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EP0198119B1 - Hydraulisches Wegeventil für eine lastdruckkompensierte Steuerung - Google Patents

Hydraulisches Wegeventil für eine lastdruckkompensierte Steuerung Download PDF

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Publication number
EP0198119B1
EP0198119B1 EP19850115457 EP85115457A EP0198119B1 EP 0198119 B1 EP0198119 B1 EP 0198119B1 EP 19850115457 EP19850115457 EP 19850115457 EP 85115457 A EP85115457 A EP 85115457A EP 0198119 B1 EP0198119 B1 EP 0198119B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
pressure
valve
chamber
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP19850115457
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0198119A2 (de
EP0198119A3 (en
Inventor
Heinz Flaschar
Wolfgang Dipl.-Ing. Kötter
Gottfried Dipl.-Ing. Olbrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0198119A2 publication Critical patent/EP0198119A2/de
Publication of EP0198119A3 publication Critical patent/EP0198119A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0198119B1 publication Critical patent/EP0198119B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0416—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor with means or adapted for load sensing

Definitions

  • the invention is based on a hydraulic directional valve for a load pressure-compensated control according to the preamble of claim 1.
  • Such a directional control valve is already known from DE-A-3309 998, in which a control slide forms a measuring throttle point between two measuring throttle chambers. Downstream of this measuring throttle point and still upstream from a check valve protecting an inlet chamber, the respective load pressure is tapped for a load pressure-compensated control.
  • This load pressure sensing directional valve is also designed for a closed circuit system. Above all, this directional control valve is equipped with a return lead, in which the control edge on the control spool, which relieves the hydraulic motor to the tank, opens its connection earlier before the measuring throttle point on the inflow side opens.
  • a directional control valve with return flow is only suitable for controlling hydraulic motors under braking load conditions. Such control edge overlaps are not suitable for driving load conditions.
  • such a directional control valve leads to a current-free control system, in which the volume flow set at the measuring throttle point is pressed to the motor side and leads to undesirable pressure surges which prevent smooth control, particularly when large loads are actuated.
  • a hydraulic directional control valve for a load pressure-compensated control is known from US-A-3 722 543, in particular FIG. 7, in which a control slide forms a measuring throttle point, in the area of which the respective load pressure is tapped.
  • This load pressure sensing directional valve is also designed for a closed circuit system and has an associated pressure compensating piston for each spool. While the load pressure for a common pressure compensation valve located in the connecting plate is tapped from an upstream measuring throttle chamber, the downstream measuring throttle chamber is relieved via a control connection of the control slide open to the tank in the neutral position.
  • a hydraulic directional control valve for a load pressure-compensated control and in a training for a closed system is known.
  • this directional control valve the sagging of a load due to backflow of control pressure medium via a measuring line is to be prevented, for which purpose the pressure of the adjustable pump is raised by a predetermined amount above the respective load pressure when the control slide is deflected from its neutral position into a raised position.
  • This directional control valve which has a three-chamber measuring throttle point in the center of the housing, is equipped with a return lead and is therefore only suitable for controlling hydraulic motors under braking load conditions.
  • the control pressure measuring line is continuously relieved to the tank via a throttling point.
  • control oil flow flowing to the tank the size of which depends on the size of the respective load.
  • the control oil flow in turn influences the working current flowing to the hydraulic motor, so that a load pressure-compensated control, in particular in the area of fine control, is adversely affected.
  • the directional control valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that it is particularly suitable for a load pressure-compensated control in a closed circuit system under driving load conditions on the hydraulic motor. While load pressure-compensated directional control valves for a closed circuit lead to a relatively rigid system due to their rigid flow control, pressure control can be achieved with the directional control valve according to the invention, as is possible with open circuit directional control valves and is therefore softer working system can be achieved. This advantage can be achieved both over a portion of the spool stroke and over the entire stroke. Despite the inlet advance, pressure increases up to the maximum value set on the pressure relief valve are avoided. In addition, the design according to the invention can be implemented in a simple, inexpensive and space-saving manner.
  • FIG. 1 shows a hydraulic control device 10 in the form of a stacker valve which has a first directional valve 11 for a lifting function, a second directional valve 12 according to the invention for a tilting function and a third directional valve 13 for an additional function.
  • the directional control valves 11, 12, 13 are designed in a closed circuit design and are also suitable for load pressure-compensated control.
  • all directional valves 11 to 13 are connected in parallel to an inlet line 14 which starts from an inlet 15 in a connecting plate 16.
  • all directional valves 11 to 13 are connected to a return line 17, which leads to an outlet 18 in the connection plate 16.
  • a pressure compensation valve 19 is connected between the inlet 15 and the outlet 18, which valve 22 has shuttle valves 22 via a control line system 21 can be controlled with the maximum load pressure of one of the directional control valves 11 to 13.
  • a pilot-controlling pressure relief valve 23 in the control line system 21 works together with the pressure compensation valve 19.
  • the second directional control valve 12 according to FIG. 1 is shown in a constructive form in longitudinal section in FIG.
  • the second directional valve 12 has a housing 24 which receives a control slide 26 in a continuous longitudinal bore 25.
  • the longitudinal bore 25 penetrates a series of chambers which, in a manner known per se, seen from right to left as the first (27) and second measuring throttle chamber 28, as the first return chamber 29, as the first motor chamber 31, as the inlet chamber 32, as the second motor chamber 33 and as a second return chamber 34 are formed.
