Technisches Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltung zur Zufuhr
von Fluid unter Druck zu einer Vielzahl von
Betätigungselementen.
Hintergrund der Erfindung
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Ein Hydraulikschaltkreis ist bekannt und in die Praxis
überführt, welcher eine Vielzahl von mittig geschlossenen oder
Speichertyp-Betriebsventilen aufweist, die in einem
Austrittskanal einer Hydraulikpumpe angeordnet sind und zur Zufuhr von
Fluid unter Druck, welches von der Pumpe abgegeben wird, zu
einer Vielzahl von Betätigungselementen geeignet sind.
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In einem solchen Hydraulikschaltkreis wird das von der
Hydraulikpumpe abgegebene, unter Druck stehende Fluid nur zu dem
oder den Betätigungselementen unter niedriger Last zugeführt,
wenn die Vielzahl von Betriebsventilen. gleichzeitig betätigt
werden. Daher wird die Hydraulikschaltung in folgender Weise
ausgebildet.
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Ein Druckkompensierventil wird in einem jedes der
Betriebsventile mit jedem der Betätigungselemente verbindenden
Schaltkreis vorgesehen und jedes der Druckkompensierventile wird auf
den höchsten Lastdruck unter den auf jedes Betätigungselement
ausgeübten Lastdrücken eingestellt, so daß, wenn die Vielzahl
der Betätigungsventile zur gleichen Zeit betätigt werden, das
von einem Satz der Hydraulikpumpe abgegebene unter Druck
stehende Fluid zur Vielzahl der Betätigungselemente mit
unterschiedlichen Lastdrücken zugeführt werden kann.
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Da Speichertyp-Betriebsventile in solchen Hydraulikschaltungen
verwendet werden, werden diese so ausgebildet, daß bei
Betätigungsventilen in ihren Neutralstellungen die Abgabeseite der
Pumpe nicht durch die Betätigungsventile mit dem Fluidtank in
Verbindung stehen kann. Verbleiben daher die
Betätigungsventile in ihren entsprechenden Neutralstellungen, wird das von
der Hydraulikpumpe abgegebene, unter Druck stehende Fluid
zwischen dem Auslaß der Pumpe und den Betätigungsventilen
komprimiert. Dadurch wird die Stabilität der Betätigungselemente bei
plötzlicher Betätigung der Betätigungselemente schlechter als
bei mittig offenen Betätigungsventilen, welche zur Verbindung
der Abgabeseite der hydraulischen Pumpe mit dem Fluidtank
angeordnet sind, wenn die Betätigungsventile in ihren
Neutralstellungen verbleiben.
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Weiterhin, wenn die Betätigungsventile in ihrer
Neutralstellung verbleiben, kann das von der Hydraulikpumpe abgegebene,
unter Druck stehende Fluid nicht durch die Betätigungsventile
in den Fluidtank fließen, und als ein Ergebnis, wird der Druck
des Fluids auf der Abgabeseite der Pumpe ansteigen. Folglich
ist die Anordnung derart, daß ein übermäßiges Ansteigen im
Druck auf der Abgabeseite der hydraulischen Pumpe verhindert
wird, indem die Flußrate des von der Pumpe abgegebenen Fluids
im wesentlichen auf Null reduziert wird, d.h. genauer
ausgedrückt, durch Reduktion der Flußrate des Fluids auf ungefähr
5% der maximalen Abgabeflußrate. Die Reduzierung erfolgt dabei
bis zu einem minimal gestatteten Ausmaß, bei dem eine
Undichtheit des Fluids in jedem Teil der Hydraulikschaltung
ausreichend kompensiert werden kann.
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Werden daher die Betätigungsventile plötzlich von ihren
Neutralstellungen betätigt, um unter Druck stehendes Fluid den
Betätigungselementen zuzuführen, tritt unvermeidlich eine
Zeitverzögerung zum Erhöhen der Flußrate des von der
Hydraulikpumpe abgegebenen Fluids auf. Daher ist die Reaktion dieser
Hydraulikschaltung langsam.
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Aus der JP-A-57-146901 ist ein
Vorsteuer-Betätigungssteuerventil bekannt. Die entsprechende Hydraulikschaltung weist ein
Speichertyp-Ventil in einem Abgabekanal einer Pumpe auf. In
einem unbelasteten Zustand wird Drucköl von einer Pumpe zu
einem Tank abgegeben, solange ein Auswahlventil in einer
Neutralstellung ist. In einer Auswahlstellung des Auswahlventils
wird eine Rückkammer eines Logikventils mit einem
Vorsteuermotor eines Steuerventils verbunden und ein Sperrventil schließt
eine Bypass-Leitung in Verbindung zum Tank. Entsprechend zu
einem Druckanstieg der Pumpe steigt ebenfalls der Druck in der
Rückkammer des Logikventils an und wirkt auf den
Vorsteuermotor, um das Steuerventil in eine Arbeitsposition zu
verstellen, in der Drucköl von der Pumpe zum Drehen eines Motors
zugeführt wird.
