DE3603630A1 - Steueranordnung fuer mindestens zwei von mindestens einer pumpe gespeiste hydraulische verbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für mindestens zwei von mindestens einer Pumpe gespeiste hydraulische Verbraucher mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei einer derartigen Steueranordnung (DE-OS 34 22 165) ist es bekannt, jede Druckwaage mit zwei zusätzlichen Steuer­ kammern zu versehen, wobei in die eine Steuerkammer der Pumpendruck und in die andere Steuerkammer der jeweils höchste, an einer Wechselventilkette abgegriffene Verbrau­ cherdruck aufgegeben wird. Man erhält eine auf den Regel­ kolben jeder Druckwaage wirkende Druckdifferenz, die der Druckdifferenz aus Lastdruck und Verbraucherdruck des je­ weiligen Verbrauchers das Gleichgewicht hält. Verringert sich die Druckdifferenz aus dem Pumpendruck und den je­ weils höchsten Verbraucherdruck, so wird der Durchfluß durch die Druckwaagen verhältnisgleich, nämlich gleich dem Verhältnis der an den Wegeventilen eingestellten Durch­ flußmenge verringert, wodurch die beispielsweise von zwei gleichzeitig betätigten Stellzylindern hervorgerufene Bahnkurve eines zu bewegenden Arbeitsmittels beibehalten, die Verstellgeschwindigkeit insgesamt jedoch verringert wird.

Gegenstand der Patentanmeldung P 35 32 816 ist eine Steuer­ anordnung, bei der der in einem Druckregelventil abhängig von der Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem höchsten Lastdruck erzeugte Regeldruck allen Druckwaagen zugeführt wird, so daß durch die Verwendung eines einzigen Ventils zur Erzeugung des Steuerdrucks an allen Druckwaa­ gen der gleiche Steuerdruck ansteht.

Gegenstand einer weiteren Patentanmeldung ist ebenfalls eine Verbraucherstrombegrenzung auf elektri­ schem Wege. Werden die Wegeventile von Handsteuergebern elektrisch angesteuert, so läßt sich durch Verringerung der Speisespannung für die Handsteuergeräte der Hub aller angeschlossenen Wegeventile zur Verbraucherstrombegrenzung verhältnisgleich verringern. In einer Vergleichsstufe wird die Summe der an den Handsteuergebern eingestellten Geber­ spannungen mit einem der Pumpenfördermenge entsprechenden elektrischen Signal verglichen. Bei Überschreiten eines Grenzwertes wird die Speisespannung für die Handsteuerge­ räte insgesamt entsprechend verringert.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Steueranordnung der eingangs geschilderten Art so aus­ zubilden, daß eine Verbraucherstrombegrenzung bei nicht ausreichender Pumpenfördermenge auch für hydraulisch vor­ gesteuerte Wegeventile in einfacher Weise ermöglich ist.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit das in dem Regelventil erzeug­ te Steuerdrucksignal zum Modifizieren des den hydrauli­ schen Handsteuergeräten zugeführten Steuerdrucks verwen­ det. Der Steuerdruck wird also nicht an die Druckwaagen der Wegeventile geführt.

Erfindungsgemäß sind für das Druckregelventil verschiede­ ne Ausführungsformen vorgesehen.

Mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 8 wird eine Unteraufgabe gelöst, die darin besteht, daß die Verbraucherstrombegrenzung vermieden werden soll, wenn ein Verbraucher die Endstellung erreicht hat und dabei der Lastdruck ansteigt und die am Druckregelventil anliegende Druckdifferenz dadurch so weit verringert wird, daß die Wegeventile insgesamt zurückgestellt werden, ob­ wohl von der Pumpe eine noch ausreichende Fördermenge ge­ liefert wird. Mit der im Patentanspruch 8 angegebenen Zusatzeinrichtung wird erkannt, daß die Verringerung der Druckdifferenz am Druckregelventil zum Einstellen des Steuerdrucks von einer Druckerhöhung an einem Verbraucher und nicht von einer nicht ausreichenden Pumpenfördermenge herrührt. Somit ist die Zusatzeinrichtung auch bei Steuer­ anordnung z.B. gemäß P 35 32 816 wirksam, bei der mit dem Steuerdruck nicht Vorsteuergeräte, sondern vielmehr die den Wegeventilen vorgeschalteten Druckwaagen angesteuert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:.

Fig. 1 ein Schaltschema der hydraulischen Steueranordnung,

Fig. 2 eine abgeänderte Ausführungsform des Regelventils und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform.

