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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der
DE 10 2007 029 358 A1 ist ein hydraulisches Antriebssystem bekannt. Das hydraulische Antriebssystem umfasst zwei hydraulische Verbraucher in Form von Hydraulikzylindern mit einem ersten und einem zweiten Verbraucheranschluss. Weiter ist eine Pumpe vorgesehen, welche Hydraulikfluid aus einem Tank zu den Verbrauchern fördern kann. Den Verbrauchern sind jeweils ein erstes und ein zweites Zulaufventil und ein erstes und ein zweites Ablaufventil zugeordnet. Das erste Zulaufventil steuert den Fluidstrom von der Pumpe zum ersten Verbraucheranschluss und das zweite Zulaufventil den Fluidstrom von der Pumpe zum zweiten Verbraucheranschluss. Das erste Ablaufventil steuert den Fluidstrom vom ersten Verbraucheranschluss zum Tank und das zweite Ablaufventil den Fluidstrom vom zweiten Verbraucheranschluss zum Tank.
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Das erste Ablaufventil ist dem ersten Zulaufventil verbraucherseitig in Reihe geschaltet, so dass das vom ersten Verbraucheranschluss zurückfließende Hydraulikfluid über das erste Zulaufventil zum Tank zurückfließen muss. Die dem zweiten Verbraucheranschluss zugeordneten Ventile sind analog ausgeführt. Das Ablaufventil ist in Form eines Schieberventils mit drei Anschlüssen und zwei Schaltstellungen ausgeführt. In der ersten Schaltstellung verbindet es den Pumpenanschluss mit dem Ausgangsanschluss, in der zweiten Schaltstellung den Tankanschluss mit dem Ausgangsanschluss. Befinden sich nun das erste und das zweite Zulaufventil in der ersten Schaltstellung, so kann Hydraulikfluid, welches vom zweiten Verbraucheranschluss zurückfließt, über die Pumpenleitung und das erste Zulaufventil zum ersten Verbraucheranschluss fließen. Der entsprechende Fluidvolumenstrom braucht nicht von der Pumpe bereitgestellt zu werden, so dass Energie eingespart wird.
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Der Nachteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass den Ablaufventilen gesonderte Rückschlagventile parallel geschaltet werden müssen. Weiter müssen die Zulaufventile als Schieberventil ausgeführt sein, so dass sie nicht vollkommen leckagefrei sind.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein hydraulisches Antriebssystem anzugeben, bei dem die Zu- und die Ablaufventile als leckagefreie Sitzventile ausgebildet werden können, wobei die oben angegebene Regeneration von Hydraulikfluid möglich bleibt.
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Gemäß dem selbständigen Anspruch wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das erste Zulaufventil, das erste Ablaufventil, das zweite Ablaufventil und das zweite Zulaufventil in der angegebenen Reihenfolge ringförmig in Reihe geschaltet sind, wobei sie als Sitzventile ausgebildet sind, wobei die Pumpe an die Verbindung zwischen dem zweiten und dem ersten Zulaufventil angeschlossen ist, wobei der Tank an die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Ablaufventil angeschlossen ist, wobei der erste Verbraucheranschluss an die Verbindung zwischen den ersten Zulaufventil und dem ersten Ablaufventil angeschlossen ist, wobei der zweite Verbraucheranschluss an die die Verbindung zwischen dem zweiten Zulaufventil und dem zweiten Ablaufventil angeschlossen ist, wobei wenigstens eine gesonderte, verzweigungsfreie Regenerationsleitung mit einem Quell- und einem Zielende vorgesehen ist, wobei das Zielende in die Verbindung zwischen dem ersten oder dem zweiten Verbraucheranschluss und dem zugeordneten Zulaufventil einmündet, wobei das Quellende wenigstens mittelbar mit dem anderen Verbraucheranschluss verbunden ist. Demnach sind die Zu- und die Ablaufventile in Form einer an sich bekannten Brückenschaltung zusammengeschaltet, so dass sie als Sitzventile ausgebildet werden können. Damit Hydraulikfluid vom ersten zum zweiten Verbraucheranschluss und umgekehrt fließen kann, ist eine entsprechende Regenerationsleitung vorgesehen.
