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Die Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Antriebssystem mit einer derartigen Ventilbaugruppe nach Anspruch 12 und ein Verfahren zu dessen Betrieb nach Anspruch 13.
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Aus der
EP 791 754 B1 ist ein Antriebssystem mit einer Ventilbaugruppe bekannt, welche zum Anschluss an zwei gesonderte Pumpen vorgesehen ist. Die beiden Pumpen sind jeweils unmittelbar an eine von zwei Pumpenleitungen fluidisch angeschlossen, wobei die beiden Pumpenleitungen jeweils die gesamte Ventilbaugruppe durchsetzen. Weiter sind mehrere Richtungssteuerventile vorgesehen, welche jeweils parallel an die beiden Pumpenleitungen angeschlossen sind und zwar derart, dass Druckfluid ausschließlich von den Pumpenleitungen zu den Richtungssteuerventilen fließen kann. Dabei ist gleichfalls ausgeschlossen, dass Druckfluid zwischen den beiden Pumpenleitungen ausgetauscht wird. Jedem Richtungssteuerventil ist ein Aktuator zugeordnet, dessen Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit mit dem Richtungssteuerventil gesteuert werden kann.
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Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Ventilbaugruppe mit einer einzigen Pumpe betrieben werden kann. Wenn der maximale Förderstrom der Pumpe nicht ausreicht, um alle Aktuatoren ausreichend mit Druckfluid zu versorgen, können vorbestimmte Verbraucher bevorzugt bzw. mit höherer Priorität mit Druckfluid versorgt werden.
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Gemäß dem selbständigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass die wenigstens zwei Pumpenleitungen höchstens eine erste Pumpenleitung umfassen, wobei jede übrige Pumpenleitung eine zweite Pumpenleitung ist, wobei die höchstens eine erste Pumpenleitung unmittelbar mit der Pumpenanschlussstelle fluidisch verbunden ist, wobei jeder zweiten Pumpenleitung eine gesonderte, stetig verstellbare Pumpenblende zugeordnet ist, wobei Druckfluid ausgehend von der Pumpenanschlussstelle über die Pumpenblende in die zugeordnete zweite Pumpenleitung leitbar ist. Vorzugsweise ist jede zweite Pumpenleitung ausschließlich über die zugeordnete Pumpenblende mit der Pumpenanschlussstelle fluidisch verbunden. Die genannte Mittelstellung ist vorzugsweise zwischen der ersten und der zweiten Arbeitsstellung angeordnet. In der Mittelstellung ist die Eingangsanschlussstelle vorzugsweise gesperrt.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Ventilbaugruppe ein Gehäuse aufweist, in welchem die Richtungssteuerventile entlang einer Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind, wobei zumindest eine zweite Pumpenleitung das Gehäuse in Längsrichtung entlang aller Richtungssteuerventile durchsetzt. Das Gehäuse kann als einstückiger Ventilblock ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, dass das Gehäuse aus mehreren gesonderten Ventilscheiben zusammengesetzt ist, wobei jedes Richtungssteuerventil in einer gesonderten Ventilscheibe aufgenommen ist. Die nachfolgend beschriebenen Abschnitte der Ventilbaugruppe entsprechen bei der letztgenannten Alternative den Ventilscheiben. Die Richtungssteuerventile haben vorzugsweise einen Ventilschieber, der quer zur Längsrichtung linearbeweglich ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass genau zwei Pumpenleitungen vorgesehen sind, welche das Gehäuse in Längsrichtung entlang aller Richtungssteuerventile durchsetzen. Bei den zwei Pumpenleitungen kann es sich um eine erste und um eine zweite Pumpenleitung handeln. Es ist aber auch denkbar, dass zwei zweite Pumpenleitungen vorgesehen sind. Hierbei handelt es sich um die einfachste Ausgestaltung der Erfindung.
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Es kann vorgesehen sein, dass die erste Pumpenleitung das Gehäuse ausgehend von einem zentralen Abschnitt in Längsrichtung entlang aller dortigen Richtungssteuerventile durchsetzt, wobei eine weitere zweite Pumpenleitung das Gehäuse ausgehend von dem zentralen Abschnitt entgegen der Längsrichtung entlang aller dortigen Richtungssteuerventile durchsetzt. Mit dieser Ausführungsform ist gegenüber der vorherigen Ausführungsform eine feinere Ausdifferenzierung der Versorgungsprioritäten der verschiedenen Aktuatoren möglich. Bei beiden Ausführungsformen können die Abschnitte der Ventilbaugruppe, welche den Aktuatoren zugeordnet sind, in identischer Form verwendet werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass eine zweite Ventilgruppe diejenigen Richtungssteuerventile umfasst, bei denen die Eingangsanschlussstelle an eine einzige Pumpenleitung fluidisch angeschlossen ist. Jedes Richtungssteuerventil gehört entweder zur ersten oder zur zweiten Ventilgruppe. Es ist denkbar, dass alle Richtungssteuerventile der ersten Ventilgruppe angehören.