  • the first measuring throttle chamber 27 is connected to the inlet line 14.
  • a transverse channel 35 leads from the second measuring throttle chamber 28 to the inlet chamber 32.
  • a control pressure tap opening 37 connected to the control line system 21 and a check valve 38 securing the inlet chamber 32 are arranged one behind the other in the flow direction.
  • First control recesses 41 which form parts of a so-called measuring throttle point 42, are arranged on a control collar 39 lying in the drawn neutral position of the control slide 26 between the two measuring throttle chambers 27, 28.
  • Bypass throttles 45 are formed on a second control collar 43 adjoining the first control collar 39 and a subsequent third control collar 44, which are used to control the connection between the second measuring throttle chamber 28 and the first return chamber 29. Furthermore, the third Control collar 44 also has an outlet-side, first throttle recess 46. To control the connections between the inlet chamber 32 and the two motor chambers 31 and 33, two control notches 48 are arranged on a fourth control collar 47 of the control slide 26. A piston section 51 on the control slide 26 facing a double-acting return device 49 has on its control edge a second, throttle recess 52 on the outlet side.
  • control slide 26 first opens the pressure medium connection in the measuring throttle point 42 when deflecting from its drawn neutral position in working positions with its first control recesses 41 and only then open the discharge throttle recesses 52 and 46 on the discharge to the tank. This ensures that, under driving load conditions, the load is guided in the directional control valve 12 by throttling on the outlet side. This fact must also exist in the case of an unfavorable tolerance position of the control edges for the start of the inflow or outflow, in particular it must also be ensured in the fine control area.
  • the first motor chamber 31 is connected via a first shut-off valve 53 to a first motor connection 54 and further to a cylinder space 55 of a tilt cylinder 56.
  • a piston rod chamber 57 on the tilt cylinder 56 has a connection to the second motor chamber 33 via a second motor connection 58 and a second shut-off valve 59.
  • Both check valves 53, 59 are designed as pilot-operated valves and can be unlocked hydraulically by an unlocking piston 61 lying coaxially to them.
  • the piston rod must extend in the tilt cylinder 56.
  • the stroke direction according to arrow s and the force on the piston rod of the tilt cylinder 56 according to arrow F thus point in the same direction; at the tilt cylinder 56 there are driving load conditions.
  • the control slide 26 is pressed somewhat into the housing 24.
  • the first control recesses 41 open the measuring throttle point 42, so that, due to the load-compensating control device 10, an oil flow coming from the pressure medium source flows via the inlet line 14 and the opened measuring throttle point 42 into the second measuring throttle chamber 28.
  • the pressure in the second measuring throttle chamber 28 can build up via the transverse channel 35, the check valve 38, the control notch 48, which is likewise opened, also in the first motor chamber 31 and further via the check valve 53 and the first motor connection 54 in the cylinder space of the tilt cylinder 56.
  • the pressure in the transverse channel 35 acts via the control pressure tap opening 37 and the control line system 21 also on the end of the pressure compensation valve 19 loaded by a spring.
  • the second measuring throttle chamber 28 to the second return chamber is via the bypass throttle 45 which is currently active 29 relieved.
  • the entire oil flow metered via the measuring throttle point 42 flows out via the open bypass throttle 45 to the second return chamber 29; the cross-section of the bypass throttle 45, which is in each case controlled, thus allows the pressure in the second measuring throttle chamber 28 and accordingly the pump pressure to be determined.
  • the first control recesses 41 and the bypass throttles 45 are correspondingly coordinated with one another and also work together in opposite directions. If the control slide 26 is pushed further towards the forward tilt position, the second throttle recess 52 finally opens the connection from the second motor chamber 32 to the second return chamber 34. When the throttle 52 on the outlet side is activated, a partial oil flow can now flow via the tilt cylinder 56.
  • the pilot-operated shut-off valve 59 has been opened gently by the unlocking piston 61, on its end side facing the first engine chamber 31 the intermediate pressure accumulated in the second measuring throttle chamber 28 works. If the control slide 26 is pressed further towards the forward tilt position, the bypass throttle 45 closes its associated tank connection completely from a certain stroke and the entire oil flow metered via the measuring throttle point 42 flows to the tilt cylinder 56. The adjustable bypass throttle 45 is thus switched off , as can also be seen from the circuit symbol of the directional control valve 12 in FIG. 1.
  • FIG. 3 shows the course of the pressure p over the slide stroke s
  • FIG. 4 shows the current Q flowing through the measuring throttle point 42 as a function of the slide stroke s.
  • p1 indicates the maximum pressure value set on the pressure relief valve 23.
  • the solid characteristic curve 62 illustrates the course of the pump pressure in the event that no bypass throttles 45 are provided, as a result of which the pump pressure in the area of the inlet lead 63 rises to the maximum value p1, and only drops to a pressure level p2 again after the inlet lead has been overridden that occurs with normal load pressure compensated control.
  • the dashed curve 64 shows the course of the pump pressure in the directional control valve 12 according to the invention with existing bypass throttles 45. It can be seen from the curve 64 that relatively long pressure peaks with an appealing pressure relief valve are avoided and the pump pressure increases with increasing stroke s without sudden changes starting from Pressure zero rises relatively evenly up to pressure level p2.
  • the associated current profile is shown in FIG. 4, the pressure medium flow via the measuring throttle point 42 constantly increasing as a function of the stroke of the control slide 26 to a maximum current Q1.
