DE10214089A1

DE10214089A1 - Hydraulisches Steuersystem für eine Baumaschine, insbesondere einen Hydraulikbagger

Info

Publication number: DE10214089A1
Application number: DE2002114089
Authority: DE
Inventors: Satoshi Matsumoto; Takashi Shinke
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2002-11-14
Also published as: JP2002295405A; JP4668445B2

Abstract

Ein hydraulisches Steuersystem weist eine variable Pumpe 1, eine erste Vielzahl von Umschaltventilen (A), die aus Umschaltventilen (A-1, A-2) mit Lastmessungsfunktion ausgebildet sind, eine zweite Vielzahl von Umschaltventilen (B), die aus Umschaltventilen (B-1, B-2) ohne Lastmessungsfunktion ausgebildet sind, und ein druckausgleichendes Mengenregelungsmittel (Block C) auf. Die Umschaltventile (A) sind an einer ersten Auslaßleitung (18) angeschlossen, die von der Auslaßleitung (17) der variablen Pumpe (1) verzweigt ist. Die Umschaltventile (B) sind über das druckausgleichende Mengenregelungsmittel (Block C) an einer zweiten Auslaßleitung (19) angeschlossen, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe (1) verzweigt ist, so daß die Durchlaßmenge des druckausgleichenden Mengenregelungsmittels (Block C) durch Steuerung der Umschaltventile in der zweiten Vielzahl von Umschaltventilen (B) eingestellt wird. Dadurch bietet das hydraulische Steuersystem dem Bediener auch gefühlsmäßig bessere Steuerbarkeit.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuersystem, das für eine Baumaschine insbesondere einen Hydraulikbagger mit einer Mehrzahl von Aktuatoren geeignet ist, wobei bei gleichzeitiger Betätigung mehrerer Aktuatoren eine verbesserte Steuerbarkeit der Maschine erzielt wird.

Im Stand der Technik sind hydraulische Steuersysteme bekannt, wie ein Steuersystem gemäß japanischer Offenlegungspatentschrift 10-103305, bei dem Steuerventile mit Lastmessung verwendet werden, ein hydraulisches Steuersystem, bei dem Steuerventile ohne Lastmessung verwendet werden, sowie ein hydraulisches Steuersystem, bei dem Steuerventile mit und ohne Lastmessung kombiniert verwendet werden.

In Fig. 6 ist ein hydraulisches Steuersystem gemäß JP 10-103305 dargestellt. Gemäß Fig. 6 sind Steuerventile 2-5 parallel an einer variablen Pumpe P angeschlossen. Diese Steuerventile sind alle gleichartig mit Lastmessung ausgebildet. Der Bediener dieses bekannten Steuersystems bekommt jedoch beim Starten des Systems ein solches Gefühl, daß es plötzlich herausspringt, wenn das Steuersystem an einem hydraulischen Bagger verwendet wird und eine Drehbewegung mit einem großen Trägheitsmoment durchgeführt wird, da die hydraulische Kraft für die Drehbewegung durch die Lastmessung so eingestellt wird, daß der Pumpendruck stets etwas höher als der Maximumbelastung gehalten wird. Es ist daher erfahrungsmäßig bekannt geworden, daß das System wegen des Schocks beim Starten schwer zu steuern ist.

Daher weisen kleinere hydraulische Bagger oft eine separate Pumpe für die Drehbewegung und ein Open-Center-Umschaltventil ohne Lastmessung für die Steuerung der Drehbewegung auf. Durch zusätzliche Ausrüstung der separaten Pumpe steigern sich die Herstellkosten des Systems. Da kleine Bagger nur beschränkten Raum für die Steuervorrichtungen aufweisen können, wird der Aufbau der gesamten Vorrichtungen durch den Einsatz einer separaten Pumpe für die Drehbewegung sehr kompliziert.

Auch Steuerventile ohne Lastmessung und Druckausgleichsfunktion für die Steuerung von hydraulischen Baggern wurden bisher verwendet. Es ist jedoch bekannt geworden, daß der Betätigungsweg des Steuerventils je nach Belastung unterschiedlich ist, und daß daher auch die Bedienung mit einem Aktuator sehr anspruchsvoll für den Bediener ist.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Steuersystem der eingangs genannten Art zu stellen, das dem Bediener auch gefühlsmäßig bessere Steuerbarkeit bietet, indem das Steuersystem Aktuatoren, die an ersten Umschaltventilen mit Lastmessungsfunktion angeschlossen sind, und Aktuatoren, die an zweiten Umschaltventilen ohne Lastmessungsfunktion angeschlossen sind, aufweist, die durch eine gemeinsame variable Pumpe angetrieben werden, so daß auch bei gleichzeitiger Betätigung der ersten und zweiten Umschaltventile sichere Steuerung der Aktuatoren gewährleistet wird, wobei als die zweiten Umschaltventile je nach Bedarf Open-Center-Ventile oder Closed-Center-Ventile eingesetzt werden können.

