WO2011091836A1 - Hydraulikanordnung und hydrostatischer antrieb mit einer derartigen hydraulikanordnung - Google Patents

Hydraulikanordnung und hydrostatischer antrieb mit einer derartigen hydraulikanordnung Download PDF

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WO2011091836A1
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Peter Schmuttermair
Matthias Mueller
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a hydraulic system according to the preamble of patent claim 1 and a hydrostatic drive.
  • a hydrostatic drive In DE 10 2005 061 991 A1, such a hydrostatic drive is disclosed.
  • a hydraulic pump and a hydraulic motor are arranged in a closed circuit, which are hydraulically connected to each other via two working lines.
  • a high pressure and a low pressure accumulator are provided, which can be switched on and off to a respective working line via poppet valves.
  • each working line is associated with a seat valve, via which the pressure medium connection of the respective working line can be opened and closed.
  • a valve piston of the seat valves is biased in each case via a valve spring in a closed position and is additionally acted upon by a control in the closing direction control surface with a control pressure. This is for a respective seat valve can be switched on and off via a pilot valve associated with the pilot valve.
  • the poppet valves are connected via their respective pilot valve to a common control line.
  • a disadvantage of this solution is that with certain switching combinations of the seat valves so-called hydraulic short circuits or hydraulic blockages can occur. For example, if a pressure medium connection between the low-pressure accumulator and the first working line and the high-pressure accumulator to the first working line controlled by the respective seat valve, then pressure medium from the high-pressure accumulator could flow directly to the low pressure accumulator, resulting in pressure medium losses.
  • the object of the present invention is to eliminate the disadvantages mentioned. This object is achieved by a hydraulic arrangement according to the features of patent claim 1 and a hydrostatic drive with such a hydraulic arrangement according to the features of patent claim 6.
  • a hydraulic arrangement has two seat valves, each of which has a valve body prestressed on a valve seat via a valve spring. About this is a pressure medium connection between two working ports of each seat valve up and zuu mortbar.
  • the valve body has a control surface which acts in the closing direction and in the opening direction. The effective in the closing direction control surfaces are hydraulically coupled to each other.
  • This solution has the advantage that a stroke movement of one valve body can influence the stroke movement of the other valve body.
  • the coupling can be configured, for example, such that a stroke movement of the one valve body leads in an opening direction to a stroke movement of the other valve body in a closing direction.
  • a hydraulic short circuit as explained in the prior art, would thereby largely excluded.
  • the coupling of the poppet valves can advantageously be switched on and off when the control surface of the respective valve body which is effective in the closing direction is in each case assigned a pilot valve via which these control surfaces can be coupled to one another. About the respective control surface associated pilot valve, this can also be acted upon with a control pressure.
  • the directional control valves are connected to a coupling line for coupling the effective in the closing direction control surfaces of the respective valve body, wherein the coupling line is shut off from a tank.
  • control surfaces with a control pressure they can be additionally connected via the respective directional control valve with a pressure medium source.
  • this can also be used another directional control valve.
  • a consumer can be connected to one working connection of the seat valve.
  • the hydraulic arrangement can preferably be used in a hydrostatic drive with two hydraulic machines connected in a closed circuit via two working lines.
  • the first seat valve can then be used for controlling a pressure medium connection of the first working line and the second seat valve for controlling a pressure medium connection between the first working line and a pressure medium source, in particular a low-pressure accumulator.
  • the effective in the closing direction control surface of the first seat valve can be connected via the associated directional control valve with a second pressure medium source, in particular a high-pressure accumulator, whereby the pressure in the high-pressure accumulator then serves as a control pressure for this seat valve.
  • the pressure medium source is then brought via a directional control valve with the working line in pressure medium connection, for example, to feed pressure medium in this.
  • the effective in the closing direction control surface of the second seat valve via a shuttle valve with the first pressure medium source or with the working line via the associated directional valve is connectable.
  • the pressure of the pressure medium source or the pressure in the working line acts as a control pressure on the control surface.
  • the first pressure medium source via a directional control valve with the second working line is connectable.
  • Figure 1 in a hydraulic circuit diagram, a hydraulic arrangement according to a first embodiment
  • FIG. 1 shows a hydraulic circuit diagram with a hydraulic system 1 according to the invention according to a first embodiment.
  • a hydraulic pump 2 is provided, via the two hydraulic accumulators 4, 6 are chargeable. These are each via a seat valve 8 and 10 with the hydraulic pump 2 in pressure medium connection.
  • a pilot valve 12, 14 is assigned to each of these.
  • one or more consumers not shown, for example, be connected via directional control valves, which are then supplied either by hydraulic accumulators 4, 6 or by the hydraulic pump 2 with pressure medium.
  • a mutual charging of the hydraulic accumulator 6 and 8 via the hydraulic pump 2 allows.
  • the hydraulic pump 2 is connected via a tank connection T to a suction line 16, which is connected to a tank 18.
  • a pump line 20 is connected, which is connected to a pressure line 22.
  • the pressure line 22 in turn is connected to a respective seat valve 8 and 10 via a pressure port P.
  • the seat valves 8 and 10 each have a valve body in the form of a valve piston 24 and 26, respectively.
  • the respective valve piston 24 and 26 has one of a spring chamber 27 can be acted upon by a pressure in the closing direction effective control surface 28 and 30. Further, the respective valve piston 24 and 26 via the respective control surface 28 and 30 ago with a spring force of a closing spring 32 and 34 acted upon. On the respective control surface 28 and 30 thus act a hydraulic force by a control pressure and the force of the closing spring 32 and 34 and act on the valve piston 24 and 26 in a closing direction with a closing force.
  • a sealing edge 36 and 38 is formed, which cooperates sealingly with a sealing seat 40 and 42, respectively.
  • a first chamber 44 and 46 and a second chamber 48 and 50 are separated from each other in a closed state.
  • the pressure from the pressure line connected to the pressure line P 22 acts on the respective second chamber 48 and 50 of the seat valves 8 and 0 is via a storage port S one with the Hydraulic storage 4 or 6 connected storage line 52 and 54 connected.
  • the pressure in the first chambers 44 and 46 acts on an annular end face 56 and 58 of the valve piston 24 and 26 and acts on this with a pressure force in its opening direction.
  • the pressure in the second chambers 48 and 50 acts on a respective end face 60 and 62 of the respective valve piston 24 and 26 and acts on this also with a compressive force in the opening direction.
  • the annular end face 56 and the end face 60 or the annular end face 58 and the end face 62 of the seat valve 8 and 10 together correspond approximately to the opposing control surface 28 and 30, respectively End face 60 and 62 acting pressure force acting on the control surface 28 and 30 control force and the spring force of the valve spring 32 and 34, the valve piston 24 and 26 is lifted from the sealing seat 40 and 42 respectively. As a result, a pressure medium connection between the ports S and P of the seat valves 8 and 10 is opened.
  • poppet valves 8 and 10 For further information regarding poppet valves 8 and 10 refer to the book "The Hydraulic Trainer, Volume 4, Technique of Rexroth's" 2-way cartridge valves ".
  • poppet valve 8 For acting on the control surface 28 of the left in the Figure 1 poppet valve 8 with a control pressure on the spring chamber 27 this is hydraulically connected via the pilot valve 12 with the Hy- dropumpe 2. Furthermore, the spring chamber 27 of the seat valve 8 can be relieved via the pilot valve 12 to a tank 64.
  • the spring chamber 27 of the seat valve 8 is for this purpose via a pilot line 66 with a working port A of the pilot valve 12th connected. This is designed as a 3/2-way valve.
  • a connecting line 68 is connected, which branches off from the pressure line 22.
  • a coupling line 70 is connected, which is connected via a tank valve 72 to the tank 64.
  • a valve spool of the pilot valve 12 is biased with a valve spring 74 in a basic position a in which the working port A is connected to the tank port T and thus the pilot line 66 is connected to the coupling line 70.
  • the valve spool of the pilot valve 12 can be brought into a switching position b, in which the working port A is in pressure medium connection with the pressure port P and thus the pilot line 66 is connected to the connecting line 68.
  • the control surface 28 of the seat valve 8 can be acted upon by a control pressure via the hydraulic pump 2 in this switching position b.
  • the control surface 30 of the right in the figure 1 seat valve 10 can be acted upon via the pilot valve 14 with a control pressure.
  • the spring chamber 27 of the seat valve 10 is connected via a pilot line 78 to a working port A of the pilot valve 14.
  • the pilot valve 14 is a 3/2-way valve. Via a pressure port P, the pilot valve 14 is connected to a connecting line 80 which is connected to the pressure line 22. Via a tank connection T, the pilot valve 14 is connected to the coupling line 70.
