EP2469103A2 - Hydraulischer Antrieb - Google Patents

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EP2469103A2
EP2469103A2 EP20110008970 EP11008970A EP2469103A2 EP 2469103 A2 EP2469103 A2 EP 2469103A2 EP 20110008970 EP20110008970 EP 20110008970 EP 11008970 A EP11008970 A EP 11008970A EP 2469103 A2 EP2469103 A2 EP 2469103A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
control
drive according
oil supply
line
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Withdrawn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
EP20110008970
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2469103A3 (de
Inventor
Michael Schütte
Peter LÖWE
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2469103A2 publication Critical patent/EP2469103A2/de
Publication of EP2469103A3 publication Critical patent/EP2469103A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/044—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed by means in the return line, i.e. "meter out"
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/28—Other constructional details
    • B66D1/40—Control devices
    • B66D1/42—Control devices non-automatic
    • B66D1/44—Control devices non-automatic pneumatic of hydraulic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20546—Type of pump variable capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/31—Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3122—Special positions other than the pump port being connected to working ports or the working ports being connected to the return line
    • F15B2211/3127—Floating position connecting the working ports and the return line
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    • F15B2211/635—Circuits providing pilot pressure to pilot pressure-controlled fluid circuit elements
    • F15B2211/6355—Circuits providing pilot pressure to pilot pressure-controlled fluid circuit elements having valve means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7058—Rotary output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/76—Control of force or torque of the output member
    • F15B2211/761—Control of a negative load, i.e. of a load generating hydraulic energy

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic drive according to the preamble of claim 1.
  • a generic hydraulic drive for a winch is known in which a winch drum is driven by a hydraulic motor.
  • the inlet of the hydraulic motor is connected to a pump, preferably a variable displacement pump.
  • the hydraulic fluid flowing from the hydraulic motor flows through the return to a tank T out.
  • a pulling load acts on the winch drum, it can accelerate at insufficient deceleration so that the pumped by the pump pressure medium flow is not sufficient to supply the hydraulic motor with enough pressure medium, so that corresponding to the pressure drops in the inlet and in unfavorable conditions even cavitation phenomena may occur.
  • a brake valve also called lowering brake valve provided, which is biased in a closed position and is acted upon in the opening direction by the pressure in the respective inlet.
  • this brake valve is designed so that it is effective in both directions of rotation of the hydraulic motor, ie with alternating supply and return.
  • the brake valve is brought into an open position, so that the effluent from the hydraulic motor pressure medium flow rate flows through the brake valve to the tank.
  • the pressure medium volume flow flowing toward the tank is throttled or blocked, so that the hydraulic motor is decelerated accordingly and the pressure in the inlet rises until the brake valve opens again.
  • such hydraulic drives are used for example in winches, in which the drive is usually acted upon only in one direction by the load to be moved via the winch.
  • the drive When lowering such a pulling load, it may come to the initially mentioned Kavitationsproblemen in the inlet, which are minimized by suitable control of the brake valve.
  • For stable control of such a brake valve is usually provided in the inlet at least a pressure of 20 bar.
  • the winch drum is assigned a mechanical holding brake, which can be hydraulically ventilated. This airing is done by the inlet pressure, with a pressure of at least 20 bar is required for this ventilation.
  • the invention has for its object to provide a hydraulic drive in which the energy losses are reduced when braking a towing load.
  • the hydraulic drive has a hydraulic motor whose inlet is connected to a pressure medium source, for example a pump and in whose return a brake valve is arranged, that is acted upon by a tapped via a control line control pressure in the direction of an open position.
  • the hydraulic drive has a control valve device controlled by the inlet pressure, which generates the control pressure. That the control pressure for opening the brake valve is thus not tapped at the inlet, so that corresponding to the throttle to be degraded in the return to the opening effective direction on the brake valve control pressure is reduced - the hydraulic losses when braking a towing load are thus significantly reduced.
  • the control valve device is designed in such a way that it generates the effective control of the actuation of the brake valve control pressure in a suitable manner.
  • control valve device is designed with an adjustable and a fixed throttle.
  • the control pressure for actuating the brake valve is tapped between the two throttles, which thus form a pressure divider for tapping the appropriate control pressure.
  • the hydraulic drive can be designed with its own control oil supply, to which an input port of the control valve device is connected and whose output port is in fluid communication with a control oil supply line from which the control line branches off.
  • the control oil supply line may be connected to a leakage or flushing connection.
  • control pressure relief valve To increase the reliability of the maximum control pressure is limited by a control pressure relief valve.
