EP1664550A1 - Hydraulisches steuer- und stellsystem mit volumenausgleich - Google Patents

Hydraulisches steuer- und stellsystem mit volumenausgleich

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Publication number
EP1664550A1
EP1664550A1 EP04765311A EP04765311A EP1664550A1 EP 1664550 A1 EP1664550 A1 EP 1664550A1 EP 04765311 A EP04765311 A EP 04765311A EP 04765311 A EP04765311 A EP 04765311A EP 1664550 A1 EP1664550 A1 EP 1664550A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic
connection
pressure
piston
actuating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04765311A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Rückgauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brueninghaus Hydromatik GmbH
Original Assignee
Brueninghaus Hydromatik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brueninghaus Hydromatik GmbH filed Critical Brueninghaus Hydromatik GmbH
Publication of EP1664550A1 publication Critical patent/EP1664550A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F15B7/005—With rotary or crank input
    • F15B7/006—Rotary pump input
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F15B7/06—Details
    • F15B7/10—Compensation of the liquid content in a system

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic control and actuating system for hydraulic consumers such. B. in a mobile machine.
  • hydraulic drives of stationary and mobile machines e.g. in wheel loaders, excavators, forklifts or hydraulic lifts
  • differential cylinders consisting of several hydraulic cylinders are generally used as actuators.
  • the position and direction of movement of the kinematics of the stationary or mobile machine driven by the hydraulic drive is determined by the position and direction of movement of the actuating piston in the hydraulic cylinder.
  • the regulation of the position and direction of movement of the actuating piston in the hydraulic cylinder must be designed with regard to all possible occurring load moments - with regard to the load size and load direction.
  • EP 0 564 939 B1 shows a hydraulic control device for regulating a lifting mechanism in a mobile working machine.
  • the position and direction of movement of the actuating piston in the respective hydraulic cylinder is controlled by regulating the amount of hydraulic fluid in the two actuating pressure chambers of the hydraulic cylinder.
  • a constantly pumping hydraulic pump or one whose pumping volume can be adjusted is used in an open hydraulic circuit.
  • the quantity of hydraulic fluid delivered by the hydraulic pump to the two signal pressure chambers of the hydraulic cylinder is set via control valves.
  • a pressure relief valve is generally provided between the hydraulic pump and the control valve to protect the pressure from excess pressure in the hydraulic lines leading from the hydraulic pump to the two actuating pressure chambers of the hydraulic cylinder.
  • the invention is therefore based on the object of developing the hydraulic control and actuating system with the features according to the preamble of claim 1 in such a way that the regulation of the hydraulic fluid quantity in the two actuating pressure chambers of the hydraulic cylinder of the working machine is designed to be less complex, in terms of design and parameterization can be made simpler and thus has a better control characteristic.
  • the object of the invention is achieved by a hydraulic control and actuating system with the characteristic features solved in connection with the generic features of claim 1.
  • the hydraulic control of the hydraulic drive for a working machine is reduced to a flow control of the hydraulic pump in the hydraulic control and actuation system according to the invention by introducing a closed circuit instead of an open circuit with control valves.
  • the hydraulic fluid quantity difference between the two actuating pressure chambers of the hydraulic cylinder, which cannot be delivered within the closed hydraulic circuit is applied according to the invention by an additional open hydraulic circuit.
  • the open hydraulic circuit can be regulated as part of a ratio control to the closed hydraulic circuit in the ratio of the hydraulic fluid quantity difference between the two signal pressure chambers of the hydraulic cylinder. In this way, a hydraulic control can be implemented, which is less expensive than the hydraulic control of the open hydraulic circuit - without the use of an additional control valve.
  • the ratio control of the two flow rate controls of the open and closed hydraulic circuit by means of a hydraulic pump unit can be implemented in a structurally and control-technically much easier way than hydraulic control of the open hydraulic circuit by means of a control valve.
  • the hydraulic pump unit is implemented in a first embodiment of the hydraulic control and actuation system according to the invention with two hydraulic pumps, the z. B. are mechanically coupled via a common shaft and each promote the hydraulic fluid flow in the closed and open hydraulic circuit.
  • the supply and Disposal of the piston-side actuating pressure chambers of the hydraulic cylinder with a hydraulic fluid flow corresponding to the difference in the amount of hydraulic fluid between the two actuating pressure chambers of the hydraulic cylinder is carried out by the second hydraulic pump, which is connected to a hydraulic tank as part of an open hydraulic circuit.
  • the hydraulic pump unit is realized by means of a flow divider axial piston pump, in which the closed and open hydraulic circuit are integrated in a single hydraulic pump.
  • All embodiments of the hydraulic control and actuating system according to the invention have pressure relief valves and non-return valves between the two working lines for pressure protection against excess pressure and for volume compensation in the event of a loss of quantity in the two working lines between the hydraulic pump unit and the hydraulic cylinders.
  • Actuating piston in the hydraulic cylinder is preferably a high pressure controlled pressure shut-off valve between the two working lines. This high pressure controlled pressure cut-off valve is used at a
  • End position of the actuating piston in the hydraulic cylinder is activated and leads to a reduction in the control pressure for the adjusting device, so that the hydraulic pump unit is controlled towards zero in its flow and the excess pressure is reduced.
  • a filter and a cooler can advantageously be provided in the open hydraulic circuit for cleaning and cooling the hydraulic fluid.
  • Figure 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the hydraulic control and actuation system according to the invention.
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a second embodiment of the hydraulic control and actuation system according to the invention
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of a third embodiment of the hydraulic control and actuation system according to the invention.
  • FIG. 4 shows a circuit diagram of a fourth embodiment of the hydraulic control and actuating system according to the invention.
  • FIG. 5 shows a circuit diagram of a fifth embodiment of the hydraulic control and actuating system according to the invention.
  • Fig. 6 is a circuit diagram of a sixth embodiment of the hydraulic control and steep system according to the invention.
  • Fig. 7 is a circuit diagram of a seventh embodiment of the hydraulic control and actuation system according to the invention.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a hydraulic control and actuation system according to the invention for a hydraulic consumer in a work machine, which consists of a hydraulic cylinder 1 and a hydraulic pump unit 2.
  • An actuating piston 3 is slidably mounted in the hydraulic cylinder 1 and separates the hydraulic cylinder 1 into a actuating pressure chamber 4 on the piston side and an actuating pressure chamber 5 on the piston rod side.
  • the first connection side 6 of the hydraulic pump unit 2 is connected to the piston-side actuating pressure chambers 4 of the hydraulic cylinder 1 via a first working line 7.
  • the hydraulic pump unit 2 consists of a first hydraulic pump 7 ′ and a second hydraulic pump 8, which are mechanically coupled to one another via a shaft 9.
