EP0756089A2 - Hydraulic control system - Google Patents

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EP0756089A2
EP0756089A2 EP96117035A EP96117035A EP0756089A2 EP 0756089 A2 EP0756089 A2 EP 0756089A2 EP 96117035 A EP96117035 A EP 96117035A EP 96117035 A EP96117035 A EP 96117035A EP 0756089 A2 EP0756089 A2 EP 0756089A2
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EP
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valve
connection
outlet
lockout
control
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EP96117035A
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Matthew Thomas Miller
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Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
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Application filed by Deere and Co filed Critical Deere and Co
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Abstract

The pilot operated directional control valve communicates fluid between a hydraulic actuator, a pump and a reservoir. A lockout valve is connected between each main control valve work port and a corresponding cylinder port, and operates to reduce fluid leakage therefrom. Each lockout valve includes a pressure responsive poppet valve member which is exposed to fluid pressure in a lockout chamber. A vent control valve is connected between each lockout valve and a corresponding one of the pilot valves. Each vent control valve includes a vent check valve which controls fluid venting from the lockout chamber and a vent piston which is biased to urge the vent check valve to a closed position thereby trapping fluid in the lockout chamber. When both pilot valves are energised, both lockout valves are vented and a float valve moves to a position wherein both cylinder ports are communicated, via the lockout valves and the float valve, with each other and with the reservoir.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksteuersystem zur Betätigung eines wenigstens zwei Stellgliedanschlüsse aufweisenden hydraulischen Stellgliedes mit einer Haupthydraulikquelle, einem Vorratsbehälter, einem druckbetätigbaren Hauptsteuerventil, welches zwei mit den Stellgliedanschlüssen verbindbare Arbeitsanschlüsse enthält und der Steuerung von Flüssigkeitsströmen zwischen dem Stellglied, der Haupthydraulikquelle und dem Vorratsbehälter dient, und mit einem ersten und einem zweiten Steuerventil zur Einstellung des Hauptsteuerventils. Bei Betätigung eines der Steuerventile wird das Hauptsteuerventil aus einer Neutralstellung, in der das Stellglied stationär gehalten wird, in eine erste Lage bewegt, in der das Stellglied veranlaßt wird, sich in eine erste Richtung zu bewegen. Bei Betätigung des anderen Steuerventils wird das Hauptsteuerventil aus der Neutralstellung in eine zweite Lage bewegt, in der das Stellglied veranlaßt wird, sich in eine zweite Richtung zu bewegen.The invention relates to a hydraulic control system for actuating a hydraulic actuator having at least two actuator connections with a main hydraulic source, a reservoir, a pressure-actuated main control valve which contains two work connections which can be connected to the actuator connections and which serves to control liquid flows between the actuator, the main hydraulic source and the reservoir, and with a first and a second control valve for adjusting the main control valve. Upon actuation of one of the control valves, the main control valve is moved from a neutral position, in which the actuator is held stationary, to a first position, in which the actuator is caused to move in a first direction. When the other control valve is actuated, the main control valve is moved from the neutral position into a second position in which the actuator is caused to move in a second direction.
  • Es ist bekannt, ein Stellglied, beispielsweise einen Hydraulikzylinder oder einen Hydraulikmotor, durch ein druckgesteuertes Steuerventil anzusteuern. In einer Neutralstellung des Steuerventils wird eine Bewegung des Stellgliedes unterdrückt. Nimmt das Steuerventil eine Ausfahr- oder Einziehstellung ein, so wird das Stellglied in die eine oder andere Richtung bewegt (US-A-3,630,121).It is known to control an actuator, for example a hydraulic cylinder or a hydraulic motor, by means of a pressure-controlled control valve. In a neutral position of the control valve, movement of the actuator is suppressed. If the control valve assumes an extended or retracted position, the actuator is moved in one direction or the other (US-A-3,630,121).
  • Es ist ferner bekannt, überkreuz angeordnete Rückschlagventile zwischen dem Hauptsteuerventil und den Stellgliedanschlüssen zu verwenden. Diese Rückschlagventile können jedoch bei übermäßigen Lastbedingungen oder infolge eines Absinkens des Versorgungsdruckes zu Instabilitäten führen. Lösungen, die diese Probleme durch die Aufrechterhaltung einer Verengung in der Rücklaufleitung während einer Schwimmstellung des Hauptventils zu überwinden versuchen, beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit wegen des zunehmenden Druckabfalls und der unerwünschten Zuteilcharakteristik.It is also known to use crossover check valves between the main control valve and the actuator ports. However, these check valves can lead to instabilities under excessive load conditions or as a result of a drop in the supply pressure. Solutions that attempt to overcome these problems by maintaining a restriction in the return line during a float position of the main valve impair performance due to the increasing pressure drop and the undesirable allotment characteristics.
