DE10053485A1 - Hydraulische Antriebseinrichtung für das Neigen eines eine Last tragenden Mastelements - Google Patents

Abstract

Hydraulische Antriebseinrichtung (10) für das Neigen eines eine Last (11) tragenden Mastelements (12), z. B. des Hubmasts eines Gabelstapler-Fahrzeugs, der mittels eines doppelt-wirkenden Hydrozylinders (14) um eine Achse (13) schwenkbar ist, wobei, je nach Anordnung der Last an dem Mast und Schwenkrichtung des Mastes das von der Last und dem Mastelement entfaltete Gesamtmoment die Schwenkbewegung entweder unterstützt oder dem vom Antriebszylinder zu entfaltenden Drehmoment entgegen gerichtet ist, mit einem Hauptsteuerventil (43) und mit einer Volumenstrom-Regelungseinrichtung, die in den alternativen Schwenk-Bewegungsrichtungen die Einhaltung einer definierten, durch die Einstellung des Hauptsteuerventils vorgebbaren Geschwindigkeit der Zylinderkolben-Bewegung vermittelt sowie mit den beiden Druckräumen (32 und 31) des Hydrozylinders (14) einzeln zugeordneten Vorspannventilen (44 und 46), durch die die Funktion implementiert ist, daß der Zylinder (14) in jeder Schwenkrichtung einen Mindestdrehmoment entfalten muß, sind die Vorspannventile (44 und 46) als druckgesteuerte 2/2-Wege-Proportionalventile ausgebildet, die bis zu einem Mindest-Steuerdruck P¶0¶, der signifikant niedriger ist als der maximale Ausgangsdruck Pmax des Druckversorgungsaggregats (48), sperrend sind und ab Überschreiten dieses Mindeststeuerdruckes mit dem Ansteigen des Druckes zunehmende Überströmungsquerschnitte freigeben; die Vorspannventile haben je eine Steuerkammer (128), die mit demjenigen ...

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebseinrichtung für das Neigen eines eine Last tragenden Mastelements, das mittels eines doppelt wirken­ den Hydrozylinders um eine Achse schwenkbar ist, wobei, je nach Anord­ nung der Last an den Mast und Schwenkrichtung des Mastes, das von der Last und dem Mastelement entfaltete Gesamtmoment die Schwenkbewe­ gung entweder unterstützt oder dem vom Antriebszylinder zu entfaltenden Drehmoment entgegengerichtet ist, und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.

Eine hydraulische Antriebseinrichtung dieser Art ist aus "O + P Ölhydraulik und Pneumatik" 44 (2000) Nr. 7, Seite 431 in Verbindung mit einem Gabel­ stabler bekannt.

Der Antriebszylinder ist als doppelt wirkender Zylinder mit einseitig aus dem Gehäuse austretender Kolbenstange ausgebildet, die an dem Mast ange­ lenkt ist, der um eine tiefliegende, horizontale, fahrzeugfeste Achse schwenkbar ist. Zur Ansteuerung des Neigungsantriebes ist ein elektrisch ansteuerbares Proportional-Magnetventil vorgesehen, das die Funktion ei­ nes 4/3-Wege-Ventiles vermittelt, das eine dem Stillstand des Masts zuge­ ordnete Sperrstellung als Grundstellung und den einander entgegengesetz­ ten Schwenkrichtungen zugeordnete, alternative Funktionsstellungen I und II hat, in denen entweder der bodenseitige Druckraum des Antriebszylinders mit dem P-Versorgungsanschluß und der stangenseitige Druckraum des An­ triebszylinders mit dem T-Rücklaufanschluß des Hauptsteuerventils oder der stangenseitige Druckraum des Antriebszylinders mit dem P-Versor­ gungsanschluß und der bodenseitige Druckraum mit dem T-Rücklaufanschluß des Hauptsteuerventils verbunden sind. Des weiteren hat das Hauptsteuerventil einen Last-Sensierungsanschluß, über den eine zur Volu­ menstrom-Regelung vorgesehene Druckwaage ansteuerbar ist. Die verbrau­ cherseitigen Steuerausgänge des Hauptsteuerventils sind über je eine Vor­ spann-Ventileinheit mit dem zugeordneten boden- bzw. stangenseitigen Druckraum des Antriebshydrozylinders verbunden. Diese Vorspann- Ventileinheiten umfassen in hydraulischer Parallelschaltung ein Rückschlag­ ventil, das im Zustrom öffnet und im Rücklauf sperrend ist und ein Druckbe­ grenzungsventil, das einen Rückfluß von Hydraulikmedium vom Verbraucher zum Hauptsteuerventil beziehungsweise zum Tank des Druckversor­ gungsaggregats nur dann ermöglicht, wenn im zugeordneten Antriebsdruck­ raum des Hydrozylinders ein hoher Mindestdruck aufgebaut ist. Dadurch wird erreicht, daß der Kolben des Antriebs-Hydrozylinders in jeder Phase einer Neige-Bewegung gleichsam eingespannt ist, d. h. ein durch die Last bedingtes Drehmoment um die Schwenkachse des Masts nicht zu einer Be­ schleunigung der Schwenkbewegung führt und die Geschwindigkeit der Mastbewegung im wesentlichen nur durch den mittels des Hauptsteuerven­ tils eingesteuerten mittels der Druckwaage auf einen im wesentlichen kon­ stanten Wert geregelten Volumenstrom bestimmt ist.

Eine vorgegebene Einstellung der Druckbegrenzungsventile auf das Flä­ chenverhältnis der boden- zur stangenseitigen Begrenzungsfläche des Kol­ bens des Antriebshydrozylinders berücksichtigende, geeignete Druck- Grenzwerte vorausgesetzt, ist die bekannte Antriebseinrichtung jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß, je kleiner die Last ist, um so größer die Verlust­ leistung wird, da in demjenigen Druckraum des Antriebszylinders, aus dem Hydraulikmedium verdrängt werden muß, jeweils derselbe Mindestdruck aufgebaut werden muß, bei dessen Erreichen beziehungsweise Über­ schreiten erst Druckmedium aus dem Druckraum austreten und zum druck­ losen Tank hin abfließen kann. Von einer statistischen Verteilung der Lasten zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert ausgehend, kann daher abgeschätzt werden, daß bei der bekannten Antriebseinrichtung das Ver­ hältnis von Nutzleistung zu Verlustleistung statistisch höchstens etwa 1/1 ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine hydraulische Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie, statistisch gesehen, mit einem signifikant geringeren Verlustleistungsanteil behaftet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Hiernach sind die Vorspannventile als druckgesteuerte 2/2-Wege- Proportionalventile ausgebildet, die bis zu einem Mindest-Steuerdruck P₀ sperrend sind und, sobald dieser Mindestdruck P₀ überschritten ist, in mo­ notoner Relation mit dem Ansteigen des Druckes, der in jeweils einen der Antriebsdruckräume des Antriebszylinders eingekoppelt ist, zunehmend grö­ ßere Überströmquerschnitte freigeben. Jedes der beiden Vorspannventile hat eine Steuerkammer, die mit demjenigen Druckraum des Antriebszylin­ ders in kommunizierender Verbindung steht, der über das jeweils andere Vorspannventil an das Hauptsteuerventil angeschlossen ist, so daß jedes Ventil gleichsam mit dem Ausgangsdruck des anderen aufgesteuert werden kann. Auch durch den in die Anschlußkammer des jeweiligen Vorspannven­ tils eingekoppelten Druck, die bei geöffnetem Ventil mit der Überströmkam­ mer und dem angeschlossen Druckraum des Verbrauchers in Verbindung steht, sind die beiden Vorspannventile aufsteuerbar.