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Vorzugsweise sind zwei gesonderte Regenerationsleitungen vorgesehen, damit Hydraulikfluid sowohl vom ersten zum zweiten Verbraucheranschluss als auch vom zweiten zum ersten Verbraucheranschluss fließen kann.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Es kann ein Regenerationsrückschlagventil vorgesehen sein, welches benachbart zum Zielende so in die Regenerationsleitung eingebaut ist, dass nur ein Fluidstrom vom Quell- zum Zielende möglich ist. Damit wird sichergestellt, dass das Hydraulikfluid nur in der gewünschten Richtung durch die Regenerationsleitung fließt. Die Regenerationsleitung kann damit, wie im Weiteren beschrieben, an die spezifische Fließrichtung des Hydraulikfluids angepasst werden, so dass die Regeneration von Hydraulikfluid von allein stattfindet, ohne dass dies von außen gesondert gesteuert werden müsste.
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Es kann ein Zulaufrückschlagventil vorgesehen sein, welches so in die Verbindung zwischen der Einmündungsstelle am Zielende und dem zugeordneten Zulaufventil eingebaut ist, dass nur ein Fluidstrom vom genannten Zulaufventil zum Verbraucher möglich ist. Durch das Zulaufrückschlagventil soll verhindert werden, dass das über die Regenerationsleitung zurückfließende Hydraulikfluid zur Pumpe zurückfließt. Dies könnte die Pumpe schädigen. Darüber hinaus würde hierdurch die Fluidstromaufteilung von einer einzigen Pumpe auf mehrere Verbraucher gestört werden.
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Das erste und das zweite Ablaufventil können jeweils von einer zugeordneten Feder in die geschlossene Stellung gedrückt werden, wobei der Druck am zweiten Verbraucheranschluss das erste Ablaufventil und der Druck am ersten Verbraucheranschluss das zweite Ablaufventil öffnen kann. Damit öffnen sich die Ablaufventile selbsttätig, ohne dass sie von außen angesteuert werden müssen. Da die Ablaufventile als Sitzventile ausgebildet sind, ändert sich der offene Ventilquerschnitt stetig mit dem Ansteuerdruck von der ganz geschlossenen Stellung auf eine maximal geöffnete Stellung. Dies bewirkt, dass auch bei ziehenden Lasten im Ablauf ein so hoher Druck aufgebaut wird, dass im Zulauf kein Unterdruck entsteht. Der genannte Unterdruck im Zulauf, der auch als Kavitation bezeichnet wird, würde bewirken, dass ein Freiraum entsteht, der nicht mit Hydraulikfluid gefüllt ist, was in jedem Fall vermieden werden sollte.
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Das Quellende kann in die Verbindung zwischen dem anderen Verbraucheranschluss und dem zugeordneten Ablaufventil einmünden, wobei ein gesondertes Regenerationsventil vorgesehen ist, welches die Regenerationsleitung wahlweise freigeben oder absperren kann. Damit kann das Regenerationsventil steuern, ob eine Regeneration stattfinden soll oder nicht.
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Das Regenerationsventil kann von einer Feder in die geschlossene Stellung gedrückt werden, wobei es vom Druck an dem Verbraucheranschluss geöffnet werden kann, welcher dem Zielende zugeordnet ist. Damit öffnet und schließt sich das Regenerationsventil selbsttätig, ohne dass hierfür eine Ansteuerung von außen erforderlich ist. Die Ansteuerkennlinie von Regenerationsventil und Ablaufventil sind dabei vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass das Ablaufventil dem zurückfließenden Hydraulikfluid einen größeren Widerstand entgegensetzt als das Regenerationsventil, so dass besonders viel Hydraulikfluid regeneriert wird.
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Das Quellende kann in die Verbindung zwischen dem Tank und dem dem anderen Verbraucheranschluss zugeordneten Ablaufventil einmünden, wobei zwischen der entsprechenden Einmündungsstelle und dem Tank eine Ablaufdrossel vorgesehen ist, welche vorzugsweise in Form eines federbelasteten Rückschlagventils ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform kann auf ein aufwändiges Regenerationsventil verzichtet werden. Dabei bewirkt die Ablaufdrossel, dass sich im Ablauf ein genügend hoher Druck einstellt, welcher bewirkt, dass Hydraulikfluid über die Regenerationsleitung zum anderen Verbraucheranschluss fließt. Beim federbelasteten Rückschlagventil kann dieser Druck über die Vorspannkraft der Feder gezielt eingestellt werden.