Um die Aufgabe zu lösen ist es vorgesehen, daß das hydraulische Steuersystem:
eine variable Pumpe, deren Auslaßmenge variabel ist;
eine erste Vielzahl von Umschaltventilen bestehend aus mindestens einem Umschaltventil mit Lastmessungsfunktion, das an einer ersten Auslaßleitung angeschlossen ist, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist;
ein druckausgleichendes Mengenregelungsmittel, das an einer zweiten Auslaßleitung angeschlossen ist, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist;
und eine zweite Vielzahl von Umschaltventilen bestehend aus mindestens einem Umschaltventil, das über das druckausgleichende Mengenregelungsmittel an der zweiten Auslaßleitung angeschlossen ist, aufweist;
wobei die Durchlaßmenge des druckausgleichenden Mengenregelungsmittels durch Steuerung der Umschaltventile in der zweiten Vielzahl von Umschaltventilen eingestellt wird.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß das hydraulische Steuersystem:
eine variable Pumpe, deren Auslaßmenge variabel ist;
eine erste Vielzahl von Umschaltventilen bestehend aus mindestens einem Umschaltventil mit Lastmessungsfunktion, das an einer ersten Auslaßleitung angeschlossen ist, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist;
ein druckausgleichendes Mengenregelungsmittel, das an einer zweiten Auslaßleitung angeschlossen ist, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist, und
eine zweite Vielzahl von Umschaltventilen bestehend aus mindestens einem Umschaltventil, das über das druckausgleichende Mengenregelungsmittel an der zweiten Auslaßleitung angeschlossen ist, aufweist;
wobei bei gleichzeitiger Betätigung der ersten und zweiten Vielzahl von Umschaltventilen das druckausgleichende Mengenregelungsmittel so gesteuert wird, daß die Flußmenge des druckausgleichenden Mengenregelungsmittels durch Betätigung der ersten Vielzahl von Umschaltventilen verringert und durch Betätigung der zweiten Vielzahl von Umschaltventilen erhöht wird.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß das hydraulische Steuersystem:
eine variable Pumpe, deren Auslaßmenge variabel ist;
eine erste Vielzahl von Umschaltventilen bestehend aus mindestens einem Umschaltventil mit Lastmessungsfunktion, das an einer ersten Auslaßleitung angeschlossen ist, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist;
ein druckausgleichendes Mengenregelungsmittel, das an einer zweiten Auslaßleitung angeschlossen ist, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist, und
eine zweite Vielzahl von Umschaltventilen bestehend aus mindestens einem Umschaltventil, das über das druckausgleichende Mengenregelungsmittel an der zweiten Auslaßleitung angeschlossen ist, aufweist;
wobei bei gleichzeitiger Betätigung der ersten und zweiten Vielzahl von Umschaltventilen das druckausgleichende Mengenregelungsmittel so gesteuert wird, daß vom durch die Betätigung der zweiten Umschaltventile erzeugten Signal das durch die Betätigung der ersten Umschaltventile erzeugte Signal abgezogen wird und daß die Flußmenge des druckausgleichenden Mengenregelungsmittels entsprechend dem Differenzsignal erhöht wird.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß das druckausgleichende Mengenregelungsmittel:
eine Schaltstange;
und eine Steuerstange, die unterstromig von der Schaltstange angeordnet ist, aufweist;
wobei die Schaltstange nach der Betätigungsgröße der zweiten Vielzahl von Umschaltventilen geöffnet wird, so daß die Steuerstange durch den oberstromig von der Schaltstange aufgebauten Druck in die Schließ- Richtung und durch den unterstromig von der Schaltstange aufgebauten Druck und die Federkraft in die Öffnungsrichtung gesteuert wird.

Erfindungsgemäß ist es besonders günstig, wenn der zwischen der Schaltstange und der Steuerstange des druckausgleichenden Mengenregelungsmittels aufgebaute Druck in die Lastmessungsleitung der ersten Vielzahl von Umschaltventilen geführt wird.

Erfindungsgemäß ist es besonders günstig, wenn die erste Vielzahl von Umschaltventilen, das druckausgleichende Mengenregelungsmittel und die zweite Vielzahl von Umschaltventilen jeweils zu einem Block zusammengebracht werden, und daß der als druckausgleichende Mengenregelungsmittel ausgebildete Block zwischen dem Block der ersten Umschalventile und dem Block der zweiten Umschaltventile angeordnet ist.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß das hydraulische Steuersystem:
eine Bypass-Leitung, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist;
eine Druckregelung, die auf der Bypass-Leitung angeordnet ist,
einen Druckerzeuger, der auf der Bypass-Leitung unterstromig von der Druckregelung angeordnet ist, und
einen Druckfühler, mit welchem von dem Belastungsdruck der ersten Umschaltventile und dem zwischen der Schaltstange und der Steuerstange des druckausgleichenden Mengenregelungsmittels aufgebauten Druck der höchste Druck festgestellt wird, aufweist;
wobei der Druck der Auslaßleitung der variablen Pumpe auf die Druckregelung in die Öffnungsrichtung wirkt, während der mit dem Druckfühler festgestellte höchste Druck und die Federkraft auf die Druckregelung in die Schließ-Richtung wirkt, so daß die Flußmenge der variablen Pumpe in Abhängigkeit von dem oberstromig vom Druckerzeuger aufgebauten Druck geregelt wird.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß das hydraulische Steuersystem:
eine Bypass-Leitung, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist;
eine Druckregelung, die auf der Bypass-Leitung angeordnet ist;
einen Strömungsmesser, der auf der Bypass-Leitung unterstromig von der Druckregelung angeordnet ist, und;
einen Druckfühler, mit welchem von dem Belastungsdruck der ersten Umschaltventile und dem zwischen der Schaltstange und der Steuerstange des druckausgleichenden Mengenregelungsmittels aufgebauten Druck der höchste Druck festgestellt wird, aufweist;
wobei der Druck der Auslaßleitung der variablen Pumpe auf die Druckregelung in die Öffnungsrichtung wirkt, während der mit dem Druckfühler festgestellte höchste Druck und die Federkraft auf die Druckregelung in die Schließ-Richtung wirkt, so daß die Flußmenge der variablen Pumpe in Abhängigkeit von der mit dem Strömungsmesser erfaßten Strommenge geregelt wird.

