemeldet. In entsprechender Weise wird
der Lastdruck am LS-Anschluss der anderen Zumessblende 30 über einen Lastabgriffkanal
58 mit der Signaldruckkammer des zulaufseitigen Senkbremsventils 32 verbunden. Dementsprechend
werden über das Wechselventil 54 auch die beiden Signaldruckkammern der Senkbremsventile
32, 34 voneinander getrennt. Zur eingehenderen Beschreibung und zum Zwecke der Offenbarung
sei bezüglich der Funktionalität der Senkbremsventile 32, 34 auf die parallele Patentanmeldung
der Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen
DE10 2012203386.6 verwiesen, so dass weitere Ausführungen dazu entbehrlich sind.
[0034] Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind Druckbegrenzungsventile, über die der
Druck im Zulaufkanal 46 und im Ablaufkanal 48 begrenzt ist, nicht dargestellt. Beim
Überschreiten eines an diesen Druckbegrenzungsventilen eingestellten Maximaldrucks
öffnen diese eine Druckmittelverbindung zu einem mit dem Tankanschluss T verbundenen
Entlastungskanal.
[0035] Es folgt eine eingehendere Beschreibung der beiden identischen, die Zumessblenden
28, 30 aufweisenden Ventilanordnungen 29, 31 anhand der Figur 2. Figur 2 zeigt allgemeine
Schaltschemata der Ventilanordnung 29 in verschiedenen Detailgraden. In Figur 2 rechts
ist das stark vereinfachte Schaltsymbol für die frei geschnittene Ventilanordnung
29 gemäß der Steueranordnung 1 gemäß Figur 1 dargestellt. Es sind der mit dem Zulaufkanal
46 verbundene Verbraucheranschluss A, der mit dem Pumpenkanal 40 verbundenen Pumpenanschluss
P, der mit dem Tank verbundene Tankanschluss T und der mit dem LS-Kanal 42 gemäß Figur
1 verbindbare Lastmeldeanschluss LS dargestellt. Die Zumessblende 28 ist proportional
verstellbar und in Sitzbauweise ausgeführt. In einer Sperrstellung (a) ist der Zulaufkanal
46 leckagefrei gegen den Pumpenkanal 40 abgesperrt und ein Lastmeldekanal 60 ist zum
Tank hin entlastet, so dass gegebenenfalls in den Lastmeldekanal 60 eintretende Leckagen
zu keiner fehlerhaften Druckerhöhung im Lastmeldekanal 60 führen. Die Ventilanordnung
29 weist eine Zulaufstellung (b) auf, bei der der Pumpenkanal 40 über die Zumessblende
28 mit dem Zulaufkanal 46 verbunden ist. Stromabwärts der Zumessblende 28 wird der
Lastdruck, der im Zulaufkanal 46 anliegt, abgegriffen und an den Lastmeldekanal 60
übergeben. Die Ventilanordnung 29 weist eine über eine Feder 62 vorgespannte Sperrstellung
(a) auf. Um die Sperrstellung (a) in die Zulaufstellung (b) zu schalten, weist sie
den Proportionalmagneten 50 auf.
[0036] In Figur 2 links ist ein genauer ausdetailliertes Schaltschema der Ventilanordnung
29 dargestellt, über das im Folgenden die erfindungsgemäße Funktionsweise der Ventilanordnung
29 beziehungsweise 31 erläutert wird. Die Ventilanordnung 29 zeigt eine Lösung mit
einem proportional verstellbaren Hauptsitz- beziehungsweise Zulaufventils 64 zur Druckmittelversorgung
eines Zulaufs eines Verbrauchers, bei der der Lastmeldekanal 60 im nicht betätigten
Zustand des Zulaufventils 29 leckagefrei gegen den Zulaufkanal 46 abgedichtet ist.
Des Weiteren zeigt die Lösung eine Entlastung des Lastmeldekanals 60 hin zum Tank
bei Nichtbetätigung des Zulaufventils 29 und die Aufhebung dieser Entlastung bei einer
Betätigung des Zulaufventils 29.
[0037] Gemäß Figur 2 links weist das Zulaufventil 29 das Hauptsitzventil 64, ein Wegeventil
66 und ein inverses Wechselventil 68, das in Sitzbauweise beziehungsweise als Sitzventil
ausgeführt ist, auf. Das Hauptsitzventil 64 sperrt über die federvorgespannte Sperrstellung
(a) den Zulaufkanal 46 leckagefrei gegen den Pumpenkanal 40 ab und kann über den Proportionalmagneten
50 in die Zulaufstellung (b) verstellt werden. Über das Wechselventil 68 kann in Abhängigkeit
der an einem Verbrauchereingang V und einem an einem Steueranschluss S des Wechselventils
68 anstehenden Druck der niedrigere der Drücke ausgewählt und in den Lastmeldekanal
60 gemeldet werden. Das inverse Wechselventil 68 sperrt dabei den Verbrauchereingang
V leckagefrei gegen den Lastmeldekanal 60 und gegen einen Steuerkanal 70 ab. Das Hauptsitzventil
64 ist mit dem Wegeventil 66 mechanisch gekoppelt. Das Wegeventil 66 ist als ein 4/3-Wegeschaltventil
ausgestaltet und verbindet in seiner dargestellten Ausgangsstellung bei geschlossenem
Hauptsitzventil 64 den Steuerkanal 70 mit einem Rücklaufkanal 72, der im dargestellten
Ausführungsbeispiel zum Tank hin entlastet ist. Ist der Lastdruck im Zulaufkanal 46
größer als der Rücklaufdruck im Steuerkanal 70, verbleiben Dichtelemente 74, 76 des
Wechselventils 68 in der dargestellten Position und der Lastmeldekanal 60 ist zum
Rücklaufkanal 72 hin entlastet. In den Lastmeldekanal 60 eintretende Leckagen können
somit abgeführt werden und es entsteht kein ungewollter Druckanstieg im Lastmeldekanal
60. Gemäß Figur 2 links gut zu erkennen ist, dass ein Ventilkörper 78 des Wegeventils
66 mechanisch starr mit einem Hauptventilkörper 80 des Hauptsitzventils 64 gekoppelt
ist. Bei einer Betätigung des Proportionalmagneten 50 verändert daher das Wegeventil
66 zusammen mit dem Hauptsitzventil 64 seine Position und verbindet nun den Steuerkanal
70 mit dem Pumpenkanal 40. Somit ist während dieser ersten Steuerphase aufgrund der
geöffneten Verbindung zwischen dem Steuerkanal 70 und dem Lastmeldekanal 60 dieser
direkt mit dem Pumpenkanal 40 verbunden. Ein so entstandener Kurzschluss am Förderstromregler
der Pumpe (vergleiche Bezugszeichen 16 und 10 in Figur 1) sorgt bei LS- und LUDV-Systemen
für eine Vergrößerung des Schluckvolumens der Pumpe, da über den noch geschlossenen
Öffnungsquerschnitt des Hauptsitzventils 64 derzeit zu dem Zeitpunkt kein Druck abfällt.