  • the control oil supply is preferably carried out with a control oil pump whose pump pressure is limited to a maximum value.
  • the adjustable throttle of the control valve device may be a continuously adjustable 3/2-way valve, so that the control pressure is adjusted by means of a 2-edge control.
  • the control valve device is preferably designed such that, in a basic position, it depressurizes the control oil supply line, for example towards a tank.
  • the directional valve is acted upon by the inlet pressure in the direction of an open position in which a connection between the control oil supply and the control oil supply line is opened and controlled in accordance with their connection to the tank.
  • damping nozzles can be provided in the control oil supply line. These are for example designed as throttle check valves.
  • a nozzle is provided in the return from the hydraulic motor to a tank through which changes in the return flow rate are converted into a change in the return pressure.
  • the hydraulic drive can be designed as a closed or open circuit.
  • the hydraulic motor drives a winch drum, which can be fixed via a mechanical brake.
  • a brake can be ventilated for example by the inlet pressure.
  • the in FIG. 1 shown hydraulic drive 1 has a variable displacement pump 2, via which a hydraulic motor 4 is driven with adjustable displacement. This in turn can drive, for example, a winch or the like.
  • the variable displacement pump 2 is designed for example as an axial piston pump, wherein a pivot angle is variable to adjust the delivery volume.
  • the swivel angle can be detected via a swivel angle sensor 6.
  • the variable displacement pump 2 is designed with a conventional pump control, which allows, for example, the Pump pressure to maintain a predetermined pressure difference above the individual load pressure in the system. Such pressure and flow control systems are known, so that further explanations are unnecessary.
  • the drive 1 according to FIG. 1 is designed as an open circuit. Accordingly, the pressure medium is conveyed by the variable displacement pump 2 via an inlet 8 to an inlet port of the hydraulic motor 4 and flows from this via a return line 10 to a tank T out from where the variable displacement 2 sucks pressure medium. With relatively long supply lines, these can represent a considerable capacity volume for the pressure medium; this capacity volume is shown in the illustration FIG. 1 provided with the reference numeral 12.
  • the pressure fluid flow direction to and from the hydraulic motor 4 is adjusted via a directional control valve 6, which thus determines the direction of rotation of the hydraulic motor 4.
  • the directional control valve 6 is designed as a continuously adjustable directional control valve, as it is commonly used to control pressure medium flows.
  • the directional control valve 6 is spring-biased in a basic position in which a residual opening is present, in which the inlet 8 and the return 10 are connected via throttles and a connected to a tank port T tank line 13 to the tank T.
  • a pressure port P of the directional control valve 6 is connected via a pump line 12 to the pressure connection of the variable displacement pump 2.
  • the two working ports A, B of the directional control valve 6 are connected to the inlet 8 and the return 10.
  • the adjustment of the directional control valve is electrically or electro-hydraulically (not shown), wherein in an adjustment in the direction a of the working port A to the tank port T and the pressure port P is connected to the working port B (lifting), while at an adjustment in direction b (lowering ) the pressure medium is fed into the inlet 8 and flows from the hydraulic motor 4 via the return line 10, the working port B and the tank port T and arranged in the tank line 13 nozzle 40 to the tank T out. Due to the pressure drop across this nozzle 40 pressure medium volume flow fluctuations are converted into corresponding pressure changes acting on the brake valve 16 via the brake control line 20 in the closing direction.
  • the variable displacement pump 2 is designed with a brake valve device 14, which in FIG. 1 indicated by dashed lines.
  • This brake valve assembly 14 has a brake valve 16 which is biased by a spring 18 and a first brake valve control line 20 in a closed position. In an opening direction, the pressure acts in a control line 22, via which an effective control pressure in the opening direction is controlled.
  • the brake valve 16 is designed as a continuously adjustable directional control valve with three ports P, Q, C, wherein in the spring-biased locking position connected to a port P feed line 24 is shut off upstream of a check valve 26 from the inlet 8. Another connection Q is connected via a feed line 28 to the inlet 8. Not shown in FIG.
  • FIG. 1 are positions of the brake valve 16 in which it opens up a pressure medium connection from port Q to port C. In this case, the pressure would then act in the opening direction in the now designated drain line 10 - this configuration would then be effective in a reversal of the direction of rotation of the hydraulic motor 4.
  • a winch drum is usually in FIG. 1 shown sufficient configuration, since the load L always acts in one direction and accordingly the Kavitations- and vibration problem occurs only in one direction of rotation of the hydraulic motor 4 when lowering
  • An output terminal C of the brake valve 16 is connected to a branching output line 30, which are connected via two branch lines 30a, 30b and each arranged therein, designed as check valves feed valves 32, 34 with the return 10 and the inlet 8 are connectable. These feed valves 32, 34 open towards the return 10 and to the inlet 8.