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Es kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil der Richtungssteuerventile der zweiten Ventilgruppe jeweils eine Lastabgriffstelle aufweist, wobei die Lastabgriffstelle in der ersten Arbeitsstellung an die erste Arbeitsanschlussstelle fluidisch angeschlossen ist, wobei die Lastabgriffstelle in der zweiten Arbeitsstellung an die zweite Arbeitsanschlussstelle fluidisch angeschlossen ist, wobei die Lastabgriffstelle in der Mittelstellung entweder gesperrt oder mit einer der wenigstens einen Tankanschlussstelle fluidisch verbunden ist. Vorzugsweise ist eine gesonderte Steuerrücklaufleitung vorgesehen, welche an eine eigene Tankanschlussstelle angeschlossen ist. Es ist denkbar, dass die Lastabgriffstelle in der Mittelstellung mit der Steuerrücklaufleitung fluidisch verbunden ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass jeder Lastabgriffstelle jeweils eine Druckwaage zugeordnet ist, welche fluidisch zwischen die betreffende Eingangsanschlussstelle und den betreffenden Pumpenkanal geschaltet ist, wobei der Druck an der Lastabgriffstelle die Druckwaage im Sinne einer Verstellung beaufschlagt. Vorzugsweise regelt die Druckwaage die Differenz aus dem Druck an der Lastabgriffstelle und einem weiteren Druck, der höchst vorzugsweise im Zulauf abgegriffen wird, auf einen vorgegebenen Wert ein.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Lastabgriffstelle an ein zugeordnetes, stetig verstellbares Druckreduzierventil angeschlossen ist. Durch Verstellung des Druckreduzierventils kann die Kraft beeinflusst werden, mit welcher der zugeordnete Aktuator arbeitet.
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Es kann vorgesehen sein, dass zumindest einem Richtungssteuerventil der zweiten Ventilgruppe ein Strombegrenzungsventil zugeordnet ist, welches fluidisch zwischen die betreffende Eingangsanschlussstelle und die betreffende Pumpenleitung geschaltet ist. Hierdurch wird auf einfache Weise vermieden, dass dem zugeordneten Aktuator übermäßig viel Druckfluid zugeführt wird, was zu Schäden an dem genannten Aktuator führen könnte.
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Es kann vorgesehen sein, dass zumindest einem Richtungssteuerventil der ersten Ventilgruppe jeweils ein erstes und ein gesondertes zweites Rückschlagventil zugeordnet sind, welche fluidisch zwischen die Eingangsanschlussstelle und eine jeweils zugeordnete Pumpenleitung geschaltet sind. Dem ersten und/oder dem zweiten Rückschlagventil kann eine erste Blende fluidisch in Reihe geschaltet sein. Das erste und das zweite Rückschlagventil sind vorzugsweise so eingebaut, dass Druckfluid ausschließlich von den zwei betreffenden Pumpenleitungen zur Steueranschlussstelle leitbar ist, wobei ein Fluidaustausch zwischen den zwei betreffenden Pumpenleitungen unterbunden ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Eingangsanschlussstellen zweier Richtungssteuerventile der zweiten Ventilgruppe über eine zweite Blende fluidisch miteinander verbunden sind. Die betreffenden Richtungssteuerventile steuern vorzugsweise jeweils einen zugeordneten Hydromotor, welcher höchst vorzugsweise in den linken oder den rechten Fahrantrieb einer mobilen Arbeitsmaschine eingebaut ist. Die zweite Blende bewirkt, dass sich bei Geradeausfahrt eine sehr geringe Abweichung von der ideal geradlinigen Fahrbewegung ergibt. Die zweite Blende hat vorzugsweise einen konstanten Strömungswiderstand.
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Es kann vorgesehen sein, dass beim Betrieb eines Antriebssystems mit einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe zumindest eine Pumpenblende in Richtung eines kleineren Strömungswiderstands verstellt wird, wenn der maximale Förderstrom der Pumpe nicht ausreicht, um alle Aktuatoren entsprechend der Stellung des jeweils zugeordneten Richtungssteuerventils mit Druckfluid zu versorgen bzw. die unterschiedlichen Lastdrücke der Aktuatoren bei einer parallelen Anbindung an die Pumpe zu einem Stehenbleiben des lasthöheren Aktuators und einer Übermenge des lastniedrigeren Aktuators führen würde. Hierdurch erhalten die Richtungssteuerventile der ersten Ventilgruppe mehr Druckfluid als die Richtungssteuerventile der zweiten Ventilgruppe bzw. die Lastdruckunterschiede werden durch die Pumpenblende ausgeglichen und eine geeignete Mengenverteilung auf die Aktuatoren erzielt. Eine noch feinere Differenzierung kann durch die oben angesprochene erste Blende erreicht werden.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 ein Antriebssystem mit einer Ventilbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 den zentralen Abschnitt der Ventilbaugruppe nach 1;
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3 den zentralen Abschnitt einer Ventilbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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4 den ersten Abschnitt der Ventilbaugruppe nach 1;
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5 den zweiten Abschnitt der Ventilbaugruppe nach 1;
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6 den dritten Abschnitt der Ventilbaugruppe nach 1;
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7 den vierten und den fünften Abschnitt der Ventilbaugruppe nach 1;
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8 den sechsten Abschnitt der Ventilbaugruppe nach 1;
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9 einen siebten Abschnitt, der in Verbindung mit der Ventilbaugruppe gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendbar ist; und
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10 einen achten Abschnitt, der in Verbindung mit der Ventilbaugruppe gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendbar ist.
