DE19520451C1 - Hydraulisches System - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System gemäß gattungsbildendem Teil des ersten Pa
tentanspruches.
Bei Steuerschiebern nach dem Prinzip der lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung (LUDV)
gibt es unterschiedliche Möglichkeiten des Abgriffes und der Weiterleitung des sogenannten
Load-Sensing (LS)-Signals. Einerseits gibt es die Möglichkeit, dieses Signal über ein aufwen
diges in die Schiebersektionen integriertes System von Meldeleitungen das Load-Sensing-
Signal an den Pumpenregler weiterzuleiten. Andererseits besteht die Möglichkeit, in die Kom
pensatorkolben weitere Kolben einzubauen, die mit einer relativ schwachen Feder ausgerüstet
sind. Die Kompensatorkolben können auch so ausgebildet sein, daß sie über eine Steueröff
nung das Load-Sensing-Signal weiterleiten. Die erstgenannte Ausführung ist aufwendig, wäh
rend die beiden letztgenannten bezüglich der Signalabgabe derart empfindlich sind, daß über
die Steuerkanten bei den kleinen Ölströmen ein druckgenaues Weiterleiten des Load-Sensing-
Signals nicht immer gewährleistet ist. Dies bewirkt eine ungenaue Ansteuerung des Pumpen
reglers, was sich wiederum negativ auf die Gesamtsteuerung, d. h. die Ansteuerung einzelner
oder mehrerer Verbraucher auswirkt.
Die DE-A 34 43 354 betrifft eine Hydraulikanlage, die über eine beispielsweise von einem Die
selmotor angetriebene Pumpe verfügt die Druckmittel über Wegeventile Verbrauchern zuleitet.
Der Drehzahlregler der Einspritzpumpe des Dieselmotors wird mit Hilfe eines druckbeauf
schlagten Stellzylinders beeinflußt, auf den der zwecks Drehzahlanhebung der Brennkraftma
schine erzeugte Druck in einer Steuerleitung einwirkt. Dieser Druck wird im Zusammenwirken
eines der Wegeventile für einen einfach wirkenden Verbraucher und eines Druckregelventils so
gesteuert, daß beim Betätigen eines üblichen Wegeventils in der Leitung ein konstanter Druck
erzeugt wird. Beim Betätigen des anderen Wegeventils für den einfach wirkenden Verbraucher
kommt eine spezielle Steuerkante zur Wirkung, wodurch ein proportional zur Auslenkung des
Steuerschiebers ansteigender Druck in der Leitung erzeugt wird. Dadurch wird die Drehzahl der
Brennkraftmaschine und damit der Pumpe erhöht und so eingestellt, daß die Verbraucher ge
rade die benötigte Druckmittelmenge erhalten. Auf diese Weise ist ein wirtschaftlicher Betrieb
möglich.
Aus der US-A 2, 892, 312 ist eine hydraulische Anlage für Traktoren bekannt, die mit Arbeitszy
lindern zum Betreiben von mehreren Arbeitsgeräten ausgerichtet ist, wobei diese Arbeitszylin
der von einer Pumpe gespeist werden, deren Förderdruck lastunabhängig gesteuert wird, und
wobei die Arbeitszylinder unter Verwendung eines Steuerschiebers und eines Steuerventils
jeweils separat angesteuert werden.
Einem Linde-Bericht aus "Technik und Wissenschaft", Nr. 63, 1969, Seiten 5-8 ist die Be
schreibung der Linde-Synchro-Control (LSC) für mobile Hydraulik-Anwendungen zu entneh
men. Das System arbeitet nach dem Load-Sensing-Prinzip. Es verbessert erheblich die gleich
zeitige Betätigung verschiedener Funktionen von Hydraulik-Systemen im offenen Kreislauf. Die
Linde-Synchro-Control (LSC)-Ventile sind einzelne Ventilsektionen. Die geeignete Kombination
für verschiedene Maschinen wird dadurch erreicht, daß man die Einzelsektionen auf entspre
chende Ventilplatten montiert. Die Ventilplatten beinhalten lediglich die Verbindungskanäle, wie
z. B. den Eingangskanal von der Pumpe, Verbindungskanäle zu und von den Ventilen, die
Rücklaufleitung und den Anschluß des Rücklaufs zum Tank. In den Ventilsektionen sind die
eigentlichen Funktionselemente untergebracht. Die Ventile selbst sind in Kolbenbauart ausge
führt, haben eine federzentrierte geschlossene Mittelstellung und werden hydraulisch betätigt.
