EP3067309B1 - Steuerventil für ein hydraulisches Aggregat und hydraulisches System mit einem entsprechenden Steuerventil - Google Patents

Steuerventil für ein hydraulisches Aggregat und hydraulisches System mit einem entsprechenden Steuerventil Download PDF

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EP3067309B1
EP3067309B1 EP15158476.0A EP15158476A EP3067309B1 EP 3067309 B1 EP3067309 B1 EP 3067309B1 EP 15158476 A EP15158476 A EP 15158476A EP 3067309 B1 EP3067309 B1 EP 3067309B1
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control valve
stroke
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winch
pressure
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Definitions

  • the present invention relates to a control valve for a hydraulic unit and a hydraulic system with a corresponding control valve.
  • the present invention relates to a control valve for a hydraulic consumer operated by a hydraulic motor, e.g. a winch with a mooring function, a winch system with a mooring function, such as for a ship or a piste grooming vehicle, or a crane or excavator, or a linear drive, such as a boat; a hydraulic cylinder.
  • Winches generally have an operating mode in which a frequently hydraulically driven winch winds or unwraps a rope or rope or chain, etc., by rotating a winding drum.
  • the rope or rope or chain, etc. is held in a stopped state by the winding drum, such as by a brake device mounted on the winding drum.
  • the rope is held by an additional gripping device holding the rope.
  • another mode of operation is provided to avoid overstressing the rope or slacking the rope, such as is desirable in rope winches on cargo cranes or ships or in traction winches.
  • winches are used as traction winches on piste maintenance vehicles in order to support the driving while working on steep ski slopes.
  • the rope is anchored by a rope winch mounted on the slope maintenance vehicle uphill to a terrain-fixed point. An uphill run of the piste grooming vehicle can then be supported by a winding operation of the winch, whereas the winch can be used when driving along a downhill slope to support the braking effect.
  • a mooring function is to be understood as a mode of operation of a cable winch in which a rope is kept taut and under tension.
  • a mooring function can be understood as an operating mode in which, despite the load present, a mass flow above a minimum value is provided.
  • a winch for a vehicle crane in which a rope stress or a slack rope formation when changing the length of a crane jib can be prevented by means of an additional compensation device.
  • a low cable traction is applied by the compensation device on the load rope, so that this is stretched by the winch and the rope is wound at a necessary lower rope length between the winch and a rope fixation point, while the load rope is obtained at the required larger rope length of the winch ,
  • a hydraulic motor of the winch controlling main control valve which is arranged in the form of a 5/3-way valve in front of the hydraulic motor of the winch
  • an electrically operated 2/2-way valve and a pressure-limiting 2/2-way valve provided so that the compensation device can bridge a provided in a supply line of the hydraulic motor load-holding valve after the main control valve and connects the main control valve downstream supply ports of the hydraulic motor.
  • the pressure set at the pressure limiting 2/2 is arranged in the form of a 5/3-way valve in front of the hydraulic motor
  • a device for automatic control of the tensile force of a rope for a piste care vehicle is from the document EP 1 118 580 B1 known.
  • An adjustment and regulation of the tensile force of a rope of an overhead winch of the snow grooming vehicle takes place here via a connected to a winch drive control unit, which is connected to pressure sensors, by means of a calculated in the control unit and setpoint based on the signals of the pressure sensors, the detect the pressure at a changeover valve of the highest value.
  • the shuttle valve is connected between delivery lines of right-side and left-side drives in a forward direction or a reverse direction.
  • control valves for such systems are, for example, from the documents US 6,182,697 B1 and DE 42 21 757 A1 known.
  • control valve for a hydraulic unit.
  • the control valve comprises a first state for continuously dispensing a pressure medium to a hydraulic consumer, in particular a mooring winch operated by a hydraulic motor, or a hydraulic cylinder, wherein a supply port of the control valve to be connected to the hydraulic consumer a supply port is connected to a pressure port, and a second state in which the supply port is connected via a discharge passage of the control valve to a tank port of the control valve.
  • control valve comprises a third state with a corresponding stroke, along which the supply channel is connected to the discharge channel superimposed, wherein the supply channel and / or the discharge channel has a stroke-dependent cross-sectional area.
  • a compact control valve is thus provided with a state for controlling a mass flow and / or pressure occurring at the supply connection of the control valve, without the need for separate saddle structures.
  • control valve comprises a spool, which is designed such that a mass flow at the supply connection along the entire stroke of the third state is greater than zero.
  • the mass flow at the supply port along a portion of the stroke of the third state is lowered to a constant residual level.
  • a predetermined pressure can be provided at the supply connection independent of the load, which allows fine adjustment of the cable tension by the cable winch during mooring.
  • a control device is further provided, which is designed for automatic control of the control valve at least along the stroke on the basis of an external signal, the pressure and / or load on the hydraulic load, in particular in the case of a winch a winch load and or a cable pull force and / or a cable speed and / or a cable length output by the cable winch, so that a pressure output at the supply connection can be regulated to a predetermined value.
  • a control device is further provided, which is designed for automatic control of the control valve at least along the stroke on the basis of an external signal, the pressure and / or load on the hydraulic load, in particular in the case of a winch a winch load and or a cable pull force and / or a cable speed and / or a cable length output by the cable winch, so that a pressure output at the supply connection can be regulated to a predetermined value.
  • a sensor device is further provided for detecting at least one actual value signal based on the external signal, wherein the control device for automatically determining a deviation of the at least one actual value signal of at least one setpoint signal and for controlling the control valve is, so that the deviation is minimized.
  • the control device for automatically determining a deviation of the at least one actual value signal of at least one setpoint signal and for controlling the control valve is, so that the deviation is minimized.
  • the sensor device comprises a pressure sensor and the control device is for determining a deviation of an actual pressure configured on or after the supply connection of a desired pressure. This allows a load-independent regulation of the pressure at the supply connection to a constant level.
  • the third state is designed for mass flow and pressure control.
  • a mass flow and pressure provided to the supply port of the control valve are provided to a desired extent by having an external control signal, for example by a user via an operator interface, such as a joystick or the like, or an internal feedback in the control valve Mass flow and pressure control takes place.
  • the third state comprises a first Hubwegabterrorism and a second Hubwegabrough having away from a neutral position a greater stroke, as a first Hubwegabrough corresponding stroke relative to the neutral position.
  • the mass flow output at the supply connection can be regulated via the second stroke path section to a constant level greater than zero.
  • the cross-sectional area of the discharge channel along the second Hubwegabitess varies depending on the stroke, in particular, the cross-sectional area of the discharge channel increases with increasing stroke.
  • the third state begins relative to a neutral position of the control valve after a further stroke corresponding to the second state in a range of 20% to 60% of the total stroke.
  • the hydraulic consumer is a winch with mooring function and the first state is for continuous unwinding or dispensing of a rope by the winch and the second state is formed to a continuous winding of the rope by the winch.
  • control valve is a CAN bus valve with electronics. This can be dispensed with an additional external control.
  • a maximum cross-sectional area of the inlet nozzle is in a range of 20 mm 2 to 24 mm 2.
  • a winch system comprising a winch with mooring function for a ship or a piste grooming vehicle or a crane or excavator, a hydraulic motor for operating the winch and a control valve according to the above-described Aspect of the invention.
  • a compact winch with mooring function is provided.
  • the mooring function can be used to keep the pressure of a cylinder constant. This is necessary, for example, for holding / regulating the contact pressure in a snow plow.
  • the advantage of the mooring function proposed in various aspects of the invention lies in good flexibility in electronic parameters used to control the mooring function and in lower cost of the hydraulic components to implement the mooring function.
  • a hydraulically operated winch system 1 is shown.
  • the winch system 1 may be provided on a ship or a piste grooming vehicle or a crane or an excavator.
  • the winch system 1 comprises a winch 5 with a drum 46 on which a rope 3 is wound.
  • the drum 46 is operated by a hydraulic motor 47, which is supplied with hydraulic fluid via supply lines 48 by a hydraulic pump (not shown).
  • the cable winch system 1 further comprises a control valve 49, which is arranged in the hydraulic circuit of the hydraulic drive in front of the hydraulic motor 47.
  • a sensor arrangement is provided in the cable winch system 1, which may comprise at least one of different sensor units 50, 51, 54.
  • a rotation and / or a direction of rotation of the drum 46 may be detected by the sensor unit 50, wherein in one illustrative example, the rotational speed of the drum 46 may be detected by the sensor unit 50.
  • a voltage of the cable 3 can be detected.
  • a speed of the rope for example during winding or unwinding, can be detected by the detection device 51.
  • power and / or load of the hydraulic motor 47 may be monitored by a sensor unit 54 on the hydraulic motor 47.
  • the hydraulic pressure in the hydraulic motor 47 and / or a speed and / or torque, etc. of the hydraulic motor 47 are detected.
  • This in Fig. 1 shown winch system 1 may further include a control device having, for example, a logic unit 44.
  • the logic unit 44 is connected to the sensor arrangement, so that the sensor signals output by the sensor units 50, 51 and 54 are supplied to the logic unit 44.
  • the logic unit 44 may include a processor, such as a CPU of a computer system.
  • the logic unit 44 from the sensor array detected actual value signals from at least one of the sensor units 50, 51, 54, respectively.
  • the logic unit 44 is configured to determine control signals based on the sensed actual value signals supplied to the logic unit 44.
  • the control signals are output from the logic unit 44 to the control valve 49, so that the control valve 49 is controlled by the logic unit 44, wherein an operating mode of the hydraulic motor 47 is adjusted by the control valve 49.
  • a first state of the control valve 49 may cause a winding operation of the winch 5, in particular, the first state may correspond to a winding mode of the winch system 1.
  • a second state of the control valve 49 may cause a discharge or unwinding of the cable 3 from the winch 5, in particular, the second state may correspond to a unwinding mode of the cable winch system 1.
  • the hydraulic motor 47 in the first state of the control valve 49, may output high torque at low drum rotation speed, thereby allowing the cable 3 to be wound under load.
  • the hydraulic motor 47 in the first state of the control valve 49, can provide a low torque at high rotational speed of the drum 46, which corresponds to a high-speed, no-load winding.
  • Control valve 49 may be provided, for example, by electrical lines and / or wireless connections.
  • a safety switch 53 configured to turn off the hydraulic motor 47 by switching the control valve 49 to a neutral state may be provided.
  • the safety switch 53 can be triggered manually or automatically when the cable tension is exceeded above a predetermined maximum value.
  • the predetermined maximum value may be, for example, a setpoint input via an input device 55 directly in the safety switch or indirectly via the logic unit 44.
  • set values for the rotational speed of the drum 46 and / or a hydraulic pressure on the hydraulic motor 47 and / or a torque output by the hydraulic motor and / or a speed output from the hydraulic motor 47 may be provided via the input device 55.
  • the safety switch 53 may be a mechanical or electromechanical or electrical or electronic switch. Thereby, for example, exceeding of predetermined maximum values input by a user via the input device 55 can be effectively prevented by the safety switch 53.
  • the tensile force of the rope 3 in the in Fig. 1 shown winch unit 1 are automatically controlled.
  • at least one actual value signal from at least one of the sensor units 50, 51, 54 is detected and output to the logic unit 44.
