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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Derartige hydraulische Steuereinrichtungen werden für besonders kostengünstige mobile Arbeitsmaschinen, insbesondere Hydraulikbagger und Radlader, eingesetzt. Dabei sind eine oder mehrere parallel geschaltete Pumpen, vorzugsweise Außenzahnradpumpen mit konstantem Verdrängungsvolumen vorgesehen, welche Druckfluid aus einem Tank zu den verschiedenen Verbrauchern fördern können. Als Verbraucher kommen beispielsweise der Fahrantrieb der mobilen Arbeitsmaschine, die Hydraulikzylinder eines Baggerarms oder die Lenkeinrichtung zur Verstellung der Fahrtrichtung der mobilen Arbeitsmaschine in Betracht. Dabei kommt der Lenkeinrichtung aus Sicherheitsgründen eine Sonderstellung zu. Die Lenkeinrichtung, insbesondere deren Lenkventil, muss vor allen anderen Verbrauchern mit Druckfluid versorgt werden, damit die mobile Arbeitsmaschine unter allen Umständen lenkbar bleibt. Daher ist ein Prioritätsventil in Form einer 3-Wege-Druckwaage vorgesehen, über welches die Pumpen mit dem Lenkventil und dem wenigstens einen Steuerventil verbunden sind. Das Prioritätsventil ist so eingerichtet, dass das Lenkventil vorrangig mit Druckfluid versorgt wird. Die Bewegungen der weiteren Verbraucher werden mit Steuerventilen in Open-Center-Bauweise gesteuert, die vorzugsweise zu einem Steuerblock zusammengefasst sind. Ein derartiger Steuerblock ist besonders einfach aufgebaut und damit kostengünstig.
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Der Nachteil dieser hydraulischen Steuereinrichtung besteht darin, dass durch den konstanten Förderstrom der Pumpen sehr viel Energie verloren geht, wenn nur ein niedriger Volumenstrombedarf besteht, wobei gleichzeitig ein hoher Fluiddruck benötigt wird. Dieser Betriebszustand tritt beispielsweise dann auf, wenn nur die Lenkeinrichtung bewegt wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Energieeffizienz der hydraulischen Steuereinrichtung auf besonders kostengünstige Weise zu steigern.
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Gemäß dem selbständigen Anspruch wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die erste Pumpe ein verstellbares Verdrängungsvolumen aufweist, wobei ein Förderdruckregler vorgesehen ist, welcher das Verdrängungsvolumen der ersten Pumpe so verstellen kann, dass der erste Pumpendruck, mit dem die erste Pumpe fördert, auf einen Drucksollwert eingeregelt wird, wobei die zweite Pumpe ein konstantes Verdrängungsvolumen aufweist, wobei sie mit einem zweiten Pumpendruck ausschließlich zu dem wenigstens einen weiteren Verbraucher fördern kann, wobei der Förderdruckregler ein Wechselventil umfasst, an das der Lenkdruck und der zweite Pumpendruck angeschlossen sind, wobei aus dem Ausgangsdruck des Wechselventils der Drucksollwert abgeleitet wird. Demnach wird neben der bekannten zweiten Pumpe mit konstantem Verdrängungsvolumen eine erste Pumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen vorgesehen. Über die zweite Pumpe werden ausschließlich die weiteren Verbraucher mit Druckfluid versorgt. Die erste Pumpe dient primär der Versorgung der Lenkeinrichtung und ist hinsichtlich der Baugröße für diese Aufgabe optimiert. Sie ist dementsprechend klein und mithin kostengünstig ausgeführt. Die erste Pumpe kann aber auch die weiteren Verbraucher mit Druckfluid versorgen, soweit ihre Förderkapazität für die Lenkeinrichtung nicht ausgeschöpft wird. Damit die erste Pumpe mit dem erforderlichen Förderdruck fördert, ist deren Förderdruckregler über ein Wechselventil sowohl an den Lenkdruck als auch an den zweiten Pumpendruck angeschlossen. Der Ausgang eines Wechselventils ist mit demjenigen Eingang der Mehrzahl seiner Eingänge verbunden, an welchem der höchste Fluiddruck anliegt.
