DE102014208019A1

DE102014208019A1 - Hydraulische Steueranordnung für mehrere Aktuatoren

Info

Publication number: DE102014208019A1
Application number: DE102014208019.3A
Authority: DE
Inventors: Christoph Keyl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2015-10-29
Also published as: CN105041748A; US20150308625A1; CN105041748B; US10030817B2

Abstract

Offenbart ist eine Steueranordnung, die zur Versorgung mehrerer hydrostatischer Aktuatoren dient. Sie hat eine Pumpe, deren Ausgang mit einer Umlaufleitung verbunden ist, die in einen Tank mündet. Weiterhin hat die Steueranordnung für jeden Aktuator eine Zumessblende und ein Individualdruckwaage. Dabei sind die Individualdruckwaagen über die Umlaufleitung in Reihe geschaltet. Über die Individualdruckwaagen kann ein Teil des Druckmittels aus dem Umlaufkanal für den jeweiligen Aktuator abgezweigt werden und der stromabwärts der Individualdruckwaage angeordneten Zumessblende zugeführt werden. Damit kann das nicht benötigte Druckmittel von jeder Individualdruckwaage in die Umlaufleitung weitergeleitet werden. Von der letzten Individualdruckwaage wird das nicht benötigte Druckmittel über die Umlaufleitung zum Tank zurückgeführt. Es ergibt sich eine Priorisierung der Aktuatoren durch die Reihenfolge ihrer Individualdruckwaagen: die pumpennäheren Individualdruckwaagen werden bevorzugt. Die Aktuatoren bewegen sich auch ohne aufwändige Load-Sensing-Leitungen lastdruckunabhängig; also eine gewisse Öffnung der Zumessblende bewirkt eine gewisse Geschwindigkeit des Aktuators.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung für mehrere hydrostatische Aktuatoren oder Verbraucher einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Neutralumlauf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei derartigen Steueranordnungen werden die verschieden Aktuatoren über eine jeweilige Ventilanordnung aus einer gemeinsamen Umlaufleitung gespeist, die eine Pumpe mit einem Tank der Steueranordnung verbindet. Wenn kein Aktuator Druckmittel benötigt, ist ein dauerhaft umlaufender Volumenstrom von der Pumpe zum Tank – so genannter Neutralumlauf – mit minimalem Energieverbrauch möglich. Daher kann die Pumpe als vorrichtungstechnisch und regelungstechnisch einfache Konstantpumpe ausgeführt werden.
Bei Steueranordnungen mit Umlaufleitung ist ein erstes Prinzip bekannt, bei dem aus der Umlaufleitung die gegebenenfalls benötigten Volumenströme der verschiedenen Aktuatoren – parallel zueinander – abgezweigt werden. Die Druckschrift „Hydraulik in mobilen Arbeitmaschinen" vom 27.1.2014 der Anmelderin zeigt auf Seite 3/7 eine derartige Steueranordnung. Ihre Umlaufleitung verläuft in einem keinen Kreis an den verschiedenen Ventilanordnungen vorbei über eine (gemeinsame) Druckwaage, die bei nicht betätigten Aktuatoren geöffnet wird, um so den widerstandsarmen Neutralumlauf zu ermöglichen.
Gemäß einem zweiten Prinzip verläuft die Umlaufleitung für den Neutralumlauf der durch die Ventilanordnungen der verschiedene Aktuatoren hindurch, so dass die Ventilanordnungen zueinander in Reihe geschaltet sind.
Die Druckschrift „Load-Sensing-Steuerblock in Scheibenbauweise SB23-M" RD 66130 der Anmelderin vom August 2013 zeigt auf Seite 3/24 links unten dieses zweite Prinzip mit einer Konstantpumpe und mit nur einem Aktuator. Dort wird über ein Wegeventil, in dem die Zumessblende zu Bestimmung der Geschwindigkeit des Aktuators integriert ist, auch die Weiterleitung des Volumenstroms in den Neutralumlauf ermöglicht, wenn der Aktuator nicht versorgt werden soll. Durch die stetige Verstellbarkeit des Wegeventils ist auch eine Weiterleitung eines Teils des von der Konstantpumpe gelieferten Volumenstroms in den Neutralumlauf möglich, der nicht vom Aktuator benötigt wird, wenn dieser z.B. langsam bewegt werden soll.