  • a deviation of the actual value signal from the setpoint signal is determined by the logic unit 44 and a control signal is output from the logic unit 44 to the control valve 49 to the hydraulic motor 47th fully automatic control.
  • a minimization of the deviation of the at least one detected actual value from a desired value can be achieved, so that the at least one actual value is kept as constant as possible during operation of the cable winch system 1, in particular in one of the states of the control valve 29.
  • a deviation of the actual value from the nominal value by as much as 10% of the nominal value, for example by less than 5% or by less than 1% may be as constant as possible.
  • Possible target values may be a pressure on the control valve, a pressure in the engine, a winch load, a cable pull, a rope speed, a length of the discharged or unwound rope, a length of the wound rope, a change in length of the issued and / or wound rope per unit time ( eg per second, per 5 seconds, per 10 seconds, etc.) and the like.
  • setpoints may also relate to external parameters, such as a vehicle speed (excavator or piste grooming vehicle), swell (ship), weight of a load (crane), and the like.
  • an automatic control of operation of the winch 5 can be provided, so that according to the foregoing explanations deviations, for example in the cable force and / or hydraulic pressure in the hydraulic motor 47 and / or in the rotational speed of the drum 46 and / or in a tensile force of the rope 3 are minimized. It is therefore an automatic control of the operation of the winch 5 in the winch system 1 is provided, which takes into account the dynamics of the application, for example as a mooring winch on a ship or on a snow grooming vehicle or on an excavator or on a crane without by a Operator additional manual control inputs, for example via a joystick, are required.
  • a control of the control valve 49 may be effected by external control signals input by, for example, a user of the illustrated winch system 1 by means of a user interface (not shown).
  • the user interface may be, for example, a joystick, a keyboard, a button, a touch screen, or other suitable device that allows an operator to input control commands to control the control valve 49.
  • the user interface (not shown) may be directly connected to the control valve or be provided on / in the control valve.
  • the user interface may be directly or indirectly connected to the logic unit 44.
  • the sensor units 50, 51 detects a deviation in the cable speed with which the cable 3 is rolled up or output by the drum 46, and / or a change in the speed of the drum 46, which is dependent on a set value for the cable speed of the cable 3 and / or for a rotational speed of the drum 46 deviates. Due to the determined deviation, the logic unit 44 outputs a control signal to the control valve 49 in order to minimize the deviation or readjust the different size.
  • the winch system 1 in this case, as explained above, provide a control of the winch 5, which is independent of the cable pulling force applied to the cable 3.
  • a rope speed of the rope 3 can be detected by the sensor unit 51 and as an actual value signal to the logic unit 44 are issued.
  • a comparison of the actual value signal of the rope speed with a setpoint signal for example given by the instantaneous speed of the vehicle on a slope or a setpoint input via the input device 55, can be compared.
  • a supporting braking action by the cable wind system 1 can be achieved by setting the speed of the drum 46, and consequently the rope speed of the cable 3, by means of the hydraulic motor 47 in that the cable speed 3 detected by the sensor unit 51 is smaller than the instantaneous speed of the piste grooming vehicle on a slope.
  • an allowable maximum speed given on the slope for the piste care vehicle can be predetermined here.
  • the amount of braking action may be further adjusted via a predetermined deviation of the cable speed from the instantaneous speed; for example, in some illustrative examples, it may be desirable herein a predetermined deviation of the rope speed from the instantaneous speed of the piste grooming vehicle is maintained.
  • a cable speed can be set which is greater than or equal to the speed of the piste grooming vehicle.
  • a tensile force can be maintained in the rope, which supports the travel drive more or less depending on the size.
  • the cable winch system 1 basically provides a cable 3 held taut and under tension in all driving situations.
  • this is not a limitation on piste grooming vehicle, but can also be done for ships, excavators and cranes in respective operating modes. It is noted that a control as described with reference to the preceding examples is independent of the cable pull force present on the cable 3.
  • a rope speed of the rope 3 in some illustrative embodiments may e.g. can be done by detecting the rotational speed of a pulley (not shown) with a constant diameter or by detecting the speed of the cable drum based on the sensor unit 50, in the latter case, if necessary, the changing drum diameter is taken into account by wound cable layers.
  • a method for winch control of the winch 5 within the winch system 1 in the illustrative application of a ship or an excavator or a crane or a piste grooming vehicle detecting a value as an actual value, the speed of a load to be conveyed by the winch 5 (not illustrated), such as the ship or the piste grooming vehicle or a load to be conveyed by the crane or excavator, detecting a rope speed or a magnitude proportional to the rope speed as an actual value, comparing the detected actual value and determining a control signal for the control valve 49
  • Basis of a deviation of the actual value of a predetermined desired value, eg a speed of the vehicle or the like include, wherein minimizing the deviation in the further operation of Winch 5 or a constant holding a deviation at a desired level in the further operation of the winch 5 is achieved.
  • Fig. 1 illustrative applications with a winch described above, it is noted that alternatively instead of the winch 5 in Fig. 1 another hydraulic consumer may be provided, such as a linear actuator, wherein a supply of a hydraulic cylinder is controlled by a hydraulic pump by means of the control valve 49. Furthermore, the pressure in the hydraulic consumer and / or the load on the hydraulic consumer can be detected by a suitable sensor arrangement and used to control the control valve 49 analogously to the preceding description.
  • a suitable sensor arrangement and used to control the control valve 49 analogously to the preceding description.
  • Fig. 2 schematically shows a section 100 of a circuit diagram in a supply system in front of a hydraulic motor, for example, the hydraulic motor 47 in Fig. 1 , with a control valve 110, which the control valve 47 in Fig. 1 and is controlled by a controller 114.
  • the control valve 110 may, in some illustrative embodiments of the invention, be configured as a spool valve with a spool 112, the control device 114 being implemented as a spool control.
  • the control device 114 controls a stroke of the control valve 110, in particular of the spool 112 in the control valve 110, if the control valve 110 is designed as a slide valve.
  • the control device 114 may be supplied with a control signal which controls a stroke of the control valve 110.
  • the control signal in the control device may be controlled based on external signals.
  • the control device 114 may, for example, be connected to a user input, such as a joystick or the like, so that the control valve 110 can be controlled by an operator.
  • the controller 114 may be configured to automatically control the control valve 110.
  • the control device comprises a logic unit corresponding to the logic unit 44 Fig. 1 or may be associated with it, with reference to the preceding description.
  • the control valve 110 has a first supply port A, a second supply port B, a pressure port P, a first tank port R1 and a second tank port R2, the second tank port R2 being optional is provided. In some alternative embodiments, only one of the tank ports R1, R2 may be provided, eg the tank port R1.
  • Valve spool portions corresponding to a first state I of the control valve 110, a second state II of the control valve 110, a third state III of the control valve 110, and a neutral position N of the control valve 110 are formed along the spool 112.
  • the states I, II, III and N can correspond, for example, to different stroke path sections of a stroke path of the spool 112 in the control valve 110 along the spool.
  • the first state I corresponds, for example, a first Hubwegabterrorism
  • the second state II a second Hubwegab(2017)
  • the third state III a third Hubwegabexcellent
  • the neutral position N corresponds to a fourth Hubwegabexcellent.
  • the neutral position N may correspond to a zero position of the spool 112 in the control valve 110.
  • the first Hubwegabrough according to the first state I may, for example, a right-hand relative to the neutral position N along the first Hubwegabitess correspond.
  • the second state II may, for example, correspond to a left-hand stroke about the second stroke path section.
  • the third state III may, for example, correspond to a left-hand stroke around the third stroke-path section, wherein the left-hand stroke according to the third travel-path section is greater than the left-hand stroke according to the second travel path section.
  • this is not a limitation of the present invention, as any combination of states I, II, III, and N may be formed along the spool 112.
  • a first supply channel between the pressure port P and the second supply port B and a first discharge channel between the first supply port A and the second tank port R2 can be provided along the first Hubwegabitess.
  • the first supply channel between the pressure port P and the second supply port B may, for example, have a stroke-dependent cross-section which increases with increasing stroke from the neutral position N to the first state I, so that a mass flow at the second supply port
  • the stroke-dependent cross section of the first supply channel represents a cross section along the flow path of the pressure medium along the first supply channel between the second supply port B and the pressure port P with stroke-varying cross-sectional area.
  • the cross section between a gate edge and an edge of one the supply port B connected hole stroke dependent on the position of the slide can be adjusted.
  • the cross-section along the stroke can have a monotonically increasing or decreasing cross-sectional area, with the cross-sectional area increasing or decreasing from zero to a maximum cross-section.
  • channel represents a connection between two locations in the flow path of the pressure medium, which flows through the control valve between an input terminal and an output terminal.
  • a channel may represent a connection between P and A or between P and B or between A and R1 or between A and R2 or between B and R1 or between B and R2 or a portion of the aforementioned connection paths.
  • a second supply channel between the pressure port P and the first supply port A and a second discharge port between the second supply port B and the first tank port R1 can be provided along the second Hubwegabitess.
  • the second supply channel between the pressure port P and the first supply port A may, for example, have a stroke-dependent cross-section which increases with increasing stroke from the neutral position to the second state II, so that a mass flow through the second supply nozzle from the pressure port P to the first supply port A. increases, as previously explained with respect to the first supply channel.
  • the second discharge channel can furthermore be provided along the third stroke path section between the second supply connection B and the first tank connection R1, wherein furthermore a fourth connection can be formed between the first supply connection A and the pressure connection P, wherein according to the fourth connection, the second supply channel is connected overlying the Hubwegabitess with the first discharge channel overlapping.
  • the first and / or second bleed passage may have a stroke-dependent cross-section.
  • the first supply channel and / or the second supply channel has a stroke-dependent cross section.
  • the various states I to III of a control valve according to some illustrative embodiments of the invention will be described below with reference to FIG Fig. 3 described in which valve characteristics of a control valve according to some illustrative embodiments of the invention are shown.
  • the control valve has a first supply connection, a second supply connection, a pressure connection and a tank connection.
  • the control valve may correspond to the control valve 110 in FIG Fig. 2 be educated.
  • a stroke position H of a control valve is shown, such as the spool 112 in the control valve 110.
  • a neutral position N is arranged in which substantially no mass flow from a pressure port, eg P in Fig. 2 , to supply lines, eg the supply lines A and B in Fig. 2 , is available. This may correspond to a winch winch operation in some illustrative embodiments of the invention.
  • first stroke path section corresponding to a first state I (for example, the state I which, with regard to FIG Fig. 2 described above), wherein the first Hubwegabrough in Fig. 3 designated H1.
  • first state I for example, the state I which, with regard to FIG Fig. 2 described above
  • first Hubwegabrough in Fig. 3 designated H1.
  • second Hubwegabites corresponding to a second state II (eg, the state II, in terms of Fig. 2 described above), wherein the second Hubwegab(2017) in Fig. 3 labeled H2.
  • the second Hubwegabites H2 further includes a third Hubwegabrough corresponding to a third state III (eg, the state III, with respect Fig. 2 described above), wherein the third Hubwegabrough in Fig. 3 designated H3.