  • a valve spool of the pilot valve 14 is biased by a valve spring 82 in a basic position h, in which the working port A with the pressure port P and thus the pilot line 78 is in fluid communication with the connecting line 80.
  • an electrically actuatable actuator 84 the valve slide can be brought into a switch position i, in which work connection A is connected to the tank connection T.
  • the coupling line 70 is connected to an input terminal E of the tank valve 72.
  • This is designed as a 2/2-way valve and has next to the input terminal E a tank port T.
  • drain line 86 is connected.
  • a valve spool of the tank valve 72 is biased by a valve spring 88 in a basic position x, in which the input port E is connected to the tank port T.
  • Via an electrically actuatable actuator 90 is the valve slide in a switch position y can be brought, in which the pressure medium connection between the terminals E, T is locked.
  • the valve piston 24 of the seat valve 8 is in an open position.
  • the pilot valve 12 associated with the seat valve 8 is in the basic position a shown in FIG. 1, whereby the control surface 28 is relieved to the tank 64 via the tank valve 72 located in its basic position x.
  • the hydraulic pump 2 then delivers from the tank 18 via the pump line 20 and the pressure line 22 pressure medium, whereby the valve piston 24 of the seat valve 8 is acted upon by a pump pressure in the opening direction. If the pressure force resulting from the pump pressure exceeds the spring force acting on the valve piston 24 in the closing direction, the seat valve 8 opens.
  • the hydraulic pump 2 delivers pressure to the hydraulic accumulator 4.
  • the valve piston 26 of the Seat valve 10 is in a closed position.
  • the pilot valve 14 assigned to the seat valve 10 is in the basic position k shown in FIG. 1 and the control surface 30 of the valve piston 26 is acted upon by the pump pressure via the pump line 20, the pressure line 22, the connecting line 80 and the pilot line 78 in the closing direction.
  • the pump pressure is also applied to the annular end face 58 of the valve piston 26, and a storage pressure of the hydraulic accumulator 6 acts on the end face 62.
  • the resulting forces in the opening direction of the seat valve 10 are less than the forces acting in the closing direction, whereby the seat valve 10 is closed remains.
  • the seat valve 8 is now closed and the seat valve 10 is opened. It is now assumed that the control surfaces 30, 58 and 62 of the right in the figure 1 seat valve 10 are greater than that of the left seat valve 8.
  • the poppet valves 6, 8 Upon actuation of the poppet valves 6, 8 they are over their control surfaces 28 and 30 hydraulically coupled together.
  • the valve 10 associated with the pilot valve 14 is switched to the switching position i and the tank valve 72 in the switching position y.
  • the pressure medium connection to the tank 64 is blocked and the pilot line 66, 78 are connected to one another via the pilot valves 12, 14 and the coupling line 70.
  • valve piston 26 of the right seat valve 10 act higher pressure forces than on the valve piston 24 of the left seat valve 8 by the larger area control surfaces 30, 58, whereby the valve piston 26 performs a lifting movement in the opening direction.
  • the control surface 28 of the seat valve 8 is now acted upon by the lifting movement of the valve piston 26 with a pressure force in the closing direction, resulting in a lifting movement of this valve piston 26 in the closing direction.
  • the seat valve 10 is closed and the seat valve 8 is opened.
  • the pilot valve 14 in the normal position h the pilot valve 12 is switched to the normal position a and the tank valve in the normal position x.
  • FIG. 2 shows a hydraulic circuit diagram of the hydraulic system 1 according to a second embodiment. This is used here in a hydrostatic drive 92. This has a closed hydraulic circuit with a first and a second hydraulic machine 94 and 96. These are via a first and a second working line 98 and 100 in fluid communication with each other.
  • the hydraulic machine 94 is a swing-through hydraulic pump, which is driven by a drive unit 102, for example an internal combustion engine.
  • the hydraulic machine 96 is used as a swivel hydraulic motor.
  • the hydrostatic drive 92 has a feed device 104. This has a driven by the drive unit 102 feed pump 106. About this pressure medium from a tank 108 in the working line 98 or 100 can be conveyed.
  • a feed line 110 is connected to the feed pump 106, which with a first feed line branch 112 to the working line 98 and a second feed line branch 1 14 is connected to the working line 100.
  • a non-return valve 1 16 opening in the pressure medium flow direction to the working line 98 and a check valve 1 18 opening in the connecting line 114 to the working line 100 in the pressure medium flow direction are arranged.
  • the feed pump 106 conveys pressure medium into the respective pressure-lower pressure line 98 or 100.
  • a tank 108 opening pressure relief valve 120 is connected to limit the pressure of the feed pressure in the feed line 1 10 to this.
  • the lower working line 100 in FIG. 2 has a first working line section 122 and a second working line section 124, which can be hydraulically connected via a seat valve 126.
  • the seat valve 126 corresponds to the seat valve 8, 10 of Figure 1.
  • the right in Figure 2 working line section 122 is in a first chamber 128 of the seat valve 126 and the hydraulic motor 96 and the working line section 124 to a second chamber 130 and the hydraulic pump 94th connected.
  • the seat valve 126 is associated with a designed as a 3/2-way valve pilot valve 132. About this is a spring chamber 133 of the seat valve 12, which is bounded by an effective in the closing direction control surface 134 of a valve piston 135 of the seat valve 126, connected to a designed as a high-pressure accumulator 136 hydraulic accumulator or a tank 138.
  • the spring chamber 133 of the seat valve 126 is connected via a pilot line 140 to a working port A of the pilot valve 132.
  • the high-pressure accumulator 136 is connected via a storage line 142.
  • Another working port B of the pilot valve 132 is connected to a coupling line 44, via which the spring chamber 133 of the seat valve 126 can be connected to the tank 138 or to another spring chamber 145 of a second seat valve 146.
  • a valve spring 147 basic position k of a valve spool of the pilot valve 132, the two working ports A and B are interconnected, and in a switching position I of the valve spool, in which this can be brought via an electrically actuated actuator 150, the working port A with the Storage port S connected.
  • the coupling line 144 is connected to a further pilot valve 152, which is designed as a 3/2-way valve and is associated with the seat valve 146, at its working connection B.
  • pilot valve 152 To a connected to a working port A of the pilot valve 52 pilot line 154 of the spring chamber 145 of the seat valve 146 is connected. About this effective in the closing direction control surface 56 of a valve piston 157 can be acted upon with a pressure.
  • a working port C of the pilot valve 152 is connected to a connected to an output of a shuttle valve 158 connecting line 160 is connected.
  • a valve spool of the pilot valve 152 is biased by a valve spring 162 in a basic position n, in which the working ports A and C and thus the pilot line 154 are in fluid communication with the connecting line 160.
  • the valve slide can be brought into a switch position m in which the working connection A is in pressure-medium connection with the working connection B, that is to say the pilot line 154 with the coupling line 144.
  • the coupling line 144 can be connected to the tank 138 via a tank valve 166 designed as a 2/2-way valve. This is connected via a working connection A with a coupling branch 168 branching off from the coupling line 144.
  • a tank connection T of the tank valve 166 a tank line 170 connected to the tank 138 is connected.
  • a valve spool of the directional control valve 166 is biased by a valve spring 172 in an open position r, in which a pressure medium connection between the coupling line 144 and the tank 138 is. Via an electrically actuatable actuator 174, the valve spool is switchable into a blocking position s.
  • the shuttle valve 158 via which the pilot valve 152 is connected on the output side via the connection line 160, has two input inclusions.
  • a working line branch 176 is connected, which is in fluid communication with the right-hand working line section 122 in FIG.
  • a storage line branch 178 is connected, which branches off from a storage line 180. This is connected to a hydraulic accumulator, which is designed as a low-pressure accumulator 182.
  • the storage line 180 is further connected to a first chamber 184 of the in Figure 2 right seat valve 146 in pressure medium connection.
  • a second chamber 186 of the seat valve 146 is connected to the right in the figure 2 working line section 122 in pressure medium connection, which on the seat valve 146, a pressure medium connection between the low-pressure accumulator 182 and the working line section 122 up and is zuu Kunststoffbar.
  • the storage line 180 is additionally connectable via a 2/2-way valve 188 with the upper working line 98 in FIG.
  • the directional control valve 188 is connected via a working connection A to a storage line branch 190 branching off from the storage line 180 and via a working connection B to a working line branch 192 branching off from the working line 98.
  • a valve spool of the directional control valve 188 is biased by a valve spring 194 in a normal position u, in which the working ports A and B are separated from each other.