  • the first connection side of the hydraulic pump unit 2 is composed of the first connection 10 of the first hydraulic pump 7 ′ and the third connection 11 of the second hydraulic pump 8.
  • the second connection 12 of the first hydraulic pump 7 ' is connected via the second working line 13 to the actuating pressure chamber 5 of the hydraulic cylinder 1 on the piston rod side.
  • the fourth connection 14 of the second hydraulic pump 8 is connected to a first hydraulic tank 16 via a hydraulic line 15.
  • the first hydraulic pump 7 ' can be regulated with respect to its hydraulic fluid flow via a pump adjustment device 17.
  • the second hydraulic pump 8 can be regulated with regard to its hydraulic fluid flow via a pump adjustment device 18.
  • the two pump adjustment devices 17 and 18 can be controlled either mechanically, hydraulically, pneumatically or electrically.
  • a first pressure relief valve 19 connected to the first working line 7 at its inlet 32 opens.
  • the first control connection 20 of the first Pressure limiting valve 19 is applied via a hydraulic connecting line 21 to the pressure in the first working line 7.
  • the pressure of an actuating spring 23 acts, with which the permissible maximum pressure in the first working line 7 can be set.
  • the pressure at the outlet 33 of the first pressure relief valve 19 is active at the control connection 30 ′, which is connected to the outlet 33 of the first pressure relief valve 19 via a hydraulic connecting line 31.
  • the first pressure relief valve 19 opens in the event of an overpressure in the first working line 7 when the pressure drop between the inlet 32 and outlet 33 of the first pressure relief valve 19 is greater than the maximum pressure set on the actuating spring 23.
  • a first check valve 24 which is connected between the first pressure relief valve 19 and the second working line 13, an overpressure in the first working line 7 is released into the second working line 13 when the first pressure limiting valve 19 is open.
  • a second pressure relief valve 25 which is connected to the second working line 13 at its inlet 34, opens and is connected in parallel to the first check valve 24.
  • the pressure in the second working line 13 is present at the first control connection 26 of the second pressure limiting valve 25 via a hydraulic connecting line 27.
  • the pressure of an adjusting spring 29 acts, with which the maximum permissible pressure in the second working line 13 can be set.
  • the pressure at the control connection 35 which is connected to the outlet 37 of the second pressure relief valve 25 via a hydraulic connecting line 36
  • Output 37 of the second pressure relief valve 25 is active.
  • the second pressure relief valve 25 is opened in the event of an overpressure in the second working line 13 when the pressure drop between the inlet 34 and outlet 37 of the second pressure relief valve 25 is greater than the maximum pressure set on the actuating spring 29.
  • a second check valve 30, which is connected between the second pressure relief valve 25 and the first working line 13 and parallel to the first pressure limiting valve 19, the excess pressure in the second working line 13 is reduced into the first working line 7 when the second pressure limiting valve 25 is open.
  • the first hydraulic pump 7 ' together with the hydraulic cylinder 1 and the first hydraulic line 7 and the second hydraulic line 13, forms a closed hydraulic circuit 39.
  • the second hydraulic pump 8 supplies the piston-side actuating pressure chamber 4 of the hydraulic cylinder 1 via an open circuit 40A, consisting of the hydraulic tank 16, the tank line 15 and the first working line 7.
  • the actuating piston 3 is moved and positioned in the hydraulic cylinder 1 in accordance with the desired position and direction of movement of the kinematics of the working machine driven by the hydraulic drive.
  • the hydraulic pump unit 2 delivers a corresponding amount of hydraulic fluid into the hydraulic cylinder 1 via a flow control.
  • the first hydraulic pump 7 'of the hydraulic pump unit 2 supplies the hydraulic cylinder 1 with a quantity of hydraulic fluid which is required for the intended movement and positioning of the actuating piston 3 in the hydraulic cylinder 1 due to different volume changes per path of the actuating pressure chambers 4 and 5.
  • the second is supplied and disposed of Hydraulic pump 8 with a flow control the piston-side actuating pressure chamber 4 of the hydraulic cylinder 1 via the hydraulic tank 16 with a hydraulic fluid flow which corresponds to the hydraulic fluid quantity difference between the piston-side actuating pressure chamber 4 and the piston rod-side actuating pressure chamber 5 of the hydraulic cylinder 1.
  • the ratio control between the first hydraulic pump 7 'and the second hydraulic pump 8 is designed such that the second hydraulic pump 8 ensures the hydraulic fluid quantity which, in addition to the hydraulic fluid quantity of the first hydraulic pump 7', for the intended movement and positioning of the actuating piston 3 in the hydraulic cylinder 1 is necessary and the hydraulic fluid quantity difference between the piston-side control pressure chamber 4 and the piston rod-side control pressure chamber 5 corresponds to the intended movement and positioning of the control piston 3 in the hydraulic cylinder 1.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the hydraulic control and actuation system according to the invention for a hydraulic consumer in a work machine.
  • identical reference numerals are used in the second embodiment of the hydraulic control and actuation system according to the invention in FIG. 2, as in all the following embodiments.
  • a non-reversible auxiliary pump 41 is interposed in an open hydraulic circuit 4OB, which pumps the tank line 15 into a hydraulic line 15A between the fourth connection 14 of the hydraulic pump unit 2 and the high-pressure side connection 42 Auxiliary pump 41 and a hydraulic line 15B between the low-pressure side port 43 of the auxiliary pump 41 and the hydraulic tank 16 shares.
  • the auxiliary pump 41 is on the common shaft 9 with the first hydraulic pump 7 'and the second hydraulic pump 8 of the hydraulic pump unit 2 mechanically coupled.
  • the hydraulic line 15A is led to the inlet 44 of a third pressure relief valve 45.
  • the outlet 46 of the third pressure relief valve 45 is connected to a hydraulic tank 16.
  • the control input 48 of the third pressure relief valve 45 is connected to the hydraulic line 15A via a hydraulic connecting line 49.
  • the pressure of an adjusting spring 51 acts, with which the maximum pressure in the hydraulic line 15A can be set.
  • the third pressure relief valve 45 opens and thus limits the pressure in the hydraulic line 15A to the adjustable maximum pressure. This ensures that the pressure of the hydraulic fluid at the inlet of the second hydraulic pump 8 is limited to a maximum pressure. If the piston-side actuating pressure chamber 4 of the hydraulic cylinder 1 is disposed of by a quantity of hydraulic fluid via the second hydraulic pump 8, the pressure in the hydraulic line 15A increases.
  • the third pressure-limiting valve 45 opens and allows the hydraulic fluid disposed of the piston-side actuating pressure chamber 4 of the hydraulic cylinder 1 to be discharged into the hydraulic tank 47.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the hydraulic control and actuation system according to the invention for a hydraulic consumer in a work machine.
