DE2440555C2

DE2440555C2 - Hydraulic control circuit

Info

Publication number: DE2440555C2
Application number: DE2440555A
Authority: DE
Inventors: Henry Estes Oswego Ill. Beck; Wayne Allen Joliet Ill. Peterson
Original assignee: Caterpillar Tractor Co Peoria Ill; Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1973-09-04
Filing date: 1974-08-21
Publication date: 1984-08-30
Also published as: JPS5054069A; CA1027009A; BE819531A; US3847059A; JPS5647120B2; GB1447015A; DE2440555A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Steuerkreis zur gleichzeitigen Betätigung eines Paares doppeltwirkender, jeweils ein Stangen- und ein Kopfende aufweisender Hydraulikzylinder gemäß Oberbegriff des Patentanspruches.The invention relates to a hydraulic control circuit for the simultaneous actuation of a pair double-acting hydraulic cylinder, each having a rod end and a head end, according to the preamble of the claim.

Für die Betätigung von Geräten zur Erdbewegung oder von Pressen oder dergleichen zur Werkstoffbearbeitung werden häufig hydraulische Arbeitszylinder paarweise eingesetzt. Hierbei müssen die Arbeitsbewegungen, also das Einfahren und Ausfahren der Kolbenstangen, im Gleichtakt erfolgen. Für andere Anwendungsfälle, in denen zwei hydraulische Arbeitszylinder zur Lenkung eingesetzt werden, kam eine gleichmäßige und gleichartige oder entgegengesetzte Arbeitsweise erforderlich sind, d. h., die Kolbenstange des einen Zylinders kann eingezogen und die des anderen gleichzeitig ausgefahren werden.For the operation of earthmoving devices or presses or the like for material processing hydraulic working cylinders are often used in pairs. The work movements, that is, the retraction and extension of the piston rods take place in unison. For other use cases, In which two hydraulic working cylinders are used for steering, there was an even one and similar or opposite working methods are required, d. i.e., the piston rod of one cylinder can be retracted and the other's can be extended at the same time.

Für eine solche Einrichtung ist in der US-PS 34 86 418 ein Steuersystem beschrieben, in der für jeden Hydraulikzylinder gesondert ein Steuerventil und eine Pumpe zur Regulierung vorgesehen sind.For such a device is in US-PS 34 86 418 a control system described in which a control valve and a pump for each hydraulic cylinder are intended for regulation.

Gemäß der US-PS 19 00 050 ist eine Einrichtung mit den Merkmalen des Gattungsbegriffes bekannt, die die gleichmäßige Arbeitsweise zweier Hydraulikzylinder gewährleisten soll, die in einer Presse die Preßplatte betätigen. Eine mechanische Vorrichtung, die mit Zahnstangen, Zahnrädern und einem Schneckengetriebe arbeitet, stellt in dieser bekannten Vorrichtung eine Beziehung zwischen den Hydraulikzylindern und den sie betätigenden Pumpen in der Weise her, daß einer zu schnellen Bewegung eines Hydraulikkolbens unmittelbar durch Verringerung der Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit von der zugeordneten Pumpe bzw. Steigerung der Zufuhr der Flüssigkeit von der anderen Pumpe zum anderen Zylinder entgegengewirkt wird.According to US-PS 19 00 050 a device with the features of the generic term is known that the Uniform operation of two hydraulic cylinders is to ensure that the press plate in a press actuate. A mechanical device that uses racks, gears and a worm gear works, is in this known device a relationship between the hydraulic cylinders and the they actuate pumps in such a way that a too rapid movement of a hydraulic piston immediately by reducing or increasing the supply of hydraulic fluid from the associated pump the supply of the liquid from the other pump to the other cylinder is counteracted.

