DE4210252C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine lastdruckunabhängige, hydraulische Antriebsvorrichtung
für Arbeitsgeräte an Baumaschinen, Landmaschinen, Flurförderfahrzeugen
und dgl. nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Antriebsvorrichtungen werden als Mobilhydraulik beispielsweise
in Gradern verwendet und dienen dort zur Betätigung der Schar, des Frontschilds,
des Heckaufreißers und anderen Funktionen.
Der DE-OS 33 21 483 ist eine hydraulische Einrichtung zu entnehmen, mit
einer Pumpe und mindestens zwei von dieser beaufschlagten Verbrauchern
hydraulischer Energie, wobei vor jedem dieser Verbraucher ein in Zwischenstellungen drosselndes Steuer-Wegeventil geschaltet ist und in die
Leitung zwischen der Pumpe und diesem Steuer-Wegeventil ein hydraulisch
gesteuertes Zusatzventil geschaltet ist, welches in Schließrichtung von
dem Druck vor diesem Steuer-Wegeventil beaufschlagt und entgegengesetzt
von dem Druck des zugeordneten Verbrauchers belastet ist, wobei, um eine
lastunabhängige Aufteilung des Pumpenstromes sowohl für Pumpen mit als
auch für Pumpen ohne Bedarfsstromregelung (Load-Sensing) zu erzielen, das
Zusatzwegeventil mit zwei Zusatz-Steuerdruckräumen versehen ist, von
denen der in Schließrichtung wirkende von dem Druck des den höchsten
Druck führende von allen Verbrauchern beaufschlagt ist und der entgegengesetzt
wirkende Zusatz-Steuerdruckraum von dem Druck in der Förderleitung
der Pumpe beaufschlagt ist.
Das Attribut "lastdruckunabhängig" bezieht sich auf die Verstellgeschwindigkeit
der einzelnen Arbeitsgeräte, die unabhängig von dem Lastdruck der
vom gerade zu behandelnden Untergrund auf die Arbeitsgeräte wirkt. Diese
Unabhängigkeit wird durch ein sogenanntes Loadsensing-System erzielt, das
im wesentlichen eine zentrale, hydraulisch verstellbare Verstellpumpe mit
einem hydraulisch betätigbaren Verstellorgan zur Regelung des Förderdrucks
und eine hydraulische Druckmeldeeinrichtung zur Übertragung des an
einem angesteuerten Arbeitszylinder anstehenden Lastdruckes an das Stellorgan
der Verstellpumpe umfaßt. Diese Druckmeldeeinrichtung übermittelt
so den anstehenden Lastdruck an das Stellorgan der Verstellpumpe, die den
entsprechenden Steuerschieber mit einem Förderdruck beaufschlagt, der um
einen auslegungsbedingten, konstanten Differenzdruck über dem anstehenden
Lastdruck liegt. Werden mehrere Arbeitszylinder gleichzeitig angesteuert,
so wird über entsprechende Wechselventile in den Verzweigungen der Druckmeldeeinrichtung der höchste anstehende Lastdruck dem Stellorgan der
Verstellpumpe gemeldet.
Aufgrund der Ansteuerung des entsprechenden Steuerschiebers mit einem
konstanten Differenzdruck über dem am Arbeitszylinder anstehenden Lastdruck
wird das von dem Arbeitszylinder betätigte Arbeitsgerät mit einer
im wesentlichen gleichbleibenden, von der Stellung des Steuerschiebers
abhängigen Geschwindigkeit bewegt, was die Bedingung solcher Arbeitsgeräte
wesentlich erleichtert. Darüber hinaus muß die Verstellpumpe aufgrund
des Loadsensing-Systems bei einem vergleichsweise geringen Förderstrombedarf
nur mit Teillast betrieben werden, wodurch keine förderrstromabhängigen
Verluste auftreten und der Wirkungsgrad der hydraulischen Antriebsvorrichtung
erhöht wird.
