EP2672124A2 - Hydrauliksystem und Druckbegrenzungsventil - Google Patents

Hydrauliksystem und Druckbegrenzungsventil Download PDF

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Publication number
EP2672124A2
EP2672124A2 EP13002504.2A EP13002504A EP2672124A2 EP 2672124 A2 EP2672124 A2 EP 2672124A2 EP 13002504 A EP13002504 A EP 13002504A EP 2672124 A2 EP2672124 A2 EP 2672124A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
valve
hydraulic
hydraulic system
limiting valve
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Withdrawn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
EP13002504.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Helbling
Simon Happel
Christoph Müller
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.)
Liebherr France SAS
Original Assignee
Liebherr France SAS
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 Liebherr France SAS filed Critical Liebherr France SAS
Publication of EP2672124A2 publication Critical patent/EP2672124A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
    • F04B49/03—Stopping, starting, unloading or idling control by means of valves
    • F04B49/035—Bypassing
    • 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
    • F15B11/042—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed by means in the feed line, i.e. "meter in"
    • F15B11/0423—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed by means in the feed line, i.e. "meter in" by controlling pump output or bypass, other than to maintain constant speed
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/505—Pressure control characterised by the type of pressure control means
    • F15B2211/50509—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means
    • F15B2211/50518—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means using pressure relief valves
    • 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
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    • F15B2211/505—Pressure control characterised by the type of pressure control means
    • F15B2211/50509—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means
    • F15B2211/50536—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means using unloading valves controlling the supply pressure by diverting fluid to the return line
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/515—Pressure control characterised by the connections of the pressure control means in the circuit
    • F15B2211/5157—Pressure control characterised by the connections of the pressure control means in the circuit being connected to a pressure source and a return line

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic system with at least one consumer and at least one hydraulic pump, wherein a pressure limiting valve for limiting the maximum system pressure is connected to the at least one hydraulic pump.
  • Hydraulic circuits or their hydraulic components are designed for a definable maximum system pressure. Exceeding the maximum system pressure may cause damage to the circuit or the components used. For this reason, pressure relief valves are provided, which pass the flow of the hydraulic pump to the hydraulic tank, if the prevailing system pressure exceeds a maximum limit pressure value.
  • a further pressure build-up or pressure control valve is used depending on the control of the individual hydraulic consumers within the hydraulic circuit.
  • the required system pressure is mainly determined by the delivery volume of the pump and the valve arrangement for controlling the hydraulic consumers.
  • the system pressure can be selectively influenced by the pressure build-up or pressure control valve used in order to achieve and maintain the desired system pressure level.
  • the pressure regulating or build-up valve is arranged after the hydraulic pump and before the main control valves.
  • the pressure build-up and control valves used are usually designed as a proportional 2/2-way valves in slide design.
  • a disadvantage of the above known embodiment is that always separate valves for the maximum pressure protection, the pressure build-up and the bypass function must be used. This increases the complexity of the switching structure and the necessary space and the associated manufacturing costs.
  • the object of the present invention is to show an improved hydraulic system or pressure relief valve, which knows how to overcome the disadvantages described above.
  • a hydraulic system with at least one consumer and at least one hydraulic pump wherein a pressure limiting valve for limiting the maximum system pressure is connected to the at least one hydraulic pump.
  • the system pressure is applied in particular to the input side of the pressure limiting valve. If the applied system pressure exceeds a certain limit pressure level, the pressure relief valve switches to reduce the applied system pressure.
  • the pressure relief valve according to the invention is pilot-operated.
  • the pilot control is used to implement a bypass function within the hydraulic system.
  • the pressure limiting valve is switched to passage in order to allow a bypass or parallel shutdown path to the system pressure line.
  • the system pressure is discharged directly from the hydraulic pump to a hydraulic tank.
  • the pressure relief valve is opened in its neutral position and can be closed via the pilot control.
  • a hydraulic system with at least one consumer and at least one hydraulic pump is proposed.
  • the system includes a pressure limiting valve connected to at least one hydraulic pump for limiting the maximum system pressure.
  • the system pressure is applied in particular to the input side of the pressure limiting valve. If the applied system pressure exceeds a certain limit pressure level, the pressure relief valve switches to reduce the applied system pressure.
  • the pressure relief valve according to the invention is pilot-operated.