  • the mass flow Q B denotes the mass flow from the pressure connection, eg P in Fig. 2 , to the second supply connection, eg B in Fig. 2
  • the mass flow Q A the mass flow from the pressure port, eg P in Fig. 2
  • the first supply connection eg A in Fig. 2
  • the cross section A of a nozzle along the negative direction of the ordinate is positively plotted.
  • the cross section A B designates in particular the cross section of a discharge channel from the second supply connection B to the tank connection R1
  • the cross section A A designates the cross section of a discharge channel from the first supply connection A to the tank connection R 2.
  • the mass flow Q B along the first stroke H1 increases with increasing stroke in the first state I.
  • the cross section of a supply nozzle between the pressure connection, eg P in Fig. 2 , and the second supply connection, eg B in Fig. 2 gets bigger.
  • a discharge channel between the first supply connection, for example A in Fig. 2 , and a tank connection, eg R1 or R2 in Fig. 2 formed, whose cross-section increases with increasing stroke along the Hubwegabites H1.
  • the control valve in the second state II of the control valve is between the pressure port, eg P in Fig. 2 , and the first supply connection, eg A in Fig. 2 , A supply channel formed whose cross-section is stroke-dependent.
  • the cross section of the supply channel increases with increasing stroke along the stroke path section H2 (in FIG Fig. 3 to the right) until the maximum cross-section is reached, ie a maximum
  • a discharge channel is formed whose cross-section depending on the stroke along the Hubwegabitess H2 (in Fig. 3 to the right) increases.
  • the control valve With increasing stroke along the Hubwegabitess H2, in particular with entry into the Hubwegabites H3, the control valve is in the third state III on.
  • the supply channel between the pressure connection, eg P in Fig. 2 , and the first supply connection, eg A in Fig. 2 regulated by a control of the control valve, for example by means of a measuring throttle and a pressure compensator connected to a spool, so that with increasing stroke in Hubwegabites H3 results in a reduction of the cross section of the supply channel.
  • the control valve is configured such that a lowering of the mass flow through the nozzle is lowered to a constant level at which the cross section of the nozzle in the control valve remains constant and adjusts a load-independent mass flow control. It is possible that for reasons of stability or for reasons of minimizing the power loss, a falling or rising curve instead of the constant course of the characteristic curve can be defined by a corresponding design of the control valve.
  • the supply channel between the pressure connection and the first supply connection is connected in a superimposing manner to a discharge channel which is connected between the first supply connection A and a tank connection, for example R1 or R2 in FIG Fig. 2 , is formed.
  • This the mass flow between the pressure port, eg P in Fig. 2 , and the first supply connection, eg A in Fig. 2 , superimposed drainage channel may have a stroke-dependent cross section, so that effectively the mass flow from the pressure port, eg P in Fig. 2 , to the first supply connection, eg A in Fig. 2 , can be lowered with increasing cross-section.
  • the characteristic curve of Q A in FIG Fig. 3 eg be greater than zero along the stroke H3 or Further along the Hubwegabitess b in state III can be gradually lowered to a predetermined value greater than zero or increased along the Hubwegabitess b to a predetermined value.
  • a stroke-dependent cross-section of a discharge channel is opened to one of the tank ports R1 or R2 out, as shown by the line A A in Fig. 3 along the Hubwegabitess c is shown.
  • the cross-sectional area of the discharge channel along the Hubwegabitess c varies depending on the stroke, in particular, the cross-sectional area of the discharge channel with increasing stroke in Hubwegabites c is greater.
  • a winch may be operated in the hoistway section a of state III for winding a rope.
  • the rope (with a certain winch tension or a certain hydraulic pressure for the hydraulic motor of the winch) is kept taut.
  • Hubwegabites c unwinding of the rope can be done when a pulling load from the outside acts on the winch.
  • the stroke path section c can be used for the mooring function, wherein, for example, the entire supply inflow of the mooring valve (compare Q A in Fig. 3 ) and a considerably larger proportion of the hydraulic consumer, for example 100 l / min, via the discharge channel (see A A in FIG Fig. 3 ) can drain.
  • control valve may, as it regards the Fig. 1 .
  • Fig. 2 and Fig. 3 described may be a CAN bus valve with electronics. This allows increased system security with less wiring costs and a very high ease of use, the software of the electronics can be easily and optimally adapted to configurations of hydraulic consumers, such as a winch or a hydraulic cylinder.
  • a control valve may be provided for a hydraulic actuator powered by a hydraulic motor, wherein the control valve includes a first tank port, a pressure port, a first supply port for a first supply line of the hydraulic motor, a second supply port for a second supply line of the hydraulic motor hydraulic motor and a spool whose stroke in the control valve has three different Hubweg Suitee, wherein along a first Hubweg Schls a first supply channel between the pressure port and the first supply port and a first connection between the second supply port and the first tank port can be provided, wherein along a second Hubweg Schemes a second supply channel between the pressure port and the second supply port and a second connection between the first pressure port and the first tank port can be provided, and the Mooring function along a third Hubweg Schemes is provided, the third connection between the first supply terminal and the the first tank port and a fourth connection between the second supply port and the pressure port is formed, wherein the fourth connection along the third Hubweg Schemes by a first Ablass
  • first connection and / or the second connection may form a separate discharge channel with a stroke-dependent cross-section.
  • the third connection and / or the fourth connection may form its own supply channel with stroke-dependent cross-section.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerventil für ein hydraulisches Aggregat und ein hydraulisches System mit einem entsprechenden Steuerventil. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Steuerventil für eine durch einen hydraulischen Motor betriebenen hydraulischen Verbraucher, z.B. eine Seilwinde mit Mooring-Funktion, ein Seilwindensystem mit Mooring-Funktion, wie etwa für ein Schiff oder ein Pistenpflegefahrzeug oder einen Kran oder einen Bagger, oder einen Linearantrieb, wie z.B. einen Hydraulikzylinder.
  • Seilwinden weisen im Allgemeinen einen Betriebsmodus auf, bei dem eine häufig hydraulisch angetriebene Winde durch Drehung einer Wickeltrommel ein Seil oder ein Tau oder eine Kette usw. aufwickelt oder abwickelt bzw. ausgibt. In einem weiteren Betriebsmodus wird das Seil oder das Tau oder die Kette usw. in einem angehaltenen Zustand von der Wickeltrommel gehalten, etwa durch eine an der Wickeltrommel angebrachte Bremsvorrichtung. Alternativ wird das Seil durch eine das Seil haltende zusätzliche Greifvorrichtung gehalten.
  • In vielen Anwendungen wird neben den oben genannten Aufwickel- und Abwickel-Betriebsmoden ein weiterer Betriebsmodus vorgesehen, der eine Überbeanspruchung des Seils oder eine Schlappseilbildung des Seils vermeiden soll, wie es etwa bei Seilwinden an Lastkränen oder Schiffen oder bei Traktionswinden wünschenswert ist. Im letzteren Fall werden z.B. Seilwinden als Traktionswinden an Pistenpflegefahrzeugen eingesetzt, um den Fahrbetrieb während der Arbeiten an steilen Skihängen zu unterstützen. Hierbei wird das Seil von einer am Pistenpflegefahrzeug angebrachten Seilwinde bergauf an einem geländefesten Punkt verankert. Eine Bergauffahrt des Pistenpflegefahrzeugs kann dann durch einen Aufwickelbetrieb der Seilwinde unterstützt werden, wohingegen die Seilwinde bei Fahrten entlang einer Bergabrichtung zur Unterstützung der Bremswirkung eingesetzt werden kann. Dabei kann es aufgrund von Geländeunebenheiten passieren, dass das Seil zeitweise nicht ausreichend gespannt ist bzw. übermäßig gespannt wird, was Auswirkungen auf die Sicherheit für den Fahrer des Pistenpflegefahrzeugs hat und auch die Lebensdauer des Seils übermäßig beansprucht. Eine ähnliche Problematik tritt beim Einsatz von Seilwinden in Mooring-Winden von Schiffen und in Lastwinden von Kränen und in Baggern auf.
  • Im Allgemeinen ist es beim Auf- und Abwickeln durch Seilwinden erwünscht, eine konstante Zugkraft am Seil erzeugen und nach Möglichkeit das Seil unabhängig von der auf das Seil wirkenden Zugkraft straff und unter Spannung zu halten. In diesem Zusammenhang soll unter einer Mooring-Funktion ein Betriebsmodus einer Seilwinde verstanden werden, bei dem ein Seil straff und unter Spannung gehalten wird. Allgemein kann unter einer Mooring-Funktion ein Betriebsmodus verstanden werden, in dem trotz vorhandener Last ein Massenstrom über einem Mindestwert bereitgestellt wird.
  • In bekannten Anwendungen werden zur Bereitstellung der Mooring-Funktion häufig separate Druckregelventile vorgesehen oder aber die Versorgungsleitungen des Verbrauchers sind in einer Schwimmstellung mit dem Ablauf verbunden.
  • In der Schrift US 3,965,841 wird ein Mooring-Windensystem für ein Schiff beschrieben, wobei zwei Seilwinden durch ein Steuerventil gemeinsam angesteuert werden, so dass jeweils eine der Winden eine Aufwickel- oder Abwickeloperation bzw. Ausgabeoperation durchführen kann. Zusätzlich zum normalen Windenantrieb können mittels zweier zusätzlicher separater 4/3-Wegeventile sowohl eine Vorspannung des Seils an jeder Seilwinde, als auch Manipulationen unter Vorspannung des Seils erreicht werden.
  • Aus der Schrift WO 2011/156829 A1 ist eine Seilwinde für einen Fahrzeugkran bekannt, bei dem eine Seilbeanspruchung oder eine Schlappseilbildung bei Änderung der Länge eines Kranauslegers mittels einer zusätzlichen Kompensationsvorrichtung verhindert werden kann. Hierbei wird eine geringe Seilzugkraft durch die Kompensationsvorrichtung auf das Lastseil aufgebracht, so dass dieses von der Seilwinde gespannt und das Seil bei einer notwendigen geringeren Seillänge zwischen der Seilwinde und einem Seilfixpunkt aufgewickelt wird, während das Lastseil bei der erforderlichen größeren Seillänge von der Seilwinde eingeholt wird. Dazu werden zusätzlich zu einem den hydraulischen Motor der Seilwinde steuernden Hauptsteuerventil, welches in Form eines 5/3-Wegenventils vor dem Hydraulikmotor der Seilwinde angeordnet ist, in der zusätzlichen Kompensationsvorrichtung ein elektrisch betätigbares 2/2-Wegeventil und ein druckbegrenzendes 2/2-Wegeventil vorgesehen, so dass die Kompensationsvorrichtung ein in einer Versorgungsleitung des Hydraulikmotors vorgesehenes Lasthalteventil nach dem Hauptsteuerventil überbrücken kann und die dem Hauptsteuerventil nachgeschalteten Versorgungsanschlüsse des Hydraulikmotors verbindet. Dabei legt der am druckbegrenzenden 2/2-Wegeventil eingestellte Druck die Höhe der Seilzugkraft fest.
