DE19923345A1 - Elektrohydraulische Steuereinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine elektrohydraulische Steuereinrichtung, die den Druckmittelfluß zu einem Verbraucher und von diesem zu einem Tank steuert, wird vereinfacht. Im Druckmittelzulauf der Steuereinrichtung ist eine Druckwaage mit zwei Ausgängen angeordnet, die Druckmittel, das von dem an den ersten Ausgang angeschlossenen Verbraucher nicht benötigt wird, in eine an den zweiten Ausgang angeschlossene Umlaufleitung leitet. Der eine Ausgang ist über eine Drossel beim Senken und Halten der Last mit dem Tank verbunden und beim Heben der Last mit dem Verbraucher. Auf den Ventilkörper der Druckwaage wirkt von der einen Seite der Druck am ersten Ausgang. Auf die andere Seite des Ventilkörpers wirkt beim Senken und Halten der Last eine Feder mit kleinem Druckäquivalent. Beim Heben der Last wirken auf die andere Seite des Ventilkörpers ein von dem Lastdruck abhängiger Druck sowie die Feder mit einem erhöhten Druckäquivalent. Die Größe des Druckäquivalents der Feder ist durch die Position des Schiebers eines Schaltventils bestimmt. Die Umschaltung von Halten der Last auf Heben erfolgt durch das Schaltventil. Zum Senken der Last wird das Proportionalventil in der Ruhestellung des Schaltventils entsprechend der gewünschten Sinkgeschwindigkeit geöffnet. Dasselbe Proportionalventil dient auch für die Einstellung der Geschwindigkeit, mit der die Last gehoben wird. Die Steuereinrichtung ist für die Betätigung von hydraulischen Arbeitsorganen mobiler Arbeitsmaschinen, wie z. B. dem Hubwerk eines ...