  • the hydraulic pump unit 2 of the third embodiment in FIG. 3 is realized by a double hydraulic pump 52, which has two hydraulic circuits, the closed hydraulic circuit 39 via the first connection 10 and the second connection 12 and the open hydraulic circuit 4OB via the third connection 11 and the fourth connection 14.
  • This is preferably a flow divider axial piston pump 79 which is adjusted via a common pump adjustment device 53.
  • the actuating pressures for the first and second actuating pressure chambers 54A and 54B of the pump adjusting device 53 are supplied via the hydraulic lines 55A and 55B, into which hydraulic restrictors 64A and 64B can be used to limit the flow rate, and in an actuating valve 56, which is designed as a 4/3 directional control valve is employed.
  • the control force of the control valve 56 at the first control input 57A is generated by an actuating spring 58A and an electrically controllable electromagnet 59A and at the second control input 57B by an actuating spring 58B and an electrically controllable electromagnet 59B.
  • the input 60A of the control valve 56 is connected to the feed connection 42 of the auxiliary pump 41 via the hydraulic connecting line 61, in which a hydraulic throttle 62 is used to limit the flow rate.
  • the output 60B of the control valve 56 is connected to the hydraulic tank 16.
  • the first actuating pressure chamber 54A is connected to the actuating pressure and the second actuating pressure chamber 54B is connected to the hydraulic tank 16 or vice versa.
  • the pressure between the first and the second control pressure chambers 54A and 54B is equalized.
  • a pressure shutoff valve 65 is preferably provided between the first working line 7 and the second working line 13.
  • This pressure cut-off valve 65 comprises a pressure change valve 66 which is connected between the first working line 7 and the second working line 13.
  • the output 67 of the pressure change valve 66 is connected to the control input 68 of a fourth pressure relief valve 69. If the pressure at the control input 68 of the fourth pressure relief valve 69 is higher than a maximum pressure that can be set at the point of application 70 of the fourth pressure relief valve 69 by means of an adjusting spring 71 due to an overpressure in the first working line 7 or in the second working line 13, the fourth pressure limiting valve 69 opens.
  • the inlet 60A of the control valve 56 is connected via the hydraulic connecting line 72, which is led to the inlet of the fourth pressure relief valve 69, to the hydraulic tank 16, which is present at the outlet of the fourth pressure relief valve 69.
  • the control pressure for the pump adjustment device 53 at the inlet 60A of the control valve 56 is thus reduced and the control piston 74 of the pump adjustment device 53 is shifted in the direction of the neutral position.
  • the double hydraulic pump 52 is regulated back in its flow rate and the excess pressure in the first working line 7 or in the second working line 13 is reduced.
  • the pressure change valve 66 closes when a certain pressure in the first working line 7 or in the second working line 13 is reached again and thus ends the reduction in the signal pressure for the pump adjusting device 53.
  • hydraulic fluid is replenished from the auxiliary pump 41 via a hydraulic connecting line 38 between the first pressure relief valve 19 and the second pressure relief valve 25 or between the first check valve 24 and the second check valve 30 and a feed line 75.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of a hydraulic control and actuation system according to the invention for a hydraulic consumer in a work machine.
  • the fourth embodiment is based on the second embodiment with separate supply of the closed hydraulic circuit 39 and the open hydraulic circuit 40B by the first hydraulic pump 7 ′ and the second hydraulic pump 8 and, as a difference from this, has a filter 76 in the hydraulic line 15B for cleaning the Hydraulic fluid for the entire hydraulic system.
  • a cooler 77 is interposed between the third pressure relief valve 45 and the hydraulic tank 16, which cooler ensures the controlled cooling of the hydraulic fluid in the entire hydraulic system.
  • FIG. 5 A fifth embodiment of a hydraulic control and actuation system according to the invention is shown in FIG. 5.
  • the fifth embodiment is based on the third embodiment with shared supply of the closed hydraulic circuit 39 and the open hydraulic circuit 40B by means of a common double hydraulic pump 52.
  • 6 shows a sixth embodiment of the hydraulic control and actuation system according to the invention.
  • the sixth embodiment largely corresponds to the fourth embodiment shown in FIG. 4.
  • the auxiliary pump 41 is designed to be adjustable in this embodiment.
  • the delivery volume delivered by the auxiliary pump 41 can be adapted so that it corresponds exactly to the delivery volume required by the hydraulic pump 8 at the connection 14. It is therefore not necessary to provide funding that is not required.
  • the delivery volume of the auxiliary pump 41 can be pivoted back to zero.
  • the auxiliary pump 41 is also designed as a reversible hydraulic pump, the auxiliary pump 41 can even actively support the pumping into the tank 16 in that the auxiliary pump 41 sucks in at the connection 42 and via the connection 43 drains into the tank 16.
  • FIG. 7 shows a seventh exemplary embodiment of the invention. This embodiment largely corresponds to the embodiment shown in FIG. 5 with the difference that the auxiliary pump 41 is adjustable and preferably even reversible in terms of its delivery volume. The resulting advantages correspond to the advantages discussed above with reference to FIG. 6.
  • the invention is not restricted to the illustrated embodiments.
  • all features of all embodiments can advantageously be combined with one another.
  • the pressure cut-off valve 65 for the end position cut-off can also be used in the same way in the embodiments shown in FIGS. 1, 2 and 4.

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Abstract

Ein hydraulisches Steuer- und Stellsystem für hydraulische Verbraucher in einer Arbeitsmaschine besteht aus mindestens einem Hydraulikylinder (1), in dem ein Zylinderkolben (3) bewegbar ist, der den Hydraulikzylinder (1) in eine kolbenseitige Stelldruckkammer (5) trennt, und einer Hydropumpeneinheit (2) zur gleichzeitigen Versorgung zweier Hydraulikkreisläufe (39, 40b) mit Hydraulikfluid. Der erst Anschluss (10) an einer ersten Anschlussseite der Hydropumpeneinheit (2) ist mit der kolbenseitiger Stelldruckkammer (4) verbunden während ein mit dem ersten Anschluss (10) einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf (39) bildender zweiter Anschluss (12) an einer zweiten Anschlussseite der Hydropumpen­einheit (2) mit der kolbenstangenseitigen Stelldruckkammer (5) des Hydraulikzylinders (1) verbunden ist. Die erste Anschlussseite der Hydropumpeneinheit (2) ist mit der kolbenseitigen Stelldruckkammer (4) mit einer der Hydraulikfluidmengen­differenz zwischen kolbenseitiger Stelldruckkammer (5) korrespondierenden Hydraulikfluidmenge verbunden.

Description

Hydraulisches Steuer- und Stellsystem mit Volumenausgleich
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuer- und Stellsystem für hydraulische Verbraucher z. B. in einer mobilen Arbeitsmaschine.
