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Die Erfindung betrifft ein Load-Sensing Antriebssystem mit einer Pumpe und mindestens einem von der Pumpe mit Druckmittel versorgten doppelt-wirkenden Verbraucher, insbesondere einem Differentialzylinder, wobei zur Steuerung jedes Verbrauchers ein Steuerwegeventil vorgesehen ist und eine Druckmittelspeichereinrichtung vorgesehen ist, deren Verbindung mit einer von dem jeweiligen Steuerwegeventil zu einem Behälter geführten Rücklaufleitung mittels jeweils eines Rückspeiseventils gesteuert ist.
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Als Load-Sensing Antriebssysteme ausgebildete hydraulische Antriebssysteme werden in mobilen Arbeitsmaschinen eingesetzt. Bei Load-Sensing Antriebssystemen können die unterschiedlichen Lastdrücke der verschiedenen Verbraucher mit einer Pumpe bereitgestellt werden. Bei der gleichzeitigen Ansteuerung mehrerer Verbraucher mit unterschiedlichen Lastdrücken wird die Pumpe auf den höchsten Lastdruck der angesteuerten Verbraucher eingestellt. An den Verbrauchern mit einem niedrigeren Lastdruck ist in der Zulaufseite jeweils eine Druckwaage angeordnet, die den von der Pumpe gelieferten Systemdruck auf den für den jeweiligen Verbraucher erforderlichen Druck absenken. Hierbei entstehen an den zulaufseitigen Druckwaagen der Verbraucher Drosselverluste.
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Um diese Drosselverluste an den zulaufseitigen Druckwaagen der Verbraucher zu verringern, ist es bei gattungsgemäßen Load-Sensing Antriebssystemen bekannt, eine Druckmittelspeichereinrichtung vorzusehen, deren Verbindung mit einer von dem jeweiligen Steuerwegeventil zu einem Behälter geführten Rücklaufleitung mittels jeweils eines Rückspeiseventils gesteuert ist. Ein gattungsgemäßes Load-Sensing Antriebssystemen mit einer Druckmittelspeichereinrichtung und Rückspeiseventilen, die die Druckmittelspeichereinrichtung mit den entsprechenden Rücklaufleitungen der Steuerwegeventile verbindet, ist aus der
DE 10 2013 101 107 A1 bekannt.
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Mit den Rückspeiseventilen kann die die Ablaufseite des entsprechenden Verbrauchers bildende Rücklaufleitung mit dem Druck der Druckmittelspeichereinrichtung vorgespannt werden und somit in der die Ablaufseite bildenden Rücklaufleitung des Verbrauchers ein Gegendruck erzeugt werden. Dadurch wird der Druck in der Zulaufseite des Verbrauchers ebenfalls um den Druck der Druckmittelspeichereinrichtung angehoben, so dass der Verbraucher mit einem angehobenen Druckniveau betrieben wird. Dadurch können die Drosselverluste an den in der Zulaufseite angeordneten Druckwaagen bei der gleichzeitigen Betätigung mehrerer Verbraucher mit unterschiedlichen Lastdrücke verringert werden und die Drosselverluste an den in der Zulaufseite angeordneten Druckwaagen zumindest teilweise durch Laden der Druckmittelspeichereinrichtung zurückgewonnen werden.
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Bei dem aus der
DE 10 2013 101 107 A1 bekannten Load-Sensing Antriebssystem weisen die Steuerwegeventile der Verbraucher jeweils eine einzelne Rücklaufleitung und ein einzelnes Rückspeiseventil auf, mit dem die Verbindung der Rücklaufleitung mit der Druckmittelspeichereinrichtung bzw. dem Behälter steuerbar ist. Die Rückspeiseventile sind jeweils von dem aktuellen Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers und dem Druck in der Druckmittelspeichereinrichtung sowie einer Federeinrichtung in Richtung einer Ablaufstellung beaufschlagt sind, in der die zugeordnete Rücklaufleitung mit dem Behälter verbunden ist, und von dem höchsten Lastdruck aller Verbraucher des Antriebssystems in Richtung einer Speicherladestellung beaufschlagt sind, in der die zugeordnete Rücklaufleitung mit der Druckmittelspeichereinrichtung verbunden ist. An den Rückspeiseventilen wird somit die Summe aus dem aktuellen Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers und des Druckes in der Druckmittelspeichereinrichtung mit dem höchsten Lastdruck der angesteuerten Verbraucher verglichen. Ist bei der Betätigung eines Verbrauchers der Druckabfall über die Druckwaage (Differenz aus höchstem Lastdruck aller Verbraucher und aktuellem Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers) größer als der Druck in der Druckmittelspeichereinrichtung, wird das Rückspeiseventil in die Speicherladestellung beaufschlagt, in der die Rücklaufleitung des Verbrauchers mit der Druckmittelspeichereinrichtung verbunden ist und somit die die Ablaufseite des Verbrauchers bildende Rücklaufleitung des Verbrauchers auf das Druckniveau der Druckmittelspeichereinrichtung vorgespannt wird. In der Speicherladestellung des Rückspeiseventils wird das in der Rücklaufleitung vom Verbraucher abströmende Druckmittel nicht mehr in den Behälter sondern in die Druckmittelspeichereinrichtung gefördert. Das in der Druckmittelspeichereinrichtung gespeicherte Druckmittel kann in dem Antriebssystem zur Versorgung eines Verbrauchers oder zum Antrieb der Pumpe verwendet werden.