Diese an sich sehr zuverlässige Steuerung hat den Nachteil, daß aufgrund der mechanischen Mittel die Reaktionsgeschwindigkeit begrenzt ist, die Einrichtung demnach nur für verhältnismäßig langsam arbeitende Maschinen in Betracht kommt. Außerdem sind mechanische Vorrichtungen teuer in der Herstellung und im Retrieb sehr empfindlich.This control, which is very reliable per se, has the disadvantage that, due to the mechanical means, the reaction speed is limited, the facility is therefore only for relatively slow-working people Machines come into consideration. In addition, mechanical devices are expensive to manufacture and use Operation very sensitive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem hydraulischen Steuerkreis gemäß Oberbegriff, für einen ausgeglichenen Betriebsdruck in den Hydraulikzylindern unter allen Betriebsbedingungen zu sorgen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung der hydraulische Steuerkreis mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches gesrhafi'en. The invention is based on the object of ensuring a balanced operating pressure in the hydraulic cylinders under all operating conditions in a hydraulic control circuit according to the preamble.
To solve this problem, according to the invention, the hydraulic control circuit is provided with the features of the characterizing part of patent claim.

Dieser hydraulische Steuerkreis löst die Erfindungs-This hydraulic control circuit solves the invention

!0 aufgäbe mit verblüffend einfachen Mitteln, nämlich im wesentlichen mit einer Drosselstelle in einer Verbindung zwischen den Einlaßleitungen und der Hydraulikzylinder und zusätzlichen Druck-Ausgleichsleitungen. Damit wird praktisch momentan für einen Ausgleich zwischen den beiden Hydraulikzylindern gesorgt. Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist demnach nicht nur einfacher und billiger als die gemäß der US-PS 19 00 050, sondern ermöglicht auch einen wesentlich schnelleren, d. h. praktisch momentanen Ausgleich. Ein weiterer Vorzug ist, daß die erfindungsgemäße Einrichtung äußerst kompakt ausgeführt und deshalb ohne Schwierigkeiten unmittelbar neben den zu steuernden Zylindern angebracht werden kann. Die Erfindung ist ohne weiteres auch auf Hydraulikzylinderpaare anwendbar, bei denen die Zylinder gleichmäßig, aber gegensinnig arbeiten sollen.! 0 would give up with amazingly simple means, namely in the essentially with a throttle point in a connection between the inlet lines and the hydraulic cylinder and additional pressure equalization lines. This is practically momentary for a compensation between the two hydraulic cylinders. The inventive solution to the problem is accordingly not only simpler and cheaper than that according to US-PS 19 00 050, but also allows a significant faster, d. H. practically momentary compensation. Another advantage is that the device according to the invention extremely compact and therefore directly next to the one to be controlled without any difficulties Cylinders can be attached. The invention is also readily applicable to hydraulic cylinder pairs, in which the cylinders should work evenly but in opposite directions.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen istAn exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. In the Drawings is

F i g. 1 eine teilweise geschnittene, schematische Darstellung eines hydraulischen Steuerkreises mit zwei hydraulischen Steuerventilen für eine gleichzeitige Betätigung zweier hydraulischer Arbeitszylinder,
F i g. 2 eine teilweise geschnittene, herausgebrochene Ansicht zur Veranschaulichung der beiden parallel angeordneten hydraulischen Arbeitszylinder in Verbindung mit einer bevorzugten Anordnung der Steuerventile, die zwischen den Arbeitszylindern liegen, um ihre Verbindung mit diesen zu erleichtern, undF i g. 1 is a partially sectioned, schematic representation of a hydraulic control circuit with two hydraulic control valves for simultaneous actuation of two hydraulic working cylinders,
F i g. 2 is a partially sectioned, broken-away view to illustrate the two hydraulic working cylinders arranged in parallel in connection with a preferred arrangement of the control valves, which are located between the working cylinders in order to facilitate their connection therewith, and