Der Förderstromregler der Pumpe ist daher im Anschlag. Erreicht der Pumpendruck den
Wert des im Zulaufkanal 46 abgegriffenen Lastdrucks, so schalten die Dichtelemente
74, 76 im inversen Wechselventil 68 um und der nun niedrigere Lastdruck wird in den
Lastmeldekanal 60 gemeldet. Für alle gezeigten und folgenden Ausführungsbeispiele
gilt, dass die Steuerfolge bevorzugt so eingestellt ist, dass das Wegeventil 66 zuerst
den Steuerkanal 70 mit dem Pumpenkanal 40 verbindet, bevor das Hauptsitzventil 64
über dessen Zumessblende 28 einen Öffnungsquerschnitt zwischen dem Pumpenkanal 40
und dem Zulaufkanal 46 freigeben kann.
[0038] Figur 3 zeigt die Ventilanordnung 29 gemäß den Figuren 1 und 2, die baugleich mit
der Ventilanordnung 31 dieser Figuren ausgebildet ist, in einem Längsschnitt. Die
Ventilanordnung 29 integriert das Zulauf- beziehungsweise Hauptsitzventil 64, das
inverse Wechselventil 68 und das Wegeventil 66. Die Ventilanordnung 29 ist dabei in
die Ventilscheibe 6 gemäß Figur 1 der hydrostatischen Steueranordnung 1 eingebaut
und weist ein Ventilgehäuse 82 auf. In das Ventilgehäuse 82 in Figur 3 links ist ein
Hauptventilkörper 84 axial verschieblich aufgenommen. Weiterhin weist die Ventilanordnung
29 einen in einer Axialbohrung des Hauptventilkörpers 84 axial verschieblich aufgenommenen
Vorsteuer- beziehungsweise Pilotventilkörper 86 auf. Die Ventilscheibe 6 weist den
Pumpenkanal 40, den Zulaufkanal 46, den Lastmeldekanal 60 und den Rücklaufkanal 72
auf. Mit den genannten Kanälen stehen die Anschlüsse P, A, LS und T, die am Ventilgehäuse
82 der Ventilanordnung 29 ausgebildet sind, in Druckmittelverbindung. Der Hauptventilkörper
84 ist mit dem Pilotventilkörper 86 hydraulisch-mechanisch gekoppelt.
[0039] Ist eine Spule 88 des Proportionalmagneten 50 nicht bestromt, so befindet sich ein
druckausgeglichener Magnetanker 90 in seiner Ruhelage. Der Magnetanker 90 und der
Ventilkörper 78 des Wegeventils 66 sind in diesem Moment durch eine leicht vorgespannte
Feder 92 in ihre Ausgangs- beziehungsweise Vorzugslagen gedrückt. Durch eine Verstellschraube
94 kann eine Vorspannkraft der Feder 92 auf einfache Weise variiert werden. So können
Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden und der gewünschte Magnetstrom eingestellt
werden, bei dem sich der Ventilkörper 78 des Wegeventils 66 und der mechanisch an
diesen gekoppelte Pilotventilkörper 86 anfangen zu bewegen.
[0040] Über eine weitere Feder 96 wird bei unbestromter Spule 88 der Pilotventilkörper 86
in seinen in Kegelsitzbauweise ausgeführten Dichtsitz 98 gepresst. Ist ein Druck im
Pumpenkanal 40 und damit am Pumpenanschluss P des Ventilgehäuses 82 niedriger als
der Lastdruck im Zulaufkanal 46 beziehungsweise am Zulaufanschluss A des Ventilgehäuses
82, so meldet ein Wechselventil 100 den höheren Lastdruck durch im Pilotventilkörper
86 ausgebildete Radial- und Axialkanäle 102, 104 in einen Rückraum 106 des Pilotventilkörpers
86, der dadurch eine zusätzliche Kraft erfährt, die ihn in seinen Dichtsitz 98 presst.
Der Druck im Rückraum 106 wird durch eine Blende 108 in einen Rückraum 110 des Hauptventilkörpers
84 gemeldet. Die daraus resultierende, auf eine rückwärtige Stirnfläche des Hauptventilkörpers
84 wirkende Druckkraft presst den Hauptventilkörper 84 in seinen ebenfalls in Kegelsitzbauweise
ausgeführten Dichtsitz 112 mit dem Ventilgehäuse 82. Weiterhin ist über den Ventilkörper
78 des Wegeventils 66 eine Druckmittelverbindung vom Lastmeldekanal 60 über den LS-Anschluss
und den Steueranschluss S des Wechselventils 68, den Steuerkanal 70 und den Tankanschluss
T des Ventilgehäuses 82 hin zum Rücklaufkanal 72 beziehungsweise den Tank T aufgesteuert.
In dieser Stellung des Ventilkörpers 78 wird demgemäß der Druck im Rücklaufkanal 72
an den Steuereingang S des Wechselventils 68 gemeldet. Da der aus dem Zulaufkanal
46 über den Zulaufanschluss A des Ventilgehäuses 82 an den Verbrauchereingang V des
Wechselventils 68 gemeldete Lastdruck größer ist als der Druck im Rücklaufkanal 72,
sperrt das Wechselventil 68 den Verbrauchereingang V durch einen Dichtsitz eines ersten
Dichtelementes 74 leckagefrei ab. Über das Wechselventil 68 ist somit einerseits der
Lastmeldekanal 60 zum Tank hin entlastet und andererseits der Zulaufkanal 46 leckagefrei
gegen den Lastmeldekanal 60 abgesperrt.
[0041] Wird nun die Spule 88 des Horizontalmagneten 50 bestromt, wirkt eine Kraft auf den
Magnetanker 90 in öffnender Richtung. Dieser Kraft entgegen wirken über den Ventilkörper
78 und den daran gekoppelten Pilotventilkörper 86 die Kraft der Feder 96 und die aus
dem Druck im Rückraum 106 des Pilotventilkörpers 86 resultierende Druckkraft. Die
resultierende Druckkraft wirkt nur bei nicht druckausgeglichenem Pilotventilkörper
86, wenn der Druck im Pumpenkanal 40 kleiner ist als der Lastdruck im Zulaufkanal
46. Es muss ein derart hoher Magnetstrom vorgegeben werden, dass der Ventilkörper
78 eine Verbindung zwischen dem Steuerkanal 70 und dem Rücklaufkanal 72 schließt.
