DE2457451C2 - - Google Patents

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DE2457451C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung mit einem zum Steuern eines Verbrauchers geeigneten Wegeventils gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.
Eine solche hydraulische Steuereinrichtung ist aus der DE-OS 24 05 699 bekannt. Dort sind zwei Steuerleitungen vorgesehen, die beide vom Steuerschieber eines Wegeventils beeinflußbar sind. Eine erste Steuer­ leitung mit Drosselstelle ist von den Steuerschiebern aller Wege­ ventile schaltbar und dient der Umschaltventilsteuerung, während die zweite Steuerleitung der Rückleitung des Lastdrucks vom Verbraucher dient. Infolge dieser zwei Steuerleitungen baut die Steuereinrichtung aufwendig, vor allem hinsichtlich der Leitungsführung, und benötigt zudem drei Steueranschlüsse an jedem Wegeventil. Nachteilig ist ferner, daß bei gleichzeitiger Betätigung zweier Wegeventile über die in die zweite Steuerleitung geschalteten Drosselrückschlagventile sich die Verbraucher gegenseitig störend beeinflussen können. Außerdem ist in der zweiten Steuerleitung ein Rückschlagventil vorgesehen, das einen Rückfluß von Druckmittel vom Verbraucher zum Umschaltventil ver­ hindert. Es kann nun vorkommen, daß ein mit diesem Rückfluß verbun­ denes Sinken der Last in der Praxis vernachlässigbar gering ist, daß aber der Druckaufbau zum Steuern des Umschaltventils infolge des Rück­ schlagventils nur von der Pumpenseite her möglich ist und daher lang­ samer abläuft als bei fehlendem Rückschlagventil.
Ferner wird in der Druckschrift DE-OS 19 44 129 eine Steuereinrichtung dargestellt, bei der der durch die Last ausgeübte Steuerdruck abge­ griffen wird und gegensinnig zur Pumpenleitung zum Umschaltventil zurückgeführt wird. Dadurch ist es möglich, daß sich ein gewisser Lastdruck über das Umschaltventil in den Behälter abbaut, wodurch eine erhöhte Unfallgefahr besteht. Weiterhin weist diese Steuereinrichtung ein Pendelventil mit drei Steueranschlüssen auf. Zwei dieser An­ schlüsse sind jedoch nur mit den Anschlüssen von Wegeventilen und erst über diese mit einem Behälter verbunden. Es weist keine definierte Ruhestellung auf, und dient dazu, den jeweils höheren Druck an einem doppeltwirkenden Verbraucher abzugreifen und über Leitungen in die Steuerleitung zu führen. Vom Pendelventil wird somit nur der höchste Verbraucherdruck in die Steuerleitung übertragen, um sicherzustellen, daß von der Pumpe ein angemessener Druck bereitgestellt wird, um den Anforderungen des Verbrauchers zu genügen, der den höchsten Arbeits­ druck benötigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuerein­ richtung zu schaffen, die sich das Prinzip der bekannten Steuerein­ richtungen zunutze macht, jedoch mit weitaus geringerem Aufwand herzu­ stellen ist. Sie soll mit einer einzigen Steuerleitung auskommen, die sowohl der Umschaltventilsteuerung als auch der Lastdruckrückführung dient.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die hydraulische Steuereinrichtung besonders einfach baut. Es genügt eine einzige Steuerleitung, die sowohl der Umschaltventilsteue­ rung als auch der Lastdruckrückführung dient. Dadurch baut das Wege­ ventil beträchtlich einfacher, da anstelle dreier gesteuerter An­ schlüsse ein einziger Steueranschluß ausreicht. Das Wegeventil selbst baut damit auch kompakter. Ferner können sich bei gleichzeitiger Betätigung zweier parallel geschalteter Wegeventile deren Verbraucher nicht in diesem Maße gegenseitig störend beeinflussen. Vorteilhaft ist ferner die Möglichkeit des schnellen Schaltens.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels und aus der zugehörigen Zeichnung.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispiels erläutert. Die einzige Figur zeigt eine hy­ draulische Steuereinrichtung in vereinfachter Darstellung.