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Bei dem aus der
DE 10 2013 101 107 A1 bekannten Load-Sensing Antriebssystem, bei dem die Steuerwegeventile der Verbraucher jeweils eine einzelne Rücklaufleitung und ein einzelnes Rückspeiseventil aufweisen, mit dem die Verbindung der Rücklaufleitung mit der Druckmittelspeichereinrichtung bzw. dem Behälter steuerbar ist, können keine Differentialzylinder als Verbraucher verwendet werden, die unterschiedliche Kolbenflächen an den beiden Verbraucherseiten haben. Derartige Differentialzylinder wirken als Druckübersetzer, so dass an dem Rückspeiseventil des Verbrauchers der Vergleich von Druck in der Druckmittelspeichereinrichtung mit dem Druckabfall über die Druckwaage (Differenz aus höchsten Lastdruck aller Verbraucher und aktuellem Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers) nicht für beide Bewegungsrichtungen des Differentialzylinders gültig ist.
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Bei dem aus der
DE 10 2013 101 107 A1 bekannten Load-Sensing Antriebssystem kann weiterhin nicht das volle Potenzial der Reduzierung der Drosselverluste an den in der Zulaufseite angeordneten Druckwaagen ausgeschöpft werden. Ist bei der
DE 10 2013 101 107 A1 an einem Verbraucher das Rückspeiseventil in die Speicherladestellung beaufschlagt und es wird Druckmittel von der Rücklaufleitung des Verbrauchers in die Druckmittelspeichereinrichtung gefördert, liegt der Druck der Druckmittelspeichereinrichtung an der die Ablaufseite des Verbrauchers bildenden Rücklaufleitung an und gleichzeitig erhöht sich der Druck in der Zulaufseite des Verbrauchers dementsprechend, beispielsweise bei einem Gleichgangzylinder um denselben Betrag. Dies hat zur Folge, dass der an das Rückspeiseventil des Verbrauchers gemeldete aktuelle Lastdruck ebenfalls ansteigt. Dadurch wird das Rückspeiseventil bei steigendem aktuellen Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers zu früh in die Ablaufstellung beaufschlagt, in der die Rücklaufleitung des Verbrauchers mit dem Behälter verbunden ist und somit die Verbindung zur Druckmittelspeichereinrichtung abgeschaltet wird, da das Rückspeiseventil der
DE 10 2013 101 107 A1 nicht unterscheiden kann, ob der aktuelle Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers durch die am Verbraucher anstehende Last oder durch die Aufschaltung des Druckes der Druckmittelspeichereinrichtung zu Stande kommt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Load-Sensing Antriebssystem der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, das bei einfachem Aufbau und geringem Bauaufwand auch bei als Differentialzylinder ausgebildeten Verbrauchern die Möglichkeit bietet, die Drosselverluste an den Druckwaagen zu verringern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Steuerwegeventil mit einer ersten Rücklaufleitung versehen ist, die in einer ersten Steuerstellung des Steuerwegeventils mit einer zweiten Verbraucherseite des Verbrauchers verbunden ist, und mit einer zweiten Rücklaufleitung versehen ist, die in einer zweiten Steuerstellung des Steuerwegeventils mit einer ersten Verbraucherseite des Verbrauchers verbunden ist, wobei in der ersten Rücklaufleitung ein erstes Rückspeiseventil angeordnet ist, das die Verbindung der ersten Rücklaufleitung mit der Druckmittelspeichereinrichtung oder dem Behälter steuert, und in der zweiten Rücklaufleitung ein zweites Rückspeiseventil angeordnet ist, das die Verbindung der zweiten Rücklaufleitung mit der Druckmittelspeichereinrichtung oder dem Behälter steuert. Mit einem Steuerwegeventil, das für jede Verbraucherseite eine eigene Rücklaufleitung aufweist, in der jeweils ein eigenes Rückspeiseventil angeordnet ist, wird es mit einfachem Aufbau und mit geringem Bauaufwand ermöglicht, bei einem als Differentialzylinder ausgebildeten Verbraucher, der unterschiedliche Kolbenflächen an den beiden Verbraucherseiten aufweist, in beiden Bewegungsrichtungen des Differentialzylinders die Drosselverluste an den Druckwaagen zu verringern, indem über das entsprechende Rückspeiseventil die jeweilige Rücklaufleitung mit der Druckmittelspeichereinrichtung verbunden wird. Mit separaten Rückspeiseventilen für beide Bewegungsrichtungen eines Differentialzylinders, d.h. einem separaten Rückspeiseventil für jede Bewegungsrichtung des Differentialzylinders, können auf einfache Weise die Drosselverluste an den Druckwaagen in beiden Bewegungsrichtungen des Differentialzylinders verringert werden. Die von den entsprechenden Drücken beaufschlagten Steuerdruckflächen an dem jeweiligen Rückspeiseventil können hierbei auf einfache Weise an die Kolbenflächen und somit an das Flächenverhältnis des