  • the pilot control can additionally convert a pressure build-up or pressure-regulating function into a single valve. expedient It is provided that the pressure relief valve is opened in its neutral position and at least partially closed by the pilot control in order to adjust the inlet pressure or system pressure to a certain pressure level can.
  • the construction according to the invention makes it possible to combine at least two valves or valve functions within a single valve.
  • the function of a pressure regulating or pressure build-up valve is additionally realized via the feedforward control of the pressure limiting valve.
  • three valve functions can be taken over by a single valve. This allows for improved pressure build-up functionality over conventional pressure build-up valves.
  • the integration of the various valve functions within a valve allows a significant reduction in the required number of hydraulic components. The associated production or manufacturing costs can be minimized. The same applies to the required space of the hydraulic circuit.
  • the pressure limiting valve is designed as a proportional pressure limiting valve. This allows proportional control of the system pressure to be limited between zero and the maximum system pressure.
  • pilot control is basically arbitrary. It is conceivable an electrical and / or electro-hydraulic design of the pilot control.
  • pilot control can also be carried out hydraulically or pneumatically.
  • the embodiment of the pressure relief valve is basically arbitrary.
  • a suitable design is a cartridge or slide construction is.
  • One possible embodiment of the hydraulic system or of the pressure-limiting valve provides that the precontrol acts against a spring restoring force of the valve. If the pressure exerted by the pilot control exceeds the spring return force, the valve switches.
  • pilot control acts against the system pressure of the pressure relief valve. It is particularly preferred if the precontrol acts against a spring restoring force and the system pressure. Consequently, the maximum limit pressure can be adjusted via the force of the precontrol.
  • the pressure relief valve is open in the neutral position.
  • the open valve position is held by the spring force.
  • the feedforward control is actuated, this counteracts the restoring force of the spring.
  • the variation of the pilot control allows a partial or full closure of the pressure relief valve.
  • the bypass function can be achieved, for example, by switching off the pilot control.
  • the feedforward control determines the target system pressure to be controlled as well as the maximum system pressure.
  • the invention further relates to a pressure relief valve for limiting the system pressure within a hydraulic system.
  • the pressure relief valve is pilot-controlled and the pilot control acts against a spring restoring force and or or the system pressure applied at the beginning.
  • the actuation or non-actuation of the pilot control leads to the switching of the pressure relief valve.
  • the desired system pressure level of a hydraulic system or the maximum system pressure can be set via the control signal of the pilot control.
  • the pilot control can be designed hydraulically and / or pneumatically.
  • the feedforward control can also be designed electrically or electro-hydraulically.
  • a suitable design of the pressure relief valve is a cartridge or slide construction to call.
  • the structure and properties and advantages of the pressure relief valve according to the invention preferably correspond to those of the pressure limiting valve used within the hydraulic system according to the invention, which is why it should be dispensed with a repetitive description at this point.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a hydraulic circuit according to the prior art.
  • three hydraulic consumers 2, 3, 4 are fed, which together or separately for at least a 4/3-way valve be controlled as the main control valve.
  • the system pressure within the line 5 is controlled by the delivery volume of the pump 1 and the switching position of the directional control valves, not shown.
  • a pressure relief valve 6 is provided which switches and releases the volume flow to the tank as soon as the system pressure exceeds the maximum limit pressure.
  • the system pressure within the line 5 is also controlled by a pressure build-up valve 7.
  • the valve 7 partially closes the flow to the tank.
  • the hydraulic circuit according to FIG. 1 used for both functions, ie for the maximum pressure limit and the pressure build-up, separate valves 6, 7. A possible valve arrangement for realizing a parallel Abschaltpfades is not provided.
  • FIG. 2 now shows a schematic representation of the hydraulic circuit according to the invention according to a first advantageous embodiment.
  • the system also comprises a hydraulic pump 1, which feeds a total of three hydraulic consumers 2, 3, 4.
  • the individual consumers are connected according to the 4/3-way technology.
  • the pressure limiting valve 10 according to the invention also adopts a bypass function as well as the task of a pressure build-up or pressure control valve.
  • valve 10 is designed as a proportional pressure relief valve and allows a proportional control of the system pressure to be limited within the line 5 between zero and the maximum system pressure.
  • the valve 10 thus combines a proportional control of the system pressure to be limited, the function of the pressure build-up and a bypass function for realizing a parallel Abschaltpfads by the pump flow rate is conveyed directly to the hydraulic tank.