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1 zeigt ein Antriebssystem 10 mit einer Ventilbaugruppe 20 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Antriebssystem 10 ist beispielsweise Bestandteil eines Hydraulikbaggers. Es sind mehrere Aktuatoren 13 vorgesehen, die als Hydraulikzylinder oder Hydromotoren ausgebildet sein können. Im Rahmen des genannten Hydraulikbaggers kann es sich dabei um den Zylinder 13a für den Stiel, um die beiden parallel geschalteten Zylinder 13b für den Ausleger, den Hydromotor 13c für das Drehwerk, den Hydromotor 13d für den linken Fahrantrieb, den Hydromotor 13e für den rechten Fahrantrieb und den Zylinder 13f für die Schaufel handeln. Die Aktuatoren 13 sind jeweils über eine erste und eine zweite Arbeitsanschlussstelle 21; 22 an einen zugeordneten Abschnitt 26a–26f der Ventilbaugruppe 20 fluidisch angeschlossen.
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Das Gehäuse 28 der Ventilbaugruppe 20 kann aus mehreren gesonderten Ventilscheiben zusammen gesetzt sein, wobei der erste bis sechste Abschnitt 26a–26f und der zentrale Abschnitt 25 jeweils von einer gesonderten Ventilscheibe gebildet werden. Es ist aber ebenso denkbar, dass das Gehäuse 28 als einstückiger Ventilblock ausgebildet ist. In dem ersten bis sechsten Abschnitt 26a–26f ist jeweils ein einziges zugeordnetes Richtungssteuerventil 30 angeordnet, mit welchem die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit des zugeordneten Aktuators 13 gesteuert werden kann.
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Im zentralen Abschnitt 25 ist vorzugsweise kein Richtungssteuerventil 30 vorgesehen. Dort sind vielmehr die Pumpe 11 und der Tank 12 an einer Pumpenanschlussstelle 23 bzw. an einer Tankanschlussstelle 24 fluidisch angeschlossen. Die Pumpe 11 saugt Druckfluid, insbesondere Hydrauliköl, aus dem Tank 12 an und fördert es unter Druck zur Pumpenanschlussstelle 23. Von dort wird es über den zentralen Abschnitt 25 auf die erste und die zweite Pumpenleitung 51; 52 verteilt. Die erste und die zweite Pumpenleitung 51; 52 durchsetzen das Gehäuse 28 bei der ersten Ausführungsform in Längsrichtung 15 jeweils entlang aller Richtungssteuerventile 30. Die Richtungssteuerventile 30 sind dabei entlang der Längsrichtung 15 in einer Reihe nebeneinander angeordnet, wobei deren Ventilschieber senkrecht zur Längsrichtung 15 linearbeweglich sind.
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Weiter ist auf die beiden Tankleitungen 55 hinzuweisen, welche unmittelbar an die Tankanschlussstelle 23 fluidisch angeschlossen sind. Die Tankleitungen 55 durchsetzen das Gehäuse 28 in Längsrichtung 15 jeweils entlang aller Richtungssteuerventile 30. Über die Tankleitungen 55 kann das von den Aktuatoren 13 zurückströmende Druckfluid in den Tank 12 geleitet werden. Weiter ist auf die Steuerzulaufleitung 56 und die Steuerrücklaufleitung 57 hinzuweisen, welche das Gehäuse 28 in Längsrichtung 15 jeweils entlang aller Richtungssteuerventile 30 durchsetzen. Die Steuerölrücklaufleitung 57 ist dabei an eine weitere, gesonderte Tankanschlussstelle 24 angeschlossen, welche ebenfalls an den Tank 12 fluidisch angeschlossen ist. Die Steuerzulaufleitung 56 wird über eine gesonderte Steuerzulaufanschlussstelle 58, beispielsweise mittels einer gesonderten Steuerölpumpe 16, mit Druckfluid versorgt.
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Darüber hinaus ist eine Steuervorrichtung 14 vorgesehen, mit welcher die Richtungssteuerventile 30 betätigt und mit der das Verdrängungsvolumen bzw. der Förderstrom der Pumpe 11 eingestellt werden können.