  • Eine andere übliche Methode, das Lastrückschlagventil zu öffnen, besteht darin, den Druckraum hinter dem Rückschlagventilteil zu entspannen. Dies führt zu einem in Öffnungsrichtung weisenden Kräfteungleichgewicht über dem Ventilteil. Lösungen dieser Art, die darauf beruhen, daß der Abstand zwischen Schieber und Bohrung als Dichtung nicht gesondert abgedichtet ist, neigen zu höheren Leckraten, insbesondere bei elektromagnetischen Ventilen, bei denen der minimale Abstand durch Hystereseforderungen vorgegeben sein kann. Es ist eine Lastrückschlagventilanordnung wünschenswert, durch die sich Flüssigkeitsleckagen minimieren lassen, sofern sich das Hauptsteuerventil in seiner Neutralstellung befindet, und die nicht durch einen Druckabfall in der Druckversorgung beeinflußt wird.Another common way to open the load check valve is to relax the pressure chamber behind the check valve part. This leads to a force imbalance in the opening direction above the valve part. Solutions of this type, which are based on the fact that the distance between slide and bore as a seal is not sealed separately, tend to have higher leak rates, in particular in the case of electromagnetic valves, in which the minimum distance can be predetermined by hysteresis requirements. It is desirable to have a load check valve arrangement that can minimize fluid leakage when the main control valve is in its neutral position and is not affected by a pressure drop in the pressure supply.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Hydrauliksteuersystem der eingangs genannten Art anzugeben, das die eingangs genannten Probleme vermeidet und bei dem die Flüssigkeitszuteilung in einem Arbeitsmodus nicht beeinträchtigt wird. Es soll sich eine Schwimmfunktion bei geringer Stellgliedanschlußleckage realisieren lassen. Es soll ferner eine Lastrückschlagfunktion bereitgestellt werden, die unabhängig von dem Versorgungsdruck arbeitet.The object on which the invention is based is seen in specifying a hydraulic control system of the type mentioned at the outset which avoids the problems mentioned at the outset and in which the liquid distribution in a working mode is not impaired. It should be possible to implement a floating function with low actuator connection leakage. A load kickback function is also to be provided, which works independently of the supply pressure.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.The object is achieved by the teaching of claim 1. Further advantageous refinements and developments of the invention emerge from the subclaims.
  • Ein druckgesteuertes, proportionales 4/3-Wege-Hauptsteuerventil steuert den Flüssigkeitsstrom zwischen einem Stellglied (beispielsweise einem doppel- oder einfachwirkenden Zylinder oder einem Hydraulikmotor), einer Pumpe und einem Vorratsbehälter. Zwischen jedem Arbeitsanschluß des Hauptsteuerventils und den zugehörigen Stellgliedanschlüssen ist ein Aussperrventil angeordnet, das nach Art eines Folgeventils ausgebildet sein kann und die Flüssigkeitsleckagen der Stellgliedanschlüsse reduziert. Jedes Aussperrventil enthält ein durch Druck beeinflußbares Sitzventilteil, welches dem Flüssigkeitsdruck in einer Aussperrkammer ausgesetzt ist. Zwischen jedem Aussperrventil und einem zugehörigen von Hand einstellbaren, elektromagnetischen Steuerventil ist ein Auslaßsteuerventil angeordnet. Jedes Auslaßsteuerventil enthält ein Auslaßrückschlagventil, welches die aus der Aussperrkammer abgelassene Flüssigkeit steuert, sowie einen Auslaßventilkolben, der durch Federmittel in eine Lage gedrückt wird, in der er das Auslaßrückschlagventil in seine geschlossene Stellung drängt, so daß die Flüssigkeit nicht aus der Aussperrkammer entweichen kann. Über die Steuerventile gelangt Flüssigkeitsdruck in eine Entlastungskammer des Auslaßsteuerventils, wodurch der Auslaßventilkolben von dem Auslaßrückschlagventil abgehoben wird, so daß sich der Druck in der Aussperrkammer zum Vorratsbehälter abbauen kann.A pressure-controlled, proportional 4/3-way main control valve controls the flow of liquid between an actuator (e.g. a double or single-acting cylinder or a hydraulic motor), a pump and a reservoir. A lock-out valve is arranged between each working connection of the main control valve and the associated actuator connections. Each lockout valve includes a pressure control seat valve member which is exposed to the fluid pressure in a lockout chamber. Between each lockout valve and an associated manually adjustable electromagnetic control valve is arranged an outlet control valve. Each outlet control valve includes an outlet check valve which controls the liquid drained from the lockout chamber and an outlet valve piston which is urged by spring means to urge the outlet check valve into its closed position so that the liquid cannot escape from the lockout chamber. Liquid pressure passes through the control valves into a relief chamber of the outlet control valve, whereby the outlet valve piston is lifted off the outlet check valve, so that the pressure in the lockout chamber to the reservoir can be reduced.
  • Durch das erfindungsgemäße Hydrauliksteuersystem wird die Flüssigkeitszuteilung in einem Arbeitsmodus nicht beeinträchtigt. Dennoch läßt sich die Schwimmfunktion bei geringer Stellgliedanschlußleckage realisieren. Für die Realisierung der Schwimmfunktion sind weder zusätzliche Schwimmstellungen des Hauptventils noch zusätzliche Magnetspulen erforderlich. Es wird eine Lastrückschlagfunktion bereitgestellt, die unabhängig von dem Versorgungsdruck arbeitet.The hydraulic control system according to the invention does not affect the liquid allocation in a working mode. Nevertheless, the floating function can be implemented with a low actuator connection leakage. Neither additional floating positions of the main valve nor additional solenoid coils are required to implement the floating function. A load kickback function is provided that operates independently of the supply pressure.
  • Die einzige Figur Zeigt das Hydraulikdiagramm eines Hauptsteuerventilsystems mit einer Schwimmfunktion, anhand dessen nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert werden.The single figure shows the hydraulic diagram of a main control valve system with a floating function, on the basis of which the invention and further advantages and advantageous developments and refinements of the invention are described and explained in more detail below.