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Zwischen der Einmündungsstelle am Zielende und dem zugeordneten Zulaufventil kann eine Zulaufdrossel vorgesehen sein. Die Zulaufdrossel bewirkt, dass der Druck am Zielende der Regenerationsleitung niedriger ist als am Quellende, so dass das Hydraulikfluid in die gewünschte Richtung durch die Regenerationsleitung fließt.
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Die Zulaufdrossel kann zwischen dem Zulaufrückschlagventil und dem zugeordneten Zulaufventil eingebaut sein. Damit sind nur eine einzige Zulaufdrossel und ein einziges Zulaufrückschlagventil für beide Zulaufventile erforderlich.
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Zwischen dem Regenerationsrückschlagventil und dem Quellende kann eine Regenerationsdrossel eingebaut sein. Wenn als hydraulischer Verbraucher ein doppeltwirkender Zylinder eingesetzt wird, fließt aus dem Kolbenraum mehr Hydraulikfluid zurück, als dem Ringraum überhaupt zugeführt werden kann. Die Regenerationsdrossel bewirkt, dass ein genügend großer Anteil dieses zurückfließenden Hydraulikfluids über die Regenerationsdrossel zum Zielende der Regenerationsleitung fließt, wobei der nicht benötigte Rest über das Ablaufventil in den Tank abfließt. Dabei ist der durch die Regenerationsleitung fließende Fluidstrom im Wesentlichen proportional zu dem durch das von außen angesteuerte Zulaufventil fließenden Fluidstrom, so dass der zugeordnete Verbraucher feinfühlig angesteuert werden kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
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1 ein hydraulisches Antriebssystem mit einer vorgeschalteten Zulaufdruckwaage und einem Regenerationsventil;
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2 ein hydraulisches Antriebssystem mit einer vorgeschalteten Zulaufdruckwaage und einer Ablaufdrossel;
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3 ein hydraulisches Antriebssystem mit einer vorgeschalteten Zulaufdruckwaage und einer Ablauf- und einer Regenerationsdrossel;
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4 ein hydraulisches Antriebssystem mit zwei nachgeschalteten Zulaufdruckwaagen und einem Regenerationsventil;
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5 ein hydraulisches Antriebssystem mit zwei nachgeschalteten Zulaufdruckwaagen und einer Ablaufdrossel;
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6 ein hydraulisches Antriebssystem mit einem Neutralumlauf und einem Regenerationsventil; und
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7 ein hydraulisches Antriebssystem mit einem Neutralumlauf und einer Ablaufdrossel.
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1 zeigt ein hydraulisches Antriebssystem 10 mit einer vorgeschalteten Zulaufdruckwaage 51 und einem Regenerationsventil 35. Das hydraulische Antriebssystem 10 umfasst eine Verbraucherbaugruppe 70, welche so aufgebaut ist, dass mehrere identische Verbraucherbaugruppen 70 hintereinandergeschaltet werden können, so dass mehrere hydraulische Verbraucher 11 von einer einzigen Pumpe 16 versorgt werden können.
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Die Verbraucherbaugruppe 70 umfasst ein erstes Zulaufventil 20, ein erstes Ablaufventil 22, ein zweites Ablaufventil 23 und ein zweites Zulaufventil 21, welche ringförmig in Reihe geschaltet sind. Weiter umfasst die Verbraucherbaugruppe eine Pumpenleitung 71, wobei eine Pumpe 16 mit verstellbarem Verdrängungsvolumen Hydraulikfluid aus einem Tank 17 in die Pumpenleitung 71 fördern kann. Weiter sind eine Tankleitung 72 und eine Hilfstankleitung 73 vorgesehen, welche mit dem Tank 17 verbunden sind. Die Lastdruckleitung 74 endet in einem Lastdruckanschluss 75, welcher mit einem (nicht dargestellten) Förderdruckregler verbunden ist, der das Verdrängungsvolumen der Pumpe 16 so einstellen kann, dass deren Förderdruck um eine vorgegebene Druckdifferenz oberhalb des Druckes am Lastdruckanschluss 75 liegt. Die Pumpenleitung 71, die Tankleitung 72, die Hilfstankleitung 73 und die Lastdruckleitung 74 sind so angeordnet, dass sich entsprechende Leitungen (nicht dargestellter) benachbarter Verbraucherbaugruppen 70 miteinander verbunden sind.