  • the greater of the pressures in the inlet 8 and in the return 10 is tapped via a shuttle valve 36 and guided to a control port G of the brake valve assembly 14.
  • the area between the two feed valves 32, 34 is connected via a purge line 38 with a purge port S.
  • the control valve 22 acting on the brake valve 16 with a control pressure acting in the opening direction is connected in a cover 42 to a control oil supply line 44, which are connected via two connections M of the cover 42 with control oil line sections, which are also referred to as control oil supply line 44 for the sake of simplicity goes through the lid.
  • a control pressure limiting valve 46 is provided, which is designed to be electrically adjustable, so that the maximum pressure in the control oil supply line 44 can be changed.
  • the boundary area can be, for example, in the range of 0 to 80 bar.
  • a damping throttle assembly 48 is provided which is formed by two parallel, oppositely effective throttle check valves.
  • a throttle 52 is provided with a fixed cross-section.
  • the part of the control oil supply line 44 arranged in the figure to the left of the connection Mp of the cover 42 is connected to an output connection A of a continuously adjustable control valve 54.
  • This is designed as a continuously adjustable 3/2-way valve and biased by a spring in a basic position in which the output port A is connected to a tank port S, which in turn is in fluid communication with the tank T.
  • a pressure port P of the control valve 54 is shut off.
  • This pressure port P is connected via a control pump line 56 to a control oil pump 57, which is designed for example as a fixed displacement pump.
  • the maximum pressure in the control pump line 56 is over Pump pressure limiting valve 58 limited to a maximum pressure of for example 100 bar.
  • the directional control valve 54 is in the opening direction, i. in a direction in which the pressure port P is connected to the output port A, acted upon via a control line 60 with the pressure in the inlet 8.
  • the spring 62 acting on the control valve 54 in the closing direction corresponds to a pressure equivalent of approximately 10 to 20 bar, so that the control valve 54 is displaced in the direction of its control position when a corresponding pressure in the inlet 8 is exceeded.
  • the applied in the control pump line 56 control pressure is thus throttled via the continuously adjustable control valve 54 and forms together with the fixed throttle 52 a pressure divider which determines the pressure in the control line 22 in dependence on the inlet pressure and the setting of the spring 62.
  • the two series-connected throttles control valve 54 and throttle 52
  • thus together form a control valve device for generating a control pressure.
  • control valve device is controlled as a function of the pressure in the inlet 8.
  • an output shaft 64 of the hydraulic motor 4 is connected via a coupling 66 to a winch drum 68 for raising or lowering a load L.
  • the winch drum 68 is associated with a mechanical holding brake 70, which is biased by a spring in the direction of braking engagement and can be hydraulically ventilated via a ventilation line 72 to cancel the braking intervention. This venting is done by the pressure in the inlet 8, wherein the braking intervention should be canceled before the brake valve 16 is adjusted in the direction of its open position. That is, the pressure required for releasing the holding brake 70 is slightly below the response pressure of the brake valve 16 also in the range of 10 to 20 bar.
  • a significant advantage of the above-described solution is that on the described control valve device with the adjustable throttle (control valve 54) and the fixed throttle (throttle 52), a control pressure for the brake valve 16 is generated, although it depends on the pressure in the inlet 8, but not must be generated via the variable displacement pump 2, so that via the throttle 40 to be destroyed "pressure difference and thus the hydraulic loss to that part is less, which is generated via the described control valve device in the control line 22 and acts in the opening direction on the brake valve 16 ,
  • a hydraulic drive with a hydraulic motor, which is associated with a brake valve, which is acted upon by a control pressure in the opening direction, which is generated via a control of the inlet pressure control valve device.

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Abstract

Offenbart ist ein hydraulischer Antrieb mit einem Hydromotor (4), dem ein Bremsventil (16) zugeordnet ist, das über einen Steuerdruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist, der über eine vom Zulaufdruck gesteuerte Steuerventileinrichtung (54) erzeugt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Aus der DE 103 20 946 B4 ist ein gattungsgemäßer hydraulischer Antrieb für eine Seilwinde bekannt, bei dem eine Windentrommel über einen Hydromotor angetrieben wird. Der Zulauf des Hydromotors ist mit einer Pumpe, vorzugsweise einer Verstellpumpe verbunden. Das vom Hydromotor abströmende Druckmittel fließt über den Rücklauf zu einem Tank T hin ab. In dem Fall, in dem eine ziehende Last an der Windentrommel angreift, kann diese bei nicht hinreichender Abbremsung so beschleunigen, dass der von der Pumpe geförderte Druckmittelvolumenstrom nicht ausreicht, um den Hydromotor mit genug Druckmittel zu versorgen, so dass entsprechend der Druck im Zulauf abfällt und es bei ungünstigen Bedingungen sogar zu Kavitationserscheinungen im Zulauf kommen kann.
