DE2024287A1

DE2024287A1 - Hydraulischer Steuerkreislauf

Info

Publication number: DE2024287A1
Application number: DE19702024287
Authority: DE
Inventors: Richard Cedar Falls Ia Treichel (V St A)
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1969-05-19
Filing date: 1970-05-19
Publication date: 1971-03-25
Also published as: US3543516A; DE2024287C3; DE2024287B2

Description

(MHM 3252/MOL 3678) Deere & Company Hydraulischer Steuerkreislauf

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Steuerkreislauf mit einer Niederdruckaggregate und eine Hauptpumpe über eine Versorgungsleitung mit Druckmedium beaufschlagenden Ladepumpe, sowie mit einseitig und doppelseitig beaufschlagbaren Hydromotoren, deren I

Rücklaufleitungen über Ventile wahlweise mit dem Sammelbehälter oder der Versorgungsleitung in Verbindung bringbar sind.

Es sind hydraulische Steuerkreisläufe mit einer Niederdruckaggregateund eine Hauptpumpe über eine Versorgungsleitung mit Druckmedium beaufschlagenden Ladepumpe bekannt, die über Hydraulikleitungen mit einseitig und doppelseitig beaufschlagbaren Hydromotoren verbunden ist, wobei die Rücklaufleitungen der Hydromotoren über ein handgesteuertes Ventil wahlweise mit einem Sammelbehälter oder der Versorgungsleitung in Verbindung bringbar sind. Das hat den Nachteil, daß sich bei ändernden Druckverhältnissen das handgesteuerte Ventil von der Bedienungsperson ständig verstellt werden muß, um die Rückführleitung der Hydromotoren entweder mit der Versorgungsleitung oder mit der Abflußleitung des Sammelbehälters zu verbinden. Wird beispielsweise beim Einsatz eines doppelt wirkenden Hydromotors das Druckmedium nicht in die Versorgungsleitung zurückgeführt, so kann es eintreten, daß die Hauptpumpe nicht ausreichend mit Druckmedium versorgt wird. Tritt dieser Fall ein, so wird die für die Hauptpumpe notwendige Flüssigkeitsmenge den Niederdruckaggregaten entzogen, sodaß in diesen Systemen eine Beschädigung auftreten kann.

109813/1040

• 2 ~

Die mit dem Erfindungsgegenstand zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, sämtliche hydraulischen Aggregate während des gesamten Arbeitseinsatzes ausreichend mit Druckmedium zu versorgen, sodaß Beschädigungen am hydraulischen System vermieden werden. Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst worden, daß das Steuerventil bei sich ändernden Druckverhältnissen selbsttätig in eine Stellung bringbar ist, in der der Rücklauf ziun Sammelbehälter gesperrt und die Rücklaufleitungen mit der Versorgungsleitung verbunden ist. Auf diese YJeise wird gewährleistet, daß bei ändernden Druckverhältnissen das Ventil sich in eine Stellung verstellt, in der beispielsweise ein dopplseitig beaufschlagbarer Hubzylinder mit seiner Rückführleitung an die Versorgungsleitung automatisch angeschlossen wird, sodaß die Hauptpumpe und die Niederdruckaggregate, beispielsweise die Kühl- und Schmiersysteme ausreichend mit Druckflüssigkeit versorgt werden. Hierzu ist es vorteilhaft, daß das Ventil in einer Bohrung einen verschiebbaren Ventilkörper aufweist, der mit einer Düse, sowie mit weiteren größeren Bypassbohrungen versehen ist, die derart angeordnet sind, daß Druckmedium von der Pumpe zu den Hydromotoren nur durch die Bohrungen fließt, wenn sich der Ventilkörper in seiner ersten Stellung befindet, während das Druckmedium bei durch Hinzuschalten der Hydromotoren an die Zuführleitung entstehenden Druckabfall den Ventilkörper gegen den Druck einer im Ventilgehäuse vorgesehenen Feder in eine zweite Stellung verschiebt, in der das Druckmedium zusätzlich über die im Ventilkörper vorgesehenen Bypassbohrungen von der Hauptpumpe zu den Hydromotoren fließt. Durch die Verwendung einer Druckfeder werden Funktionsstörungen innerhalb des Ventils bei