Lastdruckunabhängige, hydraulische Antriebsvorrichtungen mit Loadsensing-
Systemen haben aufgrund der damit verbundenen auslegungsmäßigen Verstellgeschwindigkeit der Arbeitsgeräte allerdings den Nachteil, daß schnellere
Bewegungen der Arbeitsgeräte, wie sie beim Instellungbringen oder Rückführen,
bei Leerhüben oder beim Ausweichen, insbesondere der Arbeitsgeräte,
in Gefahrensituationen wünschenswert oder notwendig sind, nicht
durchgeführt werden können. Für eine rasche Reaktion auf einsatzuntypische
Vorkommnisse reicht die systembedingte, auslegungsmäßige Verstellgeschwindigkeit
der Arbeitsgeräte nicht aus, was sich z. B. auch beim Ausweichen
bzw. Umfahren von Hindernissen, wie Schächten, Randsteinen usw.
nachteilig auf die Arbeitsgeschwindigkeit auswirkt.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine lastdruckunabhängige,
hydraulische Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art
so weiterzubilden, daß unabhängig vom Loadsensing-System eine deutlich
höhere Verstellgeschwindigkeit der Arbeitsgänge erreicht wird. Es soll
also ein sogenannter "Eilgang" für die Arbeitsgeräte geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches
1 angegebenen Merkmale gelöst. Demnach ist die Erfindung durch den Grundgedanken
verkörpert, daß das Stellorgan der Verstellpumpe unabhängig von
der Druckmeldeeinrichtung mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, der
deutlich über dem anstehenden Lastdruck liegt. Damit arbeitet die Verstellpumpe
in diesem Betriebszustand mit einem gegenüber dem durch das
Loadsensing-System gegebenen Druck deutlich höheren Förderdruck, so daß
ein angesteuerter Arbeitszylinder mit einerr entsprechend deutlich vergrößerten
Verstellgesschwindigkeit bewegt wird. Der höhere Steuerdruck kann
dabei von einem beliebigen, im hydraulischen System zur Verfügung stehenden
Druckspeicher oder -erzeuger abgenommen werden. Die erfindungsgemäße
Antriebsvorrichtung weist demzufolge einen "Eilgang" auf, mit dessen
Hilfe der Maschinenführer auf die eingangs erwähnten einsatzuntypischen
Vorkommnisse schnell reagieren und die Arbeitsgänge in kürzerer Zeit in
Stellung bringen oder rückführen und insbesondere schnelle Leerhübe ausführen
kann.
Wird das Stellorgan der Verstellpumpe im Eilgang mit einem Steuerdruck
des im Patentanspruch 2 angegebenen Niveaus bedient, so fördert die Verstellpumpe
innerhalb ihrer Stellzeit schlagartig mit Maximalnenndruck, so
daß eine maximale Verstellgeschwindigkeit der angesteuerten Arbeitsgäte
erzielt wird.
Anspruch 3 kennzeichnet eine konstruktiv besonders einfache und geschickte
Lösung für die Druckbeaufschlagung des Pumpen-Stellorgans im Eilgang.
Sobald mit Einschalten des Eilgangs das Steuerventil in der Rückkopplungsleitung
zwischen dem Fördergang der Verstellpumpe und deren
Stellorgan geöffnet worden ist, wird der um einen auslegungsbedingten
Differenzdruck über dem anstehenden Lastdruck liegende Förderdruck der
Pumpe auf deren Stellorgan gelegt, was wiederum dazu führt, daß der Förderdruck
der Pumpe sich erhöht. Durch die Rückkopplung wird die Pumpe
also innerhalb ihrer Stellzeit, die im Bereich von Sekundenbruchteilen
liegt, auf Maximal-Nenndruck gestellt.
Wird das Steuerventil in der Rückkopplungsleitung geschlossen, liegt am
Stellorgan der Förderpumpe wieder der von der Druckmeldeeinrichtung gelieferte
Lastdruck an, so daß das hydraulische System wieder mit lastdruckunabhängiger,
durch die Stellung des Steuerschiebers vorgegebener
Verstellgeschwindigkeit der Arbeitszylinder arbeitet.
Durch das nach Anspruch 4 vorgesehene Sperrglied in der Druckmeldeleitung
wird vermieden, daß bei der Betätigung des Eilgangs das unter hohem Druck
stehende Druckmittel entgegen der Druckmelderichtung des Loadsensing-
Systems zum Druckmitteltank abfließt.
