DE102005059238B4

DE102005059238B4 - Steuerventileinrichtung zur Steuerung eines Verbrauchers

Info

Publication number: DE102005059238B4
Application number: DE102005059238.4A
Authority: DE
Inventors: Richard Hofmann; Edmund Kraft
Original assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Current assignee: LHY Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2025-12-13
Also published as: US7540231B2; JP5118844B2; DE102005059238A1; US20070144164A1; JP2007162947A

Abstract

Steuerventileinrichtung (1) zur Steuerung eines Verbrauchers (2), insbesondere eines doppeltwirkenden Verbrauchers, mit einem Steuerventil (3), das die Verbindung einer die Zulaufseite des Verbrauchers (3) bildenden Druckmittelleitung (6a; 6b) mit einer Pumpe und einer die Rücklaufseite des Verbrauchers (3) bildenden weiteren Druckmittelleitung (6b; 6a) mit einem Behälter steuert, und einer Regenerationsfunktion, mittels der die Rücklaufseite des Verbrauchers (3) mit der Zulaufseite des Verbrauchers (3) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsfunktion eine zwischen dem Verbraucher (2) und dem Steuerventil (3) angeordnete Kurzschlusseinrichtung (10) aufweist, die eine Verbindung der die Rücklaufseite des Verbrauchers (2) bildenden weiteren Druckmittelleitung (6b) mit der die Zulaufseite des Verbrauchers (2) bildenden Druckmittelleitung (6a) ermöglicht, und zur Regenerationsfunktion die Verbindung der die Rücklaufseite des Verbrauchers (2) bildenden weiteren Druckmittelleitung (6b) mit dem Behälter mittels einer zwischen dem Verbraucher (2) und dem Steuerventil (3) angeordneten Sperrventileinrichtung (20) absperrbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerventileinrichtung zur Steuerung eines Verbrauchers, insbesondere eines doppeltwirkenden Verbrauchers, mit einem Steuerventil, das die Verbindung einer die Zulaufseite des Verbrauchers bildenden Druckmittelleitung mit einer Pumpe und einer die Rücklaufseite des Verbrauchers bildenden weiteren Druckmittelleitung mit einem Behälter steuert, und einer Regenerationsfunktion, mittels der die Rücklaufseite des Verbrauchers mit der Zulaufseite des Verbrauchers verbindbar ist.
Derartige Steuerventileinrichtungen werden zur Steuerung von Verbrauchern in Arbeitsmaschinen, beispielsweise eines Stielzylinders eines Baggers, eingesetzt. Zur Verhinderung von Kavitation an der Zulaufseite des Verbrauchers und zur Erzielung einer erhöhten Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers, die den von der Pumpe geförderten Förderstrom übersteigt, sind derartige Steuerventileinrichtungen mit einer Regenerationsfunktion versehen. Die Regenerationsfunktion verbindet die Rücklaufseite des Verbrauchers mit der Zulaufseite, wodurch an der Zulaufseite des Verbrauchers zusätzlich zu dem von der Pumpe geförderten Förderstrom der von der Rücklaufseite des Verbrauchers abströmende Druckmittelstrom zur Verfügung steht.
Eine gattungsgemäße Steuerventileinrichtung ist aus der DE 198 44 669 A1 bekannt. Die Regenerationsfunktion ist von Regenerationsleitungen gebildet, die jeweils eine von dem Steuerventil zu dem Behälter geführte Rücklaufleitung mit der jeweiligen Zulaufseite des Verbrauchers verbindet, wobei in diesen Regenerationsleitungen zur Zulaufseite des Verbrauchers öffnende Rückschlagventile angeordnet sind. Zur Regenerationsfunktion wird die Rücklaufleitung mittels einer Ventileinrichtung, die in der Rücklaufleitung stromab der Anschlüsse der Regenerationsleitungen angeordnet ist, abgesperrt. Bei aktiver Regenerationsfunktion strömt hierbei das von der Rücklaufseite des Verbrauchers abströmende Druckmittel über das Steuerventil, die Rücklaufleitung, die mittels der Ventileinrichtung abgesperrt ist, in die mit der Zulaufseite des Verbrauchers in Verbindung stehende Regenerationsleitung und somit zur Zulaufseite des Verbrauchers. Aufgrund dieser Führung des Druckmittelstroms der Regenerationsfunktion über das Steuerventil ergeben sich jedoch lange Strömungswege, die zu hohen Leitungsverlusten und somit einem geringen Wirkungsgrad der Regenerationsfunktion führen. Darüber hinaus weist die Regenerationsfunktion aufgrund der Regenerationsleitungen einen hohen Bauaufwand auf. Zudem ist es bei einer derartigen Regenerationsfunktion das von der Rücklaufseite abströmende Druckmittel nicht vollständig der Zulaufseite zuführbar, wodurch lediglich eine begrenzte Geschwindigkeitszunahme des Verbrauchers in der Regenerationsfunktion erzielbar ist.
Eine gattungsgemäße Steuerventileinrichtung ist aus der US 6 267 041 B1 bekannt. Die Regenerationsfunktion umfasst ein elektrisch betätigtes Regenerationsventil. Das Regenerationsventil verbindet in einer ersten Schaltstellung eine erste Druckmittelleitung, die mit dem Verbraucher verbunden ist, mit dem Steuerventil. Für die Regenerationsfunktion wird das Regenerationsventil in eine zweite Schaltstellung betätigt, in der die erste Druckmittelleitung mit einer zweiten Druckmittelleitung, die ebenfalls mit dem Verbraucher verbunden ist, verbunden ist und die Verbindung der ersten Druckmittelleitung mit dem Steuerventil abgesperrt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerventileinrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die eine Regenerationsfunktion mit einer verbesserten Geschwindigkeitszunahme des Verbrauchers bei geringen Leitungsverlusten und somit hohem Wirkungsgrad ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Regenerationsfunktion eine zwischen dem Verbraucher und dem Steuerventil angeordnete Kurzschlusseinrichtung aufweist, die eine Verbindung der die Rücklaufseite des Verbrauchers bildenden weiteren Druckmittelleitung mit der die Zulaufseite des Verbrauchers bildenden Druckmittelleitung ermöglicht, und zur Regenerationsfunktion die Verbindung der die Rücklaufseite des Verbrauchers bildenden weiteren Druckmittelleitung mit dem Behälter mittels einer zwischen dem Verbraucher und dem Steuerventil angeordneten Sperrventileinrichtung absperrbar ist. Erfindungsgemäß ist somit eine Kurzschlusseinrichtung vorgesehen, die zwischen dem Verbraucher und dem Steuerventil angeordnet ist und zur Regenerationsfunktion die Rücklaufseite mit der Zulaufseite des Verbrauchers verbindet. Weiterhin ist erfindungsgemäß die Verbindung der Rücklaufseite des Verbrauchers mit dem Behälter zur Regenerationsfunktion mittels einer in der Rücklaufseite zwischen dem Verbraucher und dem Steuerventil angeordneten Sperrventileinrichtung absperrbar. Bei aktiver Regenerationsfunktion kann hierbei die Verbindung der Rücklaufseite des Verbrauchers mit dem Behälter durch die Sperrventileinrichtung vollständig abgesperrt werden, wobei das von der Rücklaufseite des Verbrauchers abströmende Druckmittel vollständig über die Kurzschlusseinrichtung unter Umgehung des Steuerventils in die Zulaufseite des Verbrauchers strömen kann. Hierdurch ist ein kurzer Strömungsweg des Druckmittelstroms der Regenerationsfunktion von der Rücklaufseite zur Zulaufseite des Verbrauchers erzielbar, wodurch sich geringe Leitungsverluste und somit ein hoher Wirkungsgrad ergeben. Zudem ist durch die Kurzschlusseinrichtung eine einfache Kanalführung mit geringem Bauaufwand erzielbar. Durch die vollständige Absperrung der Verbindung der Rücklaufseite des Verbrauchers mit dem Behälter durch die Sperrventileinrichtung kann das von der Rücklaufseite abströmende Druckmittel vollständig der Zulaufseite zugeführt werden, wodurch in der Regenerationsfunktion eine Verdopplung der Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers und somit eine erhöhte Geschwindigkeitszunahme bei geringem Leitungsverlusten und somit hohem Wirkungsgrad erzielbar ist.
