DE10158324B4 - Hydrostatic drive system with a pilot operated pressure valve - Google Patents
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Abstract
Hydrostatisches Antriebssystem (1) mit einer von einem Antriebsmotor (2), der als Verbrennungsmotor ausgebildet ist, angetriebenen Pumpe (3) und zumindest einem im geschlossenen Kreislauf an die Pumpe (3) angeschlossenen Verbraucher (7), wobei in zumindest einer von der Pumpe (3) zu dem Verbraucher (7) geführten und eine Rücklaufleitung bildenden Druckmittelleitung (4a; 4b) ein Druckventil (10; 10a; 10b) angeordnet ist, das mittels eines Vorsteuerventils (20; 20a; 20b) vorsteuerbar ist, wobei das Druckventil (10; 10a; 10b) in einer Bremsphase einen den Verbraucher (7) abbremsenden Bremsdruck erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (20; 20a; 20b) als Längsschieberventil ausgebildet ist, wobei das Vorsteuerventil (20) ein Ventilgehäuse (21) aufweist, das mit einer Gehäusebohrung (22) versehen ist, in der ein Steuerschieber (23) des Vorsteuerventils (20) längsverschiebbar angeordnet ist.Hydrostatic drive system (1) with one of a drive motor (2), which is designed as an internal combustion engine, driven pump (3) and at least one in a closed circuit to the pump (3) connected to consumers (7), wherein in at least one of the pump (3) to the consumer (7) guided and a return line forming pressure medium line (4a, 4b) a pressure valve (10; 10a, 10b) is arranged, which by means of a pilot valve (20; 20a, 20b) is vorsteuerbar, wherein the pressure valve ( 10, 10a, 10b) generates a braking pressure which decelerates the consumer 7 in a braking phase, characterized in that the pilot valve 20, 20a, 20b is designed as a longitudinal slide valve, the pilot valve 20 having a valve housing 21, which is provided with a housing bore (22), in which a control slide (23) of the pilot valve (20) is arranged longitudinally displaceable.
Description
Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem mit einer von einem Antriebsmotor, insbesondere einem Verbrennungsmotor, angetriebenen Pumpe und zumindest einem im geschlossenen Kreislauf an die Pumpe angeschlossenen Verbraucher, insbesondere einem Motor, wobei in zumindest einer von der Pumpe zu dem Verbraucher geführten und eine Rücklaufleitung bildenden Druckmittelleitung ein Druckventil angeordnet ist, das mittels eines Vorsteuerventils vorsteuerbar ist, wobei das Druckventil in einer Bremsphase einen den Verbraucher abbremsenden Bremsdruck erzeugt.The invention relates to a hydrostatic drive system with a driven by a drive motor, in particular an internal combustion engine pump and at least one closed circuit connected to the pump consumers, in particular a motor, wherein in at least one of the pump to the consumer and a return line forming pressure medium line a pressure valve is arranged, which is vorsteubar by means of a pilot valve, wherein the pressure valve in a braking phase generates a braking pressure decelerating the consumer.
Aus der nachveröffentlichten
Ein gattungsgemäßes hydrostatisches Antriebssystem ist aus der
Das Druckventil ist als vorsteuerbares Druckventil ausgebildet, wobei das Vorsteuerventils zur Einstellung des Einstelldrucks des Druckventils als Sitzventil ausgebildet ist. Mit einem derartigen als Sitzventil ausgebildeten Vorsteuerventil ergeben sich aufgrund der schwierigen Einstellung des Durchflussquerschnitts des Sitzventils Schwierigkeiten bei der exakten Einstellung des Einstelldrucks des Druckventils und somit des das Fahrzeug abbremsenden Bremsdrucks, wodurch während einer Abbremsung Schwankungen in der Bremsverzögerung auftreten können.The pressure valve is designed as a pilot-controlled pressure valve, wherein the pilot valve is designed to adjust the set pressure of the pressure valve as a seat valve. With such a pilot valve designed as a pilot valve arise due to the difficult adjustment of the flow cross-section of the poppet valve difficulties in the exact adjustment of the set pressure of the pressure valve and thus the vehicle braking braking pressure, which can occur during deceleration fluctuations in braking deceleration.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, das ein verbessertes Betriebsverhalten aufweist.The present invention has for its object to provide a drive system of the type mentioned is available, which has an improved performance.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Vorsteuerventil als Längsschieberventil ausgebildet ist, wobei das Vorsteuerventil ein Ventilgehäuse aufweist, das mit einer Gehäusebohrung versehen ist, in der ein Steuerschieber des Vorsteuerventils längsverschiebbar angeordnet ist. Mit einem als Längsschieberventil ausgebildete Vorsteuerventil kann der Durchflussquerschnitt des Vorsteuerventils auf einfache Weise exakt eingestellt werden. Dadurch kann der Einstelldruck des Druckventils auf einfache Weise exakt eingestellt werden, wodurch der das Fahrzeug abbremsende Bremsdruck genau gesteuert werden kann und somit das Fahrzeug mit einer konstanten Bremsverzögerung abgebremst werden kann.This object is achieved in that the pilot valve is designed as a longitudinal slide valve, wherein the pilot valve has a valve housing which is provided with a housing bore in which a spool of the pilot valve is arranged longitudinally displaceable. With a pilot valve designed as a longitudinal slide valve, the flow cross section of the pilot valve can be set exactly in a simple manner. Thereby, the set pressure of the pressure valve can be set exactly in a simple manner, whereby the brake pressure decelerating the vehicle can be accurately controlled and thus the vehicle can be braked with a constant braking deceleration.