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Der besondere Vorteil der vorgeschlagenen Lösung liegt darin, dass nur eine kleine und damit kostengünstige erste Pumpe zum Einsatz kommt. Die besondere Energieeffizienz einer derartigen Verstellpumpe wird durch die vorgeschlagene Verschaltung gerade in denjenigen Betriebszuständen ausgenutzt, in denen die Energieverluste besonders groß sind. Damit wird die Energieeffizienz des Gesamtsystems auf besonders kostengünstige Weise gesteigert. Weiter werden für die vorgeschlagene Steuereinrichtung ausschließlich Bauteile verwendet, die bereits serienmäßig hergestellt werden und damit kostengünstig beschafft werden können.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Das Prioritätsventil kann derart ausgebildet sein, dass die Fluidverbindung von der ersten Pumpe zum Lenkventil immer geöffnet ist, wobei die Fluidverbindung von der ersten Pumpe zum wenigstens einen weiteren Steuerventil nur dann geöffnet ist, wenn der pumpenseitige Druck am Lenkventil den Lenkdruck um eine vorgegebene Prioritätsdruckdifferenz übersteigt, wobei der Drucksollwert gleich dem Ausgangsdruck des Wechselventils vermehrt um eine veränderliche Solldruckdifferenz ist, wobei der kleinste Wert der Solldruckdifferenz kleiner als die Prioritätsdruckdifferenz ist. Hierdurch soll erreicht werden, dass die erste Pumpe ausschließlich zu der Lenkeinrichtung fördert, wenn die weiteren Verbraucher nicht betätigt sind. Die erste Pumpe fördert dann nur den für die Lenkung erforderlichen Fluidstrom mit dem zum Lenken erforderlichen Druck. Dies wird erreicht, indem der Drucksollwert der ersten Pumpe gerade so eingestellt wird, dass das Prioritätsventil die Verbindung zu den weiteren Verbrauchern nicht freigibt. Der kleinste Wert der Solldruckdifferenz ist dabei vorzugsweise von Null verschieden, damit der erste Pumpendruck vermindert um den unvermeidbaren Druckabfall am Prioritätsventil den Lenkdruck ergibt. Er wird immer dann eingestellt, wenn die weiteren Verbraucher nicht betätigt werden. Wenn sowohl die weiteren Verbraucher als auch die Lenkung nicht betätigt werden, wird das Verdrängungsvolumen der ersten Pumpe auf Null verstellt, wobei als erster Pumpendruck der kleinste Wert der Solldruckdifferenz eingestellt wird. Die veränderliche Solldruckdifferenz weist vorzugsweise nur zwei verschiedene Werte auf, nämlich den vorstehend beschriebenen kleinsten Wert und einen nachfolgend beschriebenen größeren Wert.
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Der Lenkdruckanschluss des Lenkventils kann mit dem Druck in der Lenkeinrichtung verbunden sein, wenn diese bewegt wird, wobei der Lenkdruckanschluss mit dem Tank verbunden ist, wenn die Lenkeinrichtung nicht bewegt wird, wobei die Solldruckdifferenz auf einen Wert oberhalb der Prioritätsdruckdifferenz erhöht wird, wenn sowohl der Lenkdruck als auch der zweite Pumpendruck vom Druck im Tank verschieden sind. Hierdurch wird erreicht, dass die erste Pumpe auch zu den weiteren Verbrauchern fördern kann sobald diese betätigt werden. Dies wird erreicht, indem der Drucksollwert so weit erhöht wird, dass das Prioritätsventil die Verbindung zu den Steuerventilen freigibt. Dabei sind zwei Fälle zu unterscheiden. Wenn der zweite Pumpendruck größer als der Lenkdruck ist, würde das Prioritätsventil ohnehin öffnen, da der Drucksollwert in jedem Fall größer als der zweite Pumpendruck und damit größer als der Lenkdruck ist. Die vorgeschlagene Schaltung wird dann relevant, wenn der zweite Pumpendruck kleiner als der Lenkdruck ist. Hier muss der Drucksollwert aktiv erhöht werden, damit das Prioritätsventil die Verbindung zu den weiteren Verbrauchern freigibt. Ein vom Druck im Tank verschiedener Druck wird vorzugsweise erst dann angenommen, wenn der Druckunterschied zum Tank einen vorgegebenen kleinen Schwellwert übersteigt, der beispielsweise 5 bar betragen kann. Dieser Schwellwert wird vorzugsweise so gewählt, dass er größer als der Leerlaufdruck der zweiten Pumpe ist.