Erfindungsgemäß ist es besonders günstig, wenn die zweite Vielzahl von Umschaltventilen mindestens ein Open-Center-Ventil umfaßt.

Erfindungsgemäß ist es besonders günstig, wenn die zweite Vielzahl von Umschaltventilen mindestens ein Closed-Center-Ventil umfaßt.

Erfindungsgemäß ist es besonders günstig, wenn zwischen einem Umschaltventil der ersten Vielzahl von Umschaltventilen und einer Tankleitung je ein Zweigflußausgleichsventil angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist es besonders günstig, wenn zwischen einem Umschaltventil der ersten Vielzahl von Umschaltventilen und einem an dem Umschaltventil angeschlossenen Aktuator je ein Zweigflußausgleichsventil angeordnet ist.

Das erfindungsgemäß hydraulische Steuersystem kann für eine Baumaschine wie einen Hydraulikbagger verwendet werden.

Dabei ist es besonders günstig, wenn ein Umschaltventil von der ersten Vielzahl von Umschaltventilen zur Steuerung des Auslegers vorgesehen ist und daß ein Umschaltventil von der zweiten Vielzahl von Umschaltventilen für die Regelung der Drehbewegung vorgesehen ist.

Dabei ist es auch besonders günstig, wenn die erste Vielzahl von Umschaltventilen, das druckausgleichende Mengenregelungsmittel und die zweite Vielzahl von Umschaltventilen jeweils zu einem Block zusammengebracht werden und daß der als druckausgleichende Mengenregelungsmittel ausgebildete Block zwischen dem Block der ersten Umschalventile und dem Block der zweiten Umschaltventile angeordnet ist, wobei das zur Steurung des Auslegers vorgesehene Umschaltventil der ersten Vielzahl von Umschaltventilen und das für die Regelung der Drehbewegung vorgesehene Umschaltventil der zweiten Vielzahl von Umschaltventilen jeweils am nächsten zum das druckausgleichendeMengenregelungsmittel bildenden Block angeordnet sind.

Erfindungsgemäß können Umschaltventile mit Lastmessungsfunktion und Umschaltventile ohne Lastmessungsfunktion an eine gemeinsame variable Pumpe angeschlossen werden, wodurch auf sehr einfache Weise nach Eigenschaften der Aktuatoren eine stoßfreie Starteigenschaft und eine gute Bedienbarkeit erzielt werden kann, auch wenn mehrere Aktuatoren mit sehr unterschiedlicher Trägheit und Lastcharakteristik an den Umschaltventilen angeschlossen und gleichzeitig betätigt werden.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine hydraulische Schaltung eines erfindungsgemäßen Steuersystems in einer Ausführungsform;

Fig. 2 einen Hydraulikkreis eines erfindungsgemäßen Steuersystems in einer anderen Ausführungsform;

Fig. 3 einen Hydraulikkreis eines erfindungsgemäßen Steuersystems in einer anderen Ausführungsform;

Fig. 4 Mittelpunkt des Umschaltventils 8;

Fig. 5 Mittelpunkt des Umschaltventils B-1;

Fig. 6 einen Hydraulikkreis eines herkömmlichen Steuersystems.

In Fig. 1 ist einen Hydraulikkreis nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In Fig. 1 weist eine variable Pumpe 1 Auslaßleitung 17 auf, von der zwei Zufuhrleitungen 18 und 19 abzweigen. Eine erste Gruppe von Umschaltventilen (Umschaltventile A) ist über die Auslaßleitung 18 mit der variablen Pumpe 1 verbunden. Eine zweite Gruppe von Umschaltventilen (Umschaltventile B) ist über die Auslaßleitung 19 und druckausgleichende Mengenregelung (Block C) mit der variablen Pumpe 1 verbunden. Die Umschaltventile A bestehen aus Umschaltventilen A-1 und A-2, die über die Zufuhrleitung 18 parallel zueinander an der Auslaßleitung 17 angeschlossen sind. Zwischen der Rückflußleitung 28; 29 der Umschaltventile und der Tankleitung 30; 31 ist jeweils ein Zweigflußausgleichsventil 26; 27 angeordnet, so daß das Abflußöl von den Tankleitungen 30, 31 in den Tank 38 geführt wird.

Die Funktionsweise der Umschalt- und Zweigflußventile der Umschaltventile A ist gleichartig wie in JP 10-119745 vom Anmelder der Erfindung beschrieben ist. Jedoch wird das Öl in der Zufuhrleitung 18 über die Drossel 50 im Umschaltventil, Rückschlagventil 52 und Durchgänge 53, 54, 55 in den Armzylinder 56 zugeführt, wenn beispielsweise in Fig. 1 lediglich das Umschaltventil A-2 in nach links oben im Bild bewegt wird. Gleichzeitig wird das Rückflußöl vom Armzylinder 56 über die Durchgänge 57, 58 und Rückflußleitung 29 zu dem Zweigflußausgleichsventil 27 danach über die Tankleitung 31 in den Tank 38 geführt. Dabei ist der durch die Drossel 50 geführte Druckölfluß oberstromig vom Rückschlagventil 52 verzweigt. Von der verzweigten Leitung zweigen wiederum Leitung 39 und Leitung 40 ab. Der Durchgang 39 ist über Rückschlagventil 45 mit der Lastmessungsleitung 25 verbunden. Der Druck in der Leitung 40 wirkt zusammen mit der Federkraft der Feder 44 in eine Richtung, in der das Zweigflußausgleichsventil 27 geöffnet wird. Der Druck in der Lastmessungsleitung 25 wirkt über den Durchgang 59 in eine Richtung, in der das Zweigflußausgleichsventil 27 zugedreht wird. In diesem Fall werden wegen der separaten Betätigung des Umschaltventils A-2 der in die Öffnungsrichtung des Zweigflußausgleichsventils 27 wirkende Druck im Durchgang 40 und der in die Schließ-Richtung des Zweigflußausgleichsventils 27 wirkende Druck im Durchgang 59 ausgeglichen. Außerdem wirkt auch die Federdruck der Feder 44 in die Öffnungsrichtung des Zweigflußausgleichsventils 27, so daß das Zweigflußausgleichsventil 27 vollständig offengehalten wird.

