DE3222106C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Steuereinrichtung mit zwei Pumpen für wenigstens zwei über Wegeventile gesteuerte Servo­ motoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist schon eine solche Steuereinrichtung aus der DE-AS 21 58 870 bekannt, bei der eine erste Pumpe Druckmittel über einen Neutralum­ laufkanal, der über zwei Wegeventile geführt ist, zum Tank fördern kann. Eine zweite Pumpe, die bei nicht betätigbaren Wegeventilen über ein Schaltventil kurzgeschlossen ist, vereinigt ihren Förderstrom über ein Rückschlagventil mit dem Förderstrom der ersten Pumpe, wenn ein Wegeventil einen Druckmittelstrom zum Servomotor steuert und die Druckdifferenz über eine in dieser Verbraucherleitung liegende Dros­ selstelle das Schaltventil in seine Sperrstellung bringt. Diese Steuereinrichtung hat vor allem den Nachteil, daß die das Schalt­ ventil steuernde Drosselstelle in der Verbraucherleitung zwischen Wegeventil und Servomotor liegt. Diese Anordnung führt zu einer un­ befriedigenden Qualität beim Zu- und Abschalten des Förderstroms der zweiten Pumpe. Hierbei auftretende Drucksprünge führen zu Stößen und zu unerwünschten Schwingungen. Ferner hat diese Anordnung der Dros­ sel den Nachteil, daß der Arbeitsstrom zum Servomotor beim Heben wie auch beim Senken gedrosselt wird, was insbesondere sich beim Senken mit kleiner Last nachteilig auswirken kann. Die Anordnung der Dros­ sel in der Verbraucherleitung ergibt ferner eine ungünstige Kanal­ führung. Zudem ist für das Schaltventil mit der integrierten Drossel eine besondere Ventilbauart notwendig. Weiterhin ist bei dieser Steuereinrichtung kein Parallelbetrieb beider Wegeventile bei unter­ schiedlichen Drücken möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Steuereinrichtung mit zwei Pumpen möglichst einfach so auszubilden, daß neben weicheren Steuerungseigenschaften insbesondere im Feinsteuerbereich auch ein energiesparender Betrieb ermöglicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von der gattungsbildenden Steu­ ereinrichtung, mit den im Anspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmalen.

Auf diese Weise ist eine Steuereinrichtung erreichbar, bei der das Zu- und Abschalten des Förderstroms der zweiten Pumpe stoßfreier er­ folgt. Durch die Lage der das Schaltventil steuernden Drossel im Neutralumlaufkanal und damit in einem ohnedies durchströmten Kanal kann der Förderstrom der zweiten Pumpe erheblich weicher zugeschal­ tet werden. Ferner wird der Senkenvorgang bei kleiner Last begün­ stigt, wenn in der zum Servomotor führenden Leitung keine zusätzli­ che Drosselstelle liegt. Außerdem erlaubt die Anordnung der Drossel­ stelle im Neutralumlau eine günstigere Kanalanordnung im Wegeventil.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anpruch 1 ange­ gebenen Steuereinrichtung möglich.

Besonders vorteilhaft läßt sich gemäß Anspruch 2 die ohnedies vor­ handene Drosselstelle für die Funktion der Druckabscheidung ausnut­ zen. Eine Ausbildung gemäß den Ansprüchen 3 bis 5 begünstigt einen Parallelbetrieb zweier Wegeventile bei unterschiedlichen Druckni­ veaus.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine hydrau­ lische Steuereinrichtung in vereinfachter Darstellung.

Die Figur zeigt eine Steuereinrichtung 10, die im we­ sentlichen aus einem ersten Wegeventil 11 für einen einfachwirkenden Servomotor, zwei Wegeventilen 12 und 13 jeweils für einen doppeltwirkenden Servomotor sowie einer Druckmittelversorgungseinrichtung 14 besteht, die eine erste (15) sowie eine zweite Pumpe 16 auf­ weist.