  • Das hydraulische Steuersystem 10 steuert ein Stellglied 12, beispielsweise einen doppeltwirkenden oder einfachwirkenden Hydraulikzylinder oder einen zweiseitigen Hydraulikmotor, welches zwei Stellgliedanschlüsse 14, 16 enthält. Ein druckbetätigbares Hauptsteuerventil 18 steuert Flüssigkeitsverbindungen zwischen dem Zylinder 12, einer Hauptpumpe 20 und einem Vorratsbehälter 22. Bei dem Hauptsteuerventil 18 handelt es sich vorzugsweise um ein proportionales, druckgesteuertes, federzentriertes 4/3-Wegeventil (4-Wege, 3-Positionen) mit zwei Arbeitsanschlüssen 26, 28, welche je mit einem zugehörigen Stellgliedanschluß 14, 16 verbindbar sind. An einen Steueranschluß 30 kann Druck angelegt werden, um das Steuerventil 18 in eine erste oder ausgefahrene Stellung zu bewegen, und an einen weiteren Steueranschluß 32 kann Druck angelegt werden, um das Hauptsteuerventil 18 in eine zweite oder eingezogene Stellung zu bewegen.The hydraulic control system 10 controls an actuator 12, for example a double-acting or single-acting hydraulic cylinder or a two-sided hydraulic motor, which contains two actuator connections 14, 16. A pressure actuatable main control valve 18 controls fluid connections between the cylinder 12, a main pump 20 and a reservoir 22. The main control valve 18 is preferably a proportional, pressure-controlled, spring-centered 4/3-way valve (4-way, 3-position) with two Working connections 26, 28, each of which can be connected to an associated actuator connection 14, 16. To a tax connection 30 may be pressurized to move the control valve 18 to a first or extended position, and pressure may be applied to another control port 32 to move the main control valve 18 to a second or retracted position.
  • Ein erstes durch eine Bedienungsperson einstellbares, magnetisch betätigtes Steuerventil 40 steuert Verbindungen zwischen einer Hilfspumpe 21, dem Vorratsbehälter 22, dem Steueranschluß 30 und einem Folgeventil 44. Ein zweites durch eine Bedienungsperson einstellbares, magnetisch betätigtes Steuerventil 42 steuert Verbindungen zwischen der Hilfspumpe 21, dem Vorratsbehälter 22, dem Steueranschluß 32 und einem Folgeventil 46.A first magnetically actuated control valve 40 which can be adjusted by an operator controls connections between an auxiliary pump 21, the reservoir 22, the control connection 30 and a sequential valve 44. A second magnetically actuated control valve 42 which can be adjusted by an operator controls connections between the auxiliary pump 21, the reservoir 22, the control connection 32 and a sequence valve 46.
  • Jedes der Folgeventile 44, 46 liegt zwischen einem der Arbeitsanschlüsse 26, 28 und dem zugehörigen Stellgliedanschluß 14, 16 und dient der Verminderung von Leckagen zwischen diesen. Jedes Folgeventil 44, 46 enthält ein auf Druck ansprechendes Sitzventil 48, das dem Flüssigkeitsdruck in einer Folgeventilkammer 50 ausgesetzt ist, einen ersten Folgeventilanschluß 52, der mit einem zugehörigen Arbeitsanschluß 28 verbunden ist, einen zweiten Folgeventilanschluß 54, der mit einem zugehörigen Stellgliedanschluß 16 verbunden ist, ein auf Druckdifferenzen ansprechendes Sitzteil 56, welches durch eine Feder 57 in eine geschlossene Stellung vorgespannt ist, und eine Drosselbohrung 58 in dem Sitzteil 56, welche den zweiten Folgeventilanschluß 54 mit der Folgeventilkammer 50 verbindet.Each of the sequence valves 44, 46 lies between one of the working connections 26, 28 and the associated actuator connection 14, 16 and serves to reduce leakages between them. Each follower valve 44, 46 includes a pressure sensitive seat valve 48 which is exposed to the fluid pressure in a follower valve chamber 50, a first follower valve port 52 which is connected to an associated working port 28, a second follower valve port 54 which is connected to an associated actuator port 16 , a seat part 56 responsive to pressure differences, which is biased into a closed position by a spring 57, and a throttle bore 58 in the seat part 56, which connects the second sequential valve connection 54 to the sequential valve chamber 50.
  • Das hydraulische Steuersystem 10 enthält ferner zwei Auslaßsteuerventile 60 und 62. Jedes Auslaßsteuerventil 60, 62 enthält eine Auslaßleitung 64, welche die Folgeventilkammer 50 mit dem ersten Folgeventilanschluß 52 verbindet. Ein Auslaßrückschlagventil 66 steuert den Flüssigkeitsstrom durch die Auslaßleitung 64. Hierfür greift ein Auslaßventilkolben 68 an dem Auslaßrückschlagventil 66 an, und eine vorgespannte Auslaßventilfeder 70 drängt den Auslaßventilkolben 68 zum Auslaßrückschlagventil 66 hin und damit das Auslaßrückschlagventil 66 in seine geschlossene Stellung, in der ein Flüssigkeitsabfluß aus der Folgeventilkammer 50 über die Auslaßleitung 64 verhindert wird. Jedes Auslaßsteuerventil 60, 62 enthält eine Entlastungskammer 72, welche mit einem Ausgang eines zugehörigen Steuerventils 40, 42 in Verbindung steht.The hydraulic control system 10 also includes two exhaust control valves 60 and 62. Each exhaust control valve 60, 62 includes an exhaust conduit 64 which connects the sequential valve chamber 50 to the first sequential valve port 52. An outlet check valve 66 controls the flow of liquid through the outlet conduit 64. For this purpose, an outlet valve piston 68 engages the outlet check valve 66, and a biased outlet valve spring 70 urges the outlet valve piston 68 toward the outlet check valve 66, and thereby the outlet check valve 66 to its closed position, in which a liquid outflow occurs the sequence valve chamber 50 prevented via the outlet line 64 becomes. Each outlet control valve 60, 62 includes a relief chamber 72 which communicates with an outlet of an associated control valve 40, 42.