  • Eine Einrichtung zur automatischen Regelung der Zugkraft eines Seils für ein Pistenpflegefahrzeug ist aus der Druckschrift EP 1 118 580 B1 bekannt. Eine Einstellung und Regelung der Zugkraft eines Seils einer Überkopfwinde des Pistenpflegefahrzeugs erfolgt hierbei über eine mit einem Windenantrieb verbundene Steuer- und Regeleinheit, die mit Drucksensoren verbunden ist, mittels eines in der Steuer- und Regeleinheit errechneten Sollwerts auf Basis der Signale der Drucksensoren, die den an einem Wechselventil mit höchstem Wert anstehenden Druck erfassen. Das Wechselventil ist dabei zwischen Förderleitungen von rechtsseitigen und linksseitigen Antrieben in einer Vorwärtsfahrtrichtung bzw. einer Rückwärtsfahrtrichtung geschaltet.
  • Weitere beispielhafte Steuerventile für solche Systeme sind beispielsweise aus den Dokumenten US 6,182,697 B1 und DE 42 21 757 A1 bekannt.
  • Bekannte Systeme mit Mooring-Funktion, wie z.B. Seilwinden mit Mooring-Funktion, stellen in ihren Dimensionen sehr groß ausgelegte Vorrichtungen dar.
  • Angesichts der obengenannten Situation besteht eine Aufgabe darin, ein kompaktes hydraulisches System mit Mooring-Funktion bereitzustellen.
  • Die vorangehende Aufgabe wird in einem Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Steuerventil für ein hydraulisches Aggregat. In einer anschaulichen Ausführungsform hierin umfasst das Steuerventil einen ersten Zustand für ein kontinuierliches Ausgeben eines Druckmittels an einen hydraulischen Verbraucher, insbesondere eine durch einen hydraulischen Motor betriebene Seilwinde mit Mooring-Funktion oder einen Hydraulikzylinder, wobei ein mit dem hydraulischen Verbraucher zu verbindender Versorgungsanschluss des Steuerventils über einen Versorgungskanal mit einem Druckanschluss verbunden ist, und einen zweiten Zustand, in dem der Versorgungsanschluss über einen Ablasskanal des Steuerventils mit einem Tankanschluss des Steuerventils verbunden ist. Weiterhin umfasst das Steuerventil einen dritten Zustand mit einem entsprechenden Hubweg, entlang dem der Versorgungskanal mit dem Ablasskanal überlagernd verbunden wird, wobei der Versorgungskanal und/oder der Ablasskanal eine hubabhängige Querschnittfläche aufweist. Vorteilhaferweise wird somit ein kompaktes Steuerventil mit einem Zustand zur Regelung eines am Versorgungsanschluss des Steuerventils auftretenden Massenstroms und/oder Drucks bereitgestellt, ohne dass separate Aufsattelstrukturen erforderlich sind.
  • Hierbei umfasst das Steuerventil einen Schieberkolben, der derart ausgebildet ist, dass ein Massenstrom am Versorgungsanschluss entlang des gesamten Hubwegs des dritten Zustands größer Null ist. Dadurch wird eine konstruktiv einfache Lösung für ein Steuerventil bereitgestellt, das beispielsweise in Anwendung auf eine Seilwinde eine konstante Spannung eines von der Seilwinde ausgegebenen bzw. aufgewickelten Seils bewirkt, so dass das Seil während eines Mooring-Betriebs unter Spannung aufgewickelt und/oder auch ausgegeben werden kann.
  • Ferner ist der Massenstrom am Versorgungsanschluss entlang eines Abschnitts des Hubwegs des dritten Zustands auf ein konstantes Restniveau absenkbar. Dadurch kann am Versorgungsanschluss lastunabhängig ein vorgegebener Druck bereitgestellt werden, der ein Feinjustieren der Seilspannung durch die Seilwinde während des Moorings erlaubt.
  • In einer anschaulichen Ausführungsform der Erfindung ist ferner eine Steuervorrichtung vorgesehen, die zur automatischen Steuerung des Steuerventils wenigstens entlang des Hubwegs auf Grundlage eines externen Signals ausgebildet ist, das einen Druck und/oder eine Last am hydraulischen Verbraucher, insbesondere im Falle einer Seilwinde eine Windenlast und/oder eine Seilzugkraft und/oder eine Seilgeschwindigkeit und/oder eine von der Seilwinde ausgegebene Seillänge bezeichnet, so dass ein am Versorgungsanschluss ausgegebener Druck auf einen vorgegebenen Wert einregelbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Steuerventil ohne eine zusätzliche Steuerung durch einen Bediener der Seilwinde sehr genau, insbesondere feinjustiert, zu betreiben.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung hierin ist ferner eine Sensorvorrichtung zum Erfassen von wenigstens einem Istwert-Signal auf Grundlage des externen Signals vorgesehen, wobei die Steuervorrichtung zur automatischen Bestimmung einer Abweichung des wenigstens einen Istwert-Signals von wenigstens einem Sollwert-Signal und zur Steuerung des Steuerventils ausgebildet ist, so dass die Abweichung minimiert wird. Auf diese Weise wird ein Betrieb ermöglicht, in dem der Istwert effizient auf einen vorgegeben Sollwert einregelbar ist.
  • In einer vorteilhafteren Ausgestaltung hierin umfasst die Sensorvorrichtung einen Drucksensor und die Steuervorrichtung ist zum Bestimmen einer Abweichung eines Ist-Drucks am oder nach dem Versorgungsanschluss von einem Soll-Druck konfiguriert. Dadurch wird eine lastunabhängige Regelung des Drucks am Versorgungsanschluss auf ein konstantes Niveau ermöglicht.
  • In einer weiteren anschaulichen Ausführungsform der Erfindung ist der dritte Zustand zur Massenstrom- und Druckregelung ausgebildet. Zum Beispiel wird mittels des dritten Zustands ein am Versorgungsanschluss des Steuerventils bereitgestellter Massenstrom und Druck in gewünschtem Maße dadurch bereitgestellt, dass durch ein externes Stellsignal, beispielsweise durch einen Benutzer über eine Bedienerschnittstelle, wie etwa einen Joystick oder dergleichen, oder eine interne Rückmeldung im Steuerventil eine Massenstrom- und Druckregelung erfolgt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung hierin weist der dritte Zustand einen ersten Hubwegabschnitt und einen zweiten Hubwegabschnitt auf, der von einer Neutralposition weg einen größeren Hub aufweist, als ein dem ersten Hubwegabschnitt entsprechender Hub relativ zur Neutralposition. Hierbei ist der am Versorgungsanschluss ausgegebene Massenstrom über den zweiten Hubwegabschnitt auf ein konstantes Niveau größer Null regelbar. Dies stellt für das Steuerventil eine vorteilhafte Ausgestaltung dar, wobei ein kompakter Aufbau und insbesondere eine schnelle Regelung im dritten Zustand ermöglicht wird.
  • In einer weiteren vorteilhafteren Ausgestaltung hierin ändert sich die Querschnittfläche des Ablasskanals entlang des zweiten Hubwegabschnitts hubabhängig, insbesondere wird die Querschnittfläche des Ablasskanals mit steigendem Hub größer. Dadurch lässt sich der Massenstrom am Versorgungsanschluss auf einfache Weise auf einen vorgegebenen Wert regeln.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung hierin beginnt der dritte Zustand relativ zu einer Neutralposition des Steuerventils nach einem dem zweiten Zustand entsprechenden weiteren Hubweg in einem Bereich von 20% bis 60% des gesamten Hubwegs. Dies stellt ein sehr vorteilhaftes Design eines Steuerventils bereit, in dem die Mooring-Funktion dem zweiten Zustand für ein kontinuierliches Aufwickeln direkt nachgeordnet ist.
  • In einer weiteren anschaulichen Ausführungsform der Erfindung ist der hydraulische Verbraucher eine Seilwinde mit Mooringfunktion und der erste Zustand ist zum kontinuierlichen Abwickeln oder Ausgeben eines Seils durch die Seilwinde und der zweite Zustand ist zu einem kontinuierlichen Aufwickeln des Seils durch die Seilwinde ausgebildet. Dadurch werden Seilwinden mit Mooringfunktion bereitgestellt, die keine zusätzliche Aufsattelstruktur benötigen und eine ZugkraftRegelung des Seils auf einfache Weise im 2-Richtungsbetrieb erlauben.
  • In einer weiteren anschaulichen Ausführungsform der Erfindung ist das Steuerventil ein CAN-Bus Ventil mit Elektronik. Dadurch kann auf eine zusätzliche externe Steuerung verzichtet werden.
  • In einer weiteren anschaulichen Ausführungsform der Erfindung liegt eine maximale Querschnittfläche der Einlassdüse in einem Bereich von 20 mm<2>bis 24 mm<2>. Hierdurch wird eine vorteilhafte Durchlassmenge zum Versorgungsanschluss bereitgestellt.
  • In einer weiteren anschaulichen Ausführungsform der Erfindung ist im dritten Zustand zwischen dem Druckanschluss und dem Versorgungsanschluss ein maximaler Massenstrom aus einem Bereich von 90 l/min. bis 110 l/min. bis zu einem konstanten Restmassenstrom aus einem Bereich von 5 l/min. bis 15 l/min. hubabhängig absenkbar. Es ist daher ein schnelles Aufwickeln und Feinjustieren möglich, wobei lastunabhängig ein konstanter Druck, und damit eine konstante Seilspannung, bereitgestellt werden kann.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch ein Seilwindensystem, umfassend eine Seilwinde mit Mooring-Funktion für ein Schiff oder ein Pistenpflegefahrzeug oder einen Kran oder einen Bagger, einen hydraulischen Motor zum Betreiben der Seilwinde und ein Steuerventil gemäß dem vorangehend beschriebenen Aspekt der Erfindung. Es wird in diesen Anwendungen eine kompakte Seilwinde mit Mooring-Funktion bereitgestellt.
  • In einigen anschaulichen Anwendungsbeispielen kann die Mooring-Funktion dazu verwendet werden, den Anpressdruck eines Zylinders konstant zu halten/regeln. Dies ist beispielsweise zum Halten/Regeln des Anpressdrucks in einem Schneepflug nötig. Der Vorteil der in verschiedenen Aspekten der Erfindung vorgeschlagenen Mooring-Funktion liegt in einer guten Flexibilität in elektronischen Parametern, die zum Steuern/Regeln der Mooring-Funktion eingesetzt werden, und in geringeren Kosten für die Hydraulikkomponenten zur Umsetzung der Mooring-Funktion.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung einiger spezieller anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie sie in den beiliegenden Figuren dargestellt sind. Dabei zeigt:
    • Fig. 1 : schematische eine Ansicht einer Seilwinde gemäß einiger anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
    • Fig. 2 schematisch einen Schaltplan eines Steuerventils gemäß einiger anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
    • Fig. 3 : schematisch Ventilkennlinien für ein Steuerventil gemäß einiger anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung.
  • Mit Bezug auf Fig. 1 werden nachfolgend verschiedene anschauliche Ausführungsformen beschrieben. Hierbei ist beispielhaft ein hydraulisch betriebenes Seilwindensystem 1 dargestellt. Das Seilwindensystem 1 kann auf einem Schiff oder einem Pistenpflegefahrzeug oder einem Kran oder einem Bagger vorgesehen sein. Das Seilwindensystem 1 umfasst eine Seilwinde 5 mit einer Trommel 46, auf der ein Seil 3 aufgewickelt ist. Die Trommel 46 wird durch einen hydraulischen Motor 47 betrieben, der über Versorgungsleitungen 48 durch eine hydraulische Pumpe (nicht dargestellt) mit Hydraulikflüssigkeit versorgt wird. Das Seilwindensystem 1 umfasst ferner ein Steuerventil 49, das im Hydraulikkreis des hydraulischen Antriebs vor dem Hydraulikmotor 47 angeordnet ist.