Bei dem Sperrglied kann es sich vorteilhafterweise um ein Rückschlagventil
(Anspruch 5) oder eine Drossel (Anspruch 6) handeln. Obwohl eine
Drossel in ihrer Sperrwirkung keine Vorzugsrichtung hat, ist sie als
entgegen der Druckmelderichtung wirkendes Sperrglied geeignet. Bei wirksamem
Loadsensing-System - also bei inaktivem Eilgang - setzt die Drossel
der ohne nennenswerten Druckmittelfluß stattfindenden Druckweiterleitung
innerhalb der Druckmeldeleitung praktisch keinen Widerstand entgegen. Bei
aktiviertem Eilgang reicht die Drosselwirkung aus, um einen nennenswerten
Abfluß von Druckmittel in der Druckmelderichtung entgegengesetzter Richtung
zu unterbinden.
Die Ansprüche 7 bis 9 kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen von Antriebsvorrichtungen,
bei denen im Zusammenhang mit dem Loadsensing-System
Druckwaagen vorgesehen sind, die jeweils einen oder mehreren, zu Blöcken
zusammengefaßten Steuerschiebern der Arbeitszylinder vorgeschaltet sind.
Diese Druckwaagen, deren Steuereingang jeweils mit einem entsprechenden
Lastdruck beaufschlagt ist, haben die Funktion, daß an ihrem Ausgang das
Druckmittel lediglich mit einem Druck weitergegeben wird, der um einen
auslegungsbedingten Differenzdruck über dem Lastdruck liegt. Werden zwei
Arbeitszylinder gleichzeitig angesteuert, so wird zwar von der Verstellpumpe
Druckmittel mit einem Förderdruck abgegeben, der um den auslegungsbedingten
bedingten Differenzdruck über dem höheren der an den beiden Arbeitszylindern
anstehenden Lastdrücken liegt, jedoch wird durch die Aktion derjenigen
Druckwaage, die dem mit dem niedrigeren Lastdruck beaufschlagten
Arbeitszylinder zugeordnet ist, der Förderdruck der Verstellpumpe auf
einen Wert reduziert, der um den auslgegungsbedingten Differenzdruck über
dem Lastdruck liegt. Beiden Steuerschiebern wird also der Förderstrom mit
unterschiedlichen Beaufschlagungsdrücken zugeführt, die jedoch beide um
einen gleichen Differenzdruck über dem jeweils anstehenden Lastdruck
liegen. Damit werden beide Arbeitszylinder mit der über die Stellung des
entsprechenden Steuerschiebers vorgewählten Verstellgeschwindigkeit betätigt.
Aus der vorstehenden Erläuterung wird deutlich, daß ohne weitere Maßnahmen
der Eilgang bei Hydrauliksystemen mit Druckwaagen wirkungslos wäre,
da diese aufgrund ihrer bestimmungsgemäßen Funktion den erhöhten Förderdruck
der Verstellpumpe auf einen Beaufschlagungsdruck reduziere würden,
der wiederum nur um den auslegungsbedingten Differenzdruck über dem Lastdruck
liegt. Es würde also keine Änderung der Verstellgeschwindigkeit
eintreten, wie sie im Eilgang bezweckt ist.
Um dies zu vermeiden, ist nach Anspruch 7 vorgesehen, daß die Steuereingänge
der Druckwaagen ebenfalls mit dem das Stellorgan der Verstellpumpe
beaufschlagenden, erhöhten Steuerdruck beaufschlagbar sind. Damit wird
praktisch an den Steuereingängen ein gegenüber dem tatsächlich anstehenden
Lastdruck erhöhter Lastdruck simuliert, wodurch die Druckwaagen wirkungslos
bleiben und den vollen Förderdruck der Verstellpumpe über die
entsprechenden Steuerschieber zu den Arbeitszylindern durchtreten lassen.
Letztere werden also bei ganz geöffnetem Steuerschieber mit der dem maximnalen
Förderstrom der Verstellpumpe entsprechenden Verstellgeschwindigkeit
betätigt.
Anspruch 8 gibt eine konstruktiv besonders einfache Alternative für die
Druckbeaufschlagung der Druckwaagen-Steuereingänge an.
Durch die im Anspruch 9 angegebenen Maßnahmen wird vermieden, daß im
Eilgangbetrieb Druckmittel unter hohem Druck über die den Druckwaagen
zugeordneten Verbindungs- und Druckmeldeleitungen zum Druckmittelreservoir
abfließen kann.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung entnehmbar, in der Ausführungsbeispiele anhand der
beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen Schaltbilder dreier erfindungsgemäßer Antriebsvorrichtungen
in unterschiedlichen Ausführungsformen.