In den Druckschriften US 7,284,371 B2 und US 2011/0158830 A1 sind Steueranordnungen für mehrere Aktuatoren gezeigt, die einen Neutralumlauf haben, der durch die Ventilanordnungen der verschiedenen Aktuatoren geführt ist. Genauer gesagt führt der Neutralumlauf durch jeweilige Wegeventile, deren Ventilkolben sich dabei in einer mittleren Stellung befinden (open center). Auch wenn der Neutralumlauf derartige Steueranordnungen die Verwendung einer Konstantpumpe ermöglicht, sind bei den beiden genannten Druckschriften Verstellpumpen vorgesehen.
Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, bei einer Steueranordnung für mehrere Aktuatoren einer mobilen Arbeitmaschine, die eine Verstellpumpe aufweist, in jede Ventilanordnung eine Individualdruckwaage zu integrieren. Genauer gesagt wird jeder Zumessblende eine Individualdruckwaage zugeordnet, so dass ein jeweiliges Stromregelventil gebildet ist. Dieses ermöglicht einen Volumenstrom zum jeweiligen Aktuator, der abhängig vom Öffnungsquerschnitt der Zumessblende und unabhängig vom Lastdruck des jeweiligen Aktuators ist, wodurch eine hohe Bedienfreundlichkeit für den Fahrer der mobilen Arbeitsmaschine bei der Bedienung und Steuerung der Aktuatoren gegeben ist.
In der Druckschrift „LUDV-Steuerblock in Scheibenbauweise" RD 64125 der Anmelderin vom Februar 2011 auf Seite 4/24 oben und in der bereits genannten Druckschrift „Load-Sensing-Steuerblock in Scheibenbauweise SB23-M" RD 66130 auf Seite 9/24 rechts ist jeweils eine derartige Ventilanordnung mit einer Individualdruckwaage zur Versorgung eines zugeordneten Aktuators gezeigt. Jede Ventilanordnung einschließlich der Individualdruckwaage ist in einer Ventilscheibe zusammengefasst, von denen mehrer in einer Steueranordnung gruppiert werden. In beiden Druckschriften verläuft eine gemeinsame Pumpenleitung der Steueranordnung durch jede Ventilscheibe, von der ein jeweiliger Kanal zur Ventilanordnung der jeweiligen Ventilscheibe abzweigt.
Nachteilig an derartigen Steueranordnungen für mehrere Aktuatoren ist, dass sogenannte Load-Sensing-Leitungen nötig sind, in denen der Druck des lasthöchsten Aktuators ermittelt wird. In Abhängigkeit dieses Drucks wird eine nicht gezeigte Verstellpumpe geregelt, damit diese nur die benötigte Druckmittelmenge liefert. In der erstgenannten Druckschrift wird dieser Druck auch zur Regelung der Druckwaagen benötigt.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Steueranordnung für mehrere Aktuatoren zu schaffen, bei der die Ermittlung des Drucks des lasthöchsten Aktuators über entsprechende die Ventilanordnungen übergreifende Load-Sensing-Leitungen und Wechselventile und die entsprechende Übermittlung an die Pumpe und gegebenenfalls an die Individualdruckwaagen entfallen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steueranordnung für mehrere Aktuatoren einer mobilen Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die beanspruchte hydraulische Steueranordnung dient zur Versorgung mehrerer hydrostatischer Aktuatoren und hat eine Pumpe, deren Ausgang mit einer Umlaufleitung verbunden ist, die in einen Tank mündet. Weiterhin hat die Steueranordnung für jeden Aktuator eine Zumessblende und ein Individualdruckwaage. Erfindungsgemäß sind die Individualdruckwaagen über die Umlaufleitung in Reihe geschaltet, wobei über die Individualdruckwaagen ein Teil des Druckmittels aus dem Umlaufkanal für den jeweiligen Aktuator abzweigbar und der stromabwärts der Individualdruckwaage angeordneten Zumessblende zuführbar ist. Damit ist das nicht benötigte Druckmittel von jeder Individualdruckwaage in die Umlaufleitung weiterleitbar. Von der letzten Individualdruckwaage wird das das nicht benötigte Druckmittel über die Umlaufleitung zum Tank zurückgeführt. Es ergibt sich eine Priorisierung der Aktuatoren durch die Reihenfolge ihrer Individualdruckwaagen: die pumpennäheren Individualdruckwaagen werden bevorzugt. Die Aktuatoren bewegen sich auch ohne aufwändige Load-Sensing-Leitungen lastdruckunabhängig; also eine gewisse Öffnung der Zumessblende bewirkt eine gewisse Geschwindigkeit des Aktuators.