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Steuer­ einrichtung für die Druckmittelzufuhr zu einem Verbraucher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Steuereinrichtung ist aus der DE 42 O1 114 A1 bekannt. Sie steuert den Druckmittelfluß von einer Konstant­ pumpe zu einem Verbraucher in Form eines einfach wirkenden Zylinders und von dem Verbraucher zu einem Tank. Die Steuer­ einrichtung enthält ein erstes Proportionalventil in Schieberbauweise für die Zufuhr von Druckmittel zu dem Verbraucher und ein zweites Proportionalventil in Sitzbau­ weise für den Rückfluß des Druckmittels von dem Verbraucher zum Tank. An die Zulaufleitung, d. h. an die Verbindungs­ leitung zwischen der Pumpe und dem ersten Proportionalventil ist eine Druckwaage angeschlossen. Die Druckwaage leitet Druckmittel, das nicht für die Versorgung des Verbrauchers benötigt wird, aus der Zulaufleitung in eine Umlaufleitung. An die Umlaufleitung sind Steuereinheiten für weitere Verbraucher anschließbar. Zwischen der Zulaufleitung und dem ersten Proportionalventil ist eine Drossel angeordnet. Die Drossel ist in der Ruhestellung des ersten Proportional­ ventils mit dem Tank verbunden. Von der Zulaufleitung fließt Druckmittel über die Drossel zum Tank. Auf den Ventilkörper der Druckwaage wirken von der einen Seite der Zulaufdruck und von der anderen Seite die Kraft einer Feder und der Tank­ druck. Solange sich die Druckwaage im Regelbereich befindet, stellt sich der Zulaufdruck auf einen Wert ein, der gleich dem Druckäquivalent der Feder ist. Wird das erste Propor­ tionalventil angesteuert, fließt Druckmittel über eine Meßdrossel, deren Durchlaßquerschnitt von der Größe der Ansteuerung abhängig ist, zum Verbraucher. Parallel hierzu fließt über die erste Drossel und eine weitere Drossel Druckmittel zum Verbraucher. Auf den Ventilkörper der Druck­ waage wirken jetzt von der einen Seite der Zulaufdruck und von der anderen Seite die Federkraft und zusätzlich ein von dem Lastdruck des Verbrauchers abhängiger Druck. Die Druck­ waage hält die Druckdifferenz über der ersten Drossel und damit auch die Druckdifferenz über der Meßdrossel des ersten Proportionalventils konstant. Der Zulaufdruck stellt sich dabei so ein, daß er um einen durch das Druckäquivalent der Feder und das Teilerverhältnis der ersten und der weiteren Drossel bestimmten Wert größer als der Lastdruck ist. Der dem Verbraucher zugeführte Druckmittelstrom ist damit unabhängig von dem Lastdruck des Verbrauchers. Die bekannte Steuer­ einrichtung benötigt ein erstes Proportionalventil für die Steuerung der Druckmittelzufuhr zu dem Verbraucher und ein weiteres Proportionalventil für die Rückführung des Druck­ mittels von dem Verbraucher zum Tank. Um die erste Drossel bei nicht angesteuertem ersten Proportionalventil mit dem Tank und bei Ansteuerung mit dem Verbraucher zu verbinden, ist ein Ventil in Schieberbauweise vorgesehen. Zwischen dem ersten Proportionalventil und dem Verbraucher ist ein Rückschlagventil angeordnet, um einen Rückfluß des Druck­ mittels von dem Verbraucher in der geschlossenen Stellung des Proportionalventils zu verhindern. Um den Rückfluß des Druck­ mittels zum Tank steuern zu können, ist das zweite Proportionalventil vorgesehen. Damit keine Leckageverluste auftreten, ist dieses Ventil in Sitzbauweise ausgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Steuereinrichtung zu vereinfachen, insbesondere gegenüber der bekannten Steuereinrichtung Kosten einzusparen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung benötigt nur ein Proportionalventil. Sie erlaubt trotzdem eine lastunabhängige Druckmittelzufuhr zu dem Verbraucher. Für die Zuführung des Lastdrucks des Verbrauchers zu der Druckwaage ist eine parallel zu dem Proportionalventil geführte Steuerleitung vorgesehen. Durch die Umgehung des Proportionalventils entfallen entsprechende Kanäle des Proportionalventils und vereinfachen dessen Aufbau. So lange dem Verbraucher kein Druckmittel zugeführt wird, wird die Vorspannung der auf den Ventilkörper der Druckwaage wirkenden Feder verringert. In diesem Betriebszustand fließt nur ein geringer Teil des von der Pumpe geförderten Druckmittels über die Drossel zum Tank zurück.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet. Durch die Anordnung des Ventil­ körpers der Druckwaage, des Schiebers des Schaltventils und der Feder in einer gemeinsamen Bohrung eines Gehäuses läßt sich die Steuereinheit kompakt aufbauen. Weisen der Ventil­ körper und der Schieber denselben Außendurchmesser auf, kann die gemeinsame Bohrung als Durchgangsbohrung ohne Stufen ausgebildet werden. Die Verbindung des Proportionalventils mit dem Tank in der Ruhestellung des Schaltventils erlaubt einen direkten Druckmittelfluß von dem Verbraucher zum Tank. Die Verwendung eines als Sitzventil ausgebildeten Propor­ tionalventils verhindert Leckageverluste beim Halten der Last. Die zusätzlich zu der ersten Drossel vorgesehene zweite Drossel in der Umgehungsleitung zu dem Proportionalventil ermöglicht es, die Feder der Druckwaage für eine kleinere Druckdifferenz zwischen den beiden Steuerkammern der Druck­ waage zu dimensionieren als zwischen Eingang und Ausgang des Proportionalventils erforderlich ist. Durch eine Verringerung des Durchflußquerschnitts der zweiten Drossel läßt sich bei gegebenem Durchflußquerschnitt der ersten Drossel die Druck­ differenz zwischen Eingang und Ausgang des Proportional­ ventils vergrößern. Eine zwischen dem ersten Ausgang und der ersten Steuerkammer der Druckwaage angeordnete Drossel läßt Druckänderungen erst verzögert wirksam werden. Sie dient zur Dämpfung der Bewegung des Ventilkörpers der Druckwaage. Durch Anordnung sämtlicher Bauteile in einem gemeinsamen Gehäuse läßt sich die Steuereinrichtung sehr kompakt aufbauen. Dabei ist es sowohl möglich, die Steuereinrichtung als einzeln stehenden Ventilblock als auch als Einzelscheibe eines Steuerblocks in Scheibenbauweise auszubilden. Bei einem Steuerblock in Scheibenbauweise können mehrere gleich auf­ gebaute Einzelscheiben direkt miteinander verbunden werden, wenn - entsprechend den Öffnungen des Tankkanals - die Austrittsöffnung des Umlaufkanals direkt gegenüber der Eintrittsöffnung des Zulaufkanals angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzel­ heiten anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Aus­ führungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Schaltplan einer erfindungsgemäßen Steuer­ einrichtung zusammen mit einer Pumpe, einem Verbraucher und einem Tank in schematischer Darstellung und

Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung.

Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Fig. 1 zeigt den Schaltplan einer elektrohydraulischen Steuereinrichtung 1 gemäß der Erfindung. Die Steuereinrich­ tung 1 dient zum Heben, Senken oder Halten einer Last mit Hilfe eines hydraulischen Verbrauchers. Der hydraulische Verbraucher ist in diesem Ausführungsbeispiel ein einfach wirkender Zylinders 2. Die Last ist durch einen Pfeil 3 dargestellt, der auf die Kolbenstange des Zylinders 2 gerichtet ist. Bei der Last kann es sich um das Hubwerk einer mobilen Arbeitsmaschine, z. B. eines Traktors, handeln. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist aber nicht auf diesen Anwendungsfall begrenzt. Die Steuereinrich­ tung 1 ist mit Anschlüssen 4 bis 8 für das Druckmittel ver­ sehen. Eine von einem Motor 9 angetriebene Konstantpumpe 10 führt dem Anschluß 4 Druckmittel aus einem Tank 11 zu. Der Anschluß 4 ist die Eintrittsöffnung eines Zulaufkanals 12. Eine Leitung 13 verbindet den Anschluß 5 mit dem Tank 11. Der Anschluß 5 ist die Austrittsöffnung eines Tankkanals 14. Der Tankkanal 14 ist durch die Steuereinrichtung 1 hindurchge­ führt. Der Anschluß 7 ist die Eintrittsöffnung des Tankkanals 14. Dieser Anschluß ist direkt gegenüber dem Anschluß 5 ange­ ordnet. Der Anschluß 8 ist die Austrittsöffnung eines Umlauf­ kanals 15. Wird dieser Anschluß direkt gegenüber dem Anschluß 4 angeordnet, ist eine Verbindung mehrerer gleich aufgebauter Steuereinheiten in Scheibenbauweise möglich. Dabei ist der Anschluß 8 des Umlaufkanals 15 der ersten Steuereinrichtung mit dem Anschluß 4 des Zulaufkanals 12 der folgenden Steuer­ einrichtung direkt verbunden. In der gleichen Weise ist der Anschluß 7 des Tankkanals 14 der ersten Steuereinrichtung mit dem Anschluß 5 des Tankkanals 14 der folgenden Steuereinrich­ tung verbunden.

