DE2653190A1 - Lastgesteuerte stroemungsmittelsystemanordnung - Google Patents

Lastgesteuerte stroemungsmittelsystemanordnung

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DE2653190A1
DE2653190A1 DE19762653190 DE2653190A DE2653190A1 DE 2653190 A1 DE2653190 A1 DE 2653190A1 DE 19762653190 DE19762653190 DE 19762653190 DE 2653190 A DE2653190 A DE 2653190A DE 2653190 A1 DE2653190 A1 DE 2653190A1
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Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. 8000 MÜNCHEN 22
KARL H. WAGNER * ■' gewürzmOhlsrasse 5
POSTFACH 246
23. November 1976 76-S-1973
CATERPILLARTRACTORCO., Peoria, Illinois 61629, V.St.A.
Lastgesteuerte S troitiungsmittelsy sternanordnung
Die Erfindung betrifft auf Last ansprechende Pumpensteuerungen eines Strömungsmittelsystems.
Bei Betrieb eines Strömungsmittelsystems, welches eine Vielzahl von parallelen Arbeitselementen beliefert, fordern die Arbeitselemente manchmal große Strömungsmittelvolumina von ihren zugehörigen hydraulischen Strömungsmittelpumpen an. Gelegentlich treten dabei Situationen auf, wo die Arbeitselemente Strömungsmittel mit einer Rate anfordern, die größer ist als die Kapazität der Pumpe. In solchen Fällen fordern ein oder mehrere Arbeitselemente mehr Strömungsmittel an als verfügbar ist, während ein anderes Arbeitselement Strömungsmittel mit einem sehr hohen Druck anfordern kann, um unter seiner vorhandenen Last weiterarbeiten zu können. Da das zu den Arbeitselementen gelangende Strömungsmittel frei ist, den Weg des geringsten Widerstandes zu laufen, werden die oben erwähnten,zusätzliches Strömungsmittel anfordernden Arbeitselemente mit dem erforderlichen Strömungsmittel beliefert, und zwar auf Kosten der Versagung des erhöhten Drucks,
709834/0-276
III t I cn «,ll'Ji 2!IUi 27 TEl EGRAMM: PATLAW MÖNCHEN TELEX; 5-22039 (>alw d
\ der von dem erwähnten anderen Arbeitselement angefordert wird.
Dieses bei einer Vielzahl von parallelgeschalteten Arbeitselementen auftretende Problem kann dadurch vermieden werden, daß man eine Pumpe vorsieht, deren Kapazität größer ist als die GesamtanfOrderungskapazität, die jemals von den Arbeitselementen angefordert werden könnte. Würde man jedoch ein Arbeitsfahrzeug, beispi.elsweise einen Bagger, derart konstruieren, so würde dies eine Verschwendung von Materialien, Zeit sowie Arbeit bedeuten, und zwar bei der Konstruktion, bei der Wartung und bei der Handhabung der sich ergebenden großen Pumpe. Ferner würde die in unerwünschter Weise große Pumpe ein beträchtliches zusätzliches Gewicht für das Fahrzeug bedeuten, und es würde zusätzlicher Brennstoff für den Betrieb erforderlich sein, was eine weitere EnergieVerschwendung bedeutet.
Es ist daher zweckmäßig, eine Strömungsmittelsystemanordnung vorzusehen, welche das System derart steuert, daß dann, wenn die Arbeitselemente sich einer Gesamtströmungsmittelanforderung nähern, welche die Kapazität der zugehörigen Strömungsmittelpumpe übersteigt, die tatsächlichen Anforderungen der Arbeitselemente automatisch übersteuert werden, und zwar infolge eines Lastdrucksignals, und die Strömungsmittellieferung an die einzelnen Arbeitselemente wird automatisch in steuerbarer Weise auf verminderten Raten bezüglich der individuellen tatsächlichen Anforderung gehalten.
