Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt hydraulische Steuerungen aus Gründen der Energieeffizienz so zu konzipieren, dass von der Druckversorgung nicht stets die maximale Leistung bereitgestellt wird, sondern der zu fördernde Volumenstrom und das Druckniveau dem aktuellen Bedarf angepasst werden. Um den Druck und/oder den Volumenstrom der hydraulischen Pumpe an die vom Verbraucher geforderten Bedingungen anzupassen, führen Load-Sensing-(LS) Ventilsysteme den Lastdruck des Verbrauchers auf eine verstellbare Pumpe zurück. Die Pumpe regelt einen Druckwert ein, der um einen bestimmten Betrag höher ist als der Lastdruck. Entweder durch diesen eingeregelten Druckwert oder durch eine höhere Druckvorgabe eines anderen Verbrauchers, steht vor einem Steuerventil des Verbrauchers sicher ein höherer Druck als der erfasste Lastdruck zur Verfügung. Der Volumenstrom durch ein LS-Ventil wird durch eine Druckwaage geleitet, die die Druckdifferenz über einen Ventilschieber des Steuerventils regelt. Überschüssiger Druck der Pumpe wird dabei in der dem Steuerventil vor oder nachgeschalteten Druckwaage abgebaut. LS-Ventile arbeiten daher im Regelfall als Stromregler, der Wunsch des Bedieners nach einer bestimmten Geschwindigkeit wird über die Verstellung des Ventilschiebers des LS-Ventils und die geregelte Druckdifferenz unabhängig von der Last umgesetzt.

Die Rückführung des Lastdrucks erfolgt in der Regel durch zusätzliche Öffnungen am Ventilschieber. Schieberhubabhängig wird eine Verbindung vom Antriebsdruck in einem Arbeitsanschluss des Ventils zu einer Lastmeldeleitung hergestellt. Diese Öffnung erfolgt üblicherweise schon bevor am Ventilschieber eine Verbindung zwischen dem Versorgungsanschluss des Ventils und dem Arbeitsanschluss hergestellt wird. Durch die frühere Druckmeldung kann eine verstellbare Pumpe, insbesondere eine Axialkolbenpumpe, schon früh Druck aufbauen. Die Charakteristik dieser Lastdruckmeldung ist annähernd schaltend. Es erfolgt ein steiler Anstieg auf den Lastdruck, da das Volumen der Leitung und Leckagen gering sind.

Beim Schließen des Ventilschiebers wird die Lastmeldeleitung entlastet. Dies geschieht entweder durch eine Verbindung zum Tank, die nahe der Schiebermittelstellung geöffnet wird, oder durch einen Entlastungswiderstand zum Tank, der allerdings eine ständige geringe Leckage verursacht.

Das Ventilverhalten in der Art eines Stromreglers ist für Antriebe mit einem guten Beschleunigungsvermögen von Vorteil. Diese können dem Bedienerwunsch schnell folgen. In der Beschleunigungsphase erhöht sich der zurückgeführte Lastdruck nur über einen kurzen Zeitraum und/oder in geringem Maße. Es lässt sich ein gutes Feinsteuerverhalten erzielen. Bei Baumaschinen weisen Linearantriebe in der Regel ein solches günstiges Verhältnis von Antriebskraft zur Trägheit der angeschlossenen Last auf.

Rotatorische Antriebe in Baumaschinen, insbesondere Drehwerke von Baggern oder Kranen, weisen oftmals ein geringes Beschleunigungsvermögen auf, da das Verhältnis von Drehmoment zum angetriebenen Massenträgheitsmoment klein ist. Das hohe Massenträgheitsmoment verhindert eine starke Beschleunigung und daher das zeitnahe Erreichen der vorgegebenen Volumenströme im Antrieb. In der Beschleunigungsphase erhöht sich der Lastdruck daher für längere Zeit und erreicht annähernd den aktuellen Pumpendruck solange der Antrieb noch nicht den vorgegebenen Volumenstrom erreicht hat. Die Rückführung des hohen Lastdrucks auf die Pumpe führt zu einem selbstverstärkenden Effekt: Pumpendruck und Lastdruck am Antrieb erreichen einen Maximalwert. Dieser maximale Lastdruck und die damit verbundene Beschleunigung am Drehantrieb werden schon bei sehr geringen Ventilöffnungen erreicht. Hin zu höheren Ventilöffnungen ändert sich die Beschleunigung jedoch nicht weiter, weil schon der maximale Druck anliegt. Dies ist für die Feinsteuerbarkeit eines Drehantriebs nachteilig.