An den Zulaufkanal 12 ist der Eingang einer Druckwaage 20 mit zwei Ausgängen 21 und 22 angeschlossen. Ein Ventilkörper 23 teilt den über den Zulaufkanal 12 zugeführten Druckmittel­ strom entsprechend seiner Stellung auf die beiden Ausgänge 21 und 22 auf. Der Druck, der sich an dem Ausgang 21 einstellt, ist mit p1 bezeichnet. Er beaufschlagt über einen Kanal 24 und eine Drossel 25 die eine Seite des Ventilkörpers 23. Der Druck p1 beaufschlagt über eine Drossel 26 die andere Seite des Ventilkörpers 23. Der Druck stromabwärts der Drossel 26 ist mit p2 bezeichnet. In derselben Richtung wie der Druck p2 wirkt zusätzlich die Kraft einer Feder 27 auf den Ventil­ körper 23. Die Feder 27 ist zwischen dem Ventilkörper 23 und dem Schieber 28 eines Schaltventils 29 angeordnet. Die Drossel 26 ist über einen Kanal 30, eine weitere Drossel 31 und ein Rückschlagventil 32 mit dem Zylinder 2 verbunden. Der Ausgang 21 der Druckwaage 20 ist über einen Kanal 33, das Schaltventil 29 und einen weiteren Kanal 34 mit einem Propor­ tionalventil 35 verbunden. Das Proportionalventil 35 steuert den Druckmittelfluß von der Pumpe 10 zu dem Zylinder 2 und von dem Zylinder 2 zum Tank 11. Das Schaltventil 29 und das Proportionalventil 35 sind elektrisch betätigte Ventile. Sie werden von einem Steuergerät 36 über elektrische Leitungen 37 bzw. 38 angesteuert.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. Gleiche Bauteile sind in den Fig. 1 und 2 mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Anschluß 5 für die von der Steuereinrichtung 1 zum Tank 11 führende Leitung 13 und der Anschluß 6 für eine von der Steuerein­ richtung 1 zu dem Zylinder 2 führende Leitung sind als Gewinde dargestellt. Der Anschluß 4 für die Pumpe und der Anschluß 8 für die Umlaufleitung liegen nicht in der Schnitt­ ebene. Diese Anschlüsse sind daher nur schematisch darge­ stellt. Das Schaltventil 29 mit dem Schieber 28 und das Proportionalventil 35 sind von entgegengesetzten Seiten in ein Gehäuse 40 eingesetzt. Die Magneten der Ventile 29 und 35 sind mit den Bezugszeichen 41 bzw. 42 versehen. Der Schieber 28 des Schaltventils 29 ist in einer Bohrung 43 des Gehäuses 40 geführt. Er stützt sich nach rechts an dem mit dem Bezugs­ zeichen 44 versehenen Stößel des Magneten 41 ab. Außer dem Schieber 28 des Schaltventils 29 ist der Ventilkörper 23 der Druckwaage 20 in der Bohrung 43 angeordnet. Der Ventilkörper 23 und der Schieber 28 weisen denselben Außendurchmesser auf. Die Bohrung 43 kann daher ohne Stufen ausgeführt werden. Die Feinbearbeitung der Oberfläche der Bohrung 43 kann sowohl für die Führung des Ventilkörpers 23 als auch für die Führung des Schiebers 28 in einem Arbeitsgang mit einem Werkzeug erfol­ gen, das durch die gesamte Bohrung geführt ist. Zwischen dem Ventilkörper 23 und dem Schieber 28 ist die Feder 27 ange­ ordnet. Sie ist in zylinderförmigen Aussparungen des Ventil­ körpers 23 und des Schiebers 28 gehalten. Die Bohrung 43 ist auf der von dem Magneten 41 abgewandten Seite durch einen Schraubstopfen 45 verschlossen. Von dem Schraubstopfen 45, der ihm zugewandten Stirnfläche des Ventilkörpers 23 sowie von der Bohrung 43 wird eine erste Steuerkammer 46 der Druckwaage 20 umschlossen. Eine zweite Steuerkammer 47 der Druckwaage 20 wird von den der Feder 27 zugewandten Stirn­ flächen des Ventilkörpers 23 und des Schiebers 28 sowie von der Bohrung 43 umschlossen. Die Steuerkammer 46 ist über die Drossel 25 mit dem ersten Ausgang 21 der Druckwaage 20 ver­ bunden. Der Druck in der Steuerkammer 46 folgt wegen der Drossel 25 dem Druck p1 am Ausgang 21 mit zeitlicher Verzöge­ rung. Durch diese Maßnahme wird die Bewegung des Ventilkör­ pers 23 der Druckwaage 20 gedämpft. In der Steuerkammer 47 ist der Druck p2 wirksam. Dieser Druck ist in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ruhestellung des Schaltventils 29 gleich dem Tankdruck, da die Steuerkammer 47 über das Schaltventil mit dem Tank 11 verbunden ist. In der Arbeits­ stellung des Schaltventils 29 ist die Verbindung zum Tank 11 unterbrochen, der Druck p2 stellt sich auf einen Wert ein, der zwischen dem Druck p1 und dem im folgenden mit pL bezeichneten Lastdruck des Zylinders 2 liegt.

Für die Beschreibung der Arbeitsweise der Steuereinrichtung 1 wird zunächst davon ausgegangen, daß die Pumpe 10 ausge­ schaltet ist und daß die Magnete 41 und 42 der Ventile 29 bzw. 35 nicht bestromt sind. Dieser Betriebszustand ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Feder 27 drückt den Ventilkörper 23 gegen den Schraubstopfen 45 und den Schieber 28 gegen den Stößel 44. Die Feder 27 liegt dabei spielfrei an dem Ventilkörper 23 und dem Schieber 28 an, übt in diesem Betriebszustand aber praktisch keine Kraft mehr auf den Ventilkörper 23 und den Schieber 28 aus. In den Steuerkammern 46 und 47 herrscht Tankdruck.