Dagegen zweigt von der Zufuhrleitung 18 eine Umleitung 37 ab, in der eine Druckregelung 3 und ein Druckerzeuger 4 angeordnet sind. Auf die Druckregelung 3 wirken die Federkraft der Feder 48 und über Lastmessungsleitung 47 der Druck der Lastmessungsleitung 25 in die Schließ-Richtung. Anderseits wirkt der Druck der Zufuhrleitung 18 über den Durchgang 49 auf die Druckregelung 3 in ihre Öffnungsrichtung. Ferner zweigt der Durchgang 5 von einer Stelle unterstromig von der Druckregelung 3 und oberstromig vom Druckerzeuger 4 in der Umleitung 37 ab. Der Druck im Durchgang 5 wirkt auf den Abflußmengenregler 2 der variablen Pumpe 1 und regelt die Abflußmenge der variablen Pumpe 1 in der negativen Methode.

Bei solcher Ausgestaltung wird der Öffnungsgrad der Druckregelung 3 wie folgend gesteuert. In die Öffnungsrichtung der Druckregelung 3 wirkt der oberstromig von der Drossel 50 im Umschaltventil A-2 aufgebaute Druck über den Durchgang 49. In die Schließ-Richtung der Druckregelung 3 wirken dagegen die Federkraft der Feder 48 und über die Lastmessungsleitung 47 der unterstromig von der Drossel 50 im Umschaltventil A-2 aufgebaute Druck. Der Öffnungsgrad der Druckregelung 3 wird nämlich so eingestellt, daß der Druckunterschied zwischen den Stellen oberstromig und unterstromig von der Drossel 50 durch den Federdruck der Feder 48 ausgeglichen wird. Nach dem Öffnungsgrad der Druckregelung 3 fließt entsprechende Ölmenge in den Druckerzeuger 4. Dadurch wird oberstromig vom Druckerzeuger 4 ein entsprechender Druck erzeugt, der über den Durchgang 5 auf den Abflußmengenregler 2 wirkt, mit der die Auslaßmenge der variablen Pumpe 1 geregelt wird. Dabei bleibt der Druckunterschied zwischen den Stellen oberstromig und unterstromig von der Drossel 50 im Umschaltventil A-2 unabhängig von der Belastung des Armzylinders 56 konstant, wenn der Öffnungsgrad der Drossel 50 konstant ist, so daß auch der Öffnungsgrad der Druckregelung 3 konstant bleibt. Das bedeutet, daß der Öffnungsgrad der Druckregelung 3 lediglich von dem Öffnungsgrad der Drossel 50 abhängig ist. Da sich der Öffnungsgrad der Drossel 50 des Umschaltventils A-2 in Abhängigkeit von der Bewegungsgröße des Umschaltventils A-2 verändert, werden der auf den Abflußmengenregler 2 wirkende Druck und damit die von der variablen Pumpe 1 in den Armzylinder 56 zugeführte Ölmenge unabhängig von der Belastung des Armzylinders 56 gesteuert.

Anschließend wird anstelle des Umschaltventils A-2 das Umschaltventil A-1 betätigt. Die Belastung des am Umschaltventil A-2 angeschlossenen Ausleger-Zylinders 70 ist größer als die Belastung des Armzylinders 56 des Umschaltventils A-2. Dabei wirkt die Belastung des am Umschaltventil A-1 angeschlossenen Ausleger-Zylinders 70 über den Durchgang 41 und das Rückschlagventil 46 auf die Lastmessungsleitung 25. Da hier die Belastung des Ausleger-Zylinders 70 größer als die Belastung des Armzylinders ist, wirkt der Druck über den Durchgang 59 auf das "wenigbelastet"("Armzylinder 56")-seitige Zweigflußausgleichsventil 27 in seine Schließ-Richtung, so daß der scheinbare Druck des Armzylinders 56 sich steigert. Damit werden die Druckunterschiede an den Drosseln 50, S1 in den beiden Umschaltventilen ausgeglichen, so daß die an den beiden Umschaltventilen A-1 und A-2 angeschlossenen Aktuatoren gleichzeitig betätigt werden können, auch wenn die Lastgrößen unterschiedlich sind.

Nun wird der Block C (Druckausgleichs- und Flußregelungsmittel) und die unterstromig von diesem angeschlossenen Umschaltventile beschrieben.

