DE2808196A1 - Hydraulische steuereinrichtung - Google Patents

Hydraulische steuereinrichtung

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Wilhelm Zirps
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Description

Stand der Technik
Bei derartigen bekannten Systemen mit Konstantpumpen ist die Änderung des Förderstromes zum Verbraucher nur durch gedrosselte Ableitung des nicht benötigten Druckmittelstroms in den Behälter möglich. Je nach Ausführung der Wegeventile (positive oder negative Überdeckung) wird dabei die in den Tank abgeleitete ungenutzte Druckmittelmenge auf den um den Drosselverlust im Wegeventil höheren Druck oder gar bis zum Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils angedrosselt. In einem solchen System fließt der gesamte Förderstrom durch alle hintereinander geschalteten Wegeventile. Der Druckabfall und die damit verbundenen Energieverluste sind entsprechend hoch.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß nur ein kleiner Teilstrom einer Pumpe bei nicht eingeschalteten Verbrauchern durch die hintereinander angeordneten Wegeventile fließt. Damit können die Energieverluste in einem sogenannten open center-System wesentlich reduziert werden. Auch wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Zumessung von Druckmittel zu den Verbrauchern verbessert.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er-
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-5 R. 4 '» F,
läutert. Es zeigen Figur 1 eine hydraulische Steuereinrichtung, Figur 2 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach der Figur 2, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Erfindung
Zur Steuereinrichtung gehören zwei Pumpen 11 und 12, die zweckmäßigerweise von einer gemeinsamen Antriebsmaschine angetrieben sind. Es können aber auch noch weitere Pumpen vorgesehen sein. Die Pumpe 11 saugt Druckmittel über eine Leitung 13 aus einem Behälter Ik an. Die Pumpe 12 saugt Druckmittel über eine Saugleitung 15 ebenfalls aus dem Behälter l4 an. Die beiden Saugleitungen sind durch eine Leitung l6 miteinander verbunden. Die Pumpe 11 fördert Druckmittel in eine Leitung 17, die über ein Stromregelventil und ein Steuerventil 19 Druckmittel zu einer hydrostatischen Lenkung 20 fördert. Die Pumpe 12 fördert Druckmittel in eine Leitung 21, die über ein Rückschlagventil 22 zu einer Leitung 23 führt, die vom Stromregelventil 18 abgezweigt ist. Damit bilden die beiden Leitungen 21 und 23 hinter der Mündungsstelle eine gemeinsame Förderleitung 24. Von der Leitung 21 führt stromabwärts des Rückschlagventils 22 eine Leitung 25 zur Saugleitung 13 der Pumpe 12. An die Leitung 25 ist ein Abschaltventil 27 angeschlossen, das eine Durchflußstellung I und eine Sperrstellung II hat. Auf das Abschaltventil wirkt von der einen Seite her eine Feder 28, von der entgegengesetzten Seite der Druck in einer Leitung 29j die von einer Steuerleitung 30 ausgeht.
Von der Leitung 24 zweigt noch eine Leitung 32 ab, die zu einem Regelventil 33 führt und von diesem weitergeht zum Behälter 14. Auf das Regelventil wirken von der einen Seite her eine Feder 34 ein und der Druck in einer Steuerleitung
35j die von der Leitung 29 her kommt. Auf die entgegengesetzte Seite des Ventils wirkt der Druck aus einer Steuerleitung 36, welche an die Leitung 32 angeschlossen ist. Das Regelventil hat einen stetigen Übergang zwischen einer Sperrstellung I und einer vollen Durchflußstellung II.
An die Leitung 24 ist weiterhin eine Leitung 38 angeschlossen, die über ein Regelventil 39 Anschluß zu Wegeventilen 40 bis hat. Alle diese Wegeventile haben in der Neutralstellung freien Durchfluß (open center-Ventile); die Leitung 38 führt über diese Ventile zum Behälter 14. An diese Wegeventile sind über nicht weiter bezeichnete Leitungen jeweils Verbraucher angeschlossen. Nur die Verbraucherleitung 47 vom Wegeventil 4l zum nicht dargestellten Verbraucher ist näher bezeichnet. Das Wegeventil 4l hat drei Schaltstellung I bis III. Von jedem Wegeventil führt außerdem eine nicht näher bezeichnete Leitung zur Steuerleitung 30. Lediglich die vom Wegeventil 4l zur Steuerleitung 30 führende Leitung ist mit 48 bezeichnet und das zugehörige Rückschlagventil mit 49. In der Steuerleitung 30 ist noch eine Drossel 50 angeordnet, die sich stromab der Mündungsstelle der Leitung 29 in die Leitung 30 befindet.
