EP0733743B1 - Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durchflussverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen - Google Patents

Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durchflussverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen Download PDF

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EP0733743B1
EP0733743B1 EP96102897A EP96102897A EP0733743B1 EP 0733743 B1 EP0733743 B1 EP 0733743B1 EP 96102897 A EP96102897 A EP 96102897A EP 96102897 A EP96102897 A EP 96102897A EP 0733743 B1 EP0733743 B1 EP 0733743B1
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    • F15B2211/78—Control of multiple output members

Definitions

  • a device for load flow independent flow distribution for a spool valve for mobile construction and work machines with at least two downstream consumers is operatively connected and by at least one controllable Delivery pump provided flow according to the load pressure independent Principle of correspondingly controllable piston-type compensators one or more the consumer makes available and the highest of those due to the consumer Press the regulator of the feed pump is reported, the compensators on the one hand a pressure chamber that can be connected to the respective consumer and, on the other hand, one Include spring space, the consumer can be connected to the spring space via corresponding channels are and in the connecting line at least one occupying two defined positions Closure element is used.
  • the single figure shows a schematic diagram of the schematic structure of a controller with a any number of consumers; in this example designed as a cylinder 1,2,3.
  • the Cylinders 1,2,3 are controlled by a spool valve, which works on the principle of flow pressure-independent flow distribution is built, of which only the control openings 4,5,6 are shown. These control openings 4, 5, 6 can be changed by the driver.
  • the compensator 10 designed as a piston, the slide section of which is assigned to the cylinder 1, is activated so that its oil flow can flow to this cylinder 1.
  • the cylinder pressure p z1 which has to serve as an LS signal, transports itself through transverse channels 11 in the compensator piston 10 by lifting the closure element 12, which is spherical here, via line 13, on which the other compensator pistons 14, 15 are also connected in parallel , to pump controller 8.
  • geometrically differently shaped closure elements, such as cones can also be used. This pressure acts via a longitudinally extending connecting channel 16 in the spring chamber 17.
  • the spherical closure elements 30, 31 are pressed onto their seats 28, 29 by the higher pressure p z1 controlled via the line 13 pressed so that oil flow from line 13 to cylinders 2 and 3 is prevented.
  • the spherical closure element 12 is lifted from its valve seat 32 as a result of the higher pressure prevailing in this compensator piston 10 and bears against a stop 33 of a closure element 34 inserted from above into the compensator piston 10, which at the same time guides the spring 18 in the spring chamber 17.
  • each compensator piston 10, 14, 15 is provided with channels 37, 38, 39 running in the longitudinal direction and in each case two channels 11, 41, 42, 43, 44, 45 running transversely thereto.
  • channels 16, 20, 21 are also incorporated in the longitudinal direction for connecting the cylinders 1, 2, 3 with the associated spring chamber 17, 22, 23.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen.