Die Sperrventileinrichtung ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung als Steuerventil mit einer Sperrstellung und einer Durchflussstellung ausgebildet. Mit einer derartigen Sperrventileinrichtung kann die Rücklaufseite des Verbrauchers zur Regenerationsfunktion auf einfache Weise abgesperrt werden.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn bei einem ersten Steuersignal des Steuerventils, das das Steuerventil in Richtung einer die Druckmittelleitung mit der Pumpe und die weitere Druckmittelleitung mit dem Behälter verbindende Schaltstellung beaufschlagt, die Sperrventileinrichtung in die Sperrstellung beaufschlagt ist und in Abhängigkeit von dem an der die Zulaufseite des Verbrauchers bildenden Druckmittelleitung anstehenden Zulaufdruck in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagbar ist. Die Regenerationsfunktion kann somit durch eine Beaufschlagung der Sperrventileinrichtung in Richtung der Durchflussstellung in Abhängigkeit von dem an der Zulaufseite des Verbrauchers anstehenden Zulaufdruck übersteuert werden. In Betriebszuständen, in denen an der Zulaufseite des Verbrauchers zur Erzielung einer hohen Leistung ein hoher Zulaufdruck erforderlich ist, kann somit durch die Übersteuerung der Regenerationsfunktion in Abhängigkeit von dem Zulaufdruck auf einfache Weise die Regenerationsfunktion außer Kraft gesetzt werden. Es kann somit durch die Übersteuerung der Regenerationsfunktion in Abhängigkeit von dem Zulaufdruck des Verbrauchers auf einfache Weise sichergestellt werden, dass die Regenerationsfunktion lediglich zur Erzielung einer erhöhten Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers aktiv ist.
Sofern die Sperrventileinrichtung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung in Abhängigkeit von einem zweiten Steuersignal des Steuerventils, das das Steuerventil in Richtung einer die weitere Druckmittelleitung mit der Pumpe und die Druckmittelleitung mit dem Behälter verbindenden Schaltstellung beaufschlagt, in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagbar ist, kann die Sperrventileinrichtung auf einfache Weise in die Durchflussstellung beaufschlagt werden, um einen ungehinderten Druckmittelstrom von der Pumpe zum Verbraucher bei in Richtung der zweiten Schaltstellung beaufschlagtem Steuerventil zu erzielen.
Zweckmäßigerweise ist die Sperrventileinrichtung mittels einer Feder in Richtung der Sperrstellung beaufschlagbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Kurzschlusseinrichtung als ein in einer die weitere Druckmittelleitung mit der Druckmittelleitung verbindenden Verbindungsleitung angeordnetes Kurzschlussventil mit einer Sperrstellung und einer Öffnungsstellung ausgebildet und zur Regenerationsfunktion in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal des Steuerventils in Richtung der Öffnungsstellung beaufschlagbar. Mit einem derartigen Kurzschlussventil kann auf einfache Weise zur Regenerationsfunktion eine Verbindung der Rücklaufseite des Verbrauchers mit der Zulaufseite bei kurzen Strömungswegen hergestellt werden. Durch die Aufsteuerung des Kurzschlussventils in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal des Steuerventils kann das Kurzschlussventil zur Regenerationsfunktion auf einfache Weise von der Sperrstellung in die Öffnungsstellung beaufschlagt werden.
Das Kurzschlussventil kann als Schieberventil mit einer Durchflussstellung und einer Sperrstellung ausgebildet sein, das mittels einer Feder in Richtung der Sperrstellung und in Abhängigkeit von dem Steuersignal des Steuerventils in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagbar ist.
Hinsichtlich eines einfachen Aufbaus mit geringem Bauaufwand ergeben sich Vorteile, wenn das Kurzschlussventil als federbelastetes Sitzventil ausgebildet ist, das mit einer in Richtung einer Öffnungsstellung wirkenden ersten Steuerdruckfläche versehen ist, die von dem in der weiteren Druckmittelleitung anstehenden Druck beaufschlagt ist. Ein als Sitzventil ausgebildetes Kurzschlussventil weist in der Öffnungsstellung einen geringen Durchflusswiderstand auf, wodurch die Regenerationsfunktion einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
Das Kurzschlussventil ist zweckmäßigerweise mit einer in Richtung einer Sperrstellung wirkenden zweiten Steuerdruckfläche versehen ist, die von dem in der weiteren Druckmittelleitung anstehenden Druck beaufschlagbar ist und zur Regenerationsfunktion von dem in der weiteren Druckmittelleitung anstehenden Druck entlastbar ist. Hierdurch wird auf einfache Weise erzielt, dass das Kurzschlussventil durch die Entlastung der zweiten Steuerdruckfläche von dem in der weiteren Druckmittelleitung anstehenden Rücklaufdruck auf einfache Weise zur Regenerationsfunktion von dem an der ersten Steuerfläche anstehenden Rücklaufdruck in die Öffnungsstellung beaufschlagbar ist.
Zur Steuerung der Beaufschlagung der zweiten Steuerdruckfläche ist vorteilhafterweise ein Vorsteuerventil vorgesehen.
Das Vorsteuerventil weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine erste Schaltstellung auf, in der die zweite Steuerdruckfläche mit der weiteren Druckmittelleitung in Verbindung steht, und eine zweite Schaltstellung aufweist, in der die zweite Steuerdruckfläche mit der Druckmittelleitung verbunden ist, wobei das Vorsteuerventil in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal des Steuerventils in Richtung der zweiten Schaltstellung beaufschlagbar ist. Zur Regenerationsfunktion wird das Vorsteuerventil von dem ersten Steuersignal des Steuerventils in die zweite Schaltstellung beaufschlagt, in der die zweite Steuerdruckfläche des Kurzschlussventils von dem in der weiteren Druckmittelleitung anstehenden Rücklaufdruck entlastet und von dem in der Druckmittelleitung anstehenden Zulaufdruck beaufschlagt ist. Hierdurch wird auf einfache Weise sichergestellt, dass zur Regenerationsfunktion das Kurzschlussventil in die Öffnungsstellung beaufschlagt wird, wenn der an der ersten Steuerdruckfläche anstehende Rücklaufdruck den an der zweiten Steuerdruckfläche anstehenden Zulaufdruck übersteigt, so dass das von der Rücklaufseite des Verbrauchers abströmende Druckmittel der Zulaufseite zuströmt.
