DE2419917C2

DE2419917C2 - Hydraulikanlage mit mehreren in Serie angeordneten Arbeitskreisen

Info

Publication number: DE2419917C2
Application number: DE2419917A
Authority: DE
Inventors: John Roger Joliet Ill. Cryder
Original assignee: Caterpillar Tractor Co Peoria Ill; Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1973-05-10
Filing date: 1974-04-25
Publication date: 1985-07-25
Also published as: CA990621A; GB1426699A; AU6818674A; JPS5018876A; JPS5827401B2; US3811363A; BE813740A; IT1011773B; AU473658B2; ZA742641B; FR2228972A1; FR2228972B1; BR7403229D0; DE2419917A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanlage mit mehreren in Serie angeordneten Arbeitskreisen, die je ein Steuerventil mit Ein- und Auslassen aufweisen, wobei der Einlaß des ersten Steuerventils mit der Druckseite einer Pumpe, der Auslaß des ersten Steuerventils über eine Verbindungslcitung mit dem Einlaß des /.weilen Steuerventils und dessen Auslaß bzw. der Auslaß des letzten der in Serie geschalteten Steuerventile mit der Pumpensaugseite verbunden sind.

Aus der DE-OS 20 38 060 ist eine derartige Anlage bekannt. An die Vcrbindungsleilung bzw. -leitungen sind Zweigleitungen angeschlossen, die zur Pumpensaugseite führen und Drosselventile enthalten, die der Druckbegrenzung allgemein dienen. Mit dieser Anlage läßt sich erreichen, daß .Strömungsmittel an den /weilen Arbeitskreis geliefert wird, wenn ein vorgegebener f'orderstrom der Pumpe überschritten wird. Mit der bekannten Hydraulikanlage ist es nicht möglich, eine vorbcstimmlc Pruckdiffercnz /.wischen beiden Arbeits-

■> kreisen aufrecht zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung Lsi es. die Hydraulikanlage so auszubilden, daß ein Vorrangeffekt für den ct-sicn Arbeitskreis erreicht wird, derart, daß bei Überschreiten eines bestimmten Pumpendruckes eine vorgewählte

to Druckdifferenz zwischen den Arbeitskreisen sichergestellt wird, so daß der erste Arbeitskreis auch dann voll arbeitsfähig ist, wenn alle Arbeitskreise in Funktion siiid.
•Uicsc Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst.

daß an die Verbindungsleitung ein zur Pumpcnsaugseile führender Bypaß-Kanal mit einem Differenzdruck-Regelventil angeschlossen Lsi. das in seine Schließstellung vorgespannt und entgegengesetzt dazu durch eine über eine Pilotleitung an die Pumpcndruckseite angcschlossene Steuereinrichtung derart aufsicuerbar isi. daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckes an der Pumpendruckseite und beim gleichzeitigen Betrieb des ersten und des zweiten Arbeitskreises eine vorgegebene Druckdifferenz zwischen diesen durch Öffnen des Bypaß-Kanals aufrecht erhalten wird.

Mit der erfindungsgemäßen Hydraulikanlage wird im Unterschied zum Stand der Technik erreicht, daß ausschließlich die aus der Verbindungsleilung in den Speicher an der Pumpennmgseite laufende Druckflüssigkeit

jo durch das Differcnzdruck-Rcgclvcntil strömt, um dadurch die vorbestimmte Druckdifferenz zwischen beiden Arbeitskreisen aufrecht zu halten. Die neue Hydraulikanlage arbeitet druckabhängig und nicht strömungsabhängig wie die eingangs beschriebene bckann-

j5 te Anlage.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Diffcrcnzdruck-Regclvcntil den wirksamen Querschnitt des IJypaß-Kanals in Abhängigkeit vom Druckanstieg auf der l'iimpcndruckscite oberhalb des vorgcgcbencn Wertes zunehmend vergröbert.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht noch darin, daß das Diffcrcnzdruck-Rcgclventil einen verschiebbaren Vcniilkörpcr aufweist, an dessen einer Seile eine Druckfeder und an dessen anderer Seite ein koaxialer Kolben der Steuereinrichtung angreifen, der in eine Zylinderkammer hineinragt, an welche die Pilotleitung angeschlossen ist.