Differentialzylinders angepasst werden, um für beide Bewegungsrichtungen des Differentialzylinders die Drosselverluste an den Druckwaagen verringern zu können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung sind die beiden Rückspeiseventile eines Verbrauchers jeweils von dem Lastdruck des Verbrauchers und dem Druck in der Druckmittelspeichereinrichtung sowie einer Federeinrichtung in Richtung einer Ablaufstellung beaufschlagt, in der die zugeordnete Rücklaufleitung mit dem Behälter verbunden ist, und von dem höchsten Lastdruck der Verbraucher des Antriebssystems in Richtung einer Speicherladestellung beaufschlagt, in der die zugeordnete Rücklaufleitung mit der Druckmittelspeichereinrichtung verbunden ist. Durch entsprechende Anpassung der von dem aktuellen Lastdruck des Verbrauchers und dem höchsten Lastdruck des Antriebssystems beaufschlagten Steuerflächen können hierbei auf einfache Weise die beiden Rückspeiseventile an das Flächenverhältnis der Kolbenflächen eines Differentialzylinders angepasst werden, um für beide Bewegungsrichtungen des Differentialzylinders die Drosselverluste an den Druckwaagen verringert zu können.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Rückspeiseventile jeweils von dem in der zugeordneten Rücklaufleitung stromauf des Rückspeiseventils anstehenden Druck in Richtung der Speicherladestellung beaufschlagt. Die Rückspeiseventile sind somit zusätzlich von dem in der zugeordneten Rücklaufleitung zwischen dem Steuerwegeventil und dem Rückspeiseventil anstehenden Druck in Richtung der Speicherladestellung beaufschlagt. Dadurch wird erzielt, dass an dem entsprechenden Rückspeiseventil jeweils der aktuelle Lastdruck der Zulaufseite und der in der Rücklaufleitung anstehende Druck der Ablaufseite und somit die Drücke aus beiden Verbraucherseiten des Verbrauchers anstehen. Dadurch wird erzielt, dass nicht mehr nur der aktuelle Lastdruck des Verbrauchers und somit der Druck an einer Verbraucherseite bestimmt, wann das Rückspeiseventil geschaltet wird, sondern der tatsächliche Lastdruck des Verbrauchers bestimmt, wann das Rückspeiseventil geschaltet wird. Auch ein Anheben des Druckniveaus in der Ablaufseite des Verbrauchers durch Aufschalten des Druckmittelspeichers auf die Rücklaufleitung verfälscht dieses Signal nicht. Durch das zusätzliche Aufschalten des Druckes in der Rücklaufleitung an das entsprechende Rückspeiseventil kann somit mit geringem Zusatzaufwand das volle Potenzial der Reduzierung der Drosselverluste an den in der Zulaufseite angeordneten Druckwaagen ausgeschöpft werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung weist das erste Rückspeiseventil eine in Richtung der Speicherladestellung wirkende Steuerdruckfläche auf, die mittels einer Ansteuerleitung mit der ersten Rücklaufleitung zwischen dem Steuerwegeventil und dem ersten Rückspeiseventil verbunden ist, und das zweite Rückspeiseventil eine in Richtung der Speicherladestellung wirkende Steuerdruckfläche auf, die mittels einer Ansteuerleitung mit der zweiten Rücklaufleitung zwischen dem Steuerwegeventil und dem zweiten Rückspeiseventil verbunden ist. Mit derartigen zusätzlichen Steuerdruckflächen und Ansteuerleitungen können somit die beiden Rückspeiseventil auf einfache Weise zur Ansteuerung zusätzlich von dem Druck in der entsprechenden Rücklaufleitung stromauf des Rückspeiseventils und somit dem Druck in der Ablaufseite des Verbrauchers beaufschlagt werden.
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Gemäß einer alternativen und ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Rückspeiseventile in Richtung einer Ablaufstellung jeweils nur von dem Lastdruck des Verbrauchers sowie einer Federeinrichtung beaufschlagt, wobei in der Ablaufstellung die zugeordnete Rücklaufleitung mit dem Behälter verbunden ist, und von dem höchsten Lastdruck der Verbraucher des Antriebssystems in Richtung einer Speicherladestellung beaufschlagt sind, in der die zugeordnete Rücklaufleitung mit der Druckmittelspeichereinrichtung verbunden ist. Derartige Rückspeiseventile bilden somit Regelventile, die den Druck in der Druckspeichereinrichtung nicht berücksichtigen. Derartige Rückspeiseventile vergleichen somit nicht den Druck der Druckmittelspeichereinrichtung mit dem Druckabfall über die Druckwaage des Verbrauchers, sondern regeln einen maximalen Druckabfall über die Druckwaage ein, wobei das Rückspeiseventil sicherstellt, dass ein an der Druckwaage durch eine Federvorspannung vorgegebener maximaler Druckabfall über die Druckwaage nicht überschritten wird. Hierdurch kann ebenfalls das volle Potenzial der Reduzierung der Drosselverluste an den in der Zulaufseite angeordneten Druckwaagen ausgeschöpft werden.