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Das vorstehende Vorsteuer-Betätigungssteuerventil macht eine
Vorsteuerpumpe überflüssig. Allerdings ist nichts darüber
ausgesagt, wie unter Druck stehendes Fluid zu einer Vielzahl von
Betätigungselementen zugeführt wird und wie die
Betätigungsventile plötzlich von ihren Neutralstellungen betätigt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung soll die obengenannten Nachteile
beseitigen und ihr liegt als Aufgabe zugrunde, eine
Hydraulikschaltung bereitzustellen, bei der die Stabilität eines jedes
Betätigungselements bei plötzlicher Betätigung eines jeden
Betätigungsventils verbessert ist, die Flußrate des von der
variablen Verdrängerpumpe abgegebenen, unter Druck stehenden
Fluids, wenn jedes der Betätigungsventile in seiner
Neutralstellung verbleibt, erhöht werden kann, um die Reaktion der
Hydraulikschaltung zu verbessern, und auch wenn das von der
Pumpe abgegebene, unter Druck stehende Fluid jedem
Betätigungselement zugeführt wird, eine ausreichende
Druckkompensation in der Art wie bei der bekannten Hydraulikschaltung
durchgeführt werden kann.
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine Hydraulikschaltung mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im
Unteranspruch offenbart.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung nimmt ein Entlüftungsventil
bei jedem der Betätigungsventile in seiner Neutralstellung
eine Verbindungsstellung ein, so daß von der variablen
Verdrängerpumpe abgegebenes, unter Druck stehendes Fluid in den
Fluidtank oder ein Reservoir fließen kann. Das von der Pumpe
abgegebene, unter Druck stehende Fluid wird dabei nicht
zwischen Auslaß der Pumpe und den Betriebsventilen komprimiert,
so daß ein übermäßiges Anwachsen des Drucks auf der
Abgabeseite der Pumpe verhindert wird. Wenn in diesem Zusammenhang
jedes der Betätigungsventile entweder zu seiner ersten
Versorgungsstellung für unter Druck stehendes Fluid oder zu seiner
zweiten Versorgungsstellung für unter Druck stehendes Fluid
umgeschaltet wird, wird das Entlüftungsventil in seine
Verschlußstellung umgeschaltet, so daß das von der Pumpe
abgegebene, unter Druck stehende Fluid an einem Fließen in den
Fluidtank gehindert ist.
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Weiterhin, da ein Durchflußbegrenzer in der
Entlüftungsschaltung vorgesehen ist, ergibt sich, wenn jedes der
Betätigungsventile in seiner Neutralstellung verbleibt, die Menge des
durch die Pumpe abgegebenen, unter Druck stehenden Fluids
aufgrund der Öffnungsfläche des Durchflußbegrenzers.
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Demgemäß wird nicht nur die Stabilität der Betätigungselemente
bei plötzlicher Betätigung der Betätigungsventile verbessert,
sondern ebenfalls die Flußrate des von der Pumpe abgegebenen
Fluids wird bei Betätigungsventilen in ihren Neutralstellungen
eine angemessene Flußrate sein, um die Reaktion der
Hydraulikschaltung zu verbessern. Weiterhin, wenn Fluid unter Druck den
Betätigungselementen zugeführt wird, kann eine
Druckkompensation
in gleicher Weise wie bei der bekannten
Hydraulikschaltung durchgeführt werden.
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Die obengenannten und weitere Aufgaben, Aspekte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich für Fachleute
unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die
beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele
nach dem Prinzip der vorliegenden Erfindung beispielsweise
dargestellt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 zeigt eine Hydraulikschaltung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 und 3
zeigen erläuternde Ansichten verschiedener
Ausführungsbeispiele eines Ventils zur Verwendung in der
Hydraulikschaltung nach Fig. 1 und
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Fig. 4 zeigt einen Graph zur Darstellung der Öffnungsfläche
eines Entlüftungsventils zur Verwendung in einer
Hydraulikschaltung nach Fig. 1.
Detailbeschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Die vorliegende Erfindung wird im folgenden im Detail unter
beispielhafter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
erläutert.