  • the control edge inlet advance in the directional control valve 12 is no longer necessary when tilting back due to the load conditions, but is intended to enable a soft opening of the check valves 53, 59 and thus a smooth control.
  • the control slide 26 is pulled out of the drawn neutral position according to FIG. 2 from the housing 24.
  • the first control recesses 41 in the measuring throttle point 42 and the bypass throttles 45 cooperate in a corresponding manner for pressure control.
  • the bypass throttle 45 can also be switched off after a predetermined stroke, as can be seen in FIG. 1 from the switching symbol of the directional valve 12.
  • the course of the pump pressure when tilting back with the directional control valve 12 is shown in more detail in FIG. 5, the pressures p1 and p2 being given in a corresponding manner as in FIG. 3.
  • the solid characteristic curve 65 in turn shows the pressure curve of the pump pressure in the event that there are no bypass throttles. This results in a sudden, strong pressure increase in the area of the inlet advance, the size of which strongly depends on the actuation speed of the control slide in the directional control valve.
  • the dashed curve 66 shows the course of the pump pressure in the control device 12 according to the invention with existing bypass throttles 45. In spite of the inlet advance, a much flatter pressure rise and a lower pressure increase is achieved before the pump pressure drops to the load pressure level p2. The function of reclining is therefore considerably softer according to characteristic curve 66.
  • the directional control valve 12 can thus be used in a control device for a closed circuit and with load pressure compensation Mode of operation, even under driving load conditions, achieve properties that can only be achieved with control devices for open circuits and with pressure control. Instead of a rigid system with primary flow control, a soft system with pressure control is achieved. This is particularly favored in the directional control valve 12 in that the measuring throttle point 42, the bypass throttles 45 and also the control pressure tap opening 37 are all upstream of the check valve 38. The function of the bypass throttles 45 can be effective over part or over the entire stroke of the control slide 26.
  • FIG. 6 shows as a second embodiment of a directional control valve according to the invention a partial longitudinal section through a fourth directional control valve 70.
  • the fourth directional control valve 70 differs from the second directional control valve 12 according to FIG. 2 as follows, the same reference numerals being used for the same components.
  • the bypass throttles 45 on the control slide 71 are omitted.
  • the control slide 71 takes a secondary pressure relief valve 72 in its place, which secures the first motor chamber 31. With the help of the secondary pressure relief valve 72, the problem of pressure reduction can be solved in the control edge area of the inlet lead. A course of the pump pressure can thereby be achieved, as is shown in FIG. 3 with the dash-dotted characteristic curve 73.
  • FIG. 7 shows part of a fifth directional control valve 75 according to the invention, in which the function of secondary pressure relief valves is integrated in the unlocking piston 76.
  • the print function is effective for both motor connections 54 and 58.
  • the relief of the secondary pressure relief valves takes place here to a return channel 78 between the motor chambers 31 and 33.
  • control spool can only be equipped with an advance lead in one direction of movement and a return lead in the other direction. It is also possible to achieve the inlet advance using the check valves.
  • the subject of the invention can also be applied to directional valves with a hollow slide, in which case the return chamber no longer has to lie directly next to the second measuring throttle chamber 28, as shown in FIG. 2.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Wegeventil für eine lastdruckkompensierte Steuerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    • Stand der Technik
  • Es ist schon ein solches Wegeventil aus der DE-A-3309 998 bekannt, bei dem ein Steuerschieber zwischen zwei Meßdrosselkammern eine Meßdrosselstelle bildet. Stromabwärts von dieser Meßdrosselstelle und noch stromaufwärts von einem eine Zulaufkammer absichernden Rückschlagventil wird dabei für eine lastdruckkompensierte Steuerung der jeweilige Lastdruck abgegriffen. Dieses lastdruckfühlende Wegeventil ist zudem für ein System für geschlossenen Kreis ausgebildet. Vor allem ist dieses Wegeventil mit einer Rücklaufvoreilung ausgerüstet, bei der die den Hydromotor zum Tank entlastende Steuerkante am Steuerschieber ihre Verbindung früher aufsteuert, bevor die Meßdrosselstelle auf der Zulaufseite öffnet. Ein solches Wegeventil mit Rücklaufvoreilung eignet sich jedoch nur zum Steuern von Hydromotoren bei bremsenden Lastverhältnissen. Für antreibende Lastbedingungen sind derartige Steuerkantenüberdeckungen nicht geeignet. In einer lastdruckkompensierten Steuerung führt ein solches Wegeventil zu einer stromsteifen Steuerung, bei welcher der an der Meßdrosselstelle eingestellte Volumenstrom zur Motorseite gepreßt wird und gerade bei der Betätigung großer Lasten zu unerwünschten Druckstößen führt, die eine weiche Steuerung verhindern.
  • Um einen Hydromotor bei antreibenden Lastbedingungen sicher zu steuern, ist es erforderlich, daß die Last durch ablaufseitige Drosselung vom Wegeventil geführt wird. Um dies auch bei ungünstiger Toleranzlage der Steuerkanten am Steuerschieber für Zulaufbeginn und Ablaufbeginn gerade auch im Feinsteuerbereich sicherzustellen, muß der Steuerschieber auf eine sogenannte Zulaufvoreilung ausgelegt werden, bei der also die zulaufseitige Meßdrosselstelle öffnet, bevor die Ablaufkante öffnet. Die Anwendung einer derartigen Zulaufvoreilung bei einem normalen lastdruckkompensierten Wegeventil führt jedoch dazu, daß in diesem Steuerbereich der Zulaufvoreilung der Pumpendruck bis zu dem am Druckbegrenzungsventil eingestellten, maximalen Druckwert ansteigt. Solche Druckspitzen sind jedoch in keiner Steuerung erwünscht und müssen daher vermieden werden.