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Die erste und die gesonderte zweite Pumpenleitung 51; 52 dienen in erster Linie dazu, die verschiedenen Aktuatoren 13 mit unterschiedlicher Priorität mit Druckfluid zu versorgen. Die höchste Priorität haben die Verbraucher 13b; 13c; 13d und 13e, welche ohne die erste Blende (Nr. 65 in 4) an die erste Pumpenleitung 51 angeschlossen sind. Die übrigen Aktuatoren 13a; 13f haben eine niedrigere Priorität. Die Priorität des Aktuators 13b ist besonders hoch, da er sowohl über die erste als auch über die zweite Pumpenleitung 51; 52 ungedrosselt versorgbar ist. Die Richtungssteuerventile 30 der Aktuatoren 13c; 13d; 13e, die nur an eine einzige Pumpenleitung, vorliegend an die erste Pumpenleitung 51, angeschlossen sind, gehören zu einer zweiten Ventilgruppe 32.
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2 zeigt den zentralen Abschnitt 25 der Ventilbaugruppe nach 1. Die erste Pumpenleitung 51 ist unmittelbar an die Pumpenanschlussstelle 23 angeschlossen. Die zweite Pumpenleitung 52 ist hingegen über eine stetig verstellbare Pumpenblende 50 mit der zweiten Pumpenleitung 52 fluidisch verbunden. Wenn der entsprechende freie Blendenquerschnitt groß ist, fließt viel Druckfluid in die zweite Pumpenleitung 52, so dass die Priorisierung der Aktuatoren 13b; 13c; 13d und 13e vermindert bzw. aufgehoben wird. Durch Verkleinern der genannten Blendenquerschnittsfläche kann das Ausmaß der Priorisierung für die oben angesprochenen Aktuatoren 13b; 13c; 13d und 13e eingestellt werden.
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Die Pumpenblende 50 wird ebenso wie die stetig verstellbare Entlastungsblende 54 mit einem jeweils zugeordneten Vorsteuerventil 53 hydraulisch betätigt. Die Vorsteuerventile 53 werden wiederum elektromagnetisch von der Steuervorrichtung (Nr. 14 in 1) betätigt. Über das Entlastungsventil 54 kann Druckfluid von der Pumpenanschlussstelle 23 zur Tankanschlussstelle 24 geleitet werden. Das Entlastungsventil 54 ist geöffnet, wenn keiner der Aktuatoren bewegt wird bzw. wenn sich alle Richtungssteuerventile in der Mittelstellung befinden. Dann fließt das von der Pumpe geförderte Druckfluid mit geringem Gegendruck in den Tank. Parallel dazu wird vorzugsweise das Verdrängungsvolumen der Pumpe verkleinert. Sobald einer der Aktuatoren bewegt wird, wird das Entlastungsventil 54 verschlossen, so dass sich in der ersten und der zweiten Pumpenleitung 51; 52 Druck aufbauen kann. Der letztgenannte Druck wird durch das zweite Druckbegrenzungsventil nach oben auf einen vorgegebenen Wert begrenzt. Über das zweite Druckbegrenzungsventil 27 ist Druckfluid vom Pumpenanschluss 23 zum Tankanschluss 24 leitbar.
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3 zeigt den zentralen Abschnitt 25' einer Ventilbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Der zentrale Abschnitt 25' ersetzt dabei den zentralen Abschnitt (Nr. 25 in 1) der ersten Ausführungsform, wobei die übrigen ersten bis sechsten Abschnitte (Nr. 26a–26f in 1) identisch weiterverwendet werden.
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Bei der zweiten Ausführungsform erstreckt sich die erste Pumpenleitung 51 nicht mehr über die gesamte Länge des Gehäuses. Vielmehr erstreckt sie sich ausgehend vom zentralen Abschnitt 25' entlang der Längsrichtung 15 entlang aller dortigen Richtungssteuerventile 30, so dass in Bezug auf 1 nur noch die Aktuatoren 13a und 13b aus der ersten Pumpenleitung mit Druckfluid versorgt werden. In die entgegengesetzte Richtung durchsetzt eine weitere zweite Pumpenleitung 52' das Gehäuse. Diese zweite Pumpenleitung 52' wird im dritten bis sechsten Abschnitt (Nr. 26c–26f) von demselben Kanal gebildet, der bei der ersten Ausführungsform die erste Pumpenleitung gebildet hat. Der Unterschied besteht einzig darin, dass der betreffende Kanalabschnitt 52' nunmehr über eine weitere, gesonderte stetig verstellbare Pumpenblende 50' mit der Pumpenanschlussstelle 23 verbunden ist. Hierdurch ist es möglich, die Prioritäten der unterschiedlichen Aktuatoren hinsichtlich der Versorgung mit Druckfluid feiner zu differenzieren. Insbesondere wird der Aktuator 13f in 1 nunmehr über zwei zweite Pumpenleitungen 52; 52' versorgt, welche beide gegenüber der ersten Pumpenleitung 51 abgedrosselt sein können. Die entsprechende Versorgungspriorität liegt also zwischen der Priorität der Aktuatoren 13a; 13b in 1 und der Priorität der Aktuatoren 13c; 13d; 13e in 1.