Etwa gleichzeitig wird dabei eine Verbindung zwischen dem Pumpenkanal 40 und dem Steuerkanal
70 hergestellt. Um dabei eine Position des Magnetankers 90 bestimmen zu können, kann
unabhängig von dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf ein sensorloses Wegerfassungskonzept
zurückgegriffen werden. Beispielsweise kann anhand einer Änderung einer Induktivität
der Spule 88 und gleichzeitiger Erfassung eines Magnetstroms auf die Position des
Magnetankers 90 und damit auf den Öffnungsquerschnitt des Dichtsitzes 112 geschlossen
werden. Um die Magnetkräfte beim Umschalten des Ventilkörpers 78 deutlich zu reduzieren,
kann die mechanische starre Kopplung zwischen Ventilkörper 78 und Pilotventilkörper
86 aufgehoben und alternativ durch eine elastische Kopplung, vorzugsweise durch eine
Feder realisiert, ersetzt werden (ähnlich dargestellte Lösung in Fig. 8 - direkt betätigtes
Ventil). So muss die Magnetkraft nur gegen die Kraft der neu hinzugefügten Feder zwischen
dem Ventilkörper 78 und dem Pilotventilkörper 86 arbeiten, wobei eine deutlich kleinere
Magnetkraft benötigt wird, um den Ventilkörper 78 zu bewegen und eine Druckmittelverbindung
zwischen dem Pumpenkanal 40 und dem Steuerkanal 70 zu realisieren. Bei Druckmittelverbindung
zwischen dem Pumpenkanal 40 und dem Steuerkanal 70 wird der Pumpendruck in den LS-Kanal
gemeldet und die Pumpe kann ausschwenken. Erreicht der Pumpendruck einen Wert höher
als der Lastdruck, ist der Pilotventilkörper 86 druckausgeglichen und kann bei weiterer
Bestromung des Proportionalmagneten 50 durch den Ventilkörper 78 proportional zur
Magnetkraft geöffnet werden. Hierbei muss ein direkter mechanischer Kontakt zwischen
dem Ventilkörper 78 und dem Pilotventilkörper 86 bestehen.
[0042] Durch die so hergestellte Druckmittelverbindung zwischen dem Pumpenkanal 40 und dem
Steuerkanal 70 entsteht am Förderstromregler 16 (vergleiche Figur 1) der vorbeschriebene
Kurzschluss, der dazu führt, dass die Pumpe ausschwenkt und sich der Fördervolumenstrom
erhöht. Ist daraufhin der Druck im Pumpenkanal 40 soweit angestiegen, dass er größer
ist, als der Lastdruck im Zulaufkanal 46, schaltet das inverse Wechselventil 68 um
und meldet den kleineren Lastdruck des Zulaufkanals 46 in den Lastmeldekanal 60. Im
Folgenden wird über die Individualdruckwaage der Steueranordnung (36, vergleiche Figur
1) ein gegenüber dem Lastdruck um eine bestimmte Druckdifferenz höherer Pumpendruck
eingestellt.
[0043] Etwa zeitgleich schaltet auch das Wechselventil 100 um und meldet den nun höheren
Pumpendruck im Pumpenkanal 40 über im Pilotventilkörper 86 ausgebildete Kanäle 114,
116 und 104 in den Rückraum 106 des Pilotventilkörpers 86. Über die Blende 108 wird
der Druck im Rückraum 106 wiederum in den Rückraum 110 des Hauptventilkörpers gemeldet.
Dieser erfährt dadurch eine resultierende Kraft in schließender Richtung, da seine
den Rückraum 110 begrenzende Stirnfläche vollständig mit Pumpendruck beaufschlagt
ist und auf einen Teil der gegenüber angeordneten Stirnfläche der geringere Lastdruck
wirkt.
[0044] Über die angesprochene sensorlose Huberfassung kann ein Betriebspunkt erfasst werden,
zu dem der Pilotventilkörper 86 druckausgeglichen ist. Dies gilt, wenn der Pumpendruck
höher ist als der Lastdruck. Da die Position des Magnetankers 90 auf den Wert geregelt
wird, bei dem die Lastmeldung vom Zulaufkanal 46 in den Lastmeldekanal 60 erfolgt,
jedoch eine über eine Axialbohrung des Hauptventilkörpers 84 und eine radiale Erweiterung
des Pilotventilkörpers 86 ausgebildete Feinsteuergeometrie 118 noch keine Verbindung
zwischen dem Zulaufkanal 46 und dem Pumpenkanal 40 aufgesteuert hat, fließt kein Druckmittelvolumenstrom
vom Zulaufkanal 46 zurück in den Pumpenkanal 40. Ist der Pilotventilkörper 86 druckausgeglichen,
so muss ein deutlich niedrigerer Magnetstrom aufgebracht werden, um diese eingeregelte
Position zu halten. Nähert sich der Magnetstrom einem Wert, bei dem die resultierende
Druckkraft im Rückraum 106 nur noch der Kraft der Feder 96 entgegenwirken muss, so
kann angenommen werden, dass der Pilotventilkörper 86 druckausgeglichen ist. Bei weiterer
Bestromung der Spule 88 bewegt sich der Magnetanker 90 weiter und über die Feinsteuergeometrie
118 wird eine Verbindung zwischen dem Zulaufkanal 46 und dem Pumpenkanal 40 aufgesteuert.
Auf diese Weise wird ein Absinken der Last bei Bewegungsbeginn vermieden, da der Pumpendruck
bei Bewegungsbeginn nicht kleiner als der Lastdruck ist. Auf ein zusätzliches Rückschlagventil
kann somit verzichtet werden. Die Feinsteuerung des Zulaufvolumenstroms ist über die
Feinsteuergeometrie 118 des Pilotventilkörpers 86 realisiert.
[0045] Nach einem vorbestimmten Hub des Pilotventilkörpers 86 wird über eine Feinsteuergeometrie
120 ein Blendenquerschnitt aufgesteuert, über den der Rückraum 110 des Hauptventilkörpers
84 über eine in diesem ausgebildete Kanalbohrung 122 mit einem Zwischenkanal 124 verbunden
ist. Ein so entstandener Druckteiler bewirkt eine Absenkung des Druckes in Rückraum
110 des Hauptventilkörpers 84. Dadurch ändert sich die Richtung der resultierenden
Druckkraft auf den Hauptventilkörper 84 solange, bis dieser sich in Bewegung setzt.