F i g. 3 eine vergrößerte, herausgebrochene Ansicht zur deutlicheren Veranschaulichung der Zugangsleitungen zur Zusammenschaltung der beiden Steuerventile mit den beiden Arbeitszylindern.
Ein in Fig. 1 gezeigter hydraulischer Steuerkreis U dient zur gleichzeitigen Betätigung eines Paares hydraulischer Arbeitszylinder 12 und 13. Der Steuerkreis 11 umfaßt im wesentlichen zwei pilotgesteuerte Steuerventile 14 und 16, welche überein mit 17 bezeichnetes Pilotsteuerventil gleichzeitig bzw. gleichgehend betätigbar sind. Die Pilotflüssigkeit wird dem Ventil 17 von einer Pumpe 18 zugeführt, wobei der Druck der Pilotflüssigkeit mittels eines Überströmventils 19 festgelegt ist.F i g. 3 is an enlarged, broken-away view to show more clearly the access lines for interconnecting the two control valves with the two working cylinders.
A hydraulic control circuit U shown in Fig. 1 is used for the simultaneous actuation of a pair of hydraulic working cylinders 12 and 13. The control circuit 11 essentially comprises two pilot-controlled control valves 14 and 16 which can be actuated simultaneously or identically via a pilot control valve designated 17. The pilot liquid is fed to the valve 17 by a pump 18, the pressure of the pilot liquid being fixed by means of an overflow valve 19.

Pumpen 21 und 22 sind über Leitungen 23 und 24Pumps 21 and 22 are via lines 23 and 24

jeweils mit beiden Steuerventilen verbunden. Überströmventile 26 und 27 sind jeweils den beiden Pumpen zugeordnet, um deren Ausgangsdrücke zu regulieren. Durch diese Anordnung wird die Arbeitsflüssigkeit für das Ventil 14 im wesentlichen durch die Pumpe 21 geliefert, während die Arbeitsflüssigkeit für das Ventil 16 im wesentlichen von der Pumpe 22 geliefert wird. Zwischen den Einlaßleitungen 23 und 24 ist eine Verbindung mit einer Drosselstelle 28 vorgesehen, so daß gleiche Flüssigkeitsdrücke an beide Steuerventile abgegeben wer-each connected to both control valves. Overflow valves 26 and 27 are each of the two pumps assigned to regulate their outlet pressures. With this arrangement, the working fluid for the valve 14 is essentially supplied by the pump 21, while the working fluid for the valve 16 is in the is essentially supplied by the pump 22. Between the inlet lines 23 and 24 is a connection with a throttle point 28 is provided so that the same fluid pressures are delivered to both control valves

b5 den.b5 den.

Das Steuerventil 14 hat eine Einlaßöffnung 31 zur Aufnahme der Flüssigkeit aus der Leitung 23. Die Einlaßöffnung 31 steht über ein Einlaß-Rückschlagventil 33The control valve 14 has an inlet opening 31 for receiving the liquid from the line 23. The inlet opening 31 stands above an inlet check valve 33

mit einer verzweigten Förderleitung 32 in Verbindung. Das Ventil 14 weist ferner zwei mit Abstand an gegenüberliegenden Seiten der Leitungsverzweigung 32 liegende AnschluQlcammern 34 und 36 auf, wobei Abflußöffnungen 37 und 38 jeweils den Anschlußöffnungen benachbart angeordnet sind. Ein Ventilschieber 39 ist verschiebbar in einer Bohrung 41 angeordnet, um wahlweise die Verbindung der Anschlußkammern 34 und 36 entweder mit der verzweigten Förderleitung 32 oder den Abflußöffnungen 37 und 38 zu regulieren. Der Ventilschieber 39 ist in einer unter dem F.influß eines zentrierenden Federmechanismus 42 eingestellten Neutralstellung gezeigt, in welcher die Verbindung der Anschlußkammern 34 und 36 zur Förderleitung 32 oder den Abflußöffnungen 37 und 38 gesperrt ist. Ausgleichsventile 43 und 44 stellen eine Verbindung zwischen Anschlußkammern 34 und 36 und den Abflußöffnungen 37 und 38 her. wann immer der Flüssigkeitsdruck in einer der beiden Anschlußkammern kleiner ist als der Flüssigkeitsdruck in den Abflußöffnungen. E\w. solche Anordnung ist an sich bekannt, um Kavitation in den Arbeitszylindern 12 und 13 zu verhindern. with a branched delivery line 32 in connection. The valve 14 also has two connection chambers 34 and 36 located at a distance on opposite sides of the line branch 32, with outflow openings 37 and 38 each being arranged adjacent to the connection openings. A valve slide 39 is arranged displaceably in a bore 41 in order to selectively regulate the connection of the connection chambers 34 and 36 with either the branched delivery line 32 or the discharge openings 37 and 38. The valve slide 39 is shown in a neutral position set under the influence of a centering spring mechanism 42, in which the connection of the connection chambers 34 and 36 to the delivery line 32 or the discharge openings 37 and 38 is blocked. Compensating valves 43 and 44 establish a connection between connection chambers 34 and 36 and the outflow openings 37 and 38. whenever the fluid pressure in one of the two connection chambers is less than the fluid pressure in the drainage openings. E \ w. Such an arrangement is known per se in order to prevent cavitation in the working cylinders 12 and 13.