Wird in der Ruhestellung der Ventile 29 und 35 die Pumpe 10 eingeschaltet, fließt Druckmittel von der Pumpe 10 zum Ausgang 21 der Druckwaage 20 und von dort über die Drossel 26 und das Schaltventil 29 weiter zum Tank 11. Der Druckmittel­ fluß über die Drossel 26 führt zu einer Erhöhung des Drucks p1 gegenüber dem Tankdruck. Dieser Druck stellt sich mit der durch die Drossel 25 bestimmten Zeitverzögerung in der Steuerkammer 46 ein und lenkt den Ventilkörper 23 nach rechts aus, da zunächst keine Gegenkraft auf den Ventilkörper 23 wirkt. Durch die Auslenkung des Ventilkörpers 23 wird die Feder 27 etwas zusammengedrückt. Dabei verringert sich der Abstand zwischen dem Ventilkörper 23 und dem Schieber 28. Entsprechend ihrer Kraft/Weg-Kennlinie übt die Feder 27 eine ihrer Auslenkung entsprechende geringe Kraft auf den Ventil­ körper 23 aus, die der von dem Druck p1 auf den Ventilkörper 23 ausgeübten Kraft entgegenwirkt. Das Druckäquivalent der Feder 27 in der Ruhestellung des Schaltventils 29 ist im folgenden mit pF0 bezeichnet. Die Druckwaage 20 bildet einen Regler. Im eingeschwungenen Zustand des Regelvorgangs nimmt der Ventilkörper 23 eine Position ein, in der die beiden auf ihn wirkenden Kräfte gleich groß sind, d. h. der Druck p1 ist gleich dem Druckäquivalent pF0 der Feder 27. In dieser Posi­ tion des Ventilkörpers 23 fließt der überwiegende Teil des der Druckwaage 20 zugeführten Druckmittelstroms zu dem zweiten Ausgang 22 und von dort weiter über den Umlaufkanal 15 in eine mit dem Anschluß 8 verbundene Umlaufleitung. Über den Ausgang 22 und die Drossel 26 fließt nur ein vernach­ lässigbar kleiner Teilstrom, dessen Größe durch den Druck p1 und den Durchflußquerschnitt der Drossel 26 bestimmt ist. In diesem Betriebszustand wird die Last 3 in ihrer bisherigen Stellung gehalten, da der Lastdruck pL, der auf die Rückseite des Rückschlagventils 32 und des in der Ruhestellung sperren­ den Proportionalventils 35 wirkt, die Ventile 32 und 35 in Sperrichtung beaufschlagt, so daß kein Druckmittel von dem Zylinder 2 zum Tank 11 fließen kann.

Soll die Last 3 abgesenkt werden, wird in der Ruhestellung des Schaltventils 29 das Proportionalventil 35 bestromt. Über das Proportionalventil 35 und das Schaltventil 29 fließt Druckmittel von dem Zylinder 2 zum Tank 11. Dabei bestimmt die Höhe des dem Proportionalventil 35 von dem Steuergerät 36 zugeführten elektrischen Stroms die Größe des Öffnungsquer­ schnitt des Proportionalventils 35. Die Größe des über das Proportionalventil 35 fließenden Druckmittelstroms hängt von dem Lastdruck pL und dem Öffnungsquerschnitt des Proportio­ nalventils 35 ab. Die Geschwindigkeit, mit der die Last 3 absinkt, ist durch die in der Zeiteinheit aus dem Zylinder 2 abfließende Druckmittelmenge unter Berücksichtigung der Kolbenfläche des Zylinders 2 bestimmt. In der Fig. 1 fließt das Druckmittel über den Tankkanal 14 zum Tank 11. Alternativ hierzu ist es, insbesondere bei größeren Durchflußmengen, auch möglich, für jeden Verbraucher einen eigenen Abfluß für das Druckmittel von dem jeweiligen Proportionalventil 35 zum Tank 11 vorzusehen.