In hydraulischen Antrieben von stationären und mobilen Arbeitsmaschinen - z.B. in Radladern, Baggern, Gabelstaplern oder hydraulischen Hebebühnen - werden als Stell - glieder im allgemeinen aus mehreren Hydraulikzylindern bestehende Differentialzylinder verwendet. Die Lage und Bewegungsrichtung der durch den hydraulischen Antrieb angetriebenen Kinematik der stationären oder mobilen Arbeitsmaschine wird durch die Position und Bewegungs- richtung des Stellkolbens im Hydraulikzylinder bestimmt. Die Regelung der Position und Bewegungsrichtung des Stellkolbens im Hydraulikzylinder muß dabei hinsichtlich aller möglichen auftretenden Lastmomente - hinsichtlich Lastgröße und Lastrichtung - ausgelegt sein.
In der EP 0 564 939 Bl ist eine hydraulische Steuereinrichtung zur Regelung eines Hubwerkes in einer mobilen Arbeitsmaschine dargestellt. Die Position und Bewegungsrichtung des Stellkolbens im jeweiligen Hydraulikzylinder wird durch Regelung der Hydraulikfluidmenge in den beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders gesteuert . Hierzu wird in einem offenen hydraulischen Kreislauf eine konstant fördernde oder hinsichtlich ihres Fördervolumens verstellbare Hydropumpe verwendet. Die von der Hydropumpe zu den beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders geförderte Hydraulikfluidmenge wird über Steuerventile eingestellt . Zur Druckabsicherung gegenüber Überdruck in den von der Hydropumpe zu den beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders führenden Hydraulikleitungen ist im allgemeinen ein Druckbegrenzungsventil zwischen Hydropumpe und Steuerventil vorgesehen.
Da die Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders auf Grund der Kolbenstange unterschiedliche Volumina aufweisen, ist eine einfache Regelung der Hydraulikfluidmenge zu den beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders über eine Förderstromregelung der Hydropumpe in einem geschlossenen Kreislauf nicht möglich. In der Anordnung der EP 0 564 939 Bl ist deshalb anstelle des geschlossenen Kreislaufes ein offener Kreislauf vorgesehen, in dem die Unterschiede in den Hydraulikfluidmengen, die zwischen den beiden Anschlüssen der Hydropumpe und den beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders gefördert werden müssen, über einen hydraulischen Tank auszugleichen sind. Als Regelung der Hydraulikfluidmenge bietet sich einzig die zusätzliche Zwischenschaltung von Steuerventilen zwischen Hydropumpe und Hydraulikzylinder an, mit denen die Hydraulikfluidmenge eingestellt werden kann.
Die Verwendung zusätzlicher Steuerventile im offenen Kreislauf der Anordnung der EP 0 564 939 Bl zur Regelung der Hydraulikfluidmenge in die Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders ist mit zusätzlichen Kosten verbunden. Hinzu kommt, dass die Auslegung der Steuerventile im Hinblick auf eine optimierte Regelung der Hydraulikfluidmenge im offenen Kreislauf auf Grund von Nichtlinearitäten des hydraulischen Systems im Vergleich zu einer Förderstromgeregelung der Hydropumpe wesentlich problematischer ist und sich damit deutlich aufwendiger gestaltet .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das hydraulische Steuer- und Stellsystem mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart weiterzubilden, dass die Regelung der Hydraulikfluidmenge in die beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders der Arbeitsmaschine aufwandsärmer ausgelegt ist, sich im Entwurf und in der Parametrierung einfacher gestalten läßt und somit eine bessere Regelcharakteristik aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein hydraulisches Steuer- und Stellsystem mit den kennzeichnenden Merkmalen in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Die Reduzierung der hydraulischen Regelung des hydraulischen Antriebs für eine Arbeitsmaschine auf eine Förderstromregelung der Hydropumpe erfolgt in dem erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystem durch Einführung eines geschlossenen Kreislaufes anstelle eines offenen Kreislaufes mit Steuerventilen. Hierbei wird die Hydraulikfluidmengendifferenz zwischen den beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders, die innerhalb des geschlossenen hydraulischen Kreislaufs nicht gefördert werden kann, erfindungsgemäß durch einen zusätzlichen offenen hydraulischen Kreislauf aufgebracht. Der offene hydraulische Kreislauf kann im Rahmen einer Verhältnisregelung zum geschlossenen hydraulischen Kreislauf im Verhältnis der Hydraulikfluidmengendifferenz zwischen den beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders geregelt werden. Auf diese Weise läßt sich eine hydraulische Regelung realisieren, die gegenüber der hydraulischen Regelung des offenen hydraulischen Kreislaufs aufwandsärmer - ohne Verwendung eines zusätzlichen Steuerventils - ausgeführt ist. Die Verhältnisregelung der beiden Förderstromregelungen des offenen und geschlossenen hydraulischen Kreislaufs mittels einer Hydropumpeneinheit läßt sich konstruktiv wie regelungs- technisch wesentlich einfacher verwirklichen als eine hydraulische Regelung des offenen hydraulischen Kreislaufs mittels Steuerventil.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Hydropumpeneinheit ist in einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stell- Systems mit zwei Hydropumpen realisiert, die z. B. über eine gemeinsame Welle mechanisch gekoppelt sind und jeweils den Hydraulikfluidstrom im geschlossenen und offenen hydraulischen Kreislauf fördern. Die Ver- und Entsorgung der kolbenseitigen Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders mit einem Hydraulikfluidstrom entsprechend der Hydraulikfluidmengendifferenz zwischen den beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders erfolgt durch die zweite Hydropumpe, die hierzu im Rahmen eines offenen hydraulischen Kreislauf mit einem hydraulischen Tank verbunden ist.
Die Hydropumpeneinheit ist in einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems mittels einer Stromteileraxialkolbenpumpe verwirklicht, bei der der geschlossene und offene hydraulische Kreislauf in einer einzigen Hydropumpe integriert sind.
Alle Ausführungsformen des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems weisen zur Druckabsicherung gegen Überdruck und zum Mengenausgleich bei Mengenverlust in den beiden Arbeitsleitungen zwischen der Hydropumpeneinheit und den Hydraulikzylindern befindliche Druckbegrenzungsventile und Rückschlagventile zwischen den beiden Arbeitsleitungen auf.