In Fig. 1 fördert eine Verstellpumpe 2 mit einem Förder­ stromregler 1 aus einem Tank 3 in eine Förderleitung 4, aus der Strömungsmittel über Zweigleitungen 5 und 6, Druck­ waagen 7, 8, Leitungen 9, 10 und Wegeventilen 11 bzw. 12 zu Verbrauchern, wie Hubzylindern 4, 15 strömen kann.

Der Regelkolben jeder Druckwaage 7, 8 ist in bekannter Wei­ se über je eine Leitung 16 mit dem Druck am Eingang des zugehörigen Wegeventils und gegensinnig über eine Leitung 15 vom Verbraucherdruck am Ausgang des zugehörigen Wege­ ventils druckbeaufschlagt. Die Leitungen 15 sind jeweils mit einem besonderen Steueranschluß 17 am Wegeventil 11 bzw. 12 zu diesem Zweck verbunden.

Ferner wird der höchste Lastdruck der Verbraucher mittels der Wechselventile 18 und 19 erfaßt, die über die Leitung 20 miteinander verbunden sind, so daß in einer Leitung 21 der jeweils höchste Lastdruck auftritt, der an den För­ derstromregler 1 der Verstellpumpe 2 geführt wird. Gegen­ sinnig wird der Förderstromregler 1 vom Pumpendruck aus der Leitung 4 beaufschlagt. Der Förderstromregler ist so­ mit als Differenzdruckregler aufgebaut, bei dem der Pum­ pendruck das Verstellglied der Pumpe in Richtung minima­ ler Fördermenge und der Lastdruck zusammen mit einer nicht dargestellten Regelfeder das Verstellglied in Rich­ tung maximaler Fördermenge beaufschlagt. Wird eines der Wegeventile 11 bzw. 12 geöffnet, so wird die Fördermenge entsprechend erhöht, so daß der Differenzdruck gleich bleibt. Reicht beim Zuschalten weiterer Verbraucher der von der Pumpe gelieferte Förderstrom nicht aus, wenn die betätigten Wegeventile zu große Drosselquerschnitte frei­ geben, so sinkt der Pumpendruck. In diesem Fall soll der Durchfluß durch alle Wegeventile verhältnisgleich, also gleich dem Verhältnis der am jeweiligen Wegeventil ein­ gestellten Durchflußmengen verringert, der Verbraucher­ strom also begrenzt werden.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich sind die Wegeventile 11, 12 hy­ draulisch gesteuert, indem je nach Verstellrichtung über die Leitungen a 1 bzw. b 1 Vorsteuerdruck zugeführt wird. Dieser Vorsteuerdruck wird an je einem jedem Wegeventil zugeordneten Vorsteuergerät 23 bzw. 24 eingestellt. Jeder Vorsteuergeber ist als Druckteiler mit jeweils zwei ge­ gensinnig verstellbaren Drosselventilen 25, 26 bzw. 27, 28 ausgebildet. Die Drosselventile 25 und 26 liegen in Serie zwischen einer Steuerdruckleitung 30 und einem Tank T. Die Vorsteuerdruckleitung a 1 zum Wegeventil 11 ist an die Verbindung zwischen den beiden Drosselventilen 25 und 26 angeschlossen. Entsprechendes gilt auch für die Drossel­ ventile 27 und 28 zum Einstellen eines Vorsteuerdruckes auf der Leitung b 1 zum Wegeventil 11. Das Vorsteuergerät 24 zum Ansteuern des Wegeventils 12 ist in entsprechender Weise aufgebaut.

Die Betätigung des Vorsteuergebers erfolgt durch einen Handgriff 31. Bei dessen Verstellung zum Einstellen eines Vorsteuerdruckes auf der Leitung a 1 wird die obere Düse 25 geöffnet und die untere Düse 26 in Schließrichtung ver­ stellt, wodurch der Druck in der Leitung a 1 ansteigt. Im unbetätigten Zustand ist die obere Düse 25 geschlossen und die untere Düse 26 zum Tank hin offen.

Der Steuerdruck in der Leitung 30 wird an einem Regelven­ til 34 eingestellt. Das Regelventil 34 ist ein Dreiwegeven­ til mit einem mit einer Steuerdruckpumpe 35 verbundenen Anschluß 36, einem zum Tank T führenden Anschluß 37 und einem Steuer­ druckanschluß 38 für die Leitung 30. Die Steuerdruckpumpe 35 ist von einem Druckbegrenzungsventil 39 abgesichert.

