DE4438994A1 - Hydraulikvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydraulikvorrichtung, insbesondere auf eine Hydraulikvorrichtung für Baumaschinen.

Es ist bekannt, in Baumaschinen oder dgl., in welchen minde­ stens zwei Betätigungselemente durch eine einzelne Pumpe be­ trieben werden, eine "Priorität" festzulegen, um die Betäti­ gungselemente so zu steuern, daß eines der Elemente mit einer größeren Ölmenge versorgt wird, als das andere Be­ tätigungselement. Beispielsweise in einem Bagger, worin ein Schwenkbetätiger, insbesondere ein Schwenkmotor, und ein Arm­ betätiger, insbesondere ein Armzylinder, mit Hydrauliköl von einer einzelnen Pumpe versorgt werden, ist die Ölmenge, die für den Schwenkbetrieb notwendig ist, beträchtlich größer, als die Ölmenge, die für den Armbetrieb notwendig sind. Daher wird dem Schwenkmotor durch die Steuerung Ölmenge eine Prio­ rität in der Weise zuerkannt, daß die Ölmenge für den Armzy­ linder begrenzt wird und die Ölmenge für den Schwenkmotor er­ höht wird. Eine solche Beziehung wird auch in dem Fall ange­ wandt, wo eine Schwenkbewegung Priorität vor einer Schaufel­ bewegung haben sollte.

Bisher wurde ein Hubbegrenzer oder eine Drossel verwendet, um die oben erwähnte Prioritätsfunktion zu erfüllen. In Fig. 1 ist ein solcher Hubbegrenzer 101 gezeigt, der mit einem Arm­ zylinder-Steuerventil 103 versehen ist, um einen Steuerschie­ berhub des Armzylinder-Steuerventils 103 auf einen vorbe­ stimmten Bereich zu begrenzen, wodurch verhindert wird, daß ein Ölversorgungsdurchgang 105, der in dem Ventil 103 defi­ niert ist, vollständig geöffnet wird. In Fig. 2 ist dagegen der Fall gezeigt, wo eine Drossel 201 verwendet wird, die in einem parallelen Öldurchgang 203 an der Armzylinderseite vorgesehen, um die Ölmenge, die im Armzylinder-Steuerventil 205 zugeführt wird, zu begrenzen.

In beiden Fällen, nämlich in dem Fall, wo durch den Hubbe­ grenzer verhindert wird, daß der Ölversorgungsdurchgang mit dem Armzylinder-Steuerventil vollständig geöffnet wird, oder in dem Fall, wo eine Drossel die Ölmenge begrenzt, die durch einen Öldurchgang parallel zur Armzylinderseite fließt, wird die zugeführte Ölmenge zu dem Armzylinder vermindert, wobei die ausgegrenzte Ölmenge dem anderen Betätigungselement, ins­ besondere dem Schwenkmotor, zusätzlich zugeführt wird. Im Er­ gebnis hat der Schwenkmotor Priorität vor dem Armzylinder.

Diese konventionellen Vorrichtungen haben jedoch den Nach­ teil, daß der Öldurchgang immer beschränkt ist auf die Menge des hindurchgehenden Öles, selbst wenn nur ein Betätigungselement in Betrieb ist. In anderen Worten bedeutet dies, daß durch die Funktion des Hubbegrenzers oder der Dros­ sel der Schwenkmotor zwar die gewünschte Priorität vor dem Armzylinder hat, wenn sowohl der Schwenkmotor wie auch der Armzylinder in kombinierter Weise betrieben werden, doch wird der Öldurchgang an der Armzylinderseite nachteilig beschränkt auf die Menge des durchgehenden Öles, selbst wenn nur der Armzylinder alleine betrieben wird. Im letzteren Fall verur­ sacht die Begrenzung der Ölmenge, die durch den Öldurchgang an der Armzylinderseite hindurchgeht, mehrere Probleme, wie beispielsweise einen unnötigen Druckverlust, Wärmeerzeugung aufgrund von Überlastung und eine Abnahme der Betriebsge­ schwindigkeit des Armes.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hydraulikvor­ richtung zu schaffen, die in der Lage ist, eine ausreichende Menge an Hydraulikflüssigkeit einem von mehreren Betätigern, insbesondere einem Armzylinder einer Baumaschine zuzuführen, selbst wenn dieser Betätiger allein betrieben wird.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 ge­ löst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Die Hydraulikvorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt in vor­ teilhafter Weise eine variable Prioritätseinrichtung, die in Abhängigkeit vom Betrieb eines Betätigers die Priorität der Betätiger durch Steuerung der zugeführten Mengen von Hydrau­ likflüssigkeit steuert. Auf diese Weise kann beispielsweise einem Schwenkmotor eine variable Priorität gegenüber einem Armzylinder zugewiesen werden.