  • an electrically actuatable actuator 196 the valve slide can be brought into a switching position v, in which the working connections A and B are in pressure medium connection.
  • the storage line 142 to which the high-pressure accumulator 136 is connected, can be connected via a 2/2-way valve 198 to the left in FIG. 2 working line section 124.
  • the directional control valve 198 has a first working connection A, to which a storage line branch 200 branching off from the storage line 142 is connected.
  • a valve spool of the directional control valve 198 is biased by a valve spring 203 in a basic position e, in which the working ports A and B are separated from each other.
  • the valve spool is switchable into a switching position f, in which the working ports A and B are in fluid communication.
  • FIG. 2 shows the hydrostatic drive 92 in its basic position.
  • the hydraulic motor 96 which in turn drives wheels 205, 206 of a vehicle, the right seat valve 146 is opened, in which the pilot valve 152 is switched to the switching position m, whereby the spring chamber 145 via the coupling line 144 and the tank valve 166 to the tank 138th is relieved.
  • the high-pressure accumulator 136 is connected via the switched in the switching position f directional valve 198 with the left in Figure 2 work line section 124. Pressure medium from the high-pressure accumulator 136 then flows via the working line section 124, the hydraulic pump 94, the working line 98 to the hydraulic motor 96, whereby it is accelerated. The pressure medium flows after the hydraulic motor 96 further on the right in the figure 2 working line section 122, the pressure valve in the working line section 122 opening seat valve 146 and the storage line 180 to the low-pressure accumulator 182.
  • the pressure medium of the high-pressure accumulator 136 can exclusively or in addition to the over Drive unit 102 driven hydraulic pump 94 are used to accelerate the hydraulic motor 96.
  • the left seat valve 126 in FIG. 2 is closed, in which the pilot valve 132 is switched to the switch position I and the control surface 134 of the valve piston 135 of the seat valve 126 is acted upon by the reservoir pressure of the high-pressure reservoir 136.
  • the directional control valve 198 is brought into the basic position e, as a result of which the high-pressure accumulator 136 is hydraulically separated from the working line section 194.
  • the pilot valve 132 of the left in Figure 2 poppet valve 126 is switched back to the normal position k and the tank valve 166 in the switching position s, whereby the coupling line 144 is hydraulically separated from the tank 138.
  • the control surface 134 of the still closed poppet valve 126 and the control surface 156 of the still open seat valve 146 are now coupled via the coupling line 144 in fluid communication with each other and thus hydraulically.
  • valve piston 135 of the seat valve 126 In the normal driving operation of the hydrostatic drive 1 following the acceleration, the valve piston 135 of the seat valve 126 is moved, via its end face 208, by the pressure in the working line section 124 and via its annular end face. surface 210 from the pressure in the working line section 122 acted upon.
  • the valve piston 157 of the seat valve 146 is acted upon by its end face 212 pressure in the working line section 122 and at its annular end face 214 from the pressure of the low-pressure accumulator.
  • the seat valves 126, 146 are designed such that the valve piston 135 of the seat valve 126 performs a lifting movement in the opening direction and the valve piston 157 is thereby additionally acted upon by a pressure in its closing direction via its control surface 156 and performs a lifting movement in the closing direction.
  • the coupling ensures that upon opening of the poppet valve 126, the control surface 156 of the poppet valve 146 is acted upon by an effective pressure in the closing direction and the poppet valve 146 closes. It is thus prevented that pressure medium flows from the left in the figure 2 working line section 124 to the low pressure accumulator 182. Furthermore, overpressure is prevented in the right working line section 122 in FIG. 2, since in each case one of the two seat valves 26 and 146 is opened. If the two seat valves 126, 146 are still accelerating in the switching position of the previously described function, the pressure in the working line section 122 can be reduced via the seat valve 146 to the low-pressure accumulator 182.
  • the working line section 122 is in fluid communication with the hydraulic pump 94. If the seat valves 126, 146 were not hydraulically coupled via the coupling line 144, it is conceivable that both are open or closed over a comparatively long period of time. Due to the coupling, one of the seat valves 126, 146 can close only when the other one is opened.
  • P (124) is the pressure in the working line section 124; A1 (2 o8) the end face 208; P (122) the pressure in the working line section 122; A2 (2 io) the annular end face 210; Fventiifecier (i26) the spring force of the valve spring of the seat valve 126; A1 (2 12> the end surface 212; PNieder wool arrived (I82) of the pressure in the low pressure accumulator 182; A2 ⁇ 214), the annular end face 214 and F Ve ntiifeder (i46) the spring force of the valve spring of the seat valve 146th
  • a ratio of the speed v of the two valve pistons 135 and 157 of the poppet valves 126 and 146 is dependent on the control surfaces 134 and 156, respectively, and is calculated as follows: where v V entiikoiben (I57), the speed of the valve piston 157 and v Ven tiikoiben (i35) the speed of the valve piston 135 are; A horrfläc e (I34), the control surface 134, and A S teuerfizze (I56), the control surface 156th
  • opening ratios of the seat valves 126, 146 can be adapted to one another at a time t.
  • a ratio of a current opening (ie instantaneous lifting movement) to the instant t to the maximum opening (ie maximum lifting movement) is given by the following formula: in which the maximum stroke of the valve piston 157 of the seat valve 146 and the maximum stroke of the valve piston 135 of the seat valve 126; Opening (146)
  • valve piston 157 opening cross-section and opening (126) of the valve piston 135 released opening cross-section the released by the valve piston 157 opening cross-section and opening (126) of the valve piston 135 released opening cross-section.
  • an opening of the seat valve 146 at time t can be converted into an opening of the seat valve 126:
  • the seat valve 146 closes before the seat valve 126 is fully opened when:
  • a hydraulic arrangement with at least two seat valves, each having a biased to a valve seat via a valve spring valve body.
  • the valve body has in each case one in the closing direction and an effective control direction in the opening direction.
  • the effective in the closing direction control surfaces of the seat valves are hydraulically coupled to each other.

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Abstract

Offenbart ist eine Hydraulikanordnung mit zumindest zwei Sitzventilen (8, 10), die jeweils einen auf einen Ventilsitz (40, 42) über eine Ventilfeder (32, 34) vorgespannten Ventilkörper (24, 26) haben. Über diesen ist eine Druckmittelverbindung zwischen zwei Arbeitsanschlüssen (P, S) des jeweiligen Sitzventils auf- und zusteuerbar. Der Ventilkörper hat jeweils eine in Schließrichtung und eine in Öffnungsrichtung wirksame Steuerfläche. Die in Schließrichtung wirksamen Steuerflächen (28, 30) der Sitzventile (8, 10) sind hydraulisch miteinander koppelbar.

Description

Beschreibung
Hvdraulikanordnunq und hydrostatischer Antrieb
mit einer derartigen Hvdraulikanordnung
Die Erfindung geht aus von einer Hydraulikanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einem hydrostatischen Antrieb.
In der DE 10 2005 061 991 A1 ist ein derartiger hydrostatischer Antrieb offenbart. In diesem sind in einem geschlossenen Kreislauf eine Hydropumpe und ein Hydromotor angeordnet, die über zwei Arbeitsleitungen miteinander hydraulisch verbunden sind. Zum Speichern von Druckmittel sind ein Hoch- und ein Niederdruckspeicher vorgesehen, die zu einer jeweiligen Arbeitsleitung über Sitzventile zu- und abschaltbar sind. Des Weiteren ist jeder Arbeitsleitung ein Sitzventil zugeordnet, über das die Druckmittelverbindung der jeweiligen Arbeitsleitung zu- und aufsteuerbar ist. Ein Ventilkolben der Sitzventile ist jeweils über eine Ventilfeder in einer Schließposition vorgespannt und ist zusätzlich über eine in Schließrichtung wirksame Steuerfläche mit einem Steuerdruck beaufschlagbar. Dieser ist für ein jeweiliges Sitzventil ist über ein dem Sitzventil zugeordnetes Pilotventil zu- und abschaltbar. Die Sitzventile sind dabei über ihr jeweiliges Pilotventil an eine gemeinsame Steuerleitung angeschlossen.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass bei bestimmten Schaltkombinationen der Sitzventile sogenannte hydraulische Kurzschlüsse oder hydraulische Blockaden auftreten können. Ist beispielsweise eine Druckmittelverbindung zwischen dem Niederdruckspeicher und der ersten Arbeitsleitung und dem Hochdruckspeicher zur ersten Arbeitsleitung über das jeweilige Sitzventil aufgesteuert, so könnte Druckmittel vom Hochdruckspeicher direkt zum Niederdruckspeicher strömen, was zu Druckmittelverlusten führt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Hydraulikanordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einem hydrostatischen Antrieb mit einer derartigen Hydraulikanordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 6.