Open-Center-Hydrauliksysteme weisen im Feinsteuerbereich hohe Energieverluste auf, da im Feinsteuerbereich die Ventile wie verstellbare Druckteiler arbeiten und ständig Volumenstrom zum Tank abgedrosselt wird. Es ergibt sich jedoch der vorteilhafte Effekt eines mit der Ventilschieberposition veränderlichen Antriebsdrucks (und damit Beschleunigungsmoments) auch bei noch nicht oder nur langsam drehendem Antrieb, wie z.B. bei einem Drehwerk eines Baggers. Um den in Abhängigkeit von der Ansteuerung des Ventilschiebers zurückgemeldeten LS-Druck zu begrenzen oder zu beeinflussen wurden zusätzliche Sonderventile oder elektronische Hilfsmittel vorgeschlagen.

Es kann z.B. ein Sonder-Druckbegrenzungsventil in der LS-Leitung vorgesehen werden, welches mittels Pilotdruck angesteuert wird, um so die maximale Höhe des rückgemeldeten Druckes zu beeinflussen. Ein solches Ventil unterscheidet sich von gängigen Druckbegrenzungsventilen, weil ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zwischen dem Pilotdruck zum zu begrenzenden Druck konstruktiv realisiert werden muss. Es handelt sich um aufwendige Sonderventile.

Die US 4,481 ,770 offenbart eine hydraulische Steuerung mit einem Sonder- Druckbegrenzungsventil bei vorgeschalteter Druckwaage. Das Ventil besitzt einen integrierten Druckübersetzer. Dieses Ventil beeinflusst den zurückgegebenen LS- Druck und begrenzt so den wirksamen Druck zum Beschleunigen. Das Sonder- Druckbegrenzungsventil wird mit dem höheren der beiden am Hauptventilschieber anliegenden Pilotdruck gesteuert, was ein zusätzliches Wechselventil erforderlich machen würde.

Eine ähnliche Umsetzung mittels Sonder-Druckminderventil bei einem LS-System mit nachgeschalteter Druckwaage ist in der US 5,642,616 beschrieben. Das LS-Signal wird an der Druckwaage durch das Sonder-Druckminderventil beeinflusst und reduziert somit den zur Beschleunigung verwendeten Druck mittels integrierten Druckübersetzers. Übertragen auf den Anwendungsfall eines Baggers würde am Drehwerkschieber der Pilotdruck oder bei Priorität für den Hub-Betrieb im Dreh-Hub ein reduzierter Druck anliegen. Die Steuerung eines hohen LS-Drucks mit einem geringen Pilotdruck, macht Druckübersetzer zwischen dem Pilotdruck und dem LS- Druck erforderlich und/oder zusätzliche elektromechanische und elektronische Komponenten.