  • Um einen derartigen unerwünschten Druckabfall im Zulauf zu vermeiden, ist bei der aus der DE 103 20 946 B4 bekannten Lösung ein Bremsventil, auch Senkbremsventil genannt, vorgesehen, das in eine Schließposition vorgespannt ist und in Öffnungsrichtung vom Druck im jeweiligen Zulauf beaufschlagt ist. Bei der bekannten Lösung ist dieses Bremsventil so ausgebildet, dass es in beiden Drehrichtungen des Hydromotors, d.h. bei wechselndem Zu- und Rücklauf wirksam ist. Bei hinreichendem Druck im Zulauf wird das Bremsventil in eine Öffnungsstellung gebracht, so dass der vom Hydromotor abströmende Druckmittelvolumenstrom über das Bremsventil zum Tank hin abströmt. Bei einem unerwünschten Druckabfall wird der zum Tank hin abströmende Druckmittelvolumenstrom angedrosselt oder gesperrt, so dass entsprechend der Hydromotor abgebremst wird und der Druck im Zulauf ansteigt bis das Bremsventil wieder öffnet.
  • In der DE 10 2008 064 064 A1 der Anmelderin ist ein hydraulischer Antrieb mit einem Senkbremsventil beschrieben, bei dem dieses in Öffnungsrichtung mit einem Steuersignal beaufschlagt ist, das an einem Wegeventil abgegriffen wird, über das die Druckmittelzufuhr zum und vom Hydromotor gesteuert wird. D.h. bei dieser Variante erfolgt die Druckmittelzufuhr zum Hydromotor nicht direkt abhängig vom Zulaufdruck, so dass das Schwingungsverhalten in den vorbeschriebenen Sonderfällen verbessert ist. Es zeigte sich jedoch, dass die vorbeschriebene Problematik auch bei einer derartigen Ansteuerung des Bremsventils auftreten kann.
  • Wie erläutert werden derartige hydraulische Antriebe beispielsweise bei Winden eingesetzt, bei denen der Antrieb in der Regel lediglich durch die über die Winde zu bewegende Last in einer Richtung beaufschlagt ist. Beim Senken einer derartigen ziehenden Last kann es zu den eingangs genannten Kavitationsproblemen im Zulauf kommen, die durch geeignete Ansteuerung des Bremsventils jedoch minimiert sind. Zum stabilen Regeln eines derartigen Bremsventils wird üblicherweise im Zulauf zumindest ein Druck von 20 bar vorgesehen. Der Windentrommel ist eine mechanische Haltebremse zugeordnet, die hydraulisch belüftet werden kann. Dieses Lüften erfolgt durch den Zulaufdruck, wobei für dieses Lüften ein Druck von zumindest 20 bar erforderlich ist. Beim Abbremsen der Last muss dann im Ablauf beispielsweise ein Druck von etwa 100 bar gehalten werden, so dass insgesamt mit Bezug zum Tank ein Δp von etwa 140 bar vorliegt, dass beim Absenken der Last beispielsweise über eine Drossel abgebaut wird ― die damit einhergehenden Energieverluste sind erheblich.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Antrieb zu schaffen, bei dem die Energieverluste beim Abbremsen einer ziehenden Last verringert sind.
  • Diese Aufgabe wird durch einen hydraulischen Antrieb mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß hat der hydraulische Antrieb einen Hydromotor, dessen Zulauf mit einer Druckmittelquelle, beispielsweise einer Pumpe verbunden ist und in dessen Rücklauf ein Bremsventil angeordnet ist, dass von einem über eine Steuerleitung abgegriffenen Steuerdruck in Richtung einer Öffnungsstellung beaufschlagt ist. Erfindungsgemäß hat der hydraulische Antrieb eine vom Zulaufdruck gesteuerte Steuerventileinrichtung, die den Steuerdruck erzeugt. D.h. der Steuerdruck zum Öffnen des Bremsventils wird somit nicht am Zulauf abgegriffen, so dass entsprechend die über eine Drossel im Rücklauf abzubauende um den in Öffnungsrichtung auf das Bremsventil wirksamen Steuerdruck verringert ist ― die hydraulischen Verluste beim Abbremsen einer ziehenden Last werden somit erheblich verringert. Die Steuerventileinrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass sie den vom Betätigen des Bremsventils wirksamen Steuerdruck in geeigneter Weise erzeugt.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Steuerventileinrichtung mit einer verstellbaren und einer festen Drossel ausgeführt. Der Steuerdruck zum Betätigen des Bremsventils wird zwischen den beiden Drosseln abgegriffen, die somit einen Druckteiler zum Abgreifen des geeigneten Steuerdrucks ausbilden.