  • Ferner ist ein hydraulisches Wegeventil für eine lastdruckkompensierte Steuerung aus der US-A- 3 722 543, insbesondere Figur 7 bekannt, bei dem ein Steuerschieber eine Meßdrosselstelle bildet, in deren Bereich der jeweilige Lastdruck abgegriffen wird. Dieses lastdruckfühlende Wegeventil ist zudem für ein System für geschlossenen Kreis ausgebildet und weist für jeden Steuerschieber einen zugeordneten Druckwaagekolben auf. Während der Lastdruck für ein gemeinsames, in der Anschlußplatte liegendes Druckkompensationsventil aus einer stromaufwärts liegenden Meßdrosselkammer abgegriffen wird, ist die stromabwärts liegende Meßdrosselkammer über eine in Neutralstellung offene Steuerverbindung des Steuerschiebers zum Tank entlastet. Ungünstig ist nicht nur, daß der Lastdruck stromaufwärts von der Meßdrosselstelle abgegriffen wird, sondern daß der Steuerschieber dieses Wegeventils obenfalls mit einer Rücklaufvoreilung arbeitet, die sich nur zum Steuern von Hydromotoren bei bremsenden Lastverhältnissen, nicht aber für antreibende Lastbedingungen eignet.
  • Ferner ist aus der DE-A- 2723 279 ein hydraulisches Wegeventil für eine lastdruckkompensierte Steuerung und in einer Ausbildung für geschlossenes System bekannt. Bei diesem Wegeventil soll das Durchsacken einer Last infolge von Rückströmung von Steuerdruckmittel über eine Meßleitung verhindert werden, wozu beim Auslenken des Steuerschiebers aus seiner Neutralstellung in eine Hebenstellung der Druck der verstellbaren Pumpe um einen vorbestimmten Betrag über den jeweiligen Lastdruck hochgefahren wird. Auch dieses Wegeventil, das eine dreikammerig ausgebildete, mittig im Gehäuse angeordnete Meßdrosselstelle aufweist, ist mit einer Rücklaufvoreilung ausgerüstet und eignet sich daher nur zum Steuern von Hydromotoren bei bremsenden Lastverhältnissen. Auch ist hier die Steuerdruck-Meßleitung über eine Drosselstelle ständig zum Tank entlastet. Dadurch ergibt sich ein zum Tank abfließender Steuerölstrom, dessen Größe abhängig ist von der Größe der jeweiligen Last. Der Steuerölstrom seinerseits beeinflußt den zum Hydromotor fließenden Arbeitsstrom, so daß eine lastdruckkompensierte Steuerung, insbesondere im Bereich der Feinsteuerung, störend beeinflußt wird.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Wegeventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß es sich für eine lastdruckkompensierte Steuerung in einem System für geschlossenen Kreis bei antreibenden Lastbedingungen am Hydromotor besonders gut eignet. Während lastdruckkompensierte Wegeventile für geschlossenen Kreis zu einem relativ steifen System infolge ihrer starren Strom-Steuerung führen, kann mit dem erfindungsgemäßen Wegeventil eine Druck-Steuerung erreicht werden, wie dies bei Offenkreis-Wegeventilen möglich ist und somit ein weicher arbeitendes System erzielt werden. Dabei kann dieser Vorteil sowohl über einen Teilbereich des Steuerschieberhubes als auch über den gesamten Hub erzielt werden. Trotz der Zulaufvoreilung werden Druckerhöhungen bis zum maximal am Druckbegrenzungsventil eingestellten Wert vermieden. Zudem läßt sich die erfindungsgemäße Bauart auf einfache, kostengünstige und platzsparende Weise realisieren.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruchs 1 angegebenen Wegeventils möglich. Besonders vorteilhaft sind Ausbildungen nach den Ansprüchen 2 bis 5, da sie mit einfachsten Mitteln besonders weich arbeitende Systeme erlauben.
    • Zeichnung
  • Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
    • Figur 1 eine Steuereinrichtung für einen Stapler mit dem erfindungsgemäßen Wegeventil in vereinfachter Darstellung,
    • Figur 2 einen Längs schnitt durch das erfindungsgemäße Wegeventil nach Figur 1,
    • die Figuren 3 und 4 Diagramme für den Druck- und Stromverlauf beim Vorneigen abhängig vom Schieberhub,
    • Figur 5 den entsprechenden Druckverlauf beim Rückneigen und
    • Figur 6 einen Teilschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wegeventils.
    • Figur 7 zeigt einen Teilschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Die Figur 1 zeigt eine hydraulische Steuereinrichtung 10 in einer Ausbildung als Staplerventil, das für eine Hebenfunktion ein erstes Wegeventil 11, für eine Neigenfunktion ein zweites, erfindungsgemäßes Wegeventil 12 und für eine zusätzliche Funktion ein drittes Wegeventil 13 aufweist. Die Wegeventil 11, 12, 13 sind in einer Bauart für geschlossenen Kreis ausgebildet und eignen sich zudem für eine lastdruckkompensierte Steuerung. Zu diesem Zweck sind alle Wegeventile 11 bis 13 parallel an eine Zulaufleitung 14 angeschlossen, die von einem Eingang 15 in einer Anschlußplatte 16 ausgeht. In entsprechender Weise stehen alle Wegeventile 11 bis 13 mit einer Rücklaufleitung 17 in Verbindung, die zu einem Ausgang 18 in der Anschlußplatte 16 führt. In der Anschlußplatte 16 ist zwischen Eingang 15 und Ausgang 18 ein Druckkompensationsventil 19 geschaltet, das über ein Steuerleitungssystem 21 mit Wechselventilen 22 mit dem maximalen Lastdruck eines der Wegeventile 11 bis 13 ansteuerbar ist. Ein vorsteuerndes Druckbegrenzungsventils 23 in dem Steuerleitungssystem 21 arbeitet mit dem Druckkompensationsventil 19 zusammen.
