EP0203100B1 - Hydraulikanlage - Google Patents

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EP0203100B1
EP0203100B1 EP85905393A EP85905393A EP0203100B1 EP 0203100 B1 EP0203100 B1 EP 0203100B1 EP 85905393 A EP85905393 A EP 85905393A EP 85905393 A EP85905393 A EP 85905393A EP 0203100 B1 EP0203100 B1 EP 0203100B1
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EP
European Patent Office
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pressure
line
valve
way
consumer
Prior art date
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EP85905393A
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English (en)
French (fr)
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EP0203100A1 (de
Inventor
Wolfgang KÖTTER
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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    • F15B2211/6054—Load sensing circuits having valve means between output member and the load sensing circuit using shuttle valves
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    • F15B2211/605—Load sensing circuits
    • F15B2211/6051—Load sensing circuits having valve means between output member and the load sensing circuit
    • F15B2211/6055—Load sensing circuits having valve means between output member and the load sensing circuit using pressure relief valves

Definitions

  • the invention is based on a hydraulic system according to the preamble of the main claim.
  • part of the consumer flow is branched off at the directional control valves via a bypass, which has a check valve and a throttle, in order to adjust the controller of the motor driving the pump so that the actuation speed of the consumer does not exceed or exceed certain values falls below.
  • This control means does not work precisely enough for all applications, especially not when a certain consumer is to be operated (US-A-3 866 418).
  • a device for actuating the throttle valve of an internal combustion engine has become known, which has a hydraulic sensor device connected to the pressure line to the consumer. This is designed so that a constant flow of liquid flows to the consumer regardless of the load on the consumer.
  • the sensor device has a piston controlled by the differential pressure, which acts on a control circuit which is independent of the consumer circuit.
  • the actuating force for the actuating device comes from a compressed air system, which makes the device more expensive.
  • such a device is not suitable if several hydraulic consumers are combined in one block (US-A-3 967 625).
  • the required speed increase for small and medium-sized consumers, for example, is possible to a fixed value and proportional to the slide deflection for said consumer.
  • This object is achieved according to the invention by the means mentioned in the characterizing part of claim 1. In this way, an economical supply of the hydraulic system is possible because the power of the drive motor is better adapted to the requirements of the consumer.
  • FIGS. 1 and 2 Two embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. These show a schematic representation of hydraulic systems in FIGS. 1 and 2, and a diagram in FIG. Description of the embodiment
  • 10 denotes a non-adjustable pump that draws pressure medium from a container 11 and displaces it into a delivery line 12.
  • the pump 10 is driven by an internal combustion engine 13, in particular a diesel engine, the member 14 determining the fuel supply - in the case of a diesel engine, the injection pump or its speed controller - is adjusted by means of a hydraulically actuated steep cylinder 15. This is pressurized via a line 16 with pressure medium, which leads to a valve control block 17.
  • this three series valves 18 to 20 are arranged in series, of which the directional valve 18 controls a single-acting consumer, the directional valves 19, 20 control double-acting consumers.
  • the delivery line 12 also leads to the control block 17.
  • a neutral circulation line 12A is connected to it, which starts from an end plate 22 closing the control block and ends at a pressure relief valve 23. From this line 24 leads to a return line 25, which is also passed through the control block 17. From the delivery line 12 branch in the control block 17 a line 26 which leads to the pressure relief valve, further a line 27 which leads to a pressure control valve 28, a line 29 which leads to the directional control valve 18, a line 30 which leads to the directional control valve 19 and a line 31 leading to the directional control valve 20.
  • a first line 32 leads to a single-acting consumer (not shown), a second line 33 to line 16 and a line 34 to a line 35, which leads from the return line 25 to the outflow side of the pressure control valve 28.
  • a line 37 branches off from the line 33 and leads to one end 28A of the pressure control valve 28, on the opposite end 28B of which a control spring 38 acts.
  • a throttle 39 is arranged in the line 33 shortly before the junction with the line 16.
  • the pressure control valve 28 either makes a connection from the line 27 connected to the delivery line 12 to the line 16 or to the line 35 connected to the return line 25.
  • the pressure control valve 28 is controlled by the liquid pressure acting on its surface 28 A against the force the spring 38.