Das Vorsteuerventil ist vorteilhafterweise mittels einer Feder in Richtung der ersten Schaltstellung beaufschlagbar.
Zweckmäßigerweise ist die zweite Steuerdruckfläche von dem in der Druckmittelleitung anstehenden Druck beaufschlagbar. Hierdurch wird auf einfache Weise sichergestellt, dass die zweite Steuerfläche des Kurzschlussventils in Betriebszuständen, in denen keine Regenerationsfunktion erforderlich ist, mit der Druckmittelleitung sowie über das in die erste Schaltstellung beaufschlagte Vorsteuerventil mit der weiteren Druckmittelleitung in Verbindung steht und somit von dem in der Druckmittelleitung bzw. der weiteren Druckmittelleitung anstehenden höheren Druck sicher in die Sperrstellung beaufschlagt ist.
Hierzu ist vorteilhafter Weise zwischen dem Vorsteuerventil und der zweiten Steuerdruckfläche eine Wechselventileinrichtung angeordnet, wobei ein erster Eingang der Wechselventileinrichtung mit dem Ausgang des Vorsteuerventils, ein zweiter Eingang der Wechselventileinrichtung mit der Druckmittelleitung in Verbindung steht, und ein Ausgang der Wechselventileinrichtung mit der zweiten Steuerdruckfläche in Verbindung steht. Mit einer derartigen Wechselventileinrichtung wird auf einfache Weise erzielt, dass die Beaufschlagung der zweiten Steuerfläche von dem Steuerventil steuerbar ist und von dem in der Druckmittelleitung anstehenden Zulaufdruck beaufschlagbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der die Rücklaufseite des Verbrauchers bildenden weiteren Druckmittelleitung stromauf der Kurzschlusseinrichtung eine Bremsventileinrichtung zugeordnet. Mit einer derartigen Bremsventileinrichtung kann ein unkontrollierter Start der Bewegung des Verbrauchers und ein Voreilen des Verbrauchers auf einfache Weise vermieden werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Bremsventileinrichtung eine Sperrstellung und eine Durchflussstellung auf, wobei zur Steuerung der Bremsventileinrichtung eine mit der Druckmittelleitung in Verbindung stehende Druckteilerschaltung vorgesehen ist. Mit einer derartigen von dem in der Druckmittelleitung anstehenden Zulaufdruck beaufschlagten Druckteilerschaltung kann eine einfache Steuerung der Bremsventileinrichtung mit geringem Bauaufwand erzielt werden.
Die Druckteilerschaltung weist zweckmäßigerweise eine Steuerdruckleitung auf, die an eine in Richtung der Durchflussstellung wirkende Steuerfläche der Bremsventileinrichtung geführt ist und mit der Druckmittelleitung in Verbindung steht, wobei in der Steuerdruckleitung eine Drosseleinrichtung angeordnet ist, und an die Steuerdruckleitung stromab der Drosseleinrichtung eine weitere Steuerdruckleitung angeschlossen ist, die zu einer in Richtung der Sperrstellung wirkenden Steuerfläche der Bremsventileinrichtung geführt ist, wobei in der weiteren Steuerdruckleitung eine weitere Drosseleinrichtung angeordnet ist. Mit einem derartigen Aufbau der Druckteilerschaltung kann auf einfache Weise erzielt werden, dass die Bremsventileinrichtung von dem an den Drosseleinrichtungen der Druckteilerschaltung erzeugten Druckdifferenz in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagt ist.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn zur Steuerung der Druckteilerschaltung ein Vorsteuerventil vorgesehen ist, mittels der die Verbindung der weiteren Steuerdruckleitung mit einem Behälter steuerbar ist. Mit einem Steuerventil kann durch die Verbindung der weiteren Steuerdruckleitung mit dem Behälter die Druckteilerschaltung gesteuert und somit die Beaufschlagung der Bremsventileinrichtung in Richtung der Durchflussstellung gesteuert werden.
Das Vorsteuerventil weist zweckmäßigerweise eine erste Schaltstellung auf, in der die Verbindung der weiteren Steuerdruckleitung zum Behälter abgesperrt ist und eine zweite Schaltstellung auf, in der die weitere Steuerdruckleitung mit dem Behälter verbunden ist, wobei das Vorsteuerventil in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal des Steuerventils in Richtung der zweiten Schaltstellung beaufschlagbar ist. Bei in der ersten Schaltstellung beaufschlagtem Vorsteuerventil ist somit die Verbindung der weiteren Steuerdruckleitung mit dem Behälter gesperrt, wodurch die Bremsventileinrichtung in die Sperrstellung beaufschlagt ist. Bei einer Beaufschlagung des Vorsteuerventils durch das erste Steuersignal des Steuerventils in die zweite Schaltstellung wird die weitere Steuerdruckleitung mit dem Behälter verbunden, wodurch die Bremsventileinrichtung mittels der von der Druckteilerschaltung erzeugten Druckdifferenz in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagbar ist.
Das Vorsteuerventil ist hierbei mittels einer Feder in Richtung der ersten Schaltstellung beaufschlagbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der die Rücklaufseite des Verbrauchers bildenden Druckmittelleitung, insbesondere stromauf der Bremsventileinrichtung, ein Lasthalteventil zugeordnet. Mit einem Lasthalteventil kann eine leckölfreie Absperrung des Verbrauchers auf einfache Weise erzielt werden.
Das Lasthalteventil ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung als entsperrbares Sitzventil, insbesondere mittels eines Vorsteuerventils entsperrbares Sitzventil, ausgebildet, das in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal des Steuerventils in Richtung eine Durchflussstellung beaufschlagbar ist. Ein derartiges Sitzventil kann mittels eines von dem ersten Steuersignal gesteuerten Vorteuerventils zum Öffnen der die Rücklaufseite des Verbrauchers bildenden weiteren Druckmittelleitung auf einfache Weise aufgesteuert werden.
Sofern in der ersten Schaltstellung des Vorsteuerventils der Druckteilerschaltung die die Rücklaufseite des Verbrauchers bildende weitere Druckmittelleitung stromauf der Bremsventileinrichtung zu dem Behälter entlastet ist, kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass die Rücklaufseite zwischen dem Lasthalteventil und der Bremsventileinrichtung in der Neutralstellung des Steuerventils zum Behälter entlastet ist und somit das Lasthalteventil sicher in die Sperrstellung beaufschlagt wird.
Sofern in der zweiten Schaltstellung des Vorsteuerventils der Druckteilerschaltung die Verbindung der die Rücklaufseite des Verbrauchers bildenden weiteren Druckmittelleitung mit dem Behälter abgesperrt ist, wird auf einfache Weise ein unkontrolliertes Abströmen von Druckmittel aus der Rücklaufseite des Verbrauchers zum Behälter vermieden und somit erzielt, dass die Rücklaufseite mittels der Bremsventileinrichtung steuerbar ist.