Besonders bevorzugt sind ein Eingang und ein erster Ausgang der Individualdruckwaage mit der Umlaufleitung verbunden, wobei über einen zweiten Ausgang der Individualdruckwaage Druckmittel zur Zumessblende abzweigbar ist. Ein stetig verstellbarer Ventilkörper der Individualdruckwaage ist vom Eingangsdruck der Zumessblende in Richtung einer Durchlassstellung beaufschlagt, in der der Eingang mit dem ersten Ausgang verbunden und der zweite Ausgang abgesperrt ist. Dem entgegen ist der Ventilkörper der Individualdruckwaage vom Ausgangsdruck der Zumessblende in Richtung einer Abzweigstellung beaufschlagt, in der der Eingang mit dem zweiten Ausgang verbunden und der erste Ausgang abgesperrt ist. Der Systemdruck der Pumpe wird durch die Individualdruckwaage des Aktuators mit dem höchsten Lastdruck an ihrer Durchlass-Steuerkante eingestellt. Der Ventilkörper der Individualdruckwaage ist von einer Feder in Richtung der Durchlassstellung beaufschlagt.
Bei einer besonders bevorzugten energiesparenden Weiterbildung ist die Pumpe eine Verstellpumpe. Diese bedarfsgerecht gesteuert werden statt Regelung der Druckdifferenz zwischen Pumpenleitung beziehungsweise Umlaufleitung und Load-Sensing-Signal der Verstellpumpe gemäß dem Stand der Technik. Weiterhin sind die hydraulischen Verluste verringert, da der Pumpendruck auf den erforderlichen Wert eingestellt werden kann ohne Δp-Vorhalt, der an den Individualdruckwaagen abgebaut werden muss.
Gemäß einer Weiterbildung ist ein Fördervolumen der Verstellpumpe über eine elektrische Steuervorrichtung und über einen elektrischen Aktor, der z.B. ein Regelventil der Verstellpumpe einstellt, einstellbar.
Dazu können gemäß einer ersten Variante in der elektrischen Steuervorrichtung die Volumenstrombedarfe der Aktuatoren in Abhängigkeit eines jeweiligen vom Bediener erzeugten und an die Steuervorrichtung übermittelten Soll-Signals abgelegt sein. Dann kann die Steuervorrichtung in Abhängigkeit der Soll-Signale den gesamten Bedarf aller Verbraucher der Steueranordnung berechnen und den Fördervolumenstrom der Verstellpumpe einstellen.
Dazu können gemäß einer zweiten Variante in der elektrischen Steuervorrichtung die Volumenstrombedarfe der Aktuatoren in Abhängigkeit der Einstellung der Ventilkörper der zugeordneten Zumessblenden abgelegt sein, wobei an den Ventilkörpern der Zumessblenden Positionssensoren vorgesehen sind. Dann kann die Steuervorrichtung in Abhängigkeit der Einstellung der Ventilkörper der Zumessblenden den gesamten Bedarf aller Verbraucher der Steueranordnung berechnen und den Fördervolumenstrom der Verstellpumpe einstellen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist das Fördervolumen der Verstellpumpe in Abhängigkeit eines Staudrucks vor einer Messblende einstellbar, die in der Umlaufleitung zwischen der letzten Individualdruckwaage und dem Tank angeordnet ist. Dann können über die erfindungsgemäße Steueranordnung auch weitere Verbraucher über weitere Zumessblenden versorgt werden, die nicht in der elektrischen Steuervorrichtung bekannt und abgelegt sind. Z.B. Power Beyond oder über mechanische Wegeventile.
Dabei kann gemäß einer ersten Variante zwischen der letzten Individualdruckwaage und der Messblende an die Umlaufleitung ein Drucksensor angeschlossen sein, der mit der elektrischen Steuervorrichtung elektrisch verbunden ist.
Oder gemäß einer zweiten Variante wird das Fördervolumen der Verstellpumpe hydraulisch über den Staudruck direkt eingestellt.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Steueranordnung hat für jeden Aktuator ein Wegeventil, das mechanisch an die Zumessblende gekoppelt oder in diese integriert ist. Das Wegeventil kann bei ausreichendem Pumpendruck wie ein Load-Sensing-Wegeventil gemäß dem Stand der Technik arbeiten.