Hierdurch erzielte funktionelle Eigenschaften und Vorteile der erfindungsge­ mäßen hydraulischen Antriebseinrichtung sind zumindest die folgenden, wo­ bei, entsprechend einer bevorzugten Gestaltung der Antriebseinrichtung da­ von ausgegangen sei, daß beide Vorspannventile auf denselben Öffnungs­ druck P₀ ausgelegt sind:
Wird, ausgehend von der Grundstellung 0 des Hauptsteuerventils dieses in eine seiner beiden alternativen Durchflußstellungen I oder II gesteuert, wobei durch den Hub der Auslenkung seines Kolbens aus der Grundstellung der Volumenstrom eingestellt wird, der die Bewegungsgeschwindigkeit des Kol­ bens des Antriebszylinders bestimmt, so öffnet zunächst dasjenige Vor­ spannventil, über das Druckmedium vom Druckversorgungsaggregat dem angeschlossenen Druckraum des Zylinders zuführbar ist. Dieses Öffnen des "Zulauf"-Vorspannventils erfolgt durch die Wirkung des in seine Anschluß­ kammer eingekoppelten Versorgungsdruckes. Durch den bei geöffnetem Ventilspalt zum einen in den angeschlossenen Druckraum des Antriebszylin­ ders und zum anderen in die Steuerkammer des anderen Vorspannventils eingekoppelten Druck gelangt unmittelbar nach dem Öffnen des zulaufseiti­ gen Vorspannventils auch das rücklaufseitige Vorspannventil in eine hin­ sichtlich der Ventilspalt-Weite demjenigen des zulaufseitigen Vorspannven­ tils entsprechende Offen-Stellung, so daß über dieses Ventil Druckmedium aus dem anderen Druckraum des Antriebshydrozylinders zum drucklosen Tank des Versorgungsaggregats hin abströmen kann. Durch die Drosselwir­ kung des im Rücklauf liegenden Vorspannventils wird in dem an dieses Ven­ til angeschlossenen Druckraum des Antriebszylinders ein Staudruck aufge­ baut, der dem in den andere Druckraum über das zulaufseitige Vorspann­ ventil eingekoppelten Druck gleichsam entgegenwirkt, so daß der Kolben des Antriebshydrozylinders gleichsam eingespannt ist. Greift die Last am Kolben des Antriebszylinders so an, daß sie dessen Bewegung zu hemmen sucht, gleichsam bremst, so führt dies zu einer Erhöhung des in die Steuer­ kammer des im Rücklauf liegenden Ventils eingekoppelten Steuerdruckes und entsprechend zu einer Vergrößerung der Spaltweite dieses Ventils, so daß der Strömungswiderstand des zum Tank führenden Rücklauf- Strömungspfades entsprechend erniedrigt wird. Greift die Last am Kolben des Antriebshydrozylinders so an, daß sie die Bewegung des Kolbens in der eingesteuerten Richtung unterstützt, so führt dies, nachdem das im Rücklauf befindliche Vorspannventil geöffnet hat und Druckmedium über dieses zum Tank abströmen kann, zu einem Druckabfall in dem zustromseitig angeord­ neten Antriebsdruckraum des Hydrozylinders und demgemäß auch in der Steuerkammer des ablaufseitig angeordneten Vorspannventils, mit der Fol­ ge, daß dieses wieder sperrend wird oder die Weite seines Ventilspaltes we­ nigstens so weit reduziert wird, daß sich in dem an dieses Ventil ange­ schlossenen Druckraum wieder ein Staudruck aufbaut, der die Kolbenbewe­ gung hemmt und somit wieder für den eingespannten Zustand des Kolben sorgt. Durch die hieraus resultierende Abbremsung des Kolbens erhöht sich wieder der Druck in dem zulaufseitigen Antriebsdruckraum und das im Rücklauf liegende Vorspannventil gelangt wieder in einen Zustand größerer Ventilspaltweite. In einem sich nach dem erstmaligen Öffnen des im Zulauf liegenden Vorspannventils ergebenden "eingeschwungen" stationären Zu­ stand bleiben die Spaltweiten der beiden Vorspannventile im wesentlichen konstant und die Neigebewegung erfolgt mit der durch die Einstellung des Hauptsteuerventils vorgegebenen Geschwindigkeit.

Da der zum Öffnen der Vorspannventile erforderliche Mindestdruck signifi­ kant niedriger gewählt werden kann als der zur Einsteuerung der Mast- Neigebewegungen maximal erforderliche Druck, vermittelt die erfindungs­ gemäße Antriebseinrichtung den Vorteil, daß der Arbeitsbereich, innerhalb dessen ein praktisch verlustleistungsfreier Betrieb der Antriebseinrichtung möglich ist, zu niedrigen Lasten hin signifikant erweitert ist und die Mehrzahl der statistisch bedeutsamen Last-Betriebssituationen umfaßt, mit der Folge, daß die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung insoweit einen besonders energiesparenden Betrieb eines mit ihr ausgerüsteten Geräts, z. B. eines Gabelstablers oder einer mobilen Betonpumpe ermöglicht.

Unter der Voraussetzung, daß der Anteil des Masts an der Gesamtfast, die vor- oder zurückgeneigt werden muß, relativ hoch ist, ist die Auslegung ge­ mäß Anspruch 3 besonders zweckmäßig, da dann jeglicher Betrieb der Antriebseinrichtung mit Nutzlast im gleichsam verlustleistungsfreien Druckbe­ reich erfolgen kann.

Die gemäß Anspruch 4 vorgesehene Auslegung der Antriebseinrichtung er­ möglicht in der überwiegenden Zahl der statistisch relevanten Betriebssitua­ tionen einen weitgehend verlustleistungsfreien Betrieb der Antriebseinrich­ tung.

In zweckmäßiger Gestaltung der Antriebseinrichtung sind die Vorspannven­ tile als Sitzventile ausgebildet, deren Ventilkörper durch Federn definierter Vorspannung gegen die Ventilsitze gedrängt werden. In Kombination hiermit ist es besonders vorteilhaft, wenn die Vorspannung der Ventilfedern einstell­ bar ist, um die Antriebseinrichtung an statistisch besonders häufig auftreten­ de Lastbereiche anpassen zu können.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn, wie gemäß Anspruch 7 vorgese­ hen, die Vorspannung der Ventilfedern "fern"-gesteuert einstellbar ist und dabei vorzugsweise in Abhängigkeit von lastcharakteristischen Ausgangs­ signalen eines Lastsensors elektronisch gesteuert einstellbar ist. Ein geeig­ neter Sensor hierfür ist beispielsweise ein Druck-Spannungswandler??? z. B. der durch die Last bedingte Druck in einem Hubzylinder der Gesamt- Installation erfaßbar ist. Das Ausgangssignal eines solchen Drucksensors kann durch eine zweckgerechte Verarbeitung in einer elektronischen Steu­ ereinheit auch zur bedarfsgerechten Einstellung der Vorspannungen der Ventilfedern der Vorspannventile genutzt werden.

Durch die Merkmale der Ansprüche 8 und 9 sind bevorzugte mit geringem Raumbedarf realisierbare Gestaltungen der Vorspannventile angegeben, durch deren Gestaltung gemäß Anspruch 10 eine zusätzliche Schutzfunktion dahingehend erzielt wird, daß ein bei Stillstand des Antriebszylinders sich z. B. aufgrund äußerer Einflüsse aufbauender Druck auf einen Wert begrenzt bleibt, der im Höchstfall um etwa 1/3 höher ist als der maximale System­ druck, auf den die Antriebseinrichtung ausgelegt ist.

Bei vorzugsweise identischer Ausbildung der beiden Vorspannventile, ist es besonders vorteilhaft, wenn diese als Patronenventile mit abschnittsweise zylindrisch rohrförmig gestalteten Gehäusehülsen ausgebildet sind, die in Aufnahmebohrungen eines Anschlußblocks einschraubbar und durch Ring­ dichtungen gegen die Aufnahmebohrungen abdichtbar sind, wobei in einem solchen Anschlußblock auch noch weitere Komponenten einer komplexeren Hydraulik-Installation untergebracht sein können. Die gemäß Anspruch 13 vorgesehene Anordnung der beiden Vorspannventile hat den Vorteil, daß Steuer- und Verbindungskanäle die zur wechselseitigen Druck-Ansteuerung der Vorspannventile erforderlich sind, mit minimalen Längen der Strömungs­ pfade realisierbar sind.

Die Herstellung des Anschlußblocks der Antriebseinrichtung ist dann beson­ ders einfach, wenn dieser in der durch die Merkmale des Anspruchs 14 an­ gegebenen Technik realisiert ist.

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen elektrohydraulischen An­ triebseinrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie einiger Abwandlungen desselben anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisch vereinfachtes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung;

Fig. 2a eine schematisch vereinfachte Darstellung einer Schwenkvorrich­ tung zur Erläuterung der Funktion der Antriebseinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 2b eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Gabelstapler- Fahrzeugs zur Erläuterung eines speziellen Einsatzzweckes der Antriebseinrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine spezielle Gestaltung bei der Antriebseinrichtung gemäß Fig. 1 einsetzbarer Vorspannventile, über die der Zustrom von Druckme­ dium von einem Hauptsteuerventil zum Verbraucher und der Rück­ fluß von Druckmedium zu dem zur Funktionssteuerung des hydrau­ lischen Verbrauchers vorgesehenen Hauptsteuerventil erfolgt, in maßstäblicher Längsschnittdarstellung.