Die vorliegende Erfindung sieht somit eine Steuerung des an die einzelnen parallelen Arbeitselemente gelieferten Strömungsmittels vor, und zwar infolge eines Lastdrucksignals und der gesamten Strömungsmittelanforderung der Arbeitselemente bezüglich der Maximalkapazität der Pumpen.
Bevorzugte Ausgestaltungen sowie weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Zeichnung und der Beschreibung; in der Zeichnung zeigt:
709834/0276
Fig. 1 ' eine allgemeine schematische Übersicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine mehr ins Einzelne gehende schematische Ansicht eines Teils der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine mehr ins Einzelne gehende schematische Ansicht des verbleibenden Teils der Vorrichtung gemäß Fig.
Gemäß den Fig. 1-3 weist ein Strömungsmittelsystem, vorzugsweise ein Hydrauliksystem 10 eines Arbeitsfahrzeugs 12, eine Kraftquelle 14, beispielsweise einen Motor, auf, der mit einer Pilotpumpe 16 und einer Vielzahl von eine veränderbare Verdrängung aufweisenden hydraulischen Strömungsmittelpumpen 18, 20 verbunden ist, um hydraulisches Strömungsmittel zu liefern. Das Hydrauliksystem 10 besitzt einen oder mehrere Hydraulikkreise 22, 24, die durch die Pilotpumpe 16 und die Kraftquelle 14 bedient werden.
Jeder Hydraulikkreis 22, 24 besitzt eine entsprechende, mit veränderbarer Verdrängung arbeitende Pumpe 18, 20 sowie eine zugehörige Pumpensteueranordnung 26, 28 und zwar zur Belieferung unterschiedlicher Arbeitselemente 30, 32.
Bei jedem Hydraulikkreis 22, 24 sind die entsprechenden Arbeitselemente 30., 32 mit dem Auslaß der entsprechenden Pumpe 18, 20 verbunden. Jedes der Arbeitselemente 30, 32 besitzt eine Steuerventilanordnung 38, 40.
Jede der Steuerventilanordnungen 38, 40 besitzt ein druckkompensiertes Strömungsratensteuerelement 42, 42' und ein Richtungsströmungssteuerelement 44, 44'. Die Steuerventilanordnungen 38, 40 sind in der Strömungsmittelströmung angeordnet, die von der jeweiligen Pumpe 18, 20 zu dem jeweiligen Arbeitselement 30, 32 läuft. Die Elemente jeder Steuerventilanordnung 38, 40 sind zwischen ersten und zweiten Stellungen bewegbar, um selektiv Ventilauslässe im wesentlichen zu öffnen und zu schließen. Jede Steuerventilanordnung 38, 40 wird geöffnet und geschlossen, und
709834/0276 '
.iwar infolge entsprechender Pilot- oder Steuer-Drucksignale, die über die entsprechenden Leitungen 46, 47 und 48, 49 von einem entsprechenden Arbeitselementpilotsteuerventil 50, 52 geliefert werden. Die Arbeitselementpilotsteuerventile 50, und die Steuerventile 38, 40 sowie ihre Funktionen sind wohlbekannt.
Erste Mittel 54, 54' sind vorgesehen, um den Abgabedruck jeder Pumpe 18, 20 abzufühlen oder festzustellen, und um ein entsprechendes Drucksignal infolge davon zu liefern. Zweite Mittel 56, 56' sind mit jedem Arbeitselement 30, 32 verbunden, um den entsprechenden Lastdruck abzufühlen oder festzustellen, und um ein Lastdrucksignal· zu liefern. Die Lastdrucksignale werden über Leitungen 60, 60' geleitet.