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Der Förderdruckregler kann ein Zweidruckventil umfassen, an das der Lenkdruck und der zweite Pumpendruck angeschlossen sind, wobei der Ausgangsdruck des Zweidruckventils genutzt wird, um die Solldruckdifferenz zu erhöhen. Bei dem an sich bekannten Zweidruckventil, welches auch als invertiertes Wechselventil bezeichnet wird, ist dessen Ausgang mit demjenigen der Mehrzahl seiner Eingänge verbunden, an welchem der niedrigste Druck anliegt. Durch Einsatz eines derartigen Zweidruckventils kann die oben vorgeschlagene Erhöhung der Solldruckdifferenz auf einfache Weise bewirkt werden.
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Der zweite Pumpendruck kann über ein federbelastetes Pumpenrückschlagventil an den Förderdruckregler angeschlossen sein, welches erst öffnet, wenn der zweite Pumpendruck eine vorgegebene Öffnungsdruckdifferenz übersteigt. Die zweite Pumpe mit konstantem Verdrängungsvolumen fördert immer einen konstanten Volumenstrom, welcher durch die Umlaufdurchgänge der zugeordneten Steuerventile fließt und dort einen Druckabfall verursacht. Damit ist der zweite Pumpendruck selbst dann von Null verschieden, wenn die weiteren Verbraucher nicht betätigt werden. Der zweite Pumpendruck beträgt dann beispielsweise 3 bar. Damit dieser Leerlaufdruck bei der Ermittlung des Drucksollwertes nicht berücksichtigt wird, ist das Pumpenrückschlagventil vorgesehen. Dieses ist geschlossen, solange die zweite Pumpe nur mit dem Leerlaufdruck fördert. Die Verbindung des zweiten Pumpendrucks zum Förderdruckregler ist mithin unterbrochen.
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Es können mehrere weitere Verbraucher vorgesehen sein, wobei jedes Steuerventil einen Umlaufdurchgang aufweist, der geöffnet ist, wenn die Fluidverbindung zum zugeordneten Verbraucher gesperrt ist, wobei die Umlaufdurchgänge aller Steuerventile in Reihe geschaltet sind, wobei die erste und die zweite Pumpe über die in Reihe geschalteten Umlaufdurchgänge mit dem Tank verbunden sind. Die Umlaufdurchgänge sind in der offenen Mittelstellung der bekannten Open-Center-Bauweise geöffnet. Sobald ein Verbraucher bewegt werden soll, wird die Verbindung zum Verbraucher stetig geöffnet, wobei gleichzeitig der Umlaufdurchgang stetig geschlossen wird. Damit wird der konstante Förderstrom der zweiten Pumpe auf den Umlaufdurchgang und den Verbraucher aufgeteilt, so dass letztgenannter mit variabler Geschwindigkeit verfahren werden kann.
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Es kann eine Umlaufdruckwaage vorgesehen sein, über welche der Umlaufdurchgang bzw. die in Reihe geschalteten Umlaufdurchgänge mit dem Tank verbunden sind, wobei die Umlaufdruckwaage erst dann öffnet, wenn der steuerventilseitige Druck an der Umlaufdruckwaage größer als der um eine Umlaufdruckdifferenz verminderte zweite Pumpendruck ist. Hiermit soll erreicht werden, dass der zweite Pumpendruck sofort ansteigt, wenn einer der weiteren Verbraucher betätigt wird. Hierdurch wird die Feinsteuerbarkeit der Steuerventile verbessert, wobei das Feinsteuerverhalten insbesondere früher einsetzt. Namentlich ist es nicht mehr erforderlich, die Steuerventile erst um einen Totweg zu öffnen, ehe die Bewegung des zugeordneten Verbrauchers beginnt.
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Die Umlaufdruckdifferenz kann die Öffnungsdruckdifferenz des Pumpenrückschlagventils sein. Wenn die Umlaufdruckwaage zum Einsatz kommt, ist der Leerlaufdruck der zweiten Pumpe gleich der Umlaufdruckdifferenz. Dementsprechend muss die Öffnungsdruckdifferenz gleich der Umlaufdruckdifferenz sein, wenn der genannte Leerlaufdruck bei der Bestimmung des Drucksollwerts der ersten Pumpe nicht berücksichtigt werden soll.