  • the directional control valve 18 can assume three switch positions I, II and 111, position II being the blocking position, the position the working position, the position III the relief position.
  • This directional control valve is designed as a 6/3-way valve and in its position I on the one hand establishes a connection from line 29 to line 32 and thus to the consumer and on the other hand from line 34 to line 33 and thus to line 16.
  • a line 41 leads to the return line 25 and two lines 42, 43 to a double-acting consumer, not shown.
  • the situation is similar with the directional valve 20; here a line 44 leads to the return line 25 and two lines 45, 46 also to a double-acting consumer.
  • the directional control valves 19, 20 are also designed as 6/3 directional control valves and have the same switch positions I. To III as the directional control valve 18. This differs from the directional control valves 19, 20, however, in that in the working position I between the connections a and b, d. H. an adjustable throttle 48 is formed between the lines 33 and 34. In reality, this looks like that - as is known per se - there is a control groove on the spool edge, which opens more and more with increasing displacement of the spool, so that the flow cross-section from line 33 to line 34 is increasingly opened.
  • pressure medium flows from the consumers connected to the directional control valves 19, 20 via line 43 or 46 to the container. If the directional control valve 18 is now shifted from its neutral position II in the direction of the working position I - either alone or with simultaneous actuation of one of the valves 19, 20, pressure medium flows on the one hand via the line 32 to the consumer, and on the other hand from the pressure surface 28A of the pressure control valve 28 via the line 37 and the line 33 as well as the directional control valve 18 and the line 34 increasingly to the return line 25. This flow is limited by the throttle 48 in the directional control valve 18.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 essentially only in that it is a so-called load-sensing hydraulic circuit which has a flow control valve 55 which is connected to the delivery line 12 and which has a connecting line 56 to the return line 25 Has.
  • a control line 57 is provided in the control block, in which an alternating check valve 58 is assigned to each directional control valve.
  • the directional valves essentially correspond to those described above, but with the difference that there is still a connecting line to the shuttle valve 58. The highest pressure prevailing at a consumer is selected in each case via these alternating check valves and is brought to the flow control valve 55 via a line 60.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Hydraulikanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen, bekannten Hydraulikanlage wird an den Wegeventilen über einen Bypass, der ein Rückschlagventil und eine Drossel aufweist, ein Teil des Verbraucherstroms abgezweigt, um den Regler des die Pumpe antreibenden Motors so einzustellen, daß die Betätigungsgeschwindigkeit der Verbraucher bestimmte Werte nicht über-oder unterschreitet. Dieses Steuermittel arbeitet nicht für alle Anwendungsfälle genau genug, insbesondere nicht wenn ein bestimmter Verbraucher betätigt werden soll (US-A-3 866 418). Es ist weiterhin eine Einrichtung zur Betätigung der Drosselklappe einer Brennkraftmaschine bekanntgeworden, die einen an die Druckleitung zum Verbraucher angeschlossene hydraulische Fühlereinrichtung aufweist. Diese ist so ausgebildet, daß unabhängig von der Verbraucherbelastung stets ein konstanter Flüssigkeitsstrom zum Verbraucher fließt. Die Fühlereinrichtung weist einen vom Differenzdruck gesteuerten Kolben auf, der auf einen Kontrollkreis einwirkt, welcher unabhängig vom Verbraucherkreis ist. Die Betätigungskraft für die Stelleinrichtung stammt aus einer Druckluftanlage, was die Einrichtung verteuert. Außerdem eignet sich eine solche Einrichtung dann nicht, wenn mehrere hydraulische Verbraucher in einem Block zusammengefaßt sind (US-A-3 967 625).
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Hydraulikanlage der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei Betätigen eines bestimmten Verbrauchers über das ihm zugeordnete Wegeventil eine Drehzahlanhebung des Antriebsmotors für die Pumpe möglich ist, gleichgültig ob eine oder mehrere Verbraucher zugeschaltet sind. Insbesondere ist die erforderliche Drehzahlanhebung für beispielsweise kleine und mittlere Verbraucher auf einen festen Wert und für den genannten Verbraucher proportional der Schieberauslenkung möglich. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Mittel gelöst. Auf diese Weise ist auch eine wirtschaftliche Versorgung der Hydraulikanlage möglich, da die Leistung des Antriebsmotors den Erfordernissen der Verbraucher besser angepaßt ist.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.