Die Erfindung wird deutlicher werden anhand der folgenden Be­ schreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen

Fig. 1 ein Hydraulik-Schaltkreisdiagramm mit einem Hubbe­ grenzer zeigt, der in einem Armzylinder-Steuerventil zur Einrichtung einer Prioritätsfunktion für einen Schwenkmotor in konventioneller Weise vorgesehen ist;

Fig. 2 ein Hydraulik-Schaltkreisdiagramm mit einer Drossel zeigt, die in einem Armzylinder-Steuerventil zum Ein­ richten einer Prioritätsfunktion für einen Schwenkmo­ tor in konventioneller Weise vorgesehen ist;

Fig. 3 ein Hydraulik-Schaltkreisdiagramm mit einer variablen Prioritätseinrichtung für einen Schwenkmotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und

Fig. 4A und 4B Teile von Hydraulik-Schaltkreisdiagramme zei­ gen, die jeweils verschiedene Zustände der variablen Prioritätsvorrichtung für den Schwenkmotor von Fig. 3 zeigen, wobei Fig. 4A eine Drossel im entspannten Zu­ stand und Fig. 4B einen gedrosselten Zustand zeigt.

Mit Bezug auf Fig. 3 und 4A und 4B wird nun eine variable Prioritätsvorrichtung für einen Schwenkmotor in einer Bauma­ schine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

In der Baumaschine, die in Fig. 3 und Fig. 4A und 4B gezeigt ist, wird Öl, das von einer einzelnen Pumpe P gepumpt wird, einer Anzahl von Betätigungselementen (nicht gezeigt) in ei­ ner unabhängigen oder kombinierten Weise über einen paral­ lelen Öldurchgang 1 zugeführt. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Steuerventil zum Zuführen des Öls zu einem Schwenkbetäti­ ger, insbesondere einem Schwenkmotor; Bezugszeichen 3 be­ zeichnet ein Steuerventil zum Zuführen von Öl zu einem Bewe­ gungsbetätiger, insbesondere einem Bewegungsmotor; und Be­ zugszeichen 4 bezeichnet ein Steuerventil zum Zuführen von Öl zu einem Armbetätiger, insbesondere einem Armzylinder. Wenn alle Steuerventile 2, 3 und 4 in ihren neutralen Stellungen stehen, kehrt das Öl, das von der Pumpe P gepumpt wird, di­ rekt in einen Tank T über einen mittleren Nebendurchgang 5 zurück.

In einem Öldurchgang 1A parallel zur Armzylinderseite ist zwischen dem parallelen Öldurchgang 1 und dem Armzylinder eine Einrichtung 11 angeschlossen, die zur Begrenzung der Öl­ menge vorgesehen ist, die durch den Öldurchgang 1a während des Betriebes des Schwenkmotors hindurchgeht, womit die Ölmenge, die dem Armzylinder zugeführt wird, begrenzt werden kann. Diese Einrichtung 11 kann eine variable Drosseleinrichtung umfassen, welche den Betrieb des Schwenkmotors detektiert, vorzugsweise ein Pilotdruck zum Bewegen des Steuerschiebers des Schwenkmotors-Steuerventils 2 und zu dessen Umschaltung zwischen einem gedrosselten Zustand und einem drosselent­ spannten Zustand.