Durch die US 4,938,023 zählt es zum Stand der Technik, ein mittels Pilotdruck vorgesteuertes Druckminderventil im Hauptölstrom zwischen Druckwaage und Hauptschieber zu positionieren. Dieses Druckminderventil begrenzt den wirksamen Druck zur Beschleunigung des Drehantriebes. Auch eine solche hydraulische Steuerung erfordert einen erhöhten Fertigungsaufwand für den Druckübersetzer sowie zusätzliche Ölkanäle für das zusätzliche Wechselventil zur Wahl des höheren Pilotdruckes. Das zusätzliche Ventil im Hauptölstrom zum Verbraucher ruft zusätzliche Energieverluste hervor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuerung aufzuzeigen, welche die Feinsteuerbarkeit von Antrieben von großer Massenträgheit unter Verwendung von LS-Ventilen wirtschaftlich verbessert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine hydraulische Steuerung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße hydraulische Steuerung betrifft maßgeblich ein Load-Sensing (LS)-Ventil mit einem Ventilschieber als Ventilelement. Das LS-Ventil besitzt einen Hochdruckanschluss, einen Niederdruckanschluss, einen Load-Sensing-Anschluss (LS) und wenigstens einen Arbeitsanschluss in einer den Ventilschieber umgebenden Kontur, d. h. im Ventilgehäuse oder einer Ventilhülse. Bevorzugt sind zwei Arbeitsanschlüsse vorgesehen. Mehrere Entlastungsanschlüsse zum Tank, bzw. Niederdruckbereich sind möglich.

Der Abgriff eines Lastdruckes am LS-Anschluss erfolgt über eine Druckteilerschaltung innerhalb des LS-Ventils. Die Druckteilerschaltung weist einen ersten hydraulischen Widerstand zwischen dem Arbeitsanschluss und dem LS- Anschluss und einen zweiten hydraulischen Widerstand zwischen dem LS-Anschluss und dem Tank auf. Mindestens einer der beiden genannten hydraulischen Widerstände ist in Abhängigkeit eines Schieberhubs des oben genannten Ventilschiebers veränderbar. Dabei ist das Verhältnis der beiden genannten hydraulischen Widerstände beim Beginn des Öffnens des wenigstens einen Arbeitsanschlusses gegenüber dem Hochdruckanschluss so gering eingestellt, dass der abgegriffene Lastdruck größer als der Niederdruck zum Tank eingestellt ist, aber gleichzeitig kleiner als der Arbeitsdruck am Arbeitsanschluss eingestellt ist.

Die Vorteile einer solchen hydraulischen Steuerung kommen insbesondere bei Antrieben mit sehr kleinen Verhältnissen zwischen dem Antriebsdrehmoment und einem zu beschleunigenden Massenträgheitsmoment zum Tragen. Die Feinsteuerbarkeit von Antrieben mit großer Trägheit wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, dass die vom Ventilschieber und seiner ihn umgebenden Kontur gebildeten LS-Abgriffe und LS-Entlastungswege zum Tank zu einer vom Schieberhub abhängig verstellbaren Druckteilerschaltung kombiniert werden. Dazu werden die LS-Abgriffe und/oder die LS-Entlastung als schieberhubabhängig verstellbarer hydraulischer Widerstand genutzt, die in Kombination mit einem festen Widerstand in der LS-Entlastung oder LS- Abgriff einen Druckteiler bilden.

Es können auch LS-Abgriff und LS-Entlastung zum Tank als schieberhubabhängig verstellbare hydraulischer Widerstände ausgeführt werden. Die schieberhub- abhängige Verstellung kann insbesondere auch so ausgeführt werden, dass nur in einem Bereich des Hubs eine funktionsrelevante Veränderung des Durchflusswiderstands erfolgt. Die Widerstände des Druckteilers sind so zu bemessen, dass sich die für die erforderliche Dynamik der Bewegung notwendigen Volumenströme zur Individualdruckwaage und zum Druckaufbau in der Leitung zur Pumpe einstellen können.

Der Druckteiler ist bevorzugt so ausgeführt, dass über den ganzen Hub, oder bevorzugt in einem Teilbereich zu Beginn der Schieberbewegung, das vom LS-Ventil in eine LS-Signalkette oder zur Pumpe gemeldete LS-Signal von einem minimalen Niveau bis auf den vollen LS-Rückmeldedruck erhöht wird.

Ein solcher über den Ventilschieberhub veränderlicher Widerstand lässt sich z.B. durch eine Anordnung radialer Bohrungen geringen Durchmessers, die in Axialrichtung des Ventilschiebers so zueinander verschoben sind, dass sie nacheinander mit einer in der Ventilschieberbohrung umlaufenden Nut in Eingriff kommen, realisieren. Austauschbare Widerstände z.B. in Form von Blenden oder Drosseln (in Serie oder parallel zum veränderlichen Widerstand) ermöglichen es, eine Kennlinie des Widerstands anforderungsgerecht anzupassen.