Das Regelventil 34 wird von der Druckdifferenz zwischen dem Druck der Pumpe 2 und dem höchsten Lastdruck in der Leitung 21 verstellt. Hierzu ist ein Servozylinder 40 mit einem Kolben 41 vorgesehen, der Zylinderräume abteilt, die über Leitungen 43 und 44 mit der Lastdruck­ leitung 21 und der Druckleitung 4 verbunden sind. Das Re­ gelventil 34 wird von einer Feder 44 in eine die Steuer­ druckleitung 30 mit dem Tank T verbindende Stellung ge­ drückt.

Die Wirkungsweise ist folgende: Aus der dargestellten Aus­ gangslage, in der zunächst die Steuerdruckleitung 30 zu den Vorsteuergeräten 23 und 24 über die Anschlüsse 37, 38 mit dem Tank T verbunden ist, wird entgegen der Kraft der Feder 44 durch den von der Pumpe 2 in der Leitung 4 ge­ lieferten Pumpendruck der Kolben 41 mit Druck beaufschlagt und das Regelventil in eine den Pumpenanschluß 36 mit der Steuerdruckleitung 30 verbindende Stellung verschoben. Da­ mit läßt sich in der Steuerdruckleitung 30 ein vorbestimm­ ter Steuerdruck einstellen, mit dem die Vorsteuergeräte beaufschlagt werden, von denen ein zum Verstellen der zu­ gehörigen Wegeventile 11 und 12 gewünschter Vorsteuerdruck durch Druckteilung erzeugt wird. Solange der von der Verstellpumpe 2 gelie­ ferte Förderstrom zur Speisung der Verbraucher ausreicht, ist die am Kolben 41 wirkende Druckdifferenz groß genug, um das Regelventil 34 in der offenen Lage zu halten und den vorbestimmten maximalen Steuerdruck in 30 zu halten.

Vermindert sich jedoch der Pumpendruck, weil beispielswei­ se den Verbrauchern eine zu große Druckmittelmenge zugeführt wird, so verringert sich auch die am Kolben 41 des Servozylinders 40 wirkende Druckdifferenz. Die Feder 44 kann nun das Regelventil in eine die Steuerdrucklei­ tung 30 mit dem Tankanschluß 37 verbindende Lage ver­ schieben, die Steuerdruckleitung wird zum Tank geöffnet, so daß sich der Steuerdruck verringert. Demzufolge werden alle Vorsteuergeräte 23 und 24 mit einem geringeren Steu­ erdruck versorgt, so daß sich auch der Vorsteuerdruck in den zu den Wegeventilen führenden Vorsteuerleitungen a 1 und b 1 verhältnisgleich erniedrigt. Es wird also der Hub der Wegeventile proportional zurückgestellt und der Verbraucherstrom entsprechend verringert.

In Fig. 2 ist ein abgeändertes Regelventil 50 dargestellt, das aus einem Druckminderventil 51 in Zweiwege-Ausführung und einem von der Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem höchsten Lastdruck betätigten Proportionalventil 52 besteht. Das Druckminderventil 51 ist eingangsseitig an eine Steuerdruckpumpe 35 angeschlossen, die über das Ventil 39 abgesichert ist. Ausgangsseitig ist das Ventil 51 an die zu den nicht dargestellten Vorsteuergeräten füh­ rende Steuerdruckleitung 30 angeschlossen. Das Druckminder­ ventil 51 wird von einer Feder 53 in Schließrichtung und vom Druck in der Leitung 54 in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Der Druck in der Leitung 54 wird von dem Proportionalventil 52 eingestellt, das in einer Leitung 55 vorgesehen ist, die von der Pumpe 35 über eine Drosselstelle 56 zum Tank T führt. Der Anschluß der Leitung 54 erfolgt zwischen dem Ausgang des Proportionalventils 52 und der Drosselstelle 56.

Die Wirkungsweise des in Fig. 2 dargestellten Regelventils 50 ist wie folgt: Solange der Pumpendruck, der über die Leitung 44 an das Proportionalventil 52 geführt wird, groß genug ist, um das Ventil 52 abzusperren, ist die Leitung 54 über die Drosselstelle 56 zum Tank hin druckentlastet und wird das Ventil 51 von der Feder 53 in die Offenstellung gedrückt, so daß in der Steuerdruckleitung 30 der von der Pumpe 35 gelieferte Druck aufgebaut wird. Sinkt infolge einer zu großen von den Verbrauchern geforderten Druckmittelmenge der Druck der Pumpe 2, so verringert sich die am Propor­ tionalventil 52 anliegende Druckdifferenz und wird das Ventil 52 in die dargestellte Lage verschoben, in der ein Teil-Volumenstrom von der Pumpe 35 über die Leitung 55 und die Drosselstelle 56 zum Tank T hin abgeleitet wird. Der von der Drossel 56 angestaute Druck wirkt über die Leitung 54 so auf das Druckreduzierventil 51, daß der Steuerdruck in der Leitung 30 verringert wird. Durch den verringerten Steuerdruck wird der an den Vorsteuergeräten 23 und 24 der Fig. 1 eingestellte Vorsteuerdruck entsprechend verringert.