  • FIG. 3 illustrates the specific structure of the proportional pressure relief valve 10 of the invention FIG. 3 to can be seen, a single consumer 2 is connected via a 4/3-way valve 6 to the pump 1.
  • the pressure relief valve 10 remains in its neutral position due to the restoring force of the spring in the open position, so that hydraulic fluid from the system pressure line 5 can flow to the tank.
  • the pressure limiting valve 10 is controlled directly via the inlet pressure.
  • the initially applied system pressure of the line 5 acts to support the restoring force of the spring.
  • a pilot control is provided which counteracts the spring force or the system pressure.
  • the drawing shown shows a hydraulic pilot control of the pressure relief valve 10 via the hydraulic pressure p st .
  • an electric or electro-hydraulic pilot control is conceivable.
  • the applied control pressure p st determines the switching state of the valve 10.
  • control pressure p st exceeds the restoring force of the spring and the valve 10 at least partially closes or completely blocks.
  • the desired pressure level can now be varied within the system pressure line 5 via the control pressure p st by the valve 10 is partially opened.
  • the control pressure level p st determines the maximum limit pressure at which the pressure relief valve 10 should open for safety reasons. For this purpose, it is necessary that the system pressure and the restoring force of the spring in total exceed the control pressure p st and open the valve 10.
  • control pressure p st is simply switched off during operation.
  • the spring return force opens the valve 10, the parallel shutdown path via the valve 10 to the tank is activated.
  • the design of the pressure relief valve 10 according to the invention is basically arbitrary. As suitable embodiments, a cartridge or slide design prove.
  • FIG. 4 A possible structure of such a hydraulic circuit is the schematic representation of FIG. 4 refer to.
  • the individual consumers 2, 3, 4 are each connected to the pump 1 via non-illustrated 6/3-way valves. This ensures that the system pressure line 5 is looped through the individual consumers 2, 3, 4 and discharged to complete the hydraulic circuit in a tank. For the pressure build-up, it is necessary to connect a suitable pressure build-up valve 20 to the consumers 2, 3, 4.
  • the pressure limiting valve 10 is likewise connected directly to the hydraulic pump 1 according to the first embodiment.
  • the task of pressure build-up is not taken over by the valve 10, but the scope of functions is limited to the proportional control of the system pressure to be limited within the line 5 and the implementation of a bypass function to allow a parallel Abschaltpfad to the tank ,
  • the concrete structure of the hydraulic valve 10 corresponds to the according FIG. 3 ,
  • the used pressure build-up valve 20 may be configured, for example, by a proportional 2/2-way valve in slide design.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit wenigstens einem Verbraucher und wenigstens einer Hydraulikpumpe, wobei ein Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des maximalen Systemdrucks mit der wenigstens einen Hydraulikpumpe verbunden ist und das Druckbegrenzungsventil zur Schaltung eines Bypass vorgesteuert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit wenigstens einem Verbraucher und wenigstens einer Hydraulikpumpe, wobei ein Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des maximalen Systemdrucks mit der wenigstens einen Hydraulikpumpe verbunden ist.
  • Hydraulikkreisläufe bzw. deren Hydraulikkomponenten werden für einen definierbaren maximalen Systemdruck ausgelegt. Ein Übersteigen des maximalen Systemdrucks führt unter Umständen zu Beschädigungen des Kreislaufs bzw. der verwendeten Komponenten. Aus diesem Grund werden Druckbegrenzungsventile vorgesehen, die den Förderstrom der Hydraulikpumpe an den Hydrauliktank durchleiten, falls der vorherrschende Systemdruck einen maximalen Grenzdruckwert übersteigt.
  • Als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme wird oftmals gefordert, dass über ein weiteres Ventil eine Bypassabschaltung verwirklicht wird. Durch Betätigung des vorgesehenen Ventils wird der Förderstrom der Hydraulikpumpe unmittelbar an den Hydrauliktank zurückgeführt, der Systemdruck fällt sodann ab.
  • Zudem wird je nach Ansteuerung der einzelnen hydraulischen Verbraucher innerhalb des Hydraulikkreislaufs ein weiteres Druckaufbau- bzw. Druckregelventil eingesetzt. Der erforderliche Systemdruck wird vorwiegend über das Fördervolumen der Pumpe sowie die Ventilanordnung zur Ansteuerung der hydraulischen Verbraucher bestimmt. Zusätzlich lässt sich der Systemdruck über das verwendete Druckaufbau- bzw. Druckregelventil gezielt beeinflussen, um das gewünschte Systemdruckniveau zu erreichen und zu halten.