Für die in der Fig. 1 insgesamt mit 10 bezeichnete hydraulische Antriebsein­ richtung sei zum Zweck der Erläuterung, d. h. ohne Beschränkung der Allge­ meinheit, angenommen, daß sie als Schwenkantrieb einsetzbar sein soll, mittels dessen ein eine Last 11 der Masse m tragender Arm oder Mast 12, der um eine unterhalb der Last 11 angeordnete horizontale Achse 13 schwenkbar ist, innerhalb des Schwenkbereiches α, in dem ein Wechsel der Angriffsrichtung des durch die Last 11 und die Neigung des Masts 12 sowie dessen effektive Länge r bedingten Drehmoments um die Schwenkachse 13 auftreten kann, mit definierter, z. B. konstanter Winkelgeschwindigkeit ω schwenkbar ist.

Der Leistungsantrieb der Antriebseinrichtung 10 ist als doppelt wirkender linearer Hydrozylinder 14 mit einseitig aus seinem Gehäuse 16 austretender Kolbenstange 17 ausgebildet, die mit dem Arm 12 gelenkig verbunden ist, wobei die Gelenkachse 18 des diesbezüglichen Verbindungsgelenkes 19 und die Gelenkachse 21 eines Basis-Schwenklagers, um die der Hydrozylin­ der 14 innerhalb eines relativ kleinen Schwenkbereiches β, gemäß der Dar­ stellung der Fig. 2 auf und abschwenkbar gelagert ist, parallel zu der Schwenkachse 13 des Sockelgelenks 23 verlaufen, was fest an einem lediglich schematisch angedeuteten Gestell 24 angeordnet ist, das auch das Ba­ sisgelenk 22 des Hydrozylinders 14 trägt.

Die Anordnung des Armes 12 und des Hydrozylinders 14 ist so getroffen, daß in den möglichen Schwenk-Positionen des Armes 12 und des Hydrozy­ linders 14 die zentrale Achse 26 der Kolbenstange 17 nahezu rechtwinklig zu der zentralen Achse des Armes 12 verläuft, die gemäß der Darstellung der Fig. 2 den Schwerpunkt 27 der durch die Last 11 und den Arm 12 gebil­ deten Massen-Anordnung mit dem Gelenkpunkt verbindet, in dem die Schwenkachse 13 des Sockelgelenks 23 die Darstellungsebene durchstößt.

Befindet sich der Schwerpunkt 27 der Last 11 nicht genau über der Schwenkachse 13, sondern gemäß der Darstellung der Fig. 2 in einem Win­ kelabstand α₁ oder α₂ von dieser neutralen "Null"-Lage, so führt dies zu ei­ nem Drehmoment T um die horizontale Schwenkachse 13, das durch die Beziehung

T = m.g.r.sin α_r,l (I),

gegeben ist, in der mit g die Erdbeschleunigung (g = 9,81 ms^-2), mit α_r die Neigung des Armes 12, wenn dieser zum Antriebszylinder 14 hin geneigt ist, und mit α_l die Neigung des Armes 12 bezeichnet sind, wenn dieser vom An­ triebszylinder 14 weg geneigt ist, d. h. sich, vom Antriebszylinder 14 aus ge­ sehen jenseits der neutralen Mittelposition befindet. Auf der einen "rechten", dem Hydrozylinder 14 zugewandten Seite führt dies zu einer Kraft F_r, die die Kolbenstange 17 und den mit dieser fest verbundenen Zylinderkolben 28 in Richtung auf den Boden 29 des Zylindergehäuses 16 drängt; auf der "linken", vom Antriebszylinder 14 aus gesehen jenseits der Mittelposition lie­ genden Seite führt das Drehmoment gemäß der Beziehung (1) zu einer auf die Kolbenstange 17 und den Kolben 28 wirkenden Kraft, die "nach außen" gerichtet ist, d. h. den Kolben 28 im Sinne einer Verkleinerung des stangenseitigen Druckraumes 31 und demgemäß im Sinne einer Vergrößerung des bodenseitigen Druckraumes 32 des Antriebs-Hydrozylinders 14 zu verschie­ ben tendiert.

Die Antriebseinrichtung 10 ist z. B. als Neigungsantrieb für den "ersten" schwenkbaren Basisarm eines mehrarmigen Verteilermasts einer mobilen Betonpumpe einsetzbar, insbesondere auch als Neigungsantrieb für den Hubmast 12 eines in der Fig. 2b schematisch dargestelltes Gabelstapler- Fahrzeugs 33 geeignet, dessen Gabel 34 an dem Hubmast 12 mittels eines lediglich schematisch angedeuteten hydraulischen Hub-Zylinders 36 anheb­ bar und absenkbar ist. Dieser Hub-Zylinder 36 ist bei einem Gabelstabler üblicherweise als einfach wirkender Hydrozylinder ausgebildet, der durch ventilgesteuerte Druckbeaufschlagung seines Antriebsdruckraumes im Sinne einer Anhebung der Gabel 34 und der von dieser getragenen Last 11' ar­ beitet und bei Druckentlastung dieses Antriebsdruckraumes durch die Ge­ wichtskraft der an seinem Kolben abgestützten Gesamtlast, die durch die Gabel 34 und die Transportlast 11' gebildet ist, die Absenkung derselben vermittelt. Zur Erfassung des im Antriebsdruckraum herrschenden Druckes ist ein lediglich schematisch angedeuteter Drucksensor 39 vorgesehen, des­ sen elektrisches Ausgangssignal ein Maß für die Gesamtlast und, da die durch die verfahrbare Gabel 34 bedingte "Grund"-Last als konstant und be­ kannt vorausgesetzt werden kann, auch ein Maß für die Transportlast 11' ist.

In einer zum Aufnehmen einer Last 11' vorgesehenen Schwenkposition des Hubmasts 12 verläuft dessen die Schwenkachse 13 enthaltende Mittelebene 37 senkrecht und die Arme der Gabel 34 verlaufen waagrecht, so daß die Gabel in hinreichend weit abgesenkter Position durch Verfahren des Gabel­ stabler-Fahrzeuges 33, in die eine Palette 38, auf der die Last 11' abgestellt ist, untergreifende Position bringbar ist. Hiernach wird durch eine kleinhubige Aufwärtsbewegung der Gabel die Palette samt der von ihr getragenen Last 11' vom Boden, auf dem die Palette 38 abgestellt war, angehoben. Die hierdurch erreichte Konfiguration entspricht hinsichtlich der Drehmoment­ entfaltung durch die Gesamtlast, die sich aus der Transportlast 11' und der durch den Mast 12 und die Gabel 34 gebildeten Last zusammensetzt, der Konfiguration II der Fig. 2a. Für die Transport-Fahrt von der Aufnahmestelle der Transportlast 11' zu einem nicht dargestellten Hochregal wird mittels der Schwenk-Antriebseinrichtung 10 eine zum Fahrzeug hin gerichtete Neigung des Hubmasts 12 eingestellt, und es kann schon, während das Fahrzeug 33 zu der vorgesehenen Lagerungsstelle fährt, die Gabel 34 mit der Transport­ last 11' so weit angehoben werden, daß die Palette 38 mit der Transportlast 11' durch Zurückschwenken des Hubmasts in die Position mit vertikalem Verlauf seiner Mittelebene 37 in die für das Abstellen auf einem Hochregal- Boden geeignete "horizontale" Lage gebracht werden kann. Hierbei ist es, je nach der Anordnung der Transportlast 11' und der Hubhöhe derselben, mög­ lich, daß während des Anhebens der Transportlast 11' die in der Fig. 2a mit "0" bezeichnete drehmoment-neutrale Konfiguration überschritten wird und eine Anordnung der Last 11' erreicht wird, in der, entsprechend der Konfigu­ ration 1 der Fig. 2a das last-bedingte Drehmoment so gerichtet ist, daß es die zum Fahrzeug 33 hin gerichtete Neigung des Masts 12 zu vergrößern ten­ diert. Entsprechend dem zur Erläuterung gewählten Einsatzbeispiel tritt auch beim Abstellen der Transportlast 11' auf einem hoch gelegenen Regalboden ein Wechsel der Drehmoment-Angriffsrichtung auf, wenn der Mast 12 aus der der Konfiguration I der Fig. 2a entsprechenden Position in die der Konfi­ guration II der Fig. 2a entsprechende Position zurück geschwenkt wird, in der die Palette 38 mit der Transportlast 11' - bei horizontalem Verlauf der Tragarme der Gabel 34 - auf dem Regalboden abstellbar ist.