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Die Pumpenleitung 71 ist an eine Zulaufdruckwaage 51 angeschlossen, welche von einer zugeordneten Feder in die geöffnete Stellung gedrückt wird. An der Federseite ist der Ausgangsdruck eines ersten Wechselventils 52 angeschlossen, welcher gleich dem Druck im Zulauf des Verbrauchers 11 ist, wenn sich dieser bewegt. An der Federgegenseite ist der verbraucherseitige Druck an der Zulaufdruckwaage 51 angeschlossen. Damit regelt die Zulaufdruckwaage 51 die Differenz zwischen den beiden genannten Drücken auf einen Wert ein, welcher dem Druckäquivalent der Feder an der Zulaufdruckwaage 51 entspricht. Der Ausgangsdruck des ersten Wechselventils 52 ist außerdem an ein zweites Wechselventil 53 angeschlossen, welches Bestandteil einer Wechselventilkaskade in der Lastdruckleitung 54 ist, so dass am Lastdruckanschluss 75 der höchste zulaufseitige Lastdruck aller bewegten Verbraucher 11 anliegt.
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Die Zulaufdruckwaage 51 ist verbraucherseitig an die Verbindung zwischen dem ersten 20 und dem zweiten Zulaufventil 21 angeschlossen. Die Verbindung zwischen dem ersten Zulaufventil 20 und dem ersten Ablaufventil 22 ist mit dem ersten Verbraucheranschluss 14 der Verbraucherbaugruppe 70 verbunden, welcher wiederum an den Kolbenraum 12 des, beispielhaft als doppeltwirkender Zylinder ausgeführten, hydraulischen Verbrauchers 11 angeschlossen ist. Der Ringraum 13 des Zylinders 11 ist an den zweiten Verbraucheranschluss 15 der Verbraucherbaugruppe 70 angeschlossen, welcher wiederum mit der Verbindung zwischen dem zweiten Zulaufventil 21 und dem zweiten Ablaufventil 23 verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem ersten Ablaufventil 22 und dem zweiten Ablaufventil 24 ist an die Tankleitung 72 angeschlossen. Damit kann das erste Zulaufventil 20 den Fluidstrom von der Pumpenleitung 71 zum ersten Verbraucheranschluss 14, das zweite Zulaufventil 21 den Fluidstrom von der Pumpenleitung 71 zum zweiten Verbraucheranschluss 15, das erste Ablaufventil 22 den Fluidstrom vom ersten Verbraucheranschluss 14 zur Tankleitung 72 und das zweite Ablaufventil 23 den Fluidstrom vom zweiten Verbraucheranschluss 15 zur Tankleitung 72 steuern. Das letzte zweite Wechselventil 53 in der Wechselventilkaskade ist darüber hinaus an die Hilfstankleitung 73 angeschlossen.
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Weiter sind der erste und der zweite Arbeitsanschluss 14; 15 über je ein zugeordnetes Druckbegrenzungsventil 50 mit Tankleitung 72 verbunden.
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Die Zu- und die Ablaufventile 20–23 sind jeweils als leckagefreies Sitzventil ausgebildet und werden jeweils von einer zugeordneten Feder in die geschlossene Stellung gedrückt. Die Ventilstößel der Sitzventile sind dabei so eingebaut, dass sie vom Druck am ersten bzw. zweiten Verbraucheranschluss 14; 15 in die geschlossene Stellung gedrückt werden. Die Zulaufventile 20; 21 werden elektromagnetisch in die geöffnete Stellung geschaltet, wobei die Verstellung stetig erfolgt. An den Zulaufventilen 20; 21 ist ein Lastdruckanschluss 24 vorgesehen, welcher gesperrt ist, wenn das zugeordnete Zulaufventil 20; 21 geschlossen ist. Sobald das Zulaufventil 20; 21 auch nur minimal geöffnet ist, wird der Lastdruckanschluss 24 mit dem verbraucherseitigen Druck an dem zugeordneten Zulaufventil 20; 21 verbunden. Die Lastdruckanschlüsse 24 der beiden Zulaufventile 20; 21 sind an das erste Wechselventil 52 angeschlossen, so dass an dessen Ausgang der verbraucherseitige Druck am jeweils betätigten Zulaufventil 20; 21 anliegt. Hierbei ist anzumerken, dass die beiden Zulaufventile 20; 21 niemals gleichzeitig betätigt werden. Da der Lastdruckanschluss 24 vom Ventilstößel in der Art eines Ventilschiebers verschlossen wird, können dort Leckagen auftreten, welche über eine zugeordnete Entlastungsdrossel 56 in die Hilfstankleitung 73 abgeleitet werden, so dass kein unerwünschter Druckaufbau stattfindet.