Die Bewegung des Hauptventilkörpers 84 resultiert wiederum in einer Verringerung des
Blendenquerschnitts an der Feinsteuergeometrie 120, solange bis sich ein Gleichgewicht
der Druckkräfte eingestellt hat. Auf diese Weise folgt der Hauptventilkörper 84 einer
Bewegung des Pilotventilkörpers 86 und gibt über seinen kegelförmigen Dichtsitz 112,
den er mit dem Ventilgehäuse 82 ausbildet, einen Öffnungsquerschnitt zwischen dem
Pumpenkanal 40 und dem Zulaufkanal 46 frei. Über diesen Blendenquerschnitt kann ein
weit größerer Zulaufvolumenstrom fließen als über den am Dichtsitz 98 ausgebildeten
Blendenquerschnitt des Pilotventilkörpers 86.
[0046] Figur 4 zeigt einen schematischen Schaltplan der anhand Figur 3 beschriebenen Ventilanordnung
29.
[0047] Figur 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung
229 mit einem Hauptsitzventil 264, einem Wegeventil 266 und dem Wechselventil 68 in
inverser Ausführung. Weiterhin weist die Ventilanordnung 229 einen Wegaufnehmer 326
zur Bestimmung der Position eines Hauptventilkörpers 284 auf. Der Wegaufnehmer 326
ist über eine Signalleitung 330 mit einer Steuereinheit 332 und diese wiederum über
eine Stromleitung 334 mit der Spule 88 des Proportionalmagneten 50 verbunden. Zwischen
dem Hauptventilkörper 284 und einem Pilotventilkörper 286 besteht im Falle diese Ausführungsbeispiels
keine hydraulischmechanische Kopplung, da die beiden Ventilkörper 284, 286 zusammen
keinen Blendenquerschnitt ausbilden. Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel der
Ventilanordnung 29 gemäß Figur 3 sind die beiden Ventilkörper 284, 286 quer beziehungsweise
nicht koaxial zueinander angeordnet. Alternativ können die beiden Ventilkörper 284,
286 koaxial, insbesondere konzentrisch, zueinander angeordnet sein. Hierfür sind sie
bevorzugt hintereinander angeordnet. Der Hauptventilkörper 284 ist dabei in einer
Zylinderbohrung 203 eines Ventilgehäuses 282 axial verschieblich aufgenommen, der
Pilotventilkörper 286 ist einer Zylinderbohrung 202 eines Ventilgehäuses 283 axial
verschieblich aufgenommen.
[0048] In einem unbestromten Zustand des Proportionalmagneten 50 wirken auf den Pilotventilkörper
286 eine Vorspannkraft einer Feder 297 und eine Druckkraft des sich in einem Rückraum
206 des Pilotventilkörpers 286 einstellenden Druckes. Der Pilotventilkörper 286 wird
dadurch in seinen Dichtsitz 298 mit dem Gehäuse 283 gepresst. Ein Wechselventil 200,
das im Hauptventilkörper 284 angeordnet ist, wählt den höheren Druck aus dem Pumpendruck
im Pumpenkanal 40 und dem Lastdruck im Zulaufkanal 46 aus. Der höchste Druck wird
dabei über einen Axialkanal 304 im Hauptventilkörper 284 und über eine in diesem angeordnete
Blende 308 in einen Rückraum 310 des Hauptventilkörpers 284 gemeldet. Aus diesem Druck
im Rückraum 310 resultiert eine Druckkraft an einer den Rückraum 310 begrenzenden
Stirnfläche des Hauptventilkörpers 284, die zusammen mit der Vorspannkraft einer Feder
296 den Hauptventilkörper 284 in seinen Dichtsitz 312 mit dem Gehäuse 282 presst.
Dabei kann sich der Druck im Rückraum 310 über einen die Ventilgehäuse 282, 283 verbindende
Gehäusebohrung und eine weitere Blende in den Rückraum 306 des Pilotventilkörpers
286 fortpflanzen.
[0049] Des Weiteren ist über den Ventilkörper 78 des Wegeventils 266 der Steuerkanal 70
mit dem Rücklauf- beziehungsweise Tankkanal 72 verbunden. Da somit auf dem Steuereingang
S des Wechselventils 68 Rücklaufdruck und auf dem Verbrauchereingang V des Wechselventils
68 Lastdruck anliegt, zeigt die in Figur 5 dargestellte Schaltstellung einen Zustand,
indem der Lastmeldekanal 60 über den Steuerkanal 70 hin zum Rücklaufkanal beziehungsweise
im Tank entlastet ist.
[0050] Wird der Proportionalmagnet 50 bestromt, so verschiebt er zunächst den Ventilkörper
78 in eine Position, in dem der Steuerkanal 70 nicht mehr mit dem Rücklaufkanal 72,
sondern über eine die Gehäuse 282 und 283 durchsetzenden Verbindungskanal über den
Pumpenkanal 40 in Druckmittelverbindung steht. Gleichzeitig ist eine Feinsteuergeometrie
320 des Pilotventilkörpers 286 noch geschlossen, so dass noch kein Blendenquerschnitt
zwischen dem Rückraum 310 des Hauptventilkörpers 284 und einem Zwischenkanal 324 geöffnet
ist. Über den geöffneten Dichtsitz 98 des Pilotventilkörpers 286 ist der Zwischenkanal
324 bereits mit dem Rücklaufkanal 72 verbunden. Somit kann sich über eine im Pilotventilkörper
286 ausgebildete Radial- und eine Axialbohrung der Rücklaufdruck in den Rückraum 306
des Pilotventilkörpers 286 fortpflanzen. Die Bedingung hier ist, dass ein Blendenquerschnitt
derjenigen Blende, die in einem Druckmittelströmungspfad vom Rückraum 310 des Hauptventilkörpers
284 hin zum Rückraum 306 des Pilotventilkörpers 286 angeordnet ist, wesentlich kleiner
ist als der Blendenquerschnitt der Blende 308, über die der Rückraum 310 des Hauptventilkörpers
284 entweder mit dem Zulaufkanal 46 oder mit dem Pumpenkanal 40 verbunden ist. Als
Resultat ist der Pilotventilkörper 286 druckausgeglichen.