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Mit derartigen als Regelventilen ausgebildeten Rückspeiseventilen wird es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ermöglicht, dass die Druckmittelspeichereinrichtung zumindest zwei Druckmittelspeicher aufweist, die unterschiedliche Druckniveaus aufweisen, und die Rückspeiseventile für jeden Druckmittelspeicher eine Speicherladestellung aufweisen. Von den als Regelventilen ausgebildeten Rückspeiseventilen wird die Rücklaufleitung des Verbrauchers immer maximal angestaut, so dass an die Rücklaufleitung mehrere Druckmittelspeicher mit unterschiedlichen Druckniveaus angeschlossen werden können, da von dem als Regelventil ausgebildeten Rückspeiseventil immer die Rücklaufleitung mit demjenigen Druckmittelspeicher verbunden wird, der das nächst niedrigere Druckniveau aufweist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
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1 einen Schaltplan einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2 einen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
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3 einen Schaltplan einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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Die 1 bis 3 zeigen jeweils den Schaltplan eines Load-Sensing geregelten, erfindungsgemäßen Antriebssystems 1 einer mobilen Arbeitsmaschine. In den 1 bis 3 gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
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Das Antriebssystem 1 umfasst eine im Fördervolumen verstellbare Pumpe 2, die im dargestellten Ausführungsbeispiel im offenen Kreislauf betrieben ist und eingangsseitig mit einem Behälter 3 in Verbindung steht und ausgangsseitig in eine Förderleitung 4 fördert, an die mehrere Verbraucher angeschlossen sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich ein doppeltwirkender Verbraucher 5 dargestellt, der als Differentialzylinder ausgebildet ist.
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Zur Steuerung des Verbrauchers 5 ist ein in Zwischenstellungen drosselndes Steuerwegeventil 6 vorgesehen. Der Verbraucher 5 weist eine erste Verbraucherseite 5a und eine zweite Verbraucherseite 5b auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Verbraucherseite 5a als Kolbenseite und die zweite Verbraucherseite 5b als Kolbenstangenseite des Differentialzylinders ausgebildet. Die erste Verbraucherseite 5a ist mittels einer ersten Verbindungsleitung 7a an das Steuerwegeventil 6 angeschlossen. Die zweite Verbraucherseite 5b ist mittels einer zweiten Verbindungsleitung 7b an das Steuerwegeventil 6 angeschlossen. Das Steuerwegeventil 6 ist weiterhin an die Förderleitung 4 der Pumpe 2 angeschlossen und an eine erste Rücklaufleitung 8a und eine zweite Rücklaufleitung 8b angeschlossen, die jeweils mit dem Behälter 3 in Verbindung stehen.
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Das als Wegeventil ausgebildete Steuerwegeventil 6 weist eine Neutralstellung 6c auf, in der die Förderleitung 4 der Pumpe 2, die Rücklaufleitungen 8a, 8b und die Verbraucherleitungen 7a, 7b abgesperrt sind. In einer ersten Steuerstellung 6a des Steuerwegeventils 6 ist die Förderleitung 4 mit der ersten Verbraucherleitung 7a verbunden und die zweite Verbraucherleitung 7b mit der ersten Rücklaufleitung 8a verbunden. In der ersten Steuerstellung 6a ist die zweite Rücklaufleitung 8b abgesperrt. In einer zweiten Steuerstellung 6b des Steuerwegeventils 6 ist die Förderleitung 4 mit der zweiten Verbraucherleitung 7b verbunden und die erste Verbraucherleitung 7a mit der zweiten Rücklaufleitung 8b verbunden. In der zweiten Steuerstellung 6b ist die erste Rücklaufleitung 8a abgesperrt. Das Steuerwegeventil 6 weist in der ersten Steuerstellung 6a eine Meßblende 10a auf und ist mit einer stromab der Meßblende 10a angeordneten nicht näher dargestellten Druckwaage versehen. Das Steuerwegeventil 6 weist in der zweiten Steuerstellung 6b eine Meßblende 10b auf und ist mit einer stromab der Meßblende 10b angeordneten nicht näher dargestellten Druckwaage versehen.
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Der bei einer Betätigung des Steuerwegeventils 6 in Richtung der ersten Steuerstellung 6a stromab der Druckwaage an der ersten Verbraucherseite 5a anstehende Lastdruck des Verbrauchers 5 wird in eine Lastdrucksignalleitung 20a gemeldet und weitergeleitet, die an eine Lastdruckmeldeleitung 21 des Load-Sensing-Antriebssystems 1 angeschlossen ist. Entsprechend wird bei einer Betätigung des Steuerwegeventils 6 in Richtung der zweiten Steuerstellung 6b der stromab der Druckwaage an der zweiten Verbraucherseite 5b anstehende Lastdruck des Verbrauchers in eine Lastdrucksignalleitung 20b gemeldet und weitergeleitet, die mit der Lastdruckmeldeleitung 21 verbunden ist.