In anderen Worten umfaßt die variable Drosseleinrichtung ein Steuerventil 12, das in dem Öldurchgang 1a angeordnet ist, und ein Absperrventil 14, das über einen Ölentladedurchgang 13 mit einer Federkammer 12a verbunden ist und das zur Um­ schaltung zum selektiven Öffnen und Schließen des Ölentla­ dedurchganges 13 geeignet ist.

In der Federkammer 12a des Steuerventils 12 ist ein Steuer­ schieber 12b in nachgiebiger Weise mittels einer Feder 12c gestützt, welche einen vorbestimmten Druck in der Weise aus­ übt, daß er in seinem Anfangszustand zum Schließen des Öl­ durchganges 1a gehalten wird. Der Steuerschieber 12b hat einen inneren Öldurchgang 12d zum Ausüben einer Drosselfunk­ tion.

Wenn hydraulischer Druck in dem Öldurchgang 1a ausgeübt wird, dann bewegt sich der Steuerschieber 12b gegen die Kraft der Feder 12c nach unten in Fig. 4A. Folglich wird der Öldurch­ gang 1a vollständig geöffnet, so daß Öl normal dem Armzylin­ der-Steuerventil 4 in ausreichender Menge zugeführt wird, wie in Fig. 4A gezeigt ist. Wenn der Steuerschieber 12b sich nicht nach unten bewegen kann, wie im folgenden noch erklärt wird, dann übt der innere Öldurchgang 12d des Steuerschiebers 12b die Drosselfunktion aus, wodurch eine Verminderung der Ölmenge eintritt, die dem Schaltventil 4 über den Durchgang 1a zugeführt wird, wie in Fig. 4B gezeigt ist.

Andererseits wird das Absperrventil 14 geschaltet, um den Öl­ entladedurchgang 13 in Übereinstimmung mit der Bewegung des darin angeordneten Steuerschiebers zu öffnen oder zu schließen. Der Steuerschieber des Absperrventils 14 hat eine Anfangsposition, die so eingestellt ist, daß mit Hilfe einer Feder 14a der Ölentladedurchgang 13 in seinem offenen Zustand gehalten wird. Die Bewegung des Steuerschiebers in dem Ab­ sperrventil 14 wird durch den Pilotdruck zum Bewegen des Steuerschiebers des Schwenkmotor-Steuerventils 2 erreicht. In anderen Worten sind die Pilotleitungen Pi1 und Pi2 des Schwenkmotor-Steuerventils 2 mit einer Pilotleitung Pi3 des Absperrventils 14 verbunden. Wenn folglich der Pilotdruck zum Bewegen des Steuerschiebers des Schwenkmotor-Steuerventil 2 erzeugt wird, um den Betrieb des Schwenkmotors auszuführen, wird er auf den Steuerschieber des Absperrventils 14 über eine der Pilotleitungen Pi1 oder Pi2 und Leitung Pi3 übertra­ gen, so daß der Steuerschieber des Absperrventils 14 sich nach links in Fig. 4B bewegt, wodurch der Ölentladedurchgang 13 geschlossen wird.

Wenn der Ölentladedurchgang 13 geschlossen ist, kann der Steuerschieber 12b des Steuerventils 12 sich nicht mehr nach unten bewegen, selbst wenn ein hydraulischer Druck in dem Öl­ durchgang 1a ausgeübt wird. Dies liegt daran, daß kein Öl aus der Federkammer 12a des Steuerventils 12 über den Ölentla­ dedurchgang 13 entladen werden kann. Folglich wird das Öl in dem Öldurchgang 1a über den inneren Öldurchgang 12d des Steu­ erschiebers 12b in verminderter Menge dem Schaltventil 4 mit­ tels der Drosselfunktion des inneren Öldurchgangs 12d zu­ geführt.