Der maximale Kolbenhub ist einstellbar, und da das Druckgefälle an den Steuerkanten kon
stant gehalten wird, bedeutet dies, daß der maximale Ölstrom, der durch das Ventil fließen soll,
an den Endanschlägen des Ventils begrenzt werden kann. Eine Druckwaage ist im Innern des
Ventilkolbens angeordnet. Die Wechselventile für das LS-Signal befinden sich im Innern der
Druckwaagen und bewegen sich mit diesem in den Ventilkolben.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, eine Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durch
flußverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen dahingehend
weiterzubilden, daß sich eine kostengünstige, einfache und störungsunanfällige Lösung ergibt,
bei welcher der benötigte Ölstrom zuverlässig und druckgenau an den Pumpenregler weiterge
leitet wird.
Dieses Ziel wird durch die im kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruches angegebenen
Merkmale erreicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu ent
nehmen. Neben kugelförmigen Verschlußelementen können auch geometrisch anders geform
te Elemente, wie z. B. Kegel, Verwendung finden.
Der Erfindungsgegenstand ist anwendbar für eine beliebige Anzahl von Verbrauchern, die
über einen nach dem Prinzip der lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung arbeitenden
Steuerschieber angesteuert werden. Wesentlicher Vorteil eines kugel- oder kegelförmigen Ver
schlußelementes gegenüber einem Kolben ist, daß das kugel- oder kegelförmige Verschluße
lement lediglich zwei definierte Stellungen kennt, nämlich "offen" oder "geschlossen", während
bei dem Einsatz eines Kolbens infolge der sich ständig ändernden Richtungswechsel sich le
diglich ein sogenanntes Anschnäbeln an den Steuerkanten einstellt, was sich letztendlich in der
ungünstigen Abgabe des benötigten Ölstromes widerspiegelt. Dieser Nachteil wird durch das
als Rückschlagventil ausgebildete Verschlußelement wirksam behoben, da es nun möglich ist,
durch den durch die Kugel- oder Kegelstellung "offen" freigegebenen Querschnitt einen ausrei
chenden Ölstrom an den Pumpenregler sowie die weiteren Kompensatoren abzugeben.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt
und wird wie folgt beschrieben.
Die einzige Figur zeigt als Prinzipskizze den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen
hydraulischen Systems mit einer beliebigen Anzahl von Verbrauchern; in diesem Beispiel aus
gebildet als Arbeitszylinder 1, 2, 3. Die Arbeitszylinder 1, 2, 3 werden über einen Steuerschieber
angesteuert, der nach dem Prinzip der lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung aufgebaut
ist, von dem lediglich die Steueröffnungen 4, 5, 6 dargestellt sind. Diese Steueröffnungen 4, 5, 6
sind durch den Fahrer veränderbar.
Unter der Annahme, daß der Arbeitszylinder 1 dem höchsten Lastdruck pz1 unterworfen ist, wird
die Verstellpumpe 7 den Förderstrom mit einem um den Load-Sensing-Differenzdruck ΔpLS
ihrer Verstelleinrichtung 8 höheren Druck ausgeben. Es gilt: pp = pz1 + ΔpLS.
Durch den um den Steuerdruckabfall in der Steueröffnung 4 verminderten Pumpendruck, der in
einem Druckraum 9 (zweiter Druckraum) wirkt, wird der als Steuerkolben 10 ausgebildete
Kompensator, dessen Schiebersektion dem Arbeitszylinder 1 zugeordnet ist, aufgesteuert, so
daß sein Ölstrom diesem Arbeitszylinder 1 zufließen kann. Gleichzeitig pflanzt sich der Zylin
derdruck pz1, der als LS-Signal zu dienen hat, über quer verlaufende Kanäle 11 im Steuerkol
ben 10 unter Anheben des hier kugelförmig ausgebildeten, ein Rückschlagventil bildenden
Verschlußelementes 12 über die Leitung 13, an welcher in Parallelschaltung auch die übrigen
Steuerkolbenkolben 14, 15 liegen, zur Verstelleinrichtung 8 der Verstellpumpe 7 fort. Wie be
reits dargelegt, können auch geometrisch anders geformte Rückschlagventile, wie z. B. Kegel,
zur Anwendung gelangen. Dieser Druck wirkt über einen in Längsrichtung verlaufenden Ver
bindungskanal 16 auch im Federraum 17 (erster Druckraum). Damit wirken der Lastdruck pz1
und der Äquivalenzdruck der Feder 18 dem Druck im zweiten Druckraum 9 entgegen, so daß
sich der Steuerkolben 10 selbsttätig so einstellt, daß über die sich bildende Drosselstelle 19 der
Förderstrom auf den Lastdruck pz1 vermindert wird. Der Druckabfall an der Drosselstelle 19
entspricht hierbei dem Äquivalenzdruck der Feder 18 (dieser ist relativ gering, 1 bis 8 bar).