Weitere gestalterische Freiheiten gegenüber einer Kombination von einfachen Bohrungen bietet eine freier geformte Kontur, wie sie z.B. durch Fräsen hergestellt werden kann. Bei einem verdrehgesicherten Schieber ergeben sich weitere gestalterische Freiheiten, weil anstelle einer rotationssymmetrischen Kontur auf dem Schieber oder der Ventilschieberbohrung beliebige Öffnungen eingebracht werden können, die nur auf einem Teilbereich des Umfangs mit unsymmetrischen Öffnungen des Gegenstücks in Eingriff gebracht werden. Dies kann auch die Leckagen in diesem Bereich reduzieren.

Zur Vermeidung von hydraulischen Querkräften ist es in der Regel angebracht, zumindest zeitweise mit hohem Druck beaufschlagte Öffnungen ausgleichend (Einzelöffnungen paarig, oder mehrere Einzelöffnungen regelmäßig n-fach am Umfang oder allgemein so, dass die Summe der aus gegenüberliegenden Richtungen in Richtung der Schieberachse projizierten Flächen der Öffnungen sich über den gesamten Umfang annähernd oder vollständig entspricht) anzuordnen. Bei Öffnungen, die stets mit geringen Drücken beaufschlagt sind, kann darauf verzichtet werden.

Werden nicht sowohl LS-Abgriff als auch LS-Entlastung beide als veränderliche Widerstände ausgeführt und so zu einem Druckteiler kombiniert, können eine oder mehrere als feste Widerstände ausgelegte Verbindungen im Schieber oder nahe der Ventilbohrung integriert werden.

Der Erfindungsgedanke wird nachfolgend anhand von in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 a: Zum Stand der Technik den Verlauf des Drucks p _L s-A über den

Schieberweg eines LS-Ventils in Verbindung mit einem beschleunigtem Drehantrieb mit großer Massenträgheit, als wegabhängigen Wert begrenzt durch den schnell auf einen Maximalwert ansteigenden Antriebsdruck p _A ;

Figur 1 b: Zum Stand der Technik den Verlauf der durchströmten Flächen über den Schieberweg des LS-Ventils zu Figur 1 a;

Figur 2a: Verlauf des Drucks p _L s-A über den Schieberweg eines LS-Ventils in

Verbindung mit einem Drehantrieb mit großer Massenträgheit, begrenzt auf einen wegabhängigen Wert;

Figur 2b: Verlauf der durchströmten Flächen über den Schieberweg des LS- Ventils zu Figur 2a;

Figur 3: Schaltplan einer hydraulischen Steuerung mit einem LS-Ventil, darin den LS-Abgriff als Halbbrücken;

Figur 4a - c: Möglichkeiten zur Einstellung der Widerstände der Druckteilschaltung gemäß Figur 3;

Figur 5: gewünschter Verlauf PLS-S _O II des Lastdruckes in einem Winkelbereich der Schaltung als Funktion des Schieberhubs (x). Figur 1 a zeigt zum Stand der Technik einen möglichen Verlauf des Lastdrucks p _L s-A über den Schieberhub x eines LS-Ventils in Verbindung mit einem Drehantrieb mit großer Massenträgheit. Das Diagramm ist auf einen maximalen Wert für den am Arbeitsanschluss anliegenden Druck p _A begrenzt und ist im Zusammenhang mit Figur 1 b zu betrachten, welche die miteinander in Wirkeingriff stehenden Querschnittsflächen der Konturen des Ventilschiebers und des Ventilgehäuses als Funktion des Schieberhubs x zeigt. Der Druck p _max ist im allgemeinen um ein Vielfaches höher als der vor Bewegungsbeginn im Arbeitsanschluss anliegende Druck p _A, o- AUS Gründen der Übersichtlichkeit wurde bzgl. der Drücke auf Maßstäblichkeit verzichtet, da ansonsten die relevanten Wechselwirkungen zwischen Druck und Schieberdetails zu klein geraten wären. Die unterbrochene Linie zeigt den Druckverlauf des Lastdrucks p _L s ausgehend von p _T bis auf p _A, o durch mögliche Leckölströme, wenn noch keine eigentliche Öffnung der LS-Steuerkanten vorliegt. Der Arbeitsdruck p _A steigt ab Öffnung der Hauptsteuerkante P- A über den bereits beschriebenen selbstverstärkenden Effekt der Rückführung des Antriebsdrucks auf die Pumpe an, ein Maximalwert ergibt sich in ausgeführten Systemen durch eine Druckbegrenzung des LS-Signals am Verbraucher, des LS-Signals an der Pumpe oder eine Druckbegrenzung für den Pumpenvolumenstrom.