Vorzugsweise ist die Zumessblende zusammen mit dem Wegeventil elektrisch betätigt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung hat das Wegeventil zwei mit dem Aktuator verbindbare Arbeitsanschlüsse, einen Eingang und einen Tankanschluss. Weiterhin hat das Wegeventil eine Sperrstellung (closed center) und zwei Arbeitsstellungen zur Versorgung des Aktuators in zwei verschieden Richtungen. Die Zumessblende ist derart an das Wegeventil gekoppelt, dass sie bei den beiden Arbeitsstellungen des Wegeventils einen Durchlass freigibt, und dass sie bei der Sperrstellung des Wegeventils den Durchlass absperrt.
Um dem Aktuatoren auch einen Freigang zu ermöglichen, kann das oben genannte Wegeventil zu einem ein 4/4-Wegeventil weitergebildet sein, das eine Freigangsstellung hat, wobei die Zumessblende derart an das 4/4-Wegeventil gekoppelt ist, dass sie bei der Freigangsstellung des 4/4-Wegeventils den Durchlass absperrt.
Eine von der Zumessblende zum Eingang des Wegeventils gerichtete Arbeitsleitung ist in der Sperrstellung des Wegeventils zum Tank entlastbar, damit die Individualdruckwaage in der Sperrstellung des Wegeventils das gesamte Druckmittel in der bzw. in die Umlaufleitung weiterleiten kann, so dass es den anderen Aktuatoren zugeleitet werden kann.
Falls das Wegeventil zum 4/4-Wegeventil mit Freigangstellung weitergebildet ist, muss die Arbeitsleitung auch in der Freigangstellung des 4/4-Wegeventils zum Tank entlastbar sein, damit die Individualdruckwaage in der Freigangstellung des Wegeventils das gesamte Druckmittel in der Umlaufleitung weiterleiten kann.
Vorzugsweise erfolgt die Entlastung über der Arbeitleitung über ein daran angeschlossenes Entlastungsventil, das vorrichtungstechnisch einfach mechanisch an das Wegeventil gekoppelt oder in dieses integriert ist.
Vorzugsweise ist das Entlastungsventil zusammen mit dem Wegeventil elektrisch betätigt.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist in der Arbeitsleitung zwischen einer Abzweigung zum Entlastungsventil und dem Eingang ein Rückschlagventil vorgesehen. Damit kann kein Druckmittel vom Aktuator rückwärts durch das Wegeventil, die Zumessblende und die Individualdruckwaage in die Umlaufleitung gedrückt werden.
Vorzugsweise sind die Individualdruckwaage und die Zumessblende und gegebenenfalls das Wegeventil und gegebenenfalls das Entlastungsventil und gegebenenfalls das Rückschlagventil in einer Ventilscheibe aufgenommen. Die Ventilscheiben werden modulartig zu einem Ventilblock der Steueranordnung kombiniert.
Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steueranordnung mit drei Aktuatoren;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steueranordnung mit zwei Aktuatoren (Blende und Rückführung des Staudrucks zur Verstellpumpe über Drucksensor); und
3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steueranordnung mit zwei Aktuatoren (Blende und direkte Rückführung des Staudrucks zur Verstellpumpe).
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steueranordnung zur Versorgung von drei verschiedenen bidirektional betreibbaren Aktuatoren 1, die als Differenzialzylinder ausgebildet sind. Die Steueranordnung hat eine Verstellpumpe 2, von der aus einem Tank 4 Druckmittel angesaugt und über eine Umlaufleitung 6 zum Tank 4 zurückgefördert wird.
Die Umlaufleitung 6 wird von Kanalabschnitten verschiedener Ventilscheiben 8 gebildet, von denen drei zu einem Ventilblock der Steueranordnung zusammengesetzt sind. Damit können die drei Ventilscheiben 8 als pumpennahe Ventilscheibe 8, mittlere Ventilscheibe 8 und pumpenferne Ventilscheibe 8 bezeichnet und unterschieden werden. An der pumpenfernen Ventilscheibe 8 ist ein Abschlusselement 10 vorgesehen, in dem ein Abschnitt der Umlaufleitung 6 ausgebildet ist.