Erfindungsgemäß hat eine Hydraulikanordnung zwei Sitzventile, die jeweils einen auf einen Ventilsitz über eine Ventilfeder vorgespannten Ventilkörper haben. Über diesen ist eine Druckmittelverbindung zwischen zwei Arbeitsanschlüssen des jeweiligen Sitzventils auf- und zusteuerbar. Der Ventilkörper weist eine in Schließrichtung und eine in Öffnungsrichtung wirksame Steuerfläche auf. Die in Schließrichtung wirksamen Steuerflächen sind hydraulisch miteinander koppelbar.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass eine Hubbewegung eines Ventilkörpers die Hubbewegung des anderen Ventilkörpers beeinflussen kann. Die Koppelung kann dabei beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass eine Hubbewegung des einen Ventilkörpers in eine Öffnungsrichtung zu einer Hubbewegung des anderen Ventilkörpers in eine Schließrichtung führt. Ein hydraulischer Kurzschluss, wie im eingangs erläuterten Stand der Technik, wäre hierdurch weitestgehend ausgeschlossen.
Die Koppelung der Sitzventile kann vorteilhafter Weise ein- und ausgeschaltet werden, wenn der in Schließrichtung wirksamen Steuerfläche des jeweiligen Ventilkörpers jeweils ein Pilotventil zugeordnet ist, über die diese Steuerflächen miteinander koppelbar sind. Über das der jeweiligen Steuerfläche zugeordnetes Pilotventil kann diese auch mit einem Steuerdruck beaufschlagbar sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Wegeventile mit einer Koppelleitung zum Koppeln der in Schließrichtung wirksamen Steuerflächen des jeweiligen Ventilkörpers verbunden, wobei die Koppelleitung von einem Tank absperrbar ist.
Zum Beaufschlagen der in Schließrichtung wirksamen Steuerflächen mit einem Steuerdruck können diese zusätzlich über das jeweilige Wegeventil mit einer Druckmittelquelle verbindbar sein. Um die Koppelleitung auf einfache Weise mit einem Tank zu verbinden, kann hierfür ebenfalls ein weiteres Wegeventil eingesetzt werden.
An jeweils einen Arbeitsanschluss des Sitzventils ist beispielsweise ein Verbraucher anschließbar.
Die Hydraulikanordnung ist vorzugsweise in einem hydrostatischen Antrieb mit zwei in einem geschlossenen Kreislauf über zwei Arbeitsleitungen verbundenen Hydro- maschinen einsetzbar. Das erste Sitzventil kann dann zur Steuerung einer Druckmittelverbindung der ersten Arbeitsleitung und das zweite Sitzventil zur Steuerung einer Druckmittelverbindung zwischen der ersten Arbeitsleitung und einer Druckmittelquelle, insbesondere eines Niederdruckspeichers, eingesetzt werden.
Die in Schließrichtung wirksame Steuerfläche des ersten Sitzventils kann über das zugeordnete Wegeventil mit einer zweiten Druckmittelquelle, insbesondere einem Hochdruckspeicher, verbindbar sein, wodurch der Druck im Hochdruckspeicher dann als Steuerdruck für dieses Sitzventil dient. Die Druckmittelquelle ist dann über ein Wegeventil mit der Arbeitsleitung in Druckmittelverbindung bringbar, um beispielsweise Druckmittel in diese einzuspeisen.
Vorzugsweise ist die in Schließrichtung wirksame Steuerfläche des zweiten Sitzventils über ein Wechselventil mit der ersten Druckmittelquelle oder mit der Arbeitsleitung über das zugeordnete Wegeventil verbindbar. Somit wirkt entweder der Druck der Druckmittelquelle oder der Druck in der Arbeitsleitung als Steuerdruck auf die Steuerfläche.
Bevorzugter Weise ist die erste Druckmittelquelle über ein Wegeventil mit der zweiten Arbeitsleitung verbindbar.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche. Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 in einem Hydraulikschaltplan eine Hydraulikanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
Figur 2 in einem Hydraulikschaltplan die Hydraulikanordnung mit einem
hydrostatischen Antrieb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Figur 1 zeigt einen Hydraulikschaltplan mit einer erfindungsgemäßen Hydraulikanordnung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Hierbei ist eine Hydropumpe 2 vorgesehen, über die zwei Hydrospeicher 4, 6 aufladbar sind. Diese sind jeweils über ein Sitzventil 8 bzw. 10 mit der Hydropumpe 2 in Druckmittelverbindung. Zum Steuern der Sitzventile 8, 10 ist diesen jeweils ein Pilotventil 12, 14 zugeordnet. Im Druckmittelströmungspfad zwischen den Sitzventilen 8, 10 und der Hydropumpe 2 kann einer oder mehrere nicht dargestellte Verbraucher beispielsweise über Wegeventile angeschlossen werden, die dann entweder von Hydrospeichern 4, 6 oder von der Hydropumpe 2 mit Druckmittel versorgt werden. Durch die Sitzventile 8 und 10 ist ein wechselseitiges Laden der Hydrospeicher 6 bzw. 8 über die Hydropumpe 2 ermöglicht.
Die Hydropumpe 2 ist über einen Tankanschluss T an eine Saugleitung 16 angeschlossen, die mit einem Tank 18 verbunden ist. An einem Druckanschluss P der Hydropumpe 2 ist eine Pumpenleitung 20 angeschlossen, die mit einer Druckleitung 22 verbunden ist. Die Druckleitung 22 wiederum ist an ein jeweiliges Sitzventil 8 und 10 über einen Druckanschluss P angeschlossen.
Die Sitzventile 8 und 10 weisen jeweils einen Ventilkörper in Form eines Ventilkolbens 24 bzw. 26 auf. Der jeweilige Ventilkolben 24 und 26 hat jeweils eine von einem Federraum 27 mit einem Druck beaufschlagbare, in Schließrichtung wirksame Steuerfläche 28 bzw. 30. Des Weiteren ist der jeweilige Ventilkolben 24 und 26 über die jeweilige Steuerfläche 28 bzw. 30 her mit einer Federkraft einer Schließfeder 32 bzw. 34 beaufschlagbar. Auf die jeweilige Steuerfläche 28 bzw. 30 wirken somit eine hydraulische Kraft durch einen Steuerdruck sowie die Kraft der Schließfeder 32 bzw. 34 und beaufschlagen den Ventilkolben 24 bzw. 26 in eine Schließrichtung mit einer Schließkraft. An dem jeweiligen Kolben 24 bzw. 26 ist jeweils eine Dichtkante 36 bzw. 38 ausgebildet, welche dichtend mit einem Dichtsitz 40 bzw. 42 zusammenwirkt. In dem jeweiligen Sitzventil 8 und 10 werden in einem geschlossenen Zustand eine erste Kammer 44 bzw. 46 und eine zweite Kammer 48 bzw. 50 voneinander getrennt. In der ersten Kammer 44 und 46 der Sitzventile 8 bzw. 10 wirkt der Druck von der an den Druckan- schluss P angeschlossenen Druckleitung 22. An die jeweilige zweite Kammer 48 und 50 der Sitzventile 8 bzw. 0 ist über einen Speicheranschluss S eine mit dem Hydrospei- cher 4 bzw. 6 verbundene Speicherleitung 52 bzw. 54 angeschlossen. Somit wirkt in den zweiten Kammern 48 und 50 der Sitzventile 8 bzw. 10 der Speicherdruck von dem jeweiligen Hydrospeicher 4 bzw. 6. Der Druck in den ersten Kammern 44 und 46 wirkt auf eine Ringstirnfläche 56 bzw. 58 des Ventilkolbens 24 bzw. 26 und beaufschlagt diesen mit einer Druckkraft in dessen Öffnungsrichtung. Der Druck in den zweiten Kammern 48 und 50 wirkt auf eine jeweilige Stirnfläche 60 bzw. 62 des jeweiligen Ventilkolbens 24 bzw. 26 und beaufschlagt diesen ebenfalls mit einer Druckkraft in Öffnungsrichtung. Die Ringstirnfläche 56 und die Stirnfläche 60 bzw. die Ringstirnfläche 58 und die Stirnfläche 62 des Sitzventils 8 bzw. 10 entsprechen zusammen etwa der gegenüberliegenden Steuerfläche 28 bzw. 30. Übersteigt die auf die Ringstirnfläche 56 bzw. 58 wirkende Druckkraft und/oder die auf die Stirnfläche 60 bzw. 62 wirkende Druckkraft die auf die Steuerfläche 28 bzw. 30 wirkende Steuerkraft und die Federkraft der Ventilfeder 32 bzw. 34, so wird der Ventilkolben 24 bzw. 26 vom Dichtsitz 40 bzw. 42 abgehoben. Hierdurch wird eine Druckmittelverbindung zwischen den Anschlüssen S und P der Sitzventile 8 bzw. 10 aufgesteuert.