Zur Vermeidung von länger andauernden hydraulischen Verlusten bei Ansprechen der Druckbegrenzungsventile und
Rückschlagventile zwischen den beiden Arbeitsleitungen im
Fall einer länger andauernden Endlagenposition des
Stellkolbens im Hydraulikzylinder ist vorzugsweise ein hochdruckgesteuertes Druckabschaltventil zwischen den beiden Arbeitsleitungen angeordnet. Dieses hochdruckgesteuerte Druckabschaltventil wird bei einer
Endlagenposition des Stellkolbens im Hydraulikzylinder aktiviert und führt zu einer Herabsetzung des Steuerdrucks für die Versteileinrichtung, so dass die Hydropumpeneinheit in ihrem Förderstrom gegen Null gesteuert wird und der Überdruck abgebaut wird. Zur Säuberung und Kühlung des Hydraulikfluids kann vorteilhaft im offenen hydraulischen Kreislauf ein Filter und ein Kühler vorgesehen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems;
Fig. 2 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems;
Fig. 3 ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems;
Fig. 4 ein Schaltbild einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems;
Fig. 5 ein Schaltbild einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems;
Fig. 6 ein Schaltbild einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und SteilSystems und
Fig. 7 ein Schaltbild einer siebenten Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems.
Das erfindungsgemäße hydraulische Steuer- und Stellsystems für einen hydraulischen Verbraucher in einer Arbeitsmaschine wird in seiner ersten Ausführungsform nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
In Fig. 1 ist ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems für einen hydraulischen Verbraucher in einer Arbeitsmaschine dargestellt, das aus einem Hydraulikzylinder 1 und einer Hydropumpeneinheit 2 besteht. Im Hydraulikzylinder 1 ist ein Stellkolben 3 verschiebbar gelagert, der den Hydraulikzylinder 1 in eine kolbenseitige Stelldruckkammer 4 und eine kolbenstangenseitige Stelldruckkammer 5 trennt . Die erste Anschlußseite 6 der Hydropumpeneinheit 2 ist über eine erste Arbeitsleitung 7 mit der kolbenseitigen Stelldruckkammern 4 des Hydraulikzylinders 1 verbunden. Die Hydropumpeneinheit 2 besteht aus einer ersten Hydropumpe 7' und einer zweiten Hydropumpe 8, die über eine Welle 9 mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Die erste Anschlußseite der Hydropumpeneinheit 2 setzt sich aus dem ersten Anschluß 10 der ersten Hydropumpe 7 ' und dem dritten Anschluß 11 der zweiten Hydropumpe 8 zusammen. Der zweite Anschluß 12 der ersten Hydropumpe 7' ist über die zweite Arbeitsleitung 13 mit der kolbenstangenseitigen Stelldruckkammer 5 des Hydraulik- Zylinders 1 verbunden. Der vierte Anschluß 14 der zweiten Hydropumpe 8 ist über eine Hydraulikleitung 15 mit einem ersten hydraulischen Tank 16 verbunden. Die erste Hydropumpe 7' ist über eine Pumpenverstelleinrichtung 17 hinsichtlich ihres Hydraulikfluidstromes regelbar. Analog ist die zweite Hydropumpe 8 über eine Pumpenverstelleinrichtung 18 hinsichtlich ihres Hydraulikfluidstromes regelbar. Die beiden Pumpenverstelleinrichtungen 17 und 18 können wahlweise mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angesteuert werden.
Im Falle eines Überdrucks in der ersten Arbeitsleitung 7 öffnet sich ein mit der ersten Arbeitsleitung 7 an seinem Eingang 32 verbundenes erstes Druckbegrenzungsventil 19. Am ersten Steueranschluß 20 des ersten Druckbegrenzungs entils 19 liegt über eine hydraulische Verbindungsleitung 21 der Druck in der ersten Arbeitsleitung 7 an. Im Angriffspunkt 22 des ersten Druckbegrenzungsventils 19 gegenüber dem ersten Steueranschluss 20 greift der Druck einer Stellfeder 23 an, mit der der zulässige Maximaldruck in der ersten Arbeitsleitung 7 eingestellt werden kann. In gleicher Wirkrichtung zum Druck der Stellfeder 23 ist am Steueranschluss 30', der über eine hydraulische Verbindungsleitung 31 mit dem Ausgang 33 des ersten Druckbegrenzungsventil 19 verbunden ist, der Druck am Ausgang 33 des ersten Druckbegrenzungsventil 19 aktiv. Eine Öffnung des ersten Druckbegrenzungsventils 19 im Falle eines Überdruck in der ersten Arbeitsleitung 7 erfolgt, wenn der Druckabfall zwischen Eingang 32 und Ausgang 33 des ersten Druckbegrenzungsventil 19 größer als der an der Stellfeder 23 eingestellte Maximaldruck ist. Über ein erstes Rückschlagventil 24, das zwischen dem ersten Druckbegrenzungsventil 19 und der zweiten Arbeitsleitung 13 geschaltet ist, wird bei geöffneten ersten Druckbegrenzungsventil 19 ein Überdruck in der ersten Arbeitsleitung 7 in die zweite Arbeitsleitung 13 abgebaut .
Analog öffnet sich im Fall eines Überdrucks in der zweiten Arbeitsleitung 13 ein mit der zweiten Arbeitsleitung 13 an seinem Eingang 34 verbundenes zweites Druckbegrenzungsventil 25, das parallel zum ersten Rückschlagventil 24 geschaltet ist. Am ersten Steuer- anschluß 26 des zweiten Druckbegrenzungsventils 25 liegt über eine hydraulische Verbindungsleitung 27 der Druck in der zweiten Arbeitsleitung 13 an. Am Angriffspunkt 28 des zweiten Druckbegrenzungsventils 25 greift der Druck einer Stellfeder 29 an, mit der der zulässige maximal Druck in der zweiten Arbeitsleitung 13 eingestellt werden kann. In gleicher Wirkrichtung zum Druck der Stellfeder 29 ist am Steueranschluss 35, der über eine hydraulische Verbindungsleitung 36 mit dem Ausgang 37 des zweiten Druckbegrenzungsventil 25 verbunden ist, der Druck am Ausgang 37 des zweiten Druckbegrenzungsventil 25 aktiv. Eine Öffnung des zweiten Druckbegrenzungsventils 25 im Falle eines Überdrucks in der zweiten Arbeitsleitung 13 erfolgt, wenn der Druckabfall zwischen Eingang 34 und Ausgang 37 des zweiten Druckbegrenzungsventil 25 größer als der an der Stellfeder 29 eingestellte Maximaldruck ist. Über ein zweites Rückschlagventil 30, das zwischen dem zweiten Druckbegrenzungsventil 25 und der ersten Arbeitsleitung 13 und parallel zum ersten Druckbegrenzungsventil 19 geschaltet ist, wird bei geöffnetem zweiten Druckbegrenzungsventil 25 der Überdruck in der zweiten Arbeitsleitung 13 in die erste Arbeitsleitung 7 abgebaut.