Das Vorsteuerventil kann mechanisch oder hydraulisch beaufschlagt werden. Vorteile ergeben sich, wenn das Vorsteuerventil einen Steuerschieber aufweist, der mit einer elektrischen Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Magneten, in Wirkverbindung steht. Mit einer elektrischen Betätigungseinrichtung kann das Druckventil auf einfache Weise beispielsweise in Abhängigkeit von dem Drehzahlanstieg des Antriebsmotors gesteuert werden.The pilot valve can be acted upon mechanically or hydraulically. Benefits arise when the pilot valve has a spool, which is in operative connection with an electrical actuator, in particular a magnet. With an electric actuator, the pressure valve can be controlled in a simple manner, for example, in response to the speed increase of the drive motor.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steuerschieber entgegen der Betätigungseinrichtung von einer Feder beaufschlagbar ist. Mit einer der Betätigungseinrichtung entgegenwirkenden Feder kann der Ansprechbereich des Vorsteuerventils auf einfache Weise an verschiedene Anwendungsfälle, beispielsweise verschiedene Fahrzeugtypen, angepasst werden.In a further development of the invention, it is provided that the control slide can be acted upon by a spring counter to the actuating device. With a spring counteracting the actuating device, the response range of the pilot valve can be adapted in a simple manner to different applications, for example different vehicle types.
Ein einfacher Bauaufwand für das Vorsteuerventil ergibt sich, wenn der Steuerschieber in einer Gehäusebohrung längsverschiebbar angeordnet ist, wobei die Gehäusebohrung mit einer Zulaufleitung, die mit einem in Richtung einer Sperrstellung wirkenden Steuerdruckraum des Druckventils in Verbindung steht, und einer von der Zulaufleitung axial beabstandeten Ablaufleitung in Verbindung steht und wobei der Steuerschieber mit einer Steuerkante zur Steuerung der Verbindung der Zulaufleitung mit der Ablaufleitung versehen ist.A simple construction cost for the pilot valve results when the spool is longitudinally displaceable in a housing bore, wherein the housing bore with a supply line, which communicates with a force acting in the direction of a locking position control pressure chamber of the pressure valve, and one of the supply line axially spaced drain line in Connection is and wherein the spool is provided with a control edge for controlling the connection of the supply line to the drain line.
Die Steuerkante des Steuerschiebers kann als Nut ausgebildet sein und gegebenenfalls mit einer Feinsteuernut versehen sein. Der Öffnungsquerschnitt des Vorsteuerventils kann auf einfache Weise mit geringem Herstellaufwand exakt gesteuert werden, wenn die Steuerkante als Kegelfläche ausgebildet ist.The control edge of the spool may be formed as a groove and optionally provided with a fine control groove. The opening cross-section of the pilot valve can be controlled in a simple manner with little manufacturing effort exactly when the control edge is formed as a conical surface.