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Der Lastdruckanschluss 24 des ersten Zulaufventils 20 ist mit der Federgegenseite des zweiten Ablaufventils 23 verbunden. Dort ist eine Vorsteuereinrichtung vorgesehen, so dass das zweite Ablaufventil 23 mit ansteigendem Druck am Lastdruckanschluss 24 stetig von einer vollständig geschlossenen Stellung bis zu einer maximal geöffneten Stellung verstellt wird. Das Öffnen des zweiten Ablaufventils 23 setzt verzugsweise erst dann ein, wenn am Lastdruckanschluss 24 ein vorgegebener Mindestdruck anliegt. Der Lastdruckanschluss 24 des zweiten Zulaufventils 21 und das erste Ablaufventil 22 sind in analoger Weise verschaltet. Damit öffnen sich die Ablaufventile 22; 23 selbsttätig, wenn die Zulaufventile 20; 21 elektromagnetisch angesteuert werden. Darüber hinaus wird bei ziehenden Lasten im Ablauf ein so hoher Gegendruck aufgebaut, dass im Zulauf keine Kavitation als kein Unterdruck auftritt.
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Darüber hinaus ist eine gesonderte, verzweigungsfreie Regenerationsleitung 30 mit einem Quellende 31 und einem Zielende 32 vorgesehen. Das Quellende 31 ist an den zweiten Verbraucheranschluss 15 angeschlossen, wobei das Zielende 32 an den ersten Verbraucheranschluss 14 angeschlossen ist. Benachbart zum Zielende 32 ist ein Regenerationsrückschlagventil 33 in die Regenerationsleitung 30 eingebaut, welches ausschließlich einen Fluidstrom vom Quellende 31 zum Zielende 32 zulässt. Weiter ist in die Regenerationsleitung 30 ein Regenerationsventil 35 eingebaut, welches bis auf die Öffnungskennlinie identisch zu den beiden Ablaufventilen 22; 23 ausgebildet ist. Das Regenerationsventil 35 wird vom Druck am Lastdruckanschluss 24 des ersten Zulaufventils 20 stetig in die geöffnete Stellung geschaltet. Damit kann zumindest ein Teil des vom Ringraum 13 des Zylinders 11 zurückfließenden Hydraulikfluid in den Kolbenraum 12 zurückfließen, wenn der Zylinder 11 ausfährt, wobei er von einer äußeren Last in Bewegungsrichtung gezogen wird. Damit muss die Pumpe 16 weniger Hydraulikfluid fördern als ohne Regenerationsleitung 30. Der Energieeinspareffekt ist besonders hoch, wenn mehrere Verbraucherbaugruppen 70 vorgesehen sind, wobei zur gleichen Zeit ein anderer Verbraucher 11 mit sehr hohem Lastdruck bewegt wird.
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Am tankseitigen Ende der Tankleitung 72 ist ein federbelastetes Tankrückschlagventil 18 vorgesehen, welches ausschließlich einen Fluidstrom von der Tankleitung 72 in den Tank 17 zulässt, nicht aber umgekehrt.