[0051] Über den geöffneten Steuereingang S des Wechselventils 68 ist zu diesem Zeitpunkt
der Lastmeldekanal 60 mit dem Pumpenkanal 40 verbunden, wobei sich der vorbeschriebene
Kurzschluss am Stromförderregler (bei LS- und LUDV-Ventilen) und bei LS-Systemen an
einer möglichen vorgeschalteten Individualdruckwaage einstellt. Steigt der Pumpendruck
derart an, dass er größer ist als der Lastdruck im Zulaufkanal 46, so schaltet das
Wechselventil 68 um und meldet nun den Lastdruck aus dem Zulaufkanal 46 in den Lastmeldekanal
60. Ebenso schaltet das Wechselventil 200 um und meldet nun den Druck im Pumpenkanal
40 in den Rückraum 310 des Hauptventilkörpers 284. Um dem Hauptventilkörper 284 beziehungsweise
dessen Dichtsitz 312 öffnen zu können, wird der Proportionalmagnet 50 weiter bestromt.
Dadurch öffnet sich die Feinsteuergeometrie 320 des Pilotventilkörpers 286 und gibt
dadurch einen Blendenquerschnitt zwischen dem Rückraum 310 des Hauptventilkörpers
284 und dem Zwischenkanal 324 frei. Dieser Blendenquerschnitt kann variiert werden.
Über die Blende 308 und die durch die Feinsteuergeometrie 320 ausgebildete Blende
mit variablem Querschnitt ergibt sich eine Druckteilerschaltung, so dass der Druck
im Rückraum 310 variiert werden kann. Als Grenzen des Drucks im Rückraum 310 ergibt
sich dabei der Pumpdruck - bei geschlossener Feinsteuergeometrie 320 - und nahezu
Rücklaufdruck - bei vollständig geöffneter Feinsteuergeometrie 320. Durch den abfallenden
Druck im Rückraum 310 des Hauptventilkörpers 284 stellt sich eine resultierende Kraft
am Hauptventilkörper 284 in dessen öffnender Richtung ein. Der Hauptventilkörper 284
bewegt sich aus seinem mit dem Gehäuse 282 ausgebildeten Dichtsitz 312 und gibt einen
Blendenquerschnitt zwischen den Pumpenkanal 40 und dem Zulaufkanal 46 frei. Es kann
somit ein Zulaufvolumenstrom zum Verbraucher fließen.
[0052] Über den über eine Achse 320 mit dem Hauptventilkörper 284 gekoppelten Wegaufnehmer
326 wird die Position des Hauptventilkörpers 284 ermittelt. Das Positionssignal wird
über die Signalleitung 330 an die Steuereinheit 332 übermittelt, die diesen Istwert
mit einem Sollwert vergleicht und über die Stromleitung 334 entsprechend die Spule
88 des Proportionalmagneten 50 zur Ansteuerung des Wegeventils 266 und des Pilotventilkörpers
286 ansteuert. Auf diese Weise kann die Position des Hauptventilkörpers 284 beziehungsweise
der Öffnungsquerschnitt am Dichtsitz 312 auf ihren beziehungsweise seinen vorgegebenen
Sollwert geregelt werden. Der Proportionalmagnet 50 ist ansonsten baugleich mit dem
Proportionalmagneten 50 der Ventilanordnung 29 gemäß Figur 3.
[0053] Figur 6 zeigt einen schematischen Schaltplan der anhand Figur 5 beschriebenen Ventilanordnung
229.
[0054] Figur 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Ventilanordnung 429 das überwiegend
dem zweiten Ausführungsbeispiel der Ventilanordnung 229 gemäß Figur 5 und 6 entspricht.
Der einzige Unterschied besteht darin, dass ein Hauptventilkörper 484 zusätzlich eine
Feinsteuergeometrie 420 aufweist, über die bei geöffnetem Hauptventilsitz 312 der
Druckmittelvolumenstrom vom Pumpenkanal 40 hin zum Zulaufkanal 46 fein dosiert steuerbar
ist. Die Feinsteuergeometrie 420 wird dabei auf der Seite des Hauptventilkörpers 484
über einen radial erweiterten, Steuerbund ausgebildet. Ein Ventilgehäuse 482 ist zur
Ausbildung der Feinsteuergeometrie 420 dahingehend abgewandelt, dass es im Bereich
des Steuerbundes einen die Zylinderbohrung 203 radial verengenden Radialbund aufweist,
der bündig mit dem Steuerbund des Hauptventilkörpers 484 abschließt. Der Steuerbund
weist hin zu einem mit dem Pumpenkanal 40 in Druckmittelverbindung stehenden Druckraum
Steuerkerben auf. Über die Feinsteuergeometrie 420 ist ein Druckmittelvolumenstrom
vom Kanal 40 hin zum Zulaufkanal 46 feiner steuerbar, als wenn lediglich der Ventilsitz
312 des Hauptventilkörpers 484 mit dem Ventilgehäuse 482 zur Steuerung vorgesehen
ist.
[0055] Figur 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Ventilanordnung 629, das bezüglich
der Anschlüsse A, P, L, S und T bezüglich des Proportionalmagneten 50, des Wegeventils
66 und des inversen Wechselventils 68 im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel
der Ventilanordnung 29 gemäß Figur 3 entspricht. Anders als dieses und die beiden
anderen Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 5 bis 7 ist ein Hauptsitz- beziehungsweise
Zulaufventil 664 nun nicht vor- sondern direkt gesteuert. Die wesentlichen damit verbundenen
Änderungen sind eine nunmehr nicht mehr starre, sondern flexibel über eine Feder 699
ausgebildete Kopplung zwischen dem Ventilkörper 78 des Wegeventils 66 und einem Hauptventilkörper
684 des Hauptsitzventils 664, sowie die im Rückraum 110 des Hauptventilkörpers 684
angeordnete Feder 96, die auf den Hauptventilkörper 684 in Schließrichtung wirkt.
Des Weiteren ist das Wechselventil 100 nun nicht mehr in einem Pilotventilkörper,
sondern direkt im Hauptventilkörper 684 angeordnet, womit einhergeht ist, dass der
Axialkanal 104 ebenso nicht in den Rückraum eines Pilotventilkörpers, sondern direkt
in den Rückraum 110 des Hauptventilkörpers 684 mündet. Als weiteren Unterschied weist
der Hauptventilkörper 684 in Figur 8 etwa mittig einen radial erweiterten Steuerbund
und das Ventilgehäuse 682 an etwa dieser Stelle einen radial verjüngten Steuerbund
auf. Der radial erweiterte Steuerbund des Hauptventilkörpers 684 weist zudem Steuerkerben
auf. Wird der Proportionalmagnet 50 bestromt, wirkt auf den Ventilkörper 78 eine Magnetkraft.