Die unterbrochene Linie in Figur 1 b zeigt die Querschnittsfläche A _L S-T, d.h. den Querschnitt für die LS-Entlastung. Die durchgezogene Linie zeigt die Fläche A _A- LS, d.h. die Fläche, über die der Lastdruck p _L s abgegriffen wird. Figur 1 b verdeutlich, dass zunächst die LS-Entlastung bei geringem Schieberhub x geschlossen wird x(LS->T schließt) und in der Regel auch schon voll geschlossen ist x(LS->T geschlossen), bevor die Fläche für den LS-Abgriff A _A-L s geöffnet wird, d.h. der Arbeitsanschluss fluidleitend mit dem LS-Anschluss verbunden wird (A->LS öffnet). Figur 1 zeigt auch, dass der Lastdruck p _L s schon vor Erreichen der Schieberstellung, bei der A->LS öffnet, durch Leckagen im Ventilschieber ansteigen kann. Der Lastdruck p _L s steigt nach dem Öffnen einer Steuerkante für den Abgriff des Lastdrucks bei sehr geringem Schieberhub schnell steil bis auf den vor Bewegungsbeginn im Arbeitsanschluss anliegenden Druck an, bevor noch die Schieberstellung erreicht wird, in der Fläche A _A-L s maximal geöffnet ist x(A->LS voll offen). Erst mit größerem Schieberhub x wird bei bereits anliegenden Start- Arbeitsdruck p _A ,o im Lastdruck p _L s der Hochdruckanschluss P gegenüber dem Arbeitsanschluss A geöffnet x(P->A öffnet). Die laufende Rückkopplung des dann steigenden Arbeitsdrucks über den Lastdruck auf die Pumpe und sich selbst führt dann zum steilen Anstieg des Lastdrucks p _L s zusammen mit dem Arbeitsdruck auf einen Maximalwert. Eine Feinsteuerung eine Masse mit großer Trägheit ist bei maximalem Lastdruck p _L s nur schwer möglich.

Im Unterschied hierzu zeigen die Figuren 2a und 2b, die Druckverläufe und Flächenverläufe eines erfindungsgemäß ausgestalteten LS-Ventils in Abhängigkeit vom Schieberhub x. Es wird darauf hingewiesen, dass der Schieberhub x(P->A öffnet), bei welchem der Hochdruckanschluss P über eine Hauptsteuerkante gegenüber dem Arbeitsanschluss A geöffnet wird, in Figur 2b identisch zu Figur 1 b ist. Der wesentliche Unterschied ist gegenüber Figur 1 b, dass bei diesem identischen Schieberhub x(P->A öffnet) die beiden Widerstände des Strömungsteilers, die durch die Flächen A _L S-T (gestrichelte Linie) und A _A- LS (durchgezogene Linie) offen sind. Die LS-Entlastung LS->T ist in diesem Beispiel komplett geöffnet und die Fläche zwischen dem LS-Abgriff und dem Arbeitsanschluss öffnet sich mit größer werdendem Schieberhub x langsam. Im Ergebnis steigt der Lastdruck p _L s nur langsam an (Fig. 2a). Die Steigung des Graphen bzw. der Druckanstieg des abgegriffenen Lastdrucks p _L s ist über einen weiten Stellbereich des Schieberhubs x gering und nimmt dann stärker zu, wenn der Hochdruckanschluss P gegenüber dem Arbeitsanschluss A öffnet x(P->A öffnet) und damit der Druck in p _A steigt. Das beginnende Schließen der LS-Entlastung (LS->T schließt) führt zu einem weiteren Anstieg, wenn nicht schon vorher der Maximalwert erreicht wird. Der Maximalwert des Lastdruck p _L s wird erreicht, wenn die LS-Entlastung vollständig geschlossen ist x (LS->T geschlossen). Da der Zweck der Schaltung eine verbesserte Feinsteuerbarkeit ist, hat bei dieser Schieberstellung die Fläche A _A- LS ihr Maximum in der Regel noch nicht erreicht, so dass hohe Volumenstromanforderungen mit maximalem Beschleunigungsvermögen ausgeführt werden.