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Die stromab der Messblende 10a in dem Durchflusspfad von der Förderleitung 4 zu der ersten Verbraucherleitung 7a angeordnete Druckwaage weist eine Durchflussstellung sowie eine Sperrstellung auf. In Richtung der Durchflussstellung ist die Druckwaage von dem stromab des Messblende 10a anstehenden Förderdruck beaufschlagt. In Richtung der Sperrstellung ist die Druckwaage von dem höchsten Lastdruck der angesteuerten Verbraucher beaufschlagt. Die stromab der Meßblende 10b in dem Durchflusspfad von der Förderleitung 4 zu der zweiten Verbraucherleitung 7b angeordnete Druckwaage weist eine Durchflussstellung sowie eine Sperrstellung auf. In Richtung der Durchflussstellung ist die Druckwaage von dem stromab der Messblende 10b anstehenden Förderdruck beaufschlagt. In Richtung der Sperrstellung ist die Druckwaage von dem höchsten Lastdruck der angesteuerten Verbraucher beaufschlagt.
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Bei einer Betätigung mehrerer Verbraucher steht in der Lastdruckmeldeleitung 21 der höchste Lastdruck der angesteuerten Verbraucher an, um die Fördermenge der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Verstellpumpe ausgebildeten Pumpe 1 zu steuern. Die Pumpe 1 weist zur Steuerung der Fördermenge eine Stelleinrichtung 25 auf, beispielsweise eine in der Neigung verstellbare Schrägscheibe einer Axialkolbenpumpe, die mittels eines als Bedarfsstromregelventil ausgebildeten Förderstromreglers 26 steuerbar ist. Der Förderstromregler 26 ist von dem in der Lastdruckmeldeleitung 21 anstehenden höchsten Lastdruck der angesteuerten Verbraucher gesteuert.
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Das Antriebssystem 1 ist mit einer Druckmittelspeichereinrichtung 30 versehen, deren Verbindung mit der von dem Steuerwegeventil 6 zu einem Behälter geführten Rücklaufleitungen 8a, 8b mittels Rückspeiseventilen 31a, 31b gesteuert ist.
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Erfindungsgemäß ist in der ersten Rücklaufleitung 8a des Steuerwegeventils 6 ein erstes Rückspeiseventil 31a angeordnet, das die Verbindung der ersten Rücklaufleitung 8a mit der Druckmittelspeichereinrichtung 30 oder dem Behälter 3 steuert, und in der zweiten Rücklaufleitung 8b ein zweites Rückspeiseventil 21b angeordnet ist, das die Verbindung der zweiten Rücklaufleitung 8b mit der Druckmittelspeichereinrichtung 30 oder dem Behälter 3 steuert.
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In dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 sind die Rückspeiseventile 31a, 31b als Absperrventile ausgebildet, die jeweils eine als Durchflussstellung ausgebildete Ablaufstellung 31c aufweisen, in der die zugeordnete Rücklaufleitung 8a, 8b geöffnet und somit mit dem Behälter 3 verbunden ist, und eine als Sperrstellung ausgebildete Speicherladestellung 31d aufweisen, in der die zugeordnete Rücklaufleitung 8a, 8b mit der Druckmittelspeichereinrichtung 30 verbunden ist. Die Druckmittelspeichereinrichtung 30 ist mittels einer ersten Anschlussleitung 35a an die erste Rücklaufleitung 8a zwischen dem Steuerwegeventil 6 und dem ersten Rückspeiseventile 31a angeschlossen und mittels einer zweiten Anschlussleitung 35b an die zweite Rücklaufleitung 8b zwischen dem Steuerwegeventil 6 und dem zweiten Rückspeiseventile 31b angeschlossen. In der ersten Anschlussleitung 35a ist ein in Richtung zur Druckmittelspeichereinrichtung 30 öffnendes Rückschlagventil 36a angeordnet. Entsprechend ist in der zweiten Anschlussleitung 35b ein in Richtung zur Druckmittelspeichereinrichtung 30 öffnendes Rückschlagventil 36b angeordnet.
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In den 1 und 2 sind die Rückspeiseventile 31a, 31b jeweils von dem aktuellen Lastdruck des Verbrauchers 5 und dem Druck in der Druckmittelspeichereinrichtung 30 sowie einer Federeinrichtung 40a, 40b in Richtung der Ablaufstellung 31c beaufschlagt und von dem höchsten Lastdruck der Verbraucher des Antriebssystems 1 in Richtung der Speicherladestellung 31d beaufschlagt.
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Das erste Rückspeiseventil 31a weist zur Beaufschlagung von dem aktuellen Lastdruck des Verbrauchers 5 in Richtung der Ablaufstellung 31c eine erste Steuerdruckfläche 41a auf, die mittels einer Ansteuerleitung 42a mit der ersten Verbraucherleitung 7a verbunden ist. Das erste Rückspeiseventil 31a weist zur Beaufschlagung mit dem Druck in der Druckmittelspeichereinrichtung 30 in Richtung der Ablaufstellung 31c eine zweite Steuerdruckfläche 43a auf, die mittels einer Ansteuerleitung 44a mit den Anschlussleitungen 35a, 35b stromab der Rückschlagventile 36a, 36b verbunden ist. Das erste Rückspeiseventil 31a weist zur Beaufschlagung durch den höchsten Lastdruck der Verbraucher des Antriebssystems 1 in Richtung der Speicherladestellung 31d eine dritte Steuerdruckfläche 45a auf, die mittels einer Ansteuerleitung 46a mit der den höchsten Lastdruck aller Verbraucher führenden Lastdruckmeldeleitung 21 des Load-Sensing-Antriebssystems 1 verbunden ist.