Diese arbeitet gegen die Feder 669. Infolge des bestromten Magneten kann sich der
Ventilkörper 78 bewegen und trennt die Druckmittelverbindung zwischen dem Steuerkanal
70 und dem Tankkanal 78 und gibt gleichzeitig eine Druckmittelverbindung zwischen
dem Steuerkanal 70 und dem Pumpenkanal 40 frei. Durch den bereits beschriebenen Kurzschluss
an der vorgeschalteten Individualdruckwaage 36 und dem Förderstromregler 16 der Pumpe
10, kann diese ausschwenken und in Folge erhöht sich der Druck im Pumpenkanal 40.
Ist der Druck im Pumpenkanal 40 höher als der Lastdruck im Verbraucherkanal 46, meldet
das inverse Wechselventil 68 den Lastdruck in den Lastmeldekanal 60 und das Wechselventil
100 meldet den Pumpendruck in den Rückraum 110 des Hauptventilkörpers 684. Der Hauptventilkörper
684 ist nun druckausgeglichen und kann durch weitere Bestromung des Proportionalmagneten
50 geöffnet werden. Hierbei liegt der Ventilkörper 78 direkt am Hauptventilkörper
684 an (direkte mechanische starre Kopplung).
[0056] Die folgenden beiden Figuren 9 und 10 zeigen zwei Ausführungsbeispiele für das in
den vorherigen Figuren lediglich schematisch dargestellte Wechselventil 68. Gemäß
Figur 9 ist ein Wechselventil 168 in ein Ventilgehäuse - es sei angenommen, dass es
sich um das Ventilgehäuse 82 des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3 handelt
- eingepresst. Das Wechselventil 168 hat ein zylindrisches Ventilgehäuse 802, das
in einer Zylinderbohrung 804 des Ventilgehäuses 82 eingesetzt ist. In Figur 9 links
schließt an die Zylinderbohrung 804 ein Verbindungskanal 806 an. Dieser Verbindungskanal
806 steht gemäß Figur 3 über den Zulaufanschluss A im Ventilgehäuse 82 mit dem Zulaufkanal
46 in Druckmittelverbindung. Etwa mittig am Ventilgehäuse 802 weist dieses eine Radialbohrung
auf, über die der LS-Anschluss, wie er auch in Figur 3 schematisch dargestellt ist,
ausgebildet ist. Dieser LS-Anschluss steht mit dem Lastmeldekanal 60 gemäß Figur 3
in Druckmittelverbindung. Der LS-Anschluss des Ventilgehäuses 802 steht dabei mit
einem Ringraum 808, von dem das Ventilgehäuse 802 abschnittsweise umfänglich umgriffen
ist, in Druckmittelverbindung. Ein im Lastmeldekanal 60 anstehender Lastdruck wirkt
somit gleichförmig von allen Seiten auf das Ventilgehäuse 802. In Figur 9 rechts weist
das Ventilgehäuse 802 den Steuereingang S auf. Das Ventilgehäuse 802 ist über eine
einen Innensechskant 810 aufweisende Verschlussschraube 812 axial im Ventilgehäuse
82 festgelegt. Um eine Druckmittelverbindung vom Steuereingang S hin zu dem Steuerkanal
70 (vergleiche Figur 3) zu ermöglichen, weist die Verschlussschraube 812 einen axialen
Verbindungskanal 814 und davon radial abzweigend eine Radialbohrung 816 auf, die mit
dem Steuerkanal 70 in Druckmittelverbindung steht. Über die Verschlussschraube 812
ist das Ventilgehäuse 802 des Wechselventils 168 nicht nur axial im Ventilgehäuse
82 festgelegt, sondern es sind auch zwei Dichtsitze, ein erster Dichtsitz 818 am Verbrauchereingang
V und ein zweiter Dichtsitz 820 am Steuereingang S ausgebildet. Bei ausreichend starkem
Anzugsmoment der Verschlussschraube 812 ist damit die Leckage an den Dichtsitzen 818,
820 verhindert. Um zudem eine Leckage über eine Mantelfläche 822 des Ventilgehäuses
802 zu unterbinden, sind in die Mantelfläche 822 umlaufende Nuten vorgesehen, in die
O-Ringe 824 eingesetzt sind. Jeder Eingang V, S des Wechselventils 168 weist jeweils
ein kugelförmiges Dichtelement 74, 76 und diesem zugehörig einen kegelförmigen Ventilsitz
75, 77 auf. Zwischen den Dichtelementen 74 und 76 ist ein Koppelelement 826 angeordnet,
über das lediglich eine Druckkraft vom ersten Dichtelement 74 auf das zweite Dichtelement
76, und umgekehrt, übertragbar ist. Um zu verhindern, dass die Dichtelemente 74, 76
nach ihrer Montage in die radial erweiterten Eingänge V, S im bestimmungsgemäßen Betrieb
aus dem Ventilgehäuse 802 gleiten oder fallen, sind die Dichtelemente 74, 76 über
Sicherungsstifte 828 gesichert. Die Sicherungsstifte 828 durchsetzen dabei das Ventilgehäuse
802 in radialer beziehungsweise transversaler Richtung. Die Stifte 828 sind über Presspassungen
mit dem Gehäuse 802 verbunden und lassen dementsprechend nur eine sehr kleine Leckage
über die entsprechende Verbindungsstelle zu. Um eine Abdichtung des Verbindungskanals
806, beziehungsweise des Zulaufkanals 46 und des Steuerkanals 70 gegen den Lastmeldekanal
60 weiter zu verbessern, können die O-Ringe 824 alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel
bezogen auf eine Längsachse des Wechselventils 168 zwischen den beiden Stiften 828
angeordnet sein.
[0057] Figur 10 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wechselventils
268, das sich zunächst darin vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 unterscheidet,
dass es nicht in das Ventilgehäuse 82 eingepresst, sondern eingeschraubt ist. Hierzu
weist das Ventilgehäuse 82 eine Zylinderbohrung 904 mit einem radial verjüngten Innengewindeabschnitt
905 auf. Entsprechend weist ein Ventilgehäuse 902 des Wechselventils 268 in Figur
10 links einen radial erweiterten Außengewindeabschnitt 907 auf. Auch das Wechselventil
268 weist die beiden Dichtelemente 74 und 76 mit ihren Ventilsitzen 75 und 77 auf.