  • Das hydraulische Steuersystem 10 enthält ferner ein druckgesteuertes Schwimmventil 80, in dessen Gehäuse 82 eine Ventilbohrung 83, ein mit dem Vorratsbehälter 22 verbundener Vorratsbehälteranschluß 84, ein erster mit dem Arbeitsanschluß 26 verbundener Anschluß 86, ein zweiter mit dem Arbeitsanschluß 28 verbundener Anschluß 88 und ein Steueranschluß 90 eingelassen sind. Ein in der Ventilbohrung 83 beweglich angeordnetes Ventilteil 92 enthält eine Axialbohrung 93, welche eine Querbohrung 94 schneidet, sowie eine Drosselbohrung 96, die die Querbohrung 94 mit dem Steueranschluß 90 verbindet. Das Ventilteil 92 ist zwischen einer ersten Lage, in der der erste und der zweite Anschluß 86, 88 gesperrt sind, und einer zweiten Lage, in der der erste und zweite Anschluß 86, 88 über die Querbohrung 94 miteinander und über die Axialbohrung 93 mit dem Vorratsbehälteranschluß 84 verbunden sind. Eine vorgespannte Feder 98 drängt das Ventilteil 92 in seine erste Lage. Wird an den Steueranschluß 90 Druck angelegt, so verschiebt sich das Ventilteil 92 in seine zweite Lage.The hydraulic control system 10 further includes a pressure controlled float valve 80, in the housing 82 of which a valve bore 83, a reservoir port 84 connected to the reservoir 22, a first port 86 connected to the working port 26, a second port 88 connected to the working port 28 and a control port 90 are embedded. A valve part 92 movably arranged in the valve bore 83 contains an axial bore 93, which intersects a transverse bore 94, and a throttle bore 96, which connects the transverse bore 94 to the control connection 90. The valve part 92 is between a first position, in which the first and the second connection 86, 88 are blocked, and a second position, in which the first and second connection 86, 88 via the transverse bore 94 with each other and via the axial bore 93 with the Storage container connection 84 are connected. A preloaded spring 98 urges valve member 92 into its first position. If pressure is applied to the control connection 90, the valve part 92 moves into its second position.
  • Das hydraulische Steuersystem 10 enthält ferner ein Logikventil 100, durch welches der Steueranschluß 90 nur dann unter Druck gesetzt wird, wenn beide Steuerventile 40, 42 gleichzeitig betätigt werden. Das Logikventil 100 enthält einen Einlaß 104, der mit einem Ausgang eines der Steuerventile 40 und 42 verbunden ist, einen Auslaßanschluß 106, welcher mit dem Steueranschluß 90 des Schwimmventils 80 verbunden ist, und einen Steueranschluß 108, welcher mit einem Ausgang des anderen der Steuerventile 40 und 42 verbunden ist.The hydraulic control system 10 further includes a logic valve 100 through which the control port 90 is only pressurized when both control valves 40, 42 are operated simultaneously. The logic valve 100 includes an inlet 104 connected to an output of one of the control valves 40 and 42, an outlet port 106 which is connected to the control port 90 of the float valve 80, and a control port 108 which is connected to an output of the other of the control valves 40 and 42 is connected.
  • Das Logikventil 100 läßt sich von einer ersten Lage, in der der Einlaß 104 und der Auslaßanschluß 106 gesperrt sind, in eine zweite Lage, in der der Einlaß 104 mit dem Auslaßanschluß 106 verbunden ist, bewegen. Eine vorgespannte Feder 112 drängt das Logikventil 100 in seine erste Lage. Wird an den Steueranschluß 108 Druck angelegt, so verschiebt sich das Logikventil 100 in seine zweite Lage.The logic valve 100 can be moved from a first position, in which the inlet 104 and the outlet connection 106 are blocked, to a second position, in which the inlet 104 is connected to the outlet connection 106. A preloaded spring 112 urges logic valve 100 into its first position. Is connected to the control connection 108 pressure applied, the logic valve 100 shifts to its second position.
    • BetriebsweiseMode of operation
  • Für jedes der Steuerventile 40, 42 gilt, daß dann, wenn seine Magnetspule abgeschaltet ist, der entsprechende Steueranschluß 30, 32 (wie dargestellt) mit dem Vorratsbehälter 22 verbunden ist, und dann, wenn seine Magnetspule erregt ist, der entsprechende Steueranschluß 30, 32 mit der Hilfspumpe 21 verbunden ist. Hieraus folgt, daß bei erregtem Steuerventil 40 der Steueranschluß 30 unter Druck steht und das Hauptsteuerventil 18 die Pumpe 20 mit dem Arbeitsanschluß 28 und dem Stellgliedanschluß 16 verbindet und den Vorratsbehälter 22 mit dem Arbeitsanschluß 26 und dem Stellgliedanschluß 14 verbindet, so daß der Zylinder 12 ausgefahren wird. Entsprechend steht bei erregtem Steuerventil 42 der Steueranschluß 32 unter Druck, wobei das Hauptsteuerventil 18 die Pumpe 20 mit dem Arbeitsanschluß 26 und dem Stellgliedanschluß 14 sowie den Vorratsbehälter 22 mit dem Arbeitsanschluß 28 und dem Stellgliedanschluß 16 verbindet, so daß der Zylinder 12 eingefahren wird. Die voneinander unabhängigen Steuerventile 40, 42 liefern einen Steuerdruck, der Proportional zu dem elektrischen Eingangssignal ist und auf die Enden des Hauptsteuerventils 18 wirkt. Das Hauptsteuerventil 18 bewegt sich dann in eine Stellung, bei der es im Gleichgewicht zwischen der Steuerdruckkraft und den Zentrierfedern steht. Durch die hier beschriebene Art der Bewegung des Hauptsteuerventils 18 läßt sich somit die Durchflußrichtung und -menge steuern. Bei Betätigung des Steuerventils 40 wird der Steueranschluß 30 unter Druck gesetzt, so daß sich das Hauptsteuerventil 18 hinsichtlich der Fig. nach rechts bewegt und den Durchfluß von der Hauptpumpe 20 zu dem Arbeitsanschluß 28 und dem Stellgliedanschluß 16 ermöglicht und das Stellglied 12 ausfährt. In entsprechender Weise wird bei Betätigung des Steuerventils 42 das Stellglied 12 eingefahren.For each of the control valves 40, 42, when its solenoid is turned off, the corresponding control port 30, 32 (as shown) is connected to the reservoir 22, and when its solenoid is energized, the corresponding control port 30, 32 is connected to the auxiliary pump 21. It follows that when the control valve 40 is energized, the control port 30 is under pressure and the main control valve 18 connects the pump 20 to the working port 28 and the actuator port 16 and connects the reservoir 22 to the working port 26 and the actuator port 14 so that the cylinder 12 extends becomes. Accordingly, when the control valve 42 is energized, the control port 32 is under pressure, the main control valve 18 connecting the pump 20 to the working port 26 and the actuator port 14, and the reservoir 22 to the working port 28 and the actuator port 16, so that the cylinder 12 is retracted. The independent control valves 40, 42 provide a control pressure that is proportional to the electrical input signal and acts on the ends of the main control valve 18. The main control valve 18 then moves to a position in which it is in equilibrium between the control pressure force and the centering springs. The flow direction and quantity can thus be controlled by the type of movement of the main control valve 18 described here. When the control valve 40 is actuated, the control connection 30 is pressurized so that the main control valve 18 moves to the right with respect to the figure and enables the flow from the main pump 20 to the working connection 28 and the actuator connection 16 and the actuator 12 extends. In a corresponding manner, the actuator 12 is retracted when the control valve 42 is actuated.
  • Bei der Betriebsweise für einen ausgefahrenen oder eingefahrenen Zylinder 12 wird lediglich ein Steuerventil 40, 42 aktiviert, wobei der Steuerdruck das Hauptsteuerventil 18 bewegt, so daß die von der Pumpe 20 zu einem der Arbeitsanschlüsse 26, 28 strömende Ölmenge eingestellt wird. Der gleiche Steuerdruck wird ausgenutzt, um das zu der Rückseite des Stellgliedes 12 gehörige Folgeventil 44 oder 46 zu entlasten und einen Rückstrom von dem Stellglied 12 durch das Hauptsteuerventil 18 in den Vorratsbehälter 22 zu steuern. Durch die Verwendung des unabhängigen Steuerdrucks der Hilfspumpe 21 lassen sich ein Vibrieren, ein Prellen oder Instabilitätsprobleme vermeiden, die bei einer üblichen Anordnung kreuzweise wirkender Rückschlagventile, die sich beide durch die Hauptpumpenversorgung oder den Lastdruck öffnen lassen, auftreten können.In the operating mode for an extended or retracted cylinder 12, only one control valve 40, 42 is activated, the control pressure moving the main control valve 18 so that the amount of oil flowing from the pump 20 to one of the working connections 26, 28 is set. The same control pressure is used to relieve the sequence valve 44 or 46 belonging to the rear of the actuator 12 and to control a backflow from the actuator 12 through the main control valve 18 into the reservoir 22. By using the independent control pressure of the auxiliary pump 21, vibrations, bouncing or instability problems can be avoided which can occur with a conventional arrangement of cross-acting check valves, both of which can be opened by the main pump supply or the load pressure.
  • Wenn beide Steuerventile 40, 42 erregt werden, werden beide Steueranschlüsse 30, 32 unter Druck gesetzt, so daß sich das Hauptsteuerventil 18 nicht bewegt. In diesem Fall bewegt sich das Logikventil 100 in seine zweite Lage, in der der Steueranschluß 90 unter Druck gesetzt wird und das Schwimmventil 80 in seine zweite Lage verschoben wird. In dieser zweiten Lage des Schwimmventils 80 werden die beiden Stellgliedanschlüsse 14 und 16 über die Folgeventile 44, 46 miteinander und über das Schwimmventil 80 mit dem Vorratsbehälter 22 verbunden. Hierdurch erhält man eine Schwimmfunktion, die unabhängig von dem Hauptsteuerventil 18 ist. Ferner wird diese Schwimmfunktion erzielt, ohne daß zusätzliche Magnetspulen erforderlich sind und ohne daß der zur Verfügung stehende Modulationsbereich der zusätzlichen Steuerventile aufs Spiel gesetzt wird.When both control valves 40, 42 are energized, both control ports 30, 32 are pressurized so that the main control valve 18 does not move. In this case, the logic valve 100 moves into its second position, in which the control connection 90 is pressurized and the float valve 80 is moved into its second position. In this second position of the float valve 80, the two actuator connections 14 and 16 are connected to one another via the sequence valves 44, 46 and to the reservoir 22 via the float valve 80. This provides a floating function that is independent of the main control valve 18. Furthermore, this floating function is achieved without the need for additional magnetic coils and without jeopardizing the modulation range available for the additional control valves.