Zur Steuerung der Schwenkbewegungen des Masts 12, durch die dessen Neigung mit vorgebbarer Geschwindigkeit einstellbar ist, ist eine insgesamt mit 40 bezeichnete elektrohydraulische Steuereinheit vorgesehen, die ein über ein manuell betätigbares Sollwert-Vorgabeelement 41 einer elektroni­ schen Steuereinheit 42 elektrisch ansteuerbares Hauptsteuerventil 43 umfaßt, mittels dessen die Richtung der Schwenkbewegungen des Masts sowie deren Geschwindigkeit steuerbar sind, des weiteren zwei druckgesteuerte Vorspannventile 44 und 46, die zwischen das Hauptsteuerventil 43 und den hydraulischen Verbraucher - den Schwenkantriebs-Hydrozylinder 14, ge­ schaltet sind, sowie eine Druckwaage 47, die zwischen des lediglich sche­ matisch angedeutete Druckversorgungsaggregat 48 und das Hauptsteuer­ ventil 43 geschaltet ist und eine last-unabhängige Stromregelung des vom Druckversorgungsaggregat über das Hauptsteuerventil 43 zum Verbraucher geleiteten und von diesem zurück zum drucklosen Tank 58 des Druckver­ sorgungsaggregats 48 geleiteten Hydrauliköl-Stromes vermittelt. Das Druck­ versorgungsaggregat 48 ist z. B. mit einer Konstantpumpe bestückt, deren Ausgangsdruck mittels einer nicht dargestellten lastsensierender Druckwaa­ ge geregelt und mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Druckbegren­ zungsventils begrenzt wird.

Das Hauptsteuerventil 43 ist, seiner Grundfunktion nach, als 5/3-Wege-Ventil ausgebildet, das eine durch Ventilfedern 49 und 51 zentrierte Grundstellung 0 hat, die dem Stillstand des Schwenk-Antriebshydrozylinders 14 zugeordnet ist, sowie alternative Durchflußstellungen I und II, die den in alternativen Richtungen erfolgenden Auslenkungen des Antriebszylinderkolbens 28 bzw. Schwenkbewegungen des Masts 12 zugeordnet sind.

In der Grundstellung 0 des Hauptsteuerventils 43 ist sein P-Versor­ gungsanschluß 52 gegen die verbraucherseitigen A- und B-Steuer­ anschlüsse 53 und 54, die über je eines der beiden Vorspannventile 44 und 46 mit dem A-Verbraucheranschluß 56 bzw. dem B-Verbraucheranschluß 57 des Hydrozylinders 14 verbunden sind, abgesperrt, die A- und B-Steuer­ anschlüsse 53 und 54 des Hauptsteuerventils 43 jedoch beide mit dem drucklosen Tank 58 des Druckversorgungsaggregats 48 verbunden.

In der Grundstellung 0 des Hauptsteuerventils 43 sind die beiden druckge­ steuerten Vorspannventile 44 und 46, die ihrer Grundfunktion nach 2/2- Wege-Ventile sind, durch vorgespannte Ventilfedern 59 in ihre jeweilige Sperrstellung 0 gedrängt, so daß weder aus dem stangenseitigen Druck­ raum 31 noch aus dem bodenseitigen Druckraum 32 Hydrauliköl zum Tank 48 hin abströmen kann.

Das Hauptsteuerventil 43 ist als "lineares" Schieberventil ausgebildet, des­ sen durch das 5/3-Wege-Ventilsymbol repräsentierter Kolben 63 durch Aus­ lenkungen in den einander entgegengesetzten Verschieberichtungen aus der Grundstellung in die Funktionsstellungen I und II steuerbar ist. Der hier­ für erforderliche Linearantrieb 64 ist als spielfreier Spindeltrieb ausgebildet, der als rotatorischen Antriebsmotor einen digital gesteuerten Schrittmotor 66 hat und axiale Verschiebungen des Ventilkolbens 63 in Schrittweiten von 3,75 µm ermöglicht, was 1.600 Schritten pro Umdrehung der Motorwelle 67 entspricht. Der Rotor dieses Motors 66 hat eine federzentrierte Grundstel­ lung, mit der die Grundstellung 0 des Hauptsteuerventilkolbens 63 korre­ spondiert. Das Hauptsteuerventil 43 ist so gestaltet, daß mit zunehmenden Auslenkungen des Ventilkolbens in der einen oder der anderen Richtung stetig zunehmende Strömungsquerschnitte der vom P-Versorgungsanschluß 52 ausgehenden Ventil-Strömungspfade 68 bzw. 69 freigegeben werden. Diese funktionelle Eigenschaft des Hauptsteuerventils 43 ist im Ventilsymbol durch Stelldrosseln 61 ₁, und 61₂ veranschaulicht, deren Strömungswider­ stand mit zunehmender Auslenkung des Ventilkolbens 63 aus der Grund­ stellung 0 abnimmt. In der Funktionsstellung I ist der P-Versorgungsanschluß 52 des Hauptsteuerventils 43 mit dem A-Steueranschluß 53 verbunden und der B-Steueranschluß 54 mit dem T-Versorgungsanschluß 70, so daß, wenn gleichzeitig die Vorspannventile 44 und 46 in ihre Durchfluß-Stellungen I ge­ steuert sind, unter hohem Druck stehendes Hydrauliköl in den bodenseitigen Druckraum 32 des Hydrozylinders 14 eingekoppelt ist und dessen stangen­ seitiger Druckraum 31 mit dem Tank 58 des Druckversorgungsaggregats 48 verbunden ist, wobei der Kolben 28 des Antriebs-Hydrozylinders 14 eine gemäß der Darstellung der Fig. 1 nach rechts gerichtete Verschiebung er­ fährt, deren Geschwindigkeit im wesentlichen durch den wählbar eingestell­ ten Durchflußquerschnitt des P/A-Strömungspfades 68 des Hauptsteuerven­ tils 43 bestimmt ist.

In der Funktionsstellung II des Hauptsteuerventils 43 ist dessen P-Versor­ gungsanschluß 52 mit dem B-Steueranschluß 54 verbunden und der A- Steueranschluß 53 mit dem T-Versorgungsanschluß 70 des Hauptsteuer­ ventils 43, so daß, wenn sich die beiden Vorspannventile 44 und 46 in ihren Durchfluß-Stellungen I befinden, der hohe Versorgungsdruck in den stan­ genseitigen Antriebsdruckraum 31 des Hydrozylinders 14 eingekoppelt ist und der bodenseitige Druckraum des Hydrozylinders 14 mit dem Tank 58 des Druckversorgungsaggregats verbunden ist, und der Hauptzylinderkolben 28 gemäß der Darstellung der Fig. 1 nach links verschiebbar ist.

Die beiden Vorspannventile 44 und 46, zu deren Erläuterung nunmehr auch auf die Fig. 3 Bezug genommen sei, in der konstruktive Einzelheiten dieser beiden Ventile dargestellt sind, sind als druckgesteuerte Ventile ausgebildet, die bei dem zur Erläuterung gewählten speziellen Ausführungsbeispiel bau­ gleich als Sitzventile ausgeführt sind, die in ihrer sperrenden Grundstellung hermetisch dicht sind, wenn und solange ein zum Auf-Steuern der Ventile erforderlicher Steuerdruck unterhalb eines auslegungs-bedingten Betrages liegt.

Die Vorspannventile 44 und 46 sind als sogenannte Patronenventile ausge­ bildet, die in je eine insgesamt mit 72₁ bzw. 72₂ bezeichnete Aufnahmeboh­ rung eines insgesamt mit 73 bezeichneten Anschlußblocks einschraubbar sind, innerhalb dessen durch miteinander fluchtende und/oder miteinander in Querschnittsüberlappung stehende Öffnungen von Segmentplatten 74 _i(i = 1 bis n), aus denen der Anschlußblock 73 durch Hartlöten zusammengefügt ist, Steuerkanäle 76 ₁ und 76 ₂ sowie Anschlußkammern 77 ₁ und 77 ₂, des weiteren Überströmkammern 78 ₁ und 78 ₂ sowie mit diesen in kommunizie­ render Verbindung stehende Anschlußkanäle 79 ₁ und 79 ₂ gebildet sind, über die die möglichen Verbindungen des A-Steueranschlusses 53 und des B- Steueranschlusses 54 des Hauptsteuerventils 43 mit den Verbraucheran­ schlüssen 56 und 57 des Antriebs-Hydrozylinders 14 druckgesteuert frei­ gebbar und absperrbar sind. Eine mögliche Folge der Segmentplatten ist im unteren Teil der Fig. 3 gestrichelt angedeutet.

Die Aufnahmebohrungen 72 ₁ und 72 ₂ sind als Stufenbohrungen ausgebildet, die je eine dem Durchmesser nach größere Bohrungsstufe 81 und eine dem Durchmesser nach kleinere Bohrungsstufe 82 haben. Die Aufnahmebohrun­ gen 72 ₁ und 72 ₂ sind von einander gegenüberliegenden parallelen Stirnflä­ chen 83 und 84 des Anschlußblocks 73 her mit zu diesen rechtwinkligem Verlauf ihrer zentralen Längsachsen 86 ₁ bzw. 86 ₂ eingebracht, wobei die Bohrungsabschnitte 81 des jeweils größeren Durchmessers von den einan­ der gegenüberliegenden Stirnflächen 83 bzw. 84 des Anschlußblocks 73 ausgehen und innerhalb des Anschlußblocks 73 in die Überströmkammer 78 ₁ bzw. 78 ₂ des jeweiligen Vorspannventils 44 bzw. 46 münden.