Ebenso vorhanden ist das Koppelelement 826, das wie beim ersten Ausführungsbeispiel
des Wechselventils gemäß Figur 9 axial verschieblich und mit Spiel in einer radialen
Verengung des Ventilgehäuses 902 gleitend gelagert ist. Auch beim Ausführungsbeispiel
gemäß Figur 10 sind die Dichtelemente 74, 76 nicht fest mit dem Koppelelement 826
verbunden, so dass lediglich Druckkräfte vom einen zum andern Dichtelement 74, 76
und umgekehrt übertragen werden können. Weiterhin identisch ist die Sicherung der
Dichtelemente 74, 76 im Ventilgehäuse 902 über die Sicherungsstifte 828 ausgeführt.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 weist der Steuereingang S des Wechselventils
268 einen Innensechskant auf, über den das Wechselventil 268 in das Ventilgehäuse
82 einschraubbar ist. An einem in Figur 10 linken Endabschnitt des Ventilgehäuses
902 beziehungsweise im Bereich des Zulauf- oder Verbrauchereingangs V ist über das
Ventilgehäuse 902 und das Ventilgehäuse 82 eine Dichtsitz 918 ausgebildet, über den
Leckage in einen zwischen diesen Gehäusen angeordneten Ringspalt verhindert ist. Beim
Ausführungsbeispiel gemäß Figur 10 kann daher auf O-Ringe 824, wie sie in Figur 9
gezeigt sind, verzichtet werden. Auch am Steuereingang S des Wechselventils 268 ist
das Dichtkonzept gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 abgeändert.
In diesem Bereich ist das Ventilgehäuse 902 kegelförmig verjüngt. Diese kegelförmige
Außenmantelfläche des Ventilgehäuses 902 bildet zusammen mit einer umlaufenden Dichtkante
der Verschlussschraube 912 einen Dichtsitz 920 aus. Aufgrund der beim Einschrauben
der Verschlussschraube 912 an diesem kegelförmigen Abschnitt entstehenden radial nach
außen wirkenden Kräften ist radial außen an der Verschlussschraube 912 im genannten
Bereich ein radialer Dichtsitz 921 zusätzlich ausgebildet. Die Dichtsitze 920 und
921 stellen so sicher, dass das Wechselventil 268 am Steuereingang S leckagefrei abgedichtet
ist. Auch die Verschlussschraube 912 weist die Radialbohrung 816 auf, über die der
Steuereingang S mit dem Steuerkanal 70 in Druckmittelverbindung steht. Alternativ
zum in Figur 9 und 10 gezeigten lediglich Druckkräfte übertragenden Koppelelement,
können die Dichtelemente auch fest miteinander über das Koppelelement verbunden sein.
[0058] Offenbart ist eine hydrostatische Ventilanordnung und eine Steueranordnung mit einer
derartigen Ventilanordnung zur Druckmittelversorgung zumindest eines hydrostatischen
Verbrauchers mit einem Zulaufventil mit einer einen Ventilsitz aufweisenden Zumessblende.
Über diese ist eine Verbindung eines Zulaufkanals mit einem Pumpenkanal im Wesentlichen
leckagefrei absperrbar. Weiterhin hat die Ventilanordnung einen Lastmeldekanal, der
mit einem, insbesondere im Zulaufkanal abgegriffenen, Lastdruck des Verbrauchers beaufschlagbar
ist. Dabei ist der Lastmeldekanal bei geschlossener Zumessblende über ein Sitzventil
im Wesentlichen leckagefrei gegen den Zulaufkanal abgesperrt und über das gleiche
Sitzventil mit einem Rücklaufkanal oder mit dem Pumpenkanal verbindbar.
[0059]
Bezugszeichenliste
1 |
hydrostatische Steueranordnung |
2, 4 |
hydrostatischer Verbraucher |
5 |
Ventilblock |
6, 8 |
Ventilscheibe |
10 |
Verstellpumpe |
12 |
Druckleitung |
14 |
Stellzylinder |
16 |
Förderstromregler |
18 |
Rückstelleinrichtung |
20 |
Regelfeder |
22 |
Lastmeldeleitung |
24 |
Stellleitung |
26 |
Tankleitung |
28,30 |
Zumessblende |
29, 31; 229; 429; 629 |
hydrostatische Ventilanordnung |
32,34 |
Senkbremsventil |
36 |
Individualdruckwaage |
38 |
Druckkanal |
40 |
Pumpenkanal |
42 |
LS-Kanal |
44 |
Wechselventil |
46 |
Zulaufkanal |
48 |
Ablaufkanal |
50, 52 |
Proportionalmagnet |
54 |
Wechselventil |
56, 58 |
Lastabgriffkanal |
60 |
Lastmeldekanal |
62 |
Feder |
64; 264; 664 |
Hauptsitzventil (Zulaufventil) |
66; 266 |
Wegeventil |
68 |
Inverses Wechselventil |
70 |
Steuerkanal |
72 |
Rücklaufkanal |
74 |
Erstes Dichtelement |
75 |
Erster Ventilsitz |
76 |
Zweites Dichtelement |
77 |
Zweiter Ventilsitz |
78 |
Ventilkörper |
80 |
Hauptventilkörper |
82; 282; 283; 482; 682 |
Ventilgehäuse |
84; 284; 484 |
Hauptventilkörper |
86; 286 |
Pilotventilkörper |
88 |
Spule |
90 |
Magnetanker |
92 |
Feder |
94 |
Verstellschraube |
96;296 |
Feder |
98 |
Dichtsitz |
100; 200 |
Wechselventil |
102; 202 |
Radialbohrung |
104; 304 |
Axialkanal |
106; 306 |
Rückraum |
108; 308 |
Blende |
110; 210; 310 |
Rückraum |
112; 312 |
Dichtsitz |
114, 116; 216 |
Kanal |
118 |
Feinsteuergeometrie |
120; 320; 420 |
Feinsteuergeometrie |
122 |
Kanal |
124; 324 |
Zwischenkanal |
326 |
Wegaufnehmer |
202, 203 |
Gehäusebohrung |
297 |
Feder |
326 |
Wegaufnehmer |
328 |
Achse |
330 |
Signalleitung |
334 |
Stromleitung |
332 |
Steuereinheit |
699 |
Feder |
802; 902 |
Gehäuse |
804; 904 |
Zylinderbohrung |
806 |
Verbindungskanal |
808 |
Ringkanal |
810 |
Innensechskant |
812; 912 |
Verschlussschraube |
814 |
Sacklochbohrung |
816 |
Radialbohrung |
818, 820; 918, 920, 921 |
Dichtsitz |
822 |
Außenmantelfläche |
824 |
O-Ring |
826 |
Koppelelement |
828 |
Anschlag |
905 |
Innengewindeabschnitt |
907 |
Außengewindeabschnitt |
1. Hydrostatische Ventilanordnung zur Druckmittelversorgung zumindest eines hydrostatischen
Verbrauchers (2, 4) mit einem Zulaufventil (64; 264; 464; 664) mit einer einen Ventilsitz
aufweisenden Zumessblende (28, 30), über die eine Verbindung eines Zulaufkanals (46)
mit einem Pumpenkanal (40) im Wesentlichen leckagefrei absperrbar ist, und mit einem
Lastmeldekanal (60), der mit einem abgegriffenen Lastdruck des Verbrauchers beaufschlagbar
ist, und mit einem Sitzventil (68; 168; 268), dadurch gekennzeichnet, dass der Lastmeldekanal (60) bei geschlossener Zumessblende (28, 30) über das Sitzventil
(68; 168; 268) im Wesentlichen leckagefrei gegen den Zulaufkanal (46) abgesperrt ist
und mit einem Rücklaufkanal (72) oder mit dem Pumpenkanal (40) verbindbar ist.