Fig. 1 zeigt eine lastdruckunabhängige, hydraulische Antriebsvorrichtung
mit Loadsensing-System, die beispielsweise zur Betätigung der (nicht
dargestellten) Arbeitszylinder an der Schar eines Graders dient. Die
Antriebsvorrichtung umfaßt eine zentrale Verstellpumpe 1, die das Druckmittel
von einem Tank 2 als Druckmittelreservoir in die Vorlaufleitung 3
mit einem regelbaren Förderdruck pF pumpt. Die Verstellpumpe 1 ist herkömmlicher
Bauart. Zur Regelung des Förderdruckes weist sie ein hydraulisch
betätigbares Stellorgan in Form eines Druck-Förderstromreglers 4
auf, dessen Steuereingang mit der hydraulischen Druckmeldeeinrichtung 5
verbunden ist. Die Vorlaufleitung 3 verzweigt zu den drei identisch aufgebauten,
üblichen Steuerschiebern 6, die über mechanische Vorrichtungen
betätigt werden. Auch eine hydraulische Betätigung ist üblicherweise
möglich.
Versorgungsseitig geht von diesen Steuerschiebern 6 eine in den Tank 2
mündende Rücklaufleitung 7 ab. Von den Steuerschiebern 6 führen weiterhin
zwei Verbindungsleitungen 8, 9 zu den entsprechenden (nicht dargestellten)
Arbeitszylindern. Diese Verbindungsleitungen 8, 9 können mit der Vorlauf-
bzw. Rücklaufleitung 3 bzw. 7 je nach gewünschter Betätigungsrichtung des
Arbeitszylinders verbunden werden. Jeder Steuerschieber 6 ist darüber
hinaus mit einem Druckmeldeanschluß 10 versehen, über den jeweils der
verbraucherseitig anstehende Lastdruck bei Betätigung der Steuerschieber
6 abgegriffen werden kann. An die Druckmeldeanschlüsse 10 der Steuerschieber
6 ist die verzweigte Druckmeldeleitung 11 der Druckmeldeeinrichtung
5 angeschlossen, welche Leitung zum Druck-Förderstromregler 4 führt.
An den Verzweigungspunkten der Druckmeldeleitung 11 sind Wechselventile
12 eingebaut, mit deren Hilfe bei gleichzeitiger Betätigung mehrere
Steuerschieber 6 der höchste an den Druckmeldeanschlüssen 10 der einzelnen
Steuerschieber 6 anstehende Lastdruck pLS dem Druck-Förderstromregler
4 als Steuerdruck zugeführt wird. Die Druckmeldeleitung 11 ist weiterhin
über eine Tankverbindungsleitung 13 mit der Rücklaufleitung 7 verbunden.
Vorstehend beschriebene Loadsensing-Systeme mit Druckmeldeeinrichtungen 6
sind üblicher St. d. T. und werden verbreitet in Mobilhydraulikeinrichtungen
von Baumaschinen, Landmaschinen, Flurförderfahrzeugen und dgl. eingesetzt.
Die Einheit aus Verstellpumpe 1, Druck-Förderstromregler 4 und
Druckmeldeeinrichtung 5 hat die Funktion, daß der Förderdruck pF der
Verstellpumpe 1 so eingestellt wird, daß er um einen konstanten, auslegungsmäßigen
Differenzdruck ΔpLS über dem höchsten von der Loadsensing-Druckmeldeeinrichtung
5 zum Druck-Förderrstromregler 4 gemeldeten Lastdruck
pLS liegt. ΔpLS liegt in der Größenordnung von 10 bis 25 bar.
Damit ist die der Wurzel des Druckunterschiedes ΔpLS proportionale
Verstellgeschwindigkeit ebenfalls konstant und kann an sich systembedingt
nicht erhöht werden.
Um demgegenüber einen Eilgang zur Verfügung zu haben, ist eine Rückkopplungsleitung 14 zwischen der Vorlaufleitung 3 und der Druckmeldeleitung
11 vorgesehen. In dieser Rückkopplungsleitung 14 sitzt ein Steuerventil
15 zum Öffnen und Schließen dieser Leitung, das elektromagnetisch betätigt
ist. Eine manuelle, hydraulische oder pneumatische Betätigung ist
ebenfalls möglich. Mit Hilfe der Rückkopplungsleitung 14 und des Steuerventils
15 kann der Förderausgang der Verstellpumpe 1 direkt mit dem
Druck-Förderstromregler 4 der Pumpe 1 verbunden werden. Sobald das Steuerventil
15 auf Durchgang geschaltet ist, steigt der Förderdruck pF der
entsprechend der Druckreglereinrichtung maximal erreichbaren Höchstdruck,
bei dem es sich in der Regel um den Maximal-Nenndruck der Pumpe 1 handelt.