Für weitere Informationen bezüglich der Sitzventile 8 und 10 wird auf das Buch „Der Hydraulik Trainer, Band 4, Technik der„2-Wege-Einbauventile" von Rexroth verwiesen.
Zur Beaufschlagung der Steuerfläche 28 des in der Figur 1 linken Sitzventils 8 mit einem Steuerdruck über den Federraum 27 ist dieser über das Pilotventil 12 mit der Hy- dropumpe 2 hydraulisch verbindbar. Des Weiteren ist der Federraum 27 des Sitzventils 8 über das Pilotventil 12 zu einem Tank 64 entlastbar. Der Federraum 27 des Sitzventils 8 ist hierfür über eine Pilotleitung 66 mit einem Arbeitsanschluss A des Pilotventils 12 verbunden. Dieses ist als 3/2-Wegeventil ausgebildet. An einem Druckanschluss P des Pilotventils 12 ist eine Verbindungsleitung 68 angeschlossen, die von der Druckleitung 22 abzweigt. An einen Tankanschluss T des Pilotventils 12 ist eine Koppelleitung 70 angeschlossen, die über ein Tankventil 72 mit dem Tank 64 verbindbar ist. Ein Ventilschieber des Pilotventils 12 ist mit einer Ventilfeder 74 in einer Grundstellung a, in der der Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T und somit die Pilotleitung 66 mit der Koppelleitung 70 verbunden ist, vorgespannt. Über einen elektrisch betätigbaren Aktuator 76 ist der Ventilschieber des Pilotventils 12 in eine Schaltstellung b bringbar, in der der Arbeitsanschluss A mit dem Druckanschluss P in Druckmittelverbindung steht und somit die Pilotleitung 66 mit der Verbindungsleitung 68 verbunden ist. Die Steuerfläche 28 des Sitzventils 8 ist in dieser Schaltstellung b mit einem Steuerdruck über die Hydro- pumpe 2 beaufschlagbar.
Die Steuerfläche 30 des in der Figur 1 rechten Sitzventils 10 ist über das Pilotventil 14 mit einem Steuerdruck beaufschlagbar. Der Federraum 27 des Sitzventils 10 ist über eine Pilotleitung 78 mit einem Arbeitsanschluss A des Pilotventils 14 verbunden. Bei dem Pilotventil 14 handelt es sich um ein 3/2-Wegeventil. Über einen Druckanschluss P ist das Pilotventil 14 mit einer Verbindungsleitung 80 verbunden, die an die Druckleitung 22 angeschlossen ist. Über einen Tankanschluss T ist das Pilotventil 14 mit der Koppelleitung 70 verbunden. Ein Ventilschieber des Pilotventils 14 ist über eine Ventilfeder 82 in eine Grundstellung h vorgespannt, in der der Arbeitsanschluss A mit dem Druckanschluss P und somit die Pilotleitung 78 mit der Verbindungsleitung 80 in Druckmittelverbindung steht. Über einen elektrisch betätigbaren Aktuator 84 ist der Ventilschieber in eine Schaltstellung i bringbar, in der Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden ist.
Die Koppelleitung 70 ist an einem Eingangsanschluss E des Tankventils 72 angeschlossen. Dieses ist als 2/2-Wegeventil ausgebildet und hat neben dem Eingangsanschluss E einen Tankanschluss T. An diesem ist eine mit dem Tank 64 verbundene Ablaufleitung 86 angeschlossen. Ein Ventilschieber des Tankventils 72 ist über eine Ventilfeder 88 in einer Grundstellung x vorgespannt, in der der Eingangsanschluss E mit dem Tankanschluss T verbunden ist. Über einen elektrisch betätigbaren Aktuator 90 ist der Ventilschieber in eine Schaltstellung y bringbar, in der die Druckmittelverbindung zwischen den Anschlüssen E, T gesperrt ist.
Durch die erfindungsgemäße Hydraulikanordnung 1 ist ein wechselseitiges Laden der Hydrospeicher 4, 6 ermöglicht, im Wesentlichen ohne dass die Hydrospeicher 4, 6 in einer Druckmittelverbindung stehen, die zu einem hydraulischen Kurzschluss zwischen den beiden Hydrospeichern 4, 6 führen könnte.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des wechselseitigen Ladens der Hydrospeicher 4, 6 erläutert. Zum Laden des Hydrospeichers 4 über die Hydropumpe 2 ist der Ventilkolben 24 des Sitzventils 8 in einer Öffnungsposition. Hierfür ist das dem Sitzventil 8 zugeordnete Pilotventil 12 in der in Figur 1 gezeigten Grundstellung a, wodurch die Steuerfläche 28 über das in seiner Grundstellung x befindliche Tankventil 72 zum Tank 64 entlastet ist. Die Hydropumpe 2 fördert dann vom Tank 18 über die Pumpenleitung 20 und die Druckleitung 22 Druckmittel, wodurch der Ventilkolben 24 des Sitzventils 8 mit einem Pumpendruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist. Übersteigt die aus dem Pumpendruck resultierende Druckkraft die in Schließrichtung auf den Ventilkolben 24 wirkende Federkraft, dann öffnet das Sitzventil 8. Durch das Öffnen sind die Druckleitung 22 und die Speicherleitung 52 in Druckmittelverbindung und die Hydropumpe 2 fördert Druckmittel zum Hydrospeicher 4. Der Ventilkolben 26 des Sitzventils 10 ist in einer Schließposition. Hierfür ist das dem Sitzventil 10 zugeordnete Pilotventil 14 in der in Figur 1 gezeigten Grundstellung k und die Steuerfläche 30 des Ventilkolbens 26 ist mit dem Pumpendruck über die Pumpenleitung 20, die Druckleitung 22, die Verbindungsleitung 80 und die Pilotleitung 78 in Schließrichtung beaufschlagt. An der Ring- stirnfläche 58 des Ventilkolbens 26 liegt ebenfalls der Pumpendruck an und auf die Stirnfläche 62 wirkt ein Speicherdruck des Hydrospeichers 6. Die hierdurch entstehenden Kräfte in Öffnungsrichtung des Sitzventils 10 sind dabei geringer als die in Schließrichtung wirkenden Kräfte, wodurch das Sitzventil 10 geschlossen bleibt.
Zum Laden des Hydrospeichers 6 über die Hydropumpe 2 wird nun das Sitzventil 8 geschlossen und das Sitzventil 10 geöffnet. Es wird nun davon ausgegangen, dass die Steuerflächen 30, 58 und 62 des in der Figur 1 rechten Sitzventils 10 größer als die des linken Sitzventils 8 sind. Bei der Betätigung der Sitzventile 6, 8 werden diese über ihre Steuerflächen 28 bzw. 30 miteinander hydraulisch gekoppelt. Dazu wird das dem Sitzventil 10 zugeordnete Pilotventil 14 in die Schaltstellung i geschaltet und das Tankventil 72 in die Schaltstellung y. Dies führt dazu, dass die Druckmittelverbindung zum Tank 64 gesperrt ist und die Pilotleitung 66, 78 über die Pilotventile 12, 14 und die Koppelleitung 70 miteinander verbunden sind. Auf den Ventilkolben 26 des rechten Sitzventils 10 wirken höhere Druckkräfte als auf den Ventilkolben 24 des linken Sitzventils 8 durch die großflächigeren Steuerflächen 30, 58, wodurch der Ventilkolben 26 eine Hubbewegung in Öffnungsrichtung ausführt. Durch die gekoppelten Steuerflächen 28, 30 wird nun die Steuerfläche 28 des Sitzventils 8 durch die Hubbewegung des Ventilkolbens 26 mit einer Druckkraft in Schließrichtung beaufschlagt, was zu einer Hubbewegung dieses Ventilkolbens 26 in Schließrichtung führt. Durch die hydraulische Kopplung ist somit sichergestellt, dass beim Öffnen des Sitzventils 10, das Sitzventil 8 geschlossen wird.
Damit der Hydrospeicher 4 wieder geladen werden kann, wird das Sitzventil 10 geschlossen und das Sitzventil 8 geöffnet. Hierfür werden das Pilotventil 14 in die Grundstellung h, das Pilotventil 12 in die Grundstellung a und das Tankventil in die Grundstellung x geschaltet.