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Das zweite Rückspeiseventil 31b weist zur Beaufschlagung von dem aktuellen Lastdruck des Verbrauchers 5 in Richtung der Ablaufstellung 31c eine erste Steuerdruckfläche 41b auf, die mittels einer Ansteuerleitung 42b mit der zweiten Verbraucherleitung 7b verbunden ist. Das zweite Rückspeiseventil 31b weist zur Beaufschlagung mit dem Druck in der Druckmittelspeichereinrichtung 30 in Richtung der Ablaufstellung 31c eine zweite Steuerdruckfläche 43b auf, die mittels einer Ansteuerleitung 44b mit den Anschlussleitungen 35a, 35b stromab der Rückschlagventile 36a, 36b verbunden ist. Das zweite Rückspeiseventil 31b weist zur Beaufschlagung durch den höchsten Lastdruck der Verbraucher des Antriebssystems 1 in Richtung der Speicherladestellung 31d eine dritte Steuerdruckfläche 45b auf, die mittels einer Ansteuerleitung 46b mit der den höchsten Lastdruck aller Verbraucher führenden Lastdruckmeldeleitung 21 des Load-Sensing-Antriebsystems 1 verbunden ist.
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In der 2 sind die Rückspeiseventile 31a, 31b jeweils zusätzlich von dem in der zugeordneten Rücklaufleitung 8a, 8b stromauf des Rückspeiseventils 31a, 31b anstehenden Druck und somit dem Druck in der Ablaufseite des Verbrauchers 5 in Richtung der Speicherladestellung 31d beaufschlagt.
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Das erste Rückspeiseventil 31a ist hierzu mit einer in Richtung der Speicherladestellung 31d wirkenden weiteren Steuerdruckfläche 47a versehen, die mittels einer Ansteuerleitung 48a mit der ersten Rücklaufleitung 8a zwischen dem Steuerwegeventil 6 und dem ersten Rückspeiseventil 31a verbunden ist. Das zweite Rückspeiseventil 31b ist hierzu mit einer in Richtung der Speicherladestellung 31d wirkenden weiteren Steuerdruckfläche 47b versehen, die mittels einer Ansteuerleitung 48b mit der zweiten Rücklaufleitung 8b zwischen dem Steuerwegeventil 6 und dem zweiten Rückspeiseventil 31b verbunden ist.
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In der 2 sind weiterhin in den Ansteuerleitungen 46a, 46b Drosseleinrichtungen 49a, 49b, beispielsweise Blenden, angeordnet. Diese Drosseleinrichtungen 49a, 49b können ebenfalls in der 1 vorgesehen werden.
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In den 1 und 2 umfasst die Druckmittelspeichereinrichtung 30 einen einzigen Druckmittelspeicher.
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In der 3 umfasst die Druckmittelspeichereinrichtung 30 zumindest zwei Druckmittelspeicher 30a, 30b, die unterschiedliche Druckniveaus aufweisen.
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Der Druckmittelspeicher 30a ist mittels der Anschlussleitung 35a an die erste Rücklaufleitung 8a zwischen dem Steuerwegeventil 6 und dem ersten Rückspeiseventile 31a angeschlossen und mittels der Anschlussleitung 35b an die zweite Rücklaufleitung 8b zwischen dem Steuerwegeventil 6 und dem zweiten Rückspeiseventile 31b angeschlossen. In den Anschlussleitungen 35a, 35b sind die Rückschlagventile 36a, 36b angeordnet.
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Der Druckmittelspeicher 30b ist mittels einer Anschlussleitung 50a ausgangsseitig an das erste Rückspeiseventil 31a und mittels einer Anschlussleitung 50b ausgangsseitig an das zweite Rückspeiseventil 31b angeschlossen. In der Anschlussleitung 50a ist ein in Richtung zum Druckmittelspeicher 30b öffnendes Rückschlagventil 51a angeordnet. Entsprechend ist in der Anschlussleitung 50b ein in Richtung zum Druckmittelspeicher 30b öffnendes Rückschlagventil 51b angeordnet.
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In dem Ausführungsbeispiel der 3 sind die Rückspeiseventile 31a, 31b als Absperrventile ausgebildet, die jeweils eine als Durchflussstellung ausgebildete Ablaufstellung 31c aufweisen, in der die zugeordnete Rücklaufleitung 8a, 8b geöffnet und somit mit dem Behälter 3 verbunden ist, und für jeden Druckmittelspeicher 30a, 30b eine Speicherladestellung 31d, 31e aufweisen, in der die zugeordnete Rücklaufleitung 8a, 8b mit dem Druckmittelspeicher 30a bzw. dem Druckmittelspeicher 30b verbunden ist.