Diese automatische Einstellung beruht auf der Wirkung des Druck-
Förderstromreglers 4 der Verstellpumpe 1, nämlich daß der Förderdruck pF
immer um einen auslegungsgemäßen Differenzdruck ΔpLS höher aufgebaut
wird, als der am Druck-Förderstromregler 4 gemeldete Lastdruck pLS.
Damit bei Betätigung des Eilgangs und dem damit verbundenen Durchschalten
des Steuerventils 15 kein Druckmittel über die mit dem Systemhöchstdruck
beaufschlagte Druckmeldeleitung 11 je nach zufälliger Stellung der Wechselventile
12 über einen der Steuerschieber 6 oder die Tankverbindungsleitung
13 zum Tank 2 hin abfließen kann, ist ein Rückschlagventil 16 in
die Druckmelderichtung D vor dem Einmündungspunkt der Rückkopplungsleitung
14 in die Druckmeldeleitung 11 eingebaut, wobei die Sperrichtung des
Rückschlagventils 16 entgegen der Druckmelderichtung D zeigt. Falls der
Eilgang über das Steuerventil 15 nicht betätigt ist, sind die Rückkopplungsleitung 14 und insbesondere das Rückschlagventil 16 wirkungslos, da
bei der Loadsensing-Druckmeldung in der Druckmeldeleitung 11 ein Ölstrom
nur von den Steuerschiebern 6 zum Druck-Förderstromregler 4 fließt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung
gemäß Fig. 2 sind zwei getrennte Steuerschieberblöcke 17, 18 mit jeweils
hydraulisch parallel geschalteten Steuerschiebern 6, 6′ vorgesehen. Die
Blöcke 17, 18 sind jeweils im wesentlichen entsprechend dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 aufgebaut. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen
Bezugszeichen (ggf. unter Hinzufügen eines Apostrophs) versehen. Zur
Vermeidung von Wiederholungen werden lediglich die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 erläutert:
In erster Linie ist jeder Steuerschieberblock 17, 18 eingangsseitig mit
einer Druckwaage 19, 19′ in der sich verzweigenden Vorlaufleitung 3 versehen.
Diese Druckwaagen 19, 19′ weisen Steuereingänge auf, die mit dem
ausgangsseitig anliegenden Lastdruck beaufschlagt werden. Aufgabe der
Druckwaagen 19, 19′ ist es, den Förderstrom durch die Vorlaufleitung 3
soweit zu drosseln, daß der Druck ausgangsseitig der Druckwaage 19, 19′
unabhängig vom Eingangsdruck um einen konstanten Differenzdruck über dem
an ihrem Steuereingang anliegenden Lastdruck liegt. Dieser Differenzdruck
wird vorzugsweise entsprechend dem auslegungsgemäßen Differenzdruck des
Loadsensing-Systems gewählt.
Die Druckmeldeleitung 11 ist entsprechend der Vorlaufleitung 3 ebenfalls
zu den beiden Steuerschieberblöcken 17, 18 hin verzweigt (Leitungszweige
11, 11′), wobei am Verzweigungspunkt ein weiteres Wechselventil 20 angeordnet
ist.
Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die für die Eilgangsfunktion
zuständigen Bauteile variiert. Das Steuerventil ist ein Abzweigventil
21, das die Rückkopplungsleitung 14 seitens des Druck-Förderstromreglers
4 in zwei Teiläste 22, 23 aufteilt. Diese münden jeweils, bezogen
auf die Druckmelderichtung D, vor dem Wechselventil 20 in die beiden
Zweige 11, 11′ der Druckmeldeleitung. Darüber hinaus sind Stichleitungen
24, 24′ von den beiden Zweigen 11, 11′ der Druckmeldeleitung zu den Steuereingängen
der Druckwaage 19, 19′ vorgesehen. Bezogen auf die Druckmelderichtung
D vor den Abzweigungspunkten der Stichleitungen 24, 24′ sind
wiederum Rückschlagventile 16, 16′ vorgesehen.