Jeder Kreis 22, 24 besitzt Steuermittel, wie beispielsweise Versorgungsgrenzventile 62, 62', die durch Leitungen 64, 66, 67 mit der Pilotpumpe 16 verbunden sind, um in steuerbarer Weise die Größe des Pilotdrucksignals von der Pilotpumpe 16 zu ändern, und um resultierende Drucksignale X, X1 zur Steuerung der entsprechenden Pumpen 18, 20 zu liefern. Die Pilotdrucksignale werden infolge der entsprechenden vorgewählten Vorspannkräfte und der Lastdrucksignale unter Gegenwirkung durch die entsprechenden Abgabedrucksignale geändert. Die Versorgungsgrenzventiie 62, 62' sind mit den Auslässen ihrer Pumpen 16, 20 über Leitungen 76, 77 und 78, 79 verbunden, und mit ihrem entsprechenden Lastdrucksignal über Leitungen 60, 60'.
Die Versorgungsgrenzventile 62, 62" besitzen jeweils ein Vorspannmittel, wie beispielsweise Federn 82, 82', um die vorgewählte Vorspannkraft zu liefern.
Jede der mit veränderbarer Verdrängung arbeitenden Pumpen 18, 20 besitzt eine bewegliche Schwenkscheibe 84, 84' zur Steuerung der Strömungsmittelabgaberate der entsprechenden Pumpe 18, Jede der entsprechenden Pumpensteueranordnungen 26, 28 besitzt
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ein Servoventil 86, 86" zum Empfang eines Drucksignals und zur Bewegung der Schwenkscheibe 84, 84' infolge des empfangenen Signals. Mit veränderbarer Verdrängung arbeitende Pumpen, welche damit verbundene Servoventile aufweisen, sind wohlbekannt.
Im oben beschriebenen System werden die Signale X, X1 an ihre Servoventile 86, 86" geliefert, um dementsprechend die Abgabe der entsprechenden Pumpen 18, 20 zu steuern.
Dritte Mittel 88 sind in dem Hydrauliksystem 10 vorgesehen, um die Größe eines Pilotpumpensignals zu ändern und ein resultierendes Signal Y für die Steuerung der Pumpen 18, 20 zu liefern. Die dritten Mittel 88 ändern das über Leitung 66, 67, 89 zugeführte Pilotdrucksignal entsprechend einer vorgewählten Vorspannkraft, der durch ein Drucksignal entgegengewirkt wird, welches auf die Leistungsausgangsgroße anspricht, welche von der Leistungs- oder Kraftquelle 14 gefordert wird. Die Pumpenabgabedrücke, welche eine Punktion der Leistungsausgangsgroße der Leistungsoder Kraftquelle 14 sind, werden an die dritten Mittel 88 über Leitungen 76, 54 und 78, 54' geliefert, um der Vorspannkraft entgegenzuwirken.
Die dritten Mittel 88 fühlen die Leistungsausgangsgroße der Leistungsquelle 14 ab, ändern ein Pilotsignal infolge einer Vorspannkraft, die den Abgabedrücken der Pumpen entgegenwirkt und liefern ein resultierendes Signal Y von den dritten Mitteln 88 über Leitungen 98, 100 an die entsprechenden Pumpensteueranordnungen 26, 28 der entsprechenden Pumpen 18, 20. Die dritten Mittel 88 können beispielsweise ein in der Technik bekanntes Summierventil sein oder andere Mittel zur Messung des Abflusses der Leistungsausgangsgroße und zur Lieferung eines Signals infolgedessen.
Beim bevorzugten dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt jeder Kreis 22,24 vierte Mittel 102, 102' zum Abfühlen der zugehörigen Signale X,Y und X1, Y und zur Lieferung des größten jedes der abgefühlten Signalpaare als resultierende Signale Z, Z1 zur Steuerung der entsprechenden Pumpe 18, 20. Die vierten
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Mittel 102, 102' können, wie gezeigt, jeweils ein Paar von Rückschlagventilen 106, 108 und 106', 108' sein. Die Signale X oder Y oder Z und X' oder Y oder Z' werden zu ihren entsprechenden Servoventilen 86, 86' geliefert, um die zugehörigen Schwenkscheiben 84, 84' vorzuspannen und die Strömungsmittelabgaberate der Pumpen 18,20 zu steuern. Weitere Vorteile sowie Aspekte der Erfindung können einer Betrachtung der Zeichnungen entnommen werden.