  • Werden die Verbraucher über eine 4/3-Wegetechnologie angesteuert, das heißt über einzelne 4/3-Wegeventile (Hauptsteuerventile), so wird das Druckregel- bzw. Aufbauventil nach der Hydraulikpumpe und vor den Hauptsteuerventilen angeordnet.
  • Bei einer 6/3-Wegetechnologie wird der Systemdruck durch die nachgeschalteten Verbraucher durchgeschleift und zurück zum Hydrauliktank befördert. In diesem Fall ist es erforderlich, das Druckregel- bzw. Aufbauventil nicht nach der Hydraulikpumpe, sondern nach der Verbraucheranordnung anzuordnen.
  • Die verwendeten Druckaufbau- bzw. Regelventile sind zumeist als proportionale 2/2-Wegeventile in Schieberausführung ausgeführt.
  • Nachteilig an der voranstehenden bekannten Ausführung ist jedoch, dass stets getrennte Ventile für die Maximaldruckabsicherung, den Druckaufbau sowie die Bypass-Funktion eingesetzt werden müssen. Dies erhöht die Komplexität des Schaltaufbaus sowie den notwendigen Bauraum und die anfallenden Herstellungskosten.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein verbessertes Hydrauliksystem bzw. Druckbegrenzungsventil aufzuzeigen, das die voranstehend beschriebenen Nachteile zu überwinden weiß.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Hydrauliksystem gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen des Hydrauliksystems sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 3 bis 9.
  • Erfindungsgemäß wird ein Hydrauliksystem mit wenigstens einem Verbraucher und wenigstens einer Hydraulikpumpe vorgeschlagen, wobei ein Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des maximalen Systemdrucks mit der wenigstens einen Hydraulikpumpe verbunden ist. Der Systemdruck liegt insbesondere eingangsseitig am Druckbegrenzungsventil an. Übersteigt der anliegende Systemdruck ein bestimmtes Grenzdruckniveau, so schaltet das Druckbegrenzungsventil durch, um den anliegenden Systemdruck abzubauen.
  • Weiterhin ist das Druckbegrenzungsventil erfindungsgemäß vorgesteuert. Die Vorsteuerung dient zur Umsetzung einer Bypass-Funktion innerhalb des Hydrauliksystems. Insbesondere wird durch Betätigung bzw. Nichtbetätigung der Vorsteuerung das Druckbegrenzungsventil auf Durchlass geschaltet, um einen Bypass bzw. parallelen Abschaltpfad zur Systemdruckleitung zu ermöglichen. In diesem Fall wird der Systemdruck unmittelbar von der Hydraulikpumpe an einen Hydrauliktank abgeführt. Zweckmäßig ist vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil in seiner Neutralstellung geöffnet und über die Vorsteuerung schließbar ist.
  • Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird ein Hydrauliksystem mit wenigstens einem Verbraucher und wenigstens einer Hydraulikpumpe vorgeschlagen. Das System umfasst ein mit wenigstens einer Hydraulikpumpe verbundenes Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des maximalen Systemdrucks. Der Systemdruck liegt insbesondere eingangsseitig am Druckbegrenzungsventil an. Übersteigt der anliegende Systemdruck ein bestimmtes Grenzdruckniveau, so schaltet das Druckbegrenzungsventil durch, um den anliegenden Systemdruck abzubauen.
  • Weiterhin ist das Druckbegrenzungsventil erfindungsgemäß vorgesteuert. Über die Vorsteuerung kann neben der Maximaldruckbegrenzung zusätzlich eine Druckaufbau- bzw. der Druckregelfunktion durch ein einziges Ventil umgesetzt sein. Zweckmäßig ist vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil in seiner Neutralstellung geöffnet und über die Vorsteuerung zumindest teilweise verschliessbar ist, um den Eingangsdruck bzw. Systemdruck auf ein bestimmtes Druckniveau einregeln zu können. Der erfindungsgemäße Aufbau ermöglicht die Zusammenfassung von wenigstens zwei Ventilen bzw. Ventilfunktionen innerhalb eines einzigen Ventils.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn über die Vorsteuerung des Druckbegrenzungsventils neben der Bypass-Funktion zusätzlich die Funktion eines Druckregel- bzw. Druckaufbauventils realisiert ist. In diesem Fall können bei einer 4/3-Wegeventilansteuerung der hydraulischen Verbraucher im Hydrauliksystem drei Ventilfunktionen durch ein einziges Ventil übernommen werden. Dies erlaubt eine verbesserte Druckaufbaufunktionalität gegenüber den herkömmlichen Druckaufbauventilen. Zudem lässt die Integration der verschiedenen Ventilfunktionen innerhalb eines Ventils eine wesentliche Reduzierung der benötigten Anzahl an Hydraulikkomponenten zu. Die damit verbundene Produktions- bzw. Herstellungskosten lassen sich minimieren. Gleiches gilt für den benötigten Bauraum des Hydraulikkreislaufs.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Druckbegrenzungsventil als Proportionaldruckbegrenzungsventil ausgeführt. Dies erlaubt eine proportionale Steuerung des zu begrenzenden Systemdrucks zwischen null und dem maximalen Systemdruck.