In jeder Ventilscheibe 8 ist eine stetig verstellbare Individualdruckwaage 12 vorgesehen, wobei die drei Individualdruckwaagen 12 in einem von der Verstellpumpe 2 zum Abschlusselement 10 gerichteten Abschnitt der Umlaufleitung 6 hintereinander in Reihe geschaltet sind. Jede Individualdruckwaage 12 hat einen Eingang 14, einen ersten Ausgang 16 und einen zweiten Ausgang 18. Der erste Ausgang 16 mündet jeweils in die Umlaufleitung 6, während der zweite Ausgang 18 über eine Arbeitsleitung 20, eine Zumessblende 22 und eine weitere Arbeitsleitung 24 mit einem Eingang 26 eines als 4/4-Wegeventil ausgebildeten Wegeventils 28 verbunden ist. Die Arbeitsleitung 20, die Zumessblende 22, die weitere Arbeitsleitung 24 und das Wegeventil 28 sind in der Ventilscheibe aufgenommen.
Ein Ventilkörper der Individualdruckwaage 12 ist vom Druck der Arbeitsleitung 20 in Richtung einer Endstellung beaufschlagt, die als Durchlassstellung 30 bezeichnet wird, in der der Eingang der Individualdruckwaage 12 mit ihrem ersten Ausgang 16 verbunden ist. Weiterhin ist der Ventilkörper der Individualdruckwaage 12 vom Druck der Arbeitsleitung 24 und von der Kraft einer Feder 23 in Richtung einer Endstellung beaufschlagt, die als Abzweigstellung 34 bezeichnet wird. In dieser wird der Eingang 14 der Individualdruckwaage 12 mit ihrem zweiten Ausgang 18 verbunden.
Das Wegeventil 28 hat zwei Arbeitsstellungen 36, über die der Aktuator 1 in unterschiedliche Richtung bewegt werden kann. Dabei ist beim in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in einer der beiden Arbeitsleitungen, über die die Arbeitsanschlüsse 37 des Wegeventils 28 mit dem Aktuator 1 verbunden sind, ein Lasthalteventil vorgesehen, das als Rückschlagventil ausgebildet ist.
Das Wegeventil 28 ist in einer mittleren Sperrstellung 38 (closed center) gezeigt. Dabei sind der Eingang 26, die beiden Arbeitsanschlüsse 37 und ein Tankanschluss des Wegeventils 28 abgesperrt. Weiterhin hat das Wegeventil 28 eine Freigangstellung 40, in der die beiden Arbeitsanschlüsse 37 und der Tankanschluss miteinander verbunden sind, so dass sich der Aktuator 1 frei bewegen kann. Dazu ist der Eingang 26 des Wegeventils 28 abgesperrt.
Jede Ventilscheibe 8 hat ein Entlastungsventil 42, über das die Arbeitsleitung 24 zum Tank 4 entlastet werden kann. Weiterhin ist in der Arbeitsleitung 24 zwischen dem Anschluss des Entlastungsventils 42 und dem Eingang 26 des Wegeventils 28 ein Rückschlagventil 44 vorgesehen, welches ausschließlich einen Volumenstrom zum Wegeventil 28 zulässt.
Die Ventilkörper der Zumessblende 22 und des Wegeventils 28 und des Entlassungsventils 42 sind stetig verstellbar und aneinander gekoppelt, so dass sich alle drei Ventilkörper stets miteinander bewegen. Dazu ist ein elektrischer Aktor 46 vorgesehen, der über eine gemeinsame elektrische Steuervorrichtung 48 mit Strom versorgt wird. Über die elektrische Steuervorrichtung 48 wird auch das Fördervolumen der Verstellpumpe 2 – z.B. über einen elektroproportionalen Regler – elektrisch eingestellt.
Das Wegeventil 28 hat die vier beschriebenen Schaltstellungen 36, 38, 40, wobei die Zumessblende 22 derart ausgebildet ist, dass sie bei den beiden Arbeitsstellungen 36 des Wegeventils 28 öffnet, und bei der Sperrstellung 38 und bei der Freigangstellung 40 absperrt. Auf ähnliche Weise ist das Entlastungsventil 42 ausgebildet, wobei dieses bei den beiden Arbeitsstellungen 36 des Wegeventils 28 absperrt und bei der Sperrstellung 38 und bei der Freigangstellung 40 zum Tank 4 öffnet.