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4 zeigt den ersten Abschnitt 26a der Ventilbaugruppe nach 1. Hierbei handelt es sich um einen Endabschnitt, der an das in 1 linke Ende der Ventilbaugruppe angebaut wird. Die erste und die zweite Pumpenleitung 51; 52, die Tankleitungen 55, die Steuerzulaufleitung 56 und die Steuerrücklaufleitung 57 enden im ersten Abschnitt 26a. Im Gegensatz dazu durchsetzen die genannten Leitungen 51; 52; 55; 56; 57 den zweiten bis fünften Abschnitt (Nr. 26b–26e in 1) über ihre gesamte Breite in Längsrichtung 15. Der sechste Abschnitt (Nr. 26f in 1) bildet einen weiteren Endabschnitt der Ventilbaugruppe.
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Das Richtungssteuerventil 30 hat eine erste und eine zweite Arbeitsstellung 35; 36 und eine Mittelstellung 37, wobei die Mittelstellung 37 zwischen der ersten und der zweiten Arbeitsstellung 35; 36 angeordnet ist. In der Mittelstellung 37 ist die Eingangsanschlussstelle des Richtungssteuerventils 30 gesperrt. In der ersten Arbeitsstellung 36 ist die Eingangsanschlussstelle 33 mit der ersten Arbeitsanschlussstelle 21 fluidisch verbunden, wobei sich der entsprechende Blendenquerschnitt im Richtungssteuerventil 30 bei einer Bewegung von der Mittelstellung 37 in die erste Arbeitsstellung 35 stetig vergrößert. In der zweiten Arbeitsstellung 36 ist die Eingangsanschlussstelle 33 mit der zweiten Arbeitsanschlussstelle 22 fluidisch verbunden, wobei die entsprechende Blende im Richtungssteuerventil 30 ebenfalls stetig verstellbar ist.
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Die Eingangsanschlussstelle
33 ist über ein erstes Rückschlagventil
61 an die erste Pumpenleitung
51 angeschlossen und parallel dazu über ein zweites Rückschlagventil
62 an die zweite Pumpenleitung
52. Die Rückschlagventile
61;
62 bewirken, dass Druckfluid ausschließlich von der ersten bzw. zweiten Pumpenleitung
51;
52 zur Steueranschlussstelle
33 fließen kann. Es ist nicht möglich, dass Druckfluid von der Steueranschlussstelle
33 zurück in die erste oder die zweite Pumpenleitung
51;
52 fließen kann. Weiter ist es nicht möglich, dass Druckfluid zwischen der ersten und der zweiten Pumpenleitung
51;
52 ausgetauscht wird. Anstelle der einfachen Rückschlagventile
61;
62 können auch kompliziertere Ventile zum Einsatz kommen, welche ebenfalls den Rückfluss von Druckfluid verhindern können. Rein beispielhaft wird auf das Ventil gemäß der
deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 102014204070.1 oder das Ventil gemäß der
US 4 779 836 A1 verwiesen. Wegen der vorstehend beschriebenen Verbindung zu zwei Pumpenleitungen
51;
52 gehört das vorliegende Richtungssteuerventil
30 definitionsgemäß zur ersten Ventilgruppe
31.
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Zwischen das erste Rückschlagventil 61 und die Eingangsanschlussstelle 33 ist eine erste Blende 65 geschaltet, welche bewirkt, dass der Aktuator 13a in 1 mit einer etwas niedrigeren Priorität mit Druckfluid versorgt wird als der Aktuator 13b in 2, bei dem die erste Blende fehlt, wobei der betreffende zweite Abschnitt (Nr. 26b in 5) im Übrigen nahezu identisch zum vorliegenden ersten Abschnitt 26a ausgebildet ist.
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In der ersten Arbeitsstellung
35 ist die zweite Arbeitsanschlussstelle
22 mit einer Tankleitung
55 fluidisch verbunden, wobei in der zweiten Arbeitsstellung
36 die erste Arbeitsanschlussstelle
21 mit der anderen Tankleitung
55 fluidisch verbunden ist. Das Richtungssteuerventil
30 wird mit einem oder zwei Druckregelventilen
70 hydraulisch gegen die Kraft der Rückstellfedern
38 verstellt. Das Druckregelventil
70 kann beispielsweise gemäß der
DE 10 2012 222 399 A1 ausgebildet sein, so dass wahlweise einer der beiden Stelldrücke
71;
72 für die beiden Stellrichtungen des Richtungssteuerventils
30 regeln kann. Das Druckregelventil
70 wird von der Steuervorrichtung (Nr.
14 in
1) elektromagnetisch betätigt. Es ist an die Steuerölzulaufleitung
56 und die Steuerölrücklaufleitung
57 fluidisch angeschlossen. Die vorgespannten Rückstellfedern
38 beaufschlagen das Richtungssteuerventil
30 mit ihrer Federkraft in Richtung der Mittelstellung
33.