Bei Steuerschiebem nach dem Prinzip der lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung (LUDV) gibt es unterschiedliche Möglichkeiten des Abgriffes und der Weiterleitung des sogenannten Load-Sensing (LS)-Signals . Einerseits gibt es die Möglichkeit, dieses Signal über ein aufwendiges in die Schiebersektionen integriertes System von Meldeleitungen das Load-Sensing-Signal an den Pumpenregler weiterzuleiten. Andererseits besteht die Möglichkeit, in die Kompensatorkolben weitere Kolben einzubauen, die mit einer relativ schwachen Feder ausgerüstet sind. Die Kompensatorkolben können auch so ausgebildet sein, daß sie über eine Steueröffnung das Load-Sensing-Signal weiterleiten. Die erstgenannte Ausführung ist aufwendig, während die beiden letztgenannten bezüglich der Signalabgabe derart empfindlich sind, daß über die Steuerkanten bei den kleinen Ölströmen ein druckgenaues Weiterleiten des Load-Sensing-Signals nicht immer gewährleistet ist. Dies bewirkt eine ungenaue Ansteuerung des Pumpenreglers, was sich wiederum negativ auf die Gesamtsteuerung, d.h. die Ansteuerung einzelner oder mehrerer Verbraucher auswirkt.
Der Stand der Technik is beispeilsweise durch die US-A-5067389 repräsentiert.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, eine Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen dahingehend weiterzubilden, daß sich eine kostengünstige, einfache und störungsunanfällige Lösung ergibt, bei welcher der benötigte Ölstrom zuverlässig und druckgenau an den Pumpenregler weitergeleitet wird.
Dieses Ziel wird erreicht durch eine Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen, der mit mindestens zwei nachgeschalteten Verbrauchern in Wirkverbindung steht und den durch mindestens eine regelbare Förderpumpe zur Verfügung gestellten Förderstrom nach dem lastdruckunabhängigen Prinzip über entsprechend ansteuerbare kolbenartige Kompensatoren einem oder mehreren der Verbraucher zur Verfügung stellt und der jeweils höchste der an den Verbrauchem anstehenden Drücke dem Regler der Förderpumpe gemeldet wird, wobei die Kompensatoren einerseits einen mit dem jeweiligen Verbraucher verbindbaren Druckraum und andererseits einen Federraum beinhalten, die Verbraucher über entsprechende Kanäle mit dem Federraum verbindbar sind und in die Verbindungsleitung mindestens ein zwei definierte Stellungen einnehmendes Verschlußelement eingesetzt ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Neben kugelförmigen Verschlußelementen können auch geometrisch anders geformte Elemente, wie z.B. Kegel, Verwendung finden.
Der Erfindungsgegenstand ist anwendbar für eine beliebige Anzahl von Verbrauchem, die über einen nach dem Prinzip der lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung arbeitenden Steuerschieber angesteuert werden. Wesentlicher Vorteil eines kugel- oder kegelförmigen Verschlußelementes gegenüber einem Kolben ist, daß das kugel- oder kegelförmige Verschlußelement lediglich zwei definierte Stellungen kennt, nämlich 'offen' oder'geschlossen', während bei dem Einsatz eines Kolbens infolge der sich ständig ändernden Richtungswechsel sich lediglich ein sogenanntes Anschnäbeln an den Steuerkanten einstellt, was sich letztendlich in der ungünstigen Abgabe des benötigten Ölstromes widerspiegelt. Dieser Nachteil wird durch das erfindungsgemäße Verschlußelement wirksam behoben, da es nun möglich ist, durch den durch die Kugel- oder Kegelstellung "offen" freigegebenen Querschnitt einen ausreichenden Ölstrom an den Pumpenregler sowie die weiteren Kompensatoren abzugeben.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben.
Die einzige Figur zeigt als Prinzipskizze den schematischen Aufbau einer Steuerung mit einer beliebigen Anzahl von Verbrauchern; in diesem Beispiel ausgebildet als Zylinder 1,2,3. Die Zylinder 1,2,3 werden über einen Steuerschieber angesteuert, der nach dem Prinzip der lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung aufgebaut ist, von dem lediglich die Steueröffnungen 4,5,6 dargestellt sind. Diese Steueröffnungen 4,5,6 sind durch den Fahrer veränderbar.
Unter der Annahme, daß der Zylinder 1 dem höchsten Lastdruck pz1 unterworfen ist, wird die Verstellpumpe 7 den Förderstrom mit einem um den Load-Sensing-Differenzdruck ΔpLS ihres Reglers 8 höheren Druck ausgeben. Es gilt: pp = pz1 + ΔpLS.