Von der ersten Pumpe 15, die wie die zweite Pumpe 16 Druckmittel aus einem Tank 17 ansaugt, führt von ihrem Druckanschluß ein Neutralumlaufkanal 18 nacheinander über die Wegeventile 11 bis 13 sowie über eine Endplatte 19 zurück zum Tank 17. An einem Verknüpfungspunkt 21 kann der von der zweiten Pumpe 16 erzeugte Förderstrom in den Neutralumlaufkanal 18 strömen. Der Druckanschluß der zweiten Pumpe 16 ist über ein erstes Rückschlag­ ventil 22 abgesichert. Ferner ist der Druckanschluß 23 der zweiten Pumpe 16 über einen Ringkanal 24 zum Tank 17 entlastet, in dem ein 2/2-Schaltventil 25 liegt. Das Schaltventil 25 wird von einer Feder 26 in Rich­ tung einer Sperrstellung 27 belastet und weist zudem eine Offenstellung 28 auf. In dem Neutralumlaufkanal 18 im Bereich zwischen Verknüpfungspunkt 21 und erstem Wegeventil 11 liegt eine Drosselstelle 29, deren Druck­ differenz über zwei Steuerleitungen 31 und 32 zur An­ steuerung des Schaltventils 25 entgegen der Kraft der Feder 26 auf dessen Schaltglied einwirkt und es in Of­ fenstellung 28 zu drücken sucht. Die Drosselstelle 29 ist so im Neutralumlaufkanal 18 angeordnet, daß der zum ersten Wegeventil 11 führende, erste Zulaufkanal 33 stromaufwärts von ihr vom Neutralumlaufkanal 18 abzweigt. Weiterhin ist der Neutralumlaufkanal 18 im Bereich zwi­ schen Drosselstelle 29 und erstem Wegeventil 11 durch ein erstes Druckbegrenzungsventil 34 zu einem Rücklauf­ kanal 35 hin abgesichert.

Die Wegeventile 11, 12 und 13 sind alle als Drei-Stel­ lungs-Ventile ausgebildet und weisen neben einer Mittel­ stellung 36 zwei danebenliegende, erste und zweite Ar­ beitsstellungen 37 bzw. 38 auf. Während das erste Wege­ ventil 11 fünf Anschlüsse zur Steuerung eines einfach­ wirkenden Servomotors aufweist, haben die beiden anderen Wegeventile 12 und 13 entsprechend ihrer doppeltwirken­ den Funktion jeweils sechs Anschlüsse.

In den Neutralumlaufkanal 18 ist ferner im Bereich zwi­ schen dem Druckanschluß 20 der ersten Pumpe 15 und dem Verknüpfungspunkt 21 ein Differenzdruckventil 39 ge­ schaltet, das von seiner zugeordneten Feder 41 in Richtung einer Offenstellung 42 belastet wird. Ferner wird das Steuerglied des Differenzdruckventils 39 über einen ersten Steuerkanal 43 vom Druck im Verknüpfungs­ punkt 21 in Richtung Offenstellung 42 belastet und in entgegengesetzter Richtung über einen zweiten Steuer­ kanal 44 vom Druckanschluß 20 der ersten Pumpe 15 in Richtung einer Sperrstellung 45 belastet. Zwi­ schen das Differenzdruckventil 39 und den Verknüpfungs­ punkt 21 ist in den Neutralumlaufkanal 18 ein zweites Rückschlagventil 46 geschaltet, das die erste Pumpe 15 absichert.

Vom Neutralumlaufkanal 18 zweigt stromaufwärts vom Differenzdruckventil 39 ein Pumpenkanal 47 ab, von dem ein zweiter Zulaufkanal 48 zum zweiten Wegeventil 12 und parallel dazu ein dritter Zulaufkanal 49 zum drit­ ten Wegeventil 13 führen. Der Pumpenkanal 47 ist im er­ sten Wegeventil 11 über ein zweites Druckbegrenzungs­ ventil 51 zum Tank 17 hin abgesichert.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 10 wird wie folgt erläutert:

Befinden sich alle Steuerschieber der Wegeventile 11, 12 und 13 in den gezeichneten Mittelstellungen 36, so ist der Neutralumlaufkanal 18 aufgesteuert. Der von der ersten Pumpe 15 geförderte Druckmittelstrom fließt über den Neutralumlaufkanal 18 und somit nacheinander über das in Offenstellung 42 befindliche Differenzdruck­ ventil 39, das zweite Rückschlagventil 46, die Drossel­ stelle 29 sowie die Wegeventile 11 bis 13 zurück zum Tank 17. Die hierbei von der Drosselstelle 29 erzeug­ te Druckdifferenz, die möglichst klein ausgelegt wird und nur wenige bar beträgt, wirkt über die Steuerlei­ tungen 31 und 32 auf das Schaltventil 25 und drückt dessen Steuerglied entgegen der Kraft der Feder 26 in die Offenstellung 28. Dadurch ist die zweite Pumpe 16 über den Ringkanal 24 und das geöffnete Schaltventil 25 kurzgeschlossen, wodurch die Energieverluste gering gehalten werden.