Die dem Durchmesser nach kleinere Bohrungsstufe 82 der jeweiligen Auf­ nahmebohrung 72 ₁ bzw. 72 ₂ erstreckt sich zwischen der Überströmkammer 78 ₁ bzw. 78 ₂ des jeweiligen Vorspannventils 44 bzw. 46 und einem Steuer­ raum 87 bzw. 88, der mit der Überströmkammer 78 ₂ bzw. 78 ₁ des jeweils anderen Vorspannventils 46 bzw. 44 in ständig-kommunizierender Verbin­ dung steht und axial "gehäusefest" durch diejenigen Wandbereiche 84' bzw. 83' des Anschlußblocks 73 abgeschlossen sind, von deren Stirnflächen 84 bzw. 83 aus die Aufnahmebohrungen 72 ₂ bzw. 72 ₁ der beiden Ventile in den Block 73 angebracht sind.

In Anbetracht der Baugleichheit der beiden Patronenventile 44 und 46 sei zu deren mehr in die Einzelheiten gehenden Erläuterung zunächst nur auf das­ jenige Vorspannventil 44 Bezug genommen, mittels dessen der vom Steuer­ anschluß 53 des Hauptsteuerventils 43 zum bodenseitigen Druckraum 32 des Antriebshydrozylinders 14 führende Steuerpfad druckgesteuert freigeb­ bar und absperrbar ist.

Das Patronenventil 44 hat als Gehäuseelement eine der Grundform nach rohrförmig-zylindrische, insgesamt mit 89 bezeichnete Hülse, die einen "äußeren" Abschnitt 91 hat, der mittels einer zentralen Ringdichtung 92 ge­ gen die dem Durchmesser nach größere Bohrungsstufe 81 der Aufnahme­ bohrung 72 ₁ des Anschlußblocks 73 abgedichtet ist, und einen "inneren Ab­ schnitt" 93, der mittels einer "inneren Ringdichtung" 94, gegen den sich zwi­ schen der Überströmkammer 78 ₁, die mit dem Verbraucheranschluß 56 des Antriebs-Hydrozylinders 14 kommunizierend verbunden ist und dem Steuer­ raum 87, der in kommunizierender Verbindung mit der Überströmkammer 78 ₂ des anderen Vorspannventils 46 steht, erstreckenden Abschnitt der dem Durchmesser nach kleineren Bohrungsstufe 82 der Aufnahmebohrung 72 ₁ des Anschlußblocks 73 abgedichtet ist. Diese innere Ringdichtung 94 ver­ mittelt somit auch die permanente Abdichtung des Steuerraumes 87 gegen­ über der Überströmkammer 78 ₁ des Vorspannventils 44, dem sie zugeordnet ist.

Zwischen dem äußeren Hülsenabschnitt 91, innerhalb dessen der Innen­ durchmesser der Hülse den Betrag D₁ hat und dem inneren Hülsenabschnitt 93, innerhalb dessen der Innendurchmesser der Hülse den kleineren Betrag D₂ hat, vermittelt eine im wesentlichen konische Ventil-Sitzfläche 96, an der mit kreislinienförmiger Berührung ein insgesamt mit 97 bezeichneter Ventil­ körper axial abstützbar ist, der in der Grundstellung 0 des Vorspannventils 44 durch die Ventilfeder 59 gegen den durch die Sitzfläche 96 markierten Ventilsitz gedrängt ist.

Die kreisförmige Dichtkante 98 des Ventilkörpers 97 ist durch die Über­ gangskante gebildet, entlang derer ein sich zum inneren Abschnitt 93 der Patronenhülse 89 hin verjüngender kegelstumpfförmiger Mittelabschnitt 99 des Ventilkörpers 97 an einen zylindrischen Abschnitt 101 desselben an­ schließt, dessen Durchmesser D₃ demjenigen der Dichtkante 98 entspricht.

Der zylindrische Abschnitt 101 geht in einen äußeren Führungsflansch 102 über, der mittels eines Ringdichtungs-Pakets, das zwei konzentrisch ange­ ordnete Ringdichtungen 103 umfaßt, die in eine Ringnut des Führungsflan­ sches 102 eingesetzt sind, gleitfähig gegen die innere Mantelfläche 104 des äußeren Abschnitts 91 der "Patronen"-Hülse 89 abgedichtet ist.

Die Ventilfeder 59 ist zwischen dem Führungsflansch 102 des Ventilkörpers 97 und der inneren Bodenfläche 106 einer topfförmigen Abschlußhülse 107 eingespannt, die in einen äußeren, stutzenförmigen Fortsatz 108 der Patro­ nenhülse 89 eingesteckt und durch einen Sprengring 109 gegen ein Ausrüc­ ken aus der Patronenhülse 89 gesichert ist.

Der äußere Fortsatz 108 der Ventilhülse 89 hat einen radialen Stützflansch 111, durch dessen Anlage an der einen Stirnfläche 83 des Anschlußblocks 73 die Position markiert ist, bis zu der die Patronenhülse 89 in ihre Aufnah­ mebohrung 72 ₁ einschraubbar ist. Durch den Stützflansch 111 ist ein äuße­ rer Dichtring 112 zwischen einer konischen Dichtfläche 113 am äußeren Rand der Aufnahmebohrung 72 ₁ und einer mit glatter Krümmung an den Stützflansch 111 anschließenden Umfangsrille 114 der Ventilhülse 89, diese gegen den Anschlußblock 73 abdichtend, eingespannt gehalten.

Der zylindrische Abschnitt 101 des Ventilkörpers 97 durchsetzt einen einsei­ tig beweglich durch den Führungs- und Dichtflansch 102 axial begrenzten Ringraum 116, der über radiale Bohrungen 117 mit dem Steuerkanal 76 ₁ in kommunizierender Verbindung steht, mit dem der A-Steueranschluß 53 des Hauptsteuerventils 43 verbunden ist. Der Steuerkanal 76 ₁ des Anschluß­ blocks 73 ist so ausgebildet, daß er die Ventilhülse 89 ringnutförmig um­ schließt.

Der kegelstumpfförmige Mittelabschnitt 99 des Ventilkörpers 97 ist über ein stangenförmiges Zwischenstück 115, dessen Durchmesser d dem Durch­ messer der kleineren Basis-Querschnittsfläche des kegelstumpfförmigen Mittelabschnitts 99 entspricht, mit einem Führungsflansch 118 verbunden, der mittels eines Ringdichtungs-Pakets, das zwei Ringdichtungen 119 um­ faßt, gegen die innere Mantelfläche 121 des inneren Hülsenabschnitts 93 gleitfähig abgedichtet ist, der den lichten Durchmesser D₂ hat. Der Durch­ messer d des stangenförmigen Zwischenstücks 115 ist signifikant kleiner als der Durchmesser D₂ des inneren Führungsflansches 118, so daß zwischen diesem und dem kegelstumpfförmigen Mittelabschnitt 99 des Ventilkörpers 97 ein innerer Ventil-Ringraum 122 verbleibt. Dieser innere Ventil-Ringraum 122 steht über im wesentlichen radial verlaufende Überström-Öffnungen 123 mit der Überströmkammer 78 ₁ des Vorspannventils 44 in kommunizierender Verbindung, die über den Anschlußkanal 79 ₁ mit dem Verbraucheranschluß 56 des bodenseitigen Druckraumes 32 des Antriebs-Hydrozylinders 14 (Fig. 1) verbunden ist.

Auch die Überströmkammer 78 ₁ ist als eine den inneren Hülsenabschnitt 93 umschließende, insgesamt ringnutförmige Aussparung des Anschlußblocks 73 ausgebildet, deren lichter Querschnitt sich mit den miteinander fluchten­ den Segmentplatten-Aussparungen überlappt, die in ihrer Gesamtheit den Anschlußkanal 79 ₁ bilden.

In einen zu dem Steuerraum 87 hin offenen inneren Endabschnitt 124 des inneren Abschnitts 93 der Ventilhülse 89 ist hülsenfest ein topfförmiges Ab­ schlußteil 126 eingesetzt, dessen Boden 127 die einseitige axiale Begrenzung einer inneren Steuerkammer 128 des Vorspannventils 44 bildet, die durch den inneren Führungsflansch 118 des Ventilkörpers 97 axial beweg­ lich begrenzt ist. Diese innere Steuerkammer 128 steht über eine zentrale Blenden-Öffnung 129 des Bodens 127 des topfförmigen Abschlußteils 126 in kommunizierender Verbindung mit dem Steuerraum 87, der über den An­ schlußkanal 79 ₂ einerseits mit dem B-Verbraucheranschluß 57 des Hydrozy­ linders 14 und andererseits mit der Überströmkammer 78 ₂ des anderen Vor­ spannventils 46 verbunden ist.