Folglich wird eine Priorität des Schwenkmotors gegenüber dem Armzylindersichergestellt, da die Ölmenge, die dem Schwenk­ motor über das Schwenkmotor-Steuerventil 2 zugeführt wird, um die Ölmenge erhöht wird, die aufgrund der Drosselfunktion vermindert wurde.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, ist es mit der Erfindung möglich, den Öldurchgang parallel zur Armzylin­ derseite variabel einzustellen, so daß eine Drosselfunktion selektiv ausgeübt oder gelockert werden kann, in Übereinstim­ mung mit der Tatsache, ob der Schwenkmotor betrieben wird, nämlich, ob der Pilotdruck zum Bewegen des Steuerschiebers des Schwenkmotor-Schaltventils erzeugt wird. Entsprechend ist die Priorität des Schwenkmotors gegenüber dem Armzylinder durch die Drosselfunktion während des kombinierten Betriebes des Schwenkmotors und des Armzylinders sichergestellt, wohin­ gegen die Drosselfunktion während des alleinigen Betriebes des Armzylinders gelöst ist, so daß Öl in normaler Weise der Armzylinderseite in ausreichender Menge zugeführt wird.

Mit Hilfe der variablen Drosselfunktion gemäß der Erfindung ist es folglich möglich, die Probleme zu vermeiden, die in bisher bekannten Prioritätsvorrichtungen für Schwenkmotoren auftreten, nainlich der Verlust von Öldruck während des alleinigen Betriebes des Armzylinders und die Erzeugung von Wärme aufgrund von Überlastung. Zudem kann die Betriebsge­ schwindigkeit des Armes beträchtlich erhöht werden.

Obwohl die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es dem Fachmann offensichtlich, daß verschiedene Abänderungen, Zusätze und Ersetzungen möglich sind, ohne daß der Rahmen der Erfindungen verlassen wird, der durch die anhängenden Ansprüche definiert wird. Weiterhin ist es möglich, die Merkmale in den beschriebenen Ausführungsfor­ men in beliebiger Weise miteinander zu kombinieren.

Claims (3)

1. Hydraulikvorrichtung insbesondere für Baumaschinen, in welcher eine einzelne Pumpe (P) mehrere Betätiger, ins­ besondere einen Schwenkbetätiger und einen Armbetätiger über parallele Durchgänge mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Hydrauliköl, versorgt, gekennzeichnet durch eine variable Prioritätseinrichtung, mit welcher die Menge an Hydraulikflüssigkeit, die einem Betätiger zugeführt wird, in Abhängigkeit vom Betrieb des anderen Betätigers steuerbar ist.

2. Hydraulikvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die variable Prioritätseinrichtung eine variable Drosseleinrichtung umfaßt, die in einem Hydraulikflüssigkeitsdurchgang parallel zu einer Seite eines Betätigers, insbesondere eines Armbetätigers, vorgesehen ist und eine Umschaltung zwischen einem ge­ drosselten Zustand und einem drosselgelockerten Zustand in Antwort auf einen Pilotdruck zum Bewegen eines Steu­ erschiebers in einem Hydraulikflüssigkeit-Steuerventil eines anderen Betätigers, insbesondere eines Schwenkbe­ tätigers, bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Drosseleinrichtung umfaßt:
ein Steuerventil (12), das in dem Hydraulikflüssig­ keitsdurchgang parallel zu einer Seite des Armbetäti­ gers angeordnet ist und versehen ist mit einer Feder­ kammer (12a) und einem Steuerschieber (12b), der fe­ dernd in der Federkammer durch eine Feder (12c) ge­ stützt wird, welche einen vorbestimmten Druck ausübt, so daß der Steuerschieber (12b) in einer Anfangsposi­ tion zum Schließen des Hydraulikflüssigkeitsdurchganges gehalten wird, wobei der Steuerschieber einen inneren Durchgang (12d) zum Bewirken einer Drosselfunktion auf­ weist; und
ein Absperrventil (14), das mit der Federkammer (12a) über einen Entladedurchgang (13) verbunden ist und vor­ gesehen ist, um einen Schaltungsbetrieb zum selektiven Öffnen und Schließen des Entladedurchgangs (13) in Ant­ wort auf den Pilotdruck zum Bewegen des Steuerschiebers (12b) des Steuerventils (12) durchführt.