  • Der hydraulische Antrieb kann mit einer eigenen Steuerölversorgung ausgeführt sein, an die ein Eingangsanschluss der Steuerventileinrichtung angeschlossen ist und deren Ausgangsanschluss mit einer Steuerölversorgungsleitung in Druckmittelverbindung steht, von der die Steuerleitung abzweigt.
  • Die Steuerölversorgungsleitung kann an einen Leckage- oder Spülanschluss angeschlossen sein.
  • Zur Erhöhung der Betriebssicherheit wird der maximale Steuerdruck über ein Steuerdruckbegrenzungsventil begrenzt.
  • Die Steuerölversorgung wird vorzugsweise mit einer Steuerölpumpe ausgeführt, deren Pumpendruck auf einen Maximalwert begrenzt ist.
  • Die verstellbare Drossel der Steuerventileinrichtung kann ein stetig verstellbares 3/2-Wegeventil sein, so dass der Steuerdruck mittels einer 2-Kantensteuerung eingestellt wird. Die Steuerventileinrichtung ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass sie in einer Grundposition die Steuerölversorgungsleitung, beispielsweise zu einem Tank hin, druckentlastet. Das Wegeventil wird durch den Zulaufdruck in Richtung einer Öffnungsstellung beaufschlagt, in der eine Verbindung zwischen der Steuerölversorgung und der Steuerölversorgungsleitung aufgesteuert und entsprechend deren Verbindung zum Tank hin zugesteuert wird.
  • Zur Vermeidung von Schwingungen können in der Steuerölversorgungsleitung Dämpfungsdüsen vorgesehen werden. Diese sind beispielsweise als Drosselrückschlagventile ausgebildet.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Rücklauf vom Hydromotor zu einem Tank eine Düse vorgesehen, über die Änderungen des Rücklaufvolumenstroms in eine Änderung des Rücklaufdrucks umgewandelt werden.
  • Der hydraulische Antrieb kann als geschlossener oder offener Kreislauf ausgeführt sein.
  • Bei einer Variante der Erfindung treibt der Hydromotor eine Windentrommel an, die über eine mechanische Bremse festgelegt werden kann. Eine derartige Bremse kann beispielsweise durch den Zulaufdruck belüftet werden.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert, die einen Schaltplan eines hydraulischen Antriebs einer Winde zeigt.
  • Der in Figur 1 gezeigte hydraulische Antrieb 1 hat eine Verstellpumpe 2, über die ein Hydromotor 4 mit verstellbarem Schluckvolumen angetrieben wird. Dieser kann seinerseits beispielsweise eine Winde oder dergleichen antreiben. Die Verstellpumpe 2 ist beispielsweise als Axialkolbenpumpe ausgeführt, wobei ein Schwenkwinkel veränderbar ist, um das Fördervolumen einzustellen. Der Schwenkwinkel kann über einen Schwenkwinkelsensor 6 erfasst werden. Die Verstellpumpe 2 ist mit einer herkömmlichen Pumpenregelung ausgeführt, die es beispielsweise ermöglicht, den Pumpendruck um eine vorbestimmte Druckdifferenz über dem individuellen Lastdruck im System zu halten. Derartige Druck- und Förderstromregelsysteme sind bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
  • Der Antrieb 1 gemäß Figur 1 ist als offener Kreislauf ausgeführt. Demgemäß wird das Druckmittel von der Verstellpumpe 2 über einen Zulauf 8 zu einem Zulaufanschluss des Hydromotors 4 gefördert und strömt von diesem über einen Rücklauf 10 zu einem Tank T hin ab, aus dem die Verstellpumpe 2 Druckmittel ansaugt. Bei relativ langen Zulaufleitungen können diese ein erhebliches Kapazitätsvolumen für das Druckmittel darstellen; dieses Kapazitätsvolumen ist in der Darstellung gemäß Figur 1 mit dem Bezugszeichen 12 versehen. Die Druckmittelströmungsrichtung zum und vom Hydromotor 4 wird über ein Wegeventil 6 eingestellt, das somit die Drehrichtung des Hydromotors 4 bestimmt.