  • Weiterhin ist im Seilwindensystem 1 eine Sensoranordnung vorgesehen, die wenigstens eine von verschiedenen Sensoreinheiten 50, 51, 54 umfassen kann. Beispielsweise kann eine Drehung und/oder eine Drehrichtung der Trommel 46 durch die Sensoreinheit 50 erfasst werden, wobei in einem anschaulichen Beispiel die Umlaufgeschwindigkeit der Trommel 46 mittels der Sensoreinheit 50 erfasst werden kann. Mittels der Sensoreinheit 51 kann eine Spannung des Seils 3 erfasst werden. Weiterhin kann eine Geschwindigkeit des Seils, beispielsweise während des Aufwickelns oder Ausgebens bzw. Abwickelns, durch die Erfassungsvorrichtung 51 erfasst werden. Ferner kann eine Leistung und/oder Belastung des hydraulischen Motors 47 durch eine Sensoreinheit 54 am hydraulischen Motor 47 überwacht werden. Hierbei kann zum Beispiel der hydraulische Druck im hydraulischen Motor 47 und/oder eine Drehzahl und/oder ein Drehmoment usw. des hydraulischen Motors 47 erfasst werden.
  • Das in Fig. 1 dargestellte Seilwindensystem 1 kann ferner eine Steuervorrichtung umfassen, die z.B. eine Logikeinheit 44 aufweist. Die Logikeinheit 44 ist mit der Sensoranordnung verbunden, so dass die von den Sensoreinheiten 50, 51 und 54 ausgegebenen Sensorsignale der Logikeinheit 44 zugeführt werden. Die Logikeinheit 44 kann z.B. einen Prozessor umfassen, wie etwa eine CPU eines Rechnersystems. Somit werden der Logikeinheit 44 von der Sensoranordnung erfasste Istwert-Signale von wenigstens einer der Sensoreinheiten 50, 51, 54 zugeführt.
  • In einigen anschaulichen Ausführungsformen ist die Logikeinheit 44 dazu konfiguriert, Steuersignale auf Basis der erfassten Istwert-Signale, die der Logikeinheit 44 zugeführt werden, zu bestimmen. Die Steuersignale werden von der Logikeinheit 44 an das Steuerventil 49 ausgegeben, so dass das Steuerventil 49 durch die Logikeinheit 44 gesteuert wird, wobei ein Betriebsmodus des Hydraulikmotors 47 durch das Steuerventil 49 eingestellt wird. In einigen anschaulichen Beispielen kann ein erster Zustand des Steuerventils 49 eine Aufwickeloperation der Seilwinde 5 bewirken, insbesondere kann der erste Zustand einem Aufwicklungsmodus des Seilwindensystem 1 entsprechen. Ein zweiter Zustand des Steuerventils 49 kann ein Ausgeben oder Abwickeln des Seils 3 von der Winde 5 bewirken, insbesondere kann der zweite Zustand einem Abwicklungsmodus des Seilwindensystems 1 entsprechen. In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann z.B. der Hydraulikmotor 47 im ersten Zustand des Steuerventils 49 ein hohes Drehmoment bei niedriger Trommelrotationsgeschwindigkeit ausgeben, wodurch ein Aufwickeln des Seils 3 unter Last erfolgen kann. Außerdem kann der Hydraulikmotor 47 im ersten Zustand des Steuerventils 49 ein niedriges Drehmoment bei großer Rotationsgeschwindigkeit der Trommel 46 bereitstellen, was einem schnellen Aufwickeln ohne Last entspricht. Eine detailliertere Beschreibung des Steuerventils 49 erfolgt weiter unten im Hinblick auf Fig. 2 .
  • Hinsichtlich der Darstellung in Fig. 1 wird angemerkt, dass die Verbindungsleitungen zwischen der Logikeinheit 44 und den einzelnen Sensoreinheiten bzw. dem Steuerventil 49 stark schematisch dargestellt sind. Dies stellt keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung dar, da die Verbindungen zwischen der Logikeinheit 44 und den einzelnen Sensoreinheiten 50, 51 und 54, sowie zwischen der Logikeinheit 44 und dem
  • Steuerventil 49, zum Beispiel durch elektrische Leitungen und/oder drahtlose Verbindungen bereitgestellt sein können.
  • Optional kann, wie in Fig. 1 dargestellt ist, ein Sicherheitsschalter 53 vorgesehen sein, der zu einem Ausschalten des Hydraulikmotors 47 durch Schalten des Steuerventils 49 in einen Neutralzustand konfiguriert ist. Zum Beispiel kann der Sicherheitsschalter 53 bei Überschreiten der Seilspannung über einen vorgegebenen Maximalwert manuell oder automatisch ausgelöst werden. Der vorgegebene Maximalwert kann zum Beispiel ein über ein Eingabegerät 55 direkt im Sicherheitsschalter oder indirekt über die Logikeinheit 44 eingegebener Sollwert sein. Zusätzlich oder alternativ können Sollwerte für die Drehgeschwindigkeit der Trommel 46 und/oder einen hydraulischen Druck am Hydraulikmotor 47 und/oder ein durch den Hydraulikmotor ausgegebenes Drehmoment und/oder eine vom Hydraulikmotor 47 ausgegebene Drehzahl über die Eingabevorrichtung 55 bereitgestellt werden. Der Sicherheitsschalter 53 kann ein mechanischer oder elektromechanischer oder elektrischer oder elektronischer Schalter sein. Dadurch kann z.B. ein Überschreiten von vorgegebenen Maximalwerten, die durch einen Benutzer über die Eingabevorrichtung 55 eingegeben werden, effektiv durch den Sicherheitsschalter 53 verhindert werden.
  • Gemäß einigen anschaulichen Ausführungsformen kann die Zugkraft des Seils 3 in der in Fig. 1 dargestellten Seilwindeneinheit 1 automatisch geregelt werden. Dazu wird mindestens ein Istwert-Signal von wenigstens einer der Sensoreinheiten 50, 51, 54 erfasst und an die Logikeinheit 44 ausgegeben. Durch Vergleich des wenigstens einen Istwert-Signals mit wenigstens einem Sollwert-Signal wird durch die Logikeinheit 44 eine Abweichung des Istwert-Signals vom Sollwert-Signal ermittelt und es wird ein Steuersignal von der Logikeinheit 44 an das Steuerventil 49 ausgegeben, um den hydraulischen Motor 47 vollautomatisch zu steuern. Dadurch kann eine Minimierung der Abweichung des mindestens einen erfassten Istwerts von einem Sollwert erreicht werden, so dass der mindestens eine Istwert während eines Betriebs des Seilwindensystems 1, insbesondere in einem der Zustände des Steuerventils 29, möglichst konstant gehalten wird. Möglichst konstant kann z.B. eine Abweichung des Istwerts vom Sollwert um weniger als 10% des Sollwerts, beispielsweise um weniger als 5% oder um weniger als 1%, bedeuten. Ferner ist es möglich, dass ein Benutzer neben einer Festlegung von mindestens einem Sollwert auch eine Toleranz spezifiziert, innerhalb welcher Abweichungen der Istwerte von entsprechenden Sollwerten tolerierbar sind, beispielsweise durch die Eingabe absoluter Grenzwerte oder relativer Grenzwerte bezüglich festgelegter Sollwerte. Mögliche Sollwerte können sich auf einen Druck am Steuerventil, einen Druck im Motor, eine Windenlast, eine Seilzugkraft, eine Seilgeschwindigkeit, eine Länge des ausgegebenen oder abgewickelten Seils, eine Länge des aufgewickelten Seils, eine Längenänderung des ausgegebenen und/oder aufgewickelten Seils pro Zeiteinheit (z.B. pro Sekunde, pro 5 Sekunden, pro 10 Sekunden usw.) und dergleichen beziehen. Zusätzlich oder alternativ können sich Sollwerte auch auf externe Parameter, wie z.B. eine Fahrzeuggeschwindigkeit (Bagger oder Pistenpflegefahrzeug), Seegang (Schiff), Gewicht einer Last (Kran) und dergleichen beziehen.
  • Es wird angemerkt, dass gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Seilwindensystem eine automatische Regelung eines Betriebs der Seilwinde 5 bereitgestellt werden kann, so dass gemäß der vorangehenden Erläuterungen Abweichungen, beispielsweise in der Seilkraft und/oder im hydraulischen Druck im Hydraulikmotor 47 und/oder in der Drehzahl der Trommel 46 und/oder in einer Zugkraft des Seils 3 minimiert werden. Es wird daher eine automatische Regelung des Betriebs der Seilwinde 5 im Seilwindensystem 1 vorgesehen, die an die Dynamik der Anwendung, beispielsweise als Mooring-Winde auf einem Schiff oder auf einem Pistenpflegefahrzeug oder auf einem Bagger oder auf einem Kran, berücksichtigt, ohne dass durch einen Bediener zusätzliche manuelle Steuerungseingaben, beispielsweise über einen Joystick, erforderlich sind. Da die automatische Regelung des Betriebs der Seilwinde 5 innerhalb des Seilwindensystems 1 Abweichungen von Istwert-Signalen bezüglich SollwertSignale relevanter Größen oder Parameter für den Betrieb der Seilwinde 5 minimiert, wird eine Lebensdauer der Seilwinde 5, und insbesondere des Seils 3, gegenüber bekannten Seilwinden verlängert. Alternativ kann eine Regelung des Steuerventils 49 durch externe Steuersignale erfolgen, die z.B. durch einen Benutzer des dargestellten Seilwindensystems 1 mittels einer Benutzerschnittstelle (nicht dargestellt) eingegeben werden. Die Benutzerschnittstelle kann z.B. ein Joystick, eine Tastatur, ein Taster, ein Touchscreen oder eine andere geeignete Vorrichtung sein, die es einem Bediener ermöglicht, Steuerbefehle zur Regelung des Steuerventils 49 einzugeben. Dabei kann die Benutzerschnittstelle (nicht dargestellt) mit dem Steuerventil direkt verbunden sein oder am/im Steuerventil vorgesehen sein. Alternativ kann die Benutzerschnittstelle direkt oder indirekt mit der Logikeinheit 44 verbunden sein.
  • Falls während des Betriebs der Seilwinde 5 ein Durchrutschen von Seil 3 bzw. ein Schlupf an einer durch die Seilwinde 5 zu fördernden Last (nicht dargestellt) auftritt, so erkennt z.B. wenigstens eine der Sensoreinheiten 50, 51 eine Abweichung in der Seilgeschwindigkeit, mit der das Seil 3 durch die Trommel 46 aufgerollt oder ausgegeben wird, und/oder eine Änderung der Drehzahl der Trommel 46, die von einem Sollwert für die Seilgeschwindigkeit des Seils 3 und/oder für eine Drehzahl der Trommel 46 abweicht. Aufgrund der bestimmten Abweichung gibt die Logikeinheit 44 ein Stellsignal an das Steuerungsventil 49 aus, um die Abweichung zu minimieren bzw. die abweichende Größe nachzuregeln. Dies ist z.B. bei sehr großen Seillängen von Vorteil, bei denen die Zugspannung im Seil aufgrund der vorhandenen Seilelastizität des Seils 3 sehr großen Schwankungen unterworfen ist. Das Seilwindensystem 1 kann in diesem Fall, wie vorangehend erläutert wurde, eine Regelung der Seilwinde 5 bereitstellen, die unabhängig von der Seilzugkraft erfolgt, die an dem Seil 3 anliegt.