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Es kann eine Pumpendruckwaage vorgesehen sein, über welche die zweite Pumpe in den Tank fördern kann, wobei die Pumpendruckwaage derart an das Prioritätsventil angeschlossen ist, dass der Druck, mit dem die erste Pumpe zum wenigstens einen Steuerventil fördert, die Pumpendruckwaage öffnen kann, wobei sie im Übrigen geschlossen ist. Bei dieser Steuervorrichtung wird die erste Pumpe für kleine Volumenströme und hohe Drücke ausgelegt, wobei die zweite Pumpe für geringere Drücke und große Volumenströme ausgelegt wird. Durch die vorgeschlagene Verschaltung wird erreicht, dass die erste Pumpe zu den weiteren Verbrauchern fördern kann, wenn der maximale Förderdruck der zweiten Pumpe nicht mehr ausreicht, um die weiteren Verbraucher zu bedienen. Der Auslösedruck der Pumpendruckwaage wird dementsprechend durch den maximalen Förderdruck der zweiten Pumpe bestimmt. Sobald der erste Pumpendruck diesen Auslösedruck übersteigt fördert die zweite Pumpe im Wesentlichen drucklos in den Tank, wobei die weiteren Verbraucher nur noch über die erste Pumpe versorgt werden. Es versteht sich von selbst, dass die weiteren Verbraucher in diesem Betriebszustand zwar mit großen Kräften aber nur noch mit geringen Geschwindigkeiten bewegt werden können.
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Das wenigstens eine Steuerventil kann jeweils über ein Rückschlagventil mit der ersten und der zweiten Pumpe verbunden sein, derart, dass Druckfluid ausschließlich von der zugeordneten Pumpe zum wenigstens einen Steuerventil fließen kann. Hierdurch soll verhindert werden, dass die erste und die zweite Pumpe als Motor betrieben werden. Hiefür muss beiden Pumpen jeweils ein gesondertes Rückschlagventil zugeordnet werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
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1 einen Schaltplan einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steuereinrichtung;
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2 einen vergrößerten Ausschnitt von 1 im Bereich des Förderdruckreglers; und
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3 einen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steuereinrichtung.
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1 zeigt einen Schaltplan einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steuereinrichtung 10. Die Steuereinrichtung 10 umfasst eine Lenkeinrichtung 20 und mehrere weitere Verbraucher 30 für eine mobile Arbeitsmaschine. Die Lenkeinrichtung dient zur Einstellung der Fahrtrichtung der mobilen Arbeitsmaschine. Bei den weiteren Verbrauchern 30 kann es sich beispielsweise um den Fahrantrieb der mobilen Arbeitsmaschine oder die Hydraulikzylinder am Auslegerarm der mobilen Arbeitsmaschine handeln.
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Die Lenkeinrichtung 20 wird von einem Lenkventil 21 betätigt, welche beispielsweise entsprechend dem Katalog "Lenkaggregat Typ LAGC" (Best. -Nr. RD 14365; Ausgabe 10/2007) der Bosch Rexroth AG ausgebildet sein kann. Das Lenkventil 21 besitzt zwei Anschlüsse 26 zum Anschluss eines (nicht dargestellten) Lenkzylinders, mit dem die Lenkeinrichtung bewegt wird. Weiter sind ein Pumpen- 27, ein Tank- 28 und ein Lenkdruckanschluss 22 vorgesehen. Der Pumpenanschluss 27 ist an das Prioritätsventil 23 angeschlossen, wobei der Tankanschluss 28 an den Tank 11 angeschlossen ist. Der Lenkdruckanschluss 22 ist mit dem Tankanschluss 28 verbunden, wenn das Lenkventil 21 nicht betätigt wird. Wenn das Lenkventil 21 betätigt wird, liegt an dem Lenkdruckanschluss 22 als Lenkdruck 25 der Druck an dem Anschluss 26 an, an welchem Druckfluid zu dem Lenkzylinder fließt.