Sofern der Steuerschieber in Richtung einer die Verbindung der Zulaufleitung mit der Ablaufleitung mittels der Steuerkante freigebenden Stellung von der Feder und in Richtung einer die Verbindung der Zulaufleitung mit der Ablaufleitung mittels der Steuerkante drosselnden Stellung von der Betätigungseinrichtung beaufschlagbar ist, kann der Einstelldruck des Druckventils und somit der von dem Druckventil erzeugte Bremsdruck auf einfache Weise in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Betätigungseinrichtung gesteuert werden. If the spool in the direction of a connection of the supply line to the drain line by means of the control edge releasing position of the spring and in the direction of a connection of the supply line to the drain line by means of the control edge throttling position of the actuator can be acted upon, the set pressure of the pressure valve and thus the brake pressure generated by the pressure valve can be easily controlled in response to the activation of the actuator.
In einer Weiterbildung der Erfindung steht der Steuerschieber an beiden Stirnflächen mit einem Behälter in Verbindung. Mit einer derartigen Tankentlastung des Steuerschiebers des Vorsteuerventils kann auf einfache Weise erzielt werden, dass der Rücklaufdruck in der Druckmittelleitung keinen Einfluss auf die Einstellung des Druckventils hat.In a further development of the invention, the spool is connected to both ends with a container in connection. With such a tank relief of the spool of the pilot valve can be achieved in a simple manner that the return pressure in the pressure medium line has no effect on the setting of the pressure valve.
Die Ablaufleitung kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Behälter in Verbindung steht. Das Vorsteuerventil und somit das Druckventil stellt hierbei ein Absolutdruckventil dar, wobei der von dem Vorsteuerventil eingestellte Einstelldruck des Druckventils von der Betätigungskraft der Betätigungseinrichtung abhängt.The drain line may be in communication with a container according to an embodiment of the invention. The pilot valve and thus the pressure valve in this case represents an absolute pressure valve, wherein the setting of the pilot valve set pressure of the pressure valve depends on the actuation force of the actuator.
Die Ablaufleitung kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem zu der Pumpe geführten Abschnitt der Druckmittelleitung in Verbindung stehen. Das Vorsteuerventil und somit das Druckventil bildet hierdurch ein Differenzdruckventil, wobei die Betätigungskraft der Betätigungseinrichtung additiv zu dem an der Pumpe anstehenden Rücklaufdruck in der Druckmittelleitung wirkt. Der Einstelldruck des Druckventils kann somit in Abhängigkeit von dem Rücklaufdruck und der Betätigung der Betätigungseinrichtung gesteuert werden. Hierdurch kann ein sanftes Ansprechverhalten des Druckventils bei einer Abbremsung erzielt werden.The drain line may be in accordance with a further embodiment of the invention with a guided to the pump section of the pressure medium line in conjunction. The pilot valve and thus the pressure valve thereby forms a differential pressure valve, wherein the actuating force of the actuator acts in addition to the pending on the pump return pressure in the pressure medium line. The set pressure of the pressure valve can thus be controlled in response to the return pressure and the operation of the actuator. As a result, a gentle response of the pressure valve can be achieved at a deceleration.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Druckventil mit einer Antikavitationseinrichtung zur Vermeidung eines Füllungsmangels an der Pumpe in Wirkverbindung steht. Mit einer Antikavitationseinrichtung kann auf einfache Weise ein Füllungsmangel an der Pumpe vermieden werden, beispielsweise während in der Bremsphase und einem blockierendem Rad.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the pressure valve is in operative connection with an anti-cavitation device to avoid a lack of filling on the pump. With a Antikavitationseinrichtung can be easily avoided a lack of filling at the pump, for example, during the braking phase and a blocking wheel.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn mittels der Antikavitationseinrichtung der in Richtung einer Sperrstellung wirkende Steuerdruckraum des Druckventils bei einem an der Pumpe anstehenden Drucksollwert entlastbar ist. Kommt es während einer Abbremsung bei angesteuertem Druckventil zu einem Betriebszustand, in dem das mit dem Motor in Verbindung stehende Fahrzeugrad aufgrund des von dem Druckventil erzeugten Bremsdruckes blockiert, strömt kein Druckmittel mehr vom Motor zur Pumpe, wodurch der Druck in der Rücklaufleitung des Motors stromab des Druckventils zusammenbricht. Fällt der an der Pumpe anstehende Druck unter einen bestimmten Drucksollwert, ist mittels der Antikavitationseinrichtung der Steuerdruckraum des Druckventils entlastbar, wodurch die Wirkung des Druckventils als Drosselventil in der Druckmittelleitung aufgehoben wird und Kavitation an der Pumpe vermieden werden kann.Particular advantages arise when the anti-cavitation device acting in the direction of a blocking position control pressure chamber of the pressure valve is relieved at a pending on the pump pressure setpoint. If, during deceleration with the pressure valve actuated, an operating condition occurs in which the vehicle wheel connected to the engine is blocked due to the brake pressure generated by the pressure valve, no pressure medium flows from the engine to the pump, whereby the pressure in the return line of the engine downstream of Pressure valve collapses. If the pressure applied to the pump falls below a certain desired pressure value, the control pressure chamber of the pressure valve can be relieved by means of the anti-cavitation device, whereby the effect of the pressure valve as a throttle valve in the pressure medium line is canceled and cavitation at the pump can be avoided.