  • Das Wegeventil 6 ist als stetig verstellbares Wegeventil ausgeführt, wie es üblicherweise zur Steuerung von Druckmittelströmen verwendet wird. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Wegeventil 6 in eine Grundposition federvorgespannt, in der eine Restöffnung vorhanden ist, in der der Zulauf 8 und der Rücklauf 10 über Drosseln und eine an einen Tankanschluss T angeschlossene Tankleitung 13 mit dem Tank T verbunden sind. Ein Druckanschluss P des Wegeventils 6 ist über eine Pumpenleitung 12 an den Druckanschluss der Verstellpumpe 2 angeschlossen. Die beiden Arbeitsanschlüsse A, B des Wegeventils 6 sind mit dem Zulauf 8 bzw. dem Rücklauf 10 verbunden. Die Verstellung des Wegeventils erfolgt elektrisch oder elektrohydraulisch (nicht gezeigt), wobei bei einer Verstellung in Richtung a der Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T und der Druckanschluss P mit dem Arbeitsanschluss B verbunden wird (Heben), während bei einer Verstellung in Richtung b (Senken) das Druckmittel in den Zulauf 8 gefördert wird und vom Hydromotor 4 über den Rücklauf 10, den Arbeitsanschluss B und den Tankanschluss T und eine in der Tankleitung 13 angeordnete Düse 40 zum Tank T hin abströmt. Durch den Druckabfall über dieser Düse 40 werden Druckmittelvolumenstromschwankungen in entsprechende Druckveränderungen umgesetzt, die über die Bremssteuerleitung 20 in Schließrichtung auf das Bremsventil 16 wirken.
  • Die Verstellpumpe 2 ist mit einer Bremsventileinrichtung 14 ausgeführt, die in Figur 1 gestrichelt angedeutet ist. Diese Bremsventilanordnung 14 hat ein Bremsventil 16, das über eine Feder 18 und eine erste Bremsventilsteuerleitung 20 in eine Schließposition vorgespannt ist. In einer Öffnungsrichtung wirkt der Druck in einer Steuerleitung 22, über die ein in Öffnungsrichtung wirksamer Steuerdruck eingesteuert wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Bremsventil 16 als stetig verstellbares Wegeventil mit drei Anschlüssen P, Q, C ausgeführt, wobei in der federvorgespannten Sperrposition eine an einen Anschluss P angeschlossene Zulaufleitung 24 abgesperrt ist, die stromaufwärts eines Rückschlagventils 26 vom Zulauf 8 abzweigt. Ein weiterer Anschluss Q ist über eine Zulaufleitung 28 mit dem Zulauf 8 verbunden. Nicht dargestellt in Figur 1 sind Positionen des Bremsventils 16, in denen dieses eine Druckmittelverbindung vom Anschluss Q zum Anschluss C aufsteuert. In diesem Fall würde dann der Druck in der jetzt mit Ablaufleitung 10 bezeichneten Leitung in Öffnungsrichtung wirken ― diese Konfiguration wäre dann bei einer Drehrichtungsumkehr des Hydromotors 4 wirksam. Bei einer Windentrommel ist jedoch üblicherweise die in Figur 1 dargestellt Konfiguration ausreichend, da die Last L stets in einer Richtung wirkt und dementsprechend die Kavitations- und Schwingungsproblematik nur in einer Drehrichtung des Hydromotors 4 beim Absenken auftritt
  • Ein Ausgangsanschluss C des Bremsventils 16 ist mit einer sich verzweigenden Ausgangsleitung 30 verbunden, die über zwei Zweigleitungen 30a, 30b und jeweils darin angeordneten, als Rückschlagventile ausgebildeten Einspeiseventilen 32, 34 mit dem Rücklauf 10 bzw. dem Zulauf 8 verbindbar sind. Diese Einspeiseventile 32, 34 öffnen hin zum Rücklauf 10 bzw. zum Zulauf 8.
  • Der größere der Drücke im Zulauf 8 und im Rücklauf 10 wird über ein Wechselventil 36 abgegriffen und an einen Steueranschluss G der Bremsventilanordnung 14 geführt. Der Bereich zwischen den beiden Einspeiseventilen 32, 34 ist über eine Spülleitung 38 mit einem Spülanschluss S verbunden.