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Das Prioritätsventil 23 kann beispielsweise entsprechend dem Katalog "Prioritätsventil Typ LPS" (Best. -Nr. RD 27548; Ausgabe 06/2006) der Bosch Rexroth AG ausgebildet sein. Bei dem Prioritätsventil 23 handelt es sich um eine 3-Wege-Druckwaage, welche einen Eingang mit einem ersten und einem zweiten Ausgang verbindet. Der erste Ausgang ist an den Pumpenanschluss 27 des Lenkventils 21 angeschlossen, wobei der zweite Anschluss an die Steuerventile 31 der weiteren Verbraucher 30 angeschlossen ist. Der Ventilschieber des Prioritätsventils 23 wird von einer Feder 24 in eine erste Stellung gedrückt, in welcher der Eingang, der an die erste Pumpe 40 angeschlossen ist, mit dem ersten Ausgang verbunden ist, wobei der zweite Ausgang gesperrt ist. Auf der Federseite des Ventilschiebers liegt der Lenkdruck 25 an, wobei auf der Federgegenseite der Druck am ersten Ausgang am Ventilschieber anliegt. Die Vorspannkraft der Feder 24 ergibt die Prioritätsdruckdifferenz, welche beispielsweise auf 10 bar eingestellt ist. Sobald der Druck am ersten Ausgang um die Prioritätsdruckdifferenz größer ist als der Lenkdruck 25, bewegt sich der Ventilschieber stetig in Richtung der zweiten Stellung. Dabei wir die Verbindung zum zweiten Ausgang stetig geöffnet, wobei die Verbindung zum ersten Ausgang etwas angedrosselt wird. Dabei ist die Verbindung zum ersten Ausgang auch in der Endlage der zweiten Stellung immer noch offen.
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Den Verbrauchern 30 ist jeweils ein Steuerventil 31 in Open-Center-Bauweise zugeordnet. Dabei können auch mehrere Verbraucher 30 an ein Steuerventil 31 angeschlossen sein. Die Steuerventile 31 sind zu einem Ventilblock zusammengefasst, der beispielsweise gemäß dem Katalog "Mitteldruck-Mobilsteuerblock Typ M1-16 und 32" (Best. -Nr. RD 64 263; Ausgabe 02/1998) der Bosch Rexroth AG ausgeführt sein kann. Diese Steuerventile 31 weisen einen Umlaufdurchgang 32 auf, wobei die Umlaufdurchgänge 32 aller Steuerventile in Reihe geschaltet sind. Der zweite Ausgang des Prioritätsventils 23 ist über ein Rückschlagventil 12a mit dem Umlaufdurchgang des ersten Steuerventils 31 der Reihenschaltung verbunden. Die zweite Pumpe ist über ein Rückschlagventil 12b an den gleichen Punkt angeschlossen. Die Rückschlagventile 12a; 12b sind so eingebaut, dass Druckfluid nur von der zugeordneten Pumpe 40; 50 zu den Steuerventilen 31 fließen kann.
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Solange sich die Steuerventile 31 in der Mittelstellung befinden, sind die Verbindungen zu dem zugeordneten Verbraucher 30 gesperrt, wobei der Umlaufdurchgang 32 voll geöffnet ist. Sobald die Steuerventile 31 betätigt werden, wird der Umlaufdurchgang 32 stetig geschlossen, wobei gleichzeitig die Verbindungen zu dem zugeordneten Verbraucher 30 stetig geöffnet werden, derart, dass sich der zufließende Fluidstrom auf beide Fließwege aufteilt. Damit kann die Bewegungsgeschwindigkeit der zugeordneten Verbraucher 30 stufenlos eingestellt werden. Die Steuerventile 31 besitzen zwei Betätigungsrichtungen, so dass auch die Bewegungsrichtung des zugeordneten Verbrauchers 30 eingestellt werden kann. Das von den Verbrauchern 30 zurückfließende Druckfluid fließt dabei über einen gesonderten Tankanschluss 34 des Ventilblocks in den Tank 11 ab.