Zweckmäßigerweise ist in Weiterbildung der Erfindung zur Absicherung der die Rücklaufseite des Verbrauchers bildenden Druckmittelleitung eine Druckbegrenzungseinrichtung vorgesehen, insbesondere eine in der die Rücklaufseite des Verbrauchers bildenden Druckmittelleitung stromauf des Lasthalteventils angeordnete Druckbegrenzungseinrichtung, wodurch auf einfache Weise eine Absicherung der Rücklaufseite des Verbrauchers erzielt werden kann.
Hinsichtlich geringer Leistungsverluste und eines kurzen Strömungsweges des zur Regenerationsfunktion von der Rücklaufseite zur Zulaufseite strömenden Druckmittelstroms ist es vorteilhaft, wenn die Kurzschlusseinrichtung und/oder das Vorsteuerventil der Kurzschlusseinrichtung und/oder die Bremsventileinrichtung und/oder das Vorsteuerventil der Druckteilerschaltung und/oder das Lasthalteventil und/oder die Druckbegrenzungseinrichtung und/oder die Sperrventileinrichtung am Verbraucher, insbesondere am Anschluss der Druckmittelleitung am Verbrauchers, angeordnet ist. Durch die Anordnung dieser Ventile getrennt vom Steuerventil direkt am Verbraucher, insbesondere der Zulaufseite des Verbrauchers, wird ebenfalls eine einfache Nachrüstbarkeit einer erfindungsgemäßen Regenerationsfunktion sowie einer Bremsventileinrichtung und einem Lasthalteventil an einem bestehenden Steuerventil ermöglicht.
Besondere Vorteile ergeben sich bei der Ausbildung des Verbrauchers als Stielzylinder eines Baggers. Mit der erfindungsgemäßen Regenerationsfunktion kann mit geringem Bauaufwand und geringen Leitungsverlusten und somit einem hohem Wirkungsgrad eine Regenerationsfunktion an einem Stielzylinder mit einer hohen Zunahme der Bewegungsgeschwindigkeit des Stielzylinders und somit des Stiels des Baggers erzielt werden und Kavitation an der Zulaufseite des Stielzylinders vermieden werden, wobei durch die Übersteuerung der Regenerationsfunktion durch den Zulaufdruck des Stielzylinders auf einfache Weise in Betriebszuständen, in denen zur Erzielung hoher Grabkräfte ein hoher Zulaufdruck erforderlich ist, die Regenerationsfunktion außer Kraft gesetzt werden kann.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Figur ist der Schaltplan einer erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung 1 zur Steuerung eines als doppeltwirkenden Verbrauchers 2, beispielsweise eines einen Stiel eines Baggers betätigenden Stielzylinders, dargestellt.
Die Steuerventileinrichtung 1 umfasst ein Steuerventil 3, das an eine Förderleitung 4 einer nicht mehr dargestellten Pumpe und an eine zu einem nicht mehr dargestellten Behälter geführte Behälterleitung 5 angeschlossen ist.
Das Steuerventil 3 ist weiterhin an eine Druckmittelleitung 6a, die mit einem kolbenseitigen Druckraum 7a des Verbrauchers verbunden ist, sowie an eine weitere Druckmittelleitung 6b angeschlossen, die mit einem kolbenstangenseitigen Druckraum 7b des Verbrauchers 2 verbunden ist.
In der dargestellten Neutralstellung 3a des Steuerventils 3 sind die Druckmittelleitungen 6a, 6b sowie die Förderleitung 4 und die Behälterleitung 5 abgesperrt. In einer Schaltstellung 3b ist die Förderleitung 4 mit der Druckmittelleitung 6a und die weitere Druckmittelleitung 6b mit der Behälterleitung 5 verbunden. In der Schaltstellung 3b bildet somit die mit dem kolbenseitigen Druckraum 7a verbundene Druckmittelleitung 6a die Zulaufseite des Verbrauchers 2 und die mit dem kolbenstangenseitigen Druckraum 7b verbundene weitere Druckmittelleitung 6b die Rücklaufseite des Verbrauchers 2. In einer weiteren Schaltstellung 3c des Steuerventils 3 ist die Förderleitung 4 mit der weiteren Druckmittelleitung 6b und die Druckmittelleitung 6a mit der Behälterleitung 5 verbunden. In der Schaltstellung 3c bildet somit die weitere Druckmittelleitung 6b die Zulaufseite des Verbrauchers 2 und die Druckmittelleitung 6a die Rücklaufseite des Verbrauchers 2.
Das Steuerventil 3 ist als in Zwischenstellungen drosselndes Steuerventil ausgebildet und mittels nicht mehr dargestellter Federn in die Neutralstellung 3a beaufschlagt. In Richtung der Schaltstellung 3b ist das Steuerventil 3 von einem in einer Steuerdruckleitung 8a geführten Steuersignal, beispielsweise einem hydraulischen Steuerdruck, beaufschlagt. In Richtung der weiteren Schaltstellung 3c ist das Steuerventil 3 von einem weiteren Steuersignal, beispielsweise einem weiteren Steuerdruck, beaufschlagbar, das in einer Steuerdruckleitung 8b geführt ist.
Erfindungsgemäß ist die Steuerventileinrichtung 1 mit einer Regenerationsfunktion versehen, die in Betriebszuständen, in denen die mit dem kolbenseitigen Druckraum 7a in Verbindung stehende Druckmittelleitung 6a die Zulaufseite des Verbrauchers 2 und die mit dem kolbenstangenseitigen Druckraum 7b in Verbindung stehende weitere Druckmittelleitung 6b die Rücklaufseite des Verbrauchers 2 bildet und somit bei in Richtung der Schaltstellung 3b durch das erste Steuersignal betätigte Steuerventil 3, eine Verbindung der Rücklaufseite mit der Zulaufseite ermöglicht.
Die Regenerationsfunktion weist eine zwischen dem Steuerventil 3 und dem Verbraucher 2 angeordnete Kurzschlusseinrichtung 10 auf, die von einem als federbelasteten Sitzventil ausgebildeten Kurzschlussventil 11 gebildet ist, das mit einer Sperrstellung und einer Öffnungsstellung versehen ist und in einer die Druckmittelleitung 6a mit der weiteren Druckmittelleitung 6b und somit die Rücklaufseite mit der Zulaufseite des Verbrauchers verbindenden Verbindungsleitung 12 angeordnet ist.
Das Kurzschlussventil 11 weist eine erste Steuerdruckfläche 11a auf, die in Richtung einer Öffnungsstellung wirkt, und über die Verbindungsleitung 12 mit der weiteren Druckmittelleitung 6b und somit zur Regenerationsfunktion mit dem in der Druckmittelleitung 6b anstehenden Rücklaufdruck beaufschlagt ist.
In einem in Richtung der Sperrstellung wirkenden Federraum des Kurzschlussventils 11 ist eine zweite Steuerdruckfläche 11b ausgebildet, die von dem in der weiteren Druckmittelleitung 6b und somit dem an der Rücklaufseite anstehenden Rücklaufdruck beaufschlagt ist und zur Regenerationsfunktion von dem Rücklaufdruck entlastbar ist. Hierzu ist eine Steuerdruckleitung 13 vorgesehen, in der ein Vorsteuerventil 14 angeordnet ist.