Der Lastdruck pz1 des Arbeitszylinders 1 wird über die Leitung 13 auch den weiteren Steuerkol
ben 14, 15 zugeführt. Über die in Längsrichtung verlaufenden Verbindungskanäle 20, 21 steht
dieser Druck auch in den Federräumen 22, 23 (erste Druckräume) der Steuerkolben 14 und 15
an. In den Druckräumen 24, 25 wirkt der gleiche um den Druckabfall durch die Steueröffnungen
5, 6 verminderte Pumpendruck pp, wobei entsprechend dem LUDV-Prinzip die Druckabfälle in
den Steueröffnungen 4, 5, 6 aller Arbeitszylinder 1, 2, 3 gleich sind. Dadurch wird der Druck in
den zweiten Druckräumen 24, 25 durch die sich nach dem Druckwaagenprinzip einstellenden
Drosselöffnungen 26, 27 auf die gegenüber dem Druck pz1 im Arbeitszylinder 1 niedriger liegen
den Drücke pz2 bzw. pz3 in den Arbeitszylindern 2, 3 vermindert. Da in den zu den Kugelsitzen
28, 29 führenden quer verlaufenden Kanälen 42, 44 nur die Zylinderdrücke pz2 und pz3 herrschen,
werden die kugelförmigen Rückschlagelemente 30, 31 durch den über die Leitung 13 einge
steuerten höheren Druck pz1 auf ihre Sitze 28, 29 gedrückt, so daß ein Ölfluß von der Leitung
13 zu den Arbeitszylindern 2 und 3 verhindert wird. Das kugelförmige Rückschlagelement 12 ist
in diesem Beispiel infolge des in diesem Steuerkolben 10 herrschenden höheren Druckes von
seinem Ventilsitz 32 abgehoben und liegt an einem Anschlag 33 eines von oben in den Steuer
kolben 10 eingeführten Abschlußelementes 34 an, das gleichzeitig im Federraum 17 die Feder
18 führt. Das kugelförmige Rückschlagelement 12, 30, 31 ist somit in Abhängigkeit des sich am
jeweiligen Steuerkolben 10, 14, 15 einstellenden höheren Druckes zwischen seinen beiden defi
nierten Stellungen 32, 33; 28, 35; 29, 36 hin und her bewegbar. Jeder Steuerkolben 10, 14, 15 ist -
wie bereits dargelegt - mit in Längsrichtung verlaufenden Kanälen 37, 38, 39 sowie jeweils zwei
quer dazu verlaufenden Kanälen 11, 41; 42, 43; 44, 45 versehen. Im jeweiligen Abschlußelement
34, 46, 47 sind ebenfalls in Längsrichtung verlaufende Kanäle 16, 20, 21 zur Verbindung der Ar
beitszylinder 1, 2, 3 mit der zugehörigen Federkammer 17, 22, 23 eingearbeitet.
Die Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind durch folgende Merkmale gekennzeichnet:
- - die Querschnitte in den Load-Sensing-Meldeleitungen 11, 42, 44 sowie die von den kugel förmigen Rückschlagventilen 12, 30, 31 freigegebenen Querschnitte 37, 38, 39 können ohne nennenswerten Druckabfall den durch die Verstelleinrichtung 8 der Verstellpumpe 7 und/oder durch die Entspannungsblende 48 in den Tank 49 abfließenden Ölstrom durchleiten.
- - die Signalgabe ist absolut präzise und zuverlässig, da das kugelförmige Rückschlagventil 12, 30, 31 lediglich zwei definierte Stellungen 32, 33; 28, 35 sowie 29, 36 (offen - geschlos sen) aufweist und der LS-Strom nicht über Steuerkanten sich einregelnder Kolben abfließt.
- - die Leitungsführung ist stark vereinfacht.