  • Die Steuerventile 40, 42 leiten ferner den Pumpendruck zu den Entlastungskammern 72 der Auslaßsteuerventile 60 und 62. Durch diesen Druck werden die Auslaßventilkolben 68 von den Auslaßrückschlagventilen 66 abgehoben, wodurch der Druck in der Folgeventilkammer 50 über das Schwimmventil 80 in den Vorratsbehälter 22 entweichen kann. Infolgedessen wird lediglich eine geringe Druckdifferenz über den Sitzteilen 56 benötigt, um die schwache Vorspannkraft der Federn 57 zu überwinden, das Sitzteil 56 von seinem Ventilsitz abzuheben und die Verbindung zwischen den Folgeventilanschlüssen 52 und 54 zu öffnen. Dies ermöglicht einen freien Durchfluß in beide Richtungen zwischen den Stellgliedanschlüssen 14 und 16 und von diesen zu dem Vorratsbehälter 22, der über das Schwimmventil 80 erfolgt.The control valves 40, 42 also direct the pump pressure to the relief chambers 72 of the outlet control valves 60 and 62. This pressure raises the outlet valve pistons 68 from the outlet check valves 66, allowing the pressure in the follower valve chamber 50 to escape into the reservoir 22 via the float valve 80. As a result, only a slight pressure differential across the seat portions 56 is required to overcome the weak biasing force of the springs 57, lift the seat portion 56 from its valve seat, and open the connection between the sequential valve ports 52 and 54. This allows free flow in both directions between the Actuator connections 14 and 16 and from these to the reservoir 22, which takes place via the float valve 80.
  • Ist keines der beiden Steuerventile 40 und 42 erregt, so sind die beiden Steueranschlüsse 30 und 32 drucklos, und das Hauptsteuerventil 18 befindet sich in seiner Neutralstellung. Bei nicht erregten Steuerventilen 40 und 42 sind auch die beiden Entlastungskammern 72 der Auslaßsteuerventile 60 und 62 drucklos, und die Auslaßrückschlagventile 66 sind durch die Auslaßventilkolben 68, die unter der Kraft der Federn 70 stehen, geschlossen. Wirkt eine externe Kraft auf den Zylinder 12, so wird ein Flüssigkeitsabfluß durch die Drosselbohrung 58 und das durch die Last steuerbare Absperrventilsitzteil 56 verhindert, da die Auslaßrückschlagventile 66 geschlossen sind.If neither of the two control valves 40 and 42 is energized, the two control connections 30 and 32 are depressurized and the main control valve 18 is in its neutral position. When the control valves 40 and 42 are not energized, the two relief chambers 72 of the outlet control valves 60 and 62 are also depressurized, and the outlet check valves 66 are closed by the outlet valve pistons 68, which are under the force of the springs 70. If an external force acts on the cylinder 12, fluid drainage through the throttle bore 58 and the check valve seat member 56 controllable by the load is prevented since the exhaust check valves 66 are closed.
  • Wenn der Druck an einem der Stellgliedanschlüsse 14 oder 16 infolge der auf den Zylinder 12 wirkenden Kraft unter den Druck im Vorratsbehälter 22 absinkt, strömt Flüssigkeit von dem Vorratsbehälter 22 zu dem Stellgliedanschluß 14 oder 16. Dies hat seinen Grund darin, daß das zugehörige Auslaßrückschlagventil 66 dann geschlossen bleibt und daß der Druck in der Folgeventilkammer 50 unter den an dem Folgeventilanschluß 52 anstehenden Druck des Vorratsbehälters 22 absinkt. Das Sitzteil 56 hebt sich gegen die Kraft der schwachen Feder 57 von seinem Sitz ab, und das Sitzventil 48 öffnet. Hierdurch wird vermieden, daß der Druck an dem Stellgliedanschluß 14 oder 16 weiter absinkt, oder daß Blasenbildung auftritt.When the pressure at one of the actuator ports 14 or 16 drops below the pressure in the reservoir 22 due to the force acting on the cylinder 12, fluid flows from the reservoir 22 to the actuator port 14 or 16. This is because the associated exhaust check valve 66 then remains closed and that the pressure in the follower valve chamber 50 drops below the pressure of the reservoir 22 present at the follower valve connection 52. The seat part 56 lifts off its seat against the force of the weak spring 57 and the seat valve 48 opens. This prevents the pressure at the actuator connection 14 or 16 from further decreasing or from the formation of bubbles.
  • Bei dem beschriebenen Aufbau wird innerhalb der Folgeventile 44 und 46 für eine Druckentlastung an den Stellgliedanschlüssen 14 und 16 gesorgt. Dies ermöglicht es, daß ein über den Systemdruck hinausgehender Druckaufbau an den Stellgliedanschlüssen, der seine Ursache in thermischer Expansion oder in einer Druckverstärkung haben kann, abgebaut wird. Die genannte Druckverstärkung kann bei Systemen, die eine Leckage unterbinden, auftreten. Diese Druckentlastung tritt immer dann auf, wenn der an dem Stellgliedanschluß anstehende Druck, der auf die Sitzseite des Auslaßrückschlagventils 66 wirkt, eine Kraft erzeugt, die größer ist als die Gegenkraft der Auslaßventilfeder 70. In diesem Fall hebt das Auslaßrückschlagventil 66 von seinem Sitz ab und läßt eine Ölmenge durchströmen, die ausreicht, um den Arbeitsanschlußdruck abzubauen, bevor es wieder schließt.In the construction described, pressure relief at the actuator connections 14 and 16 is provided within the sequence valves 44 and 46. This makes it possible for a pressure build-up at the actuator connections which goes beyond the system pressure and which can be caused by thermal expansion or a pressure increase to be reduced. The pressure boost mentioned can occur in systems that prevent leakage. This pressure relief occurs whenever the pressure present at the actuator connection, which acts on the seat side of the outlet check valve 66, generates a force which is greater than the counterforce of the outlet valve spring 70. In this case, the exhaust check valve 66 lifts from its seat and flows through an amount of oil sufficient to relieve the working port pressure before it closes again.