Das Vorsteuerventil 14 weist eine erste Schaltstellung 14a auf, in der die Steuerdruckleitung 13 an eine mit der weiteren Druckmittelleitung 6b in Verbindung stehenden Steuerdruckleitung 13a angeschlossen ist und somit die zweite Steuerdruckfläche 11b mit der weiteren Druckmittelleitung 6b und somit der Rücklaufseite des Verbrauchers in Verbindung steht. In einer zweiten Schaltstellung 14b des Vorsteuerventils 14 ist die Steuerdruckleitung 13 an eine Steuerdruckleitung 13b angeschlossen, die mit der Druckmittelleitung 6a und somit der Zulaufseite des Verbrauchers in Verbindung steht. Das Vorsteuerventil 14 ist mittels einer Feder 14c in Richtung der ersten Schaltstellung 14a beaufschlagt. In Richtung der zweiten Schaltstellung 14b ist das Vorsteuerventil von dem ersten Steuersignal des Steuerventils 3 beaufschlagbar. Hierzu ist an eine in Richtung der zweiten Schaltstellung 14b wirkende Steuerfläche des Vorsteuerventils 14 eine mit der ersten Steuerdruckleitung 8a in Verbindung stehende Steuerdruckzweigleitung 15 angeschlossen.
Die zweite Steuerdruckfläche 11b des Kurzschlussventils 11 ist weiterhin von dem in der Druckmittelleitung 6a anstehenden Druck beaufschlagbar. Hierzu ist in eine Wechselventileinrichtung 16 vorgesehen, die einen erster Eingang aufweist, der mit der Steuerdruckleitung 13 und somit dem Ausgang des Vorsteuerventils 14 in Verbindung steht. Ein zweiter Eingang der Wechselventileinrichtung 16 steht mit einer Steuerdruckleitung 17 in Verbindung, die an die Steuerdruckleitung 13b angeschlossen ist und somit mit der ersten Druckmittelleitung 6a in Verbindung steht. Der Ausgang der Wechselventileinrichtung 15 steht mit dem Federraum und somit der zweiten Steuerdruckfläche 11b des Kurzschlussventils 11 in Verbindung.
Mittels des Vorsteuerventils 14 ist somit die zweite Steuerdruckfläche 11b des Kurzschlussventils 11 zur Regenerationsfunktion in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal des Steuerventils 3 von dem in der weiteren Druckmittelleitung 6b anstehenden Rücklaufdruck durch eine Beaufschlagung in die zweite Schaltstellung 14b entlastbar und von dem in der ersten Druckmittelleitung 6a anstehenden Zulaufdruck beaufschlagbar und somit das Kurzschlussventil 11 in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal des Steuerventils 3 in Richtung der Öffnungsstellung beaufschlagbar.
Die Regenerationsfunktion weist weiterhin eine Sperrventileinrichtung 20 auf, die in der die Rücklaufseite bildenden weiteren Druckmittelleitung 6b stromab des Anschlusses der mit der Kurzschlusseinrichtung 10 versehenen Verbindungsleitung 12 angeordnet ist.
Die Sperrventileinrichtung 20 ist als Steuerventil mit einer Sperrstellung 20a und einer Durchflussstellung 20b ausgebildet. Die Sperrventileinrichtung 20 ist mittels einer Feder 21 in Richtung der Sperrstellung 20a beaufschlagt. In Richtung der Durchflussstellung 20b ist die Sperrventileinrichtung 20 in Abhängigkeit von dem das Steuerventil 3 in Richtung der Schaltstellung 3b beaufschlagenden ersten Steuersignal und in Abhängigkeit von dem hierbei in der Druckmittelleitung 6a und somit der Zulaufseite des Verbrauchers anstehenden Zulaufdruck in Richtung der Durchflussstellung 20b beaufschlagbar. Hierzu ist eine elektronische Steuereinrichtung 22 vorgesehen, die eingangsseitig mit einer mit der ersten Steuerdruckleitung 8a in Verbindung stehenden Steuerdruckzweigleitung 23 und mit einer von der Druckmittelleitung 6a abzweigenden Zweigleitung 24 in Verbindung steht. Darüber hinaus ist die Sperrventileinrichtung 20 in Abhängigkeit von dem das Steuerventil 3 beaufschlagenden zweiten Steuersignal in Richtung der Durchflussstellung 20b beaufschlagbar. Hierzu steht die elektronische Steuereinrichtung 22 eingangsseitig mit einer von der zweiten Steuerdruckleitung 8b abzweigenden Steuerdruckzweigleitung 25 in Verbindung.
Bei anliegendem zweiten Steuersignal des Steuerventils 3 und somit einer Beaufschlagung des Steuerventils 3 in Richtung der Schaltstellung 3c wird die Sperrventileinrichtung 20 in die Durchflussstellung 20b beaufschlagt. Bei anliegendem ersten Steuersignal und somit einer Beaufschlagung des Steuerventils 3 in Richtung der Schaltstellung 3b ist die Sperrventileinrichtung 20 nicht angesteuert. Übersteigt bei anliegendem ersten Steuersignal der mittels der Zweigleitung 24 erfasste Zulaufdruck in der Druckmittelleitung 6a einen vorgegebenen Grenzwert wird die Sperrventileinrichtung 20 in die Durchflussstellung 20b beaufschlagt.
In der bei der Regenerationsfunktion die Rücklaufseite des Verbrauchers bildenden weiteren Druckmittelleitung 6b ist stromauf des Anschlusses der Verbindungsleitung 12 eine Bremsventileinrichtung 30 angeordnet. Die Bremsventileinrichtung 30 weist eine Sperrstellung 30a und eine Durchflussstellung 30b auf und ist mittels einer von dem in der Druckmittelleitung 6a anstehenden Zulaufdruck beaufschlagten Druckteilerschaltung 31 steuerbar. Die Druckteilerschaltung 31 weist eine Drosseleinrichtung 31a auf, die in einer Steuerdruckleitung 32 angeordnet ist, die an eine die Bremsventileinrichtung 30 in Richtung der Durchflussstellung 30b beaufschlagenden Steuerfläche geführt ist. Die Steuerdruckleitung 32 steht hierbei mit der Druckmittelleitung 6a und somit der Zulaufseite in Verbindung. Von der Steuerdruckleitung 32 zweigt stromab der Drosseleinrichtung 31a eine weitere Steuerdruckleitung 33 ab, die zu einer in Richtung der Sperrstellung 30a wirkenden Steuerfläche der Bremsventileinrichtung 30 geführt ist. In der Steuerdruckleitung 33 ist eine weitere Drosseleinrichtung 31b angeordnet. In Richtung der Sperrstellung 30a ist die Bremsventileinrichtung 30 weiterhin mittels einer Feder 30c beaufschlagt. In der Sperrstellung 30a der Bremsventileinrichtung 30 ist weiterhin ein in Richtung zum kolbenstangenseitigen Druckraum 7b des Verbrauchers 2 öffnendes Sperrventil 30d angeordnet.