Die erste Hydropumpe 7 ' bildet zusammen mit dem Hydraulikzylinder 1 und der ersten Hydraulikleitung 7 und der zweiten Hydraulikleitung 13 einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf 39. Die zweite Hydropumpe 8 versorgt die kolbenseitigen Stelldruckkammer 4 des Hydraulikzylinders 1 über einen offenen Kreislauf 40A, bestehend aus dem hydraulischen Tank 16, der Tankleitung 15 und der ersten Arbeitsleitung 7.
Entsprechend der gewünschten Lage und Bewegungsrichtung der vom hydraulischen Antrieb angetriebenen Kinematik der Arbeitsmaschine wird der Stellkolben 3 im Hydraulikzylinder 1 bewegt und positioniert. Zur Bewegung und Positionierung des Stellkolbens 3 im Hydraulikzylinder 1 wird von der Hydropumpeneinheit 2 eine dazu korres- pondierende Hydraulikfluidmenge in den Hydraulikzylinder 1 über eine Förderstromgeregelung gefördert . Die erste Hydropumpe 7 ' der Hydropumpeneinheit 2 versorgt den Hydraulikzylinder 1 mit einer Hydraulikfluidmenge, die für die beabsichtigte Bewegung und Positionierung des Stellkolbens 3 im Hydraulikzylinder 1 aufgrund unterschiedlicher Volumenveränderungen pro Weg der Stelldruckkammern 4 und 5 erforderlich ist. Im Rahmen einer Verhältnisregelung zur Förderstromregelung der ersten Hydropumpe 7 ' ver- und entsorgt die zweite Hydropumpe 8 mit einer Förderstromgeregelung die kolbenseitige Stelldruckkammer 4 des Hydraulikzylinders 1 über den hydraulischen Tank 16 mit einem Hydraulikfluidstrom, der der Hydraulikfluidmengendifferenz zwischen kolbenseitiger Stelldruckkammer 4 und kolben- stangenseitiger Stelldruckkammer 5 des Hydraulikzylinders 1 entspricht. Die Verhältnisregelung zwischen erster Hydropumpe 7 ' und zweiter Hydropumpe 8 ist dabei so ausgelegt, dass die zweite Hydropumpe 8 die Hydraulik- fluidmenge sicherstellt, die zusätzlich zur Hydraulik- fluidmenge der ersten Hydropumpe 7 ' für die beabsichtigte Bewegung und Positionierung des Stellkolbens 3 im Hydraulikzylinder 1 erforderlich ist und der Hydraulik- fluidmengendifferenz zwischen kolbenseitigen Stelldruck- kammer 4 und kolbenstangenseitiger Stelldruckkammer 5 bei beabsichtigter Bewegung und Positionierung des Stellkolbens 3 im Hydraulikzylinder 1 entspricht.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems für einen hydraulischen Verbraucher in einer Arbeitsmaschine dargestellt. Für identische Merkmale gegenüber der Anordnung in Fig. 1 werden in der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems in Fig. 2 wie auch in allen folgenden Ausführungsformen identische Bezugszeichen verwendet .
In die Tankleitung 15 der ersten Ausführungsform ist in der zweiten Ausführungsform in Fig. 2 in einem offenen hydraulischen Kreislauf 4OB eine nichtreversierbare Hilfspumpe 41 zwischengeschaltet, die die Tankleitung 15 in eine Hydraulikleitung 15A zwischen dem vierten Anschluß 14 der Hydropumpeneinheit 2 und dem hochdruckseitigen Anschluß 42 der Hilfspumpe 41 und eine Hydraulikleitung 15B zwischen dem niederdruckseitigen Anschluß 43 der Hilfspumpe 41 und dem hydraulischen Tank 16 teilt. Die Hilfspumpe 41 ist über die gemeinsame Welle 9 mit der ersten Hydropumpe 7 ' und der zweiten Hydropumpe 8 der Hydropumpeneinheit 2 mechanisch gekoppelt.
Die Hydraulikleitung 15A ist an den Eingang 44 eines dritten Druckbegrenzungsventils 45 geführt. Der Ausgang 46 des dritten Druckbegrenzungsventils 45 ist mit einem hydraulischen Tank 16 verbunden. Der Steuereingang 48 des dritten Druckbegrenzungsventil 45 ist über eine hydraulische Verbindungsleitung 49 mit der Hydraulikleitung 15A verbunden. Am gegenüberliegenden zweiten Angriffspunkt 50 des dritten Druckbegrenzungsventils 45 greift der Druck einer Stellfeder 51 an, mit der der Maximaldruck in der Hydraulikleitung 15A eingestellt werden kann.
Steigt der Druck in der Hydraulikleitung 15A über den durch die Stellfeder 51 einstellbaren Maximaldruck, so öffnet sich das dritte Druckbegrenzungsventil 45 und begrenzt somit den Druck in der Hydraulikleitung 15A auf den einstellbaren Maximaldruck. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Druck des Hydraulikfluid am Eingang der zweiten Hydropumpe 8 auf einen Maximaldruck begrenzt wird. Wird die kolbenseitige Stelldruckkammer 4 des Hydraulikzylinders 1 über die zweite Hydropumpe 8 von einer Hydraulikfluidmenge entsorgt, so steigt der Druck in der Hydraulikleitung 15A an. Mit zunehmendem Druckanstieg in der Hydraulikleitung 15A über den zulässigen Maximaldruck aufgrund der Entsorgung der kolbenseitigen Stelldruckkammern 4 des Hydraulikzylinders 1 von Hydraulikfluid öffnet sich das dritte Druckbegrenzungsventil 45 und ermöglicht ein Abführen des aus der kolbenseitigen Stelldruckkammer 4 des Hydraulikzylinders 1 entsorgten Hydraulikfluid in den hydraulischen Tank 47.
In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems für einen hydraulischen Verbraucher in einer Arbeitsmaschine dargestellt. Die Hydropumpeneinheit 2 der dritten Ausführungsform in Fig. 3 ist durch eine Doppel-Hydropumpe 52 realisiert, die zwei hydraulische Kreisläufe, den geschlossenen hydraulischen Kreislauf 39 über den ersten Anschluß 10 und den zweiten Anschluß 12 und den offenen hydraulischen Kreislauf 4OB über den dritten Anschluß 11 und den vierten Anschluß 14, versorgt. Dabei handelt es sich bevorzugt um eine Stromteiler-Axialkolbenpumpe 79, die über eine gemeinsame Pumpenverstelleinrichtung 53 verstellt wird.