  • Im Vergleich mit einer Konstruktion, bei der die Leckage von dem Zwischenraum zwischen dem Hauptschieber und dessen Bohrung abhängt, erreicht die vorliegende Konstruktion eine geringe Stellgliedanschlußleckage bei gleichzeitiger geringer Hysteresis, welche auf den hier zulässigen großen Zwischenraum zwischen dem Hauptschieber und dessen Bohrung zurückzuführen ist.In comparison with a design in which the leakage depends on the gap between the main slide and its bore, the present design achieves a low actuator connection leakage with simultaneous low hysteresis, which is attributable to the large gap between the main slide and its bore that is permitted here.
  • Da für das Ausfahren und Einfahren des Zylinders 12 der gesamte Steuerdruckbereich der Steuerventile 40 und 42 ausgenutzt werden kann, ergibt sich eine verbesserte Durchströmsteuerung. Die Schwimmfunktion (die bisher nicht häufig angewendet wurde), wird realisiert, ohne den Dosierdurchfluß während des Ausfahrens oder Einfahrens zu beeinträchtigen.Since the entire control pressure range of the control valves 40 and 42 can be used for extending and retracting the cylinder 12, there is an improved flow control. The floating function (which has not been used frequently so far) is implemented without affecting the metering flow during extension or retraction.
  • Ein Einlaßlastrückschlagventil ist nicht erforderlich, da nur das an den rückflußseitigen Stellgliedanschluß angeschlossene Folgeventil beim Druckbetrieb druckentlastet wird. Das Folgeventil, das auf der Seite des Stellgliedanschlusses liegt, an den durch das Hauptsteuerventil 18 Druck geliefert wird, wird durch die durchflußinduzierte Druckdifferenz über dem Sitzteil offen gehalten. Wenn die Druckversorgung der Hauptpumpe 20 zu einem Druck in dem Arbeitsanschluß führt, der geringer ist als der Stellgliedanschlußdruck, schließt infolge der Vorzeichenumkehr der Druckdifferenz über dem Sitzteil 56 das Folgeventil und verhindert einen Ölabfluß von dem Stellgliedanschluß.An inlet load check valve is not necessary because only the sequence valve connected to the return-side actuator connection is relieved of pressure during pressure operation. The follower valve, which is on the actuator port side to which pressure is supplied by the main control valve 18, is kept open by the flow-induced pressure difference across the seat part. When the pressure supply to the main pump 20 results in a pressure in the working port that is less than the actuator port pressure, the sequence valve closes due to the sign reversal of the pressure differential across the seat member 56 and prevents oil drainage from the actuator port.

Claims (4)

  1. Hydrauliksteuersystem zur Betätigung eines wenigstens zwei Stellgliedanschlüsse (14, 16) aufweisenden hydraulischen Stellgliedes (12) mit einer Haupthydraulikquelle (20), einem Vorratsbehälter (22), einem druckbetätigbaren Hauptsteuerventil (18), welches zwei mit den Stellgliedanschlüssen (14, 16) verbindbare Arbeitsanschlüsse (26, 28) enthält und der Steuerung von Flüssigkeitsströmen zwischen dem Stellglied (12), der Haupthydraulikquelle (20) und dem Vorratsbehälter (22) dient, und mit einem ersten und einem zweiten Steuerventil (40, 42) zur Einstellung des Hauptsteuerventils (18), wobei eines der Steuerventile (40, 42) betätigbar ist, um das Hauptsteuerventil (18) aus einer Neutralstellung, in der das Stellglied (12) stationär gehalten wird, in eine erste Lage zu bewegen, in der das Stellglied (12) veranlaßt wird, sich in eine erste Richtung zu bewegen, und wobei das andere Steuerventil (40, 42) betätigbar ist, um das Hauptsteuerventil (18) aus der Neutralstellung in eine zweite Lage zu bewegen, in der das Stellglied (12) veranlaßt wird, sich in eine zweite Richtung zu bewegen, gekennzeichnet durch
    - ein Aussperrventil (44, 46) mit einem auf Druck ansprechenden Sitzventilteil (56), welches in Abhängigkeit des in einer Aussperrkammer (50) herrschenden Flüssigkeitsdrucks bewegbar ist, um eine Verbindung zwischen einem Arbeitsanschluß (26, 28) des Hauptsteuerventils (18) und dem zugehörigen Stellgliedanschluß (14, 16) zu steuern, ferner mit einem ersten Aussperranschluß (52), der mit einem entsprechenden Arbeitsanschluß (26, 28) des Hauptsteuerventils (18) in Verbindung steht, ferner mit einem zweiten Aussperranschluß (54), der mit einem entsprechenden Stellgliedanschluß (14, 16) in Verbindung steht, und ferner mit einer Ausflußöffnung (58), die den zweiten Aussperranschluß (54) mit der Aussperrkammer (50) verbindet,
    - eine Auslaßleitung (64), die die Aussperrkammer (50) mit dem Hauptsteuerventil (18) verbindet,
    - ein Auslaßsteuerventil (60, 62), das den Flüssigkeitsdurchfluß durch die Auslaßleitung (64) steuert,
    - Federmittel (70), durch die das Auslaßsteuerventil (60, 62) in eine geschlossene Stellung gedrängt wird, in der ein Flüssigkeitsstrom aus der Aussperrkammer (50) über die Auslaßleitung (64) verhindert wird,
    - auf Flüssigkeitsdruck ansprechende Mittel (68, 72), die mit einem der beiden Steuerventile (40, 42) in Verbindung stehen, um das Auslaßsteuerventil (60, 62) gegen die Federkraft zu öffnen, wenn das Steuerventil (40, 42) betätigt wird.