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Die erste und die zweite Arbeitsanschlussstelle 21; 22 sind jeweils an ein zugeordnetes erstes Druckbegrenzungsventil 63 angeschlossen, welches den dortigen Druck nach oben auf einen vorgegebenen Wert begrenzt. Weiter ist die zweite Arbeitsanschlussstelle 22 an ein Lasthalteventil 64 angeschlossen, so dass sich der betreffende Aktuator (Nr. 13a in 1) nicht aufgrund von Leckagen durch sein Eigengewicht absenkt. Das Lasthalteventil 64 ist hydraulisch entsperrbar, wobei es durch den Stelldruck 71, welcher das Richtungssteuerventil 30 in Richtung der ersten Arbeitsstellung 35 beaufschlagt, entsperrt wird.
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5 zeigt den zweiten Abschnitt 26b der Ventilbaugruppe nach 1. Der zweite Abschnitt 26b ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zum ersten Abschnitt ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 4 verwiesen wird. In 4 und 5 sind gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Der zweite Abschnitt 26b ist als Zwischenabschnitt ausgebildet, der zwischen zwei beliebige andere Abschnitte der Ventilbaugruppe eingebaut werden kann. In 1 ist er beispielhaft zwischen den ersten und den zentralen Abschnitt eingebaut. Die erste und die zweite Pumpenleitung 51; 52, die Tankleitungen 55, die Steuerzulaufleitung 56 und die Steuerrücklaufleitung 57 durchsetzen den zweiten Abschnitt 26b über seine gesamte Breite in Längsrichtung 15, so dass jeweils eine Fluidaustauschverbindung zu den beiden angrenzenden Abschnitten besteht. Wie bereits angesprochen wurde die erste Blende (Nr. 65 in 4) gegenüber dem ersten Abschnitt weggelassen.
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6 zeigt den dritten Abschnitt 26c der Ventilbaugruppe nach 1. Der dritte Abschnitt 26c ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zum zweiten Abschnitt ausgebildet. Dementsprechend wird diesbezüglich auf die Ausführungen zu 4 und 5 verwiesen. In den 4, 5 und 6 sind gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Der dritte Abschnitt 26c ist wie der zweite Abschnitt ebenfalls als Zwischenabschnitt ausgebildet, der zwischen zwei beliebige andere Abschnitte eingebaut werden kann, wobei er in 1 zwischen den zentralen Abschnitt und den vierten Abschnitt eingebaut ist. Das vorliegende Richtungssteuerventil 30 gehört definitionsgemäß zur zweiten Ventilgruppe 32, da die Eingangsanschlussstelle 33 nur noch mit einer einzigen Pumpenleitung, nämlich mit der ersten Pumpenleitung 51 fluidisch verbunden ist. Die entsprechende Verbindung erfolgt wiederum mit einem ersten Rückschlagventil 61. Die erste Blende ist vorzugsweise nicht vorhanden.
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Der dritte Abschnitt 26c ist vorliegend für die Betätigung des Hydromotors des Drehwerks eines Hydraulikbaggers ausgelegt. Daher fehlen die zweiten Druckbegrenzungsventile und das Lasthalteventil. Die zweiten Druckbegrenzungsventile befinden sich stattdessen vorzugsweise unmittelbar am genannten Hydromotor.
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7 zeigt den vierten und den fünften Abschnitt 26d; 26e der Ventilbaugruppe nach 1. Der vierte und der fünfte Abschnitt 26d; 26e sind mit Ausnahme der optionalen zweiten Blende 66 identisch zueinander ausgebildet. Sie sind jeweils bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zum dritten Abschnitt ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 4 bis 6 verwiesen wird. In den 4 bis 7 sind gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Der vierte und der fünfte Abschnitt 26d; 26e sind für die Betätigung der Hydromotoren des linken und des rechten Fahrantriebs eines Hydraulikbaggers ausgelegt. Hier ergibt sich die Besonderheit, dass die Pumpe (Nr. 11 in 1) sehr viel mehr Druckfluid fördern kann als ein einzelner der genannten Hydromotoren aufnehmen kann. Daher wurden Vorkehrungen getroffen, dass die genannten Hydromotoren nicht durch Überversorgung mit Druckfluid beschädigt werden. Namentlich wird das erste Rückschlagventil durch eine Druckwaage 60 ersetzt. Die erste Pumpenleitung 51 ist über eine stetig verstellbare Blende in der Druckwaage 60 mit der Eingangsanschlussstelle 33 verbunden. In Schließrichtung der genannten Blende wird die Druckwaage 60 von der Kraft einer vorgespannten Feder 68 und vom Druck an einer Lastabgriffstelle 34 beaufschlagt. In Öffnungsrichtung der genannten Blende wird die Druckwaage 60 vom Druck in der ersten Pumpenleitung 61 beaufschlagt. In die entsprechenden Steuerleitungen sind mehrere Blenden geschaltet, um Systemschwingungen zu dämpfen.