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In der Ablaufstellung 31c ist die Rücklaufleitung 8a bzw. 8b mit dem Behälter 3 verbunden und die Verbindung zu der Anschlussleitung 50a bzw. 50b abgesperrt. Die Speicherladestellung 31d, in der der Druckmittelspeicher 30a geladen werden kann, ist als Sperrstellung ausgebildet, in der alle Anschlüsse abgesperrt sind. In der Speicherladestellung 31e, in der der Druckmittelspeicher 30b geladen werden kann, ist die Rücklaufleitung 8a bzw. 8b mit der Anschlussleitung 50a bzw. 50b verbunden und die Verbindung der Rücklaufleitung 8a bzw. 8b mit dem Behälter 3 abgesperrt. Die Speicherladestellung 31e ist zwischen der Ablaufstellung 31c und der Speicherladestellung 31d angeordnet.
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In der 3 sind die Rückspeiseventile 31a, 31b in Richtung der Ablaufstellung 31c jeweils nur von dem aktuellen Lastdruck des Verbrauchers 6 sowie der Federeinrichtung 40a, 40b beaufschlagt. In Richtung der Speicherladestellungen 31d, 31e sind die Rückspeiseventile 31a, 31b von dem höchsten Lastdruck der Verbraucher des Antriebssystems 1 in beaufschlagt. Gegenüber den 1 und 2 sind somit die Rückspeiseventile 31a, 31b nicht von dem im Druckmittelspeichereinrichtung 30 anstehenden Druck beaufschlagt.
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Das erste Rückspeiseventil 31a weist zur Beaufschlagung von dem aktuellen Lastdruck des Verbrauchers 5 in Richtung der Ablaufstellung 31c die Steuerdruckfläche 41a auf, die mittels der Ansteuerleitung 42a mit der ersten Verbraucherleitung 7a verbunden ist. Das erste Rückspeiseventil 31a weist zur Beaufschlagung durch den höchsten Lastdruck der Verbraucher des Antriebssystems 1 in Richtung der Speicherladestellungen 31d, 31e die Steuerdruckfläche 45a auf, die mittels der Ansteuerleitung 46a mit der den höchsten Lastdruck aller Verbraucher führenden Lastdruckmeldeleitung 21 des Load-Sensing-Antriebssystems 1 verbunden ist.
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Das zweite Rückspeiseventil 31b weist zur Beaufschlagung von dem aktuellen Lastdruck des Verbrauchers 5 in Richtung der Ablaufstellung 31c die Steuerdruckfläche 41b auf, die mittels der Ansteuerleitung 42b mit der zweiten Verbraucherleitung 7b verbunden ist. Das zweite Rückspeiseventil 31b weist zur Beaufschlagung durch den höchsten Lastdruck der Verbraucher des Antriebssystems 1 in Richtung der Speicherladestellungen 31d, 31e die Steuerdruckfläche 45b auf, die mittels der Ansteuerleitung 46b mit der den höchsten Lastdruck aller Verbraucher führenden Lastdruckmeldeleitung 21 des Load-Sensing-Antriebssystems 1 verbunden ist.
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Nicht weiter dargestellte weitere Verbraucher des Antriebssystems 1 sind mittels entsprechend aufgebauter Steuerwegeventile 6 steuerbar und mittels Rückspeiseventilen 31a, 31b der 1 bis 3 mit der Druckmittelspeichereinrichtung 30 verbunden.
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Bei dem Antriebssystem 1 der 1 bis 3 können mit den zwei separaten Rückspeiseventilen 31a, 31b in den beiden Rücklaufleitungen 8a, 8b des Verbrauchers 5 und somit jeweils eines separaten Rückspeiseventils 31a, 31b für jede Bewegungsrichtung des Verbrauchers 5 auf einfache Weise bei einem als Differentialzylinder ausgebildeten Verbraucher für beide Bewegungsrichtungen des Differentialzylinders die Drosselverluste an den zulaufseitigen Druckwaagen verringert werden, indem über das entsprechende Rückspeiseventil 30a bzw. 30b die jeweilige Rücklaufleitung 8a bzw. 8b und somit die entsprechende Ablaufseite des Verbrauchers mit der Druckmittelspeichereinrichtung 30 verbunden wird. Die von den entsprechenden Drücken beaufschlagten Steuerdruckflächen 41a, 43a, 45a an dem Rückspeiseventil 31a und die von den entsprechenden Drücken beaufschlagten Steuerdruckflächen 41b, 43b, 45b an dem Rückspeiseventil 31b können hierbei auf einfache Weise an die Kolbenflächen und somit an das Flächenverhältnis des Differentialzylinders angepasst werden, um für beide Bewegungsrichtungen des Differentialzylinders die Drosselverluste an den zulaufseitigen Druckwaagen verringern zu können.