Die Stelldrücke für die erste und zweite Stelldruckkammer 54A und 54B der Pumpenverstelleinrichtung 53 werden über die Hydraulikleitungen 55A und 55B, in die hydraulische Drosseln 64A und 64B zur Förderstrombegrenzung eingesetzt werden können, zugeleitet und in einem Stellventil 56, das als 4/3 -Wegeventil ausgelegt ist, eingestellt. Die Steuerkraft des Stellventils 56 am ersten Steuereingang 57A wird von einer Stellfeder 58A und einem elektrisch ansteuerbaren Elektromagneten 59A und am zweiten Steuereingang 57B von einer Stellfeder 58B und einem elektrisch ansteuerbaren Elektromagneten 59B erzeugt. Der Eingang 60A des Stellventils 56 ist über die hydraulische Verbindungsleitung 61, in der eine hydraulische Drossel 62 zur Förderstrombegrenzung eingesetzt ist, mit dem Speise- Anschluss 42 der Hilfspumpe 41 verbunden. Der Ausgang 60B des Stellventils 56 ist mit dem Hydrauliktank 16 verbunden. Je nach elektrischer Ansteuerung der beiden Elektromagnete 59A und 59B am ersten und zweiten Steuereingang 57A und 57B wird die erste Stelldruckkammer 54A mit Stelldruck und die zweite Stelldruckkammer 54B mit dem hydraulischen Tank 16 verbunden oder umgekehrt. In einer dritten Neutralstellung des Stellventils 56 wird der Druck zwischen der ersten und der zweiten Stelldruckkammer 54A und 54B ausgeglichen.
Zur Vermeidung eines unnötigen länger andauernden hydraulischen Leistungsverlust des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems bei einer Endlagen- Position des Stellkolbens 3 im Hydraulikzylindnder 1 in Folge Überdruckabbaus über das erste oder zweite Druckbegrenzungsventil 19 oder 25 ist vorzugsweise zwischen der ersten Arbeitsleitung 7 und der zweiten Arbeitsleitung 13 ein Druckabschaltventil 65 vorgesehenen. Dieses Druckabschaltventil 65 umfaßt ein Druckwechselventil 66, das zwischen der ersten Arbeitsleitung 7 und der zweiten Arbeitsleitung 13 geschaltet ist. Im Falle eines Überdrucks in der ersten Arbeitsleitung 7 oder in der zweiten Arbeitsleitung 13 aufgrund einer Endlagenposition des Stellkolbens 3 im Hydraulikzylinder 1 wird der Überdruck an den Ausgang 67 des Druckwechselventils 66 geführt. Der Ausgang 67 des Druckwechselventil 66 ist mit dem Steuereingang 68 eines vierten Druckbegrenzungsventils 69 verbunden. Ist der Druck am Steuereingang 68 des vierten Druckbegrenzungsventils 69 aufgrund eines Überdrucks in der ersten Arbeitsleitung 7 oder in der zweiten Arbeitsleitung 13 höher als ein am Angriffspunkt 70 des vierten Druckbegrenzungsventil 69 mittels einer Stellfeder 71 einstellbaren Maximaldrucks, so öffnet sich das vierte Druckbegrenzungsventil 69.
Auf diese Weise ist der Eingang 60A des Stellventils 56 über die hydraulische Verbindungsleitung 72, die an den Eingang des vierten Druckbegrenzungsventil 69 geführt ist, mit dem hydraulischen Tank 16 verbunden, der am Ausgang des vierten Druckbegrenzungsventils 69 anliegt. Somit reduziert sich der Stelldruck für die Pumpen- verStelleinrichtung 53 am Eingang 60A des Stellventils 56 und der Stellkolben 74 der Pumpenverstelleinrichtung 53 wird in Richtung Neutralstellung verschoben. Als Folge wird die Doppel-Hydropumpe 52 in ihrer Förderstrommenge zurückgeregelt und der Überdruck in der ersten Arbeitsleitung 7 oder in der zweiten Arbeitsleitung 13 baut sich ab. Das Druckwechselventil 66 schließt bei Erreichen eines bestimmten Drucks in der ersten Arbeitsleitung 7 oder in der zweiten Arbeitsleitung 13 wieder und beendet damit die Verminderung des Stelldrucks für die Pumpenverstelleinrichtung 53.
In der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems wird über eine hydraulische Verbindungsleitung 38 zwischen dem ersten Druckbegrenzungsventil 19 und dem zweiten Druckbegrenzungsventil 25 bzw. zwischen dem ersten Rückschlagventil 24 und dem zweiten Rückschlagventil 30 und eine Speiseleitung 75 Hydraulikfluid von der Hilfspumpe 41 nachgespeist.
In Fig. 4 ist eine vierte Ausführungform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems für einen hydraulischen Verbraucher in einer Arbeitsmaschine dargestellt. Die vierte Ausführungsform basiert auf der zweiten Ausführungform mit getrennter Versorgung des geschlossenen hydraulischen Kreislaufs 39 und des offenen hydraulischen Kreislauf 40B durch die erste Hydropumpe 7' bzw. die zweite Hydropumpe 8 und weist als Unterschied zu dieser in der Hydraulikleitung 15B ein Filter 76 zur Reinigung des Hydraulikfluid für das gesamte hydraulische System auf. Zusätzlich ist zwischen dem dritten Druckbegrenzungsventil 45 und dem hydraulischen Tank 16 ein Kühler 77 zwischengeschaltet, der für eine geregelte Abkühlung des Hydraulikfluid im gesamten hydraulischen System sorgt.
Eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems ist in Fig. 5 dargestellt. Die fünfte Ausführungsform basiert auf der dritten Ausführungsform mit gemeinsamer Versorgung des geschlossenen hydraulischen Kreislaufs 39 und des offenen hydraulischen Kreislaufs 40B durch eine gemeinsame Doppel - Hydropumpe 52. In der fünfte Ausführungsform ist in Analogie zur vierten Ausführungsform in der Hydraulikleitung 15B ein Filter 76 und zwischen dem dritten Druckbegrenzungsventil 45 und dem hydraulischen Tank 16 ein Kühler 77 zwischen geschaltet. In Fig. 6 ist eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems dargestellt. Die sechste Ausführungsform entspricht weitestgehend der in Fig. 4 dargestellten vierten Ausführungsform. Jedoch ist die Hilfspumpe 41 bei diesem Ausführungsbeispiel verstellbar ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass das von der Hilfspumpe 41 geförderte Fördervolumen so angepaßt werden kann, dass dieses dem von der Hydropumpe 8 am Anschluß 14 benötigten Fördervolumen gerade entspricht. Eine Bereitstellung von nicht benötigtem Fördervolumen ist daher nicht erforderlich. Insbesondere wenn die Hydropumpe 8 in den Tank 16 zurückpumpt, kann das Fδrdervolumen der Hilfspumpe 41 auf Null zurückgeschwenkt werden. Wenn die Hilfspumpe 41, wie in Fig. 6 dargestellt, zudem als reversierbare Hydropumpe ausgebildet ist, kann die Hilfspumpe 41 das Abpumpen in den Tank 16 sogar noch aktiv unterstützen, indem die Hilfspumpe 41 in diesem Fall an dem Anschluß 42 ansaugt und über den Anschluß 43 in den Tank 16 abläßt.