Figur 2 zeigt einen Hydraulikschaltplan der Hydraulikanordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Diese ist hierbei in einem hydrostatischen Antrieb 92 eingesetzt. Dieser weist einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf mit einer ersten und einer zweiten Hydromaschine 94 und 96 auf. Diese sind über eine erste und eine zweite Arbeitsleitung 98 und 100 miteinander in Druckmittelverbindung. Bei der Hydromaschine 94 handelt es sich um eine durchschwenkbare Hydropumpe, die von einer Antriebseinheit 102, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, angetrieben ist. Die Hydromaschine 96 ist als schwenkbarer Hydromotor eingesetzt.
Der hydrostatische Antrieb 92 weist eine Speiseeinrichtung 104 auf. Diese hat eine von der Antriebseinheit 102 angetriebene Speisepumpe 106. Über diese ist Druckmittel von einem Tank 108 in die Arbeitsleitung 98 oder 100 förderbar. Hierfür ist an die Speisepumpe 106 eine Speiseleitung 110 angeschlossen, die mit einem ersten Speiseleitungszweig 112 an die Arbeitsleitung 98 und mit einem zweiten Speiseleitungszweig 1 14 an die Arbeitsleitung 100 angeschlossen ist. In der Anschlussleitung 112 ist ein in Druckmittelströmungsrichtung hin zur Arbeitsleitung 98 öffnendes Rückschlagventil 1 16 und in der Anschlussleitung 114 ein in Druckmittelströmungsrichtung hin zur Arbeitsleitung 100 öffnendes Rückschlagventil 1 18 angeordnet. Somit fördert die Speisepumpe 106 Druckmittel in die jeweils druckniedrigere Druckleitung 98 bzw. 100. Zur Druckbegrenzung des Speisedrucks in der Speiseleitung 1 10 ist an diese ein zum Tank 108 öffnendes Druckbegrenzungsventil 120 angeschlossen.
Die in der Figur 2 untere Arbeitsleitung 100 weist einen ersten Arbeitsleitungsabschnitt 122 und einen zweiten Arbeitsleitungsabschnitt 124 auf, die über ein Sitzventil 126 hydraulisch verbindbar sind. Das Sitzventil 126 entspricht dabei dem Sitzventil 8, 10 aus Figur 1. Der in der Figur 2 rechte Arbeitsleitungsabschnitt 122 ist dabei an eine erste Kammer 128 des Sitzventils 126 und an den Hydromotor 96 und der Arbeitsleitungsabschnitt 124 an eine zweite Kammer 130 und die Hydropumpe 94 angeschlossen.
Dem Sitzventil 126 ist ein als 3/2-Wegeventil ausgebildetes Pilotventil 132 zugeordnet. Über dieses ist ein Federraum 133 des Sitzventils 12, der von einer in Schließrichtung wirksamen Steuerfläche 134 eines Ventilkolbens 135 des Sitzventils 126 begrenzt ist, mit einem als Hochdruckspeicher 136 ausgebildeten Hydrospeicher oder einem Tank 138 verbindbar. Der Federraum 133 des Sitzventils 126 ist über eine Pilotleitung 140 an einen Arbeitsanschluss A des Pilotventils 132 angeschlossen. An einem Speicheranschluss S des Pilotventils 132 ist der Hochdruckspeicher 136 über eine Speicherleitung 142 angeschlossen. Ein weiterer Arbeitsanschluss B des Pilotventils 132 ist mit einer Koppelleitung 44 verbunden, über die der Federraum 133 des Sitzventils 126 mit dem Tank 138 oder mit einem weiteren Federraum 145 eines zweiten Sitzventils 146 verbindbar ist. In einer über eine Ventilfeder 147 federvorgespannten Grundstellung k eines Ventilschiebers des Pilotventils 132 sind die beiden Arbeitsanschlüsse A und B miteinander verbunden, und in einer Schaltstellung I des Ventilschiebers, in die dieser über einen elektrisch betätigbaren Aktuator 150 bringbar ist, ist der Arbeitsanschluss A mit dem Speicheranschluss S verbunden. Die Koppelleitung 144 ist neben dem Pilotventil 132 an ein weiteres, dem Sitzventil 146 zugeordnetes als 3/2-Wegeventil ausgebildetes Pilotventil 152 an dessen Arbeitsanschluss B angeschlossen. An eine mit einem Arbeitsanschluss A des Pilotventils 52 verbundene Pilotleitung 154 ist der Federraum 145 des Sitzventils 146 angeschlossen. Über diesen ist eine in Schließrichtung wirksame Steuerfläche 56 eines Ventilkolbens 157 mit einem Druck beaufschlagbar.
An einen Arbeitsanschluss C des Pilotventils 152 ist eine mit einem Ausgang eines Wechselventils 158 verbundene Anschlussleitung 160 angeschlossen. Ein Ventilschieber des Pilotventils 152 ist über eine Ventilfeder 162 in eine Grundstellung n vorgespannt, in der die Arbeitsanschlüsse A und C und somit die Pilotleitung 154 mit der Anschlussleitung 160 in Druckmittelverbindung stehen. Über einen elektrisch betätigbaren Aktuator 164 ist der Ventilschieber in eine Schaltstellung m bringbar, in der der Arbeitsanschluss A mit dem Arbeitsanschluss B, also die Pilotleitung 154 mit der Koppelleitung 144, in Druckmittelverbindung steht.
Die Koppelleitung 144 ist über ein als 2/2-Wegeventil ausgebildetes Tankventil 166 mit dem Tank 138 verbindbar. Dieses ist über einen Arbeitsanschluss A mit einem von der Koppelleitung 144 abzweigenden Koppelzweig 168 verbunden. An einem Tank- anschluss T des Tankventils 166 ist eine mit dem Tank 138 verbundene Tankleitung 170 angeschlossen. Ein Ventilschieber des Wegeventils 166 ist über eine Ventilfeder 172 in einer Öffnungsstellung r vorgespannt, in der eine Druckmittelverbindung zwischen der Koppelleitung 144 und dem Tank 138 besteht. Über einen elektrisch betätigbaren Aktuator 174 ist der Ventilschieber in eine Sperrstellung s schaltbar.
Das Wechselventil 158, über das das Pilotventil 152 ausgangsseitig über die Anschlussleitung 160 angeschlossen ist, weist zwei Eingangseinschlüsse auf. An einem in der Figur 2 unteren, ersten Eingangsanschluss ist ein Arbeitsleitungszweig 176 angeschlossen, der mit dem in der Figur 2 rechten Arbeitsleitungsabschnitt 122 in Druckmittelverbindung steht. An dem zweiten Eingangsanschluss des Wechselventils 158 ist ein Speicherleitungszweig 178 angeschlossen, der von einer Speicherleitung 180 abzweigt. Diese ist mit einem Hydrospeicher, der als Niederdruckspeicher 182 ausgebildet ist, verbunden. Die Speicherleitung 180 ist weiter mit einer erste Kammer 184 des in der Figur 2 rechten Sitzventils 146 in Druckmittelverbindung. Eine zweite Kammer 186 des Sitzventils 146 ist mit dem in der Figur 2 rechten Arbeitsleitungsabschnitt 122 in Druckmittelverbindung, wodurch über das Sitzventil 146 eine Druckmittelverbindung zwischen dem Niederdruckspeicher 182 und dem Arbeitsleitungsabschnitt 122 auf- und zusteuerbar ist.
Die Speicherleitung 180 ist zusätzlich über ein 2/2-Wegeventil 188 mit der in der Figur 2 oberen Arbeitsleitung 98 verbindbar. Das Wegeventil 188 ist hierfür über einen Arbeitsanschluss A mit einem von der Speicherleitung 180 abzweigenden Speicherleitungszweig 190 und über einen Arbeitsanschluss B mit einem von der Arbeitsleitung 98 abzweigenden Arbeitsleitungszweig 192 verbunden. Ein Ventilschieber des Wegeventils 188 ist über eine Ventilfeder 194 in einer Grundstellung u vorgespannt, in der die Arbeitsanschlüsse A und B voneinander getrennt sind. Über einen elektrisch betätigbaren Aktuator 196 ist der Ventilschieber in eine Schaltstellung v bringbar, in der die Arbeitsanschlüsse A und B in Druckmittelverbindung stehen.