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Mit der zusätzlichen Beaufschlagung der Rückspeiseventile 31a, 31b von dem in der zugeordneten Rücklaufleitung 8a, 8b zwischen dem Steuerwegeventil 6 und dem Rückspeiseventil 31a, 31b anstehenden Druck in Richtung der Speicherladestellung 31d gemäß der 2 wird erzielt, dass die Rückspeiseventile 31a, 31b nicht nur von dem an der Steuerdruckfläche 41a, 41b anstehenden Druck der Zulaufseite des Verbrauchers 5 beaufschlagt sind, sondern zusätzlich an der Steuerdruckfläche 47a, 47b von dem Druck der Ablaufseite des Verbrauchers 5 beaufschlagt sind, so dass die Rückspeiseventile 31a, 31b von den Drücken in beiden Verbraucherseiten beaufschlagt sind und somit das Rückspeiseventil 31a bzw. 31b jeweils von dem tatsächlichen Lastdruck des Verbrauchers 5 gesteuert ist. In dem Ausführungsbeispiel der 2 bestimmt somit nicht mehr nur der Druck in der Zulaufseite des Verbrauchers 5 und somit der Druck an einer Verbraucherseite, wann das Rückspeiseventil 31a, 31b geschaltet wird, sondern der tatsächliche Lastdruck des Verbrauchers 5, wann das Rückspeiseventil 31a, 31b geschaltet wird. Auch ein Anheben des Druckniveaus in der Ablaufseite des Verbrauchers 5 verfälscht dieses Signal nicht. Durch das zusätzliche Aufschalten des Druckes in der Rücklaufleitung 8a, 8b an das entsprechende Rückspeiseventil 31a, 31b kann somit mit geringem Zusatzaufwand das volle Potenzial der Reduzierung der Drosselverluste an den in der Zulaufseite angeordneten Druckwaagen ausgeschöpft werden.
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In dem Ausführungsbeispiel der 3 bilden die Rückspeiseventile 31a, 31b Regelventile, die den Druck in der Druckspeichereinrichtung 30 nicht berücksichtigen. Die Rückspeiseventile 31a, 31b vergleichen somit nicht den Druck der Druckmittelspeichereinrichtung 30 mit dem Druckabfall über die Druckwaage des Verbrauchers 5, sondern regeln bei der Betätigung des Verbrauchers 5 einen maximalen Druckabfall über die Druckwaage ein. Bewegt sich der Verbraucher 5 in eine Bewegungsrichtung, stellt in der 3 das jeweilige in der Ablaufseite des Verbrauchers 5 angeordnete Rückspeiseventil 31a bzw. 31b sicher, dass an der in der jeweiligen Zulaufseite des Verbrauchers 5 angeordneten Druckwaage ein durch eine Federvorspannung vorgegebener maximaler Druckabfall über die Druckwaage nicht überschritten wird. Hierdurch kann das volle Potenzial der Reduzierung der Drosselverluste an den in der Zulaufseite angeordneten Druckwaagen ausgeschöpft werden. Mit den als Regelventilen ausgebildeten Rückspeiseventilen 31a, 31b der 3 wird es ebenfalls ermöglicht, dass die Druckmittelspeichereinrichtung 30 zumindest zwei Druckmittelspeicher 30a, 30b aufweisen kann, die unterschiedliche Druckniveaus aufweisen. Im Betrieb des Verbrauchers 5 wird von den als Regelventilen ausgebildeten Rückspeiseventilen 31a, 31b die Rücklaufleitung 8a bzw. 8b des Verbrauchers 5 immer maximal angestaut und mittels der Rückspeiseventile 31a, 31b immer die Rücklaufleitung 8a bzw. 8b mit demjenigen Druckmittelspeicher 30a, 30b verbunden, der das nächst niedrigere Druckniveau aufweist, so dass in den denjenigen Druckmittelspeicher 30a, 30b gefördert wird, der das nächst niedrigere Druckniveau aufweist.
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Mit den erfindungsgemäßen Rückspeiseventilen 31a, 31b der 1 bis 3 kann in einem Load-Sening Antriebssystem 1 die Energieeffizient verbessert werden, da bei der gleichzeitigen Betätigung mehrerer Verbraucher die systembedingten Verluste, die durch unterschiedliche Lastdrücke an den Verbrauchern entstehen, teilweise in der Druckmittelspeichereinrichtung 30 aufgefangen werden können und das in der Druckmittespeichereinrichtung 30 gespeicherte Druckmittel dem Antriebssystem wieder zur Verfügung gestellt werden kann.
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Mit den beiden separaten Rückspeiseventilen 31a, 31b in den beiden Rücklaufleitungen 8a, 8b, wobei jeweils ein Rückspeiseventil 31a bzw. 31b für eine Bewegungsrichtung des Verbrauchers 5 vorgesehen ist, gemäß der 1 bis 3 können die genannten systembedingten Verluste in beiden Bewegungsrichtungen von als Differentialzylindern ausgebildeten Verbrauchern 2 verringert werden.
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Mit den Rückspeiseventilen 31a, 31b in den 2 und 3 wird es zudem möglich, das volle Potenzial der Reduzierung der Drosselverluste an den in der Zulaufseite angeordneten Druckwaagen auszuschöpfen.
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Die Rückspeiseventile 31a, 31b der 3 ermöglichen es weiterhin, mehrere Druckmittelspeicher 30a, 30b zu verwenden, die unterschiedliche Druckniveaus aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013101107 A1 [0003, 0005, 0006, 0007, 0007, 0007]