Die Figur 1 b zeigt, dass es bei der hydraulischen Steuerung einen bezogen auf den Schieberhub x sehr breiten Feinsteuerbereich auch bei einem ungünstigen Verhältnis von antreibendem Moment zu angetriebener träger Masse gibt. In diesem Feinsteuerbereich steigt der abgegriffene Lastdruck p _L s langsam von einem Niederdruck p _T bis zum Maximalwert des Arbeitsdruckes p _A an.

Figur 3 zeigt einen Schaltplan einer hydraulischen Steuerung zur Ansteuerung eines Verbrauchers 1 über eine verstellbare Pumpe 2 und ein LS-Ventil 3. Der Verbraucher 1 ist ein hydraulischer Motor. Er ist mit Arbeitsanschlüssen A, B der hydraulischen Steuerung verbunden. Die hydraulische Steuerung besitzt ferner einen Hochdruckanschluss P und zwei Niederdruckanschlüsse T und p ^* wobei letzterer mit T oder mit einer eigenen Entlastungsleitung verbunden sein kann. Zwischen den Arbeitsanschlüssen A, B und dem Hoch-, und Niederdruckanschlüssen P, T befindet sich das LS-Ventil 3 mit einem Ventilschieber 4 in einem Ventilgehäuse 5. Der Ventilschieber 4 ist in der Neutralstellung dargestellt und kann je nach gewünschter Drehrichtung des Verbrauchers 1 in die beiden anderen Stellungen verschoben werden.

Die hydraulische Steuerung sieht am Ventilgehäuse 5 einen LS-Anschluss LS für den Abgriff des Lastdruckes p _L s vor, der über LS-Leitungen einem Stellzylinder der Pumpe 2 und einer Druckwaage 6 zugeführt wird. Ap _D w ist der durch Federvorspannung eingestellte Sollwert der einzuregelnden Druckdifferenz zwischen dem als Lastdruck p _L s zurückgemeldeten Arbeitsdruck p _A und dem Druck vor dem Ventilschieber 4. Über die Druckwaage 6 erfolgt in bekannter Weise die Anpassung des Drucks vor dem Ventilschieber 4 an den Arbeitsdruck p _A um einen der Öffnungsfläche des Ventilschiebers 4 proportionalen Volumenstrom zu erzielen.

Figur 3 zeigt an dem Ventilschieber 4 zwei hydraulische Widerstände RA-LS, RLS-T, die als in Reihe geschaltete Blenden oder Drosseln einen Druckteiler zum Abgriff des Arbeitsdrucks p _A für die Bildung des Drucks p _L s im LS-Anschluss bilden. Diese hydraulischen Widerstände RA-LS, RLS-T sind in die hydraulische Steuerung integriert und erfordern keine zusätzlichen Ventile, oder Leitungen außerhalb des LS-Ventils. Ein solches LS-Ventil 3 ist daher besonders kompakt und wirtschaftlich in der Herstellung. In dem Schaltbild sind zur Verdeutlichung des Einsatzes eines solchen LS-Ventils 3 alle Widerstände RA-LS, RL-T konstant. Die Erfindung sieht allerdings vor, dass wenigstens einer der Widerstände RA-LS, RLS-T vom Schieberhub x abhängig ist. Die Beispiele a) bis c) in Figur 4 zeigen mögliche Schaltungsvarianten: In Variante a) ist die Querschnittsfläche der LS-Entlastung A _L S-T vom Schieberhub x abhängig, während der Querschnittsfläche zum LS-Abgriff A _A- LS vom Schieberhub x unabhängig und damit konstant ist. Die Variante b) zeigt den umgekehrten Fall. Bei der Variante c) sind beide Querschnittsflächen A _L S-T und A _A- LS veränderlich, d. h Funktionen des Schieberhubs x.