Soll die Last 3 gehoben werden, wird in der Ruhestellung des Proportionalventils 35 das Schaltventil 29 bestromt. Der Schieber 28 des Schaltventils 29 wird entsprechend dem Hub des Stößels 44 in Richtung des Ventilkörpers 23 der Druck­ waage 20 verschoben. In dieser Stellung unterbricht der Schieber 28 die Verbindung von dem Kanal 34 zum Tank 11 und verbindet den Kanal 34 mit dem Kanal 33. Die Verbindung der Drossel 26 zum Tank 11 ist in dieser Stellung des Schiebers 28 ebenfalls unterbrochen. Der Druck p2 in der Steuerkammer 47 kann sich somit in diesem Betriebszustand auf einen von dem Tankdruck verschiedenen Wert einstellen. In der Stellung, die der Schieber 28 einnimmt, wenn der Magnet 41 des Schalt­ ventils 29 bestromt ist, wird die Feder 27 zwischen dem Ventilkörper 23 und dem Schieber 28 entsprechend ihrer Kraftweg-Kennlinie vorgespannt. Durch diese Maßnahme erhöht sich die Kraft, mit der die Feder 27 auf den Ventilkörper 23 drückt. Der Ventilkörper 23 kommt jedoch nicht zur Anlage an dem Schraubstopfen 45, da sich ein neues Kräftegleichgewicht und damit eine neue Lage des Ventilkörpers 23 einstellt. Der Druck p1 am Ausgang 21 der Druckwaage 20 stellt sich auf einen Wert ein, der größer als der Lastdruck pL ist, es fließt Druckmittel von dem Ausgang 21 der Druckwaage 20 über die Drosseln 26 und 31 sowie das Rückschlagventil 32 zu dem Zylinder 2. Parallel hierzu fließt von dem Ausgang 21 der Druckwaage 20 über die Kanäle 33 und 34 sowie das Proportionalventil 35 ein weiterer Druckmittelstrom zu dem Zylinder 2. Wie insbesondere die Fig. 1 zeigt, wirkt das Proportionalventil 35 bei unbestromtem Magnet 42 als Hinter­ einanderschaltung eines Rückschlagventils 35a und einer Drossel 35b. Da die Druckwaage 20 die Druckdifferenz p1-pL konstant hält, ist der über das Proportionalventil 35 fließende Druckmittelstrom durch die Drossel 35b bestimmt. Die Last 3 wird mit geringer Geschwindigkeit gehoben. Von der Pumpe 10 gefördertes Druckmittel, das zum Heben der Last 3 nicht benötigt wird, wird über den Ausgang 22 der Druckwaage 20 in den Umlaufkanal 15 geleitet und steht zur Versorgung weiterer Verbraucher zur Verfügung.

Geht man zur Vereinfachung zunächst davon aus, daß der Durch­ laßquerschnitt der Drosseln 26 und 31 gleich groß ist, ist auch der Differenzdruck an beiden Drosseln gleich groß, da über die Drosseln derselbe Druckmittelstrom fließt. Bezeich­ net man das Druckäquivalent der Feder 27 bei bestromten Magneten 41 des Schaltventils 29 mit pF1, gilt für ein Gleichgewicht der auf den Ventilkörper 23 wirkenden Kräfte bei gleich großen druckbeaufschlagten Flächen (nach einer Division durch die Fläche) die Beziehung p1 = p2 + pF1 und mit

folgt

Aus dieser Beziehung ergibt sich der Druck p1 zu p1 = pL + 2 pF1, d. h. der Druck p1 am Ausgang 21 der Druckwaage 20 stellt sich auf einen Wert ein, der um das doppelte Druckäquivalent der Feder 27 größer als der Lastdruck pL ist.

Da die Druckwaage 20 bei eingeschaltetem Schaltventil 29 die Druckdifferenz p1-p2 über der Drossel 26 gleich dem Druck­ äquivalent pF1 der Feder 27 hält und damit die Druckdifferenz p1-pL konstant hält, ist der Druckmittelstrom, der von dem Ausgang 21 der Druckwaage 20 als ein erster Teilstrom über die Drosseln 26 und 31 sowie das Rückschlagventil 32 und parallel dazu als ein zweiter Teilstrom über die Kanäle 33 und 34 sowie das Rückschlagventil 35a und die Drossel 35b fließt, unabhängig von der Höhe des Lastdrucks pL. Der sich aus den beiden Teilströmen ergebende Gesamtstrom bestimmt die Mindestgeschwindigkeit, mit der die Last bei eingeschaltetem Schaltventil 29 und unbetätigtem Proportionalventil 35 angehoben wird. Zur Erfüllung von Sicherheitsvorschriften läßt sich die Mindestgeschwindigkeit, mit der die Last 3 gehoben wird, gleich der für eine Betätigung des Hubwerks eines Ackerschleppers vom Heck aus maximal zulässigen Geschwindigkeit wählen.