Das andere Ventil 16 ist entsprechend aufgebaut und weist eine Einlaßöffnung 51 auf, welche die Leitung 24 mit einer verzweigten Förderleitung 52 über in Einlaß-Rückschlagventil 53 verbindet. Auch das Ventil 16 weist Anschlußkammern 54 und 56 mit zugeordneten Abflußöffnungen 57 und 58 auf. Ein Ventilschieber 59 ist verschiebbar in einer Bohrung 61 angeordnet und steht unter dem Einfluß eines zentrierenden Federmechanismus 62. Einsatzventile 63 und 64 sorgen für eine wahlweise Verbindung der Anschlußkammern 54 und 56 mit den Abflußöffnungen 57 und 58, um Kavitation in den Arbeitszylindern 12 und 13 zu verhindern. Der Schieber 59 des Steuerventils 16 ist ebenfalls in einer Neutralstellung unter dem Einfluß der Zentrierfeder 62 dargestellt, so daß eine Flüssigkeitsverbindung beider Anschlußkammern 54 und 56 entweder mit der verzweigten Förderleitung 52 oder den Abflußöffnungen 57 und 58 gesperrt ist.The other valve 16 is constructed accordingly and has an inlet opening 51, which the line 24 with a branched delivery line 52 via in inlet check valve 53 connects. The valve 16 also has Connection chambers 54 and 56 with associated drainage openings 57 and 58. A valve slide 59 is displaceable arranged in a bore 61 and is under the influence of a centering spring mechanism 62. Insert valves 63 and 64 ensure an optional connection of the connection chambers 54 and 56 with the drain openings 57 and 58 to prevent cavitation in the working cylinders 12 and 13. The slider 59 of the control valve 16 is also shown in a neutral position under the influence of the centering spring 62, so that a fluid connection between the two connection chambers 54 and 56 either with the branched delivery line 52 or the drainage openings 57 and 58 is blocked.