Zur Steuerung der Druckteilerschaltung 31 ist ein Vorsteuerventil 34 vorgesehen, das eine erste Schaltstellung 34a aufweist, in der die Steuerdruckleitung 32 stromab der Drosseleinrichtung 31a und die weitere Steuerdruckleitung 33 stromab der Drosseleinrichtung 31b miteinander in Verbindung stehen. In einer zweiten Schaltstellung 34b des Vorsteuerventils 34 ist die weitere Steuerdruckleitung 33 an eine zu einem Behälter 50 geführte Behälterleitung 35 angeschlossen. Das Vorsteuerventil 34 ist mittels einer Feder 36 in Richtung der ersten Schaltstellung 34a beaufschlagbar. In Richtung der zweiten Schaltstellung 34b ist das Vorsteuerventil 34 in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal des Steuerventils 3 beaufschlagbar. Hierzu ist eine von der ersten Steuerdruckleitung 8a abzweigende Steuerdruckzweigleitung 37 an eine in Richtung der zweiten Schaltstellung 34b wirkende Steuerfläche des Vorsteuerventils 34 geführt.
Bei durch das zweite Steuersignal in Richtung der Schaltstellung 3c beaufschlagtem Steuerventil 3 ist das Vorsteuerventil 34 nicht angesteuert und befindet sich in der ersten Schaltstellung 34a. Die Bremsventileinrichtung 30 ist hierbei in die Sperrstellung 30a beaufschlagt, wobei über das in der Sperrstellung 30a wirksame Sperrventil 30d Druckmittel von der Pumpe in den kolbenstangenseitigen Druckraum 7b des Verbrauchers 2 strömen kann.
Bei einer Ansteuerung des Steuerventils 3 durch das erste Steuersignal in Richtung der Schaltstellung 3a wird das Vorsteuerventil 34 in die zweite Schaltstellung 34b beaufschlagt, in der die weitere Steuerdruckleitung 33 zum Behälter 50 entlastet ist, wodurch die Bremsventileinrichtung 30 von der an den Drosseleinrichtungen 31a, 31b der Druckteilerschaltung 31 erzeugten Druckdifferenz zur Öffnung der die Rücklaufseite bildenden weiteren Druckmittelleitung 6b in Richtung der Durchflussstellung 30b beaufschlagt wird.
In der die Rücklaufseite bildenden zweiten Druckmittelleitung 6b ist stromauf der Bremsventileinrichtung 30 ein Lasthalteventil 40 angeordnet. Das Lasthalteventil 40 ist als ein mittels eines Vorsteuerventils 41 entsperrbares Sitzventil 40a ausgebildet, das in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignals des Steuerventils 3 in Richtung einer Durchflussstellung aufsteuerbar ist.
Das Vorsteuerventil 41 ist hierbei in einer von einem in Richtung einer Sperrstellung wirkenden Steuerdruckraum 40c des Sitzventils 40a zu dem Behälter 50 geführten Behälterzweigleitung 42 angeordnet und als ein mittels des ersten Steuersignals des Steuerventils 3 aufsteuerbares Sperrventil ausgebildet. Hierzu ist an eine in Richtung einer Öffnungsstellung wirkenden Steuerfläche des Vorsteuerventils 41 eine mit der ersten Steuerdruckleitung 8a in Verbindung stehende Steuerdruckzweigleitung 43 angeschlossen.
Bei einer Beaufschlagung des Steuerventils 3 in Richtung der Schaltstellung 3c durch das zweite Steuersignal wird das Lasthalteventil 40 von dem an einer in Richtung der Durchflussstellung wirkenden Steuerfläche 40b des Sitzventils anstehenden Zulaufdruck in die Durchflussstellung beaufschlagt, wodurch Druckmittel von der Pumpe zu dem kolbenstangenseitigen Druckraum 7b des Verbrauchers strömen kann.
Bei einer Beaufschlagung des Steuerventils 3 in Richtung der Schaltstellung 3b durch das erste Steuersignal wird das Vorsteuerventil 41 durch das erste Steuersignal in die Öffnungsstellung beaufschlagt, wodurch der Steuerdruckraum 40c des Sitzventils 40a zum Behälter 50 entlastet wird und das Sitzventil 40a durch den an einer in Richtung der Durchflussstellung wirkenden Steuerfläche 40d anstehenden Rücklaufdruck des Verbrauchers in die Durchflussstellung beaufschlagt wird.
Die die Rücklaufseite bildende weitere Druckmittelleitung 6b ist zwischen dem Lasthalteventil 40 und der Bremsventileinrichtung 30 und somit stromauf der Bremsventileinrichtung 30 zum Behälter 50 entlastbar. Hierzu ist in der ersten Schaltstellung 34a des Vorsteuerventils 34 die weitere Druckmittelleitung 6b mit der Behälterzweigleitung 35 verbunden. In der zweiten Schaltstellung 34b des Vorsteuerventils 34 ist die Verbindung der zweiten Druckmittelleitung 6b mit dem Behälter angesperrt.
Zur Absicherung des Verbrauchers ist der weiteren Druckmittelleitung 6b eine Druckbegrenzungseinrichtung 52 zugeordnet. Die als Druckbegrenzungsventil ausgebildete Druckbegrenzungseinrichtung 52 ist hierbei stromauf des Lasthalteventils 40 an die die Rücklaufseite bildende weitere Druckmittelleitung 6b angeschlossen.
Die Sperrventileinrichtung 20 sowie die Kurzschlusseinrichtung 10 und das Vorsteuerventil 14 sind zusammen mit der Bremsventileinrichtung 30 und dessen Vorsteuerventil 34 sowie dem Lasthalteventil 40 und dessen Vorsteuerventil 41 und der Druckbegrenzungseinrichtung 19b in einer Ventilbaueinheit 51 angeordnet, die direkt an dem Verbraucher 2, beispielsweise an dem kolbenseitigen Druckraum 7a, angeordnet ist.
In der dargestellten Neutralstellung des Steuerventils 3 ist mittels des in die erste Schaltstellung 34a beaufschlagten Vorsteuerventils 34 die weitere Druckmittelleitung 6b zwischen dem Lasthalteventil 40 und der Bremsventileinrichtung 30 zum Behälter 50 entlastet, wodurch die Steuerfläche 40b des Lasthalteventils ebenfalls entlastet ist und das Lasthalteventil 40 mittels einer in dem Steuerdruckraum 40c angeordneten Feder 40e in die Sperrstellung beaufschlagt ist. Durch das Lasthalteventil 40 ist somit eine leckölfreie Absperrung der zweiten Druckmittelleitung 6b erzielbar.
Bei einer Ansteuerung des Steuerventils 3 durch ein in der Steuerleitung 8a anstehendes erstes Steuersignal wird das Steuerventil 3 in Richtung der Schaltstellung 3b beaufschlagt, in der die mit dem kolbenseitigen Druckraum 7a verbundene Druckmittelleitung 6a mit der Förderleitung 4 der Pumpe verbunden ist und somit die Zulaufseite des Verbrauchers 2 bildet. Die mit dem kolbenstangenseitigen Druckraum 7b verbundene weitere Druckmittelleitung 6b steht in der Schaltstellung 3b mit der Behälterleitung 5 in Verbindung und bildet somit die Rücklaufseite des Verbrauchers 2.
Die Sperrventileinrichtung 20 befindet sich hierbei in der Sperrstellung 20a.
Durch das erste Steuersignal wird mittels der Steuerdruckzweigleitung 43 weiterhin das Vorsteuerventil 41 aufgesteuert, wodurch der Steuerdruckraum 40c entlastet wird und das Lasthalteventil 40 durch den an der Steuerfläche 40d anstehende Rücklaufdruck in die Öffnungsstellung beaufschlagt wird.