  • Gemäß einem Beispiel eines anschaulichen Anwendungsfalls, in dem das Seilwindsystem 1 beispielsweise an einem Pistenpflegefahrzeug als Traktionswindeneinheit vorgesehen ist, um Fahrbewegungen des Pistenpflegefahrzeugs an einem Skihang zu unterstützen, kann eine Seilgeschwindigkeit des Seils 3 durch die Sensoreinheit 51 erfasst und als Istwert-Signal an die Logikeinheit 44 ausgegeben werden. In der Logikeinheit 44 kann ein Vergleich des Istwert-Signals der Seilgeschwindigkeit mit einem Sollwert-Signal, beispielsweise gegeben durch die Momentangeschwindigkeit des Fahrzeugs am Hang oder einen über die Eingabevorrichtung 55 eingegebenen Sollwert, verglichen werden.
  • Zum Beispiel kann bei einer hangabwärts gerichteten Fahrrichtung des Pistenpflegefahrzeugs und einer Zugrichtung entgegen der Fahrtrichtung eine unterstützende Bremswirkung durch das Seilwindsystem 1 dadurch erreicht werden, dass die Drehzahl der Trommel 46, und folglich die Seilgeschwindigkeit des Seils 3, mittels des hydraulischen Motors 47 derart eingestellt wird, dass die durch die Sensoreinheit 51 erfasste Seilgeschwindigkeit 3 kleiner ist als die Momentangeschwindigkeit des Pistenpflegefahrzeugs am Hang. Zum Beispiel kann hierbei eine für das Pistenpflegefahrzeug vorgegebene zulässige Höchstgeschwindigkeit am Hang vorgegeben sein. Durch eine Regelung der Seilwinde 5 dahingehend, dass eine bestimmte Seilgeschwindigkeit 3 vorliegt, die kleiner ist als die Geschwindigkeit des Pistenpflegefahrzeugs, wird eine unterstützende Bremswirkung erreicht. Es wird angemerkt, dass das Maß der Bremswirkung ferner über eine vorgegebene Abweichung der Seilgeschwindigkeit von der Momentangeschwindigkeit eingestellt werden kann, beispielsweise kann es in einigen anschaulichen Beispielen hierin erwünscht sein, dass eine vorgegebene Abweichung der Seilgeschwindigkeit von der Momentangeschwindigkeit des Pistenpflegefahrzeugs aufrechterhalten wird.
  • In einem weiteren Beispiel, bei dem das Pistenpflegefahrzeug hangaufwärts fährt und die Zugrichtung des Seils 3 in Fahrtrichtung des Pistenpflegefahrzeugs erfolgt, kann mittels der Seilwindeneinheit 1 eine Seilgeschwindigkeit eingestellt werden, die größer oder gleich der Geschwindigkeit des Pistenpflegefahrzeugs ist. Dadurch kann eine Zugkraft im Seil aufrechterhalten werden, die den Fahrantrieb je nach Größe mehr oder weniger unterstützt.
  • In den vorangehend beschriebenen Beispielen wird durch das Seilwindensystem 1 grundsätzlich ein in allen Fahrsituationen straff und unter Spannung gehaltenes Seil 3 bereitgestellt. Dies stellt jedoch keine Beschränkung auf Pistenpflegefahrzeug dar, sondern kann auch für Schiffe, Bagger und Kräne in entsprechenden Betriebsmodi erfolgen. Es wird angemerkt, dass eine Regelung, wie sie anhand der vorangehenden Beispiele beschrieben ist, unabhängig von der Seilzugkraft ist, die am Seil 3 vorliegt.
  • Es wird angemerkt, dass eine Seilgeschwindigkeit des Seils 3 in einigen anschaulichen Ausführungsformen z.B. durch Erfassen der Drehzahl einer Umlenkrolle (nicht dargestellt) mit konstantem Durchmesser oder durch Erfassen der Drehzahl der Seiltrommel anhand der Sensoreinheit 50 erfolgen kann, wobei im letzteren Fall gegebenenfalls der sich verändernde Trommeldurchmesser durch aufgewickelte Seillagen zu berücksichtigen ist.
  • In einigen anschaulichen Beispielen kann ein Verfahren zur Seilwindenregelung der Seilwinde 5 innerhalb des Seilwindensystems 1 im anschaulichen Anwendungsfall eines Schiffs oder eines Baggers oder eines Krans oder eines Pistenpflegefahrzeugs ein Erfassen einer Größe als Istwert, die eine Geschwindigkeit einer durch die Seilwinde 5 zu fördernden Last (nicht dargestellt) darstellt, wie etwa dem Schiff oder dem Pistenpflegefahrzeug oder einer durch den Kran oder Bagger zu fördernden Last, ein Erfassen einer Seilgeschwindigkeit oder einer zur Seilgeschwindigkeit proportionalen Größe als Istwert, ein Vergleichen des erfassten Istwerts und ein Bestimmen eines Steuersignals für das Steuerventil 49 auf Grundlage einer Abweichung des Istwerts von einem vorgegebenen Sollwert, z.B. einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder dergleichen, umfassen, wobei eine Minimierung der Abweichung im weiteren Betrieb der Seilwinde 5 bzw. ein Konstanthalten einer Abweichung auf einem gewünschten Niveau im weiteren Betrieb der Seilwinde 5 erreicht wird.
  • Obwohl hinsichtlich Fig. 1 anschauliche Anwendungen mit einer Seilwinde voranstehend beschrieben sind, wird angemerkt, dass alternativ anstelle der Seilwinde 5 in Fig. 1 ein anderer hydraulischer Verbraucher vorgesehen sein kann, wie z.B. ein Linearantrieb, wobei eine Versorgung eines Hydraulikzylinders durch eine hydraulische Pumpe mittels des Steuerventils 49 gesteuert wird. Über eine geeignete Sensoranordnung kann weiterhin der Druck im hydraulischen Verbraucher und/oder die Last am hydraulischen Verbraucher erfasst werden und in Analogie zur vorangehenden Beschreibung zur Steuerung des Steuerventils 49 verwendet werden.
  • Fig. 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt 100 aus einem Schaltbild in einem Versorgungssystem vor einem hydraulischen Motor, zum Beispiel dem Hydraulikmotor 47 in Fig. 1 , mit einem Steuerventil 110, welches dem Steuerventil 47 in Fig. 1 entsprechen kann und durch eine Steuervorrichtung 114 gesteuert wird. Das Steuerventil 110 kann in einigen anschaulichen Ausführungsformen der Erfindung als Schieberventil mit einem Schieberkolben 112 ausgebildet sein, wobei die Steuervorrichtung 114 als eine Schieberkolbensteuerung umgesetzt ist. Die Steuervorrichtung 114 steuert einen Hub des Steuerventils 110, insbesondere des Schieberkolbens 112 im Steuerungsventil 110, falls das Steuerventil 110 als Schieberventil ausgebildet ist.
  • Gemäß anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung kann der Steuervorrichtung 114 ein Steuersignal zugeführt werden, welches einen Hub des Steuerventils 110 steuert. Alternativ kann das Steuersignal in der Steuervorrichtung auf Grundlage von externen Signalen steuern. Dazu kann die Steuervorrichtung 114 z.B. mit einer Benutzereingabe, etwa einem Joystick oder dergleichen verbunden sein, so dass das Steuerventil 110 durch einen Bediener gesteuert werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 114 zur automatischen Steuerung des Steuerventils 110 ausgebildet sein. Es wird angemerkt, dass die Steuervorrichtung eine Logikeinheit entsprechend der Logikeinheit 44 aus Fig. 1 umfassen oder damit verbunden sein kann, wobei auf die vorangehende Beschreibung verwiesen wird.
  • Das Steuerungsventil 110 weist einen ersten Versorgungsanschluss A, einen zweiten Versorgungsanschluss B, einen Druckanschluss P, einen ersten Tankanschluss R1 und einen zweiten Tankanschluss R2 auf, wobei der zweite Tankanschluss R2 optional vorgesehen ist. In einigen alternativen Ausführungsformen kann lediglich einer der Tankanschlüsse R1, R2 vorgesehen sein, z.B. der Tankanschluss R1.
  • Entlang des Schieberkolbens 112 sind Schieberkolbenabschnitte ausgebildet, die einem ersten Zustand I des Steuerventils 110, einem zweiten Zustand II des Steuerventils 110, einem dritten Zustand III des Steuerventils 110 und einer Neutralposition N des Steuerventils 110 entsprechen. Mit anderen Worten, die Zustände I, II, III und N können entlang des Schieberkolbens beispielsweise unterschiedlichen Hubwegabschnitten eines Hubwegs des Schieberkolbens 112 im Steuerventil 110 entsprechen. Dabei entspricht der erste Zustand I beispielsweise einem ersten Hubwegabschnitt, der zweiter Zustand II einem zweiten Hubwegabschnitt, der dritte Zustand III einem dritten Hubwegabschnitt und die Neutralposition N entspricht einem vierten Hubwegabschnitt.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann die Neutralposition N einer Nullstellung des Schieberkolbens 112 im Steuerventil 110 entsprechen. Der erste Hubwegabschnitt gemäß dem ersten Zustand I kann beispielsweise einem Rechtshub relativ zur Neutralposition N entlang des ersten Hubwegabschnitts entsprechen. Der zweite Zustand II kann beispielsweise einem Linkshub um den zweiten Hubwegabschnitt entsprechen. Der dritte Zustand III kann zum Beispiel einem Linkshub um den dritten Hubwegabschnitt entsprechen, wobei der Linkshub gemäß dem dritten Hubwegabschnitt größer ist als der Linkshub gemäß dem zweiten Hubwegabschnitt. Dies stellt jedoch keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung dar, da eine beliebige Kombination der Zustände I, II, III und N entlang des Schieberkolbens 112 ausgebildet sein kann.
  • Im Folgenden wird eine Funktion der einzelnen Zustände des Steuerventils 110 gemäß Fig. 2 anhand einiger anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung detaillierter beschrieben.