  • Das zweite Wegeventil 12 nach Figur 1 ist in Figur 2 in konstruktiver Form im Längsschnitt dargestellt. Das zweite Wegeventil 12 hat ein Gehäuse 24, das in einer durchgehenden Längsbohrung 25 einen Steuerschieber 26 aufnimmt. Im Gehäuse 24 durchdringt die Längsbohrung 25 eine Reihe von Kammern, die in an sich bekannter Weise von rechts nach links gesehen als erste (27) und zweite Meßdrosselkammer 28, als erste Rücklaufkammer 29, als erste Motorkammer 31, als Zulaufkammer 32, als zweite Motorkammer 33 sowie als zweite Rücklaufkammer 34 ausgebildet sind. Die erste Meßdrosselkammer 27 steht mit der Zulaufleitung 14 in Verbindung. Von der zweiten Meßdrosselkammer 28 führt ein Querkanal 35 zur Zulaufkammer 32. In diesem Querkanal 35 sind in Strömungsrichtung gesehen hintereinander eine mit dem Steuerleitungssystem 21 verbundene Steuerdruck-Abgriffsöffnung 37 sowie ein die Zulaufkammer 32 absicherndes Rückschlagventil 38 angeordnet.
  • An einem in der gezeichneten Neutralstellung des Steuerschiebers 26 zwischen den beiden Meßdrosselkammern 27, 28 liegenden Steuerbund 39 sind erste Steuerausnehmungen 41 angeordnet, die Teile einer sogenannten Meßdrosselstelle 42 bilden.
  • An einem an dem ersten Steuerbund 39 angrenzenden zweiten Steuerbund 43 sowie einem nachfolgenden, dritten Steuerbund 44 sind Bypaß-Drosseln 45 ausgebildet, welche zur Steuerung der Verbindung zwischen der zweiten Meßdrosselkammer 28 und der ersten Rücklaufkammer 29 dienen. Ferner weist der dritte Steuerbund 44 noch eine ablaufseitige, erste Drosselausnehmung 46 auf. Zur Steuerung der Verbindungen zwischen der Zulaufkammer 32 und den beiden Motorkammern 31 und 33 sind an einem vierten Steuerbund 47 des Steuerschiebers 26 zwei Steuerkerben 48 angeordnet. Ein einer doppeltwirkenden Rückholeinrichtung 49 zugewandter Kolbenabschnitt 51 am Steuerschieber 26 trägt an seiner Steuerkante eine zweite, ablaufseitige Drosselausnehmung 52.
  • Die verschiedenen Steuerausnehmungen am Steuerschieber 26 sind nun so aufeinander abgestimmt, daß der Steuerschieber 26 auf eine sogenannte Zulaufvoreilung ausgelegt ist. Dies bedeutet, daß der Steuerschieber 26 beim Auslenken aus seiner gezeichneten Neutralstellung in Arbeitsstellungen mit seinen ersten Steuerausnehmungen 41 zuerst die Druckmittelverbindung in der Meßdrosselstelle 42 öffnet und erst danach die jeweiligen ablaufseitigen Drosselausnehmungen 52 bzw. 46 die Entlastung zum Tank aufsteuern. Damit wird sichergestellt, daß bei antreibenden Lastbedingungen die Last durch ablaufseitige Drosselung im Wegeventil 12 geführt wird. Dieser Sachverhalt muß auch noch bei ungünstiger Toleranzlage der Steuerkanten für Zulaufbeginn bzw. Ablaufbeginn vorliegen, insbesondere muß er auch im Feinsteuerbereich sichergestellt sein.
  • Die erste Motorkammer 31 steht über ein erstes Sperrventil 53 mit einem ersten Motoranschluß 54 und weiter mit einem Zylinderraum 55 eines Neigezylinders 56 in Verbindung. Ein Kolbenstangenraum 57 am Neigezylinder 56 hat über einen zweiten Motoranschluß 58 sowie ein zweites Sperrventil 59 mit der zweiten Motorkammer 33 Verbindung. Beide Sperrventile 53, 59 sind als vorgesteuerte Ventile ausgebildet und durch einen koaxial zu ihnen liegenden Entsperrkolben 61 hydraulisch entsperrbar.
  • Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Wegeventils 12 für die Neigenfunktion in der Steuereinrichtung 10 wird wie folgt erläutert, wobei auf deren Funktion nur insoweit eingegangen wird, als zum Verständnis der Erfindung notwendig ist. Neben den Figuren 1 und 2 wird auch auf die Figuren 3 bis 5 Bezug genommen, welche verschiedene Kennlinienverläufe zeigen, auf die im einzelnen noch eingegangen wird.