Die Antikavitationseinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform als ein in einer von dem Steuerdruckraum zu einem Behälter geführten Steuerdruckleitung angeordnetes Sperrventil ausgebildet ist. Hierdurch kann auf einfache Weise der Steuerdruckraum entlastet werden.The anti-cavitation device can, according to one embodiment, be designed as a check valve arranged in a control pressure line guided from the control pressure chamber to a container. As a result, the control pressure chamber can be relieved in a simple manner.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Antikavitationseinrichtung als ein in einer von dem Steuerdruckraum zu dem mit der Pumpe in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung geführten Steuerdruckleitung angeordnetes Sperrventil ausgebildet sein. Hierdurch kann ebenfalls der Steuerdruckraum mit dem Sperrventil entlastet werden, wobei kein zusätzlicher Anschluss mit dem Behälter erforderlich ist.According to a further embodiment, the anti-cavitation device may be designed as a check valve arranged in a control pressure line guided by the control pressure chamber to the section of the pressure-medium line connected to the pump. In this way, also the control pressure chamber can be relieved with the check valve, with no additional connection with the container is required.
Ein einfacher Bauaufwand für die Antikavitationseinrichtung ergibt sich, wenn das Sperrventil als in Richtung zur Druckmittelleitung oder dem Behälter öffnendes Rückschlagventil ausgebildet ist. Mit einem Rückschlagventil kann auf einfache Weise bei einem entsprechenden Abfall des Druckes an der Pumpe der Steuerdruckraum des Druckventils durch Öffnen des Rückschlagventils entlastet werden und somit das Druckventil im Bremsbetrieb außer Wirkung gesetzt werden.A simple construction cost for the Antikavitationseinrichtung results when the check valve is designed as opening in the direction of the pressure medium line or the container check valve. With a check valve can be relieved in a simple manner with a corresponding drop in the pressure at the pump, the control pressure chamber of the pressure valve by opening the check valve and thus the pressure valve in braking mode out of action.
Das Sperrventil kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung als Schaltventil mit einer Sperrstellung und einer Durchflussstellung ausgebildet sein, wobei das Sperrventil in Richtung einer Durchflussstellung von einer Feder und in Richtung einer Sperrstellung von dem in dem mit der Pumpe in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung anstehenden Druck beaufschlagbar ist. Mit der Feder können hierbei auf einfache Weise bestimmte Sollwerte für den an der Pumpe anstehenden Druck vorgegeben werden, wodurch ein frühes Entlasten und somit Ansprechen des Druckventils erzielt und somit Kavitation wirkungsvoll vermieden werden kann.The check valve may be formed according to an advantageous embodiment of the invention as a switching valve with a blocking position and a flow position, wherein the check valve in the direction of a flow position of a spring and in the direction of a blocking position of the pending in the communicating with the pump section of the pressure medium line pressure can be acted upon. In this case, certain setpoint values for the pressure applied to the pump can be predefined with the spring in a simple manner, whereby an early unloading and thus response of the pressure valve is achieved and thus cavitation can be effectively avoided.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung das Sperrventil eingangsseitig mit dem mit der Pumpe in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung in Verbindung steht. Hierdurch kann auf einfache Weise in der Antriebsphase eine Ausspeisung mit dem Sperrventil erzielt werden, wodurch kein zusätzliches separates Ausspeiseventil erforderlich ist.Particular advantages arise when, according to a preferred embodiment of the invention, the check valve on the input side is in communication with the pump-connected portion of the pressure medium line. As a result, in a simple manner in the drive phase an outfeed achieved with the check valve, whereby no additional separate exit valve is required.