Durch den um den Steuerdruckabfall in der Steueröffnung 4 verminderten Pumpendruck, der im Druckraum 9 wirkt, wird der als Kolben ausgebildete Kompensator 10, dessen Schiebersektion dem Zylinder 1 zugeordnet ist, aufgesteuert, so daß sein Ölstrom diesem Zylinder 1 zufließen kann. Gleichzeitig pflanzt sich der Zylinderdruck pz1, der als LS-Signal zu dienen hat, über quer verlaufende Kanäle 11 im Kompensatorkolben 10 unter Anheben des hier kugelförmig ausgebildeten Verschlußelementes 12 über die Leitung 13, an welcher in Parallelschaltung auch die übrigen Kompensatorkolben 14,15 liegen, zum Pumpenregler 8 fort. Wie bereits dargelegt, können auch geometrisch anders geformte Verschlußelemente, wie z.B. Kegel, zur Anwendung gelangen. Dieser Druck wirkt über einen in Längsrichtung verlaufenden Verbindungskanal 16 auch im Federraum 17. Damit wirken der Lastdruck pz1 und der Äquivalenzdruck der Feder 18 dem Druck im Raum 9 entgegen, so daß sich der Kompensatorkolben 10 selbsttätig so einstellt, daß über die sich bildende Drosselstelle 19 der Förderstrom auf den Lastdruck pz1 vermindert wird. Der Druckabfall an der Drosselstelle 19 entspricht hierbei dem Äquivalenzdruck der Feder 18 (dieser ist relativ gering, 1 bis 8 bar).
Der Lastdruck Pz1 des Zylinders 1 wird über die Leitung 13 auch den weiteren Kompensatorkolben 14,15 zugeführt. Über die in Längsrichtung verlaufenden Verbindungskanäle 20,21 steht dieser Druck auch in den Federräumen 22,23 der Kompensatoren 14 und 15 an. In den Druckräumen 24,25 wirkt der gleiche um den Druckabfall durch die Steueröffnungen 5,6 verminderte Pumpendruck pp, wobei entsprechend dem LUDV-Prinzip die Druckabfälle in den Steueröffnungen 4,5,6 aller Verbraucher 1,2,3 gleich sind. Dadurch wird der Druck in den Druckräumen 24,25 durch die sich nach dem Druckwaagenprinzip einstellenden Drosselöffnungen 26,27 auf die gegenüber dem Druck pz1 im Zylinder 1 niedriger liegenden Drücke pz2 bzw. pz3 in den Zylindern 2,3 vermindert. Da in den zu den Kugelsitzen 28,29 führenden quer verlaufenden Kanälen 42,44 nur die Zyliderdrücke pz2 und pz3 herrschen, werden die kugelförmigen Verschlußelemente 30,31 durch den über die Leitung 13 eingesteuerten höheren Druck pz1 auf ihre Sitze 28,29 gedrückt, so daß ein Ölfluß von der Leitung 13 zu den Zylindem 2 und 3 verhindert wird. Das kugelförmige Verschlußelement 12 ist in diesem Beispiel infolge des in diesem Kompensatorkolben 10 herrschenden höheren Druckes von seinem Ventilsitz 32 abgehoben und liegt an einem Anschlag 33 eines von oben in den Kompensatorkolben 10 eingeführten Abschlußelementes 34 an, das gleichzeitig im Federraum 17 die Feder 18 führt. Das kugelförmige Verschlußelement 12,30,31 ist somit in Abhängigkeit des sich am jeweiligen Kompensator 10,14,15 einstellenden höheren Druckes zwischen seinen beiden definierten Stellungen 32,33;28,35;29,36 hin und her bewegbar. Jeder Kompensatorkolben 10,14,15 ist - wie bereits dargelegt - mit in Längsrichtung verlaufenden Kanälen 37,38,39 sowie jeweils zwei quer dazu verlaufenden Kanälen 11,41;42,43;44,45 versehen. Im jeweiligen Abschlußelement 34,46,47 sind ebenfalls in Längsrichtung verlaufende Kanäle 16,20,21 zur Verbindung der Zylinder 1,2,3 mit der zugehörigen Federkammer 17,22,23 eingearbeitet.
Die Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind durch folgende Merkmale gekennzeichnet:
  • die Querschnitte in den Load-Sensing-Meldeleitungen 11,42,44 sowie die von den kugelförmigen Verschlußelementen 12,30,31 freigegebenen Querschnitte 37,38,39 können ohne nennenswerten Druckabfall den durch den Pumpenregler 8 und/oder durch die Entspannungsblende 48 in den Tank 49 abfließenden Ölstrom durchleiten.
  • die Signalgabe ist absolut präzise und zuverlässig, da das kugelförmige Verschlußelement 12,30,31 lediglich zwei definierte Stellungen 32,33;28,35 sowie 29,36 (offen - geschlossen) aufweist und der LS-Strom nicht über Steuerkanten sich einregelnder Kolben abfließt.
  • die Leitungsführung ist stark vereinfacht.