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Die Lastabgriffstelle 34 des vorliegenden Richtungssteuerventils 30 ist in der ersten Arbeitsstellung 35 an die erste Arbeitsanschlussstelle 21 fluidisch angeschlossen, wobei sie in der zweiten Arbeitsstellung 36 an die zweite Arbeitsanschlussstelle 22 fluidisch angeschlossen ist, wobei die Lastabgriffstelle 34 in der Mittelstellung 37 entweder gesperrt oder mit der Steuerrücklaufleitung 57 fluidisch verbunden ist. In den beiden Arbeitsstellungen 35; 36 liegt also der zulaufseitige Druck an der Lastabgriffstelle 34 an, so dass die Druckwaage 60 die Differenz zwischen dem vorgenannten Druck und dem Druck in der ersten Pumpenleitung 51 auf das Druckäquivalent der Feder 68 einregelt. Damit kann der Fluidstrom zu den betreffenden Aktuatoren (Nr. 13d; 13e in 1) nicht über einen vorgegebenen Wert hinaus ansteigen, der vom kleinsten Blendenwiderstand im Richtungssteuerventil 30 und vom Druckäquivalent der Feder 68 abhängt.
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Über die zweite Blende 66 sind die Eingangsanschlussstellen 33 der Richtungssteuerventile 30 des vierten und des fünften Abschnitts 26d; 26e fluidisch miteinander verbunden. Hierdurch wird erreicht, dass sich bei Geradeausfahrt der linke und der rechte Fahrantrieb sehr exakt gleich schnell bewegen, so dass sich eine möglichst geringe Abweichung von einer exakt geraden Fahrlinie ergibt.
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8 zeigt den sechsten Abschnitt 26f der Ventilbaugruppe nach 1. Dieser ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zum ersten Abschnitt nach 4 ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 4 verwiesen wird. Dabei sind in den 4 und 8 gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Der sechste Abschnitt 26f bildet den Endabschnitt, der am zum ersten Abschnitt gegenüberliegenden Ende der Ventilbaugruppe angeordnet ist. Er ist daher im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zum ersten Abschnitt ausgebildet.
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9 zeigt einen siebten Abschnitt 26g, der in Verbindung mit der Ventilbaugruppe gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendbar ist. Der siebte Abschnitt 26g ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zum vierten bzw. fünften Abschnitt ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 4 bis 7 verwiesen wird. Dabei sind in den 4 bis 7 und 9 gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Der siebte Abschnitt 26g ist zur Steuerung einer beliebigen bisher noch nicht angesprochenen Funktion eines Hydraulikbaggers ausgelegt. Er ist als Zwischenabschnitt ausgeführt, der zwischen zwei beliebige Abschnitte der ersten oder der zweiten Ausführungsform eingebaut werden kann. Das vorliegende Richtungssteuerventil 30 gehört definitionsgemäß zur zweiten Ventilgruppe 32, da es nur von einer einzigen Pumpenleitung her, vorliegend von der ersten Pumpenleitung 51 her, mit Druckfluid versorgt wird.
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Das Richtungssteuerventil 30 ist ebenfalls mit der bereits angesprochenen Lastabgriffstelle 34 ausgestattet. Diese ist jedoch zusätzlich an ein Druckreduzierventil 67 angeschlossen. Das Druckreduzierventil 67 kann von der Steuervorrichtung (Nr. 14 in 1) elektromagnetisch verstellt werden. Es bewirkt eine gezielte Begrenzung des an der Lastabgriffstelle 34 anliegenden Drucks, welcher die Druckwaage 60 beaufschlagt. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass die Lastabgriffstelle 34 über eine zugeordnete Blende im Richtungssteuerventil 30 mit der ersten bzw. zweiten Arbeitsanschlussstelle 21; 22 verbunden ist, so dass über das Druckreduzierventil 67 nur ein kleiner Fluidstrom zur Tankleitung 55 hin abfließt.
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Hinzuweisen ist außerdem auf die zusätzliche Schaltstellung der Druckwaage 60' gegenüber der Druckwaage 60 in 7. Diese verhindert den Rückfluss von Druckfluid von der Eingangsanschlussstelle 33 in die erste Pumpenleitung 51.
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Durch geeignete Einstellung des Druckreduzierventils 67 kann die maximale Kraft, mit welcher der an den siebten Abschnitt 26g angeschlossene Aktuator arbeitet, gezielt begrenzt werden.
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Ebenso wie bei dem ersten, dem zweiten und dem sechsten Abschnitt sind der erste und der zweite Arbeitsanschluss 21; 22 jeweils mit einem ersten Druckbegrenzungsventil 63 ausgerüstet, welches den dortigen Druck auf einen vorgegebenen Wert nach oben hin begrenzt.