Gleichzeitig wird durch das erste Steuersignal mittels der Steuerdruckzweigleitung 37 das Vorsteuerventil 34 in die zweite Schaltstellung 34b beaufschlagt, wodurch die Bremsventileinrichtung 30 durch die von der Druckteilerschaltung 31 erzeugte Druckdifferenz in Richtung der Durchflussstellung 30b beaufschlagt wird.
Darüber hinaus wird durch das erste Steuersignal mittels der Steuerdruckzweigleitung 15 das Vorsteuerventil 14 in die zweite Schaltstellung 14b beaufschlagt, wodurch das Kurzschlussventil 11 durch den in der Druckmittelleitung 6a anstehenden Zulaufdruck in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt wird. Die Steuerfläche 11a des Kurzschlussventils 11 steht mit der weiteren Druckmittelleitung 6b und somit der Rücklaufseite in Verbindung. Sofern hierbei der an der Steuerfläche 11a anstehenden Rücklaufdruck in der weiteren Druckmittelleitung 6b den an der Steuerfläche 11b anstehenden Zulaufdruck übersteigt, wird das Kurzschlussventil 11 in die Öffnungsstellung beaufschlagt, wodurch zur Regenerationsfunktion Druckmittel aus der die Rücklaufseite bildenden weiteren Druckmittelleitung 6b vollständig über die Verbindungsleitung 12 in die die Zulaufseite bildende Druckmittelleitung 6a strömen kann. Hierbei kann das aus der Rücklaufseite des Verbrauchers abströmende Druckmittel vollständig der Zulaufseite zugeführt werden, wodurch an der Zulaufseite des Verbrauchers 2 zusätzlich zu dem von der Pumpe geförderten Förderstrom der an der Rücklaufseite abströmende Druckmittelstrom vollständig zur Erzielung einer erhöhten Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers und zur Vermeidung von Kavitation an der Zulaufseite des Verbrauchers zur Verfügung steht und somit eine Verdopplung der Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers in der Regenerationsfunktion erzielt werden kann. Die Regenerationsfunktion weist hierbei kurze Strömungswege auf, wodurch geringe Leitungsverluste entstehen und somit eine Regeneration mit einem hohen Wirkungsgrad erzielbar ist.
Bei einer Betätigung des Steuerventils 3 in Richtung der Schaltstellung 3b durch das erste Steuersignal ist die Regenerationsfunktion aktiv, so dass der Bewegungsstart des Verbrauchers mit der Regenerationsfunktion erfolgt. Ein Bewegungsstoß durch ein unkontrolliertes Zuschalten der Regenerationsfunktion beim Bewegungsstart des Verbrauchers wird somit wirksam vermieden.
Übersteigt der in der die Zulaufseite bildenden Druckmittelleitung 6a anstehende Zulaufdruck, der mittels der Zweigleitung 24 an die elektronische Steuereinrichtung 22 geführt wird, einen bestimmten Grenzwert, wird mittels der elektronischen Steuereinrichtung 22 die Sperrventileinrichtung 20 in die Durchflussstellung 20b beaufschlagt, wodurch die die Rücklaufseite des Verbrauchers bildenden zweite Druckmittelleitung 6b über das Steuerventil 3 mit dem Behälter in Verbindung gelangt. Hierbei wird die Steuerfläche 11a der Kurzschlusseinrichtung 10 ebenfalls zum Behälter entlastet, wodurch die Kurzschlusseinrichtung 10 von dem an der Steuerfläche 11b anstehenden Zulaufdruck, der mittels der Wechselventileinrichtung 16 an die zweite Steuerdruckfläche 11b geführt ist, in die Sperrstellung beaufschlagt und somit die Regenerationsfunktion beendet wird. Hierdurch kann die Regenerationsfunktion auf einfache Weise in Abhängigkeit von dem an der Zulaufseite des Verbrauchers 2 anstehenden Zulaufdruck übersteuert werden. Die Regenerationsfunktion kann somit in Betriebszuständen, in denen an der Zulaufseite des Verbrauchers 2 hohe Zulaufdrücke erforderlich sind, beispielsweise an dem von dem Verbraucher betätigten Stiel des Baggers hohe Grabkräfte erforderlich sind, übersteuert und somit außer Kraft gesetzt werden.
Bei einer Beaufschlagung des Steuerventils 3 in Richtung der Schaltstellung 3c wird die Sperrventileinrichtung 20 mittels der elektronischen Steuereinrichtung 22 in die Durchflussstellung 20b beaufschlagt. Das Vorsteuerventil 14 befindet sich in der ersten Schaltstellung 14a, wodurch das Kurzschlussventil 11 durch den an der Steuerfläche 11b in der weiteren Druckmittelleitung 6b anstehenden Zulaufdruck in die Sperrstellung beaufschlagt wird. Die Bremsventileinrichtung 30 befindet sich in der Sperrstellung 30a, wobei über das in der Sperrstellung 30a der Bremsventileinrichtung 30 angeordnete Sperrventil 30d Druckmittel zum Lasthalteventil 40 strömen kann, wobei das Lasthalteventil 40 von dem an der Steuerfläche 40b anstehenden Zulaufdruck in die Öffnungsstellung beaufschlagt wird. Druckmittel kann somit von der Pumpe zu dem kolbenstangenseitigen Druckraum 7b des Verbrauchers strömen. Der kolbenseitige Druckraum 7a des Verbrauchers 2 steht über die Druckmittelleitung 6a und das in Richtung der Schaltstellung 3c beaufschlagte Steuerventil 3 mit dem Behälter in Verbindung.
Anstelle der Ansteuerung der Sperrventileinrichtung 20 mittels einer elektronischen Steuereinrichtung 22 ist ebenfalls möglich, die Sperrventileinrichtung 20 in Abhängigkeit von den in den Steuerdruckzweigleitungen 23, 25 anstehenden Steuersignalen des Steuerventils 3 und dem in der Zweigleitung 24 anstehenden Zulaufdruck des Verbrauchers 2 hydraulisch zu beaufschlagen.