Wird nun das erste Wegeventil 11 allein betätigt, das in seiner zweiten Arbeitsstellung 38 einen großen Druckmit­ telstrom zu seinem zugeordneten Servomotor für eine He­ benfunktion steuert, so wird hierbei der Neutralumlauf­ kanal 18 vom Steuerschieber des ersten Wegeventils 11 zugesteuert. Damit verringert sich auch der Druckmittel­ strom durch die Drossel 29 und somit das von ihr er­ zeugte Druckgefälle. Dementsprechend überwiegt die Kraft der Feder 26 am Schaltventil 25, das stetig den Ring­ kanal 24 zusteuert, wobei die zweite Pumpe 16 verstärkt Druckmittel über das erste Rückschlagventil 22 zum Ver­ knüpfungspunkt 21 im Neutralumlaufkanal 18 fördert. In zunehmendem Maße gelangen somit die vereinigten Förder­ ströme beider Pumpen 15 und 16 über den ersten Zulauf­ kanal 33 zum Steuerschieber des ersten Wegeventils 11, das somit die Hebenfunktion des angeschlossenen Servo­ motors schnell und sicher ausführen kann. Der hierbei zum Servomotor strömende Arbeitsstrom wird von der Dros­ selstelle 29 nicht mehr beeinflußt. Da das Absteuern des Neutralumlaufstroms über die Drosselstelle 29 und andererseits das Aufsteuern der Druckmittelverbindung zum Servomotor in stetiger Weise und gegenläufig er­ folgt, kann das Zuschalten des Förderstroms von der zweiten Pumpe 16 ziemlich weich und stoßfrei erfolgen. Damit läßt sich eine schwingungsarme Steuerung erzie­ len.

Beim Senken des am ersten Wegeventil 11 angeschlossenen Servomotors in der ersten Arbeitsstellung 37 wird der Neutralumlaufkanal 18 nicht unterbrochen. Der vom zuge­ ordneten Servomotor zurückströmende Druckmittelstrom kann insbesondere bei kleinen Lasten nahezu ungedrosselt zum Tank 17 abströmen. Beim Senkenvorgang in der ersten Arbeitsstellung 37 des ersten Wegeventils 11 ist die zweite Pumpe 16 wiederum über das Schaltventil 25 kurz­ geschlossen.

Fährt der am ersten Wegeventil 11 angeschlossene Servo­ motor beim Heben in der zweiten Arbeitsschaltung 38 ge­ gen einen Endanschlag, so wird der zu ihm fließende Druck­ mittelstrom unterbrochen. Der von den Pumpen 15 und 16 aufgebaute Druck kann nun steigen bis auf einen am er­ sten Druckbegrenzungsventil 34 eingestellten Wert. Wird dieser Wert überschritten und öffnet das erste Druckbe­ grenzungsventil 34, so erzeugt der über die Drosselstelle 29 und das Druckbegrenzungsventil 34 zum Tank 17 abströ­ mende Druckmittelstrom wiederum ein Druckgefälle, welches das Schaltventil 25 in seine Offenstellung 28 bringt und damit die zweite Pumpe 16 kurzschließt. Auf diese Weise wird eine Druckabschneidung erreicht, welche die Steuer­ einrichtung 10 gegen überhöhten Druck sichert.

Wird lediglich das zweite oder dritte Wegeventil 12 bzw. 13 allein betätigt, so kann sein zugeordneter Servomotor mit dem von der ersten Pumpe 15 geförderten Druckmittelstrom versorgt werden. Dabei wird der Neutralumlaufkanal 18 von dem betreffenden Wegeventil 12 bzw. 13 unterbrochen, so daß die zweite Pumpe 16 Druck aufbaut und die vom er­ sten Druckbegrenzungsventil 34 in Verbindung mit dem Schaltventil 25 durchführbare Druckabschneidung wirk­ sam wird. Solange der Druck von der ersten Pumpe 15 niedriger liegt, als der von der zweiten Pumpe 16 er­ zeugte Druck, verhindert das zweite Rückschlagventil 46 ein Überströmen von Druckmittel vom Verknüpfungs­ punkt 21 über das in Offenstellung 42 befindliche Dif­ ferenzdruckventil 39 zum Pumpenkanal 47. Ist dagegen der von der ersten Pumpe 15 erzeugte Druck um den am Differenzdruckventil 39 eingestellten Wert größer als der von der Pumpe 16 erzeugte Druck, so schaltet das Differenzdruckventil 39 in seine Sperrstellung 45 und verhindert, daß die erste Pumpe 15 Druckmittel zum Ver­ knüpfungspunkt 21 fördern kann. Ein am zweiten bzw. dritten Wegeventil 12, 13 angeschlossener Servomotor kann somit mit einem höheren Druck betrieben werden, wobei die Höhe des eingestellten Druckwerts vom zwei­ ten Druckbegrenzungsventil 51 bezeichnet wird.