Im Block C ist eine von der Abfuhrleitung 17 der variablen Pumpe abzweigende Zufuhrleitung 19 angeordnet. Unterstromig von der Zufuhrleitung 19 ist ein Schaltventil 8 vorgesehen. Unterstromig vom Schaltventil 8 ist ferner ein Ausgleichsventil 22 angeordnet. Der unterstromig vom Schaltventil 8 und oberstromig vom Ausgleichsventil 22 aufgebaute Druck wird über den Durchgang 23 und das Rückschlagventil 24 in die Lastmessungsleitung 25 der Umschaltventile A geführt. Auf das Ausgleichsventil 22 wirken der oberstromig vom Schaltventil 8 aufgebaute Druck über den Durchgang 20 in die Schließ- Richtung und über den Durchgang 66 der unterstromig vom Schaltventil 8 aufgebaute Druck zusammen mit dem Federdruck der Feder 9 in die Öffnungsrichtung. Wenn das Schaltventil 8 durch den Federdruck der Feder 21 in seiner Mittelposition liegt, sperrt es den Durchgang von der Zufuhrleitung 19 zum Ausgleichsventil 22 ab. Unterstromig vom Block C sind Umschaltventile B angeordnet, so daß das Öl über das Ausgleichsventil 22 der Zufuhrleitung 60 der Umschaltventile B zugeführt wird. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind die Umschaltventile B bildende einzelne Ventile B-1 und B-2 in der Regel "open-center type" Umschaltventile, bei welcher das der Zufuhrleitung 60 zugeführte Öl über Zentral-Bypass-Leitung 61, 32 in den Tank 38 abgeführt wird. Das Umschaltventil B-1 ist zudem über die Signalleitungen 13, 14 mit einem nicht gezeigten Pilotventil verbunden. Die Signalleitungen 13, 14 sind über das Wechselventil 15 und Signalleitung 11 drosselseitig an das Schaltventil 8 angeschlossen.

Nun wird gemäß Fig. 4 und 5 erklärt, wie der Block C und die Umschaltventile B funktionieren, wenn lediglich die die Umschaltventile B bildenden einzelnen Ventile betätigt werden. Wenn durch Betätigung des nicht gezeigten Pilotventils ein Signaldruck über die Signalleitung 13 geliefert wird, bewegt sich das Umschaltventil B-1 nach links in Fig. 1. Gleichzeitig wirkt der Signaldruck der Signalleitung 13 über das Wechselventil 15 und Signalleitung 11 auf das Schaltventil 8, so daß der so ausgebildete Weg von der vollgeschlossenen Stellung in die Drosselstellung geändert wird. D. h. der Öffnungsgrad des Schaltventils 8 wird in Abhängigkeit von der Betätigungsgröße des Umschaltventils B-1 gesteuert. Dabei ist der Öffnungsgrad der Drossel 64 im Schaltventil 8, wie in Fig. 4 gezeigt, in der Regel so eingestellt, daß er sich entsprechend der Drucksteigerung der Signalleitung 11 vergrößert. Dadurch, daß durch den Signaleingang in die Signalleitung 13 das Umschaltventil B-1 und Schaltventil 8 gesteuert werden und daß sich das Umschaltventil B-1 in die Position I in Fig. 5 bewegt, wird die Zufuhrleitung 60 über das Rückschlagventil 62 mit dem Drehmotor 34 verbunden, so daß das Rückflußöl von dem Drehmotor 34 über einen in einer Lage, die der Position I in Fig. 5 entspricht, geformten Durchgang und die Rückflußleitung 65 in den Tank 38 abgeführt wird. In diesem Fall wird die von der Zufuhrleitung 19 über den Block C in die Zufuhrleitung 60 geführte Ölmenge mittels des Öffnungsgrads der Drossel 64 des Umschaltventils 8 und des Öffnungsgrads des Ausgleichsventils 22 gesteuert.

Nun wird der Öffnungsgrad des Ausgleichsventils 22 beschrieben. Auf das Ausgleichsventil 22 wirkt der oberstromig von der Drossel 64 des Schaltventils S aufgebaute Druck in die Schließ-Richtung, während der unterstromig von der Drossel 64 des Schaltventils 8 aufgebaute Druck und der Federdruck der Feder 9 in die Öffnungsrichtung des Ausgleichsventils 22 wirken. Hierdurch kann das Ausgleichsventil 22 durch den Druckunterschied zwischen den Stellen oberstromig und unterstromig von der Drossel 64 (d. h. Stellen vor und hinter der Drossel 64) des Schaltventils 8 in die Schließ-Richtung und dann durch die Federkraft der Feder 9 in die Öffnungsrichtung bewegt werden. Somit wird der Öffnungsgrad des Ausgleichsventils 22 automatisch so eingestellt, daß der Druckunterschied zwischen Stellen vor und hinter der Drossel 64 durch die Federkraft der Feder 9 ausgeglichen wird. Der Öffnungsgrad des Ausgleichsventils 22 hängt also lediglich von dem Öffnungsgrad des Schaltventils 8 und damit von der Betätigungsgröße des Umschaltventiles B-1 und nicht von dem Arbeitsdruck der Aktuatoren ab. Dagegen wird der unterstromig vom Schaltventil 8 aufgebaute Druck über den Durchgang 23, Rückschlagventil 24, die Lastmessungsleitung 25, 47 in die Öffnungsrichtung der Druckregelung 3 geführt, während der oberstromig von der Drossel 64 des Schaltventils 8 aufgebaute Druck über die Zufuhrleitung 18, 19 und den Durchgang 49 in die Schließ-Richtung der Druckregelung 3 geführt wird. Dadurch wird die Auslaßmenge der variablen Pumpe 1 so eingestellt, daß der Druckabfall durch die Drossel 64 des Schaltventils 8 (d. h. Druckunterschied zwischen den Stellen vor und hinter der Drossel 64) durch die Federkraft der Feder 48 ausgeglichen wird.