Der Durchmesser D₁ des jeweils äußeren - größeren - Führungsflansches 102 der Ventilkörper 97 der beiden Vorspannventile 44 und 46, der Durch­ messer D₂ ihres jeweils inneren - kleineren - Führungsflansches 118 und der Durchmesser D₃ des zylindrischen Abschnitts 101 der Ventilkörper 97 sind gemäß der Relation

D² ₂ = D² ₁ - D² ₃ (2)

aufeinander abgestimmt. Demgemäß ist die Kreisfläche 131 des Betrags A₂, auf der der innere Führungsflansch 118 des Ventilkörpers 97 des jeweiligen Ventils 44 bzw. 46 einem in die innere Steuerkammer 128 eingekoppelten Steuerdruck ausgesetzt ist, gleich der Ringfläche 132 des Betrages A1, um den die Gesamt-Querschnittsfläche des äußeren Führungsflansches 102 größer ist als die Querschnittsfläche des von diesem Führungsflansch 102 ausgehenden zylindrischen Abschnitts 101 des Ventilkörpers 97.

Des weiteren ist der Durchmesser D₃ des zylindrischen Abschnitts 101 des Ventilkörpers 97 geringfügig, z. B. um 10% größer als der Durchmesser D₂, so daß zwischen der durch die Dichtkante 98 des Ventilkörpers 97 beran­ deten Kreisfläche und der der Kreisfläche 131 entsprechenden effektiven Querschnittsfläche des inneren Führungsflansches 118 des Ventilkörpers 97 ein Flächenunterschied ΔA vorhanden ist, der durch die Beziehung

ΔA = π(D² ₃ - D² ₂)/4 (3)

gegeben ist.

Die Ventilfedern 59 haben dieselbe Auslegung und sind beide so weit vorge­ spannt, daß die Kraft, die den Ventilkörper 97 des jeweiligen Vorspannventils 44 bzw. 46 in seine in der Fig. 3 dargestellte Grundstellung drängt, einem in die innere Steuerkammer 128 eingekoppelten Druck p_S äquivalent ist, der z. B. dem halben Wert des maximalen Druckes p_max entspricht, auf den der Ausgangsdruck des Druckversorgungsaggregats 48 begrenzt ist.

Durch die insoweit anhand ihres Aufbaues und ihrer Auslegung erläuterten Vorspannventile 44 und 46 werden bei der Einrichtung 10 gemäß der Fig. 1 zumindest die folgenden Funktionen implementiert, zu deren Erläuterung davon ausgegangen sei, daß ein in dem stangenseitigen Druckraum 31 oder dem bodenseitigen Druckraum 32 des Antriebszylinders 14 lastbedingt herr­ schender Druck signifikant niedriger ist als der Druck, der in die Steuerkam­ mer 128 des einen und in den inneren Ventil-Ringraum 116 des anderen Vorspannventils eingekoppelt werden müßte, um die beiden Ventile 44 und 46 gegen die Schließkraft ihrer Ventilfedern 59 zu öffnen.

Nimmt hierbei das Hauptsteuerventil 43 seine Grundstellung 0 ein, sind die Steuerkammern 128 und die Ventil-Ringräume 116 beider Vorspannventile 44 und 46 druckentlastet und die Ventilkörper 97 werden durch die Wirkung der Ventilfedern 59 in die den Sperrstellungen der Ventile entsprechende Anlageposition mit der Sitzfläche 96 gedrängt. Der Kolben 28 des Antriebs­ hydrozylinders 14 wird in seiner Momentan-Position gehalten, gleichsam "verriegelt".

Von dieser Situation ausgehend, sei angenommen, daß der Antriebszylinder 14 gegen die Wirkung einer durch einen Pfeil 133 (Fig. 1) repräsentierten, lastbedingten Kraft F_L im Sinne eines Ausfahrens der Kolbenstange 17 an­ gesteuert werden soll.

Hierzu wird das Hauptsteuerventil 43 (Fig. 1) in seine Funktionsstellung I gesteuert, in der der P-Versorgungsanschluß 52 über die Stelldrossel 61 ₁, deren Strömungswiderstand durch die Auslenkung des Ventilkolbens 63 aus der Grundstellung 0 vorgebbar ist, mit dem A-Steueranschluß 53 und der T- Rücklaufanschluß 70 mit dem B-Steueranschluß 54 des Hauptsteuerventils 43 verbunden sind. Des weiteren ist der A-Steueranschluß 53 des Haupt­ steuerventils 43 mit einem Last-Sensierungsanschluß 134 verbunden, an dem in der Funktionsstellung I des Hauptsteuerventils 43, abgesehen von einem über dem zwischen dem A-Steueranschluß 53 und dem Verbraucher­ anschluß 56 des Antriebshydrozylinders 14 geschalteten Vorspannventil 44 auftretenden Druckabfall, der über dieses Vorspannventil 44 in den boden­ seitigen Druckraum 32 des Antriebshydrozylinders 14 eingekoppelte Druck p_LB ansteht, der im wesentlichen durch die Beziehung

p_LB = F_L/A_KB (4)

gegeben ist, in der mit A_KB der Betrag der den bodenseitigen Druckraum 32 beweglich begrenzenden Stirnfläche 136 des Zylinderkolbens 28 bezeichnet ist.

Die eingangsseitig an das Druckversorgungsaggregat 48 und ausgangsseitig über ein Rückschlagventil 137 und eine mit diesem hydraulisch in Reihe ge­ schaltete Festdrossel 138 mit dem P-Versorgungsanschluß 52 des Haupt­ steuerventils 43 verbundene Druckwaage 47, vermittelt die Funktion eines Stromregelventils, das innerhalb des auslegungsbedingten Regelungsberei­ ches den in der Funktionsstellung I über die Einstelldrossel 61 ₁, deren Strömungswiderstand durch die Auslenkung des Ventilkolbens 63 aus seiner Grundstellung 0 bedingt ist, fließenden Hydrauliköl-Strom, unabhängig da­ von, welcher Lastdruck p_LB im bodenseitigen Druckraum 32 des Hydrozylin­ ders 14 herrscht, zeitlich konstant hält. In einer hierfür geeigneten Ausbil­ dung hat die Druckwaage einen in der Fig. 1 durch das 2/2-Wege- Ventilsymbol 139 repräsentierten Kolben, der unter stetiger Variation des Durchflußquerschnittes des durch die Druckwaage 47 gebildeten Ventils zwischen einer Grundstellung 0 maximalen Durchflußquerschnitts und einer Position I minimalen Durchflußquerschnittes verschiebbar ist; der Waagen­ kolben 139 ist auf einer ersten Steuerfläche 141 des Betrages A dem am Druckausgang 142 der Druckwaage 47 herrschenden Druck p_W ausgesetzt; die hieraus resultierende Kraft des Betrages p_W.A greift im Sinne einer Ver­ schiebung des Ventilkolbens 139 an, die zu einer Reduzierung des Strö­ mungsquerschnitts führt. Auf einer zweiten Steuerfläche 143 desselben Be­ trages A ist der Waagen-Kolben 139 dem am Last-Sensierungsausgang 134 des Hauptsteuerventils 43 herrschenden, im Regelungsbetrieb niedrigeren 'Last'-Druck p_L ausgesetzt; die hieraus resultierende Kraft des Betrages p_L. A, mit der gleichsinnig die vorspannungs-bedingte Kraft F_W einer Waagen- Feder 144 auf den Waagen-Kolben 139 wirkt, ist so gerichtet, daß sie den Waagen-Kolben 139 im Sinne einer Vergrößerung des Durchflußquerschnitts der Druckwaage wirkt.

Der für die Druckwaage 47 geltenden Gleichgewichtsbedingung

p_W.A = p_L.A + F_W (5)

ist unmittelbar die Beziehung

p_W - p_L = F_W/A (6)

entnehmbar, aus der sich die Last-Unabhängigkeit des über das Hauptsteu­ erventil 43 - mit eingestelltem Strömungswiderstand der Einstelldrossel 61 ₁ bzw. in der Funktionsstellung II der Einstelldrossel 61 ₂ - fließenden Hydrauli­ köl-Stromes und damit die zeitliche Konstanz der Bewegungsgeschwindig­ keit des Antriebszylinderkolbens 28 ergibt, dies natürlich unter der Voraus­ setzung, daß die beiden Vorspannventile 44 und 46 in ihre Durchfluß- Stellungen I gesteuert sind.