Schließlich ist vortcilhaflcrwcise bei einer Hydraulikanlage, deren Arbeitskreise je cii Druckbcgrcnzungs-

V) ventil aufweisen, vorgesehen. dal3 die Druckbegrenzungsventil so eingestellt sind, daß dasjenige des ersten Arbeitskreises oberhalb und dasjenige des /weilen Arbeitskreises unterhalb des vorgegebenen Ansprechdruckes des Diffcrenzdruck-Rcgelvcniils anspricht.

V) Anhand der einzigen F i g. 1 sei die neue Hydraulikanlage beispielsweise näher beschrieben.

Eine Steuereinrichtung 12 weist zwei Steuerventile 82, 148 auf, die mil einem Differenzdruckregler 10 verbunden sind, um die hydraulische Lenkung eines l-ahrzcugcs 14 vorrangig vor dessen hydraulischem Greifer 50 zu bedienen.

Das Fahrzeug 14 besteht aus Hinterrahmen 16, Hinterachse 18.1 linierrädern 20. Vorderrahmen 26. Vorder achse 28, Vorderrädern 30. .Schwenkverbindung 32 /wisehen beiden «ahmen Ib, 2b. Lcnk/ylindcrn 3b, 38 /wischen Schwenklagern 40, 42, 44, 4b, dem Greifer 50 mil l-'uß 51, Drehlager 52 an einem Ausleger 53. das mittels Trägern 54,55, 5b am I linlerrahmcn Ib befestigt ist.

Der Greifer hat Greifgabeln 57,58, Betätigungszylinder 62,64 und Anlenklaschen 66,68.

Aus einem saugseiligen Speicher 76 versorgt eine Pumpe 74 über eine Druckleitung 78 das erste Steuerventil 82, dessen parallele Bohrungen 86, 88, einen mit der Druckleitung 78 verbundenem Einlaß 89, zwei Arbeilsöffnungen 90,92 und zwei Auslässe 96,98 aufweist. Ein hohler Kolben 100 in der Bohrung 88 wird von einem Druckbegrenzungsventil 101 und einem Pendelventil 102 mit Pendelkolben 136 gesteuert, dessen Signalöffnung 103 über eine Leitung 104 mit einer /wischen Kolben 100 und Steuerstift 101 angeordneten Kammer 105 in Verbindung steht Der Kolben 100 sitzt normalerweise auf einer Büchse 306, deren Innenraum 108 über öffnungen 107 mit dem Einlaß 89 kommuniziert Versetzt angeordnete Regulieröffnungen 109 des Kolbens 100 verbinden den Innenraum 108 mit dem Auslaß 98 wenn der Kolben verschoben wird.

In der Bohrung 86 ist ein Steuerkolben 116 verschiebbar gelagert, der mittels einer Feder 118 in Neulralstellung gehalten wird Leitungen 120, 122 verbinden die Arbeitsöffnungen 90, 92 mit den Lenkzylinuern 36, 38 des Fahrzeuges 14. Signallcitungcn 126, 128 verbinden die Leitungen 120,122 mit Signalöffnungen 130,132, des Pendelventils 1OZ Eine Verbindungsleitung 144 verbindet die Auslässe 96,98 mit dem Einlaß 146 des zweiten Steuerventils 148, das als Vierwegventil ausgebildet ist, und aus einem Gehäuse 150 mit Steuerkolben 152 besteht und einen Einlaß 146, zwei Arbeitsöffnungen 154, 156 und einen Auslaß 158 aufweist Leitungen 162, 164 verbinden die Arbeitsöffnungen 154,156 mit den Betätigungszylindern 62, 64. In Neulralstellung des zweiten Steuerventils 148 steht der Auslaß 158 mil. dem Einlaß 146 in Verbindung. Ein Kanal 170 mit Absperrventil 172 verbindet den Einlaß 146 mit einer Ringnut 174, zur wahlweiscn Versorgung der Arbeitsöffnungen 154, 156. Der Auslaß 158 ist über eine Rücklauflcitung 176 mit dem saugseitigen Speicher 76 verbunden.