Da sich mit der Drucksteigerung der Signalleitung 13 der Öffnungsgrad der Drossel 64 des Schaltventils vergrößert, nimmt die vom Block C in die Umschaltventile B geführte Ölmenge zu. Da die Umschaltventile aus "Open-Center-Type"-Ventilen bestehen, schließt sich der mittlere Bypass-Weg allmählich entsprechend der Betätigungsgröße der Ventile, und der Weg zum Drehmotor 34 öffnet sich dagegen allmählich, wie in Fig. 5 gezeigt. D. h. mit Steigerung der Betätigungsgröße des Umschaltventils B-1 nimmt die Zufuhrmenge des Drucköls zu, so daß eine einfache und fließende Bedienbarkeit ermöglicht wird. Auch wenn durch den Drehmotor 34 ein Aktuator mit großer Trägheit, wie ein Drehmotor eines hydraulischen Baggers, angetrieben wird, bekommt daher der Bediener kein Stoßgefühl beim Starten, das aufgrund des ständigen Druckausgleichs entsteht, so daß eine glatte Starteigenschaft ermöglicht wird.

Durch die beschriebene Ausgestaltung der Erfindung können die an das Umschaltventil A angeschlossenen Aktuatoren eine Lastmessungsfunktion aufweisen, während die an das Umschaltventil B angeschlossenen Aktuatoren eine "Open-Center-Type" Funktion aufweisen können, ohne daß eine separate Pumpe dafür eingesetzt werden muß. Damit können Aktuatoren, die für die Verbindung mit Umschaltventilen mit Lastmessungsfunktion geeignet sind, und Aktuatoren, die für die Verbindung mit Umschaltventilen mit "Open- Center-Type" Funktion geeignet sind, durch eine gemeinsame variable Pumpe angetrieben werden. Somit, auch wenn mehrere Aktuatoren mit sehr unterschiedlicher Trägheit und Lastcharakteristik gleichzeitig betätigt werden, kann nach der Eigenschaft jedes einzelnen Aktuators optimale Steuerung durchgeführt werden, so daß die oben beschriebenen Nachteile des bekannten hydraulischen Baggers, nämlich daß durch Einsatz einer separaten Pumpe die Kosten steigen und daß der Aufbau der Steuergeräte aufwendig ist, beseitigt werden.

Alternativ können Umschaltventile B aus "Closed-Center-Type"- Ventilen bestehen. Als einzelne Ventile der Umschaltventile B können handelsübliche Ventile eingesetzt werden, unabhängig davon, ob sie aus "Open-Center-Type"- oder "Closed-Center-Type"-Ventilen bestehen, so daß die Umschaltventile B kostengünstig und einfach ausgebildet werden können. Außerdem können Hydraulikkreise, die lediglich Umschaltventile mit Lastmessung aufweisen, mühelos mit Umschaltventilen B nachgerüstet werden.

Selbstverständlich können die Zweigflußausgleichsventile 26, 27 jeweils zwischen einem Umschaltventil A-1; A-2 und einem Aktuator, der an dem Umschaltventil A-1; A-2 angeschlossen ist, angeordnet werden, statt diese, wie in Fig. 1 gezeigt, jeweils zwischen einem Umschaltventil A-1; A-2 und einer Tankleitung anzuordnen, um eine gleiche Wirkung zu erzielen.

In Fig. 2 ist ein Hydraulikkreis gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Ausleger-Aufhebsignal des Umschaltventils A-1 wirkt über die Signalleitung 6 durch ein nicht gezeigtes Auslegerkontrollpilotventil auf das Umschaltventil A-1. Dieses Ausleger-Aufhebsignal wirkt auch über eine von der Signalleitung 6 abzweigende Signalleitung 10 auf das Schaltventil 8 in die Schließ- Richtung. Außerdem ist unterstromig von der Druckregelung 3 in der von der Zufuhrleitung 18 abgezweigten Bypassleitung 37 eine Mengenmessungsvorrichtung 80 vorgesehen, mit der die Druckölmenge, die durch die Druckregelung 3 fließt, erfaßt wird. Die von der Mengenmessungsvorrichtung 80 erfaßte Menge wirkt über die Signalleitung 81 auf ein elektromagnetisches Ventil 82 ein und steuert die Ölmenge, die von der Pumpe 83 über das elektromagnetische Ventil 82 fließt. Das durch das elektromagnetische Ventil 82 geführte Öl wirkt über den Durchgang 84 auf den Auslaßmengenregler 2 der Pumpe 1 und steuert die Auslaßmenge der Pumpe 1 in der negativen Methode. Da die weiteren Bestandteile identisch wie das erste Ausführungsbeispiel sind, kann hier auf nähere Erklärung verzichtet werden.

Bei dieser Ausgestaltung werden dem Schaltventil 8 ein über die Signalleitung 13 oder 14 auf das Umschaltventil B-1 wirkendes Drehkontrollsignal und ein dagegen über die Signalleitung 10 auf das Umschaltventil A-1 wirkendes Auslegeraufheb-Signal zugeführt, so daß der Öffnungsgrad des Schaltventils 8 gegenüber dem Öffnungsgrad bei einer einzelnen Drehsteuerung reduziert wird und daß auch die in das Umschaltventil B-1 für die Drehbewegung geführten Flußmenge verringert wird. Dadurch nimmt der dem Umschaltventil A-1 für Ausleger zugeführte Ölmenge zu. Da bei einem hydraulischen Bagger oft Drehbewegung und Ausleger-Aufheb-Bewegung gleichzeitig durchgeführt werden müssen, ist Ölflußverteilung an die beiden Aktuatoren bedeutsam. Hierzu wird durch die Ausgestaltung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung ermöglicht, das Aufheben des Auslegers vorrangig vor der Drehbewegung durchzuführen.