  • Die Realisierung der Vorsteuerung ist grundsätzlich beliebig. Denkbar ist eine elektrische und/oder elektro-hydraulische Ausführung der Vorsteuerung.
  • Alternativ kann die Vorsteuerung auch hydraulisch bzw. pneumatisch erfolgen.
  • Auch die Ausführungsform des Druckbegrenzungsventils ist grundsätzlich beliebig zu wählen. Als geeignete Bauart stellt sich eine Patronen- oder Schieberbauweise dar.
  • Eine mögliche Ausgestaltung des Hydrauliksystems bzw. des Druckbegrenzungsventils sieht vor, dass die Vorsteuerung gegen eine Federrückstellkraft des Ventils wirkt. Übersteigt der von der Vorsteuerung ausgehende Druck die Federrückstellkraft, so schaltet das Ventil.
  • Denkbar ist es ebenfalls, dass die Vorsteuerung gegen den Systemdruck des Druckbegrenzungsventils wirkt. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Vorsteuerung gegen eine Federrückstellkraft und den Systemdruck wirkt. Folglich lässt sich der maximale Grenzdruck über die Kraft der Vorsteuerung einstellen.
  • Eine mögliche Ausführungsform besteht darin, dass das Druckbegrenzungsventil in der Neutralstellung geöffnet ist. Die geöffnete Ventilstellung wird über die Federkraft gehalten. Bei Betätigung der Vorsteuerung wirkt diese der Rückstellkraft der Feder entgegen. Die Variation der Vorsteuerung ermöglicht einen Teil- bzw. Vollverschluss des Druckbegrenzungsventils. Die Bypass-Funktion kann beispielsweise durch Abschalten der Vorsteuerung erreicht werden. Zudem bestimmt die Vorsteuerung den zu regelnden Zielsystemdruck sowie den maximalen Systemdruck.
  • Die Erfindung betrifft des weiteren ein Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des Systemdrucks innerhalb eines Hydrauliksystems. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil vorgesteuert ist und die Vorsteuerung gegen eine Federrückstellkraft und bzw. oder den eingangs anliegenden Systemdruck wirkt. Die Betätigung oder Nichtbetätigung der Vorsteuerung führt zum Schalten des Druckbegrenzungsventils. Zudem lässt sich über das Steuersignal der Vorsteuerung das gewünschte Systemdruckniveau eines Hydrauliksystems bzw. der maximale Systemdruck einstellen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Druckbegrenzungsventil in Neutralposition geöffnet ist, wobei die geöffnete Ventilposition über die Federrückstellkraft gehalten wird. Ein Teilverschluss bzw. eine Sperrstellung des Druckbegrenzungsventils wird über die Variation der Vorsteuerung erreicht.
  • Die Vorsteuerung kann hydraulisch und/oder pneumatisch ausgeführt sein. Alternativ kann die Vorsteuerung ebenfalls elektrisch oder elektro-hydraulisch ausgeführt sein. Als geeignete Bauart des Druckbegrenzungsventils ist eine Patronen- bzw. Schieberbauweise zu nennen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn mittels der Vorsteuerung eine proportionale Steuerung des zu begrenzenden eingangs anliegenden Systemdrucks ermöglicht ist.
  • Der Aufbau sowie Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils entsprechen vorzugsweise denen des innerhalb des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems verwendeten Druckbegrenzungsventils, weshalb an dieser Stelle auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet werden soll.
  • Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Hydrauliksystems,
    Figur 2:
    eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems in einer ersten Ausführungsvariante,
    Figur 3:
    ein Hydraulikschaltbild eines Teilbereichs des erfindungemäßen Hydrauliksystems gemäß Figur 2 und
    Figur 4:
    eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems in einer schematischen Darstellung.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hydraulikkreislaufs gemäß dem Stand der Technik. Über die Hydraulikpumpe 1 werden drei Hydraulikverbraucher 2, 3, 4 gespeist, die gemeinsam oder separat für sich über wenigstens ein 4/3-Wegeventil als Hauptsteuerventil gesteuert werden. Der Systemdruck innerhalb der Leitung 5 wird über das Fördervolumen der Pumpe 1 sowie die Schaltstellung der nicht dargestellten Wegeventile geregelt. Aus Sicherheitsgründen ist ein Druckbegrenzungsventil 6 vorgesehen, das schaltet und den Volumenstrom zum Tank freigibt, sobald der Systemdruck den maximalen Grenzdruck überschreitet.
  • Der Systemdruck innerhalb der Leitung 5 wird zudem über ein Druckaufbauventil 7 geregelt. Um den gewünschten Zieldruck innerhalb der Leitung 5 zu erreichen, schließt das Ventil 7 teilweise den Durchfluss zum Tank. Der Hydraulikkreislauf gemäß Figur 1 verwendet für beide Funktionen, d.h. für die Maximaldruckbegrenzung sowie den Druckaufbau, separate Ventile 6, 7. Eine mögliche Ventilanordnung zur Realisierung eines parallelen Abschaltpfades ist nicht vorgesehen.
  • Figur 2 zeigt nun eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hydraulikkreislaufs gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante. Das System umfasst ebenfalls eine Hydraulikpumpe 1, die insgesamt drei hydraulische Verbraucher 2, 3, 4 speist. Die einzelnen Verbraucher sind gemäß der 4/3-Wegetechnologie angeschlossen. Das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil 10 übernimmt neben seiner eigentlichen Funktion der Maximaldruckbegrenzung zudem eine Bypass-Funktion sowie die Aufgabe eines Druckaufbau- bzw. Druckregelventils.
  • Im einzelnen ist das Ventil 10 als Proportionaldruckbegrenzungsventil ausgeführt und erlaubt eine proportionale Steuerung des zu begrenzenden Systemdrucks innerhalb der Leitung 5 zwischen null und dem maximalen Systemdruck. Das Ventil 10 vereint folglich eine proportionale Steuerung des zu begrenzenden Systemdrucks, die Funktion des Druckaufbaus sowie eine Bypass-Funktion zur Realisierung eines parallelen Abschaltpfads, indem der Pumpenvolumenstrom direkt zum Hydrauliktank gefördert wird.
  • Das Hydraulikschaltbild der Figur 3 verdeutlicht den konkreten Aufbau des erfindungsgemäßen Proportionaldruckbegrenzungsventils 10. Wie es der Figur 3 zu entnehmen ist, ist ein einzelner Verbraucher 2 über ein 4/3-Wegeventil 6 mit der Pumpe 1 verbunden.
  • Das Druckbegrenzungsventil 10 verbleibt in seiner Neutralposition aufgrund der Rückstellkraft der Feder in geöffneter Stellung, so dass Hydraulikflüssigkeit aus der Systemdruckleitung 5 zum Tank fließen kann. Das Druckbegrenzungsventil 10 ist direkt über den Eingangsdruck gesteuert. Der eingangs anliegende Systemdruck der Leitung 5 wirkt unterstützend zur Rückstellkraft der Feder.
  • Weiter erfindungsgemäß ist eine Vorsteuerung vorgesehen, die der Federkraft bzw. dem Systemdruck entgegenwirkt.
  • Die dargestellte Zeichnung zeigt eine hydraulische Vorsteuerung des Druckbegrenzungsventils 10 über den Hydraulikdruck pst. Genauso gut ist jedoch auch eine elektrische bzw. elektro-hydraulische Vorsteuerung denkbar. Der anliegende Steuerdruck pst bestimmt den Schaltzustand des Ventils 10.