Die Erfindung strebt eine definierte Abhängigkeit des Lastdruckes p _L s vom Schieberweg an (p _L s=f(x))- Gemäß Schaltplan der Figur 3 und der Gleichheit der mittels Blendengleichung gut beschreibbaren Volumenströme ergibt sich nach Kürzung der als gleich angenommenen Blendenfaktoren folgende Gleichung: ( LS - Pr) Gl. 1

Aus dem Kräftegleichgewicht an der Druckwaage 6 leitet sich für den Arbeitsdruck p _A folgender Zusammenhang ab:

Δρο ν ist dabei der durch Federvorspannung eingestellte Sollwert der einzuregelnden Druckdifferenz. Der tatsächliche Wert im Betrieb ist unter anderem von der Öffnung der Druckwaage 6 abhängig. Für eine erste Auslegung ist eine Annahme als konstant jedoch zulässig. Setzt man nun Gl. 2 in Gl. 1 ein ergibt sich für den Lastdruck p _L s:

Dies ist eine Funktion in Abhängigkeit von den sich im Eingriff befindenden Querschnittsflächen und somit vom Schieberhub x abhängig. Für die nächsten Schritte gelte folgende Substitution:

Es können grundsätzlich beliebige Verläufe für den LS-Druckverlauf vorgegeben werden. Beispielhaft ist in Figur 5 ein linearer Verlauf für den gewünschten (Soll)Lastdruck p _L s gezeigt. Ausgehend von dem schon in Mittelstellung durch Öffnung einer Steuerkante LS-T anliegenden Tankdruck (Niederdruck) steigt der gemeldete Lastdruck p _L s bis auf den zu 300 bar angenommenen maximalen Lastdruck p _L s an. Dieser Maximalwert für den Lastdruck p _L s ergibt sich beispielsweise aus dem Einstellwert einer im System vorhandenen LS- Druckbegrenzung. Überschreitet der Schieberhub x den Höchstwert des linearen Bereichs (z. B. 2mm) wird zwar ein höherer Druck zurückgemeldet, dieser wirkt sich aber nicht mehr begrenzend aus, da bei der Auslegung auf den Maximalwert bereits zum Ende des linearen Bereichs der maximale Systemdruck aufgebaut ist.

Mit der allgemeinen Form für lineare Funktionen f(x)=m*x+b und Gleichung Gl. 3 lässt sich nun das von Schieberhub x abhängige Flächenverhältnis Y ² errechnen.

Vis = PT + &p _DW Y ² = m ^■ (x— x ₀ ) + b Gl. 5

Aus dem gewünschten Verlauf ergibt sich: b= p _T (hier zu 5 bar angenommen) und x ₀ = 0,6 mm. Stellt man nun Gl. 5 um erhält man:

Mit diesem Zusammenhang lässt sich nun eine Ventilschiebergeometrie errechnen, die den gewünschten LS-Druckverlauf gewährleistet. Dazu wird für A _A- LS(X) oder ALS-T(X) ein vorzugsweise einfach zu fertigender Flächenverlauf gewählt. Der jeweils andere Flächenverlauf ergibt sich nach obiger Gleichung.

Beispielsweise führt eine wurzeiförmige Erhöhung des Querschnitts AA-LS(X) dazu, dass eine konstante Öffnung A _L S-T(X) verwendet werden kann.