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10 zeigt einen achten Abschnitt 26h, der in Verbindung mit der Ventilbaugruppe gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendbar ist. Der achte Abschnitt 26h ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zum vierten und fünften Abschnitt ausgebildet. Er ist für die Betätigung eines Hydromotors eines Fahrantriebs eines Hydraulikbaggers ausgelegt, so dass er als kostengünstiger Ersatz für den vierten oder fünften Abschnitt verwendet werden kann.
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Das Richtungssteuerventil 30 hat, wie beim ersten Abschnitt und abweichend vom vierten bzw. fünften Abschnitt, keine Lastabgriffstelle. Die Druckwaage des vierten bzw. fünften Abschnitts wurde durch ein Strombegrenzungsventil 80 ersetzt. Das Strombegrenzungsventil 80 umfasst eine feste Blende 81 und eine dazu in Reihe geschaltete Druckwaage 83, die vorliegend stromabwärts zur Blende 81 angeordnet ist. In Schließrichtung wird die stetig verstellbare Druckwaage 83 vom Druck stromaufwärts der Blende 81 beaufschlagt. In Öffnungsrichtung wird die Druckwaage 83 von einer vorgespannten Feder 82 und dem Druck stromabwärts der Blende 81 beaufschlagt. Das Druckäquivalent der Feder 82 und der Drosselwiderstand der Blende 82 sind so gewählt, dass das Strombegrenzungsventil 80 den hindurchfließenden Volumenstrom auf den für den angeschlossenen Hydromotor maximal zulässigen Volumenstrom einregeln will. Im Normalbetrieb sind die Pumpe und das vorliegende Richtungssteuerventil 30 jedoch so eingestellt, dass ein kleinerer Volumenstrom durch das Strombegrenzungsventil 80 fließt, so dass die Druckwaage 81 ganz geöffnet ist, wobei sie die Steuerung des Fahrantriebs im Wesentlichen nicht beeinflusst. Nur wenn ausnahmsweise zu viel Druckfluid durch das Strombegrenzungsventil 80 fließt, tritt die Regelfunktion in Kraft und begrenzt den Volumenstrom auf den vorgewählten Wert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebssystem
- 11
- Pumpe
- 12
- Tank
- 13
- Aktuator
- 13a
- Zylinder für Stil
- 13b
- Zylinder für Ausleger
- 13c
- Hydromotor für Drehwerk
- 13d
- Hydromotor für linken Fahrantrieb
- 13e
- Hydromotor für rechten Fahrantrieb
- 13f
- Zylinder für Schaufel
- 14
- Steuervorrichtung
- 15
- Längsrichtung
- 16
- Steuerölpumpe
- 20
- Ventilbaugruppe
- 21
- erste Arbeitsanschlussstelle
- 22
- zweite Arbeitsanschlussstelle
- 23
- Pumpenanschlussstelle
- 24
- Tankanschlussstelle
- 25
- zentraler Abschnitt (erste Ausführungsform)
- 25'
- zentraler Abschnitt (zweite Ausführungsform)
- 26a
- erster Abschnitt
- 26b
- zweiter Abschnitt
- 26c
- dritter Abschnitt
- 26d
- vierter Abschnitt
- 26e
- fünfter Abschnitt
- 26f
- sechster Abschnitt
- 26g
- siebter Abschnitt
- 26h
- achter Abschnitt
- 27
- zweites Druckbegrenzungsventil
- 28
- Gehäuse
- 30
- Richtungssteuerventil
- 31
- erste Ventilgruppe
- 32
- zweite Ventilgruppe
- 33
- Eingangsanschlussstelle
- 34
- Lastabgriffstelle
- 35
- erste Arbeitsstellung
- 36
- zweite Arbeitsstellung
- 37
- Mittelstellung
- 38
- Rückstellfeder
- 50
- Pumpenblende
- 50'
- Pumpenblende
- 51
- erste Pumpenleitung
- 52
- zweite Pumpenleitung
- 52'
- zweite Fluidleitung
- 53
- Vorsteuerventil
- 54
- Entlastungsblende
- 55
- Tankleitung
- 56
- Steuerzulaufleitung
- 57
- Steuerrücklaufleitung
- 58
- Steuerzulaufanschlussstelle
- 60
- Druckwaage
- 60'
- Druckwaage
- 61
- erstes Rückschlagventil
- 62
- zweites Rückschlagventil
- 63
- erstes Druckbegrenzungsventil
- 64
- Lasthalteventil
- 65
- erste Blende
- 66
- zweite Blende
- 67
- Druckreduzierventil
- 68
- Feder an der Druckwaage
- 70
- Druckregelventil
- 71
- erste Stelldruck
- 72
- zweiter Stelldruck
- 80
- Strombegrenzungsventil
- 81
- Blende am Strombegrenzungsventil
- 82
- Feder am Strombegrenzungsventil
- 83
- Druckwaage des Strombegrenzungsventils
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 791754 B1 [0002]
- DE 102014204070 [0041]
- US 4779836 A1 [0041]
- DE 102012222399 A1 [0043]