Die Speicherleitung 142, an die der Hochdruckspeicher 136 angeschlossen ist, ist über ein 2/2-Wegeventil 198 mit dem in der Figur 2 linken Arbeitsleitungsabschnitt 124 verbindbar. Das Wegeventil 198 hat hierfür einen ersten Arbeitsanschluss A, an dem ein von der Speicherleitung 142 abzweigender Speicherleitungszweig 200 angeschlossen ist. An einen Arbeitsanschluss B ist einer von dem Arbeitsleitungsabschnitt 124 abzweigender Arbeitsleitungszweig 202 angeschlossen. Ein Ventilschieber des Wegeventils 198 ist über eine Ventilfeder 203 in einer Grundstellung e vorgespannt, in der die Arbeitsanschlüsse A und B voneinander getrennt sind. Über einen elektrisch betätigbaren Aktuator 204 ist der Ventilschieber in eine Schaltstellung f schaltbar, in der die Arbeitsanschlüsse A und B in Druckmittelverbindung stehen.
Im Folgenden sind die für die Erfindung wesentlichen Funktionen des hydrostatischen Antriebs 92 erläutert, für die die Hydraulikanordnung 1 vorzugsweise einsetzbar ist. Für weitere Informationen bezüglich der Funktionsweise eines geschlossenen hydraulischen Kreislaufs mit zwei Hydromaschinen 94, 96 wird auf den Stand der Technik, insbesondere auf die Druckschriften DE 10 2005 061 991 A1 oder DE 10 2006 060 014 B4, verwiesen. In der Figur 2 ist der hydrostatische Antrieb 92 in seiner Grundstellung gezeigt. Zum Beschleunigen des Hydromotors 96, der wiederum Räder 205, 206 eines Fahrzeugs antreibt, wird das rechte Sitzventil 146 geöffnet, in dem das Pilotventil 152 in die Schaltstellung m geschaltet ist, wodurch der Federraum 145 über die Koppelleitung 144 und das Tankventil 166 zum Tank 138 entlastet ist. Der Hochdruckspeicher 136 wird über das in die Schaltstellung f geschaltete Wegeventil 198 mit dem in der Figur 2 linken Arbeitsleitungsabschnitt 124 verbunden. Druckmittel vom Hochdruckspeicher 136 strömt dann über den Arbeitsleitungsabschnitt 124, die Hydropumpe 94, die Arbeitsleitung 98 zum Hydromotor 96, wodurch dieser beschleunigt wird. Das Druckmittel strömt nach dem Hydromotor 96 weiter über den in der Figur 2 rechten Arbeitsleitungsabschnitt 122, das durch den Druck in dem Arbeitsleitungsabschnitt 122 sich öffnende Sitzventil 146 und die Speicherleitung 180 zum Niederdruckspeicher 182. Das Druckmittel des Hochdruckspeichers 136 kann ausschließlich oder zusätzlich zur über die Antriebseinheit 102 angetriebenen Hydropumpe 94 zum Beschleunigen des Hydromotors 96 eingesetzt werden. Das in der Figur 2 linke Sitzventil 126 ist dabei geschlossen, in dem das Pilotventil 132 in die Schaltstellung I geschaltet ist und die Steuerfläche 134 des Ventilkolbens 135 des Sitzventils 126 mit Speicherdruck des Hochdruckspeichers 136 beaufschlagt ist.
Zum Beenden der Beschleunigung des Hydromotors 96 über den Hochdruckspeicher 136 wird das Wegeventil 198 in die Grundstellung e gebracht, wodurch der Hochdruckspeicher 136 von dem Arbeitsleitungsabschnitt 194 hydraulisch getrennt ist. Zusätzlich wird das Pilotventil 132 des in der Figur 2 linken Sitzventils 126 wieder in die Grundstellung k geschaltet und das Tankventil 166 in die Schaltstellung s, wodurch die Koppelleitung 144 vom Tank 138 hydraulisch getrennt ist. Die Steuerfläche 134 des noch geschlossenen Sitzventils 126 und die Steuerfläche 156 des noch geöffneten Sitzventils 146 sind nun über die Koppelleitung 144 miteinander in Druckmittelverbindung und somit hydraulisch gekoppelt.
Im sich an die Beschleunigung anschließenden normalen Fahrbetrieb des hydrostatischen Antriebs 1 wird der Ventilkolben 135 des Sitzventils 126 über seine Stirnfläche 208 vom Druck in dem Arbeitsleitungsabschnitt 124 und über seine Ringstirn- fläche 210 vom Druck in dem Arbeitsleitungsabschnitt 122 beaufschlagt. Der Ventilkolben 157 des Sitzventils 146 wird dagegen an seine Stirnfläche 212 vom Druck in dem Arbeitsleitungsabschnitt 122 und an seiner Ringstirnfläche 214 vom Druck des Niederdruckspeichers beaufschlagt. Die Sitzventile 126, 146 sind dabei derart ausgelegt, dass der Ventilkolben 135 des Sitzventils 126 eine Hubbewegung in Öffnungsrichtung ausführt und der Ventilkolben 157 hierdurch zusätzlich mit einem Druck in seine Schließrichtung über seine Steuerfläche 156 beaufschlagt ist und eine Hubbewegung in Schließrichtung ausführt.
Durch die Kopplung ist gewährleistet, dass bei einem Öffnen des Sitzventils 126 die Steuerfläche 156 des Sitzventils 146 mit einem in Schließrichtung wirksamen Druck beaufschlagt ist und sich das Sitzventil 146 schließt. Es wird somit verhindert, dass Druckmittel von dem in der Figur 2 linken Arbeitsleitungsabschnitt 124 zum Niederdruckspeicher 182 strömt. Des Weiteren wird ein Überdruck in dem in der Figur 2 rechten Arbeitsleitungsabschnitt 122 verhindert, da in jedem Fall eines der beiden Sitzventile 26 und 146 geöffnet ist. Sind die beiden Sitzventile 126, 146 noch in der Schaltstellung der vorhergehend beschriebenen Funktion Beschleunigen, so kann sich der Druck in dem Arbeitsleitungsabschnitt 122 über das Sitzventil 146 zum Niederdruckspeicher 182 abbauen. Ist das Sitzventil 126 geöffnet und das Sitzventil 146 geschlossen, dann ist der Arbeitsleitungsabschnitt 122 mit der Hydropumpe 94 in Druckmittelverbindung. Wären die Sitzventile 126, 146 nicht hydraulisch über die Koppelleitung 144 gekoppelt, so ist denkbar, dass beide über einen vergleichsweise langen Zeitraum geöffnet oder geschlossen sind. Durch die Kopplung kann eines der Sitzventile 126, 146 nur schließen, wenn das jeweilig andere geöffnet wird.
Durch die Kopplung der Sitzventile 126 und 146 sind die Hubbewegungen der jeweiligen Ventilkolben 135 bzw. 157 zueinander koordiniert. Die Hubbewegungen sind dabei abhängig von den Drücken in den Arbeitsleitungsabschnitten 22, 124 und vom Druck im Niederdruckspeicher 182. Hierdurch kann folgendes Kräftegleichgewicht aufgestellt werden:
Figure imgf000015_0001
wobei die auf den Ventilkolben 157 wirkende Gesamtkraft in Schließ
Figure imgf000016_0003
richtung ist; P(124) der Druck in dem Arbeitsleitungsabschnitt 124; A1(2o8) die Stirnfläche 208; P(122) der Druck in dem Arbeitsleitungsabschnitt 122; A2(2io) die Ringstirnfläche 210; Fventiifecier(i26) die Federkraft der Ventilfeder des Sitzventils 126; A1(212> die Stirnfläche 212; PNiederdruckspeicher(i82) der Druck im Niederdruckspeicher 182; A2<214) die Ringstirnfläche 214 und FVentiifeder(i46) die Federkraft der Ventilfeder des Sitzventils 146.
Aus der Formel folgt, dass, je kleiner die Flächen 212, 214 sind, desto größer ist die Kraft in Schließrichtung des Sitzventils 146.
Eine Verhältnis der Geschwindigkeit v der beiden Ventilkolben 135 und 157 der Sitzventile 126 bzw. 146 ist abhängig von den Steuerflächen 134 bzw. 156 und berechnet sich wie folgt:
Figure imgf000016_0001
wobei vVentiikoiben(i57) die Geschwindigkeit des Ventilkolbens 157 und vVentiikoiben(i35) die Geschwindigkeit des Ventilkolbens 135 sind; Asteuerfläc e(i34) die Steuerfläche 134 und ASteuerfiäche(i56) die Steuerfläche 156.