Bei nichtaktiviertem Eilgang bleiben die Rückkopplungsleitung 14, deren
Teiläste 22, 23 und die Rückschlagventile 16, 16′ wirkungslos. Aufgrund der
Wechselventile 12, 12′ wird der jeweils höchste Lastdruck pLS an den Steuerschiebern
6 bzw. 6′ in den beiden Zweigen 11, 11′ der Druckmeldeleitung
weiter gemeldet. von diesen beiden Drücken wird aufgrund des Wechselventils
20 nur der höhere dem Druck-Förderstromregler 4 zugeführt. Dadurch
wird der Förderdruck pF der Verstellpumpe 1 gegenüber dem höchsten Lastdruck
pLS auf einen um den auslegungsbedingten Differenzdruck ΔpLS
höheren Wert eingestellt. Richtet sich dieser Förderdruck beispielsweise
nach einem höheren, an einem Steuerschieber 6 des Steuerschieberblocks 17
anliegenden Lastdruck, so bleibt die Druckwaage 19 in diesem Steuerschieberblock
17 wirkungslos. Der Druckwaage 19′ im anderen Steuerschieberblock
18 wird jedoch nur ein geringer Lastdruck über die Stichleitung 24′
gemeldet, so daß diese in Aktion tritt und den eingangsseitig an der
Druckwaage 19′ anstehenden überhöhten Förderdruck so reduziert, daß ausgangsseitig
zu dem entsprechenden Steuerschieber 6′ nur ein Förderdruck
ansteht, der um den auslegungsbedingten Differenzdruck über dem Lastdruck
liegt. Damit werden bei gleichzeitiger Ansteuerung zweier Steuerschieber
6, 6′ in den beiden Steuerschieberblöcken 17, 18 die über die Stellung der
Steuerschieber vorgewählten Verstellgeschwindigkeiten der damit versorgten
Arbeitszylinder gewährleistet.
Bei Betätigung des Eilgangs durch eine entsprechende Ansteuerung des
Abzweigventils 21 wird der Förderdruck der Verstellpumpe 1 über die Rückkopplungsleitung
14, die beiden Teiläste 22, 23 und den zum Druck-Förderstromregler
4 führenden Abschnitt der Druckmeldeleitung 11 auf den
Druck-Förderstromregler 4 gegeben, so daß die Verstellpumpe 1 - wie beschrieben -
innerhalb ihrer Regelzeit von Sekundenbruchteilen den maximalen
Förderdruck bringt. Andererseits wird dieser Druck über die beiden
Zweige 11, 11′ der Druckmeldeleitung und die Stichleitung 24, 24′ den
beiden Druckwaagen 19, 19′ zugeführt, so daß diese funktionslos werden, da
von der Vorlaufleitung 3 her auf die Druckwaagen 19 19′ ebenfalls nur der
Förderdruck wirken kann. Der Förderstrom passiert also die Druckwaagen
19, 19′ ohne Drosselung und damit ohne nennenswerten Druckverlust.
Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen
dem in Fig. 1 gezeigten mit dem Unterschied, daß jedem Steuerschieber 6
eine Druckwaage 19 vorgeschaltet ist. Ansonsten bezeichnen gleiche Bezugszeichen
die gleichen Bauteile, so daß sich eine nochmalige Beschreibung
dieser Bauteile erübrigt.
Für die Eilgangsfunktion ist entsprechend dem Ausführungsbeispiel in
Fig. 2 in der Rückkopplungsleitung 14 ein Abzweigventil 21 vorgesehen,
das die Rückkopplungsleitung 14 seitens des Druck-Förderstromreglers 4 in
zwei Teiläste 22, 23 aufteilt. Teilast 22 mündet direkt in die Druckmeldeleitung
11 der Meldeeinrichtung 5. Der zweite Teilast 23 verzweigt über
Zweigleitungen 25 zu den Steuereingängen der Druckwaagen 19. Weiterhin
ist zwischen den Zweigleitungen 25 jeweils ein Verbindungszweig 26 zu den
steuerschieberseitigen Zweigen der Druckmeldeleitung 11 vorgesehen. Dabei
sind, bezogen auf die Druckmelderichtung D sowohl in den Zweigleitungen
25 als auch den Verbindungszweigen 26 jeweils vor der Einmündung der
Verbindungszweige 26 in die Zweigleitung 25 Rückschlagventile 27, 28
eingebaut, deren Sperrichtung entgegen der Druckmelderichtung D zeigt.