In Fig. 7 ist ein siebentes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt . Diese Ausführungsform entspricht weitestgehend der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform mit dem Unterschied, dass auch hier die Hilfspumpe 41 bezüglich ihres Fördervolumens verstellbar ist und vorzugsweise sogar reversierbar ist. Die sich dabei ergebenden Vorteile entsprechen den vorstehend anhand von Fig. 6 diskutierten Vorteile.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können alle Merkmale aller Ausführungsformen vorteilhaft miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann das Druckabschaltventil 65 für die Endlagen-Abschaltung in gleicher Weise auch bei den in den Figuren 1, 2 und 4 dargestellten Ausführungsformen zum Einsatz kommen.

Claims

Ansprüche
1. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem mit mindestens einem Hydraulikylinder (1) , in dem ein Zylinderkolben (3) bewegbar ist, der den Hydraulikzylinder (1) in eine kolbenseitige Stelldruckkammer (4) und eine kolbenstangen- seitige Stelldruckkammer (5) trennt, und einer Hydropumpeneinheit (2) deren erster Anschluß (10) an einer ersten Anschlußseite (6) mit der kolbenseitigen Stelldruckkammer (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem ersten Anschluß (10) einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf (39) bildender zweiter Anschluß (12) an einer zweiten Anschlußseite (78) der Hydropumpen- einheit (2) mit der kolbenstangenseitigen Stelldruckkammer (5) des Hydraulikzylinders (1) verbunden ist und dass die erste Anschlußseite (6) der Hydropumpeneinheit (2) mit der kolbenseitigen Stelldruckkammer (4) des
Hydraulikzylinders (1) zur Ver- und Entsorgung der kolbenseitigen Stelldruckkammer (4) mit einer der Hydraulikfluidmengendifferenz zwischen kolbenseitiger Stelldruckkammer (4) und kolbenstangenseitiger Stelldruckkammer (5) korrespondierenden
Hydraulikfluidmenge verbunden ist.
2. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anschlußseite (6) der Hydropumpeneinheit (2) einen dritten Anschluß (11) zur Ver- und Entsorgung der kolbenseitigen Stelldruckkammer (4) mit einer der Hydraulikfluidmengendifferenz zwischen kolbenseitiger Stelldruckkammer (4) und kolbenstangenseitiger Stelldruckkammer (5) korrespondierenden Hydraulikfluidmenge auf- weist .
3. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem nach Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem dritten Anschluß (11) einen offenen hydraulischen Kreislauf (40A; 40B) bildender vierter Anschluß (14) an der zweiten Anschlußseite (78) der Hydropumpeneinheit (2) über eine Hydraulikleitung (15) mit einem hydraulischen Tank (16) verbunden ist.
4. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem nach Anspruch
3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydropumpeneinheit (2) aus einer ersten Hydropumpe (71) zur Versorgung des geschlossenen hydraulischen Kreislaufes (39) und einer mit der ersten Hydropumpe (7') verbundenen zweiten Hydropumpe (8) zur Versorgung des offenen hydraulischen Kreislaufes (40A; 40B) besteht.
5. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem nach Anspruch
4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikfluidmenge der zweiten Hydropumpe (8) im' Verhältnis der Hydraulikfluidmengendifferenz zwischen der kolbenseitigen Stelldruckkammer (4) und kolbenstangenseitigen Stelldruckkammer (5) zur Hydraulikfluidmenge der ersten Hydropumpe (7') geregelt ist.
6. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Anschluß (14) der Hydropumpeneinheit (2) über eine Hydraulikleitung (15A) mit einem hoch- druckseitigen Anschluß (42) einer Hilfspumpe (41) verbunden ist, die mit der Hydropumpeneinheit (2) gekoppelt ist und deren niederdruckseitiger Anschluß (43) über eine Hydraulikleitung (15B) mit dem hydraulischen Tank (16) verbunden ist.
7. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hydropumpeneinheit (2) aus einer Doppel-Hydro- pumpe (52) besteht, die einen ersten Anschluß (10) und einen zweiten Anschluß (12) zur Versorgung des geschlossenen hydraulischen Kreislaufs (39) und einen dritten Anschluß (11) und einen vierten Anschluß (14) zur Versorgung eines offenen hydraulischen Kreislaufs (40A; 40B) aufweist.
8. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppel -Hydropumpe (52) eine Stromteileraxial- kolbenpumpe (79) ist.
9. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem nach Anspruch
7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikfluid-Speisedruck an der Doppel- Hydropumpe (52) über ein Druckbegrenzungsventil (45), das zwischen dem vierten Anschluss (14) und einem hydraulischen Tank (16) geschaltet ist, auf einen maximalen Hydraulikfluiddruck begrenzt ist.
10. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Überdrucks in einer die Hydropumpeneinheit (2) mit der kolbenseitigen Stelldruckkammer (4) verbindenden ersten Arbeitsleitung (7) oder in einer die Hydropumpeneinheit (2) mit der kolbenstangenseitigen
Stelldruckkammer (5) verbindenden zweiten Arbeitsleitung
(13) sich jeweils ein erstes oder zweites
Druckbegrenzungsventil (19; 25) und ein über eine hydraulische Verbindungsleitung (38) mit dem ersten oder zweiten Druckbegrenzungsventil (19; 25) in Serie geschaltetes erstes oder zweites Rückschlagventil (24; 30) , die gegensinnig zwischen erster Arbeitsleitung (7) und zweiter Arbeitsleitung (13) geschaltet sind, öffnet.
11. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem nach Anspruch
10, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Falle eines Druckverlustes in der ersten Arbeitsleitung (7) das zweite Rückschlagventil (30) und im Fall eines Druckverlusts in der zweiten Arbeitsleitung (13) das erste Rückschlagventil (24) zu einer Speiseleitung (75) hin öffnet.
12. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall einer Endlagenposition des Zylinderkolbens (3) im Hydraulikzylinder (1) ein hochdruckgesteuertes Druckabschaltventil (65) , das zwischen der ersten Arbeitsleitung (7) und der zweiten Arbeitsleitung (13) geschaltet ist, aktiviert wird, das den Steuerdruck für eine Pumpenverstelleinrichtung (53) herabsetzt, wodurch die von der Hydropumpeneinheit (2) geförderte Hydraulikfluidmenge in Richtung Null reduziert wird.
13. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem nach Anspruch
6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem niederdruckseitigen Anschluss (42) der Hilfspumpe (41) und dem Tank (16) ein Filter (76) zwischengeschaltet ist.
14. Hydraulisches Steuer- und Stellsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem vierten Anschluss (14) der Hydropumpeneinheit (2) und dem hydraulischen Tank (16) ein Kühler (77) zwischengeschaltet ist.
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