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2 zeigt ein hydraulisches Antriebssystem 10 mit einer vorgeschalteten Zulaufdruckwaage 51 und einer Ablaufdrossel 36. Dieses hydraulische Antriebssystem 10 ist bist auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch mit dem hydraulischen Antriebssystem 10 nach 1 ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird. Dabei sind sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Das Quellende 31 der Regenerationsleitung 30 mündet in die Verbindung zwischen der Tankleitung 72 und dem dem zweiten Verbraucheranschluss 15 zugeordneten zweiten Ablaufventil 23 ein. In der Regenerationsleitung 30 ist nur noch das Regenerationsrückschlagventil 33 vorgesehen, wobei das Regenerationsventil (Nr. 35; 1) entfällt. Zwischen der genannten Einmündungsstelle und der Tankleitung 72 ist eine Ablaufdrossel 36 vorgesehen. Die Ablaufdrossel 36 ist in Form eines federbelasteten Rückschlagventils ausgebildet, welches ausschließlich einen Fluidstrom vom zweiten Ablaufventil 23 zur Tankleitung 72, nicht aber umgekehrt zulässt. Die Vorspannkraft der Feder der Ablaufdrossel 36 ist so hoch eingestellt, dass der Druck am Quellende 31 der Regenerationsleitung 30 größer ist, als am Zielende 32, wenn an dem Zylinder 11 beim Ausfahren eine ziehende äußere Last angreift. Die Ablaufdrossel kann auch als Kombination aus einer gesonderten Drossel und einem gesonderten Rückschlagventil ausgebildet sein, wie diese bei der Ausführungsform nach 3 der Fall ist.
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Zwischen der Einmündungsstelle am Zielende 31 der Regenerationsleitung 30 und dem zugeordneten ersten Zulaufventil 20 ist eine Zulaufdrossel 37 vorgesehen, mit der der Druck am Zielende 31 abgesenkt wird. Die Ablaufdrossel 36 und die Zulaufdrossel 37 müssen dabei so aufeinander abgestimmt werden, dass sich das vorstehend angesprochene Druckgefälle an der Regenerationsleitung 30 einstellt. Dabei kann auf die Zulaufdrossel 37 ganz verzichtet werden, wenn der Druckabfall an der Ablaufdrossel 36 groß genug ist.
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3 zeigt ein hydraulisches Antriebssystem 10 mit einer vorgeschalteten Zulaufdruckwaage 51 und einer Ablauf- 36a und einer Regenerationsdrossel 38. Dieses hydraulische Antriebssystem 10 ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch mit dem hydraulischen Antriebssystem 10 nach 2 ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 2 verwiesen wird. Dabei sind sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Der Verbraucher in Form eines doppeltwirkenden Zylinders 11 ist nunmehr mit seinem Ringraum 12 an den ersten Verbraucheranschluss 14 und mit seinem Kolbenraum 13 an den zweiten Verbraucheranschluss 15 angeschlossen. Die Regeneration von Hydraulikfluid vom zweiten Verbraucheranschluss 15 zum ersten Verbraucheranschluss 14 findet statt, wenn der Zylinder 11 einfährt, wobei an der Kolbenstange eine äußere Last angreift, die in Richtung der Bewegung drückt. Dabei fließt am zweiten Verbraucheranschluss 15 ein größerer Volumenstrom zurück als am ersten Verbraucheranschluss 14 benötigt wird, so dass nur ein Teil des zurückfließenden Fluidstroms über die Regenerationsleitung 30 fließen soll. Dieser Teil soll proportional zu der über das erste Zulaufventil 20 zum ersten Verbraucheranschluss 14 zufließenden Menge sein, damit der Verbraucher 11 feinfühlig angesteuert werden kann.
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Die Ablaufdrossel ist daher nicht mehr in Form eines federbelasteten Rückschlagventils ausgeführt, sondern in Form einer gesonderten Drossel 36a und eines gesonderten Rückschlagventils 36b. Weiter ist in der Regenerationsleitung 30 eine Regenerationsdrossel 38 vorgesehen. Wenn man nun berücksichtigt, dass der vom zweiten Verbraucheranschluss 15 zurückfließende Fluidstrom um einen konstanten, nur von der Bauart des Zylinders 11 abhängigen, Faktor größer als der am ersten Verbraucheranschluss 14 zufließende Volumenstrom ist, so stellen sich an der Zulaufdrossel 37, an der Regenerationsdrossel 38 und an der gesonderten Ablaufdrossel 36a entsprechende Druckverhältnisse ein, die den oben angesprochenen gewünschten proportionalen Zusammenhang ergeben. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Druckabfall an einer Drossel quadratisch mit dem Volumenstrom zunimmt. Bei der Ausführungsform nach 2 ergibt sich an der Ablaufdrossel (Nr. 36; 2) dagegen ein Druckabfall, der überwiegend von der Vorspannkraft der Feder abhängt, wobei er mit zunehmendem Volumenstrom nur wenig zunimmt.