Es gilt:
Figure imgf000016_0002
Durch eine Veränderung eines Maximalhubs des jeweiligen Ventilkolbens 135 und 157 der Sitzventile 126 bzw. 146 können Öffnungsverhältnisse der Sitzventile 126, 146 zu einem Zeitpunkt t zueinander angepasst werden. Ein Verhältnis einer momentanen Öffnung (also momentanen Hubbewegung) zum Zeitpunkt t zur maximalen Öffnung (also maximalen Hubbewegung) ergibt sich aus folgender Formel:
Figure imgf000017_0001
wobei
Figure imgf000017_0006
der Maximalhub des Ventilkolbens 157 des Sitzventils 146 und der Maximalhub des Ventilkolbens 135 des Sitzventils 126; Öffnung(146)
Figure imgf000017_0007
der vom Ventilkolben 157 freigegebene Öffnungsquerschnitt und Öffnung(126) der vom Ventilkolben 135 freigegebene Öffnungsquerschnitt.
Mit
Figure imgf000017_0002
ergibt sich
Figure imgf000017_0003
Daraus kann eine Öffnung des Sitzventils 146 zum Zeitpunkt t in eine Öffnung des Sitzventils 126 umgerechnet werden:
Figure imgf000017_0004
Das Sitzventil 146 schließt, bevor das Sitzventil 126 vollständig geöffnet ist, wenn gilt:
Figure imgf000017_0005
Nachdem die Hubbewegungen der Ventilkolben 135 und 157 der Sitzventile 126 bzw. 146 erfolgt sind, wird die Bestromung des Pilotventils 152 und des Wegeventils 166 unterbrochen. Hierdurch wird die Steuerfläche 156 des Sitzventils 146 über das Wechselventil 158 entweder mit dem Niederdruckspeicher 182 oder mit dem Arbeits- leitungsabschnitt 122 verbunden. Die Koppelleitung 144 ist zum Tank 138 entlastet.
Dasselbe Prinzip ist natürlich auch umgekehrt möglich, wenn das Sitzventil 146 öffnet und das Sitzventil 126 schließt. Auch hierbei können diese miteinander gekoppelt werden.
Es ist denkbar anstelle der Wegeventile 12, 14, 72, 132, 152, 166, 188, und/ oder 198 ein vorgesteuertes Wegeventil einzusetzen.
Offenbart ist eine Hydraulikanordnung mit zumindest zwei Sitzventilen, die jeweils einen auf einen Ventilsitz über eine Ventilfeder vorgespannten Ventilkörper haben. Über diesen ist eine Druckmittelverbindung zwischen zwei Arbeitsanschlüssen des jeweiligen Sitzventils auf- und zusteuerbar. Der Ventil körper hat jeweils eine in Schließrichtung und eine in Öffnungsrichtung wirksame Steuerfläche. Die in Schließrichtung wirksamen Steuerflächen der Sitzventile sind hydraulisch miteinander koppelbar.
Bezugszeichenliste:
1 Hydraulikanordnung 2 Hydropumpe
4, 6 Hydrospeicher
8, 10 Sitzventil
12, 14 Pilotventil
16 Saugleitung
18 Tank
20 Pumpenleitung
22 Druckleitung
24, 26 Ventilkolben 27 Federraum
28, 30 Steuerfläche 32, 34 Schließfeder 36, 38 Dichtkante
40, 42 Dichtsitz
44, 46 erste Kammer 48, 50 zweite Kammer 52, 54 Speicherleitung 56, 58 Ringstirnfläche 60, 62 Stirnfläche
64 Tank
66 Pilotleitung
68 Verbindungsleitung 70 Koppelleitung 72 Tankventil
74 Ventilfeder
76, 84, 90, 150, 164,
174, 196, 204 Aktuator
78 Pilotleitung
80 Verbindungsleitung
82 Ventilfeder Ablaufleitung
Ventilfeder
hydrostatischer Antrieb, 96 Hydromaschine
, 100 Arbeitsleitung
2 Antriebseinheit
4 Speiseeinrichtung6 Speisepumpe
8 Tank
0 Speiseleitung
2, 114 Speiseleitungszweig6, 118 Rückschlagventil0 Druckbegrenzungsventil2, 124 Arbeitsleitungsabschnitt6 Sitzventil
8 erste Kammer
0 zweite Kammer
2 Pilotventil
3 Federraum
4 Steuerfläche
5 Ventilkolben
6 Hochdruckspeicher8 Tank
0 Pilotleitung
2 Speicherleitung
4 Koppelleitung
5 Federraum
6 Sitzventil
7 Ventilfeder
2 Pilotventil
4 Pilotleitung
6 Steuerfläche
7 Ventilkolben 58 Wechselventil
60 Anschlussleitung 62 Ventilfeder
66 Tankventil
68 Koppelzweig
70 Tankleitung
72 Ventilfeder
76 Arbeitsleitungszweig 78 Speicherleitungszweig 80 Speicherleitung 82 Niederdruckspeicher
184 erste Kammer
186 zweite Kammer
188 Wegeventil
190 Speicherleitungszweig
192 Arbeitsleitungszweig
194 Ventilfeder
198 Wegeventil
200 Speicherleitungszweig
202 Arbeitsleitungszweig
203 Ventilfeder
205, 206 Rad
208, 212 Stirnfläche
210, 214 Ringstirnfläche
A, B, C Arbeitsanschluss
T Tankanschluss
P Druckanschluss s Speicheranschluss
E Eingangsanschluss a, h, x, k, m, r, u, e Grundstellung b, i, y, I, n, s, v, f Schaltstellung

Claims

Ansprüche
1. Hydraulikanordnung mit zwei Sitzventilen (8, 10; 126, 146), die jeweils einen auf einen Ventilsitz (40, 42) vorgespannten Ventilkörper (24, 26; 135, 157) haben, über den eine Druckmittelverbindung zwischen zwei Arbeitsanschlüssen (P, S) des jeweiligen Sitzventils (8, 10; 126, 146) auf- und zusteuerbar ist, wobei der Ventilkörper (24, 26; 135, 157) eine in Schließrichtung und eine in Öffnungsrichtung wirksame Steuerfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schließrichtung wirksamen Steuerflächen (28, 30; 134, 156) hydraulisch miteinander koppelbar sind.
2. Hydraulikanordnung nach Anspruch 1 , wobei der in Schließrichtung wirksamen Steuerfläche (8, 10, 134, 156) des jeweiligen Ventilkörpers (24, 26, 135, 157) jeweils ein Pilotventil (12, 14, 132, 152) zugeordnet ist, über die diese Steuerflächen (8, 10, 134, 156) miteinander koppelbar und/ oder jeweils mit einem Steuerdruck beaufschlagbar sind.
3. Hydraulikanordnung nach Anspruch 2, wobei die Pilotventile (12, 14; 132, 152) mit einer Koppelleitung (70; 144) zum Koppeln der in Schließrichtung wirksamen Steuerflächen (28, 30; 134, 156) des jeweiligen Ventilkörpers (24, 26; 135, 157) verbunden sind, wobei die Koppelleitung (70, 144) mit einem Tank (64; 138) verbindbar ist.
4. Hydraulikanordnung nach Anspruch 3, wobei die Koppelleitung (70; 144) über ein Wegeventil (72; 166) von dem Tank (64; 138) absperrbar ist.
5. Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an jeweils einen Arbeitsanschluss (S, P) des Sitzventils (8, 10; 126, 146) ein Verbraucher (4, 6; 136, 182, 94, 96) anschließbar ist.
6. Hydrostatischer Antrieb mit zwei in einem geschlossenen Kreislauf über zwei Arbeitsleitungen (98, 100) verbundenen Hydromaschinen (94, 96), wobei eine Hydraulikanordnung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 vorgesehen ist, wobei das erste Sitzventil (126) zur Steuerung einer Druckmittelverbindung der ersten Arbeitsleitung (100) eingesetzt ist, und wobei das zweite Sitzventil (146) zur Steuerung einer Druckmittelverbindung zwischen der ersten Arbeitsleitung (100) und einer Druckmittelquelle (182), insbesondere eines Niederdruckspeichers (182), eingesetzt ist.
7. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 6, wobei die in Schließrichtung wirksame Steuerfläche (134) des ersten Sitzventils (126) über das zugeordnete Pilotventil (132) mit einer zweiten Druckmittelquelle (136), insbesondere einem Hochdruckspeicher (136), verbindbar ist, wobei die Druckmittelquelle (136) über ein Wegeventil (158) mit der Arbeitsleitung (100) in eine Druckmittelverbindung bringbar ist.
8. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 6 oder 7, wobei die in Schließrichtung wirksame Steuerfläche (156) des zweiten Sitzventils (146) über ein Wechselventil (158) mit der ersten Druckmittelquelle (182) oder mit der Arbeitsleitung (100) über das zugeordnete Pilotventil (152) verbindbar ist.
9. Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die erste Druckmittelquelle (182) über ein Wegeventil (188) mit der zweiten Arbeitsleitung (98) verbindbar ist.
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