Wenn keines der Wegeventile 40 bis 45 betätigt ist, dann ist die Steuerleitung 30 praktisch drucklos, so daß sich das Abschaltventil 27 in seiner Durchflußstellung I befindet, das Regelventil 33 in seiner Sperrstellung I. Der Förderstrom der vorzugsweise kleineren Pumpe 11 teilt sich am Stromregelventil 18 in einen konstanten Teilstrom, der zur Lenkung 20 fließt, und einen Reststrom, der in die Leitung 23 fließt. Dieser in der Leitung 23 fließende otstrom gelangt in die Leitung 38 und durchfließt die hintereinander geschalteten Wegeventile 40 bis 45 und gelangt zum Behälter.
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Dieser relativ kleine Reststrom verursacht bei Durchströmen der Leitungen und vor allem der Wegeventile nur einen kleinen Durchflußwiderstand und damit geringe Energieverluste. Die Pumpe 12 fördert nur in die Leitung 25 und über das Abschaltventil 27 in die Saugleitung 13 der Pumpe 11. Dadurch ist gewährleistet, daß die Pumpe 12 auch bei Leerlaufbetrieb die zur Kühlung erforderliche frische Druckölmenge erhält.
Wird nun ein Verbraucher eingeschaltet, z. B. durch Schalten des Wegeventiles 41 von seiner Durchflußstellung II in die Schalt stellung IH, dann gelangt Druckmittel aus der Leitung 38 einerseits in die Leitung 47 und andererseits in die Leitung 48. Das Rückschlagventil 49 öffnet sich, und in der Steuerleitung 30 baut sich ein Druck auf, der dem Verbraucherdruck in der Leitung 47 entspricht. Dieser Druck pflanzt sich auch über die Leitung 29 zum Abschaltventil 27 fort, das nun entgegen der Kraft der Feder 28 in seine Sperrstellung II geschaltet wird. In diesem Augenblick fließt nun das von der Pumpe 12 geförderte Druckmittel über das Rückschlagventil 22 ebenfalls in die gemeinsame Förderleitung 24, und der Verbraucher erhält nun eine entsprechend größere Druckmittelmenge.
Auch das Regelventil 33 wird nun über die Leitung 35 mit dem in der Steuerleitung 30 herrschenden Verbraucherdruck beaufschlagt. Andererseits ist es vom etwas höheren, ungedrosselten Druck in der Leitung 36 beaufschlagt, wodurch es nun eine Zwischenstellung (Drosselstellung)einnimmt und damit eine bestimmte Druckdifferenz über das oder die betätigten Wegeventile einschließlich der Zulaufleitungen aufrechthält. Damit wird die Pumpe 12 nicht plötzlich mit voller Fördermenge zugeschaltet3 sondern kontinuierlich mit der Freigabe des Durchflußquerschnitts im entsprechenden Wegeventil, das ja auch nicht sofort auf vollen Durchfluß geschaltet wird.
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Im Bereich der Feinsteuerung eines betätigten Wegeventils das ist dann der FaIl3 wenn dieses nur auf einen geringen Durchflußquerschnitt eingestellt ist, z.B. über Peinsteuerfasen - fördern beide Pumpen in die Förderleitung 24 und den daran angeschlossenen Arbeitskreis, und dem zugeschaltetem Verbraucher fließt nur die durch die Durchgangsöffnung im Wegeventil bestimmte, von der Last unabhängige Druckmittelmenge zu, während der Rest über das Regelventil 33 zum Behälter fließt. Dadurch wird eine genaue, nur von der Bedienhebelstellung des Wegeventils abhängige Zumessung der Druckmittelmenge zum Verbraucher erreicht.
Das Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 unterscheidet sich von demjenigen nach der Figur 1 dadurch, daß hier noch ein Steuerventil 55 vorgesehen ist, von dem eine Leitung 56 zur Leitung 23 führt. Zwischen der Mündung der Leitung 56 in die Leitung 23 und der Mündung der Leitung 21 in die Leitung 23 ist ein Rückschlagventil 57 angeordnet, das sich in Richtung zur Mündung der Leitung 21 in die Leitung 24 hin su öffnen vermag. Das Steuerventil 55 hat eine Sperrstellung I und eine Durchflußstellung II. Auf seine eine Seite wirkt eine Feder 58 ein, auf seine andere Seite ein Flüssigkeitsdruck aus einer Leitung 59, welche an eine Steuerleitung 60 angeschlossen ist. Die Leitung 56 führt über das Ventil hinaus zur Saugleitung 13 der Pumpe 11. Die Steuerleitung 60 kann an die Steuerleitung 30 oder an beliebige Verbraucher angeschlossen sein.