  • Die mit dem Zulauf 8 und dem Rücklauf 10 verbundenen zulaufseitigen Anschlüsse A, A' und rücklaufseitigen Anschlüssen B, B' der Bremsventilanordnung 14 sind in der Darstellung gemäß Figur 1 ebenfalls eingezeichnet, die zulauf- und ablaufseitigen Druckmittelströmungspfade sind der Einfachheit halber jedoch durchgängig mit Zulauf 8 bzw. Rücklauf 10 bezeichnet.
  • Die das Bremsventil 16 mit einem in Öffnungsrichtung wirksamen Steuerdruck beaufschlagende Steuerleitung 22 ist in einem Deckel 42 an eine Steuerölversorgungsleitung 44 angeschlossen, die über zwei Anschlüsse M des Deckels 42 mit Steuerölleitungsabschnitten verbunden sind, die der Einfachheit halber ebenfalls als Steuerölversorgungsleitung 44 bezeichnet sind, die somit durch den Deckel hindurch geht. In dem an den in der Figur rechten Anschluss MR des Deckels 42 angeschlossenen Teil der Steuerölversorgungsleitung 44 ist ein Steuerdruckbegrenzungsventil 46 vorgesehen, das elektrisch verstellbar ausgeführt ist, so dass der Maximaldruck in der Steuerölversorgungsleitung 44 veränderbar ist. Der Begrenzungsbereich kann dabei beispielsweise im Bereich von 0 bis 80 bar liegen. Im Bereich zwischen der Einmündung der Steuerleitung 22 und dem in der Figur linken Anschluss Mp des Deckels 42 ist eine Dämpfungsdrosselanordnung 48 vorgesehen, die durch zwei parallel geschaltete, entgegengesetzt wirksame Drosselrückschlagventile ausgebildet ist.
  • Innerhalb des Deckels 42 zweigt von der Steuerölversorgungsleitung 44 ein Spülkanal 50 ab, der einerseits in die Spülleitung 38 einmündet und andererseits zu einem Leckageanschluss L führt. In dem Spülkanal 50 ist eine Drossel 52 mit unveränderlichem Querschnitt vorgesehen.
  • Der in der Figur links vom Anschluss Mp des Deckels 42 angeordnete Teil der Steuerölversorgungsleitung 44 ist an einen Ausgangsanschluss A eines stetig verstellbaren Steuerventils 54 angeschlossen. Dieses ist als stetig verstellbares 3/2-Wegeventil ausgeführt und über eine Feder in eine Grundposition vorgespannt, in der der Ausgangsanschluss A mit einem Tankanschluss S verbunden ist, der seinerseits mit dem Tank T in Druckmittelverbindung steht. Ein Druckanschluss P des Steuerventils 54 ist abgesperrt. Dieser Druckanschluss P ist über eine Steuerpumpenleitung 56 an eine Steuerölpumpe 57 angeschlossen, die beispielsweise als Konstantpumpe ausgeführt ist. Der maximale Druck in der Steuerpumpenleitung 56 ist über ein Pumpendruckbegrenzungsventil 58 auf einen Maximaldruck von beispielsweise 100 bar begrenzt.
  • Das Wegeventil 54 ist in Öffnungsrichtung, d.h. in einer Richtung, in der der Druckanschluss P mit dem Ausgangsanschluss A verbunden wird, über eine Steuerleitung 60 mit dem Druck im Zulauf 8 beaufschlagt. Die das Steuerventil 54 in Schließrichtung beaufschlagende Feder 62 entspricht einem Druckäquivalent von etwa 10 bis 20 bar, so dass das Steuerventil 54 bei Überschreiten eines entsprechenden Drucks im Zulauf 8 in Richtung seiner Regelposition verschoben wird. Der in der Steuerpumpenleitung 56 anliegende Steuerdruck wird somit über das stetig verstellbare Steuerventil 54 angedrosselt und bildet gemeinsam mit der festen Drossel 52 einen Druckteiler, der den Druck in der Steuerleitung 22 in Abhängigkeit vom Zulaufdruck und von der Einstellung der Feder 62 bestimmt. Die beiden in Reihe geschalteten Drosseln (Steuerventil 54 und Drossel 52) bilden somit gemeinsam eine Steuerventileinrichtung zur Erzeugung eines Steuerdrucks.