Verringert man den Durchlaßquerschnitt der Drossel 31 gegen­ über dem Durchlaßquerschnitt der Drossel 26, ist die Druck­ differenz p1-p2 über der Drossel 26 weiterhin gleich dem Druckäquivalent pF1. Da der Durchlaßquerschnitt der Drossel 26 nicht verändert wurde, bleibt der Druckmittelstrom, der über die Drossel 26 fließt, gleich groß. Wegen des verringer­ ten Durchlaßquerschnitts der Drossel 31 steigt die Druck­ differenz über der Drossel 31 jedoch an. Da der Lastdruck pL durch die Größe der Last 3 bestimmt ist, erhöht sich der Druck p1 bei einer Verringerung des Durchflußquerschnitts der Drossel 31. Bei einer Vergrößerung des Durchflußquerschnitts der Drossel 31 gegenüber dem Durchflußquerschnitt der Drossel 26 verringert sich der Druck p1 in entsprechender Weise.

Soll die Last 3 mit einer größeren Geschwindigkeit als der durch das Druckäquivalent pF1 der Feder 27 sowie die Durch­ laßquerschnitte der Drossel 26, 31 und 35b vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit gehoben werden, wird zusätzlich zu dem Magneten 41 des Schaltventils 29 auch der Magnet 42 des Proportionalventils 35 bestromt. Dabei vergrößert sich entsprechend der Bestromung des Magneten 42 der Durchlaßquer­ schnitt des Proportionalventils 35 und damit auch der Druckmittelstrom, der von dem Ausgang 21 der Druckwaage 20 über den Kanal 33, das Schaltventil 29, den Kanal 34 und das Proportionalventil 35 zu dem Zylinder 2 fließt. Da die Druckwaage 20 - wie oben beschrieben - die Druckdifferenz p1-pL konstant hält, ist auch der Druckmittelstrom, der über das Proportionalventil 35 fließt, unabhängig von dem Lastdruck pL. Die Geschwindigkeit, mit der die Last 3 gehoben wird, ist somit unabhängig von der Größe der Last nur durch den Öffnungsquerschnitt des Proportionalventils 35 bestimmt. Sie liegt zwischen der Mindestgeschwindigkeit bei nicht ange­ steuertem Proportionalventil 35 und der Hubgeschwindigkeit bei voll geöffnetem Proportionalventil 35.

Wie in der Fig. 1 schematisch dargestellt, ist das Propor­ tionalventil 35 ein elektrisch ansteuerbares Proportional­ ventil in Sitzbauweise, das bei Ansteuerung einen Druck­ mittelfluß in beiden Richtungen erlaubt. Einzelheiten eines derartigen Proportionalventils sind z. B. in der DE 197 55 120 A1 beschrieben.

In einer ausgeführten Steuereinrichtung wurde das für den Regelvorgang wirksame Druckäquivalent pF0 der Feder 27 bei nicht betätigtem Schaltventil 29 zu etwa 0,5 bar gewählt. Das Druckäquivalent pF1 der Feder 27 bei betätigtem Schaltventil 29 wurde mit etwa 2 bar vier Mal so groß gewählt. In diesem Ausführungsbeispiel verringert sich die Druckdifferenz über der Drossel 26 bei nicht betätigtem Schaltventil 29 auf ein Viertel der Druckdifferenz, die sich ohne die Verringerung des Druckäquivalents der Feder 27 von 2 bar auf 0,5 bar ein­ stellen würde. Damit verringert sich der über die Drossel 26 direkt zum Tank 11 fließende Druckmittelstrom, der für die Aufrechterhaltung des Regelvorgangs der Druckwaage 20 erfor­ derlich ist, gegenüber dem Druckmittelstrom, der ohne die Verringerung des Druckäquivalents fließen würde, um die Hälfte. Dem Umlaufkanal 15 wird somit eine größere Druck­ mittelmenge zugeführt, als dies ohne die Verringerung des Druckäquivalents der Feder 27 der Fall wäre. Dies wirkt sich insbesondere dann vorteilhaft aus, wenn mehrere Steuerein­ richtungen hintereinander angeordnet sind, da in jeder Steuereinrichtung für die Aufrechterhaltung des Regelvorgangs der Druckwaage Druckmittel über die Drossel zwischen dem ersten Ausgang der Druckwaage und dem Tank abgeführt werden muß. Durch die Verringerung des über die Drossel zum Tank fließenden Druckmittelstroms steht ein größerer Druckmittel­ strom für die Versorgung der nachgeschalteten Steuereinrich­ tungen zur Verfügung.