  • Es wird davon ausgegangen, daß sämtliche Steuerschieber der Wegeventile 11 bis 13 die in Figur 1 gezeichneten Neutralstellungen einnehmen, so daß die von der Feder beaufschlagte Stirnseite des Druckkompensationsventils 19 über das Steuerleitungssystem 21 zur Rücklaufleitung 17 entlastet ist. Die in den Eingang 15 fördernde Druckmittelpumpe wird somit bei einem relativ niedrigen Druck durch das Druckkompensationsventil 19 zum Ausgang 18 entlastet. Wie aus Figur 2 näher ersichtlich ist, steht in Neutralstellung des Steuerschiebers 26 im zweiten Wegeventil 12 die Steuerdruck-Abgriffsöffnung 37 über den Querkanal 35 und die zweite Meßdrosselkammer 28 mit der zweiten Rücklaufkammer 29 in Verbindung.
  • Soll nun im Stapler mit Hilfe des zweiten Wegeventils der Mast vorgeneigt werden, so muß im Neigezylinder 56 die Kolbenstange ausfahren. Die Hubrichtung gemäß Pfeil s sowie die Kraft auf die Kolbenstange des Neigezylinders 56 gemäß Pfeil F zeigen somit in dieselbe Richtung; am Neigezylinder 56 herrschen antreibende Lastbedingungen. Zum Vorneigen wird der Steuerschieber 26 etwas in das Gehäuse 24 hineingedrückt. Hierbei öffnen die ersten Steuerausnehmungen 41 die Meßdrosselstelle 42, so daß aufgrund der lastkompensierenden Steuereinrichtung 10 ein Ölstrom von der Druckmittelquelle kommend über die Zulaufleitung 14 und die geöffnete Meßdrosselstelle 42 in die zweite Meßdrosselkammer 28 strömt. Der Druck in der zweiten Meßdrosselkammer 28 kann sich über den Querkanal 35, das Rückschlagventil 38, die ebenfalls aufgesteuerte Steuerkerbe 48 auch in der ersten Motorkammer 31 und weiter über das Sperrventil 53 und den ersten Motoranschluß 54 im Zylinderraum des Neigezylinders 56 aufbauen. Infolge des mit Zulaufvoreilung ausgerüsteten Steuerschiebers 26 ist hierbei die Verbindung von der zweiten Motorkammer 33 über die zweite Drosselausnehmung 52 zur zweiten Rücklaufkammer 34 immer noch gesperrt. Der Druck im Querkanal 35 wirkt über die Steuerdruck-Abgriffsöffnung 37 und das Steuerleitungssystem 21 auch auf die von einer Feder belastete Stirnseite des Druckkompensationsventils 19. Gleichzeitig ist bei dem gedrückten Steuerschieber 26 über die gerade wirksame Bypaß-Drossel 45 die zweite Meßdrosselkammer 28 zur zweiten Rücklaufkammer 29 entlastet. In dieser Betriebsphase der Zulaufvoreilung fließt der gesamte über die Meßdrosselstelle 42 zugemessene Ölstrom über die offene Bypaß-Drossel 45 zur zweiten Rücklaufkammer 29 ab; durch den jeweils aufgesteuerten Querschnitt der Bypaß-Drossel 45 läßt sich somit der Druck in der zweiten Meßdrosselkammer 28 und dementsprechend der Pumpendruck bestimmen. Um hierbei eine feinfühlige und genaue Drucksteuerung in der zweiten Meßdrosselkammer 28 zu erzielen, sind die ersten Steuerausnehmungen 41 und die Bypaß-Drossein 45 entsprechend aufeinander abgestimmt und arbeiten zudem in gegensinniger Weise zusammen. Wird der Steuerschieber 26 noch weiter in Richtung Vorneigenstellung gedrückt, so öffnet schließlich die zweite Drosselausnehmung 52 die Verbindung von der zweiten Motorkammer 32 zur zweiten Rücklaufkammer 34. Bei aufgesteuerter ablaufseitiger Drossel 52 kann nun ein Teilölstrom über den Neigezylinder 56 fließen. Dazu ist das vorsteuerte Sperrventil 59 vom Entsperrkolben 61 weich geöffnet worden, auf dessen der ersten Motorkammer 31 zugewandten Stirnseite der in der zweiten Meßdrosselkammer 28 angestaute Zwischendruck wirkt. Wird der Steuerschieber 26 noch weiter in Richtung Stellung Vorneigen gedrückt, so schließt ab einem bestimmten Hub die Bypaß-Drossel 45 ihre zugehörige Tankverbindung vollständig und der gesamte über die Meßdrosselstelle 42 zugemessene Ölstrom fließt zum Neigezylinder 56. Die verstellbare Bypaß-Drossel 45 ist somit abgeschaltet, wie dies auch aus dem Schaltsymbol des Wegeventils 12 in Figur 1 erkennbar ist.
  • Die bei dem geschilderten Vorneigen auftretenden Druck- und Stromverläufe sind in Figur 3 und Figur 4 näher dargestellt. Während die Figur 3 den Verlauf des Druckes p über dem Schieberhub s zeigt, ist in Figur 4 der über die Meßdrosselstelle 42 fließende Strom Q in Abhängigkeit vom Schieberhub s dargestellt.