Die Figur zeigt eine Steuereinrichtung 10 mit einer Pumpe 11, die über eine Leitung 12 Druckmittel aus einem Behälter 13 saugt und in eine Pumpenleitung 14 fördert. Von letzterer führen Zulaufleitungen 15, 16, 17 zu dem jeweiligen Zulauf-An­ schluß 18 eines ersten, zweiten und dritten Wegeventils 19, 21, 22, die somit zueinander parallel geschaltet sind. Die Wege­ ventile 19, 21, 22 sind untereinander gleich, so daß im fol­ genden nur auf das erste Wegeventil 19 eingegangen wird. Das Wegeventil 19 hat einen Rücklauf-Anschluß 23, einen ersten und zweiten Verbraucher-Anschluß 24, 25 sowie einen Steuer­ anschluß 26. In einer gezeichneten Neutralstellung 27 seines zugehörigen Steuerschiebers 28 sind die Verbraucher-Anschlüsse 24, 25 und der Zulauf-Anschluß 18 blockiert und der Steuer­ anschluß 26 mit dem Rücklauf-Anschluß 23 verbunden. In einer ersten Arbeitsstellung 29 sind der Zulauf-Anschluß 18, der erste Verbraucher-Anschluß 24 und der Steueranschluß 26 mit­ einander verbunden, während der zweite Verbraucher-Anschluß 25 zum Rücklauf-Anschluß 23 entlastet ist. In einer zweiten Ar­ beitsstellung 31 sind die Verbindungen der ersten Arbeits­ stellung 29 vertauscht, wobei lediglich der Steueranschluß 26 mit dem zweiten Verbraucher-Anschluß 25 Verbindung hat.
In jeder Zulaufleitung 15 bis 17 ist ein den Zulauf-Anschluß 18 absicherndes Rückschlagventil 32, 33, 34 angeordnet. Von den Verbraucher-Anschlüssen 24, 25 jedes Wegeventils 19, 21, 22 führen Leitungen 35, 36 zu einem ersten, zweiten bzw. dritten Verbraucher 37, 38, 39. Der Rücklauf-Anschluß 23 jedes Wege­ ventils 19, 21, 22 hat über Rücklauf-Leitungen 41, 42, 43 mit einem gemeinsamen Rücklauf 44 Verbindung.
Von der Pumpenleitung 14 zweigt eine Umgehungsleitung 45 zum Behälter 13 ab, in die ein Umschaltventil 46 geschaltet ist.
Stromaufwärts vom Umschaltventil 46 zweigt von der Umge­ hungsleitung 46 eine Steuerleitung 47 ab, die über eine erste Drosselstelle 48, ein erstes, zweites und drittes Wechselven­ til 49, 51, 52 zum Rücklauf 44 führt. Das Umschaltventil 46 hat ein Schließglied 53, das von einer Feder 54 in Richtung Schließstellung und von der an der ersten Drosselstelle 48 auftretenden Druckdifferenz entgegen der Federkraft in Rich­ tung Öffnungsstellung beaufschlagt wird.
Die Wechselventile 49, 51, 52 sind untereinander gleich und jeweils einem der Wegeventile 19, 21, 22 zugeordnet. Jedes Wechselventil 49, 51, 52 hat eine von einer Feder 55 belaste­ te Kugel 56, die in ihrer Ruhestellung einen ersten Sitzanschluß 57 absperrt, und damit einen Mittelanschluß 58 mit einem zweiten Sitzanschluß 59 verbindet. Von jedem Wechselventil 49, 51, 52 ist der erste Sitzanschluß 57 jeweils über eine Leitung 61, 62, 63 mit dem Steueranschluß 26 der Wegeventile 19, 21 bzw. 22 verbunden, wobei in die Leitungen 61, 62, 63 jeweils eine zweite Drosselstelle 64, 65, 66 geschaltet ist. Die Mittel­ anschlüsse 58 aller Wechselventile 49, 51, 52 sind jeweils mit dem zum Umschaltventil 46 führenden Teil und die zweiten Sitzanschlüsse 59 jeweils mit dem zum Rücklauf 44 führenden Teil der Steuerleitung 47 verbunden, gegebenenfalls über zwischengeschaltete Wechselventile 49, 51, 52.
Die Pumpenleitung 14 ist über ein Druckbegrenzungsventil 67 abgesichert.
Der Steuerschieber 28 steuert bei einer Auslenkung von Neu­ tralstellung 27 in eine seiner beiden Arbeitsstellungen 29, 31 die jeweilige Verbindung stufenlos von einem kleinsten bis zu einem größten Wert, wodurch er eine verstellbare, dritte Drosselstelle bildet. Der an dieser dritten Drosselstelle auf­ tretende Druckabfall hat bei Nenndurchfluß eine bestimmte Größe, z. B. 8 bar. Auf diese Größe sind die erste und zweite Drosselstelle 48, 64, 65, 66 abgestimmt, da die Summe ihrer Druck­ abfälle mindestens gleich oder größer als derjenige der dritten Drosselstelle sein muß; ferner soll der Druckabfall an der ersten Drosselstelle 48 möglichst klein sein, insbeson­ dere kleiner als derjenige der zweiten Drosselstelle 64, z. B. 2 bar an der ersten 48 und 6 bar an der zweiten Dros­ selstelle 64.
Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 10 ist wie folgt: In der gezeichneten Neutralstellung aller Steuerschieber 28 sind die Zulauf-Anschlüsse 18 der Wegeventile 19, 21, 22 blockiert. Das von der Pumpe 11 geförderte Öl fließt zu einem kleinen Teil über die Steuerleitung 47 mit Wechselventilen 49, 51, 52 zum Rücklauf 44. Die dabei an der ersten Drossel­ stelle 48 auftretende Druckdifferenz hält das Schließglied 53 des Umschaltventils 46 gegen die Kraft der Feder 54 in Öff­ nungsstellung. Der größte Teil des Ölstroms fließt somit über das Umschaltventil 46 und die Umgehungsleitung 45 zum Behäl­ ter 13 ab, wobei am Umschaltventil 46 ein Druckabfall von z. B. 2 bar auftritt.
Wird nun der Steuerschieber 28 des Wegeventils 19 aus Neu­ tralstellung 27 in Richtung erste Arbeitsstellung 29 bewegt, und wirkt auf die Kolbenstange des Verbrauchers 37 eine äu­ ßere Last, so wirkt in der Leitung 36, dem ersten Verbraucher- 24 und dem Zulauf-Anschluß 18 ein entsprechender Lastdruck. Dieser ist normalerweise größer als der Umlaufdruck von 2 bar, wodurch das Rückschlagventil 32 gesperrt ist. Infolge des bestehenden Druckunterschieds fließt anfänglich vom Verbrau­ cher 37 über den Steueranschluß 26, die Leitung 61, das erste Wechselventil 49 und die erste Drosselstelle 48 ein sehr ge­ ringer Ölstrom zur Umgehungsleitung 45. Das Umschaltventil 46 drosselt dabei sehr schnell die Umgehungsleitung 45 an oder sperrt diese Verbindung, wodurch die Pumpe 11 Druck aufbauen kann. Die Kugel 56 sperrt unter dem Einfluß des Lastdruckes den zweiten Sitzanschluß 59 im Wechselventil 49, so daß der Lastdruck nicht über den stromabwärts liegenden Teil der Steu­ erleitung 47 zum Rücklauf 44 abgebaut werden kann. Hat nun die Pumpe 11 mindestens den Lastdruck erreicht, so strömt Öl über die Pumpenleitung 14, Leitung 15, Rückschlagventil 32, Wegeventil 19 und Leitung 36 zum Verbraucher 37. Nenndurchfluß wird erst erreicht, wenn der Pumpendruck mindestens die Summe aus Last­ druck und Druckabfall an der dritten Drosselstelle (im Wegeven­ til 19) erreicht. Gleichzeitig strömt Öl vom Verbraucher 37 über Leitung 35, Wegeventil 19, Rücklauf-Leitung 41 zum Rücklauf 44 ab. Außerdem strömt zu gleicher Zeit ein kleiner Teilstrom von der Pumpe 11 über die erste Drosselstelle 48, das Wechselventil 56, zweite Drosselstelle 64, Steueranschluß 26 zum ersten Ver­ braucher-Anschluß 24. Der an der ersten Drosselstelle 48 dabei auftretende Druckabfall wirkt auf das Schließglied 53 des Umschaltventils 46, das die vom Verbraucher 37 nicht benö­ tigte Druckmittelmenge zum Behälter 13 abfließen läßt. Bei zunehmender Last am Verbraucher 37 drosselt das Schließglied 53 die Verbindung zum Behälter 13 stärker und bei abnehmender Last entsprechend weniger stark an, so daß bei einer bestimm­ ten Stellung des Steuerschiebers 28 der über die dritte Dros­ selstelle auftretende Druckabfall konstant gehalten und da­ mit der Verbraucher 37 unabhängig vom jeweiligen Lastdruck gesteuert wird.
Die Größe der dritten Drosselstelle kann durch den Steuerschie­ ber 28 kontinuierlich von Null bis zu einem maximalen Wert gesteuert werden, wodurch die Größe des Stroms zum Verbraucher 37 proportional zur Auslenkung des Steuerschiebers 28 gere­ gelt wird. Bei einer Auslenkung des Steuerschiebers 28 in Richtung seiner zweiten Arbeitsstellung 31 wird der Verbrau­ cher 37 in entsprechend umgekehrter Weise gesteuert, wobei seine Kolbenstange in den Zylinder einfährt.
Werden zwei parallelgeschaltete Wegeventile, z. B. das erste und das zweite Wegeventil 19, 21, gleichzeitig betätigt, so wird der jeweils größere Lastdruck über die Steuerleitung 47 und die Wechselventile 49, 51 zum Umschaltventil 46 zurück­ gemeldet und ein entsprechender Pumpendruck angedrosselt. Während der Verbraucher mit der höheren Last lastdruckunab­ hängig gesteuert wird, ist bei dem Verbraucher mit der klei­ neren Last die Steuerung einem lastdruckabhängigen Einfluß unterworfen, dessen Größe von dem Unterschied der beiden auftretenden Lastdrücke abhängt.