Der Ventilkörper 23 der Druckwaage 20 befindet sich stets in einer definierten Stellung. Im Ruhezustand ist er - wie oben beschrieben - zwischen dem Schraubstopfen 45 und der Feder 27 gehalten. Wird die Pumpe 10 angetrieben, ist der Ventilkörper beidseitig eingespannt, wobei von der einen Seite der Druck p1 und von der anderen Seite die Feder 27 und bei betätigtem Schaltventil 29 zusätzlich der Druck p2 wirken. Da der Ven­ tilkörper in jedem Betriebszustand eine definierte Stellung einnimmt, ist es möglich, die Steuereinrichtung 1 in belie­ biger Lage einzubauen, ohne daß die Gefahr des Auftretens von lagebedingten Anlaufproblemen besteht.

Claims (12)

1. Elektrohydraulische Steuereinrichtung für die Druckmittelzufuhr zu einem Verbraucher, insbesondere einem einfach wirkenden Zylinder, bei der eine im Druckmittelzulauf der Steuereinrichtung angeordnete Druckwaage von dem Verbraucher nicht benötigtes Druckmittel in eine Umlauf­ leitung leitet, an die Steuereinrichtungen für weitere Verbraucher anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zwischen einem ersten Ausgang (21) der Druckwaage (20) und dem Verbraucher (2) ein Schaltventil (29) und ein diesem nachgeschaltetes Proportionalventil (35) angeordnet sind,
• - daß zwischen dem ersten Ausgang (21) der Druckwaage (20) und dem Verbraucher (2) eine Drossel (26) und ein Rückschlag­ ventil (32) angeordnet sind,
• - daß ein zweiter Ausgang (22) der Druckwaage (20) mit der Umlaufleitung (15) verbunden ist,
• - daß der Druck (p1) am ersten Ausgang (21) der Druckwaage (20) einer ersten Steuerkammer (46) zugeführt ist, die den Ventilkörper (23) bei Druckbeaufschlagung in eine erste Lage steuert, in der das Druckmittel der Umlaufleitung (15) zugeführt wird,
• - daß der Druck (p2) auf der von dem ersten Ausgang (21) der Druckwaage (20) abgewandten Seite der Drossel (26) einer zweiten Steuerkammer (47) zugeführt ist, die den Ventilkörper (23) bei Druckbeaufschlagung in eine zweite Lage steuert, in der das Druckmittel dem Verbraucher (2) zugeführt wird,
• - daß eine Feder (27) vorgesehen ist, deren Kraft in der­ selben Richtung auf den Ventilkörper (23) wirkt, wie der der zweiten Steuerkammer (47) zugeführte Druck (p2),
• - daß das Schaltventil (29) in seiner Ruhestellung die von dem ersten Ausgang (21) der Druckwaage (20) abgewandte Seite der Drossel (26) mit Tank (11) verbindet und in seiner Arbeitsstellung den ersten Ausgang (21) der Druckwaage (20) mit dem Proportionalventil (35) verbindet und
• - daß die Feder (27) in der Arbeitsstellung des Schaltventils (29) stärker vorgespannt ist als in der Ruhestellung.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Feder (27) im Ruhezustand der Druckmittel­ versorgung und in der Ruhestellung des Schaltventils (29) entspannt ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (27) an einem Schieber (28) des Schaltventils (29) abgestützt ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilkörper (23), die Feder (27) und der Schieber (28) in einer gemeinsamen Bohrung (43) eines Gehäuses (40) angeordnet sind.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, daß der Ventil­ körper (23) und der Schieber (28) denselben Außendurchmesser aufweisen.

6. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (35) in der Ruhestellung des Schaltventils (29) mit Tank (11) verbunden ist.

7. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (35) als Sitzventil ausgebildet ist.

8. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Drossel (26) und dem Rückschlagventil (32) eine zweite Drossel (31) angeordnet ist.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchflußquerschnitt der zweiten Drossel (31) gleich oder kleiner als derjenige der ersten Drossel (26) ist.

10. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Ausgang (21) und der ersten Steuerkammer (46) der Druckwaage (20) eine weitere Drossel (25) angeordnet ist.

11. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, daß die Druckwaage (20), das Schaltventil (29), das Proportionalventil (35), die Drossel (26) bzw. die Drosseln (25, 26, 31) und das Rückschlagventil (32) in einem gemeinsamen Gehäuse (40) angeordnet sind.

12. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse als Einzelscheibe für einen Steuer­ block in Scheibenbauweise ausgebildet ist.