  • Für den Druckaufbau innerhalb der Leitung 5 ist es notwendig, dass der Steuerdruck pst die Rückstellkraft der Feder übersteigt und das Ventil 10 zumindest teilweise verschliesst oder vollständig sperrt. Nachfolgend kann nun über den Steuerdruck pst das gewünschte Druckniveau innerhalb der Systemdruckleitung 5 variiert werden, indem das Ventil 10 teilweise geöffnet wird. Hierdurch wird die Funktion eines Druckaufbau- bzw. Druckregelventils erfüllt. Daneben bestimmt das Steuerdruckniveau pst den maximalen Grenzdruck, bei dem das Druckbegrenzungsventil 10 aus Sicherheitsgründen öffnen soll. Hierzu ist es erforderlich, dass der Systemdruck sowie die Rückstellkraft der Feder in Summe den Steuerdruck pst übersteigen und das Ventil 10 öffnen.
  • Zur Realisierung der Bypass-Funktion des Ventils wird während des Betriebs einfach der Steuerdruck pst abgeschaltet. Die Federrückstellkraft öffnet das Ventil 10, der parallele Abschaltpfad über das Ventil 10 zum Tank wird aktiviert.
  • Die Bauart des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils 10 ist grundsätzlich beliebig. Als geeignete Ausführungsvarianten erweisen sich eine Patronen- bzw. Schieberbauweise.
  • Sollen ein oder mehrere Verbraucher 2, 3, 4 gemäß einer 6/3-Wegetechnologie angesteuert werden, so ist es zwingend notwendig, dass ein Druckaufbauventil den Verbrauchern nachgeschaltet ist. Ein möglicher Aufbau eines derartigen Hydraulikkreislaufes ist der schematischen Darstellung der Figur 4 zu entnehmen. Die einzelnen Verbraucher 2, 3, 4 sind jeweils über nicht dargestellte 6/3-Wegeventile mit der Pumpe 1 verbunden. Hierdurch wird erreicht, dass die Systemdruckleitung 5 durch die einzelnen Verbraucher 2, 3, 4 durchgeschleift und zur Vervollständigung des Hydraulikkreislaufes in einen Tank abgeführt wird. Für den Druckaufbau ist es notwendig, ein geeignetes Druckaufbauventil 20 den Verbrauchern 2, 3, 4 nachzuschalten.
  • Das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil 10 ist hier ebenfalls gemäß der ersten Ausführungsvariante unmittelbar an die Hydraulikpumpe 1 angeschlossen. Jedoch wird gegenüber der ersten Variante die Aufgabe des Druckaufbaus nicht durch das Ventil 10 übernommen, sondern der Funktionsumfang begrenzt sich auf die proportionale Steuerung des zu begrenzenden Systemdrucks innerhalb der Leitung 5 sowie die Realisierung einer Bypass-Funktion, um einen parallelen Abschaltpfad zum Tank zu ermöglichen. Der konkrete Aufbau des Hydraulikventils 10 entspricht dem gemäß Figur 3.
  • Das verwendete Druckaufbauventil 20 kann beispielsweise durch ein proportionales 2/2-Wegeventil in Schieberausführung ausgestaltet sein.

Claims (11)

  1. Hydrauliksystem mit wenigstens einem Verbraucher und wenigstens einer Hydraulikpumpe, wobei ein Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des maximalen Systemdrucks mit der wenigstens einen Hydraulikpumpe verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Druckbegrenzungsventil zur Schaltung eines Bypass vorgesteuert ist.
  2. Hydrauliksystem mit wenigstens einem Verbraucher und wenigstens einer Hydraulikpumpe, wobei ein Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des maximalen Systemdrucks mit der wenigstens einen Hydraulikpumpe verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Druckbegrenzungsventil vorgesteuert ist, um neben der Maximaldruckbegrenzung zusätzlich eine Druckaufbau bzw. Druckregelfunktion auszuführen.
  3. Hydrauliksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem zudem die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 umfasst.
  4. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerung eine proportionale Steuerung des zu begrenzenden Systemdrucks ermöglicht.
  5. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerung elektrisch und/oder elektro-hydraulisch erfolgt.
  6. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerung hydraulisch und/oder pneumatisch erfolgt.
  7. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil in Patronen- und/oder Schieberbauweise ausgeführt ist.
  8. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerung gegen eine Federrückstellkraft und/oder den Systemdruck wirkt.
  9. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil ohne Betätigung keine Erhöhung des Systemdrucks erlaubt.
  10. Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des Systemdrucks innerhalb eines Hydrauliksystems, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil vorgesteuert ist und die Vorsteuerung gegen eine Federrückstellkraft und/oder den Eingangsdruck wirkt.
  11. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es gemäß den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt ist.
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