Bei Betätigung des Eilgangs durch eine entsprechende Ansteuerung des
Abzweigventils 21 wird der Ausgang der Verstellpumpe 1 wiederum über die
Rückkopplungsleitung 14, deren Teilast 22 und die Druckmeldeleitung 11
auf den Druck-Förderstromregler 4 der Verstellpumpe 1 gegeben, so daß
diese den Förderhöchstdruck liefert. Dieser wird gleichzeitig über den
Teilast23 und die Zweigleitung 25 auf die Steuereingänge der Druckwaagen
19 gelegt, so daß diese - wie vorstehend bereits beschrieben - wirkungslos
werden. Damit der Förderhöchstdruck nicht über die Verbindungszweige 26 zum Tank 2 entweichen kann, sind die Rückschlagventile 28 in
den Verbindungszweigen 26 vorgesehen.
Ist der Eilgang nicht betätigt, so riegeln die Rückschlagventile 27 die
Zweigleitungen 25 entgegen der Druckmelderichtung D ab, so daß der an den
Steuerschiebern 6 anstehende Lastdruck zuverlässig den Steuereingängen
der Druckwaagen 19 zugeführt wird.
Abschließend soll ein kurzes Auslegungsbeispiel dafür gegeben werden,
welche höheren Verstellgeschwindigkeiten im Eilgang erzielt werden können.
Der gegenüber dem Differenzdruck ΔpLS größere Druckunterschied pH
(Unterschied zwischen Höchstdruck und Lastdruck) bewirkt die größere
Verstellgeschwindigkeit nach der Beziehung:
mit v: Eilgang-Verstellgeschwindigkeit,
mit vLS: Loadsensing-Verstellgeschwindigkeit.
mit vLS: Loadsensing-Verstellgeschwindigkeit.
Der durch den Schieber tretende Förderstrom und damit die Verstellgeschwindigkeit
des Arbeitszylinders werden mit zunehmendem Verbraucherdruck
entsprechend dem kleiner werdenden ΔpH geringer. Der Förderstrom
wird letztlich bei einer Druckdifferenz von ΔpH = ΔpLS so groß, wie
die Fördermenge im Loadsensing-Betrieb. Aufgabenmäßig soll jedoch die
Eilgangschaltung dazu dienen, die Arbeitsgeräte schnell in Stellung zu
bringen oder rasch aus Gefahrenzonen zu bewegen, wobei in der Regel nur
geringere Lastdrücke anstehen, so daß die theoretisch erreichbare Verstellgeschwindigkeit
in diesen Fällen auch annähernd erzielt wird.
Wird der maximale Förderstrom schon vor Erreichen des Pumpen-Höchstdrucks
durch den Steuerschieber geleitet, so bleibt die maximale Geschwindigkeit
bis zu einem gewissen Lastdruck unverändert, wie das folgende Auslegungsbeispiel zeigt:
Loadsensing-Differenzdruck: ΔpLS = 14 bar,
Maximaler Pumpenförderdruck: pmax = 180 bar,
Nennförderstrom bei Loadsensing-Betrieb: QLS = 40 l/min,
Maximaler Förderstrom der Pumpe: Qmax = 103,5 l/min.
Maximaler Pumpenförderdruck: pmax = 180 bar,
Nennförderstrom bei Loadsensing-Betrieb: QLS = 40 l/min,
Maximaler Förderstrom der Pumpe: Qmax = 103,5 l/min.
Erforderliche Druckdifferenz am Steuerschieber, um Qmax durchfließen zu
lassen:
pd = (103,5 : 40)²×ΔpLS = 94 bar.
Damit kann die maximale Geschwindigkeit aufrechterhalten werden bis zu
einem Lastdruck pL von:
pL = pmax - Δpd = 86 bar.
Dies bedeutet, daß erst bei Lastdrücken von höher als 86 bar die maximale
Verstellgeschwindigkeit sich zu vermindern beginnt. Diese beträgt im
Auslegungsbeispiel das 2,6fache der Nenngeschwindigkeit im Loadsensing-Betrieb,
da
vmax = (Qmax : QLS) × vLS = (103,5 : 40) × vLS = 2,6 vLS.