Ein Druckbegrenzungsventil 180 sitzt in einer, die Verbindungsleitung 144 mit Rücklauflcitung 176 verbindenden Leitung 182 und begrenzt den maximalen Arbeitsdruck im zweiten Arbeitskreis unabhängig vom Druck im ersten Arbeitskreis beispielsweise auf etwa 140 bar.

Der D^;ffcrenzdruckrcglcr 10 in zwischen Verbindungsleitung 144 und Rücklauflcitung 176 angeordnet und besieht aus einem Differenzdruck-Regelventil mit einem mehrteiligen Gehäuse 192. das eine dicke Bohrung 194 und eine anschließende koaxiale dünne Bohrung 196 aufweist. Ersterc ist in einen Bypaß-Kanal 244, 246 .-ngcordnel, dessen Zweig 244 ihren Einlaß mi! der Verbir.dungsleilu.ng 144 und dessen Zweig den Auslaß 200 mil der Rücklauflciiung J76 verbindet. An die dünne Bohrung 194, die einen Kolben 240 lagert, schließt sich eine Zylinderkammer 208 an. die bei verschlossen und mittels eines Anschlusses 206 über eine Pilotleitung 250 an die Piimpcndriiekleitiirig 78 angeschlossen ist.

In der dicken Bohrung 194 ist ein hohler Ventilkörper 220 verschiebbar gelagert, der von Federn 222 gegen eine, /wischen den Bohrungen 194,196 gebildete Schulter 224. gedruckt wird. In dieser Position ist der Einlaß 198 gesperrt. Im Mantel des Ventilkörpers 220 sind axial gestaffelte Kinlriiisöffnimgen 228 und im l.iingsabsland quer ausgerichtete Ausirittsöffiuingcn 230 vorgeseheil, die über den Iniienr.iMni 252 miteinander kommunizieren, tier an einer Stirnseite diiirli einen Kinsal/ 234 verschlossen ist und über eine eingebaute Ijigslellc 236 mit einer zum Speicher 76 führenden Leitung 212, 214 in Verbindung steht

Die Federn 222 sind so bemessen, daß auf den Kolben 240 ein Druck von ca. 155 bar wirken muß, um den Vcnlilkörpcr 220 zu verschieben.

Die Hydraulikanlage arbeilet wie folgt In der gezeigten Ncutralstellung der Steuerventile 82 und 148 strömt Flüssigkeit von der Pumpe 74 über die Leitung 78, Kolben 100, Verbindungsleitung 144, zweites Steuerventil 148 und Rücklaufleitung 176 in den Speicher 76 zurück. Der Steuerkolben 116 des ersten Steuerventils 82 sperrt die Arbeitsöffnungen 90 und 92. Ebenso sperrt der Steuerkolben 152 des zweiten Steuerventils 148 die Arbeitsöffnungen 154,156.

Eine Bewegung des Steuerkolbens 116 des ersten Steuerventils 82 in eine der beiden Betriebsstellungen bringt den Einlaß 89 mit der jeweiligen Arbeitsöffnung 90 bzw. 92 und die andere Arbeitsöffnung mit dem jeweiligen Auslaß 96 bzw. 98 in Verbindung. Die Lenkung des Fahrzeuges 14 wird entsprechet verstellt und der Rückfluß aus den Lenkzylinder?? 36, .28 erfolgt über die Vcrbindungsleitung 144 in das zweite Steuerventil 148. Das Druckbegrenzungsventil 100, 101 begrenzt den Druck im ersten Arbeitskreis auf z. B. 195 bar. Arbeitet nur der erste Arbeitskreis liefert die Pumpe 74 nur den Druck von im Beispiel 155 bar, der zur Lenkung des Fahrzeuges 14 notwendig ist. Das Differenzdruck-Regelventil 190 öffnet den Bypaß-Kanal 244,246 bei Überschreiten dieses Druckes. D?r Pumpendruck jo bleibt unbeeinflußt.