Über die drei Individualdruckwaagen 12 wird je nach Bedarf des Aktuators 1, der über die Öffnung seiner Zumessblende 22 definiert wird, Druckmittel aus der Umlaufleitung 6 entnommen, wobei die pumpennahe Individualdruckwaage 12 bzw. die pumpennahe Ventilscheibe 8 und damit der pumpennahe Aktuator 1 höchste Priorität hat, während die pumpenferne Individualdruckwaage 12 bzw. die pumpenferne Ventilscheibe 8 und damit der pumpenferne Aktuator 1 geringste Priorität hat.
Der Systemdruck wird durch die Individualdruckwaage 12 des Aktuators 1 mit dem höchsten Lastdruck an ihrer Weiterlauf-Steuerkante eingestellt. Aus der Summe der Sollwerte für die Wegeventile 28 bzw. für die Zumessblenden 22 ist der Gesamtdruckmittelbedarf der Steueranordnung bekannt. Die Verstellpumpe 2 wird über die elektrische Steuervorrichtung 48 derart eingestellt, dass nur ein geringer Druckmittelüberschuss entsteht. Dieser wird über das Abschlusselement 10 zum Tank 4 zurückgeführt.
Wenn nach der den Systemdruck bestimmenden Ventilscheibe 8 ein Aktuator 1 mit geringerem Druck betätigt wird, drosselt dessen Individualdruckwaage 12 den Druckmittelvolumenstrom der Umlaufleitung 6 neu an. Wenn vor der den Systemdruck bestimmenden Ventilscheibe 8 ein Aktuator 1 mit geringerem Druck betätigt wird, regelt dessen Individualdruckwaage 12 das Regeldruckgefälle an ihrer anderen Steuerkante.
Bei nicht betätigten Aktuatoren 1 entspricht der Druck des Neutralumlaufs in der Umlaufleitung 6 dem Äquivalent der Federn 32 der Individualdruckwaagen 12. Da beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 der Druckmittelbedarf aller Aktuatoren 1 aus den Sollwerten der jeweiligen Zumessblenden 22 bekannt ist, sind keine weiteren Sensoren erforderlich. Die Steueranordnung gemäß 1 ist geeignet für auf der mobilen Arbeitsmaschine verteilte Ventile, da keine Steuerleitungen erforderlich sind.
Sollte der maximal einstellbare Fördervolumenstrom der Verstellpumpe 2 nicht ausreichen, alle Bedarfe zu befriedigen, werden die Aktuatoren 1 entsprechend der Reihenfolge der Ventilscheiben 8 – beginnend bei der Verstellpumpe 2 – priorisiert.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steueranordnung, wobei nur die minimale Anzahl von zwei Ventilscheiben 8 vorgesehen ist. Die Ventilscheiben 8 entsprechen denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1. Somit entsprechen auch die Kanäle im Innern der Ventilscheiben 8, die die Umlaufleitung 6 bilden denjenigen der Ventilscheiben 8 des ersten Ausführungsbeispiels. Lediglich der zur Rückführung vorgesehene Kanalabschnitt 106 der pumpenfernen Ventilscheibe 8 wird nicht vom Druckmittel des Umlaufs durchströmt, da das Abschlusselement 110 des zweiten Ausführungsbeispiels gegenüber demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels verändert ist. Im Abschlusselement 110 ist eine Messblende 150 vorgesehen, wobei stromab der Messblende 150 ein Ausgang des Abschlusselements 110 direkt zum Tank 4 geführt ist. Stromaufwärts der Messblende 150 ist über eine Steuerleitung 152 ein Drucksensor 154 an die Umlaufleitung 6 angeschlossen. Dieser erfasst den Staudruck (zwischen der Individualdruckwaage 12 der pumpenfernen Ventilscheibe 8) vor der Messblende 150 und meldet diesen an die elektrische Steuervorrichtung 48. Damit ist es möglich, weitere Verbraucher 156, mit der erfindungsgemäßen Steueranordnung zu versorgen, die an einer Hochdruckseite bzw. Pumpenausgangsseite und an einer Niederdruckseite mit der Umlaufleitung 6 verbunden sind.
Der Staudruck vor der Messblende 150 wird stets von dem Drucksensor 154 gemessen und die Fördermenge der Verstellpumpe 2 über die elektrische Steuervorrichtung 48 so geregelt, dass er stets auf einem möglichst geringen Wert bleibt.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steueranordnung. Diese entspricht weitgehend dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2. Abweichend davon wird der Staudruck vor der Messblende 150 über die Steuerleitung 152 direkt an eine hydraulische Verstelleinrichtung (z. B. einen Stellkolben) der Verstellpumpe 202 geführt. Auch damit ist es möglich, ohne Kenntnis des Gesamtbedarfs der Aktuatoren 1 bzw. Verbraucher 156 die Verstellpumpe 202 optimal zu regeln.
Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen können die Ventilkörper der Zumessblende 22, des Wegeventils 28 und des Entlastungsventils 42 auch einstückig gebildet sein.
Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen kann die erfindungsgemäße Steueranordnung auch mehr als zwei oder drei Ventilscheiben zur Versorgung einer entsprechend höheren Anzahl von Aktuatoren aufweisen.
Offenbart ist eine Steueranordnung, die zur Versorgung mehrerer hydrostatischer Aktuatoren dient. Sie hat eine Pumpe, deren Ausgang mit einer Umlaufleitung verbunden ist, die in einen Tank mündet. Weiterhin hat die Steueranordnung für jeden Aktuator eine Zumessblende und ein Individualdruckwaage. Dabei sind die Individualdruckwaagen über die Umlaufleitung in Reihe geschaltet. Über die Individualdruckwaagen kann ein Teil des Druckmittels aus dem Umlaufkanal für den jeweiligen Aktuator abgezweigt werden und der stromabwärts der Individualdruckwaage angeordneten Zumessblende zugeführt werden. Damit kann das nicht benötigte Druckmittel von jeder Individualdruckwaage in die Umlaufleitung weitergeleitet werden. Von der letzten Individualdruckwaage wird das nicht benötigte Druckmittel über die Umlaufleitung zum Tank zurückgeführt. Es ergibt sich eine Priorisierung der Aktuatoren durch die Reihenfolge ihrer Individualdruckwaagen: die pumpennäheren Individualdruckwaagen werden bevorzugt. Die Aktuatoren bewegen sich auch ohne aufwändige Load-Sensing-Leitungen lastdruckunabhängig; also eine gewisse Öffnung der Zumessblende bewirkt eine gewisse Geschwindigkeit des Aktuators.
Bezugszeichenliste

1: Aktuator
2; 202: Verstellpumpe
4: Tank
6: Umlaufleitung
8: Ventilscheiben
10; 110: Abschlusselement
12: Individualdruckwaage
14: Eingang
16: erster Ausgang
18: zweiter Ausgang
20: Arbeitsleitung
22: Zumessblende
24: Arbeitsleitung
26: Eingang
28: Wegeventil
30: Durchlassstellung
32: Feder
34: Abzweigstellung
36: Arbeitsstellung
38: Sperrstellung
40: Freigangstellung
42: Entlastungsventil
44: Rückschlagventil
46: elektrischer Aktor
48: elektrische Steuervorrichtung
106: Kanalabschnitt
150: Messblende
152: Steuerleitung
154: Drucksensor
156: weiterer Verbraucher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7284371 B2 [0006]
US 2011/0158830 A1 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Druckschrift „Hydraulik in mobilen Arbeitmaschinen“ vom 27.1.2014 der Anmelderin zeigt auf Seite 3/7 [0003]
Druckschrift „Load-Sensing-Steuerblock in Scheibenbauweise SB23-M“ RD 66130 der Anmelderin vom August 2013 zeigt auf Seite 3/24 [0005]
Druckschrift „LUDV-Steuerblock in Scheibenbauweise“ RD 64125 der Anmelderin vom Februar 2011 auf Seite 4/24 [0008]
Druckschrift „Load-Sensing-Steuerblock in Scheibenbauweise SB23-M“ RD 66130 auf Seite 9/24 [0008]

Claims

Hydraulische Steueranordnung zur Versorgung mehrerer hydrostatischer Aktuatoren (1), wobei die Steueranordnung eine Pumpe hat, deren Ausgang mit einer Umlaufleitung (6) verbunden ist, die in einen Tank (4) mündet, und wobei die Steueranordnung für jeden Aktuator (1) eine Zumessblende (22) und ein Individualdruckwaage (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Individualdruckwaagen (12) über die Umlaufleitung (6) in Reihe geschaltet sind, wobei über die Individualdruckwaagen (12) Druckmittel aus der Umlaufleitung (6) für den jeweiligen Aktuator (1) abführbar und der Zumessblende (22) zuführbar ist.