1-09113/1046-

2Ü24287

Verstellung des Ventilkörpers vermieden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, daß das Ventil eine über eine Hydraulikleitung mit der Hauptpumpe verbundene Einlaßöffnung, anderenends eine über eine Zuführleitung mit den Hydromotoren verbundene Auslaßöffirung und eine zweite über Rückführleitungen mit den Hydromotoren verbundene Einlaßöffnung, sowie eine zweite über Hydraulikleitungen mit dem Sammelbehalter verbundene. Auslaßöffnung aUa^cweist, wobei im Bereich der zweiten Einlaß- und Auslaßbohrung im Ventilgehäuse und auf dem Ventilkörper Ringkanäle derart angeordnet sind, daß das Druckmedium in der ersten Stellung des Ventilkörpers von der zweiten Einlaßbohrung über die " Ringkanäle zur zweiten Auslaßbohrung fließt, und in der zweiten Stellung des Ventilkörpers den Druckmediumdurchfluß zwischen den beiden Bohrungen unterbindet. Dabei ist es vorteilhaft, daß die im Ventilkörper vorgesehene Düse axial verlaufend und die im Ventilkörper vorgesehenen Bypassbohrungen radial verlaufend angeordnet sind, wobei die Bohrung einen weiteren Ringkanal aufweist, der derart angeordnet ist,.daß die Bypassbohrung in der { ersten Stellung des Ventilkörpers über die Seitenwände der Bohrung abgesperrt ist, wobei in der zweiten Stellung des Ventilkörpers Druckmedium über die Bypassbohrung und den Ringkanal zur Auslaßbohrung fließt.

. - 4 _
109813/1040

In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel·.des Erfindungsgegenstandes beschrieben und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer hydraulischen Anlage eines in der Zeichnung nicht dargestellten Schleppers,

. Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Mengen- · · Steuerventils in normaler Arbeitsstellung,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Mengensteuerventil, wobei der Ventilkörper nach rechts in seine zweite Stellung verschoben ist.

In der Zeichnung ist in Fig. 1 eine hydraulische Anlage dargestellt, die beispielsweise zwei verschiedene hydraulische Aggregate, bzw. Systeme hat, wie z.B. ein Niederdruckaggregat 10 bzw. System, das beispielsweise zur Kühlung und Schmierung des Schleppermotors und der Antriebsvorrichtungen dient sowie einen Hydromotor 12 und einen doppelt wirkenden Hubzylinder 14 sowie einen einfach wirkenden Hubzylinder 16. ->

Das hydraulische Aggregat 10 ist über Hydraulikleitungen an eine hydraulische Versorgungsleitung 18 angeschlossen, die die Ausgangsseite einer Ladepumpe 19 mit der Einlaßseite einer Hauptpumpe 20 verbindet. Die Einlaßseite der Ladepumpe 19 ist über eine Hydraulikleitung 22 an einen Sammelbehälter 21 angeschlossen. Ein Rückschlagventil 24 ist in der Hydraulikleitung 18 vorgesehen und wird eingeschaltet, wenn der Druck in der Zuführleitung 18 einen bestimmten Druck überschreitet. Das hydraulische Aggregat 12, bzw. der Hydromotor 12 weist eine Zuführleitung 26 und 28 auf, während das hydraulische Aggregat 14 bzw, der doppelt wirkende Hubzylinder 14 Zuführleitungen 32 und 34 aufweist. Die hydraulischen Aggregate 12 und 14 können wahlweise an eine Zuführleitung 40 und an eine Rückführleitung 42 über

10981 3/1040 — 5 —.

-■ 5 -

handbetätigbare Steuerschieber 43 und 44 angeschlossen werden. Jeder der Steuerschieber 43 und 44 hat (gemäß Fig. 1) seine mittlere Stellung eingenommen, so daß die Verbindung zur Zufuhr- bzw. Rückführleitung 40 und 42"unterbrochen ist. Die Steuerventile 43 und 44 sind so einstellbar, daß die Einlaßleitungen 26 und 32 mit der Zuführleitung 40 und die Leitungen 28 und 34 mit der Rückführleitung 42 verbunden ist. Ferner sind die Steuerventile 43 und 44 so einstellbar, daß die Leitungen 28 und 34 mit der Förderleitung 40 und die Leitungen 26 und 32 mit der Rückführleitung 42 verbunden sind. ·'■'

Das hydraulische Aggregat bzw. der einfach wirkende Hubzylinder 16 ist an eine Zuführleitung 46 angeschlossen und dient zur Betätigung einer Vorrichtung 52, die als Frontlader ausgebildet sein kann. Ein handbetätigbares Steuerventil 54-ist von einer mittleren Stellung, gemäß Fig. 1 derart verstellbar, daß Druckmedium nicht zu dem Hubzylinder 16 fließen kann, ferner ist es in eine weitere Stellung verstellbar, in der die Zuführleitung 46 an die Zuführleitung 40 angeschlossen ist, sowie in eine andere Stellung, in der die Zuführleitung 46 an die Rückführleitung 42 angeschlossen ist.

Ein Bodenventil bzw. ein Mengensteuerventil 56 weist eine Einlaßöffnung 57 auf, die an den Ausgangs'stutzen der Hauptpumpe 20 über eine Hydraulikleitung 58 angeschlossen ist, sowie eine erste Auslaßöffnung 60, die an die Zuführleitung 40 angeschlossen ist. Die Rückführleitung 42 ist an die Hy-. draulikieitung 62 angeschlossen, dessen eines Ende an die zweite Einlaßöffnung 64 im Mengensteuerventil 56 angeschlossen ist, während ihr anderes Ende an die Hydraulikleitung 18 zwischen der Ladepumpe 19 und der Hauptpumpe 20 angeschlossen ist. Ein Rückschlagventil 63 ist in der Hydraulikleitung 62 vorgesehen und.gestattet einen Durchfluß des Druckmediums nur von der Rückführleitung 42 in die Zuführleitung. 18. Das Steuerventil 56 weist eine zweite Auslaßöffnung -66 auf,

1098T3/10A0 ' ' . . -

2UM287

die mit dem Sammelbehälter 21 in Verbindung steht.

Das Mengensteuerventil 56 ist im größeren Maßstab in Fig. 2 und 3 dargestellt und weist einen Ventilkörper 78., mit einer zylindrisch ausgebildeten Bohrung 70, die die erste Einlaß- und Auslaßöffnung 57 und 60 links bzw. rechts im Ventilgehäuse 68 verbindet» auf.

Im Ventilgehäuse 68 der einen Hälfte der Bohrung 70 befindet sich eine zweite Einlaß- und Auslaßbohrung 64 und 66, die über eine Ringnut 72 und 74, die im Ventilgehäuse 68 vorgesehen ist, verbunden ist. Eine weitere Ringnut 76 ist im Bereich des rechten Endes der Bohrung 70 vorgesehen. Die Bohrung 70 nimmt einen Ventilkörper 78 axial verschiebbar auf, der eine kleine Bohrung bzw. eine Düse 80 an seinem* rechten Ende aufweist. Der Ventilkörper 78 wird normalerweise in seiner ersten Stellung, gemäß Fig. 2, durch eine Druckfeder 82 gehalten, die gegen das rechte Ende des Ventilkörpers 78 und das rechte Ende der Bohrung'70 anliegt, so daß das linke Ende des Ventilkörpers 78 gegen das linke Ende des Ventilgehäuses 68 zur Anlage kommt. Eine weitere Ringnut 84 ist im Ventilkörper 78 vorgesehen, die die Ringnut 72 und 74 miteinander verbindet, wenn der Ventilkörper 74 sich in seiner ersten Stellung befindet. Der " Ventilkörper 78 kann gegen* den Druck der Feder 82 in eine zweite Stellung, gemäß Fig., 3» verstellt werden; so daß die Ringnut 84 nicht langer mit den Ringnuten 72 und 74 in Verbindung steht. Zahlreiche radial verlaufend angeordnete Bohrungen 86 sind am Ende des Ventilkörpers 78 vorgesehen und verbinden den inneren Teil des Ventilkörpers 78 mit der Ringnut 76, wenn sich der Ventilkörper in seiner zweiten Stellung befindet, so daß ein Teil des Druckmediums durch die Bohrung 80, ein anderer Teil durch die Bohrung 86 geführt wird.

Im Arbeitseinsatz, wenn beispielsweise die Zuführleitung 40 unter Druck steht und die handbetätigbarexi Steuerventile 43*

109-813/1040 . - 7 - '-

44 und 54 ihre Mittelstellung, gemäß Fig. 1, eingenommen haben, befindet sich das Steuerventil 56 in seiner Normalsteilung, d.h. daß der Ventilkörper 78 eine Stellung gemäß Fig. 2 einnimmt, so daß Druckmedium von der Einlaßöffnung 57 über die Düse 80 zur Auslaßöffnung 60 in die Zuführleitung 40 fließt. In dieser Stellung sind der Ringkanal mit den Ringkanälen 72, 74 und die öffnungen- 64 und 66 miteinander verbunden, so daß die Rückführleitung 42 mit dem ■» Sammelbehälter 21 über die Hydraulikleitung 62 verbunden ist. Ist eins der mit den hydraulischen Aggregaten 12 bzw. 14 verbundenen handbetätigbaren Steuerventile 43 bzw. 44 derart verstellt, daß die entsprechende Einlaßöffnung mit der Hydraulikleitung-40 und die andere entsprechende Ein- t laßöffnung mit der Rückführleitung 42 verbunden ist, so fließt zunächst Druckmedium lediglich über die Düse 80 und ruft einen Druckabfall vor dem Ventilkörper 78 hervor, so daß der Ventilkörper nach rechts in die Stellung, gemäß Fig. 3, verschoben wird, so daß Druckmedium ebenfalls über die Bypaßbohrung 86 zur Hydraulikleitung 40 geleitet wird. In dieser Stellung ist die Verbindung zwischen der. mit der Hydraulikleitung 62 verbundenen Einlaßöffnung 64 und die mit dem Sammelbehälter 21 verbundene Auslaßöffnung 66 unterbrochen. Die Unterbrechung des Druckmediumflusses in der Leitung 62 zum Sammelbehälter 21 ruft einen Druckan-" stieg hervor, der zum Öffnen des Rückschlagventiles 63 führt, wodurch das Druckmedium von den hydraulischen Aggre- " gaten 12 und 14 zurück in die Hydraulikleitung 18 fließt. Das Rückführöl ermöglicht, daß ein großer Teil der Fördermenge der Ladepumpe 79 für die Hauptpumpe 20 frei wird, so daß beinahe die gesamte Fördermenge der Ladepumpe 19 zur Beaufschlagung der übrigen hydraulischen Aggregate z.B. der Schmier- und Kühlsysteme zur Verfugung steht. Auf diese Weise ist es möglich, die Ladepumpe 19 so auszubilden, daß ihre maximale Kapazität nur etwas höher liegt als die Kapazität, die notwendig ist," um die Niederdruckaggregate, beispielsweise die Kühl- und Schmiersysteme, mit Öl zu versorgen. .

1098 13/1040

* 2Ü24287

Anstelle der hydraulischen Aggregate 12 und 14 kann auch . der einfach wirkende Hubzylinder 16 zur Betätigung des Aggregates 52, beispielsweise des Frontladers eingesetzt werden. Hierzu wird das handbetätigbare Steuerventil 54 derart verstellt, daß die Förderleitung 40 mit der Hydraulikleitung 46 verbunden ist. Das Druckmedium, das zunächst über die Düse 80 fließt, ruft wieder einen Druckabfall hervor, sodaß der Ventilkörper wieder in seine Stellung gemäß Fig. 3 verschoben wird, so daß Druckmedium ungehindert· in die Hydraulikleitung 40 fließen kann. Natürlich fließt das D^ckmedium nicht zur Rückführleitung 42. Soll der Frontlader abgesenkt werden, so wird das Steuerventil 54 in eine Stellung gebracht, in der die Hydraulikleitung 46 mit der Rückführleitung 42 verbunden ist. In dieser Stellung fließt kein Druckmedium"über den Ventilkörper, sodaß kein Druckabfall entsteht, der eine Verstellung des Ventilkörpers nach rechts bewirken könnte, so daß der Ventilkörper in seiner Stellung gemäß Fig. 1 verbleibt. Das ■ Druckmedium in der Rückführleitung 42 fließt zum Sammelbehälter 21 über die Hydraulikleitung 62 und die Öffnungen und 66, sodaß ein-Absenken, beispielsweise des Frontladers 52 erfolgt.

Bs wird ferner darauf hingewiesen, daß fehlerhaftes Funktionieren des Steuerventiles 56 keinen derartigen Verlust im Ölrücklauf hervorruft, daß nicht genügend Druckmedium für die hydraulischen Aggregate 10 zur Verfügung stehen würde. Wird davon ausgegangen, daß die Feder 82 nicht einwandfrei funktioniert, so kann es sein, daß der Ventilkörper 78 nach rechts verschoben wird und dadurch einen Rückfluß des Druckmediums in die Hydraulikleitung 62 zum Sammelbehälter 21 verhindert, so daß der Rückfluß des Druckmediums in den Ladehydraulikkreislauf fließt, so daß in hydraulischen Aggregaten 10 ausreichende Ölmenge zur Verfügung steht. Geht man davon aus, daß die Düse 86 geöffnet bleibt, so wird dadurch nur das Einfahren des Hubzylinders 16 und somit das Absenken des Frontladers 52 verhindert.
Außerdem ist es möglich, daß der Ventilkörper 78 verklemmt.

109813/1040 — 9 —

■■■" !"" 2U24287

Eine Klemmung des Ventilkörpers. 78 in der Stellung gemäß Fig. 3 hat zur Folge, daß die Hydraulikleitung 62 vom Sammelbehälter 21 abgesperrt ist. Wenn der Ventilkörper 78 in seiner in Fig. 2 dargestellten Stellung klemmt, in der der Rückfluß zum Sammelbehälter 21 gewährleistet ist, würde eine nicht ausreichende Ölmenge durch die Düse 80 für die Beaufschlagung einer der Aggregate 12, 14 und 16 fließen, wodurch der Verlust der Rückflußmenge gering wäre.

Aus vorstehendem geht hervor, daß das Mengensteuerventil in einen Steuerkreis eingebaut ist, bei dem die ständig beaufschlagbare Antriebsvorrichtung 12 der doppelseitig beaufschlagbare Hubzylinder und der einseitig beaufschlag-· bare Hubzylinder wahlweise betätigt werden. Sollen dagegen die Antriebsvorrichtung und die beiden Hubzylinder gleichzeitig beaufschlagt werden, so. kann zumindest für den einseitig beaufschlagbaren Zylinder ein zweites Steuer- · ventil vorgesehen sein, damit der einseitig beaufschlagbare Hubzylinder nicht gegen den Druck im Ladesteuerkreis 18 eingefahren wird, was beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall wäre.

Patentansprüche

109813/1040

Claims

2U24287

(MHM, 3252/MOL 3678) Deere & Company Patentansprüche

Hydraulischer Steuerkreislauf mit einer Niederdruckaggregate und eine Hauptpunipe über eine Versorgungsleitung mit Druckmedium beaufschlagenden Ladepumpe, sowie mit einseitig und doppelsei-. tig beaufschlagbaren Hydromotoren, deren Rücklaufleitungen über ein Ventil wahlweise mit dem Sammelbehälter oder der Versorgungsleitung in Verbindung bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (56) bei sich ändernden Druckverhältnissen selbsttätig in eine Stellung bringbar ist, in der der Rücklauf zum Sammelbehälter (21) gesperrt, und die Rücklaufleitungen (42) mit der Versorgungsleitung (18) verbunden ist.

Steuerkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (56) in einer Bohrung (70) einen verschiebbaren Ventilkörper (78) aufweist, der mit einer Düse (80), sowie mit weiteren Bypassbohrungen (86) versehen ist, die derart angeordnet sind, daß Druckmedium von der Pumpe (20) zu den Hydromotoren (12» 14,16) nur durch die Bohrung (80) fließt, wenn sich der Ventilkörper in seiner ersten'Stellung befindet, während das Druckmedium bei durch Hinzuschalten, der Hydromotoren an die Zuführleitung (42) entstehenden Druckabfall den Ventilkörper gegen den Druck einer im Ventilgehäuse (68) vorgesehenen Feder (82) in eine zweite Stellung verschiebt, in der das Druckmedium zusätzlich über die im Ventilkör-

1 0*98 1 3/ 1 040

Γη

per (78) vorgesehenen Bypassbohrungen (86) von der Hauptpumpe zu den Hydromotoren fließt..

3. Steuerfreisiauf nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (56) einenends eine über eine Hydraulikleitung (58) mit der Hauptpumpe (20) verbundene Einlaßöffnung (57), anderenends eine über eine Zuführleitung (40) mit den Hydromotoren (12,14,15) verbundene Auslaßöffnung (60), und eine zweite über Rückführleitungen (42,62) mit den Hydromotoren verbundene Einlaßöffnung^sowie eine zweite über Hydraulikleitungen mit dem Sammelbehälter (21) verbundene Auslaßöffnung (66) aufweist, wobei im Bereich der zweiten Einlaß- und Auslaßbohrung (64»66) im Ventilgehäuse (68) und auf dem Ventilkörper (78) Ringkanäle (72,74 und 84) derart angeordnet sind, daß das Druckmedium -in der ersten Stellung des Ventilkörpers von der ^K-zweiten Einlaßbohrung (64) über die Ringkanäle zur zweiten Auslaßbohrung fließt, und in der zweiten Stellung des Ventilkörpers· den Druckmediumdurchfluß zwischen den beiden Bohrungen (64,66) unterbindet,

4. Steuerkreislauf nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Ventilkörper (78) vorgesehene D-üse (80) axial verlaufend und die im Ventil-' körper vorgesehene Bypassbohrungen (86) radial verlaufend angeordnet sind, wobei die Bohrung (70) einen weiteren Ringkanal (76) aufweist, der derart angeordnet ist, daß die Bypassbohrung (86) in der ersten Stellung des Ventilkörpers (78) über die Seitenwände der Bohrung (70) abgesperrt ist, wobei in der zweiten Stellung des Ventilkörpers (78) Druckmedium über die Bypass-

109813/1040

bohrungen (86) und den Ringkanal (76) zur Auslaßbohrung (60) fließt.

1098 13/10A0