Die Schieber 39 und 59 der parallelen Steuerventile 14 und 16 sind in Abhängigkeit vom Pilot-Flüssigkeitsdruck, der über verzweigte Pilotleitungen 66 und 67 an die Ventile angelegt ist, entgegengesetzt zueinander betätigbar. Wenn Flüssigkeitsdruck in die verzweigte Leitung 66 eingeführt wird, wird der Schieber 39 in der Darstellung nach F i g. 1 nach rechts verschoben, um die Anschlußöffnung 34 mit der verzweigten Förderleitung 32 und die Anschlußöffnung 36 mit der Abflußleitung 38 zu verbinden. Der Schieber 59 wird gleichzeitig nach links verschoben, um die Anschlußkammer 54 mit der Förderleitung 52 und die Anschlußkammer 56 mit der Abflußöffnung 58 zu verbinden. Dabei ist zu beachten, daß die unter Druck gesetzten Anschlußkammern 34 und 54 über Zuführleitungen 68 und 69 jeweils mit den Stangenenden der Arbeitszylinder 12 bzw. 13 verbunden sind. Die Anschlußkammern 36 und 56 sind über Zuführleitungen 71 und 72 entsprechend mit den Kopfenden der hydraulischen Arbeitszylinder 13 und 12 verbunden. Wegen der in F i g. 2 und 3 besser erkennbaren überkreuzten Verbindung der Zuführleitungen 69 und 71 werden die Arbeitszylinder 12 und 13 gleichzeitig in Rückzieh-Richtung beaufschlagt. Von den Kopfenden der Arbeitszylinder austretende Flüssigkeit kann durch die Zuführleitungen 71 und 72 abfließen.The slide 39 and 59 of the parallel control valves 14 and 16 are dependent on the pilot liquid pressure, which is applied to the valves via branched pilot lines 66 and 67, can be actuated in opposite directions to one another. When fluid pressure is introduced into the branched line 66, the gate 39 is in the Illustration according to FIG. 1 shifted to the right to the connection opening 34 with the branched delivery line 32 and the connection opening 36 to connect to the drain line 38. The slide 59 is simultaneously after shifted to the left to the connection chamber 54 with the delivery line 52 and the connection chamber 56 with the To connect drain opening 58. It should be noted that the pressurized connection chambers 34 and 54 connected via feed lines 68 and 69 to the rod ends of the working cylinders 12 and 13, respectively are. The connection chambers 36 and 56 are connected to the head ends via supply lines 71 and 72, respectively of the hydraulic working cylinders 13 and 12 connected. Because of the in F i g. 2 and 3 more recognizable Crossed connection of the supply lines 69 and 71, the working cylinders 12 and 13 are simultaneously in Withdrawal direction applied. Liquid escaping from the head ends of the working cylinder can pass through the supply lines 71 and 72 flow off.

Wenn das Pilot-Steuerventil 17 so eingestellt ist, daß eine Druckverbindung über die Leitung 67 besteht, werden die Schieber 39 und 59 jeweils in entgegengesetzter Richtung verschoben, so daß über die Leitungen 72 und 71 eine Druckflüssigkeitsverbindung zu den Kopfenden der Arbeitszylinder 12 bzw. 13 besteht. Flüssigkeitsdruck kann dann von den Stangenenden der Arbeitszylinder über die Leitungen 68 und 69 austreten.When the pilot control valve 17 is set so that there is a pressure connection via the line 67, the slides 39 and 59 are each in opposite directions Shifted direction so that a pressure fluid connection to the head ends via lines 72 and 71 the working cylinder 12 or 13 is made. Fluid pressure can then be obtained from the rod ends of the working cylinders exit via lines 68 and 69.

Diese Anordnung der beiden Steuerventile 14 und 16 in Verbindung mit der Art der Zusammenschaltung der Ventile mit den Arbeitszylindern 12 und 13 erlaubt eine vereinfachte Anordnung der Zuführleitungen, sieheThis arrangement of the two control valves 14 and 16 in conjunction with the type of interconnection of the Valves with the working cylinders 12 and 13 allow a simplified arrangement of the supply lines, see

ίο Fig.2 und 3. Die Leitungen 69 und 71 sind überkreuzt angeordnet, um eine gleichzeitige Ausfahr- und Rückziehbewegung der Arbeitszylinder 12 und 13 zu erreichen. ίο Fig.2 and 3. The lines 69 and 71 are crossed arranged to achieve a simultaneous extension and retraction of the working cylinders 12 and 13.

Für besonders gelagerte Anwendungsfälle kann jedoch auf die überkreuzie Anordnung verzichtet werden, so daß dann die Arbeitszylinder 12 und 13 gleichzeitig entgegengesetzt zueinander arbeiten würden.However, the cross-over arrangement can be dispensed with for special applications. so that the working cylinders 12 and 13 would then work in opposite directions to one another at the same time.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Erleichterung der Verbindung der Steuerventile mit den hydraulischen Arbeitszylindern erreicht, während gleichzeitig ausgeglichene Arbeitsdrücke hierfür gewährleistet sind. Um eine gleiche Druckbeaufschlagung der hydraulischen Arbeitszylinder 12 und 13 sicher zu stellen, ist eine Ausgleichsleitung 73 zwischen den Anschlußkammern 34 und 54 vorgesehen, während eine entsprechende Ausgleichsleiiung 74 die Anschlußkammern 36 und 56 verbindet. Diese Leitungen gewährleisten eine gleiche Druckbeaufschlagung der Kopfenden bzw. der Stangenenden der beiden Arbeitszylinder 12 und 13.The present invention facilitates the connection of the control valves with the hydraulic Reached working cylinders, while at the same time balanced working pressures are guaranteed for this. In order to ensure the same pressurization of the hydraulic working cylinders 12 and 13 is one Compensating line 73 is provided between the connection chambers 34 and 54, while a corresponding Compensation line 74 connects the connection chambers 36 and 56. These lines ensure the same Pressurization of the head ends or the rod ends of the two working cylinders 12 and 13.