Durch die Festdrossel 138 wird als Sicherheitsfunktion eine Begrenzung des über das Hauptsteuerventil 43 fließenden Hydrauliköl-Stromes erreicht

In der Anfangsphase der zur Erläuterung angenommenen Betriebssituation öffnet, nachdem das Hauptsteuerventil 43 in seine Funktionsstellung I um­ geschaltet ist, zuerst das zwischen den A-Steuerausgang 53 des Hauptsteu­ erventils 43 und den A-Verbraucheranschluß 56 des Hydrozylinders 14 ge­ schaltete Vorspannventil 44. Dieses Öffnen erfolgt, sobald im Ringraum 116 der Druck des Vorspannventils 44 den Wert p_O erreicht, was schon kurz nach dem Umschalten des Hauptsteuerventils 43 der Fall ist. Der Druck P_O, unter dem der Ventilkörper 97 gegen die Wirkung der Ventilfeder 59 zur Freigabe eines "ringförmigen" Ventilspalts 147 verschoben werden kann, kann einen typischen Wert um 80 bar haben.

Mit dem Öffnen des zustromseitigen Vorspannventils 44 wird Druck zum ei­ nen in den bodenseitigen Druckraum 32 des Hydrozylinders 14 und zum an­ deren in die innere Steuerkammer 128 des in der Funktionsstellung 1 des Hauptsteuerventils 43 im Rücklauf liegenden Vorspannventils 46 eingekop­ pelt, sodaß im bodenseitigen Druckraum 32 und in der Steuerkammer 128 derselbe Druck herrscht.

Unmittelbar nach dem Öffnen des zustromseitigen Vorspannventils 44 öffnet, hiergegen geringfügig verzögert, auch das im Rücklauf liegende Vorspannventil 46, so daß über dessen sich öffnenden Ventilspalt Druckmedium - Hy­ drauliköl - aus dem stangenseitigen Druckraum 31 des Hydrozylinders 14 zum Tank 58 des Druckversorgungsaggregats 48 abströmen kann.

In einem sich nach dem Umschalten des Hauptsteuerventils 43 ergebenden stationären Zustand in dem über die Ventilspalte 147 der Vorspannventile 44 und 46 zeitlich konstante Durchflußmengen strömen, wirken die Vorspann­ ventile 44 und 46 als Regeldrosseln, über denen ein Druckabfall auftritt, der den Betrag des Druckes P_S bestimmt, der sich im stangenseitigen Druck­ raum 31 des Hydrozylinders 14 aufbaut, wenn der Kolben 28 durch die Wir­ kung des in seinen bodenseitigen Druckraum 32 eingekoppelten Druckes verschoben wird. Dieser Druck bzw. Druckabfall hat in einer typischen Aus­ legung der Vorspannventile einen Wert, der bei der Nenn-Durchflußmenge 0,5 bis 2% des Systemdruckes entspricht.

Der im stangenseitigen Druckraum 31 des Hydrozylinders 14 herrschende Druck P_S ist auch in die innere Steuerkammer 128 des zustromseitigen Vor­ spannventils 44 eingekoppelt und wirkt somit gleichsinnig mit dem im Rin­ graum 116 herrschenden Druck, d. h. im Sinne einer Vergrößerung des Ven­ tilspaltes 147 des zustromseitigen Vorspannventils jedoch mit vernachläs­ sigbarem Beitrag. Bedingt durch die Regelwirkung der Ventilfedern sind mit jedem Wert der Last und der Durchflußmenge definierte Mittelwerte der Weiten der Ventilspalte 147 der Vorspannventile 44 und 46 verknüpft.

Tritt im Verlauf der Vorschubbewegung des Kolbens 28 eine Lastumkehr ein, derart, daß diese ihre Angriffsrichtung umkehrt, d. h. die Vorschubbewegung des Kolbens 28 in Richtung des Pfeils 133' unterstützt, so fällt der Druck P_B im bodenseitigen Druckraum 32 des Hydrozylinders ab und demgemäß auch der Druck in der inneren Steuerkammer 128 des rücklaufseitigen Vorspann­ ventils 46. Der Ventilkörper 97 dieses Vorspannventils 46 erfährt dadurch eine Verschiebung in Richtung auf die Sperrstellung, die auch erreicht wird, sobald der Druck in der inneren Steuerkammer 128 unter den Wert P₀ ab­ sinkt, ab dem, zu niedrigeren Werten des Druckes hin, die Schließkraft der Ventilfeder 59 des Vorspannventils 46 ausreicht, um dieses zu schließen. Der Rücklauf-Strömungspfad wird dadurch abgesperrt und wird erst wieder freigegeben, nachdem der Druck im bodenseitigen Druckraum 32 des Hy­ drozylinders 14 und in der inneren Steuerkammer 128 des im Rücklauf lie­ genden Vorspannventils 46 wieder den Mindest-"Öffnungs"-Druck P₀ erreicht hat. In einem nach einem solchen ersten Einspannzyklus sich ergebenden stationären Zustand wird somit, auch wenn die Last am Kolben 28 gleichsam zieht, in dem stangenseitigen Druckraum 31 ein gegen den im bodenseitigen Druckraum 32 herrschenden Druck P_B wirkender Druck aufgebaut, d. h. der Kolben 28 des Zylinders 14 gleichsam eingespannt, und dadurch erreicht, daß auch bei Umkehrung der Last-Angriffsrichtung die Bewegungsge­ schwindigkeit des Kolbens 28 des Hydrozylinders dem durch Einstellung des Hauptsteuerventils 43 vorgegebenen Wert entspricht.

Das mit Bezug auf die Funktionsstellung I des Hauptsteuerventils 43 Aus­ geführte gilt, wie unmittelbar ersichtlich, sinngemäß auch für dessen Funkti­ onsstellung II, in der die Druckeinkopplung in den stangenseitigen Drucker­ raum 31 des Hydrozylinders 14 erfolgt und das an den bodenseitigen Druck­ raum 32 angeschlossene Vorspannventil 44 im Rücklauf liegt.

Die Vorspannung der Ventilfedern 59 und die Flächendifferenz ΔA gemäß der Beziehung (3) sind so aufeinander abgestimmt, daß die Vorspannventile 44 und 46 auch die Funktion von Druckbegrenzungsventilen vermitteln, die für den Fall, daß das Hauptsteuerventil 43 in seine dem Stillstand des Hy­ drozylinderkolbens 28 zugeordnete Grundstellung 0 geschaltet ist und das in den Druckräumen 31 und 32 sowie in den Anschlußkanälen 79 ₂ und 79 ₁ ein­ gesperrte Druckmedium, z. B. durch Erwärmung, unter erhöhten Druck ge­ langt, ab einem Mindestdruck, der z. B. um 20% höher gewählt ist als der maximale Systemdruck, auf den das Druckversorgungsaggregat 48 ausgelegt ist, selbsttätig öffnen, so daß Druckmedium aus dem stangenseitigen Druckraum 31 und/oder aus dem bodenseitigen Druckraum 32 des Hydrozy­ linders 14 zum Tank 58 hin abströmen kann.

In einer typischen Auslegung der Antriebseinrichtung 10 sind die Ventilfe­ dern 59 der Vorspannventile 44 und 46 so weit vorgespannt, daß diese ab einem Mindestdruck P₀ von 80 bar "geregelt" öffnen, und daß der maximal nutzbare Systemdruck P_max einen Wert um 160 bar hat. Damit im Falle gerin­ ger Transportlasten 11' ein weitgehend verlustleistungsfreier Betrieb der Antriebseinrichtung 10 möglich ist, sind, wie in der Fig. 1 gestrichelt schema­ tisch vereinfacht dargestellt ist, den Ventilfedern 59 einzeln zugeordnete Vorspannungs-Stellelemente 150 vorgesehen, die durch Ausgangssignale der elektronischen Steuereinheit 42 ansteuerbar sind, der als Last- Informationsangabe die Ausgangssignale des Lastsensors 39 zugeleitet sind.