Claims (8)
1. Hydraulisches System mit einer verstellbaren Förderpumpe (7) zum Versorgen mehrerer,
insbesondere als Arbeitszylinder (1, 2, 3) ausgebildeter, Verbraucher einer mobilen Bau-
und Arbeitsmaschine, die durch Steuerschieber jeweils separat ansteuerbar sind, dadurch
gekennzeichnet, daß jeweils zwischen der Steueröffnung (4, 5, 6) eines Steuerschiebers
und einem Arbeitszylinder (1, 2, 3) ein als Kompensator ausgebildetes Steuerventil ange
ordnet ist, welches einen axial verstellbaren Steuerkolben (10, 14, 15) enthält, dessen eine
Seite einem ersten Druckraum (17, 22, 23) zugeordnet ist, welcher den Steuerkolben
(10, 14, 15) durch die Kraft einer Feder (18) und den Druck des jeweils mit dem höchsten
Lastdruck beaufschlagten Arbeitszylinders (1 oder 2 oder 3) beaufschlagt, und dessen
entgegengesetzte Seite einem zweiten Druckraum (9, 24, 25) zugeordnet ist, welcher in die
Zuleitung des Steuerschiebers eingesetzt ist, und welcher eine zum Arbeitszylinder (1, 2, 3)
führende Steueröffnung (19, 26, 27) besitzt, die von der Kolbenkante des Steuerkolbens
(10, 14, 15) ansteuerbar ist, daß zwischen dem ersten Druckraum (17, 12, 23) und dem
zweiten Druckraum (9, 24, 25) des jeweiligen Kompensators ein Rückschlagventil
(12, 30, 31) vorgesehen ist, welches in Richtung auf den ersten Druckraum (17, 22, 23) öff
net, und daß die ersten Druckräume (17, 22, 23) und die zweiten Druckräume (9, 24, 25) an
eine Steuerleitung (13) angeschlossen sind, die zum lastdruckunabhängigen Steuern der
Förderpumpe (7) mit deren Verstelleinrichtung (8) verbunden sind, wobei der zweite
Druckraum (9 oder 24 oder 25) des mit dem jeweils höchsten Druck beaufschlagten Ar
beitszylinders (1 oder 2 oder 3) mit der Steuerleitung (15) in Verbindung steht, wohingegen
bei den mit niedrigen Drücken beaufschlagten Arbeitszylindern (1 oder 2 oder 3) der erste
Druckraum (17 oder 22 oder 23) mit der Steuerleitung (13) verbunden ist.
2. Hydraulisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlag
ventil (12, 30, 31) ein Verschlußelement aufweist, welches eine Kugel ist.
3. Hydraulisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlag
ventil (12, 30, 31) eine kegelförmige Sitzfläche aufweist.
4. Hydraulisches System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß jeder Steuerkolben (10, 14, 15) mindestens einen (37, 16; 38, 20; 39, 21) in
Längsrichtung sowie mindestens zwei quer dazu verlaufende Kanäle (11, 41; 42, 43; 44, 45)
beinhaltet, wobei der in Längsrichtung verlaufende Kanal (37, 16; 38, 20;39, 21) das Rück
schlagventil (12, 30, 31) enthält und die Arbeitszylinder (1, 2, 3) und die jeweiligen ersten
Druckräume (17, 22, 23) miteinander verbindet, einer der quer verlaufenden Kanäle (11
oder 42 oder 44) bei Auslenkung eines der Steuerkolben (10 oder 14 oder 15) das im
zweiten Druckraum (9, 24, 25) anstehende Drucksignal an den in Längsrichtung verlaufen
den Kanal (37 oder 38 oder 39) weiterleitet und ein weiterer quer verlaufender Kanal (41
oder 43 oder 45) dieses Signal über eine Leitung (13) einerseits an die Druckräume (22, 23
oder 17, 22 oder 17, 23) der weiteren Kompensatoren (14, 15; 10, 14; 10, 15) und andererseits
der Verstelleinrichtung (8) der Pumpe (7) übermittelt.
5. Hydraulisches System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Rückschlagventil (12, 30, 31) zwischen den quer zur Längsleitung
(37, 38, 39) verlaufenden Kanälen (11, 41; 42, 43; 44, 45) eingesetzt ist.
6. Hydraulisches System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Verschlußelement des Rückschlagventils (12, 30, 31) einen An
schlag (33, 35, 36) besitzt, der durch eine Stirnseite eines in den Steuerkolben (10, 14, 15)
eingesetzten Abschlußelementes (34, 46, 47) gebildet ist, das gleichzeitig als Führung für
die Feder (18) im ersten Druckraum (17, 22, 23) dient.
7. Hydraulisches System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zum ersten Druckraum (17, 22, 23) führende Kanal (16, 20, 21) durch
das Abschlußelement (34, 46, 47) verläuft.
8. Hydraulisches System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zum Federraum (17, 22, 23) führende Kanal innerhalb der Wandung
des Steuerkolbens (10, 14, 15) verläuft.
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1996
- 1996-02-27 DE DE59602308T patent/DE59602308D1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2892312A (en) * | 1958-01-27 | 1959-06-30 | Deere & Co | Demand compensated hydraulic system |
DE3443354A1 (de) * | 1984-11-28 | 1986-05-28 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Hydraulikanlage |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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DE-Z.: Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft, Nr. 63/1969, S. 5-8 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE59602308D1 (de) | 1999-08-05 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |