DE2356607A1 - Hydraulisches steuersystem - Google Patents

Hydraulisches steuersystem

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    • Y10S91/00—Motors: expansible chamber type
    • Y10S91/02—Exhaust throttled motor control

Description

2^.10.1975 My/Ma
Anlage zur
Patent- und Gebrauchs-
musterhilfsanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart · '
Hydraulisches Steuersystem
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuersystem mit einer Druckmittelquelle und einem Wegeventil, das von der Druckmittelquelle kommendes Druckmittel zu einem doppeltwirkend ausgebildeten Verbraucher und von ihm zurück in einen Behälter steuert, sowie mit einem Druckminderventil, das einen mit der Druckmittelquelle verbundenen Zulauf-Anschluss, einen mit dem Behälter verbundenen Rücklauf-Anschluss und einen Verbraueher-Anschluss hat. ■
Bei einem bekannten Steuersystem dieser Art sind zwischen einem 4/3-Wegeventil, das in Schieberbauart ausgeführt ist, und einem doppeltwirkenden Verbraucher zwei Arbeitsleitunge-n vorgesehen. Ein Druckminderventil ist dem Wegeventil vorgeschaltet, damit der Verbraucher mit einem gegenüber dem Pumpendruck niedrigeren Druck gesteuert werden kann. Solche Steuersysteme sind für bestimmte Anwendungsfälle, bei denen am Verbraucher, eine Last in meist vorgegebener Richtung angreift, relativ aufwendig. Dies gilt besonders, wenn* ein Sinken der Last durch ein dichtes Wegeventil vermieden werden soll, wozu eine Sitzventilbauart notwendig ist.
Ferner ist auch ein Steuersystem für einen Kraftheber eines Ackerschleppers bekannt, bei dem der einfachwirkende Zylinder des Krafthebers durch Sitzventile gesteuert wird. Dieses System baut zwar einfach und dichtet den Druckraum im Zylinder einwandfrei ab. Es kann hier jedoch vorkommen, dass bei fehlender Last sich die vom Kraftheber betätigten Hubarme mit angekuppelten Lenkern infolge Eigenreibung nur sehr langsam oder gar nicht senken lassen, so dass ein Anbau von Geräten erschwert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydraulisches Steuersystem zu schaffen, mit dem unter Vermeidung der erwähnten Nachteile ein einfachwirkendes Wegeventil einen Verbraucher auch bei fehlender Last einwandfrei steuern kann; das Steuersystem soll ferner möglichst einfach bauen, verlustarm arbeiten und vielseitig verwendbar sein.
Dies wird erfindungs'gemäss dadurch erreicht, dass das Wegeventil über eine einzige Leitung mit einer Druckmittelseite des Verbrauchers verbunden ist, dessen andere Druckmittelseite mit dem Verbraucher-Anschluss des Druckminderventils Verbindung hat,
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das zum Wegeventil parallel zwischen Druckmittelquelle und Verbraucher geschaltet ist, und dass zwischen der anderen Druckmittelseite und dem Behälter den Druck in der anderen Druckmittelseite begrenzende Mittel geschaltet ist.
Auf diese Weise kann ' · , .
das Steuersystem in äusserst einfacher Weise aus bereits. '-. vorhandenen Bauelementen zusammengeschaltet werden. Mit einem einfach bauenden Wegeventil für die Steuerung eines einfachwirkenden Verbrauchers kann der Kolben des doppeltwirkenden Verbrauchers nicht nur gehalten oder gegen die Lastriehtung eingefahren werden, sondern er kann- auch bei fehlender Last in Lastriehtung ausgefahren werden. Zu diesem Zweck kann "die entsprechende Kolbenseite des Verbrauchers mit dem von der Druckmittelquelle erzeugten Neutralumlaufdruck beaufschlagt werden; andererseits ermöglicht die Druckbegrenzungsfunktion des Druckminderventils im Bedarfsfalle eine notwendige Entlastung der erwähnten Kolbenseite. Diese Zusammenschaltung von Bauelementen ergibt ein äusserst vielseitig verwendbares Steuersystem, das mit relativ geringen Energieverlusten arbeitet und wenig Aufwand benötigt.
Weitere besonders vorteilhafte. Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Be- ' Schreibung sowie der Zeichnung.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung widergegeben;, die ein hydraulisches Steuersystem zeigt. -..":"" · "·.-:
Die einzige Figur zeigt ein Steuersystem...10» bei dem eine Pumpe 11 Druckmittel über eine Saugleitung 1.2 aus einem Behalter Ij5 ansaugt und in eine Druckleitung 14 fördert..· .
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Die Druckleitung 14 führt zu einem Dreistellungs-Wegeventil 15» das aus Gründen der Dichtheit in Sitzventilbauweise ausgeführt ist. Das Wegeventil 15 weist die Stellungen Neutral 16, Heben 17 und Senken 18 auf. In Stellung Neutral 16 verbindet das Wegeventil 15 über einen Umlaufkanal 20 die Druckleitung 14 mit einer Rücklaufleitung 19, während es eine zu einem Verbraucher 21 führende Arbeitsleitung 22 absperrt. In Stellung Heben 17 wird die Druckleitung 14 nur mit der Arbeitsleitung 22 verbunden und von der Rücklauf leitung 19 getrennt; in Stellung Senken 18 ist die Arbeitsleitung 22 sowohl mit der Rücklaufleitung 19* als auch mit der Druckleitung 14 verbunden.
Der Verbraucher 21 weist einen Differentialkolben 23 auf, der im Verbraucher 21 einen Ringraum 24 von einem Kolbenraum 25 trennt. In den Ringraum 24 mündet die Arbeitsleitung 22. Vom Kolbenraum 25 führt eine Leitung 25 zu einem Verbraucher-Anschluss 27 eines Druckminderventils 28, dessen ZuI auf-Anschluss 29 über eine Zweigleitung 31 mit der Druckleitung 14 Verbindung hat. Das Druckminderventil 28 hat ferner einen zum Behälter 13 entlasteten Rücklauf--Anschluss 32. Das Druckminderventil 28 nimmt in seinem Gehäuse 33 einen von einer Feder 34 in eine Ausgangsstellung gedrückten Hohlschieber 35 auf. Der Hohlschieber 35 steuert in seiner Ausgangsstellung mit Hilfe einer ersten Steuerkante 36 die Verbindung vom Zulauf-Anschluss 29 zum Verbraucher-Anschluss 27 auf; gleichzeitig unterbricht eine zweite Steuerkante 37 die Verbindung vom Verbraucher-Anschluss 27 zum Rücklauf-Anschluss 32. Die erste Steuerkante 36 kann die erstgenannte Verbindung in einer Regelstellung des Hohlschiebers 35 unterbrechen, um den Druck im Verbraucher-Anschluss 27 auf einen durch die Kraft der Feder y\ bestimmten, gegenüber dem Druck im Zulauf-Anschluss 29 niedrigeren Wert zu begrenzen. Darüberhinaus kann der Hohlschieber 35 bei Drücken im Verbraucher-Anschluss 27
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über dem bestimmten Wert eine Entlastungsstellung einnehmen, in der die zweite Steuerkante JfJ die Verbindung zum Rücklauf-Anschluss 32 aufsteuert. Das Druckminderventil 28'kann somit auch die Punktion eines Druckbegrenzungsventils bezüglich des Verbraucher-Anschlusses 27 wahrnehmen.
An einer Kolbenstange 38 des Verbraucher 21 ist eine Last angehängt, die stets in Richtung des Pfeiles 4l wirkt. Ferner sei die Druckleitung 14, der Umlaufkanal 20 sowie die Rücklaufleitung 19 als Neutralumlauf 42 bezeichnet. Die Wirkungsweise des Steuersystems 10 ist wie folgt:
Es sei davon ausgegangen, dass die Last 39 an der Kolbenstange 38 hängt. Das Wegeventil 15 befinde sich in Neutralstellung 16, so dass die Pumpe 11 Druckmittel über den Neutralumlauf 42 in den Behälter 13 fördert. Der Neutralumlauf 42 setzt diesem Druckmittelstrom einen gewissen, wenn auch relativ niedrigen Widerstand entgegen, so dass die Pumpe 11 einen entsprechenden Neutralumlaufdruck aufbringen muss. Die- ; ser Neutralumlaufdruck wirkt über die Zweigleitung Jl, das offene Druckminderventil 28 und die Leitung 26 im Kolbenraum 25. Solange dieser Neutralumlaufdruck unter dem am Druckminderventil 28 eingestellten Druck liegt, bleibt der Hohlschieber 35 in seiner gezeichneten Ausgangsstellung. Der Neutralumlaufdruck bewirkt eine Kraft auf den Differentialkolben 23 in Richtung des Pfeiles 41 und somit eine gewisse Vorspannung. Der Ringraum 24 ist in Neutralstellung 16 durch die Sitzventilglieder des Wegeventils 15 dicht abgesperrt, so dass die Last 39 sicher gehalten wird.
Zum Senken der Last 39 (Kolbenstange 38 wird ausgefahren) nehmen die nicht näher gezeichneten Sitzventilglieder des Wegeventils 15 ihre Stellung Senken l8 ein. Vom Ringraum kann dabei Druckmittel über das Wegeventil 15 zum Behälter
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13 abfliessen; während gleichzeitig Druckmittel aus dem Neutralumlauf 42 über die Zweigleitung 31, das Druckminderventil 28 und die Leitung 26 in den Kolbenraum 25 nachströmen kann. Von der Pumpe 11 gefördertes, überschüssiges Druckmittel strömt über den Neutralumlauf 42 zum Behälter Die in Richtung des Pfeiles 4l wirkende Last 39 sorgt für einen schnellen und einwandfreien Senkvorgang.
Beim Heben der Last 39 (Kolbenstange 38 wird eingefahren) nehmen die Sitzventilglieder des Wegeventils 15 ihre Stellung Heben 17 ein. Der Neutralumlauf 42 wird dabei gesperrt, so dass die Pumpe 11 Druck aufbaut. Dieser Druck in der Druckleitung 14 übersteigt rasch den am Druckminderventil 28 eingestellten Wert;-der Hohlschieber 33 steuert somit die Verbindung von dem Zulauf-(2^ zum Verbraucher-Anschluss 27 zu und der Druck in der Druckleitung 14 kann ungehindert weiter steigen. Druckmittel strömt somit über das Wegeventil 15 und die Arbeitsleitung 22 in den Ringraum 24 und die Kolbenstange 38 fährt ein. Druckmittel aus dem Kolbenraum 25 wird über das auch als Druckbegrenzungsventil arbeitende Druckminderventil zum Rücklauf-Anschluss 32 und weiter zum Behälter 13 geleitet. Der am Druckminderventil 28 eingestellte Druck ist relativ niedrig und liegt nur geringfügig über dem auftretenden Neutralumlaufdruck, so dass beim Heben keine grossen Energieverluste auftreten.
Nun sei angenommen, dass die Last 39 fehlt. Die Steuerungsvorgänge beim Halten und Heben laufen genauso ab, wie zuvor beschrieben. Beim Senken fehlt jedoch die äussere Kraft um Druckmittel aus dem Ringraum 24 herauszudrücken. Jetzt wirkt nur noch der von der Pumpe 11 erzeugte Neutralumlaufdruck im Kolbenraum 25 und drückt den Differentialkolben 23 in Richtung des Pfeiles 41, während im Ringraum 24 nahezu der in der Rücklaufleitung 19 herrschende Druck vorhanden ist.
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Die Differenz dieser beiden Drücke ist abhängig vom jeweiligen System immer so ausgelegt, dass Reibungswider- : stände sicher überwunden werden können und auch bei fehlender Last die Kolbenstange einwandfrei ausfahrbar ist. Zu diesem Zweck müssen Neutralumlaufdruck, am .Druckminderventil 28 eingestellter Druck sowie die wirksamen Flächen am Differentialkolben' 2j5 aufeinander abgestimmt werden.
Das gezeigte System lässt sich besonders vorteilhaft bei Ackerschleppern für den Kraftheber verwenden. Dort muss ein Druckraum des Krafthebers über eine einzige Arbeitsleitung von einem einfachwirkenden Wegeventil in Sitzventilbauart gesteuert und sicher abgesperrt werden. Andererseits kann die Eigenreibung des Krafthebers so gross sein, dass bei fehlender Last in Form von fehlenden Arbeitsgeräten der Hubarm nur langsam oder gar nicht zu senken ist, um ihn in eine zum Anbau der Arbeitsgeräte notwendige Stellung zu bringen. Die yerwendung und Schaltungsweise des .Differential- ; kolbens 27> ist dort besonders zweckmässig und erlaubt einen niedrig eingestellten Wert am Druckminderventil 28.
Auch andere Anwendungen sind in äusserst zweckmässiger Weise dort möglich, wo mit einer Regelung oder Steuerung für einfachwirkende Funktion ein Arbeitsgerät betätigt wird, dessen Rückstellung infolge Eigengewichts nicht möglich ist. Solche Fälle treten z.B. bei Strassenkehrmaschinen auf, wo das Arbeitsgerät mit konstanter Kraft an: die Strassenoberflache gedrückt werden muss und nicht durch Eigengewicht zurückstellbar ist, sondern nur mit Hilfe eines-Wegeventils.
Von der gezeigten Steuerung sind auch Abwandlungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So kann der Ver- _ braucher auch einen symmetrischen Kolben anstelle eines Differentialkolbens aufweisen. Auch das Wegeventil 15 könnte
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noch zusätzliche Anschlüsse für zusätzliche Punktionen aufweisen. Ebenso könnten in die Druckleitung zusätzliche Wegeventile geschaltet sein. Ferner kann die beim Druckminderventil 2b kombinierte Punktion von Druekbegrenzung und Druckminderung von zwei einzelnen, voneinander getrennten Ventilen wahrgenommen werden. Auch ist das Steuersystemzur Regelung einer konstanten Kraft verwendbar.
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Claims (1)

  1. - -9 ·-■■■".
    Ansprüche
    1.J Hydraulisches Steuersystem mit einer Druckmittelquelle und einem .Wegeventil, das von der Druckmittelquelle kommendes Druckmittel zu einem doppeltwirkend ausge-.bildeten Verbraucher und von ihm zurück in einen Behälter steuert, sowie mit einem Druckminderventil, das einen mit der Druckmittelquelle verbundenen Zulauf-Anschluss, einen mit dem Behälter verbundenen Rücklauf-Anschluss und einen Verbraucher-Anschluss hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (15) über eine einzige Leitung (22) mit einer Druckmittelseite (24) des Verbrauchers (21) verbunden ist, dessen andere Druck-. mittelseite (25) mit dem Verbraucher-Anschluss (27) des Druckminderventils (.28) Verbindung hat, das zum Wegeventil (15) parallel zwischen Druckmittelquelle (ll) und Verbraucher (21) geschaltet ist, und dass zwischen ■ der anderen Druckmittelseite (25) und dem Behälter (13) den Druck in der anderen Druckmittelseite (25) begrenzende Mittel (28) geschaltet sind.
    2. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckminderventil (28) einen Steuerschieber (35) aufweist, der bei Übersehreiten eines bestimmten Druckes im Verbraucher-Anschluss (27) letzteren mit dem ".Rücklauf-Anschluß (32) verbindet
    3. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (15) zur Steuerung eines einfachwirkenden Verbrauchers ausgebildet ist und einen in den Stellungen Neutral (l6) und Senken (l8) offenen Umlauf kanal (20) aufweist, der in Stellung Heben (17) gesperrt ist. ·■" ·
    50 9821/0101
    -4. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch J5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (15) in Sitzventilbauart ausgeführt ist.
    5. Hydraulisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis
    4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher (21) einen Differentialkolben (2^) aufweist, dessen zugeordneter Ringraum (24) über die Arbeitsleitung (22) mit dem Wegeventil (15) Verbindung hat und dessen Kolbenraum (25) mit dem Druckminderventil (26) verbunden ist.
    6. Hydraulisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis
    5, gekennzeichnet durch die Verwendung des Verbrauchers (21) als Kraftheber eines Ackerschleppers.
    7. Hydraulisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweigleitung (^l) nahe der Pumpe (11) von der Druckleitung (14) abzweigt.
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