In einer weiteren Ausbildungsvariante entsprechend Fig. 3 wirkt der Druck in der Pilotleitung 54 auf das Druckbe­ grenzungsventil 39; damit kann das Druckreduzierventil 51 vollständig entfallen.

In Fig. 1 ist in der Lastdruckleitung 21 eine Drosselstelle 60 angeordnet und ist an die Lastdruckleitung ein Druckbe­ grenzungsventil 61 angeschlossen, das auf einen geringeren als den maximalen Verbraucherdruck eingestellt ist.

Die Wirkungsweise ist folgende: Fährt einer der Verbraucher 14 oder 15 auf Anschlag, d.h. gelangt der Kolben des Hub­ zylinders in eine Endstellung, so steigt der auf den Kolben wirkende Druck auf einen Wert, der gleich dem Pumpendruck ist. D.h., daß die Druckdifferenz am zugehörigen Wegeventil 11 oder 12 Null ist, so daß auch das Regelventil 34 mit der Druckdifferenz Null beaufschlagt wird, wodurch es von der Feder 44 in die die Steuerdruckleitung 30 mit dem Tank T verbindende Stellung verschoben wird. Dadurch wird der Steuerdruck erniedrigt und der Verbraucherstrom in der ge­ schilderten Weise proportional begrenzt, obwohl die von der Pumpe 2 gelieferte Fördermenge ausreicht.

In diesem Fall spricht das Druckbegrenzungsventil 61 an, sobald ein Hubylinder 14 oder 15 auf Anschlag gefahren ist und der davon herrührende maximale Lastdruck so lange an­ steht, daß der Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils 61 stromab der Drossel 60 erreicht wird. Spricht das Druck­ begrenzungsventil 61 an, so wird der Lastdruck stromab der Drossel 60 verringert und das Regelventil 34 bleibt in der Stellung für den gewünschten Steuerdruck in der Leitung 30. Es ist also mit dieser Einrichtung vermieden, daß bei Er­ reichen der Endstellung in einem der Verbraucher der Steuer­ druck verringert wird und damit die Verbraucherstrombe­ grenzung wirksam wird, solange der von der Pumpe 2 gelie­ ferte Förderstrom ausreicht, die Verbraucher zu versorgen.

Die aus der Drossel 60 und dem Druckminderventil 61 be­ stehende Zusatzeinrichtung ist auch bei anderen Ausfüh­ rungsformen der Verbraucherstrombegrenzung wirksam. So wird bei der Steueranordnung der Patentanmeldung P 35 32 816.9 der vom Druckregelventil erzeugte Regeldruck an die den Wege­ ventilen vorgeschalteten Druckwaagen geführt, um bei nicht ausreichender Fördermenge den über die Druckwaagen zu den Verbrauchern führenden Druckmittelstrom zu begrenzen. Das Druckregelventil wird ebenfalls von der Druckdifferenz zwi­ schen dem Pumpendruck und dem höchsten Verbraucherdruck beaufschlagt. Somit kann auch bei einer derartigen Steuer­ anordnung mittels der Zusatzeinrichtung 60, 61 beim Fahren eines Hubzylinders auf Anschlag die Druckdifferenz von Null am Regelventil vermieden werden, die zu einem ent­ sprechend verringerten Steuerdruck und damit zu einem proportionalen Schließen der Druckwaagen führt.

Claims (9)