Claims (9)

  1. Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen, der mit mindestens zwei nachgeschalteten Verbrauchern (1,2,3) in Wirkverbindung steht und den durch mindestens eine regelbare Förderpumpe (7) zur Verfügung gestellten Förderstrom nach dem lastdruckunabhängigen Prinzip über entsprechend ansteuerbare kolbenartige Kompensatoren (10,14,15) einem oder mehreren der Verbraucher (1,2,3) zur Verfügung stellt und der jeweils höchste der an den Verbrauchern (1 oder 2 oder 3) anstehenden Drücke dem Regler (8) der Förderpumpe (7) gemeldet wird, wobei die Kompensatoren (10,14,15) einerseits einen mit dem jeweiligen Verbraucher (1,2,3) verbindbaren Druckraum (9,24,25) und andererseits einen Federraum (17,22,23) beinhalten, die Verbraucher über entsprechende Kanäle (11,37,18;42,38,20;44,39,21) mit dem Federraum (17,22,23) verbindbar sind und in die Verbindungsleitung (37,16;38,20;39,21) mindestens ein nur zwei definierte Stellungen (32,33;28,35;29,36) einnehmendes Verschlußelement (12,30,31) eingesetzt ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (12,30,31) eine Kugel ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement eine kegelförmige Sitzfläche aufweist.
  4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kompensator (10,14,15) mindestens einen (37,16;38,20;39,21) in Längsrichtung sowie mindestens zwei quer dazu verlaufende Kanäle (11,41 ;42,43;44,45)beinhaltet, wobei der in Längsrichtung verlaufende verschließbare Kanal (37,16;38,20;39,21) die Verbraucher (1,2,3) und die jeweiligen Federräume (17,22,23) miteinander verbindet, einer der quer verlaufenden Kanäle (11 oder 42 oder 44) bei Auslenkung eines der Kompensatoren (10 oder 14 oder 15) das hier anstehende Drucksignal an den in Längsrichtung verlaufenden Kanal (37 oder 38 oder 39) weiterleitet und ein weiterer quer verlaufender Kanal (41 oder 43 oder 45) dieses Signal über eine Leitung (13) einerseits an die Federräume (22,23 oder 17,22 oder 17,23) der weiteren Kompensatoren (14,15;10,14;10,15) und andererseits dem Regler (8) der Pumpe (7) übermittelt.
  5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (12,30,31) zwischen den quer zur Längsleitung (37,38,39) verlaufenden Kanälen (11,41;42,43;44,45) eingesetzt ist.
  6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (12,30,31) zwischen einem zylinderraumseitigen Ventilsitz (32,28,29) und einem federraumseitigen Anschlag (33,35,36) bewegbar ist.
  7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (33,35,36) durch eine Stirnseite eines in den Kompensator (10,14,15) eingesetzten Abschlußelementes (34,46,47) gebildet ist, das gleichzeitig als Führung für die Feder (18) dient.
  8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Federraum (17,22,23) führende Kanal (16,20,21) durch das Abschlußelement (34,46,47) verläuft.
  9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Federraum (17,22,23) führende Kanal innerhalb der Wandung des Kompensators (10,14,15) verläuft.
EP96102897A 1995-03-24 1996-02-27 Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durchflussverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen Expired - Lifetime EP0733743B1 (de)

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EP0733743A1 EP0733743A1 (de) 1996-09-25
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