Wenn sich in der Steuerleitung 60 ein Druck aufbaut, wird das Steuerventil 55 entgegen der Kraft der Feder 58 von der Sperrstellung I in die Durchflußstellung II gebracht. Damit kann der am Stromregelventil 18 in die Leitung 23 abgesteuerte Reststrom über die Leitung 56 in die Saugleitung 13
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der Pumpe 11 zurückgefördert werden. Dadurch ist es möglich, die beiden Pumpen zu entkoppeln, was mit Rücksicht auf die Energieverluste beim Betrieb zweier kontinuierlicher Verbraucher über längere Zeit zweckmäßig ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach der Figur 3 sind gleiche Teile wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen mit denselben Ziffern bezeichnet. Das Abschaltventil 65 hat wiederum eine Sperrstellung II und eine Durchflußstellung I. Es ist von der einen Seite her über eine Leitung 66 beaufschlagt, die von der Leitung 24 ausgeht. Auf seine entgegengesetzte Seite wirken eine Feder 67 und der Druck aus einer Steuerleitung 68, die über eine Drossel 69 zum Behälter 14 führt. Von der Leitung 68 führt eine Zweigleitung 68' ans Abschaltventil 65.
Die Leitung 24 durchläuft die Wegeventile 71 bis 74, wobei 74 eine Steuereinrichtung für eine Pflugregelung sein kann. Die Steuerleitung 68 zweigt von der Förderleitung 24 ab, und zwar von einer Stelle hinter dem Wegeventil 73. Sie verläuft noch durch ein Wegeventil 75, das der Pflugregelung 74 zugeordnet ist.
Die Pumpe 11 fördert wiederum wie bei den Ausführungsbeispielen nach Figur 1 und 2 über das Stromregelventil l8 primär zur hydraulischen Lenkung 20 und sekundär in den an die Leitung 24 angeschlossenen Arbeitshydraulikkreis. Die Pumpe 12 ist abgeschaltet, d.h. der Förderstrom der Pumpe 11 fließt mit geringstem Druckverlust über das Abschalteventil 65 zur Saugleitung 13 der Pumpe 11. Die in der hydraulischen Lenkung 20 nicht benötigte, am Stromregelventil abgezweigte Restmenge durchströmt wiederum die hintereinander angeordneten Wegevenventile und das Regelsteuergerät 74 der Pflugregelung. Die
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Wegeventile sind auch so gestaltet, daß bei Betätigung eines dieser Ventile der Neutral-Durchfluß zum folgenden Verbraucher unterbrochen und über einen separaten Kanal Druckmittel zum Druckraum geleitet wird. Im Regelsteuergerät 74 wird in bekannter Weise durch Absperren des Durchflusses über ein Rückschlagventil Druckmittel zum Hubzylinder 74' der Pflugregelung geleitet. Über die Steuerleitung 68 und das Wegeventil 75, das z. B. eine zusätzliche Steuerkante am Steuerschieber des Regelsteuergeräts 74 sein kann, wirkt der Druck am Eingang des Regelsteuergeräts 74 auf die linke Seite des Abschaltventils 65.
In der in Figur 3 gezeichneten Stellung ist kein Verbraucher getätigt, so daß der Reststrom der Pumpe 11 die gesamte Ventilanordnung durchströmt. Die Feder 67 des Abschaltventils ist auf den Durchflußwiderstand des Systems zwischen den Abgriffen A und B der Leitungen 23s 24 sowie 66 abgestimmt und hält das Abschaltventil 65 in Durchflußstellung I. Wird zwischen den beiden Abgriffen A und B ein Verbraucher durch Betätigung eines der Wegeventile eingeschaltet, so wirkt in der Steuerleitung 66 der Verbraucherdruck, während die Leitung drucklos bleibt. Nun wird das Abschaltventil 65 durch den in der Leitung 66 herrschenden Druck in seine Sperrstellung II gebracht, worauf die Pumpe 12 ebenfalls in die Förderleitung 24 fördert.
Wird die Pflugregelung 74 eingeschaltet, wobei sich das Wegeventil 75 in Durchflußstellung I befindet, bleibt das Abschaltventil 65 in seiner Durchflußstellung I, weil an den Abgriffen A und B nur der durch den Durchflußwiderstand i*~ den Leitungen und Wegeventilen bedingte niedrige DifferenzdrucK wirksam ist. Erst in Sperrstellung II des Wegeventils 75 - z. B. beim Anheben des Arbeitsgeräts oder bei sehr großer Regelabweichung
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^ R
der Pflugregelung - wird die Leitung 68 abgesperrt und über die Drossel 69 zum Behälter hin entlastet. Der in der Leitung 66 herrschende Druck bringt das Abschaltventil 65 in die Sperrstellung II; nun kann die Pumpe 12 wieder in die Förderleitung 24 Druckmittel einspeisen.