Claims

Steuerventileinrichtung (1) zur Steuerung eines Verbrauchers (2), insbesondere eines doppeltwirkenden Verbrauchers, mit einem Steuerventil (3), das die Verbindung einer die Zulaufseite des Verbrauchers (3) bildenden Druckmittelleitung (6a; 6b) mit einer Pumpe und einer die Rücklaufseite des Verbrauchers (3) bildenden weiteren Druckmittelleitung (6b; 6a) mit einem Behälter steuert, und einer Regenerationsfunktion, mittels der die Rücklaufseite des Verbrauchers (3) mit der Zulaufseite des Verbrauchers (3) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsfunktion eine zwischen dem Verbraucher (2) und dem Steuerventil (3) angeordnete Kurzschlusseinrichtung (10) aufweist, die eine Verbindung der die Rücklaufseite des Verbrauchers (2) bildenden weiteren Druckmittelleitung (6b) mit der die Zulaufseite des Verbrauchers (2) bildenden Druckmittelleitung (6a) ermöglicht, und zur Regenerationsfunktion die Verbindung der die Rücklaufseite des Verbrauchers (2) bildenden weiteren Druckmittelleitung (6b) mit dem Behälter mittels einer zwischen dem Verbraucher (2) und dem Steuerventil (3) angeordneten Sperrventileinrichtung (20) absperrbar ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrventileinrichtung (20) als Steuerventil mit einer Sperrstellung (20a) und einer Durchflussstellung (20b) ausgebildet ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ersten Steuersignal des Steuerventils (3), das das Steuerventil (3) in Richtung einer die Druckmittelleitung (6a) mit der Pumpe und die weitere Druckmittelleitung (6b) mit dem Behälter verbindende Schaltstellung (3b) beaufschlagt, die Sperrventileinrichtung (20) in die Sperrstellung (20a) beaufschlagt ist und in Abhängigkeit von dem an der die Zulaufseite des Verbrauchers (2) bildenden Druckmittelleitung (6a) anstehenden Zulaufdruck in Richtung der Durchflussstellung (20b) beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrventileinrichtung (20) in Abhängigkeit von einem zweiten Steuersignal des Steuerventils (3), das das Steuerventil (3) in Richtung einer die weitere Druckmittelleitung (6b) mit der Pumpe und die Druckmittelleitung (6a) mit dem Behälter verbindenden Schaltstellung (3c) beaufschlagt, in Richtung der Durchflussstellung (20b) beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrventileinrichtung (20) mittels einer Feder (21) in Richtung der Sperrstellung (20a) beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlusseinrichtung (10) als ein in einer die weitere Druckmittelleitung (6b) mit der Duckmittelleitung (6a) verbindenden Verbindungsleitung (12) angeordnetes Kurzschlussventil (11) mit einer Sperrstellung und einer Öffnungsstellung ausgebildet ist und zur Regenerationsfunktion in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal des Steuerventils (3) in Richtung der Öffnungsstellung beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurzschlussventil (11) als federbelastetes Sitzventil ausgebildet ist, das mit einer in Richtung einer Öffnungsstellung wirkenden ersten Steuerdruckfläche (11a) versehen ist, die von dem in der weiteren Druckmittelleitung (6b) anstehenden Druck beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurzschlussventil (11) mit einer in Richtung einer Sperrstellung wirkenden zweiten Steuerdruckfläche (11b) versehen ist, die von dem in der weiteren Druckmittelleitung (6b) anstehenden Druck beaufschlagbar ist und zur Regenerationsfunktion von dem in der weiteren Druckmittelleitung (6b) anstehenden Druck entlastbar ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Beaufschlagung der zweiten Steuerdruckfläche (11b) ein Vorsteuerventil (14) vorgesehen ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (14) eine erste Schaltstellung (14a) aufweist, in der die zweite Steuerdruckfläche (11b) mit der weiteren Druckmittelleitung (6b) in Verbindung steht, und eine zweite Schaltstellung (14b) aufweist, in der die zweite Steuerdruckfläche (11b) mit der Druckmittelleitung (6a) verbunden ist, wobei das Vorsteuerventil (14) in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal des Steuerventils (3) in Richtung der zweiten Schaltstellung (14b) beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (14) mittels einer Feder (14c) in Richtung der ersten Schaltstellung (14a) beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuerdruckfläche (11b) von dem in der Druckmittelleitung (6a) anstehenden Druck beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vorsteuerventil (14) und der zweiten Steuerdruckfläche (11b) eine Wechselventileinrichtung (16) angeordnet ist, wobei ein erster Eingang der Wechselventileinrichtung (16) mit dem Ausgang des Vorsteuerventils (14), ein zweiter Eingang der Wechselventileinrichtung (16) mit der Druckmittelleitung (6a) in Verbindung steht und ein Ausgang der Wechselventileinrichtung (16) mit der zweiten Steuerdruckfläche (11b) in Verbindung steht.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der die Rücklaufseite des Verbrauchers (2) bildenden weiteren Druckmittelleitung (6b) stromauf der Kurzschlusseinrichtung (10) eine Bremsventileinrichtung (30) zugeordnet ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsventileinrichtung (30) eine Sperrstellung (30a) und eine Durchflussstellung (30b) aufweist, wobei zur Steuerung der Bremsventileinrichtung (30) eine mit der Druckmittelleitung (6a) in Verbindung stehende Druckteilerschaltung (31) vorgesehen ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckteilerschaltung (30) eine Steuerdruckleitung (32) aufweist, die an eine in Richtung der Durchflussstellung (30b) wirkende Steuerfläche der Bremsventileinrichtung (30) geführt ist und mit der Druckmittelleitung (6a) in Verbindung steht, wobei in der Steuerdruckleitung (32) eine Drosseleinrichtung (31a) angeordnet ist, und an die Steuerdruckleitung (32) stromab der Drosseleinrichtung (31a) eine weitere Steuerdruckleitung (33) angeschlossen ist, die zu einer in Richtung der Sperrstellung (30a) wirkenden Steuerfläche der Bremsventileinrichtung (30) geführt ist, wobei in der weiteren Steuerdruckleitung (33) eine weitere Drosseleinrichtung (31b) angeordnet ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Druckteilerschaltung (31) ein Vorsteuerventil (34) vorgesehen ist, mittels der die Verbindung der weiteren Steuerdruckleitung (33) mit einem Behälter (50) steuerbar ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (34) eine erste Schaltstellung (34a) aufweist, in der die Verbindung der weiteren Steuerdruckleitung (33) zum Behälter (50) abgesperrt ist und eine zweite Schaltstellung (34b) aufweist, in der die weitere Steuerdruckleitung (33) mit dem Behälter (50) verbunden ist, wobei das Vorsteuerventil (34) in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal des Steuerventils (3) in Richtung der zweiten Schaltstellung (34b) beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (34) mittels einer Feder (36) in Richtung der ersten Schaltstellung (34a) beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der die Rücklaufseite des Verbrauchers (2) bildenden Druckmittelleitung (6b), insbesondere stromauf der Bremsventileinrichtung (30), ein Lasthalteventil (40) zugeordnet ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Lasthalteventil (40) als entsperrbares Sitzventil, insbesondere mittels eines Vorsteuerventils (41) entsperrbares Sitzventil (40a), ausgebildet ist, das in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal des Steuerventils (3) in Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Schaltstellung (34a) des Vorsteuerventils (34) der Druckteilerschaltung (31) die die Rücklaufseite des Verbrauchers (2) bildende weitere Druckmittelleitung (6b) stromauf der Bremsventileinrichtung (30) zu dem Behälter entlastet ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Schaltstellung (34b) des Vorsteuerventils (34) der Druckteilerschaltung (31) die Verbindung der die Rücklaufseite des Verbrauchers (2) bildenden weiteren Druckmittelleitung (6b) mit dem Behälter abgesperrt ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zur Absicherung der die Rücklaufseite des Verbrauchers (2) bildenden weiteren Druckmittelleitung (6b) eine Druckbegrenzungseinrichtung (52) vorgesehen ist, insbesondere eine in der die Rücklaufseite des Verbrauchers (2) bildenden weiteren Druckmittelleitung (6b) stromauf des Lasthalteventils (40) angeordnete Druckbegrenzungseinrichtung.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlusseinrichtung (10) und/oder die Sperrventileinrichtung (20) am Verbraucher (2), insbesondere am Anschluss der Druckmittelleitung (6a) am Verbraucher (2), angeordnet ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher (2) als Stielzylinder eines Baggers ausgebildet ist.