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Am Ende der Reihenschaltung der Umlaufdurchgänge 32 ist eine Umlaufdruckwaage 33 derart angeordnet, dass diese vom Druck in den Umlaufdurchgängen 32 zum Tank 11 hin geöffnet werden kann. In Schließrichtung ist die Umlaufdruckwaage über ein Pumpenrückschlagventil 52 an den zweiten Pumpendruck 51 angeschlossen, mit dem die zweite Pumpe 50 fördert. Das Pumpenrückschlagventil 52 wird von einer Feder geschlossen gehalten, wobei es vom zweiten Pumpendruck 51 geöffnet werden kann. Die Öffnungsdruckdifferenz des Pumpenrückschlagventils 52 bzw. die Vorspannkraft der entsprechenden Feder ist so eingestellt, dass sie oberhalb des zweiten Pumpendrucks 51 liegt, wenn die zweite Pumpe im Leerlauf läuft, also wenn kein weiterer Verbraucher 30 betätigt ist. Dabei wird beispielsweise eine Öffnungsdruckdifferenz von 5 bar eingestellt. In diesem Zustand wird die Umlaufdruckwaage 33 nicht vom ersten Pumpendruck 51 belastet. Sobald einer der weiteren Verbraucher 30 bewegt wird, öffnet das Pumpenrückschlagventil 52 und der zweite Pumpendruck 51, vermindert um die Öffnungsdruckdifferenz, wirkt auf die Umlaufdruckwaage 33, das Wechselventil 43 und das Zweidruckventil 44. Im Ergebnis steigt der zweite Pumpendruck 51, wenn ein Steuerventil 31 betätigt wird, sofort so weit an, dass der zugeordnete Verbraucher 30 sich bewegt.
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Die zweite Pumpe 50 besitzt ein konstantes Verdrängungsvolumen und ist vorzugsweise als Außenzahnradpumpe ausgebildet. Sie fördert Druckfluid aus dem Tank 11 ausschließlich zu den weiteren Verbrauchern 30 und nicht zu der Lenkeinrichtung 20. Am Druckanschluss der zweiten Pumpe 50 ist eine Pumpendruckwaage 53 angeschlossen, welche von einer Feder in die geschlossene Stellung gedrückt wird. An der Federgegenseite ist der Druck am zweiten Ausgang des Prioritätsventils 23 angeschlossen. Sobald dieser Druck das Druckäquivalent der Feder der Pumpendruckwaage 53 übersteigt, öffnet diese und die zweite Pumpe 50 fördert im Wesentlichen drucklos in den Tank 11. Im Ergebnis fördert nur noch die erste Pumpe 40 Druckfluid zu den weiteren Verbrauchern 30, dies aber mit einem sehr hohen Druck, welcher den maximalen Förderdruck der zweiten Pumpe 50 übersteigen kann.
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2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von 1 im Bereich des Förderdruckreglers 42, wobei die zweite Pumpe 50 der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurde. Die erste Pumpe 40 saugt Druckfluid aus dem Tank 11 an und fördert es mit einem ersten Pumpendruck 41 zu dem Prioritätsventil (Nr. 23 in 1). Die erste Pumpe 40 besitzt ein stetig verstellbares Verdrängungsvolumen und ist vorzugsweise als Schrägscheiben- oder Schrägachsenpumpe ausgeführt. Das Verdrängungsvolumen wird mit einem Verstellzylinder 60 und einem Rückstellzylinder 61 verstellt, welche jeweils als einfach wirkende Zylinder ausgebildet sind. Der Rückstellzylinder 61 ist an den ersten Pumpendruck 41 angeschlossen und bewirkt eine Vergrößerung des Verdrängungsvolumens. Im Ergebnis wird die erste Pumpe in Richtung des maximalen Verdrängungsvolumens verstellt sobald sie von einem (nicht dargestellten) Elektro- oder Verbrennungsmotor in Drehbewegung versetzt wird. Der Rückstellzylinder 61 ist mit einer Feder versehen, welche diesen ebenfalls ausfährt. Damit wird das maximale Verdrängungsvolumen eingestellt, auch wenn sich die erste Pumpe 40 nicht dreht.
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Der Verstellzylinder 60 wirkt dem Rückstellzylinder 61 entgegen und bewirkt mithin eine Verkleinerung des Verdrängungsvolumens. Er wird von einer ersten und einer zweiten Regeldruckwaage 62; 64 angesteuert. Die erste Regeldruckwaage 62 wird von einer vorzugsweise manuell verstellbaren Feder 63 in eine erste Stellung gedrückt, in welcher der Verstellzylinder 60 mit dem Tank 11 und mit der zweiten Regeldruckwaage 64 verbunden ist. An der Federgegenseite steht der erste Pumpendruck 41 an der ersten Regeldruckwaage 62 an, so dass diese in eine zweite Stellung bewegt werden kann, in der der Verstellzylinder 60 mit dem ersten Pumpendruck 41 verbunden ist. Damit wird die erste Pumpe in Richtung eines kleinen Verdrängungsvolumens verstellt, wenn der erste Pumpendruck 41 das an der Feder 63 eingestellte Druckäquivalent übersteigt. Die erste Regeldruckwaage 62 bewirkt damit eine Begrenzung des ersten Förderdrucks 41 nach oben.