Zusammengefaßt sei noch einmal das wesentliche des Erfindungsgegenstandes dargelegt. Bei nicht zugeschalteten Verbrauchern fließt nur der Förderstrom einer der Pumpen oder ein Teilstrom derselben durch die hintereinander angeordneten Wegeventile einschließlich Zu- und Rücklaufleitungen. Die Energieverluste werden durch den wesentlich reduzierten Druckabfall und die kleine Durchflußmenge erheblich vermindert. Dieser geringe Förderstrom ist gleichzeitig der Erregerstrom3 der die Anfangsenergie für die Zuschaltung der zweiten bzw. der weiteren Pumpen liefert.
Die wahlweise Zuschaltung anderer Pumpen und die dadurch mögliche Kombinationsmöglichkeit der Förderströme ermöglicht eine bessere Anpassung des Gesamtförderstroms an die Verbraucher. Die hydraulische Entkoppelung der Pumpen ermöglicht getrennte Hydraulikkreise 3 in denen mehrere Verbraucher einzeln oder gleichzeitig bei unterschiedlichen Betriebsdrücken arbeiten können und keine Drosselventile durch Anpassung entstehen.

Claims (1)

  1. κ. < < s ο
    12.1.1978 Wd/Ht
    ROBERT BOSCH GMBH3 7OOG Stuttgart 1
    Ansprüche
    (Ϊ). Hydraulische Steuereinrichtung zur Verteilung von Druckflüssigkeit auf mindestens zwei Systeme3 von denen ein erstes System eine erste Druckmittelquelle zum Versorgen eines ersten Verbrauchers aufweist s in deren Druckleitung ein Stromregelventil angeordnet ists dessen Reststrom-Anschluß über eine Querverbindung mit einer Druckleitung mindestens eines zweiten Systems verbunden ist, das zum Versorgen hydraulischer Zusatzeinrichtungen mindestens eine zweite Druckmittelquelle aufweist j wobei in der Zweigleitung ein Abschaltventil angeordnet ista auf das einerseits eine Feder einwirkt3 andererseits ein Steuerdrucks dadurch gekennzeichnet3 daß der Steuerdruck dem jeweils höheren Verbraucherdruck von mehreren an das zweite System angeschlossenen Verbrauchern entspricht3 denen jeweils ein Steuerventil (40 bis 47; 71 bis 75) zugeordnet ist3 die in Neutralstellung freien Durchfluß aufweisen^ und daß bei nicht betätigten Verbrauchern nur ein Teilstrom einer der Pumpen durch das zweite System fließt.
    2= Steuereinrichtung nach Anspruch I5 dadurch gekennzeichnet
    daß 'eier Querverbindung (23) eine Zweigleitung (25) zur Saugseite der ersten Druckmittelquelle (11) führt.
    - 2 - R· ί45 0
    3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf das Abschaltventil (27, 65) einwirkenden Verbraucherdruck in einer Steuerleitung (30, 68) herrscht, die, insbesondere über Rückschlagventile (49), an die den einzelnen Verbrauchern zugeordneten Wegeventil angeschlossen ist.
    4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitungen der einzelnen Pumpen in eine gemeinsame Förderleitung (24) münden, von der eine Zweigleitung (32) 2U einem Regelventil (33) führt, das einerseits vom Druck in der Förderleitung (24), andererseits vom Druck in der Steuerleitung (29 3 30) und einer Feder (34) belastet ist und daß das Regelventil eine Verbindung von der Förderleitung (24) zum Behälter (14) steuert.
    5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (30) über eine in ihr eingebaute Drossel (50) zum Behälter führt und daß die Drossel stromab desjenigen Zweiges (29) der Steuerleitung liegt, der zms Abschalt- und Regelventil führt.
    6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Steuerleitung (60) an die den Verbrauchern zugeordneten Steuerventile angeschlossen
    - 3 9D9836/0075
    ist, deren Druck auf ein Steuerventil (55) einwirkt, das
    den von der ersten Pumpe abgeregelten Reststrom zu deren
    Saugleitung (13) steuert.
    7· Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen (11, 12) für die verschiedenen Systeme Konstantpumpen sind, insbesondere von unterschiedlicher Fördermenge, wobei die Fördermenge der Pumpe des ersten Systems kleiner ist als die der anderen Pumpen.
    8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Verbrauchern zugeordneten Wegeventile in Neutralstellung freien Durchfluß aufweisen.
    9· Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnt, daß als Abschaltventil (65) einerseits vom Förderdruck beaufschlagt ist, andererseits von einer Feder und dem Druck in einer Steuerleitung, die durch ein einem Verbraucher zugeordnetes Ventil (75) gesteuert wird. ,/
    909836/0075
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