Steueranordnung nach Anspruch 1, wobei ein Eingang (14) und ein erster Ausgang (16) der Individualdruckwaage (12) mit der Umlaufleitung (6) verbunden sind, und wobei über einen zweiten Ausgang (18) der Individualdruckwaage (12) Druckmittel zur Zumessblende (22) abführbar ist, und wobei ein stetig verstellbarer Ventilkörper der Individualdruckwaage (12) vom Eingangsdruck der Zumessblende (22) in Richtung einer Durchlassstellung (30) beaufschlagt ist, in der der Eingang (14) mit dem ersten Ausgang (16) verbunden ist, und wobei der Ventilkörper der Individualdruckwaage (12) vom Ausgangsdruck der Zumessblende (22) in Richtung einer Abzweigstellung (34) beaufschlagt ist, in der der Eingang (14) mit dem zweiten Ausgang (18) verbunden ist.
Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Pumpe eine Verstellpumpe (2; 202) ist.
Steueranordnung nach Anspruch 3, wobei ein Fördervolumen der Verstellpumpe (2) über eine elektrische Steuervorrichtung (48) und über einen elektrischen Aktor (46) einstellbar ist.
Steueranordnung nach Anspruch 4, wobei in der elektrischen Steuervorrichtung (48) die Volumenstrombedarfe der Aktuatoren (1) in Abhängigkeit eines jeweiligen Soll-Signals abgelegt sind.
Steueranordnung nach Anspruch 4, wobei in der elektrischen Steuervorrichtung (48) die Volumenstrombedarfe der Aktuatoren (1) in Abhängigkeit der Einstellung der zugeordneten Zumessblenden (22) abgelegt sind, und wobei an den Zumessblenden (22) Positionssensoren vorgesehen sind.
Steueranordnung nach Anspruch 3, wobei ein Fördervolumen der Verstellpumpe (2; 202) in Abhängigkeit eines Staudrucks vor einer Messblende (150) einstellbar ist, die in der Umlaufleitung (6) zwischen der letzten Individualdruckwaage (12) und dem Tank (4) angeordnet ist.
Steueranordnung nach Anspruch 4 und 7, mit einem Drucksensor (154), der zwischen der letzten Individualdruckwaage (12) und der Messblende (150) an die Umlaufleitung (6) angeschlossen ist, und der mit der elektrischen Steuervorrichtung (48) elektrisch verbunden ist.
Steueranordnung nach Anspruch 7, wobei das Fördervolumen der Verstellpumpe (202) hydraulisch über den Staudruck einstellbar ist.
Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Wegeventil (28), das mechanisch an die Zumessblende (22) gekoppelt oder in diese integriert ist.
Steueranordnung nach Anspruch 10, wobei das Wegeventil (28) zwei mit dem Aktuator (1) verbindbare Arbeitsanschlüsse (37), einen Eingang (26) und einen Tankanschluss hat, und wobei das Wegeventil (28) eine Sperrstellung (38) und zwei Arbeitsstellungen (36) hat, und wobei die Zumessblende (22) derart an das Wegeventil (28) gekoppelt ist, dass sie bei den beiden Arbeitsstellungen (36) des Wegeventils (28) einen Durchlass freigibt und dass sie bei der Sperrstellung (38) des Wegeventils (28) absperrt.
Steueranordnung nach Anspruch 11, wobei das Wegeventil (28) ein 4/4-Wegeventil ist, das eine Freigangsstellung (40) hat, und wobei die Zumessblende (22) derart an das 4/4-Wegeventil gekoppelt ist, dass sie bei der Freigangsstellung (40) des 4/4-Wegeventils absperrt.
Steueranordnung nach Anspruch 11, wobei eine von der Zumessblende (22) zum Eingang (26) des Wegeventils (28) gerichtete Arbeitsleitung (24) in der Sperrstellung (38) des Wegeventils (28) zum Tank (4) entlastbar ist.
Steueranordnung nach Anspruch 12 und 13, wobei die Arbeitsleitung (24) in der Freigangstellung (40) des 4/4-Wegeventils zum Tank (4) entlastbar ist.
Steueranordnung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Arbeitleitung (24) über ein Entlastungsventil (42), das mechanisch an das Wegeventil (28) gekoppelt oder in dieses integriert ist, entlastbar ist.
Steueranordnung nach Anspruch 15, wobei in der Arbeitsleitung (24) zwischen einer Abzweigung zum Entlastungsventil (42) und dem Eingang (26) ein Rückschlagventil (44) vorgesehen ist.