Dabei ist es angesichts des Platzbedarfs und der Rohranordnung vorteilhaft, den Block C und Umschaltventil A, B einstückig zu verbinden. Dadurch, daß als Ventile, die nächst zur Verbindungsfläche des Blocks C, beide Umschaltventile für Ausleger und Drehbewegung angeordnet werden, kann jede Signalleitung von einem Drehkontrollumschaltventil zu einem Schaltventil 8 im Block C jeweils innen durch Umschaltventile A, B und Block C verbunden werden. Dadurch kann auf zusätzliche Signalleitungen und äußere Rohrverteilung verzichtet werden, so daß Platzverteilung und Montage wesentlich erleichtert werden.

Aus der Fig. 3 ist eine Hydraulikkreis eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung ersichtlich. Im Gegensatz zu den beiden oben beschriebenen Beispielen, bei denen durch Betätigung eines Umschaltventils der Umschaltventile A gegen das Drehkontrollsignal der Öffnungsgrad des Schaltventils des Blocks C reduziert wird, ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine andere Lösung vorgeschlagen. Auf der Signalleitung 11, durch welche Steuersignal 13 oder 14 für das Drehkontrollumschaltventil B-1 auf das Schaltventil 8 in die Öffnungsrichtung wirkt, ist wie in Fig. 3 gezeigt, ein Ventil 12 vorgesehen. Der Durchgang zwischen dem zusätzlichen Ventil 12 in der Signalleitung 11 und dem Wechselventil 15 wird als Signalleitung 16 bezeichnet. Das Ventil 12 ist ein variables Druckminderventil, bei welchem der sekundäre Druck durch ein äußeres Signal reduziert wird. Da die weiteren Bestandteile identisch wie das erste Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind, kann auf nähere Erklärung verzichtet werden.

Wenn bei dieser Ausgestaltung als ein äußeres Signal S ein Steuersignal eines Ventils der Umschaltventile A, z. B. ein Ausleger-Aufheb-Signal des Ventils A-1 aktiviert wird, fällt mit der Steigerung der Antriebskraft des Auslegers der Druck des von der Signalleitung 16 in die Signalleitung 11 fließenden Drücköls ab, so daß die Bewegung des Umschaltventils 8 in die Öffnungsrichtung reduziert wird, d. h. der Öffnungsgrad des Umschaltventils 8 wird gegenüber dem Öffnungsgrad ohne äußeres Signal S reduziert. Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird auch bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ermöglicht, das Aufheben des Auslegers vorrangig vor der Drehbewegung durchzuführen, so daß neben kostengünstiger Herstellung eine verbesserte Steuerbarkeit erzielt wird.

Claims

1. Hydraulisches Steuersystem, gekennzeichnet durch:
eine variable Pumpe, deren Auslaßmenge variabel ist;
eine erste Vielzahl von Umschaltventilen bestehend aus mindestens einem Umschaltventil mit Lastmessungsfunktion, das an einer ersten Auslaßleitung angeschlossen ist, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist;
ein druckausgleichendes Mengenregelungsmittel, das an einer zweiten Auslaßleitung angeschlossen ist, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist, und
eine zweite Vielzahl von Umschaltventilen bestehend aus mindestens einem Umschaltventil, das über das druckausgleichende Mengenregelungsmittel an der zweiten Auslaßleitung angeschlossen ist;
wobei die Durchlaßmenge des druckausgleichenden Mengenregelungsmittels durch Steuerung der Umschaltventile in der zweiten Vielzahl von Umschaltventilen eingestellt wird.

2. Hydraulisches Steuersystem, gekennzeichnet durch:
eine variable Pumpe, deren Auslaßmenge variabel;
eine erste Vielzahl von Umschaltventilen bestehend aus mindestens einem Umschaltventil mit Lastmessungsfunktion, das an einer ersten Auslaßleitung angeschlossen ist, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist;
ein druckausgleichendes Mengenregelungsmittel, das an einer zweiten Auslaßleitung angeschlossen ist, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist, und
eine zweite Vielzahl von Umschaltventilen bestehend aus mindestens einem Umschaltventil, das über das druckausgleichende Mengenregelungsmittel an der zweiten Auslaßleitung angeschlossen ist;
wobei bei gleichzeitiger Betätigung der ersten und zweiten Vielzahl von Umschaltventilen das druckausgleichende Mengenregelungsmittel so gesteuert wird, daß die Flußmenge des druckausgleichenden Mengenregelungsmittels durch Betätigung der ersten Vielzahl von Umschaltventilen verringert und durch Betätigung der zweiten Vielzahl von Umschaltventilen erhöht wird.

3. Hydraulisches Steuersystem, gekennzeichnet durch:
eine variable Pumpe, deren Auslaßmenge variabel sind;
eine erste Vielzahl von Umschaltventilen bestehend aus mindestens einem Umschaltventil mit Lastmessungsfunktion, das an einer ersten Auslaßleitung angeschlossen ist, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist;
ein druckausgleichendes Mengenregelungsmittel, das an einer zweiten Auslaßleitung angeschlossen ist, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist, und
eine zweite Vielzahl von Umschaltventilen bestehend aus mindestens einem Umschaltventil, das über das druckausgleichende Mengenregelungsmittel an der zweiten Auslaßleitung angeschlossen ist;
wobei bei gleichzeitiger Betätigung der ersten und zweiten Vielzahl von Umschaltventilen das druckausgleichende Mengenregelungsmittel so gesteuert wird, daß vom durch die Betätigung der zweiten Umschaltventile erzeugten Signal das durch die Betätigung der ersten Umschaltventile erzeugte Signal abgezogen wird und daß die Flußmenge des druckausgleichenden Mengenregelungsmittels entsprechend dem Differenzsignal erhöht wird.

4. Hydraulisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das druckausgleichende Mengenregelungsmittel:
eine Schaltstange und
eine Steuerstange, die unterstromig von der Schaltstange angeordnet ist, aufweist;
wobei die Schaltstange nach der Betätigungsgröße der zweiten Vielzahl von Umschaltventilen geöffnet wird, so daß die Steuerstange durch den oberstromig von der Schaltstange aufgebauten Druck in die Schließ- Richtung und durch den unterstromig von der Schaltstange aufgebauten Druck und die Federkraft in die Öffnungsrichtung gesteuert wird.

5. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Schaltstange und der Steuerstange des druckausgleichenden Mengenregelungsmittels aufgebaute Druck in die Lastmessungsleitung der ersten Vielzahl von Umschaltventilen geführt wird.

6. Hydraulisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vielzahl von Umschaltventilen, das druckausgleichende Mengenregelungsmittel und die zweite Vielzahl von Umschaltventilen jeweils zu einem Block zusammengebracht werden, und daß der als druckausgleichende Mengenregelungsmittel ausgebildete Block zwischen dem Block der ersten Umschaltventile und dem Block der zweiten Umschaltventile angeordnet ist.

7. Hydraulisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch:
eine Bypass-Leitung, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist;
eine Druckregelung, die auf der Bypass-Leitung angeordnet ist;
einen Druckerzeuger, der auf der Bypass-Leitung unterstromig von der Druckregelung angeordnet ist, und
einen Druckfühler, mit welchem von dem Belastungsdruck der ersten Umschaltventile und dem zwischen der Schaltstange und der Steuerstange des druckausgleichenden Mengenregelungsmittels aufgebauten Druck der höchste Druck festgestellt wird;
wobei der Druck der Auslaßleitung der variablen Pumpe auf die Druckregelung in die Öffnungsrichtung wirkt, während der mit dem Druckfühler festgestellte höchste Druck und die Federkraft auf die Druckregelung in die Schließ-Richtung wirkt, so daß die Flußmenge der variablen Pumpe in Abhängigkeit von dem oberstromig vom Druckerzeuger aufgebauten Druck geregelt wird.

8. Hydraulisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch:
eine Bypass-Leitung, die von der Auslaßleitung der variablen Pumpe verzweigt ist;
eine Druckregelung, die auf der Bypass-Leitung angeordnet ist;
einen Strömungsmesser, der auf der Bypass-Leitung unterstromig von der Druckregelung angeordnet ist, und
einen Druckfühler, mit welchem von dem Belastungsdruck der ersten Umschaltventile und dem zwischen der Schaltstange und der Steuerstange des druckausgleichenden Mengenregelungsmittels aufgebauten Druck der höchste Druck festgestellt wird;
wobei der Druck der Auslaßleitung der variablen Pumpe auf die Druckregelung in die Öffnungsrichtung wirkt, während der mit dem Druckfühler festgestellte höchste Druck und die Federkraft auf die Druckregelung in die Schließ-Richtung wirkt, so daß die Flußmenge der variablen Pumpe in Abhängigkeit von der mit dem Strömungsmesser erfaßten Strommenge geregelt wird.

9. Hydraulisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vielzahl von Umschaltventilen mindestens ein Open-Center-Ventil umfaßt.

10. Hydraulisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vielzahl von Umschaltventilen mindestens ein Closed-Center-Ventil umfaßt.

11. Hydraulisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Umschaltventil der ersten Vielzahl von Umschaltventilen und einer Tankleitung je ein Zweigflußausgleichsventil angeordnet ist.

12. Hydraulisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Umschaltventil der ersten Vielzahl von Umschaltventilen und einem an dem Umschaltventil angeschlossenen Aktuator je ein Zweigflußausgleichsventil angeordnet ist.

13. Eine Baumaschine, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein hydraulisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.

14. Ein Hydraulikbagger, dadurch gekennzeichnet, daß er ein hydraulisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.

15. Ein Hydraulikbagger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschaltventil von der ersten Vielzahl von Umschaltventilen zur Steuerung des Auslegers vorgesehen ist und daß ein Umschaltventil von der zweiten Vielzahl von Umschaltventilen für die Regelung der Drehbewegung vorgesehen ist.

16. Ein Hydraulikbagger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vielzahl von Umschaltventilen, das druckausgleichende Mengenregelungsmittel und die zweite Vielzahl von Umschaltventilen jeweils zu einem Block zusammengebracht werden und daß der als druckausgleichende Mengenregelungsmittel ausgebildete Block zwischen dem Block der ersten Umschalventile und dem Block der zweiten Umschaltventile angeordnet ist, wobei das zur Steurung des Auslegers vorgesehene Umschaltventil der ersten Vielzahl von Umschaltventilen und das für die Regelung der Drehbewegung vorgesehene Umschaltventil der zweiten Vielzahl von Umschaltventilen jeweils am nächsten zum das druckausgleichende Mengenregelungsmittel bildenden Block angeordnet sind.