  • Im ersten Zustand I kann entlang des ersten Hubwegabschnitts ein erster Versorgungskanal zwischen dem Druckanschluss P und dem zweiten Versorgungsanschluss B und ein erster Ablasskanal zwischen dem ersten Versorgungsanschluss A und dem zweiten Tankanschluss R2 bereitgestellt werden. Der erste Versorgungskanal zwischen dem Druckanschluss P und dem zweiten Versorgungsanschluss B kann beispielsweise einen hubabhängigen Querschnitt aufweisen, der mit zunehmendem Hub aus der Neutralposition N heraus in den ersten Zustand I größer wird, so dass ein Massenstrom, der am zweiten Versorgungsanschluss
  • B bereitgestellt durch ein Druckmittel, bspw. ein Hydraulikfluid (etwa ein Hydrauliköl, Luft oder ein anderes geeignetes Fluid, das herkömmlicherweise in hydraulischen Systemen eingesetzt wird), das durch den ersten Versorgungskanal vom Druckanschluss P zum zweiten Versorgunganschluss B strömt, zunimmt. Gemäß einiger anschaulicher Ausführungsformen stellt der hubabhängige Querschnitt des ersten Versorgungskanals einen Querschnitt entlang des Strömungspfades des Druckmittels entlang dem ersten Versorgungskanal zwischen dem zweiten Versorgungsanschluss B und dem Druckanschluss P mit hubabhängig variierender Querschnittfläche dar. Beispielsweise kann der Querschnitt zwischen einer Schieberkante und einer Kante von einer mit dem Versorgungsanschluss B verbundenen Bohrung hubabhängig über die Stellung des Schiebers eingestellt werden. Zum Beispiel kann der Querschnitt entlang des Hubwegs eine monoton zunehmende bzw. abnehmende Querschnittfläche aufweisen, wobei die Querschnittfläche von Null zu einem maximalen Querschnitt zunimmt bzw. abnimmt.
  • Es wird angemerkt, dass der Ausdruck "Kanal" eine Verbindung zwischen zwei Orten im Strömungspfad des Druckmittels darstellt, welches das Steuerventil zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss durchströmt. Zum Beispiel kann ein Kanal eine Verbindung zwischen P und A oder zwischen P und B oder zwischen A und R1 oder zwischen A und R2 oder zwischen B und R1 oder zwischen B und R2 oder einem Teilstück der vorangehend genannten Verbindungspfade darstellen.
  • Im zweiten Zustand II kann entlang des zweiten Hubwegabschnitts ein zweiter Versorgungskanal zwischen dem Druckanschluss P und dem ersten Versorgungsanschluss A und ein zweiter Ablasskanal zwischen dem zweiten Versorgungsanschluss B und dem ersten Tankanschluss R1 bereitgestellt werden. Der zweite Versorgungskanal zwischen dem Druckanschluss P und dem ersten Versorgungsanschluss A kann beispielsweise einen hubabhängigen Querschnitt aufweisen, der mit zunehmendem Hub aus der Neutralposition heraus in den zweiten Zustand II größer wird, so dass ein Massenstrom durch die zweite Versorgungsdüse vom Druckanschluss P zum ersten Versorgunganschluss A zunimmt, wie vorangehend hinsichtlich des ersten Versorgungskanals erläutert wurde.
  • Im Zustand III kann weiterhin der zweite Ablasskanal entlang des dritten Hubwegabschnitts zwischen dem zweiten Versorgungsanschluss B und dem ersten Tankanschluss R1 vorgesehen sein, wobei weiterhin eine vierte Verbindung zwischen dem ersten Versorgungsanschluss A und dem Druckanschluss P ausgebildet sein kann, wobei gemäß der vierten Verbindung der zweite Versorgungskanal entlang des Hubwegabschnitts mit dem ersten Ablasskanal überlagernd verbunden wird. Gemäß einiger anschaulicher Ausführungsformen hierin kann der erste und/oder zweite Ablasskanal einen hubabhängigen Querschnitt aufweisen. Alternativ oder zusätzlich weist der erste Versorgungskanal und/oder der zweite Versorgungskanal einen hubabhängigen Querschnitt auf.
  • Die unterschiedlichen Zustände I bis III eines Steuerventils gemäß einiger anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben, in welcher Ventilkennlinien eines Steuerventils gemäß einiger anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Das Steuerventil weist dabei einen ersten Versorgungsanschluss, einen zweiten Versorgungsanschluss, einen Druckanschluss und einen Tankanschluss auf. In einigen Beispielen kann das Steuerventil entsprechend dem Steuerventil 110 in Fig. 2 ausgebildet sein.
  • Entlang der Abszisse des in Fig. 3 dargestellten Kennliniendiagramms ist ein Hubweg H eines Steuerventils dargestellt, wie z.B. des Schieberkolbens 112 im Steuerventil 110. In einem Bereich um den Ursprung des Diagramms entlang der Hubachse ist eine Neutralposition N angeordnet, in der im Wesentlichen kein Massenstrom von einem Druckanschluss, z.B. P in Fig. 2 , zu Versorgungsleitungen, z.B. die Versorgungsleitungen A und B in Fig. 2 , vorhanden ist. Dies kann in einigen anschaulichen Ausführungsformen der Erfindung einer Halteoperation einer Seilwinde entsprechen.
  • Nach links hin schließt sich dem Bereich N ein erster Hubwegabschnitt entsprechend einem ersten Zustand I (z.B. der Zustand I, der hinsichtlich Fig. 2 oben beschrieben ist) an, wobei der erste Hubwegabschnitt in Fig. 3 mit H1 bezeichnet ist. Nach rechts folgt auf den Bereich N ein zweite Hubwegabschnitt entsprechend einem zweiten Zustand II (z.B. der Zustand II, der hinsichtlich Fig. 2 oben beschrieben ist), wobei der zweite Hubwegabschnitt in Fig. 3 mit H2 bezeichnet ist. An den zweiten Hubwegabschnitt H2 schließt sich weiterhin ein dritter Hubwegabschnitt entsprechend einem dritten Zustand III (z.B. der Zustand III, der hinsichtlich Fig. 2 oben beschrieben ist) an, wobei der dritte Hubwegabschnitt in Fig. 3 mit H3 bezeichnet ist. Darstellungsgemäß ergibt dies entlang des Hubwegs H von links nach rechts die Folge der Zustände I, N, II, III. Es wird angemerkt, dass dies keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung darstellt, da alternativ eine andere Anordnung der Zustände I, II, III und N entlang des Hubwegs H gewählt sein kann, bspw. III, II, N, I oder eine andere Anordnung erhalten durch eine geeignete Permutation von I, II, III, N.
  • Entlang der Ordinate sind im Diagramm in Fig. 3 Massenströme Q (genauer QA und QB, z.B. in l/min) und Querschnitte A (genauer AA und AB) von Düsen zwischen dem Druckanschluss und den Versorgungsleitungen hin dargestellt, wobei unter einem Querschnitt in diesem Zusammenhang eine Querschnittfläche, z.B. in mm2, zu verstehen ist.
  • In der Darstellung von Fig. 3 bezeichnet der Massenstrom QB insbesondere den Massenstrom vom Druckanschluss, z.B. P in Fig. 2 , zum zweiten Versorgungsanschluss, z.B. B in Fig. 2, während der Massenstrom QA den Massenstrom vom Druckanschluss, z.B. P in Fig. 2, zum ersten Versorgungsanschluss, z.B. A in Fig. 2 , bezeichnet.
  • In der Darstellung von Fig. 3 wird der Querschnitt A einer Düse entlang der negativen Richtung der Ordinate positiv aufgetragen. Hierbei bezeichnet der Querschnitt AB insbesondere den Querschnitt eines Ablasskanals vom zweiten Versorgungsanschluss B zum Tankanschluss R1, während der Querschnitt AA den Querschnitt eines Ablasskanals vom ersten Versorgungsanschluss A zum Tankanschluss R2 bezeichnet.
  • Wie sich aus dem Kennliniendiagramm in Fig. 3 ergibt, nimmt der Massenstrom QB entlang des ersten Hubwegs H1 mit zunehmendem Hub im ersten Zustand I zu. Dies bedeutet, dass mit zunehmendem Hub im ersten Zustand I (in Fig. 3 nach links entlang der Abszisse) der Querschnitt einer Versorgungsdüse zwischen dem Druckanschluss, z.B. P in Fig. 2 , und dem zweiten Versorgungsanschluss, z.B. B in Fig. 2, größer wird. Weiterhin ist im ersten Zustand I ein Ablasskanal zwischen dem ersten Versorgungsanschluss, z.B. A in Fig. 2 , und einem Tankanschluss, z.B. R1 oder R2 in Fig. 2, ausgebildet, dessen Querschnitt mit zunehmendem Hub entlang des Hubwegabschnitts H1 zunimmt.
  • Gemäß einiger anschaulicher Ausführungsformen ist im zweiten Zustand II des Steuerventils ist zwischen dem Druckanschluss, z.B. P in Fig. 2 , und dem ersten Versorgungsanschluss, z.B. A in Fig. 2 , ein Versorgungskanal ausgebildet, dessen Querschnitt hubabhängig ist. Insbesondere nimmt der Querschnitt des Versorgungskanals mit zunehmendem Hub entlang des Hubwegabschnitts H2 (in Fig. 3 nach rechts) zu, bis der maximale Querschnitt erreicht ist, d.h. ein maximaler
  • Massenstrom zwischen dem Druckanschluss, z.B. P in Fig. 2, und dem ersten Versorgungsanschluss, z.B. A in Fig. 2, ausgebildet ist. Gleichzeitig wird zwischen dem zweiten Versorgungsanschluss, z.B. B in Fig. 2, und einem Tankanschluss, z.B. R1 oder R2 in Fig. 2, ein Ablasskanal ausgebildet, dessen Querschnitt hubabhängig entlang des Hubwegabschnitts H2 (in Fig. 3 nach rechts) zunimmt.
  • Mit zunehmendem Hub entlang des Hubwegabschnitts H2, insbesondere mit Eintritt in den Hubwegabschnitt H3, geht das Steuerventil in den dritten Zustand III über. Hier wird der Versorgungskanal zwischen dem Druckanschluss, z.B. P in Fig. 2, und dem ersten Versorgungsanschluss, z.B. A in Fig. 2, durch eine Regelung des Steuerventils, z.B. mittels einer Messdrossel und einer Druckwaage verbunden mit einem Schieberkolben, geregelt, so dass sich mit zunehmendem Hub im Hubwegabschnitt H3 eine Verkleinerung des Querschnitts des Versorgungskanals ergibt. Dabei ist das Steuerventil derart konfiguriert, dass ein Absenken des Massenstroms durch die Düse auf ein konstantes Niveau abgesenkt, bei dem der Querschnitt der Düse im Steuerventil konstant bleibt und sich eine lastunabhängige Massenstromregelung einstellt. Es ist möglich, dass aus Stabilitätsgründen oder aus Gründen der Minimierung der Verlustleistung eine fallender oder steigender Verlauf anstelle des konstanten Verlaufs der Kennlinie durch eine entsprechende Ausgestaltung des Steuerventils definiert werden kann.