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Claims (4)

  1. Ansprüche
    \ \y Strömungsmittelsystem für ein Arbeitsfahrzeug mit einer Kraftquelle, mit der eine Pilotpumpe verbunden ist, um Drucksignale zu liefern, und mit mindestens zwei Strömungsmittelkreisen, deren jeder eine mit veränderbarer Verdrängung arbeitende Pumpe aufweist, die mit der Kraftquelle verbunden ist, und wobei eine Pumpensteueranordnung sowie Arbeitselemente vorgesehen sind, welch letztere über ein entsprechendes Steuerventil mit dem Auslaß einer entsprechenden Pumpe verbunden sind, und wobei Arbeitselementpilotsteuerventile jeweils mit einem entsprechenden Arbeitselement und der Pilotpumpe verbunden sind, und jedes dieser Steuerventile zwischen im wesentlichen geschlossenen und offenen Stellungen bewegbar ist, und zwar infolge eines Pilotdrucksignals, wie dies durch ein entsprechendes Arbeitselementpilotsteuerventil gesteuert ist, gekennzeichnet durch ein Paar erster Mittel (54, 54') zum Abfühlen des Abgabe- oder Auslaßdrucks jeder Pumpe (18, 20) und zur Lieferung eines Abgabedrucksignals infolgedessen,
    ein Paar von zweiten Mitteln (56, 56') zum Abfühlen des Lastdrucks der Arbeitselemente (30, 32) und zur Lieferung von Lastdrucksignalen infolgedessen,
    ein Paar von Steuermitteln (62, 62') zur Änderung der Große eines Pilotdrucksignals infolge einer entsprechenden Vorspannkraft und eines entsprechenden Lastdrucksignals unter Entgegenwirkung eines entsprechenden Abgabedrucksignals und zur Lieferung der resultierenden Signale X, X1 zur Steuerung der entsprechenden Pumpen (18, 20 ) ,und
    dritte Mittel (88) zur steuerbaren Änderung der Größe eines Pilotdrucksignals infolge einer Vorspannkraft unter Gegenwirkung durch die Abgabedrucksignale der Pumpen (18, 20) und zur Lieferung eines resultierendes Signals Y zur Steuerung jeder Pumpe (18, 20) ..
    ORIGINAL INSPECTED
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  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der eine veränderbare Verdrängung aufweisenden Pumpen (18, 20) jedes Ströinungskreises (22, 24) eine bewegliche Schwenkscheibe (84, 84') zur Steuerung der Strömungsmittelabgaberate einer entsprechenden Pumpe (18, 20) aufweist, und daß jede Pumpensteueranordnung (26, 28) ein Servoventil (86, 86') besitzt, um das Signal Y zu empfangen und die Schwenkscheibe (84, 84') infolgedessen zu bewegen.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strömungsmittelkreis (22, 24) vierte Mittel (102, 102') aufweist, und zwar zum Abfühlen der resultierenden Signale X, Y und X1, Y und zur Lieferung des größten der abgefühlten Signalpaare als resultierende Signale Z und Z' zur Steuerung der entsprechenden Pumpen (18, 20).
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der eine veränderbare Verdrängung aufweisenden Pumpen (18, 20) jedes Strömungsmittelkreises (22, 24) eine bewegliche Schwenkscheibe (84, 84') aufweist, und zwar zur Steuerung der Strömungsmittelabgaberate der entsprechenden Pumpe (18, 20), wobei jede Pumpensteueranordnung (26, 28) ein Servoventil (86, 86') besitzt, und zwar zum Empfang der entsprechenden Signale Z, Z1 und zur Bewegung der entsprechenden Schwenkplatten (84, 84') infolgedessen.
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