  • In Figur 3 ist mit p1 der am Druckbegrenzungsventil 23 eingestellte, maximale Druckwert angegeben. Die durchgezogene Kennlinie 62 veranschaulicht den Verlauf des Pumpendrucks für den Fall, daß keine Bypaß-Drosseln 45 vorgesehen sind, wodurch der Pumpendruck im Bereich der Zulaufvoreilung 63 bis zu dem Maximalwert p1 ansteigt, und erst nach dem Übersteuern der Zulaufvoreilung wieder auf ein Druckniveau p2 abfällt, der bei einer normalen lastdruckkompensierten Steuerung auftritt. Demgegenüber zeigt die gestrichelte Kennlinie 64 den Verlauf des Pumpendrucks beim erfindungsgemäßen Wegeventil 12 mit vorhandenen Bypaß-Drosseln 45. Aus der Kennlinie 64 geht hervor, daß relativ lang andauernde Druckspitzen mit ansprechendem Druckbegrenzungsventil vermieden werden und der Pumpendruck mit zunehmendem Hub s ohne sprunghafte Änderungen ausgehend vom Druck Null relativ gleichmäßig ansteigt bis zum Druckniveau p2. In Figur 4 ist der zugehörige Stromverlauf dargestellt, wobei der Druckmittelstrom über die Meßdrosselstelle 42 abhängig vom Hub des Steuerschiebers 26 auf einen maximalen Strom Q1 stetig ansteigt.
  • Bei umgekehrter Bewegungsrichtung am Neigezylinder 56 während des Rückneigens des Staplermastes treten beim Einfahren der Kolbenstange bremsende Lastbedingungen auf. Die Steuerkanten-Zulaufvoreilung im Wegeventil 12 ist beim Rückneigen nicht mehr wegen der Lastbedingungen erforderlich, sondern soll ein weiches Öffnen der Sperrventile 53, 59 und damit eine ruckfreie Steuerung ermöglichen. Zum Rückneigen wird der Steuerschieber 26 aus der gezeichneten Neutralstellung nach Figur 2 aus dem Gehäuse 24 herausgezogen. Hierbei arbeiten die ersten Steuerausnehmungen 41 in der Meßdrosselstelle 42 und die Bypaß-Drosseln 45 zur Drucksteuerung in entsprechender Weise zusammen. Auch beim Rückneigen kann die Bypaß-Drossel 45 nach einem vorbestimmten Hub abgeschaltet werden, wie dies in Figur 1 aus dem Schaltsymbol des Wegeventils 12 erkenntlich ist.
  • Der Verlauf des Pumpendrucks beim Rückneigen mit dem Wegeventil 12 ist in Figur 5 näher dargestellt, wobei die Drücke p1 und p2 in entsprechender Weise wie in Figur 3 angegeben sind. Die durchgezogene Kennlinie 65 zeigt wiederum den Druckverlauf des Pumpendruckes für den Fall, daß keine Bypaß-Drosseln vorhanden sind. Dabei ergibt sich im Bereich der Zulaufvoreilung eine schlagartige, starke Drucküberhöhung, deren Größe stark von der Betätigungsgeschwindigkeit des Steuerschiebers im Wegeventil abhängt. Demgegenüber zeigt die gestrichelte Kennlinie 66 den Verlauf des Pumpendruckes bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung 12 mit vorhandenen Bypaß-Drosseln 45. Trotz Zulaufvoreilung wird hierbei ein wesentlich flacherer Druckanstieg und eine geringere Drucküberhöhung erreicht, bevor der Pumpendruck auf das Lastdruckniveau p2 abfällt. Die Funktion des Rückneigens erfolgt damit gemäß Kennlinie 66 erheblich weicher.
  • Mit dem Wegeventil 12 lassen sich somit in einer Steuereinrichtung für geschlossenen Kreis und bei lastdruckkompensierter Arbeitsweise selbst bei antreibenden Lastbedingungen Eigenschaften erreichen, wie sie nur mit Steuereinrichtungen für offenen Kreis und mit Drucksteuerung erzielbar sind. Anstelle eines steifen Systems mit einer primären Stromsteuerung wird ein weich arbeitendes System mit Drucksteuerung erzielt. Besonders begünstigt wird dies beim Wegeventil 12 dadurch, daß die Meßdrosselstelle 42, die Bypaß-Drosseln 45 sowie auch die Steuerdruck-Abgriffsöffnung 37 alle stromaufwärts vom Rückschlagventil 38 liegen. Die Funktion der Bypaß-Drosseln 45 kann dabei über einen Teil oder auch über den gesamten Hub des Steuerschiebers 26 wirksam sein.
  • Die Figur 6 zeigt als zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wegeventils einen teilweisen Längsschnitt durch ein viertes Wegeventil 70. Das vierte Wegeventil 70 unterscheidet sich vom zweiten Wegeventil 12 nach Figur 2 wie folgt, wobei für gleiche Bauelemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Die Bypaß-Drosseln 45 am Steuerschieber 71 entfallen. Der Steuerschieber 71 nimmt an deren Stelle in seinem Innern ein Sekundär-Druckbegrenzungsventil 72 auf, das die erste Motorkammer 31 absichert. Mit Hilfe des Sekundär-Druckbegrenzungsventils 72 kann im Steuerkantenbereich der Zulaufvoreilung das Problem der Druckreduzierung gelöst werden. Es läßt sich dadurch ein Verlauf des Pumpendruckes erreichen, wie er in Figur 3 mit der strichpunktierten Kennlinie 73 dargestellt ist.