  • Selbstverständlich kann anstelle des stetig verstellbaren 3/2-Wegeventils auch eine andere geeignete Ventilkonstruktion, beispielsweise ein Druckreduzierventil oder dergleichen verwendet werden. Bevorzugt ist es, dass diese Steuerventileinrichtung in Abhängigkeit vom Druck im Zulauf 8 angesteuert wird.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Ausgangswelle 64 des Hydromotors 4 über eine Kupplung 66 mit einer Windentrommel 68 zum Anheben oder Absenken einer Last L verbunden. Der Windentrommel 68 ist eine mechanische Haltebremse 70 zugeordnet, die über eine Feder in Richtung Bremseingriff vorgespannt ist und hydraulisch über eine Lüftungsleitung 72 gelüftet werden kann, um den Bremseingriff aufzuheben. Dieses Lüften erfolgt durch den Druck im Zulauf 8, wobei der Bremseingriff aufgehoben werden sollte, bevor das Bremsventil 16 in Richtung seiner Öffnungsstellung verstellt wird. D.h. der zum Lüften der Haltebremse 70 erforderliche Druck liegt etwas unterhalb des Ansprechdrucks des Bremsventils 16 ebenfalls im Bereich von 10 bis 20 bar.
  • Ein wesentlicher Vorteil der vorbeschriebenen Lösung besteht darin, dass über die beschriebene Steuerventileinrichtung mit der verstellbaren Drossel (Steuerventil 54) und der feststehenden Drossel (Drossel 52) ein Steuerdruck für das Bremsventil 16 erzeugt wird, der zwar vom Druck im Zulauf 8 abhängt, jedoch nicht über die Verstellpumpe 2 erzeugt werden muss, so dass die über die Drossel 40 zu "vernichtende" Druckdifferenz und damit der hydraulische Verlust um denjenigen Teil geringer ist, der über die beschriebene Steuerventileinrichtung in der Steuerleitung 22 erzeugt wird und in Öffnungsrichtung auf das Bremsventil 16 wirkt.
  • Offenbart ist ein hydraulischer Antrieb mit einem Hydromotor, dem ein Bremsventil zugeordnet ist, das über einen Steuerdruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist, der über eine vom Zulaufdruck gesteuerte Steuerventileinrichtung erzeugt ist.

Claims (12)

  1. Hydraulischer Antrieb mit einem Hydromotor (4), dessen Zulauf (8) mit einer Druckmittelquelle, beispielsweise einer Pumpe (2) verbunden ist und in dessen Rücklauf (10) ein Bremsventil (16) angeordnet ist, das von einem über eine Steuerleitung (22) abgegriffenen Steuerdruck in Richtung einer Öffnungsstellung beaufschlagt ist, gekennzeichnet durch eine vom Zulaufdruck gesteuerte Steuerventileinrichtung, die den Steuerdruck erzeugt.
  2. Antrieb nach Patentanspruch 1, wobei die Steuerventileinrichtung eine verstellbare Drossel und eine feste Drossel (52) hat, zwischen denen der Steuerdruck über die Steuerleitung (22) abgegriffen ist.
  3. Antrieb nach Patentanspruch 1 oder 2, mit einer Steuerölversorgung, an die ein Druckanschluss (P) der Steuerventileinrichtung angeschlossen ist und an dessen Ausgangsanschluss (A) eine Steuerölversorgungsleitung (44) angeschlossen ist, von der die Steuerleitung (22) abzweigt.
  4. Antrieb nach Patentanspruch 3, wobei die Steuerölversorgungsleitung (44) über eine Spülleitung (50) mit einem Spülanschluss (S) oder einem Leckageanschluss (L) verbunden ist.
  5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Druck in der Steuerölversorgungsleitung (44) durch ein Steuerdruckbegrenzungsventil (56) begrenzt ist.
  6. Antrieb nach Patentanspruch 3 oder einem der auf diesen bezogenen Ansprüche, wobei die Steuerölversorgung eine Steuerölpumpe (57) hat, deren Pumpendruck auf einen Maximalwert begrenzt ist.
  7. Antrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die verstellbare Drossel durch ein stetig verstellbares 3/2-Wegeventil (54) gebildet ist, das in einer Grundposition die Steuerölversorgungsleitung (44) druckentlastet und das durch den Zulaufdruck in Richtung einer Position beaufschlagt ist, in der eine Verbindung zwischen der Steuerölversorgungsleitung (44) und der Steuerölversorgung aufgesteuert ist.
  8. Antrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in einer Steuerölversorgungsleitung (44) Dämpfungsdüsen (48) angeordnet sind.
  9. Antrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei im Rücklauf (10) eine Düse (40) vorgesehen ist.
  10. Antrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei dieser als geschlossener oder offener Kreislauf ausgeführt ist.
  11. Antrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Hydromotor (4) eine Windentrommel (68) antreibt.
  12. Antrieb nach Patentanspruch 11, mit einer Haltebremse (70), die durch den Zulaufdruck belüftet wird.
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