Claims (12)
- 1. Lastdruckunabhängige, hydraulische Antriebsvorrichtung für Arbeitsgeräte an Baumaschine, Landmaschinen, Flurförderfahrzeugen und dgl., insbesondere für Schar, Frontschild, Heckaufreißer oder dgl. an Grader mit
- - einer zentralen, hydraulisch verstellbaren Verstellpumpe (1) zur Druckmittelförderung von einem Druckmittelreservoir (2) zu den Arbeitszylindern der Arbeitsgeräte, wobei die Pumpe (1) ein hydraulisch betätigbares Stellorgan (4) zur Regelung des Förderdrucks (pF) aufweist.
- - den Arbeitszylindern zugeordneten Steuerschiebern (6, 6′) zur Ansteuerung der Arbeitszylinder, und
- - einer hydraulischen Druckmeldeeinrichtung (5) zur Übertragung des einem angesteuerten Arbeitszylinder anstehenden Lastdrucks (pLS) an das Stellorgan (4) der Verstellpumpe (1), die den entsprechenden Steuerschieber (6, 6′) mit einem Förderdruck (pF) beaufschlagt, der um einen auslegungsbedingten, konstanten Differenzdruck (ΔpPS) über dem anstehenden Lastdruck pLS liegt,
- dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (4) der Verstellpumpe (1) unabhängig von der Druckmeldeeinrichtung (5) mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, der deutlich über dem anstehenden Lastdruck (pLS) liegt.
- 2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck für das Stellorgan (4) der Verstellpumpe (1) mindestens dem Maximal-Nenndruck (pmax) der Pumpe (1) abzüglich dem konstanten Differenzdruck (ΔpLS) entspricht.
- 3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderausgang der Verstellpumpe (1) mit deren Stellorgan (4) über eine Rückkopplungsleitung (14) verbindbar ist, in der ein Steuerventil (15, 21) zum Öffnen bzw. Schließen der Rückkopplungsleitung (14) angeordnet ist.
- 4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Stellorgan (Druck-Förderstromregler 4) der Verstellpumpe (1) führende Druckmeldeleitung (11) der Druckmeldeeinrichtung (5) mit einem entgegen der Druckmelderichtung (D) wirkenden Sperrglied versehen ist.
- 5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied ein Rückschlagventil (16, 16′) ist.
- 6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied eine Drossel ist.
- 7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Druckwaagen (19, 19′) vorgesehen sind, die jeweils einem oder mehreren Steuerschiebern (6, 6′) der Arbeitszylinder vorgeschaltet sind, und daß die Steuereingänge der Druckwaage (19, 19′) mit dem das Stellorgan (4) der Verstellpumpe (1) beaufschlagenden Steuerdruck beaufschlagbar sind.
- 8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil in der Rückkopplungsleitung (14) als Abzweigventil (21) mit einem Eingang und zwei Ausgängen ausgebildet ist, wobei mindestens ein Ausgang mit den Steuereingängen der jeweiligen Druckwaage (19, 19′) und mindestens ein Ausgang mit dem Stellorgan (4) der Verstellpumpe (1) verbindbar ist.
- 9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, jeweils mit einer vorgeschalteten Druckwaage (19) versehene Steuerschieber (6) vorgesehen sind, wobei jeder Steuerschieber (6) verbraucherseitig über eine Druckmeldeleitung (26) mit dem Steuereingang der ihm zugeordneten Druckwaage (19) verbunden ist, und daß jeder Steuereingang der Druckwaage (19) über je eine Verbindungsleitung (25, 23) mit dem einen Ausgang des Abzweigventils (21) verbunden ist, und daß jede Druckmeldeleitung (26) und jede Verbindungsleitung (25) mit jeweils einem entgegen der Druckmelderichtung (D) wirkenden Sperrglied (27, 28) versehen ist.
Priority Applications (4)
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EP93100534A EP0563514B1 (de) | 1992-03-28 | 1993-01-15 | Lastdruckunabhängige, hydraulische Antriebsvorrichtung für Arbeitsgeräte an Baumaschinen |
DE59302645T DE59302645D1 (de) | 1992-03-28 | 1993-01-15 | Lastdruckunabhängige, hydraulische Antriebsvorrichtung für Arbeitsgeräte an Baumaschinen |
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