2. Ventilanordnung nach Patentanspruch 1, wobei das Zulaufventil (664) direkt gesteuert
ist und einen die Zumessblende (28) ausbildenden Hauptventilkörper (684) aufweist,
oder wobei das Zulaufventil (64; 264; 464) vorgesteuert ist und einen die Zumessblende
(28) ausbildenden Hauptventilkörper (84; 284; 484) und einen Pilotventilkörper (86;
286; 486) aufweist.
3. Ventilanordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei das Sitzventil als inverses Wechselventil
(68; 168; 268) ausgebildet ist, das einen mit dem Lastmeldekanal (60) verbundenen
Lastmeldeausgang (LS), einen mit dem Zulaufkanal (46) verbundenen Verbrauchereingang
(V) und einen mit dem Pumpenkanal (40) oder mit dem Rücklaufkanal (72) verbindbaren
Steuereingang (S) aufweist.
4. Ventilanordnung nach Patentanspruch 3, mit einem Wegeventil (66) mit einem mit dem
Pumpenkanal (40) verbundenen Pumpenanschluss, einem mit dem Rücklaufkanal (72) verbundenen
Rücklaufanschluss und einem mit dem Steuereingang (S) verbundenen Steueranschluss,
wobei das Wegeventil (66) eine betätigbare Belastungsstellung hat, über die der Steuereingang
(S) mit dem Pumpenkanal (40) verbunden und vom Rücklaufkanal (72) getrennt ist, und
wobei es eine Entlastungsgrundstellung hat, über die der Steuereingang (S) vom Pumpenkanal
(40) getrennt und mit dem Rücklaufkanal (72) verbunden ist.
5. Ventilanordnung zumindest nach Patentanspruch 2 und 4, wobei ein Ventilkörper (78)
des Wegeventils (66) eine Kopplung mit dem Hauptventilkörper (684) des Zulaufventils
(664) oder mit dem Pilotventilkörper (86) des Zulaufventils (64) aufweist.
6. Ventilanordnung nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, wobei der Verbrauchereingang
(V) einen ersten Ventilsitz (75) und ein erstes Dichtelement (74) aufweist, das mit
dem Lastdruck in Schließrichtung beaufschlagbar ist, und wobei der Steuereingang (S)
einen zweiten Ventilsitz (77) und ein zweites Dichtelement (76) aufweist, das mit
einem Druck im Pumpenkanal (40) oder mit einem Druck im Rücklaufkanal (72) in Schließrichtung
beaufschlagbar ist.
7. Ventilanordnung nach Patentanspruch 6, wobei der Lastmeldeausgang (LS) in einen Druckraum
zwischen den beiden Ventilsitzen (75, 77) mündet.
8. Ventilanordnung nach Patentanspruch 6 oder 7, wobei die beiden Dichtelemente (74,
76) über ein zwischen ihnen angeordnetes Koppelelement (826) koppelbar oder gekoppelt
sind.
9. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Sitzventil
(68; 168; 268) ein im Wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse (802; 902) aufweist, das
in ein Gehäuseteil (82; 282; 482; 682) der Ventilanordnung (29; 229; 429; 629) eingesetzt
oder eingepresst oder eingeschraubt ist.
10. Ventilanordnung zumindest nach Patentanspruch 3 und 9, wobei über einen der Eingänge
(V) des inversen Wechselventils (68; 168; 268) und das Gehäuseteil (82; 282; 482;
682) ein Dichtsitz (818; 918) ausgebildet ist, und / oder wobei radial zwischen dem
Gehäuse (802) des Sitzventils (168) und dem Gehäuseteil (82) zumindest eine Dichtung
(824) angeordnet ist.
11. Ventilanordnung nach Patentanspruch 10, wobei in einem Bereich des anderen der Eingänge
(S) des inversen Wechselventils (168; 268) über diesen anderen Eingang (S) und eine
ins Gehäuseteil (82) eingeschraubte Verschlussschraube (812; 912) ein Dichtsitz (820;
920) ausgebildet ist.
12. Ventilanordnung nach einem der Patentansprüche 6 bis 11, wobei zwischen dem jeweiligen
Eingang (V, S) und dem ihm zugeordneten Dichtelement (74, 76) ein Anschlag (828) angeordnet
ist.
13. Ventilanordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 12, wobei der Hauptventilkörper
(484; 684) und / oder der Pilotventilkörper (86; 286) eine Feinsteuergeometrie (120;
320; 420; 620) aufweist.
14. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei stromaufwärts
der Zumessblende (28, 30) im Pumpenkanal (40) eine Individualdruckwaage (36) angeordnet
ist, die in Schließrichtung mit dem Druck stromaufwärts der Zumessblende (28, 30)
und in Öffnungsrichtung mit dem Lastdruck des Verbrauchers (2, 4) beaufschlagt ist,
oder wobei stromabwärts der Zumessblende im Zulaufkanal eine Individualdruckwaage
angeordnet ist, die in Schließrichtung mit einem höchsten Lastdruck des oder der Verbraucher
und in Öffnungsrichtung mit dem Druck stromabwärts der Zumessblende beaufschlagt ist.
15. Hydrostatische Steueranordnung mit einer Ventilanordnung (29, 31; 229; 429; 629) nach
einem der Patentansprüche 1 bis 14 mit einer hydrostatischen Pumpe (10), über die
der zumindest eine Verbraucher (2, 4) in Abhängigkeit des Lastdrucks mit Druckmittel
versorgbar ist.