Claims (14)

1. Hydraulische Antriebseinrichtung (10) für das Neigen eines eine Last (11) tragenden Mastelements (12), das mittels eines doppelt­ wirkenden Hydrozylinders (14) um eine Achse (13) schwenkbar ist, wobei, je nach Anordnung der Last an dem Mast und Schwenkrich­ tung des Mastes das von der Last und dem Mastelement entfaltete Gesamtmoment die Schwenkbewegung entweder unterstützt oder dem vom Antriebszylinder zu entfaltenden Drehmoment entgegen ge­ richtet ist, mit einem Hauptsteuerventil (43), das eine dem Stillstand des Masts zugeordnete Grundstellung (0) und alternative, den einan­ der entgegengesetzten Schwenkrichtungen zugeordnete Funktions­ stellungen (I) und (II) hat, des weiteren mit einer Volumenstrom- Regelungseinrichtung, die in den alternativen Schwenk-Bewegungs­ richtungen die Einhaltung einer definierten, durch die Einstellung des Hauptsteuerventils vorgebbaren Geschwindigkeit der Zylinderkolben- Bewegung vermittelt und mit den beiden Druckräumen (32 und 31) des Hydrozylinders (14) einzeln zugeordneten, zwischen den jeweili­ gen Druckraum und einen der Steueranschlüsse (53 und 54) des Hauptsteuerventils (43) geschalteten Vorspannventilen (44 und 46), durch die die Funktion implementiert ist, daß der Zylinder (14) in jeder Schwenkrichtung einen Mindestdrehmoment entfalten muß, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) Die Vorspannventile (44 und 46) sind als druckgesteuerte 2/2- Wege-Proportionalventile ausgebildet, die bis zu einem Min­ dest-Steuerdruck P₀, der signifikant niedriger ist als der maxi­ male Ausgangsdruck Pmax des Druckversorgungsaggregats (48), sperrend sind und ab Überschreiten dieses Mindeststeu­ erdruckes in monotoner Relation mit dem Ansteigen desselben zunehmend größere Überströmquerschnitte freigeben;
• b) die Vorspannventile (44 und 46) haben je eine Steuerkammer (128), die mit demjenigen Druckraum (31 bzw. 32) des An­ triebs-Hydrozylinders (14) in kommunizierender Verbindung steht, der über das jeweils andere Vorspannventil (46 bzw. 44) an das Hauptsteuerventil (43) angeschlossen ist;
• c) die beiden Vorspannventile (44 und 46) sind sowohl durch Druckeinkopplung in eine Anschlußkammer (77 ₁, 77 ₂) des je­ weiligen Ventils (44 bzw. 46) als auch durch den in ihre jeweili­ ge Steuerkammer (128) eingekoppelten Druck aufsteuerbar.

2. Hydraulische Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Vorspannventile (44 und 46) auf denselben Öffnungsdruck P₀ ausgelegt sind.

3. Hydraulische Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ihre Auslegung dahingehend, daß der Öffnungsdruck P₀ dem Maximalwert desjenigen Druckes entspricht, der benötigt wird, um das Mastelement (12) aus einer Position heraus, die maximaler Drehmo­ mententfaltung des Mastelements, für sich allein gesehen, entspricht, schwenken zu können.

4. Hydraulische Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsdruck P₀ der Vorspann­ ventile abgesehen von Abweichungen von ±15% gleich dem halben Wert eines maximalen Betriebsdruckes P_max der Antriebseinrichtung ist.

5. Hydraulische Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannventile (44 und 46) als Sitzventile ausgebildet sind, deren Ventilkörper durch Federn defi­ nierter Vorspannung gegen den Ventilsitz gedrängt werden.

6. Hydraulische Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorspannung der Ventilfedern (59) der Vorspann­ ventile (44, 46) einstellbar ist.

7. Hydraulische Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorspannung der Ventilfedern gesteuert einstellbar ist, vorzugsweise in Abhängigkeit von lastcharakteristischen Aus­ gangssignalen eines Lastsensors elektrisch gesteuert einstellbar ist.

8. Hydraulische Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) Der Ventilsitz des jeweiligen Vorspannventils (44 bzw. 46) hat eine im wesentlichen konische Fläche (96), die den Über­ gangsbereich zwischen einer Bohrungsstufe (104) des Durch­ messers D₁ und einer Bohrungsstufe (121) kleineren Durch­ messers D₂ des Ventilgehäuses (89) bildet, in denen der Ventil­ körper (97) mittels je eines Führungsflansches (102 und 118) druckdicht gleitend verschiebbar geführt ist;
• b) Der Ventilkörper (97) hat einen kegelstumpfförmigen Mittelab­ schnitt (99), der über eine kreisförmige Dichtkante (98), die den Basisrand größten Durchmessers D₃ des Mittelabschnitts des Ventilkörpers markiert, an einen zylindrischen Abschnitt (101) anschließt, der sich zwischen dem Führungsflansch (102) des größeren Durchmessers D₁ und dem Mittelabschnitt (99) erstreckt, und ist über ein stangenförmiges Zwischenstück (115), dessen Durchmesser d kleiner ist als der Durchmesser D₂ des kleineren Führungsflansches (118) mit diesem verbunden;
• c) Der zylindrische Abschnitt (101) des Ventilkörpers (97) durch­ setzt axial einen Ringraum (116), der über einen Steuerkanal (76 ₁ bzw. 76 ₂) mit einem korrespondierenden Steuerausgang (53 bzw. 54) des Hauptsteuerventils (43) verbunden und ein­ seitig axial beweglich durch den Führungsflansch (102) des Durchmessers D₁ begrenzt ist;
• d) Das stangenförmige Zwischenstück (115) des Ventilkörpers (97) durchsetzt axial einen inneren Ventil-Ringraum (122), der über einen Anschlußkanal (79 ₁ bzw. 79 ₂) mit dem zugeordne­ ten Verbraucheranschluß (56 bzw. 57) des Antriebs- Hydrozylinders (14) in kommunizierender Verbindung steht und axial beweglich durch den Führungsflansch des kleineren Durchmessers D₂ begrenzt ist;
• e) Der Führungsflansch (118) bildet mit seiner den inneren Ventil­ ringraum (122) abgewandten Stirnfläche (131) die axial beweg­ liche Begrenzung der Steuerkammer (128), die dem am Ver­ braucheranschluß (57 bzw. 56) des jeweils anderen Vorspann­ ventils (46 bzw. 44) herrschenden Druck ausgesetzt ist;
• f) Die Ventilfedern (59) greifen an den dem Ventilsitz (96) jeweils abgewandten Außenseiten des jeweiligen Führungsflansches (102) des Durchmessers D₁ des jeweiligen Ventilkörpers (97) an und sind gehäusefest axial abgestützt.

9. Hydraulische Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchmesser D₁ des jeweils äußeren - größeren - Führungsflansches (102) der Ventilkörper (97) der beiden Vorspann­ ventile (44 und 46), der Durchmesser D₂ ihres jeweils inneren - kleine­ ren Führungsflansches (118) und der Durchmesser D₃ des zylindri­ schen Abschnitts (101) der Ventilkörper (97) gemäß der Relation
D₂ ² = D₁ ² - D₃ ²
aufeinander abgestimmt sind.

10. Hydraulische Antriebseinrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis D₃/D₂ des Durchmes­ sers D₃ des zylindrischen Abschnitts (101) des Ventilkörpers (97) Zum Durchmesser D₂ seines kleineren Führungsflansches (118) einen Wert zwischen 1,05 und 1,15, vorzugsweise einen Wert um 1,1 hat.

11. Hydraulische Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannventile (44 und 46) iden­ tisch ausgebildet sind.

12. Hydraulische Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannventile (44 und 46) als Patronenventile mit abschnittsweise zylindrisch rohrförmig gestalteten Gehäusehülsen (89) ausgebildet sind, die in Aufnahmebohrungen und 72₂) eines Anschlußblocks (73) einschraubbar und durch Ringdich­ tungen (92, 94, 112) gegen die Aufnahmebohrungen abdichtbar sind (Fig. 3).

13. Hydraulische Antriebseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aufnahmebohrungen (72 ₁ und 72 ₂) voneinander gegenüberliegend angeordneten Stirnflächen (83 und 84) des An­ schlußblocks (73) her derart angebracht sind, daß ihre zentralen Ab­ schnitte (86 ₁ und 86 ₂) in seitlichem Abstand parallel zueinander ver­ laufen.

14. Hydraulische Antriebseinrichtung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußblock (73) aus einer Mehrzahl von Segmentplatten (74_i, i = 1 bis n) durch Hartlöten zu­ sammengefügt ist, und daß innerhalb des Anschlußblocks (73) ange­ ordnete Steuerkanäle (76 ₁ und 76 ₂), sowie Anschlußkammern (77 ₁ und 77 ₂), desweiteren Überströmkammern (78 ₁ und 78 ₂) sowie mit diesen in kommunizierender Verbindung stehende Anschlußkanäle (79 ₁ und 79 ₂) über die die möglichen Verbindungen des A- Steueranschlusses (53) und des B-Steueranschusses (54) des Hauptsteuerventils (43) mit den Verbraucheranschlüssen (56 und 57) des Antriebs-Hydrozylinders (14) druckgesteuert freigebbar und ab­ sperrbar sind, durch miteinander fluchtende und/oder miteinander in Querschnittüberlappung stehende Öffnungen der Segmentplatten (74 _i) gebildet sind.