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4 zeigt ein hydraulisches Antriebssystem 10 mit zwei nachgeschalteten Zulaufdruckwaagen 51a; 51b und einem Regenerationsventil 35. Dieses hydraulische Antriebssystem 10 ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch mit dem hydraulischen Antriebssystem 10 nach 1 ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird. Dabei sind sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Anstelle einer einzigen Zulaufdruckwaage (Nr. 51; 1) sind eine erste und eine zweite Zulaufdruckwaage 51a; 51b vorgesehen, welche zwischen dem entsprechenden Zulaufventil 20; 21 und dem Abzweig zum zugeordneten Verbraucheranschluss 14; 15 eingebaut sind. Die Lastdruckleitung 74 ist nur noch als durchgehende Leitung ausgeführt, wobei die Wechselventilkaskade aus den zweiten Wechselventilen (Nr. 32; 1) durch die Lastdruckrückschlagventile 54 ersetzt wurde. Die Lastdruckrückschlagventile 54 bewirken, dass in der Lastdruckleitung der höchste Lastdruck aller Verbraucherbaugruppen 70 anliegt, soweit mehrere Verbraucherbaugruppen 70 verwendet werden.
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Der Druck in der Lastdruckleitung 74 liegt an beiden Zulaufdruckwaagen 51a; 51b an der Federseite an, wobei die Feder die jeweilige Zulaufdruckwaage 51a; 51b in die geschlossene Stellung drückt. An der Federgegenseite liegt Druck pumpenseitig an der jeweiligen Zulaufdruckwaage 51a; 51b an. Der zuletzt genannte Druck wird also von der Druckwaage so eingeregelt, dass er um das Druckäquivalent der Feder der jeweiligen Zulaufdruckwaage 51a; 51b über dem Druck in der Lastdruckleitung 74 liegt. Pumpenseitig liegt an den Zulaufventilen 20; 21 der Druck in der Pumpenleitung 71 an, so dass, wenn mehrere Verbraucherbaugruppen 70 verwendet werden, der Druckabfall an allen aktiven Zulaufventilen 20; 21 gleich ist. Der Fluidstrom, der zu den Verbrauchern 11 fließt,. hängt damit nur von der Stellung der Zulaufventile 20; 21 ab.
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Die Ausführungsformen nach 1 und 4 weisen dann ein unterschiedliches Betriebsverhalten auf, wenn die Pumpe 16 nicht mehr genug Hydraulikfluid fördern kann, um alle Verbraucher 11 zu versorgen. Bei der Ausführungsform nach 1 wird nur der lasthöchste Verbraucher 11 langsamer, wobei bei der Ausführungsform nach 4 alle Verbraucher 11 um den gleichen Faktor langsamer werden.
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5 zeigt ein hydraulisches Antriebssystem 10 mit zwei nachgeschalteten Zulaufdruckwaagen 51a; 51b und einer Ablaufdrossel 36. In diesem hydraulischen Antriebssystem 10 wird die Regenerationsleitung 30, die Zulaufdrossel 37 und die Ablaufdrossel 36 verwendet, welche bereits mit Bezug auf 2 beschrieben wurde. Dabei kommen die erste und zweite Zulaufdruckwaage 51a; 51b zum Einsatz, die bereits mit Bezug auf 4 beschrieben wurden. Dementsprechend wird auf die Ausführungen zu 2 und 4 verwiesen. Sich entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
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6 zeigt ein hydraulisches Antriebssystem 10 mit Neutralumlauf und einem Regenerationsventil 35. Dieses hydraulische Antriebssystem 10 ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch mit dem hydraulischen Antriebssystem 10 nach 1 ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird. Dabei sind sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Anstelle der Pumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen kommt eine Pumpe 16 mit konstantem Verdrängungsvolumen zum Einsatz. Die Lastdruckleitung (Nr. 74; 1), die Zulaufdruckwaage (Nr. 51; 1) und die Druckbegrenzungsventile (Nr. 50; 1) sind nicht mehr vorhanden.