1. Steueranordnung für mindestens zwei von mindestens einer Pumpe gespeiste hydraulische Verbraucher, bei der jedem Verbraucher ein richtungs- und geschwindig­ keitssteuerndes hydraulisch mittels eines Vorsteuer­ druckes betätigtes Wegeventil zugeordnet ist, wobei der Vorsteuerdruck an jeweils einem jedem Wegeventil zugeordneten und von einem Steuerdruck beaufschlagten Vorsteuergerät einstellbar ist, und zwischen den je­ weiligen Wegeventilen und der Pumpe eine Druckwaage vorgesehen ist, die zur Einstellung eines lastunab­ hängigen Durchflusses von einer zwischen dem Eingang und dem Ausgang des zugehörigen Wegeventils herr­ schenden Druckdifferenz beaufschlagt ist, und bei der eine Einrichtung zur verhältnisgleichen Verrin­ gerung des Durchflusses durch die angesteuerten Wege­ ventile bei nicht ausreichender Pumpenfördermenge vor­ gesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer­ druck für die Vorsteuergeräte (23, 24) an einem Regel­ ventil (34, 50) einstellbar ist, das von einer Druck­ differenz zwischen dem Pumpendruck und dem höchsten Verbraucherdruck beaufschlagt ist und dessen Ausgang an eine zu den Vorsteuergeräten führende gemeinsame Steuerdruckleitung (30) angeschlossen ist.
2. 2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Regelventil (34) ein Dreiwegeventil ist, dessen Kolben von einer Feder (44) in eine die Steu­ erdruckleitung (30) mit einem Tank verbindende Stel­ lung und gegensinnig von dem Pumpendruck entgegen dem Verbraucherdruck in eine die Steuerdruckleitung mit einer Druckmittelquelle (35) verbindende Stellung beaufschlagt ist.
3. 3. Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kolben des Regelventils (34) von einem von der Druckdifferenz beaufschlagten Hilfskolben (41) betätigbar ist.
4. 4. Steueranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben des Regelventils (34) gleich­ sinnig zur Federkraft mit dem Steuerdruck beaufschlagt ist.
5. 5. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (50) ein Zweiwegeventil (51) auf­ weist, dessen Kolben von einer Feder (53) in eine die Steuerdruckleitung (30) gegenüber einer Druckmittel­ quelle (35) absperrende und gegensinnig von einem Druck in einer die Steuerdruckleitung mit der Druckmittel­ quelle verbindende Stellung beaufschlagt ist, und daß an eine Leitung zwischen der Druckmittelquelle (35) und dem Zweiwegeventil (51) ein Bypassventil (52) ange­ schlossen ist, das ausgangsseitig einen das Zweiwege­ ventil entgegen der Federkraft zusätzlich beaufschla­ genden Druck in der Leitung (54) bereitstellt, und dessen Ausgang über eine Drosselstelle (56) mit einem Tank verbunden ist.
6. 6. Steueranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypassventil (52) ein Zweiwegeproportionalven­ til ist, das zwischen der Druckmittelquelle und dem Tank vorgesehen ist.
7. 7. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdruckleitung (30) unmittelbar an die Druckmittelquelle (35) und an ein Bypassventil (Pro­ portionalventil 52) angeschlossen ist, dessen Ausgang über eine Festdrossel (56) mit einem Tank verbunden ist und das ausgangsseitig stromauf der Festdrossel (56) einen Pilotdruck bereitstellt, der über eine Steuer­ leitung (54) auf ein an die Druckmittelquelle (35) an­ geschlossenes Druckbegrenzungsventil (39) wirkt.
8. 8. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuergeräte (23, 24) als Druckteiler mit jeweils zwei paarweise gemeinsam und gegensinnig verstellbaren Drosselventilen (25, 26; 27, 28) ausgebildet sind, wobei die Steuerdruckleitung (30) jeweils über zwei in Serie liegende Drosselven­ tile mit dem Tank verbunden ist und die zu dem zuge­ ordneten Wegeventil (11, 12) führende Vorsteuerdruck­ leitung (a 1, b 1) an die Verbindung zwischen beiden Drosselventilen angeschlossen ist.
9. 9. Steueranordnung für mindestens zwei von mindestens einer Pumpe gespeiste Verbraucher, bei der jedem Verbraucher ein richtungs- und geschwindigkeits­ steuerndes Wegeventil zugeordnet ist und zwischen dem jeweiligen Wegeventil und der Pumpe eine Druck­ waage vorgesehen ist, die zur Einstellung eines lastunabhängigen Durchflusses von einer zwischen dem Eingang und dem Ausgang des zugehörigen Wege­ ventils herrschenden Druckdifferenz beaufschlagt ist, und bei der eine Einrichtung zur verhältnis­ gleichen Verringerung des Durchflusses durch die angesteuerten Wegeventile bei nicht ausreichender Pumpenfördermenge vorgesehen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an die den jeweils höchsten Last­ druck zu dem Regelventil (34, 50) führenden Leitung (21) ein Druckbegrenzungsventil (61) angeschlossen ist, das auf einen geringeren Druck als den maximalen Pumpendruck eingestellt ist, und daß in der Last­ druckleitung (21) stromauf des Druckminderventils eine Drosselstelle (60) vorgesehen ist.