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Die zweite Regeldruckwaage 64 wird von einer Feder 65 in eine erste Stellung gedrückt, in welcher der Verstellzylinder 60 über die erste Regeldruckwaage 62 mit dem Tank 11 verbunden ist. An der Federgegenseite der zweiten Regeldruckwaage 64 steht der erste Pumpendruck 41, so dass diese in eine zweite Stellung bewegt werden kann, in der der Verstellzylinder 60 über die erste Regeldruckwaage 62 mit dem ersten Pumpendruck 41 verbunden ist. Die Feder 65 ist mit einer Federverstellvorrichtung 66 ausgestattet, welche die Vorspannkraft der Feder 65 um einen vorgegebenen Betrag von beispielsweise 4 bar erhöhen kann. Die Federverstellvorrichtung 66 wird über das Zweidruckventil 44 betätigt, wobei die genannte Erhöhung der Vorspannkraft stattfindet, wenn der Druck am Ausgang des Zweidruckventils 44 den Druck im Tank 11 um einen vorgegebenen kleinen Schwellwert übersteigt.
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Weiter ist die Federseite der zweiten Regeldruckwaage 64 an den Ausgang des Wechselventils 43 angeschlossen. Darüber hinaus ist die Feder 65 an der zweiten Regeldruckwaage 64 vorzugsweise manuell verstellbar, wobei beispielsweise ein Druckäquivalent von 8 bar eingestellt ist. Der an der zweiten Regeldruckwaage 64 eingestellte Drucksollwert ist also der Druck am Ausgang des Wechselventils 43 zuzüglich einer Solldruckdifferenz. Der kleinste Wert der Solldruckdifferenz ist das an der Feder 65 eingestellte Druckäquivalent, also beispielsweise 8 bar. Die Solldruckdifferenz kann durch die Federverstelleinrichtung 66 um beispielsweise 4 bar auf 12 bar erhöht werden. Damit liegt die Solldruckdifferenz einmal unterhalb der Prioritätsdruckdifferenz und einmal oberhalb der Prioritätsdruckdifferenz von beispielsweise 10 bar. Dies ist abhängig davon, ob der niedrigere der an den beiden Eingängen des Zweidruckventils 44 anliegenden Drücke oberhalb des Drucks im Tank 11 liegt. An dem Zweidruckventil 44 liegt der Lenkdruck 25 und der um die Öffnungsdruckdifferenz des Pumpenrückschlagventils 52 verminderte zweite Pumpendruck an. Folglich findet die genannte Erhöhung der Solldruckdifferenz nur dann statt, wenn sowohl die Lenkeinrichtung (Nr. 20 in 1) als auch wenigstens einer der weiteren Verbraucher (Nr. 30 in 1) bewegt wird. An den Eingängen des Wechselventils 43 liegen ebenfalls die genannten beiden Drücke an, wobei am Ausgang des Wechselventils 43 der höhere der beiden Drücke anliegt und auf die Federseite der zweiten Regeldruckwaage 64 wirkt.
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3 zeigt einen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steuereinrichtung 10. Die zweite Ausführungsform ist bis auf die nachstehend beschriebenen Unterschiede identisch mit der ersten Ausführungsform ausgebildet, so dass insoweit auf die Ausführung zu 1 und 2 verwiesen werden kann. Dabei sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
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Bei der zweiten Ausführungsform wurden der Übersichtlichkeit halber die Umlaufdruckwaage und die Pumpendruckwaage weggelassen. Die genannten Teile können jedoch ohne Weiteres ergänzt werden, um die mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschriebenen Vorteile zu erhalten.