Arbeiten beide hintereinander geschalteten Arbeitskreise, würde ohne das Differenzdruck-Regelventii 190 im ersten Arbeitskreis nur die Druckdifferenz der Versorgungsdrücke beider Arbeitskreise zur Verfügung j5 stehen, im Beispiel also nur ca. 50 bar. Das Differenzdruck-Rcgclventil 190 vermeidet diesen Nachteil. Übersteigt nämlich der Druck auf der Pumpendruckseite den Wert von im Beispiel 155 bar verschiebt der Kolben 240 den Ventilkörper 220 und der Bypaß-Kanal 244, 246 wird allmählich immer weiter geöffnet und der Druckaufbau in der Verbindungsleitung 144 wird kontrolliert begrenzt, und zwar derart, daß eine umgekehrt proportionale Begrenzung des Maximaldruckes im zweiten Arbeitskreis bezogen auf den Versorgungsdruck im ersten Arbeitskreis erfolgt Eine vorgegebene Druckdifferenz im ersten Arbeitskreis wird somit nicht unterschritten, während für den zweiten Arbeitskreis ein noch ausreichendes Druckgefäß zur Verfügung steht, das nur etwas niedriger ist als wenn der Versorgungsdruck des ersten Arbeitskreises unter 155 bar liegt oder der erste Arbeitskreis nicht aktiv ist Wenn der Versorgungsdruck im ersten Arbeitskreis seinen Maximalwert im Bei. pul 195 bar hat. öffnet das Differenzdruck-Regelventil 190 weit genug, um den Druck im zweiten Arbeitskreis auf 45 Lar zu begrenzen, wodurch sicn eine ausreichend große Differenz von 150 bar im ersten Arbeitskreis einstL'llt

Arbeitet dc^ zweite Arbeitskreis allein, hält d*s Druckbegrenzungsventil 180 des zweiten Arbeitskreibü SCS den Druck auf 145 bar und das erst bei 155 bar ansprechende Differenzdruck-Regelventil 190 bleibt funk-I ionslos.

Hic-y.u I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulikanlage mit mehreren in Serie angeordneten Arbeitskreisen, die je ein Steuerventil mit Ein- und Auslässen aufweisen, wobei der Einlaß des ersten Steuerventils mit der Druckseite einer Pumpe, der Auslaß des ersten Stcuerveniils über eine Verbindungsleitung mit dem Einlaß des /weiten Steuerventils und dessen Auslaß bzw. der Auslaß des letzten der in Serie geschalteten Steuerventile mit der Pumpensaugseite verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verbindungslcituiig (144) ein zur Pumpensaugseite (76) führender Bypaß-Kanal (244, 246) mit einem Diffcrcnzdruck-Regclvcntil (190) angeschlossen ist das in seine Schließstellung vorgespannt und entgegengesetzt dazu durch eine über eine Pilotleitung (250) an die Pumpendrud^siiie (78) angeschlossene Steuereinrichtung (208, 240) derart aufsteuerbar ist. daß bei Oberschreiten eines vorgegebenen Druckes an der Pumpendruckseite und beim gleichzeitigen Betrieb des ersten und des zweiten Arbeitskreises eine vorgegebene Druckdifferenz zwischen diesen durch öffnen des Bypaß-Kanals (244, 246) aufrecht erhalten wird.

2. Hydraulikanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Diffcrcnzdruck-Rcgclventil (190) den wirksamen Querschnitt (228) des Bypaß-Kanals (244,24«) in Abhängigkeit vom Druckanstieg auf der Pumpendrucksei?Ä (78) ί bcrhalb des vorgegebenen Wertes zunehmerd vergrößert.

3. Hydraulikanlage nach Ansp- :ch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzdruck-Rcgelventil (190) einen verschiebbaren Ventilkörper (220) aufweist, an dessen einer Seite eine Druckfeder (222) und an dessen anderer Seile ein koaxialer Kolben (240) der Steuereinrichtung (208,240) angreifen, der in eine Zylinderkammer (208) hineinragt, sin welche die Pilotleitung (250) angeschlossen ist.

4. Hydraulikanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste und der zweite Arbeitskreis je ein Druckbegrenzungsventil aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegrenzungsventil (101; 180) so eingestellt sind, daß dasjenige (101) des ersten Arbeitskreises oberhalb und dasjenige (180) des zweiten Arbeitskreises unterhalb des vorgegebenen Ansprechdruckes des Differenzdruck-Regelventil 190) anspricht.