Die gegenseitige Abstimmung der Drosselstellen 48, 64 bzw. 19 aufeinander ermöglicht trotz lastdruckunabhängiger Steuerung einerseits einen sehr niedrigen Neutralumlaufdruck bei nicht betätigten Wegeventilen 19, 21, 22 und andererseits eine re­ lativ große Durchflußmenge bei betätigtem Wegeventil, wenn über die dritte Drosselstelle 19 eine relativ große Druckdifferenz besteht.
Selbstverständlich sind Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So kann die erfindungsgemäße Steuereinrichtung z. B. auch auf einfach wirkende Verbrau­ cher angewandt werden, indem die Wegeventile entsprechend aus­ gebildet werden. Selbstverständlich kann an die Umgehungslei­ tung 45 auch ein anderes Wegeventil angeschlossen und diese nicht in den Behälter 13 geleitet werden. Unter bestimmten Um­ ständen kann es vorteilhaft sein, auch in die Steuerleitung 47 nahe der Drossel 48 ein Rückschlagventil zu schalten, um einen Rückfluß von Druckmittel von dem Verbraucher in die Pum­ penleitung 14 zu verhindern, aber den Druckaufbau am Umschalt­ ventil 46 nicht zu stören.

Claims (7)

1. Hydraulische Steuereinrichtung (10) mit einem zum Steuern eines Verbrauchers (37) geeigneten Wegeventil, dessen Steuer­ schieber (28) in einer Neutralstellung (27) mindestens eine zum Verbraucher (37) führende Leitung (35, 36) absperrt und in zwei Arbeitsstellungen (29, 31) wechselweise mit einem Zulauf (15) oder einem Rücklauf (41) verbindet, und dessen Steueran­ schluß (26) in mindestens einer Arbeitsstellung (29, 31) mit dem mit dem Zulauf (15) verbundenen Verbraucheranschluß (24, 25) Verbindung hat, mit einem Umschaltventil (46) zur unmit­ telbaren Rückleitung des in den Zulauf (15) geförderten Druckmittels in den Rücklauf ( 45) und mit einer dem Umschalt­ ventil (46) zugeordneten Steuerleitung (47), die von einer Druckmittelquelle (11) zum Steueranschluß (26) des Wegeven­ tils (19) und zum Behälter (13) führt und in die eine Dros­ selstelle (48) geschaltet ist, deren Druckdifferenz an ei­ nem Schließglied (53) des Umschaltventils (46) entgegen der Kraft einer Feder (54) wirksam werden kann, und mit einer Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Steuerung des Verbrauchers (37), dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerleitung (47) strom­ abwärts von der Drosselstelle (48) ein Wechselventil (49) geschaltet ist, dessen Schließglied (56) in einer definier­ ten Ruhestellung den ersten Sitzanschluß (57) absperrt, der mit dem Steueranschluß (26) des Wegeventils (19) Ver­ bindung hat, daß der Mittelanschluß (48) des Wechselventils (49) mit dem zum Umschaltventil (46) führenden Teil der Steuerleitung (47) verbunden ist, und daß der zweite Sitzanschluß (59) mit einem zum Behälter (13) führenden Teil der Steuerleitung (47) Verbin­ dung hat.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Sitzanschluß (57) und dem Steueranschluß (26) eine zweite Drosselstelle (64) geschaltet ist, deren Druck­ abfall größer ist als derjenige der ersten Drosselstelle (48).
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer durch den Steuerschieber im Wegeventil gebildeten, verstellbaren, dritten Drosselstelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Sum­ me der Druckabfälle an der ersten (48) und zweiten Drossel­ stelle (64) mindestens gleich oder größer ist als der Druck­ abfall der dritten Drosselstelle (19), bezogen auf Nenndurch­ flußmenge.
4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei dem Wegeventil (19) mindestens ein zweites Wegeventil (21) parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das dem zweiten Wegeventil (21) zugehörige Wechselventil (51) mit seinem Mittelanschluß (58) an den zwei­ ten Sitzanschluß (59) des zum ersten Wegeventil (19) gehören­ den Wechselventils (49) angeschlossen ist.
5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in Neutralstellung (27) des Steuerschiebers (28) der Steueranschluß (26) mit dem Behälter (13) Verbindung hat.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (56) des Wechselventils (49) von einer Feder belastet ist.
7. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Sitzanschluß (59) des zweiten Wechselventils (51) mit dem zum Behälter (13) führenden Teil der Steuerleitung (47) Verbindung hat.
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