    • Zeichnung
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Diese zeigen in den Figuren 1 und 2 Hydraulikanlagen in schematischer Darstellung, in Figur 3 ein Diagramm. Beschreibung des Ausführungsbeispieles
  • In Figur 1 ist mit 10 eine nicht verstellbare Pumpe bezeichnet, die Druckmittel aus einem Behälter 11 ansaugt und in eine Förderleitung 12 verdrängt. Die Pumpe 10 ist von einer Brennkraftmaschine 13 angetrieben, insbesondere einem Dieselmotor, deren die Kraftstoffzufuhr bestimmendes Glied 14 - bei einem Dieselmotor also die Einspritzpumpe bzw. deren Drehzahlregler - mittels eines hydraulisch beaufschlagten Steilzylinders 15 eingestellt wird. Dieser ist über eine Leitung 16 mit Druckmittel beaufschlagt, weiche zu einem Ventil-Steuerblock 17 führt. In diesem sind in Serie drei Wegeventile 18 bis 20 angeordnet, von denen das Wegeventil 18 einen einfach wirkenden Verbraucher steuert, die Wegeventile 19, 20 dagegen doppelt wirkende Verbraucher steuern.
  • Die Förderleitung 12 führt ebenfalls zum Steuerblock 17. An sie ist eine Neutralumlaufleitung 12A angeschlossen, die von einer den Steuerblock verschließenden Endplatte 22 ausgeht und an einem Druckbegrenzungsventil 23 endet. Von diesem führt eine Leitung 24 zu einer Rücklaufleitung 25, die ebenfalls durch den Steuerblock 17 hindurchgeführt ist. Von der Förderleitung 12 zweigen im Steuerblock 17 eine Leitung 26 ab, die zum Druckbegrenzungsventil führt, weiterhin eine Leitung 27, die zu einem Druckregelventil 28 führt, eine Leitung 29, die zum Wegeventil 18 führt, eine Leitung 30, die zum Wegeventil 19 führt und eine Leitung 31, die zum Wegeventil 20 führt. Vom Wegeventil 18 führt eine erste Leitung 32 zu einem nicht dargestellten einfach wirkenden Verbraucher, eine zweite Leitung 33 zur Leitung 16 und eine Leitung 34 zu einer Leitung 35, die von der Rücklaufleitung 25 zur Abflußseite des Druckregelventils 28 führt. Von der Leitung 33 zweigt eine Leitung 37 ab, die an die eine Stirnseite 28A des Druckregelventils 28 führt, auf dessen entgegengesetzte Stirnseite 28B eine Regelfeder 38 einwirkt. In der Leitung 33 ist kurz vor der Einmündung in die Leitung 16 eine Drossel 39 angeordnet. Das Druckregelventil 28 stellt je nach Stellung entweder Verbindung von der mit der Förderleitung 12 verbundenen Leitung 27 zur Leitung 16 her oder zu der mit der Rücklaufleitung 25 verbundenen Leitung 35. Gesteuert wird das Druckregelventil 28 durch den auf seine Sfimfläche 28 A einwirkenden Flüssigkeitsdruck entgegen der Kraft der Feder 38.
  • Das Wegeventil 18 vermag drei Schaltstellungen I, II und 111 einzunehmen, wobei die Stellung II die Sperrstellung ist, die Stellung die Arbeitsstellung, die Stellung III die Entlastungsstellung. Dieses Wegeventil ist als 6/3-Wegeventil ausgebildet und stellt in seiner Stellung I einerseits Verbindung her von der Leitung 29 zur Leitung 32 und damit zum Verbraucher und andererseits von der Leitung 34 zur Leitung 33 und damit zur Leitung 16.