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Der wesentliche Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht in der Art und Weise wie der Drucksollwert der ersten Pumpe 40 ermittelt wird. Dabei wurde an der zweiten Regeldruckwaage 64 die Federverstelleinrichtung (Nr. 66 in 2) weggelassen, so dass die Baugruppe bestehend aus erster Pumpe 40 und Förderdruckregler 42 einem serienmäßig am Markt angebotenen Bauzustand entspricht. Der Drucksollwert ergibt sich nur durch den an der Federseite der zweiten Regeldruckwaage 64 anliegenden Druck vermehrt um das an der Feder eingestellte Druckäquivalent von beispielsweise 8 bar. Bei dem genannten Druckäquivalent handelt es sich wiederum um den kleinsten Wert der Solldruckdifferenz.
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Der Druck an der Federseite der zweiten Regeldruckwaage 64 ist der Druck am Ausgang eines Wechselventils 43, welches drei gesonderte Rückschlagventile umfasst. Es weist mithin drei Eingänge auf, wobei am Ausgang der höchste Druck an den drei Eingängen anliegt. Einer der Eingänge ist mit dem Lenkdruck 25 verbunden. Ein weiterer Eingang ist mit dem zweiten Pumpendruck 51 verbunden. Der dritte Eingang ist mit einer Sollwertdruckwaage 68 verbunden. Die Sollwertdruckwaage 68 wird von einer Feder in die geschlossene Stellung gedrückt, wobei federseitig außerdem der Lenkdruck 25 anliegt. Die Feder ist beispielsweise auf ein Druckäquivalent von 4 bar vorgespannt. An der Federgegenseite liegt der Druck zwischen der Sollwertdruckwaage 68 und dem Wechselventil 43 an. Damit kann die Sollwertdruckwaage 68 diesen Druck auf einem Wert einregeln, welcher den Lenkdruck 25 um das Druckäquivalent seiner Feder, also beispielsweise 4 bar, übersteigt. Dies setzt jedoch voraus, dass das 2/2-Wegeventil 67, über das die Sollwertdruckwaage 68 mit dem ersten Pumpendruck 41 verbunden ist, in die geöffnete Stellung geschaltet ist. Das 2/2-Wegeventil 67 wird jedoch durch eine Feder in die geschlossene Stellung gedrückt. An der Federgegenseite ist der Ausgang des Zweidruckventils 44 angeschlossen, an dessen Eingängen der Lenkdruck 25 und der zweite Pumpendruck 51 angeschlossen sind. Das 2/2-Wegeventil 67 wird also in die geöffnete Stellung geschaltet, wenn sowohl die Lenkeinrichtung 20 als auch eines der Steuerventile 31 betätigt wird.
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Anzumerken ist, dass das Rückschlagventil 52 des Wechselventils 43, welches dem zweiten Pumpendruck 51 zugeordnet ist, mit einer Rückstellfeder versehen ist, so dass es erst öffnet, wenn der zweite Pumpendruck 51 den Leerlaufdruck übersteigt. Die Rückstellfeder ist hierfür beispielsweise auf ein Druckäquivalent von 5 bar vorgespannt. Das Rückschlagventil 52 hat damit auch die Funktion des Pumpenrückschlagventils der ersten Ausführungsform nach 1 und 2.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- hydraulische Steuereinrichtung
- 11
- Tank
- 12a
- Rückschlagventil
- 12b
- Rückschlagventil
- 20
- Lenkeinrichtung
- 21
- Lenkventil
- 22
- Lenkdruckanschluss
- 23
- Prioritätsventil
- 24
- Feder des Prioritätsventils
- 25
- Lenkdruck
- 26
- Anschlüsse für den Lenkzylinder
- 27
- Pumpenanschluss
- 28
- Tankanschluss
- 30
- Verbraucher
- 31
- Steuerventil
- 32
- Umlaufdurchgang
- 33
- Umlaufdruckwaage
- 34
- Tankanschluss des Ventilblocks
- 40
- erste Pumpe
- 41
- erster Pumpendruck
- 42
- Förderdruckregler
- 43
- Wechselventil
- 44
- Zweidruckventil
- 50
- zweite Pumpe
- 51
- zweiter Pumpendruck
- 52
- Pumpenrückschlagventil
- 53
- Pumpendruckwaage
- 60
- Verstellzylinder
- 61
- Rückstellzylinder
- 62
- erste Regeldruckwaage
- 63
- Feder der ersten Regeldruckwaage
- 64
- zweite Regeldruckwaage
- 65
- Feder der zweiten Regeldruckwaage
- 66
- Federverstelleinrichtung
- 67
- 2/2-Wegeventil
- 68
- Sollwertdruckwaage