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Ein Fluidabgabekanal 1a einer variablen Verdrängerpumpe 1 ist
mit Einlässen einer Vielzahl von mittig geschlossenen
Speichertyp-Betriebsventilen 2 verbunden. Der Auslaß eines jeden
Betätigungsventils 2 ist durch ein Druckkompensierventil 3 mit
einem Betätigungselement 4 verbunden. Der Druck in den
Auslässen der Betätigungsventile 2, d.h. die auf jedes
Betätigungselement 4 ausgeübten Lastdrücke, werden durch ein
Wechselventil
5 verglichen. Der höchste Abgabedruck, d.h. der
höchste Lastdruck p&sub0; aus dem auf die Betätigungselemente 4
ausgeübten Lastdrücken, wird den Federkammern der
Kompensierventile 3 zugeführt, so daß die letzteren auf einen Druck
entsprechend zum höchsten Lastdruck p&sub0; eingestellt sind.
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Die obenerwähnte variable Verdrängerpumpe 1 weist eine
Taumelplatte 1b auf, die durch eine Steueranordnung 6 auf der
Grundlage einer Differenz zwischen dem Abgabedruck P und dem
obenerwähnten Lastdruck p&sub0; betätigt werden kann, so daß deren
Kippwinkel und folglich die Flußrate des abgegebenen Fluids
dadurch gesteuert wird.
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Jedes der obenerwähnten Betätigungsventile 2 ist normalerweise
in seiner Neutralstellung und wird entweder zu seiner ersten
Fluidzufuhrstellung oder seiner zweiten Fluidzufuhrstellung
durch ein Vorsteuerfluid umgeschaltet, das unter Druck
entweder einem ersten Druckaufnahmeabschnitt 2&sub1; oder einem zweiten
Druckaufnahmebereich 2&sub2; zugeführt wird. Erster und zweiter
Druckaufnahmebereich 2&sub1; und 2&sub2; empfangen jeder Vorsteuerfluid
unter Druck von zugeordneten Vorsteuerventilen 7.
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Wenn jedes der obenerwähnten Vorsteuerventile 7 mittels eines
Betätigungshebels 8 betätigt wird, gibt es Vorsteuerfluid
unter Druck entweder an seinem ersten Auslaß 7a oder seinem
zweiten Auslaß 7b ab. Der Abgabedruck ist proportional zum
Betätigungshub des Betätigungshebels 8. Erster und zweiter
Auslaß 7a und 7b eines jeden Vorsteuerventils 7 sind jeweils
entsprechend mit erstem und zweitem Druckaufnahmebereich 2&sub1;
und 2&sub2; eines jedes Betätigungsventils 2 verbunden. Ebenso sind
sie entsprechend mit ersten und zweiten Einlässen 9a und 9b
eines jeden Wechselventils 9 verbunden, deren Auslässe 9c mit
einem Ventil 10 verbunden sind.
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Der Abgabekanal 1a der obenerwähnten variablen Verdrängerpumpe
1 steht durch eine Entlüftungsschaltung 11 mit einem Fluidtank
in Verbindung. Die Entlüftungsschaltung 11 ist mit einem
Entlüftungsventil 12 und einem Durchflußbegrenzer 13 versehen.
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Das Entlüftungsventil 12 wird normalerweise durch eine
elastische Kraft einer in diesem angeordneten Feder in einer
Verbindungsstellung I gehalten. Es kann in eine Abschaltposition II
durch eine Kraft umgeschaltet werden, die proportional zum
Vorsteuerfluiddruck ist, der dem Druckaufnahmebereich 12a
zugeführt wird. Der Druckaufnahmebereich 12a ist mit dem
obenerwähnten Ventil 10 verbunden.
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Das obenerwähnte Ventil 10 ist ein Wechselventil nach Fig. 2
und dessen Auslaß ist mit dem Druckaufnahmebereich 12a
verbunden.