Außerdem ist ein gemeinsamer Abflußverteiler 76 vorgesehen für eine gemeinsame Entlastungs- oder Rückflußströmung von den Abflußöffnungen 37 und 38 des Ventils 14 und den Abflußleitungen 57 und 58 des Ventils 16. Der gemeinsame Abflußverteiler 76 ist fer-In addition, a common drain manifold 76 is provided for a common relief or Return flow from the drain ports 37 and 38 of the valve 14 and the drain lines 57 and 58 of the Valve 16. The common drain manifold 76 is finished

J5 ner mit zusätzlichen Abflußöffnungen 77 und 78 in den Ventilen 14 bzw. 16 verbunden^ Hierüber besteht eine Flüssigkeitsverbindung von den Einlaßöffnungen 23 und 24 zu dem gemeinsamen Abflußverteiler 76. wenn die Schieber 39 und 59 in ihrer neutralen Mittelstellung nach Fig. 1 sind. Der gemeinsame Abflußverteiler ermöglicht eine kompaktere Anordnung der Ventile 14 und 16, wie in F i g. 2 und 3 veranschaulicht ist.J5 ner connected to additional drainage openings 77 and 78 in the valves 14 and 16, respectively Fluid communication from the inlet ports 23 and 24 to the common drain manifold 76. when the Slide 39 and 59 are in their neutral central position according to FIG. 1. The common drain manifold enables a more compact arrangement of the valves 14 and 16, as in FIG. 2 and 3 is illustrated.

Fig. 2 und 3 zeigen, daß die bevorzugte Anordnung der Ventile 14 und 16 die Zusammenschaltung der Ventile mit den Arbeitszylindern 12 und 13 wesentlich vereinfacht. Beispielsweise weis; jede der Zuführleitungen 68, 69 und 71, 72 einen U-förmigen Abschnitt auf, welcher jeweils eine der Anschlußkammern, siehe Fig. 1, mit Verbindungsleitungen 68a, 69a und 71a, 72.·? verbindet. Die entgegengesetzten Enden dieser Verbindungsleitungen sind dann an die zugehörigen Enden der Arbeitszylinder 12 und 13 angeschlossen.2 and 3 show that the preferred arrangement of valves 14 and 16 is the interconnection of the valves significantly simplified with the working cylinders 12 and 13. For example, white; each of the supply lines 68, 69 and 71, 72 have a U-shaped section, each of which has one of the connection chambers, see Fig. 1, with connecting lines 68a, 69a and 71a, 72. ·? connects. The opposite ends of these connecting lines are then to the associated ends of the working cylinder 12 and 13 connected.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

Hydraulic control circuit for the simultaneous actuation of a pair of double-acting, one each Rod and a head end having hydraulic cylinder, which pressure medium from one of two similar printing medium bottles over one of two essentially the same, on a common Actuator responsive control valves can be supplied, the inlet lines of which to the pressure medium sources connect and their control spools are arranged parallel to each other and can be moved, wherein a compensation device is provided between the pressure medium sources. characterized, that a throttle point (28) in a connection between the inlet lines (23, 24) is arranged and that additional pressure compensation lines (73, 74) to compensate for the actuating pressure transmitted to the hydraulic cylinders (12, 13) each are in communication with connection chambers in the two control valves (14, 16).