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An dem der Pumpe 16 abgewandten Ende ist die Pumpenleitung 71 unmittelbar mit der Tankleitung 72 verbunden, so dass der konstante Förderstrom der Pumpe 16 zumindest teilweise auch in Tank 17 fließen kann. Dieser Fluidweg wird üblicherweise als Neutralumlauf bezeichnet. In der Verbraucherbaugruppe 70 ist im Neutralumlauf, namentlich in der Pumpenleitung 71, ein gesondertes Umlaufventil 55 vorgesehen, wobei das erste und das zweite Zulaufventil 20; 21 pumpenseitig bezüglich dem Umlaufventil 55 angeschlossen sind. Das Umlaufventil 55 kann die Pumpenleitung 71 wahlweise absperren oder freigeben. Es ist wahlweise als Sitz- oder als Schieberventil ausgebildet, wobei es von einer Feder in die geöffnete Stellung gedrückt wird. Die elektromagnetische Betätigung des Umlaufventils 55 wird im einfachsten Fall mit dem gleichen Signal angesteuert wie das erste und das zweite Zulaufventil 20; 21. Hierbei ist anzumerken, dass das erste und das zweite Zulaufventil 20; 21 niemals gleichzeitig betätigt werden. Damit wird das Umlaufventil 55 im gleichen Maß geschlossen, wie das Zulaufventil 20; 21 geöffnet wird. Wenigstens ein Teil des konstanten von der Pumpe 16 kommenden Fluidstroms wird von der Pumpenleitung 71 zum Verbraucher 11 hin umgeleitet, wenn eines der Zulaufventile 20; 21 betätigt wird.
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Die Ausführungsform nach 6 hat gegenüber den Ausführungsformen nach 1 bzw. 4 den Vorteil, dass der Benutzer des hydraulischen Antriebssystems 10 leichter erfühlen kann, welche äußere Last am Verbraucher 11 angreift. Nachteilig ist jedoch, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Verbraucher 11 nicht nur von der Ansteuerung der Zulaufventile 20; 21, sondern auch von der äußeren Last am Verbraucher 11 abhängt.
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7 zeigt ein hydraulisches Antriebssystem 10 mit einem Neutralumlauf und einer Ablaufdrossel 36. In diesem hydraulischen Antriebssystem 10 wird die Regenerationsleitung 30, die Zulaufdrossel 37 und die Ablaufdrossel 36 verwendet, welche bereits mit Bezug auf 2 beschrieben wurden. Dabei kommt der Neutralumlauf mit dem Umlaufventil 55 zum Einsatz, wie er bereits mit Bezug auf 6 beschrieben wurde. Dementsprechend wird auf die Ausführungen zu 2 und 6 verwiesen. Sich entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- hydraulisches Antriebssystem
- 11
- Verbraucher
- 12
- Kolbenraum
- 13
- Ringraum
- 14
- erster Verbraucheranschluss
- 15
- zweiter Verbraucheranschluss
- 16
- Pumpe
- 17
- Tank
- 18
- Tankrückschlagventil
- 20
- erstes Zulaufventil
- 21
- zweites Zulaufventil
- 22
- erstes Ablaufventil
- 23
- zweites Ablaufventil
- 24
- Lastdruckanschluss
- 30
- Regenerationsleitung
- 31
- Quellende
- 32
- Zielende
- 33
- Regenerationsrückschlagventil
- 34
- Zulaufrückschlagventil
- 35
- Regenerationsventil
- 36
- Ablaufdrossel
- 36a
- gesonderte Drossel
- 36b
- gesondertes Rückschlagventil
- 37
- Zulaufdrossel
- 38
- Regenerationsdrossel
- 50
- Druckbegrenzungsventil
- 51
- (einzige) Zulaufdruckwaage
- 51a
- erste Zulaufdruckwaage
- 51b
- zweite Zulaufdruckwaage
- 52
- erstes Wechselventil
- 53
- zweites Wechselventil
- 54
- Lastdruckrückschlagventil
- 55
- Umlaufventil
- 56
- Entlastungsdrossel (1 bis 3)
- 57
- Entlastungsdrossel (4 und 5)
- 58
- Entlastungsdrossel (6 und 7)
- 70
- Verbraucherbaugruppe
- 71
- Pumpenleitung
- 72
- Tankleitung
- 73
- Hilfstankleitung
- 74
- Lastdruckleitung
- 75
- Lastdruckanschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007029358 A1 [0002]