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Folglich, wenn die Betätigungsventile 2 in ihren
Neutralstellungen verbleiben, sind die Vorsteuerventile 7 ebenfalls in
einer neutralen Stellung, so daß deren erste und zweite
Öffnungen 7a und 7b nicht mit Vorsteuerfluid unter Druck
versorgt werden. Als Ergebnis wird der Druckaufnahmebereich 12a
des Entlüftungsventils 12 nicht mit Vorsteuerfluid unter Druck
versorgt und daher bleiben die Ventile 12 in ihren
Verbindungsstellungen I und die Öffnungsfläche eines jeden Ventils
12 nimmt den größten Wert nach Fig. 4 an. Folglich fließt von
der variablen Verdrängerpumpe 1 abgegebenes, unter Druck
stehendes Fluid durch die Entlüftungsschaltung 11 in den
Fluidtank und der Druck in der Abgabeleitung 1a, d.h., der
Abgabedruck P, wird auf einen vorbestimmten Wert aufgrund des in der
Entlüftungsschaltung 11 vorgesehenen Durchflußbegrenzers 13
eingestellt. Der Abgabedruck P wird dann auf die
Steueranordnung 6 übertragen, um den Kippwinkel der Taumelscheibe 1b zu
variieren, um dadurch die Flußrate des von der variablen
Verdrängerpumpe 1 abgegebenen Fluids auf eine angemessene
Flußrate einzustellen. Weiterhin wird von der Pumpe 1 abgegebenes
Fluid nicht in der Schaltung zwischen deren Abgabeseite und
dem Betätigungsventil 2 komprimiert und der Abgabedruck nimmt
auf keinen Fall zu.
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Folglich wird die Stabilität der Betätigungselemente 4 bei
plötzlicher Betätigung der Betätigungsventile 2 verbessert und
ebenso nimmt die Flußrate des von der variablen
Verdrängerpumpe 1 abgegebenen Fluids eine angemessene Flußrate an, um
die Reaktion der Hydraulikschaltung bei plötzlicher Betätigung
der Betätigungsventile 2 zu verbessern.
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Weiterhin, wenn die Vorsteuerventile 7 betätigt werden, um
Vorsteuerfluid unter Druck entweder den ersten
Druckaufnahmebereichen 2&sub1; der Betätigungsventile 2 oder den zweiten
Druckaufnahmebereichen 2&sub2; von diesen zuzuführen, wobei die
Betätigungsventile in deren ersten und zweiten Versorgungsstellungen
für unter Druck stehendes Fluid verbleiben, wird das
Vorsteuerfluid unter Druck durch das Wechselventil 9 und das Ventil
10 dem Druckaufnahmebereich 12a des Entlüftungsventils 12
zugeführt. Als Ergebnis schaltet das Entlüftungsventil 12
allmählich in seine Abschaltposition II durch den
Vorsteuerfluiddruck um und wird in der Abschaltposition II gehalten, wenn
der Vorsteuerdruck einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Als
Konsequenz wird die Öffnungsfläche des Entlüftungsventils 12
Null, wie bei "b" in Fig. 4 dargestellt, so daß von der
variablen Verdrängerpumpe 1 abgegebenes, unter Druck stehendes
Fluid nicht durch die Entlüftungsschaltung 11 in den Fluidtank
oder ein Reservoir fließen kann. Dadurch wird eine
Druckkompensation durchgeführt, um von der variablen Verdrängerpumpe 1
abgegebenes, unter Druck stehendes Fluid den
Betätigungselementen 4 zuführen zu können.
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Weiterhin kann ein Durchflußbegrenzer 13 auf seiten des
Auslasses des Entlüftungsventils 12 vorgesehen sein. Dies ist
anwendbar bei einer hydraulischen Schaltung mit drei oder mehr
Betätigungsventilen 2.
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Schließlich kann das obengenannte Ventil 10 nach Fig. 3
aufgebaut sein.
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Genauer gesagt, wird das Ventil 10 normalerweise durch eine
elastische Kraft in seiner Abschaltstellung II gehalten und
kann in seine Verbindungsstellung I durch Vorsteuerfluid unter
Druck umgeschaltet werden, welches Fluid ersten und zweiten
Druckaufnahmebereichen 10&sub1; und 10&sub2; zuführbar ist. Diese sind
mit Auslässen der obenerwähnten Wechselventile 9 verbunden.
Die Anordnung erfolgt so, daß bei Betätigung der
Vorsteuerventile 7 zum Schalten der Betätigungsventile 2 in deren erste
Versorgungsstellung oder zweite Versorgungsstellung für unter
Druck stehendes Fluid, das unter Druck stehende Fluid, das von
einer Vorsteuerfluidversorgungspumpe 14 abgegeben wird, nicht
dem Druckaufnahmebereich 12a des Entlüftungsventils 12
zugeführt werden kann.
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Weiterhin, da zwei Betätigungsventile 12 in dem obenerwähnten
Ausführungsbeispiel eingesetzt wurden, ist es
selbstverständlich, daß das gleiche Ergebnis mit drei oder mehr
Betätigungsventilen 2 in der hydraulischen Schaltung erreicht werden
kann.