  • Die Figur 7 zeigt einen Teil eines fünften, erfindungsgemäßen Wegeventils 75, bei dem die Funktion von Sekundär-Druckbegrenzungsventilen in den Entsperrkolben 76 integriert ist. Die Druckfunktion ist hier für beide Motoranschlüsse 54 und 58 wirksam. Die Entlastung der Sekundär-Druckbegrenzungsventile erfolgt hier zu einem Rücklaufkanal 78 zwischen den Motorkammern 31 und 33.
  • Selbstverständlich sind an den aufgezeigten Wegeventilen 12, 70, 75 Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So kann der Steuerschieber nur in einer Bewegungsrichtung Zulaufvoreilung und in der anderen Bewegungsrichtung mit Rücklaufvoreilung ausgerüstet werden. Auch ist es möglich, die Zulaufvoreilung mit Hilfe der Sperrventile zu erzielen.
  • Ebenso ist es möglich, die Sekundär-Druckbegrenzungsventile 77 für unterschiedliche Ansprechdrücke zu gestalten. Außerdem ist es auch möglich, anstelle des gezeigten Wegeventils mit einer einzigen Meßdrosselstelle die Erfindung bei einer Wegeventil-Bauart mit zwei Meßdrosselstellen anzuwenden, wobei jeweils die die zulaufseitigen Verbindungen nach den Motoranschlüssen A und B übernehmenden Steuerkanten zugleich auch die Funktion der Druckmittel-Zumessung übernehmen.
  • Ferner ist der Erfindungsgegenstand auch auf Wegeventile mit Hohlschieber anwendbar, wobei dann die Rücklaufkammer nicht mehr unmittelbar neben der zweiten Meßdrosselkammer 28 liegen muß, wie dies Figur 2 zeigt.

Claims (8)

  1. Hydraulisches Wegeventil (12) für eine lastdruckkompensierte Steuerung (10) mit einem Gehäuse (24), in dessen Längsbohrung (25) ein Steuerschieber (26) angeordnet ist, der eine erste Steuerausnehmung (41) zur Bildung wenigstens einer Meßdrosselstelle (42) aufweist, welche in den von der Pumpe zum Motor (56) fließenden Druckmittelstrom geschaltet ist und welche Meßdrosselstelle eine mit einer Zulaufleitung (14) verbundene erste Meßdrosselkammer (27) sowie eine stromabwärts liegende, zweite Meßdrosselkammer (28) aufweist, deren Verbindung miteinander von der ersten Steuerausnehmung (41) gesteuert wird und mit einer Zulaufkammer (32), die in zwei Arbeitsstellungen des Steuerschiebers (26) wahlweise mit einem von zwei Motoranschlüssen (54, 58) verbindbar ist, während der andere Motoranschluß über eine Drosselausnehmung (52) zum Rücklauf (18) entlastbar ist und welche Zulaufkammer (32) mit der zweiten Meßdrosselkammer (28) Verbindung hat, und mit einer Rücklaufkammer (29), die in Neutralstellung des Steuerschiebers (26) mit der zweiten Meßdrosselkammer (28) in Verbindung steht und in Arbeitsstellungen von zugeordneten Steuerkanten des Steuerschiebers (26) absperrbar ist und mit einer im Bereich der Meßdrosselstelle (42) stromabwärts von ihr liegenden Steuerdruck-Abgriffsöffnung (37) für die lastdruckkompensierte Steuerung, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (26; 71) mit einer Zulaufvoreilung ausgebildet ist, bei welcher die zulaufseitige Meßdrosselstelle (42) öffnet bevor die zugehörige, ablaufseitige Drosselausnehmung (52) am Steuerschieber (26; 71) öffnet, und daß die Entlastung der Steuerdruck-Abgriffsöffnung (37) zum Tank (18) über vom Steuerschieber (26; 71) aktivierbare drucksteuernde Mittel (45; 72; 77) durchführbar ist.
  2. Wegeventil nach Ansrpuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drucksteuernden Mittel als Bypaß-Drosseln (45) ausgebildet sind, welche zur drosselnden Verbindung zwischen zweiter Meßdrosselkammer (28) und insbesondere angrenzender Rücklaufkammer (29) über einen vorgegebenen Verschiebeweg des Steuerschiebers (26) an den zugeordneten Steuerbunden (43, 44) so angeordnet sind, daß sie gegensinnig zu den Steuerausnehmungen (41) der Meßdrosselstelle (42) arbeiten.
  3. Wegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaß-Drosseln (45) im Steuerbereich der Zulaufvoreilung wirksam sind, insbesonder noch teilweise offen sind.
  4. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdruck-Abgriffsöffnung (37) stromaufwärts von der Zulaufkammer (32) liegt.
  5. Wegeventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdrosselstelle (42), die Bypaß-Drosseln (45) und die Steuerdruck-Abgriffsöffnungen (37) stromaufwärts von einem die Zulaufkammer (32) absichernden Rückschlagventil (38)liegen.
  6. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drucksteuernden Mittel als Sekundär-Druckbegrenzungsventil (720 ausgebildet sind, das eine zugeordnete Arbeitskammer (31) absichert (Figur 6).
  7. Wegeventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundär-Druckbegrenzungsventil (72) im Steuerschieber (71) angeordnet ist.
  8. Wegeventil nach Anspruch 6, mit einem zwischen zwei Motoranschlüssen und zwei Arbeitskammern geschalteten Sperrventil mit zugehörigem Entsperrkolben (76), dadurch gekennzeichnet, daß der Entsperrkolben (76) wenigstens ein Sekundär-Druckbegrenzungsventil (77) aufnimmt (Figur 7).
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