WO2005028879A1

WO2005028879A1 - Hydraulisches steuer- und stellsystem mit volumenausgleich

Info

Publication number: WO2005028879A1
Application number: PCT/EP2004/010412
Authority: WO
Inventors: Norbert Rückgauer
Original assignee: Brueninghaus Hydromatik Gmbh
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2005-03-31
Also published as: JP2007506048A; KR20060061373A; DE10343016A1; EP1664550A1; DE10343016B4

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.