  • Im dritten Zustand III wird der Versorgungskanal zwischen dem Druckanschluss und dem ersten Versorgungsanschluss mit einem Ablasskanal überlagernd verbunden, der zwischen dem ersten Versorgungsanschluss A und einem Tankanschluss, z.B. R1 oder R2 in Fig. 2, gebildet ist. Dieser den Massenstrom zwischen dem Druckanschluss, z.B. P in Fig. 2, und dem ersten Versorgungsanschluss, z.B. A in Fig. 2, überlagernder Ablasskanal kann einen hubabhängigen Querschnitt aufweisen, so dass effektiv der Massenstrom vom Druckanschluss, z.B. P in Fig. 2, zum ersten Versorgungsanschluss, z.B. A in Fig. 2, mit zunehmendem Querschnitt abgesenkt werden kann. Hierbei kann der Massenstrom QA zwischen dem Druckanschluss, z.B. P in Fig. 2 , und dem ersten Versorgungsanschluss, z.B. A in Fig. 2, entlang des Hubwegs H3 innerhalb eines Hubwegabschnitts a auf ein konstantes minimales Niveau im Zustand III abgesenkt werden, das entlang eines sich an den Hubwegabschnitt a anschließenden weiteren Hubwegabschnitt b des Hubwegs H3 im Wesentlichen konstant ist und der Leckage des Motors entsprechen kann. In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann der Kennlinienverlauf von QA in Fig. 3 z.B. entlang des Hubwegs H3 größer Null sein oder weiterhin entlang des Hubwegabschnitts b im Zustand III allmählich auf einen vorgegebenen Wert größer Null abgesenkt oder entlang des Hubwegabschnitts b auf einen vorgegebenen Wert erhöht werden kann. In einem Hubwegabschnitt c, der sich an den Hubwegabschnitt b anschließt, wird ein hubabhängiger Querschnitt eines Ablasskanals zu einem der Tankanschlüsse R1 oder R2 hin geöffnet, wie anhand der Linie AA in Fig. 3 entlang des Hubwegabschnitts c dargestellt ist. Hierbei ändert sich die Querschnittfläche des Ablasskanals entlang des Hubwegabschnitts c hubabhängig, insbesondere wird die Querschnittfläche des Ablasskanals mit steigendem Hub im Hubwegabschnitt c größer.
  • In anschaulichen Ausführungsformen einer Seilwinde kann eine Seilwinde im Hubwegabschnitt a des Zustands III zum Aufwickeln eines Seils betrieben werden. Im Hubwegabschnitt b wird das Seil (mit einer bestimmten Seilwindenzugkraft oder einem bestimmten hydraulischen Druck für den Hydromotor der Seilwinde) straff gehalten. Im Hubwegabschnitt c kann ein Abwickeln des Seils erfolgen, wenn eine ziehende Last von Außen auf die Seilwinde wirkt.
  • In beispielhaften Anwendungen, in denen z.B. ein Schreitbagger mittels eines Seils an einem Hang teilweise befestig ist und sich mit einer Schreitbewegung hangabwärts bewegt, kann für die Mooring-Funktion der Hubwegabschnitt c verwendet werden, wobei z.B. der gesamte Versorgungszufluss des Mooringventils (vgl. QA in Fig. 3) und ein erheblich größerer Anteil vom Hydroverbraucher, z.B. 100 l/min, über den Ablasskanal (vgl. AA in Fig. 3) abfließen kann.
  • Gemäß einiger anschaulicher Ausführungsformen kann das Steuerventil, wie es hinsichtlich der Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 beschrieben ist, ein CAN-Bus Ventil mit Elektronik sein kann. Dies erlaubt eine erhöhte Systemsicherheit bei weniger Verdrahtungskosten und einem sehr großen Bedienkomfort, wobei die Software der Elektronik einfach und optimal an Konfigurationen von hydraulischen Verbrauchern, z.B. eine Seilwinde oder ein Hydraulikzylinder, angepasst werden können.
  • In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann im Prinzip ein Steuerventil für einen durch einen hydraulischen Motor betriebenen hydraulischen Verbraucher bereitgestellt werden, wobei das Steuerventil einen ersten Tankanschluss, einen Druckanschluss, einen ersten Versorgungsanschluss für eine erste Versorgungsleitung des hydraulischen Motors, einen zweiten Versorgungsanschluss für eine zweite Versorgungsleitung des hydraulischen Motors und einen Schieberkolben aufweist, dessen Hubweg im Steuerventil drei unterschiedliche Hubwegbereiche aufweist, wobei entlang eines ersten Hubwegbereichs ein erster Versorgungskanal zwischen dem Druckanschluss und dem ersten Versorgungsanschluss und eine erste Verbindung zwischen dem zweiten Versorgungsanschluss und dem ersten Tankanschluss bereitgestellt werden kann, wobei entlang eines zweiten Hubwegbereichs ein zweiter Versorgungskanal zwischen dem Druckanschluss und dem zweiten Versorgungsanschluss und eine zweite Verbindung zwischen dem ersten Druckanschluss und dem ersten Tankanschluss bereitgestellt werden kann, und die Mooring-Funktion entlang eines dritten Hubwegbereichs bereitgestellt wird, der eine dritte Verbindung zwischen dem ersten Versorgungsanschluss und dem ersten Tankanschluss und eine vierte Verbindung zwischen dem zweiten Versorgungsanschluss und dem Druckanschluss ausbildet, wobei die vierte Verbindung entlang des dritten Hubwegbereichs durch einen ersten Ablasskanal mit hubabhängigem Querschnitt überlagert wird, der den zweiten Versorgungsanschluss mit der ersten Tankanschluss oder einem zweiten Tankanschluss verbindet.
  • In einigen anschaulichen Beispielen kann die erste Verbindung und/oder die zweite Verbindung einen eigenen Ablasskanal mit hubabhängigem Querschnitt bilden.
  • In einigen anschaulichen Beispielen kann die dritte Verbindung und/oder die vierte Verbindung einen eigenen Versorgungskanal mit hubabhängigem Querschnitt bilden.

Claims (12)

  1. Steuerventil (49; 110) für ein hydraulisches Aggregat, wobei das Steuerventil (49; 110) einen ersten Zustand (I) für ein kontinuierliches Ausgeben eines Druckmittels an einen hydraulischen Verbraucher, insbesondere eine durch einen hydraulischen Motor (47) betriebene Seilwinde (5) mit Mooringfunktion oder einen Hydraulikzylinder, wobei ein mit dem hydraulischen Verbraucher zu verbindender Versorgungsanschluss (B) des Steuerventils über einen Versorgungskanal mit einem Druckanschluss (P) verbunden ist, und einen zweiten Zustand (II) umfasst, in dem der Versorgungsanschluss (B) über einen Ablasskanal des Steuerventils (49; 110) mit einem Tankanschluss (R1; R2) des Steuerventils (49; 110) verbunden ist, wobei das Steuerventil (49; 110) einen dritten Zustand (III) mit einem entsprechenden Hubweg (H3) umfasst, entlang dem der Versorgungskanal mit dem Ablasskanal überlagernd verbunden wird, wobei der Versorgungskanal und/oder der Ablasskanal eine hubabhängige Querschnittfläche aufweist,
    wobei das Steuerventil (49; 110) einen Schieberkolben (112) umfasst,
    wobei der Schieberkolben (112) derart ausgebildet ist, dass ein Massenstrom am Versorgungsanschluss (B) entlang des gesamten Hubwegs (H3) des dritten Zustands (III) größer Null ist, und
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Massenstrom am Versorgungsanschluss (A) entlang eines Abschnitts des Hubwegs (H3) des dritten Zustands (III) auf ein konstantes Restniveau absenkbar ist.
  2. Steuerventil (49; 110) nach Anspruch 1, wobei der dritte Zustand (III) zur Massenstrom- und Druckregelung ausgebildet ist.
  3. Steuerventil (49; 110) nach Anspruch 2, wobei der dritte Zustand einen ersten Hubwegabschnitt (a) und eine zweiten Hubwegabschnitt (b) aufweist, der von einer Neutralposition (N) weg einen größeren Hub aufweist, als ein dem ersten Hubwegabschnitt (a) entsprechender Hub relativ zur Neutralposition (N), und wobei der am Versorgungsanschluss (B) ausgegebene Massenstrom über den zweiten Hubwegabschnitt (b) auf ein konstantes Niveau größer Null regelbar ist..
  4. Steuerventil (49; 110) nach Anspruch 3, wobei sich die Querschnittfläche des Ablasskanals entlang eines sich an den zweiten Hubwegabschnitt (b) anschließenden dritten Hubwegabschnitts (c) hubabhängigen ändert und sich insbesondere die Querschnittfläche des Ablasskanals entlang des dritten Hubwegabschnitts (c) mit steigendem Hub vergrößert.
  5. Steuerventil (49; 110) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der dritte Zustand (III) aus einer Neutralposition (N) des Steuerventils (49; 110) weg nach einem dem zweiten Zustand (II) entsprechenden weiteren Hubweg (H2) in einem Bereich von 20% bis 60% des gesamten Hubwegs (H) beginnt.
  6. Steuerventil (49; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der hydraulische Verbraucher eine Seilwinde (5) mit Mooringfunktion ist und der erste Zustand (I) zum kontinuierlichen Abwickeln oder Ausgeben eines Seils (3) durch die Seilwinde (5) und der zweite Zustand (II) zu einem kontinuierlichen Aufwickeln des Seils (3) durch die Seilwinde (5) ausgebildet ist.
  7. Steuerventil (49; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Steuerventil (49; 110) ein CAN-Bus Ventil mit Elektronik ist.
  8. Steuerventil (49; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei im dritten Zustand (III) zwischen dem Druckanschluss (P) und dem Versorgungsanschluss (B) ein maximaler Massenstrom aus einem Bereich von 90 l/min bis 110 l/min auf einen konstanten Restmassenstrom aus einem Bereich von 5 l/min bis 15 l/min hubabhängig abgesenkt werden kann.
  9. System mit einem Steuerventil (49; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend eine Steuervorrichtung (44, 114), die zur automatischen Steuerung des Steuerventils (49; 110) wenigstens entlang des Hubwegs (H3) des dritten Zustands (III) auf Grundlage von einem externen Signal ausgebildet ist, das einen Druck und/oder eine Last am hydraulischen Verbraucher, insbesondere im Falle einer Seilwinde (5) eine Windenlast und/oder eine Seilzugkraft und/oder eine Seilgeschwindigkeit und/oder eine von der Seilwinde (5) ausgegebene oder abgewickelte Seillänge bezeichnet, so dass ein am Versorgungsanschluss (B) ausgegebener Druck auf einen vorgebaren Druck einregelbar ist.
  10. System nach Anspruch 9, ferner umfassend eine Sensoranordnung (50, 51, 54) zum Erfassen von wenigstens einem Istwert-Signal auf Grundlage des externen Signals, wobei die Steuervorrichtung (44, 114) zur automatischen Bestimmung einer Abweichung des wenigstens einen Istwert-Signals von wenigstens einem Sollwert-Signal und zur Steuerung des Steuerventils (49; 110) ausgebildet ist, so dass die Abweichung minimiert wird.
  11. System nach Anspruch 10, wobei die Sensoranordnung (50, 51, 54) einen Drucksensor umfasst, und die Steuervorrichtung (44, 114) zum Bestimmen einer Abweichung eines Ist-Drucks am oder nach dem Versorgungsanschluss (B) von einem Soll-Druck konfiguriert ist.
  12. Seilwindensystem (1), umfassend eine Seilwinde (5) mit einer Mooringfunktion für ein Schiff oder ein Pistenpflegefahrzeug oder einen Kran oder einen Bagger, insbesondere ein Schreitbagger, einen hydraulischen Motor (47) zum Betreiben der Seilwinde (5) und ein Steuerventil (49; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder ein System nach einem der Ansprüche 9 bis 11.
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