    Hydraulic control system for actuating a hydraulic actuator (12) having at least two actuator connections (14, 16) with a main hydraulic source (20), a reservoir (22), a pressure-actuated main control valve (18) which has two working connections which can be connected to the actuator connections (14, 16) (26, 28) and is used to control liquid flows between the actuator (12), the main hydraulic source (20) and the reservoir (22), and with a first and a second control valve (40, 42) for adjusting the main control valve (18 ), one of the control valves (40, 42) being operable to move the main control valve (18) from a neutral position in which the actuator (12) is held stationary to a first position in which the actuator (12) is actuated will move in a first direction, and wherein the other control valve (40, 42) is actuatable to the main control valve (18) from the neutral position in egg ne move second position in which the actuator (12) is caused to move in a second direction, characterized by
    - A lock-out valve (44, 46) with a pressure-responsive seat valve part (56) which can be moved depending on the liquid pressure prevailing in a lock-out chamber (50) in order to establish a connection between a working connection (26, 28) of the main control valve (18) and to control the associated actuator connection (14, 16), further with a first lock-out connection (52), which is connected to a corresponding working connection (26, 28) of the main control valve (18), further with a second lock-out connection (54), with a corresponding actuator connection (14, 16) is connected, and further with an outflow opening (58) which connects the second lockout port (54) to the lockout chamber (50),
    - an outlet line (64) connecting the lockout chamber (50) to the main control valve (18),
    - an outlet control valve (60, 62) which controls the flow of liquid through the outlet line (64),
    Spring means (70), through which the outlet control valve (60, 62) is forced into a closed position, in which a flow of liquid from the lockout chamber (50) via the outlet line (64) is prevented,
    - Fluid pressure responsive means (68, 72) communicating with one of the two control valves (40, 42) to open the outlet control valve (60, 62) against the spring force when the control valve (40, 42) is actuated .
  2. Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Aussperrventil (44, 46) enthält:
    - ein auf Druck ansprechendes Sitzventil (48) mit einer Aussperrkammer (50), mit einem ersten Aussperranschluß (52), welcher mit einem zugehörigen Arbeitsanschluß (26, 28) in Verbindung steht, mit einem zweiten Aussperranschluß (54), welcher mit einem zugehörigen Stellgliedanschluß (24, 26) in Verbindung steht, mit einer Ausflußöffnung (58), die den zweiten Aussperranschluß (54) mit der Aussperrkammer (50) verbindet, und mit einem Sitzventilteil (56), welches durch Federmittel (57) in seine Schließstellung gedrängt wird, um normalerweise einen Flüssigkeitsstrom von dem zweiten Aussperranschluß (54) zu der Aussperrkammer (50) zu unterbinden,
    - eine Auslaßleitung (64), welche die Aussperrkammer (50) mit dem ersten Aussperranschluß (52) verbindet,
    - ein Auslaßrückschlagventil (66) zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms durch die Auslaßleitung (64),
    - einen Auslaßkolben (68), der mit dem Auslaßrückschlagventil (66) in Eingriff bringbar ist,
    - vorgespannte Auslaßventilfedermittel (70), die an dem Auslaßkolben (68) angreifen und diesen in Richtung Auslaßrückschlagventil (66) drängen, um dieses zu verschließen, wobei ein Flüssigkeitsabfluß aus der Aussperrkammer (50) über die Auslaßleitung (64) verhindert wird, und
    - eine Entlastungskammer (72), die mit dem Ausgang eines zugehörigen der beiden Steuerventile (40, 42) in Verbindung steht, wobei bei einem Druckaufbau in der Entlastungskammer (72) der Auslaßkolben (68) gegen die Federkraft von dem Auslaßrückschlagventil (66) weg bewegt wird, so daß sich dieses öffnen kann und den Flüssigkeitsdruck in der Aussperrkammer (50) abbaut, wodurch sich auch das Sitzventilteil (56) öffnen kann und einen Flüssigkeitsstrom von dem zweiten Aussperranschluß (54) zu dem ersten Aussperranschluß (52) zuläßt.
    Hydraulic control system according to claim 1, characterized in that each lock-out valve (44, 46) contains:
    - A pressure sensitive seat valve (48) with a lock-out chamber (50), with a first lock-out connection (52), which is connected to an associated work connection (26, 28), with a second lock-out connection (54), which with an associated Actuator connection (24, 26) is connected, with an outflow opening (58) which connects the second lock-out connection (54) with the lock-out chamber (50), and with a seat valve part (56) which is forced into its closed position by spring means (57) to normally prevent liquid flow from the second lockout port (54) to the lockout chamber (50),
    an outlet line (64) which connects the lock-out chamber (50) to the first lock-out connection (52),
    - an outlet check valve (66) for controlling the flow of liquid through the outlet line (64),
    an outlet piston (68) which can be brought into engagement with the outlet check valve (66),
    - Biased outlet valve spring means (70) which engage the outlet piston (68) and urge it towards the outlet check valve (66) to close it, thereby preventing liquid from flowing out of the lockout chamber (50) via the outlet line (64), and
    - A relief chamber (72), which is connected to the outlet of an associated one of the two control valves (40, 42), wherein when the pressure in the relief chamber (72) builds up, the outlet piston (68) counteracts the spring force from the outlet check valve (66) is moved so that it can open and the liquid pressure in the lockout chamber (50) is reduced, whereby the seat valve part (56) can also open and allow a liquid flow from the second lockout connection (54) to the first lockout connection (52).
  3. Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Sitzventilteil (56) einen auf Differenzdrücke ansprechenden Bereich aufweist.Hydraulic control system according to Claim 1 or 2, characterized in that each seat valve part (56) has an area which responds to differential pressures.
  4. Hydrauliksteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (40, 42) den Hydraulikdruck einer Hilfshydraulikquelle (21) steuern.Hydraulic control system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control valves (40, 42) control the hydraulic pressure of an auxiliary hydraulic source (21).
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