Darüber hinaus ist ein Parallelbetrieb mit Betätigung beider Wegeventile 11 und 12 möglich. Dabei kann ein Hebenvorgang in der zweiten Arbeitsstellung 38 des er­ sten Wegeventils 11 durchgeführt werden, wobei dem Ser­ vomotor wenigstens die von der zweiten Pumpe 16 erzeugte Fördermenge zugeführt wird. Währenddessen kann der mit dem zweiten Wegeventil 12 gesteuerte Servomotor die von der ersten Pumpe 15 geförderte Druckmittelmenge erhal­ ten. Solange hierbei der Druck im zweiten Wegeventil niedriger liegt, verhindert das zweite Rückschlagven­ til 46 ein Überströmen von Druckmittel. Liegt dagegen der Druck der ersten Pumpe 15 über demjenigen der zwei­ ten Pumpe 16, aber noch innerhalb der Schaltdruckdiffe­ renz des Differenzdruckventils 39, so kann von der er­ sten Pumpe 15 über das noch geöffnete Differenzdruck­ ventil 39 Druckmittel zum Verknüpfungspunkt 21 über­ strömen. Dieses Überströmen wird erst unterbunden, wenn die Druckdifferenz zwischen beiden Pumpen 15 und 16 diese Schaltspanne des Differenzdruckventils 39 überschreitet. Das zweite Wegeventil 12 kann somit einen Servomotor mit höherem Druck betreiben als das erste Wegeventil 11.

Das zweite (12) und das dritte Wegeventil 13 können in an sich bekannter Weise parallel betrieben werden.

Claims (6)

1. Hydraulische Steuereinrichtung mit zwei Pumpen und für wenigstens zwei über Wegeventile gesteuerte Servo­ motoren, von denen die erste Pumpe über einen über die nicht betätigten Wegeventile geführten Neutralumlaufkanal zum Tank ent­ lastet ist und über ein Rückschlagventil mit dem Druck­ anschluß der zweiten Pumpe Verbindung hat, wobei das Rückschlagventil den Druckanschluß der zweiten Pumpe absichert, der parallel zum Rückschlagventil über ei­ nen Ringkanal zum Tank entlastbar ist, in dem ein fe­ derbelastetes Schaltventil angeordnet ist, das abhängig vom Druckmittelstrom über eine Drosselstelle gesteuert wird und den Ringkanal sperrt oder aufsteuert, sowie mit einem den Druck im Neutralumlaufkanal absichernden Druckbegrenzungsventil und mit einem vom Neutralumlauf­ kanal abzweigenden und zum ersten Wegeventil führenden Zulaufkanal, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel­ stelle (29) im Neutralumlaufkanal (18) stromaufwärts vom ersten Wegeventil (11) und parallel zu dessen Zu­ laufkanal (33) liegt und daß das Schaltventil (25) von seiner Feder (26) in Richtung einer Sperrstellung (27) und von der Druckdifferenz der Drosselstelle (29) in Rich­ tung einer Offenstellung (28) belastet ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Neutralumlaufkanal (18) absichernde Druckbe­ grenzungsventil (34) stromabwärts der Drosselstelle (29) angeschlossen ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Neutralumlaufkanal (18) ein Dif­ ferenzdruckventil (39) so geschaltet ist, daß es parallel zum Rückschlagventil (22) liegt und daß vom Neutralumlauf­ kanal (18) stromaufwärts vom Differenzdruckventil (39) ein zweiter Zulaufkanal (47, 48) abzweigt und zu wenigstens ei­ nem zweiten der Wegeventile (12) führt.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schließglied des Differenzdruckventils (39) von einer Feder (41) und vom Druck im ersten Zulaufkanal (33) in Richtung einer Offenstellung (42) und vom Druck im zweiten Zulaufkanal (47, 48) in Richtung einer Sperr­ stellung (44) belastet wird.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Neutralumlaufkanal (18) ein die erste Pumpe (15) absichernde, zweites Rückschlagventil (46) geschaltet ist, das parallel zum ersten Rückschlagventil (22) und parallel zum zweiten Zulaufkanal (47) liegt.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem die erste Pumpe absichernden zweiten Druck­ begrenzungsventil, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Druckbegrenzungsventil (51) auf einen anderen Wert eingestellt ist als das erste Druckbegrenzungs­ ventil (34).