  • Vom Wegeventil 19 führen eine Leitung 41 zur Rücklaufleitung 25 und zwei Leitungen 42, 43 zu einem nicht dargestellten doppeltwirkenden Verbraucher. Ähnlich sieht es beim Wegeventil 20 aus ; hier führen eine Leitung 44 zur Rücklaufleitung 25 und zwei Leitungen 45, 46 ebenfalls zu einem doppeltwirkenden Verbraucher. Die Wegeventile 19, 20 sind ebenfalls als 6/3-Wegeventile ausgebildet und weisen dieselben Schaltstellungen I .bis III auf wie das Wegeventil 18. Dieses unterscheidet sich von den Wegeventilen 19, 20 jedoch dadurch, daß der in Arbeitsstellung I zwischen den Anschlüssen a und b, d. h. zwischen der Leitung 33 und 34 eine verstellbare Drossel 48 ausgebildet ist. Diese sieht in Wirklichkeit so aus, daß sich - wie an sich bekannt - an der Steuerschieberkante eine Steuemut befindet, die bei zunehmender Verschiebung des Steuerschiebers immer weiter öffnet, so daß der Durchflußquerschnitt von der Leitung 33 zur Leitung 34 zunehmend aufgesteuert wird.
  • Befinden sich sämtliche Wegeventile in Neutralstellung 11, so fließt das von der Pumpe 10 geförderte Druckmittel von der Leitung 12 über die Leitung 26 in die Neutralumlaufleitung 12a und von dieser in die Rücklaufleitung 25a zum Behälter. Dabei herrscht ein niedriger Neutralumlaufdruck von beispielsweise 3 bar in den Leitungen 12, 12a, 27 und 16, wobei die beiden letzten Leitungen nun durch das Druckregelventil 28 miteinander verbunden sind. Die Feder 50 im Stellzylinder 25 verschiebt den Kolben 51 nach rechts und stellt damit den Drehzahlregler 13 auf Leerlaufdrehzahl. Das bedeutet, daß nun die Drehzahl der Pumpe niedrig ist und diese - wie oben ausgeführt - nur den niedrigen Umlaufdruck erzeugt, welcher im Diagramm nach Figur 3 mit P, bezeichnet ist. In diesem Diagramm ist auf der Abszisse der Hub des Steuerschiebers des Wegeventils 18 aufgetragen, auf der Ordinate die Drehzahl der Brennkraftmaschine 13 bzw. der Steuerdruck in der Leitung 16.
  • Wird eines der Wegeventile 19 oder 20 in Arbeitsstellung I verstellt, dann wird die Verbindung von der Leitung 26 zur Neutralumlaufleitung 12a unterbrochen, der Druck in der Leitung 27 steigt an und damit ebenfalls in der Leitung 16, in letzterer bis auf den Druck P2 von beispielsweise 6 bar. Dieser Druck entspricht der Kraft der Reglerfeder 38. Bei weiter steigendem Druck in der Leitung 27 bleibt der Druck in der Leitung 16 konstant, da er durch das Druckregelventil 28 auf diesem Wert gehalten wird. Druckmittel fließt nun von der Leitung 12 über eine der Leitungen 42 oder 45 des Wegeventils 19 bzw. 20 zum Verbraucher. Durch den in der Leitung 16 angestiegenen Druck wird der Kolben 51 des Stellzylinders 15 entgegen der Federkraft 15 verschoben, wodurch der Drehzahlregler 14 die Brennkraftmaschine 13 auf eine höhere Drehzahl einstellt. Damit steigen der Förderdruck und die Fördermenge der Pumpe 10. Es ist noch zu erwähnen, daß von den an die Wegeventile 19, 20 angeschlossenen Verbrauchern Druckmittel über die Leitung 43 bzw. 46 zum Behälter fließt. Wird nun das Wegeventil 18 von seiner Neutralstellung II in Richtung Arbeitsstellung I verschoben - entweder alleine oder bei gleichzeitiger Betätigung eines der Ventil 19, 20, dann fließt einerseits Druckmittel über die Leitung 32 zum Verbraucher, andererseits von der Druckfläche 28A des Druckregelventils 28 über die Leitung 37 und die Leitung 33 sowie das Wegeventil 18 und die Leitung 34 zunehmend zur Rücklaufleitung 25. Dieser Strom ist begrenzt durch die Drossel 48 im Wegeventil 18. Gleichzeitig fließt auch aus der Leitung 16 Druckmittel durch die Drossel 39 in begrenztem Ausmaß in die Leitung 33, wodurch der Druck an der Druckfläche 28 A des Druckregelventils sinkt, worauf die Regelfeder 38 zunehmend Verbindung von der Leitung 27 zur Leitung 16 herstellt Hierdurch steigt der Druck in der Leitung 16, so daß der Drehzahlregler 14 die Brennkraftmaschine 13 auf noch höhere Drehzahl ansteigen läßt. Die Drehzahl wird umso größer, je weiter das Wegeventil 18 in seine Arbeitsstellung I verstellt wird. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine 13 steigt also proportional zur Auslenkung des Wegeventils 18. Dies ist im Diagramm nach der Figur 3 durch die ansteigende Kurve P3 zu erkennen. Beim Zurückstellen des Wegeventils 18 von seiner Schaltstellung I in II sinkt der Druck in der Leitung 16 wieder ab, so daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine verringert wird.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 unterscheidet sich gegenüber demjenigen nach Figur 1 im wesentlichen nur dadurch, daß es sich hier um einen sogenannten loadsensing-Hydraulikkreis handelt, der ein Stromregelventil 55 aufweist, das an die Förderleitung 12 angeschlossen ist und das eine Verbindungsleitung 56 zur Rücklaufleitung 25 hat. Außerdem ist eine Steuerleitung 57 im Steuerblock vorgesehen, in der jedem Wegeventil ein Wechselrückschlagventil 58 zugeordnet ist. Die Wegeventile entsprechen im wesentlichen wieder den oben beschriebenen, jedoch mit dem Unterschied, daß jeweils noch eine Verbindungsleitung zum Wechselrückschlagventil 58 besteht. Über diese Wechselrückschlagventile wird jeweils der höchste, an einem Verbraucher herrschende Druck ausgewählt und über eine Leitung 60 an das Stromregelventil 55 herangeführt. Derartige Anordnungen sind an sich bekannt und haben den Zweck, in Neutralstellung der Wegeventile das Stromregelventil 55 so einzustellen, daß es in seiner Schaltstellung II eine direkte Verbindung von der Pumpe zur Rücklaufleitung herstellt, so daß keine Verlustleistung entsteht. Der Versorgungsdruck des Druckregelventils 28 kommt aus der Steuerleitung 60 für das Stromregelventil 55, d. h. in Neutralstellung des Wegeventils 18 sinkt der Druck im Stellzylinder 15 bzw. in der Leitung 16 auf Behälterdruck, siehe hierzu in Figur 3 die gestrichelte Linie.

Claims (4)

1. Hydraulikanlage für mehrere über Wegeventile (18 bis 20) beaufschlagbare Verbraucher, mit einer von einem drehzahlveränderbaren Motor (13) angetriebenen Pumpe (10), wobei der die Motor drehzahl einstellende Regler (14) von einem über, Steuermittel (28) und eine Leitung (16) beaufschlagten Stellzylinder (15) in Abhängigkeit der Einstellung der Wegeventile (18 bis 20) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel ein Druckregelventil (28) ist, das den Druck in der Leitung (16) steuert, wobei der Druckraum (28A) des Druckregelventils (28) einerseits stets über eine eine Drossel (39) enthaltende erste Leitungsverbindung mit dem Stellzylinder (15) verbunden ist und andererseits über eine weiterführende zweite Leitungsverbindung (33) und in Arbeitsstellung (I) eines der Wegeventile (18) über eine in diesem ausgebildete verstellbare Drossel (48) mit dem Rücklauf (25) verbindbar ist, sodaß das Druckregelventil (28) beim Betätigen des einen Wegeventils (18) für den einen Verbraucher einen proportional der Schieberauslenkung austeigenden Druck und beim Betätigen eines anderen Wegeventils (19, 20) für die anderen Verbraucher einen konstanten Druck erzeugt.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Drossel als spezielle Steuerkante (48) des einen Wegeventils (18) mit Feinsteuerfase ausgebildet ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Wegeventil (18) zur Steuerung eines einfach wirkenden Verbrauchers dient und in Arbeitsstellung (I) eine Verbindung von der Leitung (16) zur Rücklaufleitung (25) steuert.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (28) in dem einen Wegeventil (18) integriert ist.
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