Sofern das Sperrventil eingangsseitig mittels einer Ausspeiseleitung mit dem mit der Pumpe in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung in Verbindung steht, wobei in der Ausspeiseleitung eine Drosseleinrichtung angeordnet ist, kann auf einfache Weise das Sperrventil zur Ausspeisung mit der Druckmittelleitung verbunden werden und mittels der Drosseleinrichtung der zur Ausspeisung aus dem Kreislauf abströmende Druckmittelstrom eingestellt werden.If the check valve on the input side by means of a discharge line with the pump in communication section of the pressure medium line is connected, wherein in the discharge line a throttle device is arranged, the check valve can be connected to the feed line to the pressure medium line in a simple manner and by means of the throttle device to Outlet be adjusted from the circulation effluent pressure medium stream.
Zweckmäßigerweise ist hierbei das Sperrventil als Schaltventil, insbesondere Schieberventil, mit einer Sperrstellung, in der die Verbindung des Steuerdruckraums mit dem Behälter und/oder die Verbindung des mit der Pumpe in Verbindung stehenden Abschnitts der Druckmittelleitung mit dem Behälter gesperrt ist, und einer Durchflussstellung ausgebildet ist, in der in der die Verbindung des Steuerdruckraums mit dem Behälter und/oder die Verbindung des mit der Pumpe in Verbindung stehenden Abschnitts der Druckmittelleitung mit dem Behälter geöffnet ist, wobei das Sperrventil von einer Feder in Richtung der Durchflussstellung und von dem in dem mit der Pumpe in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung anstehenden Druck in Richtung der Sperrstellung beaufschlagbar ist.Conveniently, in this case, the check valve is designed as a switching valve, in particular slide valve, with a blocking position in which the connection of the control pressure chamber with the container and / or the connection of the pump-related portion of the pressure medium line is closed with the container, and a flow position in which the connection of the control pressure chamber with the container and / or the connection of the pump-connected portion of the pressure medium line is open to the container, wherein the check valve by a spring in the direction of flow and of the in the Pump in the connecting portion of the pressure medium line pending pressure in the direction of the blocking position can be acted upon.
Besondere Vorteile ergeben sich bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Antriebssystems als Fahrantrieb einer Arbeitsmaschine, insbesondere einem Flurförderzeug. Durch das mittels eines Längsschieberventils vorsteuerbaren Druckventil kann der Bremsdruck des Flurförderzeugs auf einfache Weise exakt gesteuert werden. Durch ein Sperrventil, das eingangsseitig mit dem Steuerdruckraum des Druckventils und dem mit der Pumpe in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung in Verbindung steht, kann einerseits während einer Abbremsung bei angesteuertem Druckventil und einem blockierendem Rad die Wirkung des Druckventils aufgehoben werden und somit Kavitation an der Pumpe auf einfache Weise vermieden werden und andererseits ohne zusätzlichen Ventilaufwand in der Antriebsphase eine Ausspeisefunktion des geschlossenen Kreislaufs erzielt werden.Particular advantages arise when using a drive system according to the invention as a drive of a work machine, in particular an industrial truck. By means of the presettable by means of a longitudinal slide valve pressure valve, the brake pressure of the truck can be controlled exactly in a simple manner. By a check valve, which is on the input side to the control pressure chamber of the pressure valve and connected to the pump section of the pressure medium line, on the one hand during deceleration at driven pressure valve and a blocking wheel, the action of the pressure valve can be canceled and thus cavitation at the pump can be avoided in a simple manner and on the other hand without additional valve effort in the drive phase, a Ausspeisefunktion the closed circuit can be achieved.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigtFurther advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the schematic figures. This shows
In der
In der Druckmittelleitung
Das Druckventil
Zur Steuerung des den Ventilkörper
Der Steuerschieber
Der Steuerschieber
Durch eine Ansteuerung der Betätigungseinrichtung
Durch den Anschluss der Ablaufleitung
Durch den Anschluss des Ablaufleitung
Zur Vermeidung eines Füllungsmangels an der Pumpe
In der
Das Sperrventil
Das Sperrventil
In der
Während einer Antriebsphase, beispielsweise der Vorwärtsfahrt, bildet die Druckmittelleitung
Das Druckventil
Gelangt das Antriebssystem in den Schiebebetrieb, beispielsweise während einer Bergabfahrt oder dem Abbremsen des Fahrzeugs, wird der Motor
Kommt es in der Bremsphase bei angesteuertem Druckventil
Bei einem Antriebssystem gemäß der
Die Vorsteuerventile
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