DE2854593A1

DE2854593A1 - Hydraulische vorrichtung

Info

Publication number: DE2854593A1
Application number: DE19782854593
Authority: DE
Inventors: Rune Nord
Original assignee: Nordhydraulic AB
Current assignee: Nordhydraulic AB
Priority date: 1978-12-18
Filing date: 1978-12-18
Publication date: 1980-07-03

Description

B e s c h r e i b u n g
zum Patentgesuch "Hydraulische Vorrichtung" Die Erfindung betrifft eine hydraulische Vorrichtung der im Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 angegebenen Gattung.
Bei Leerlauf einer derartigen Vorrichtung, d.h. bei durch das Mehrwegeventil abgesperrter Druckfluidverbindung zwischen Pumpe und Alotor, hat die Pumpe eine sehr niedrige Förderstrommenge und der Druck des Förderstromes ist gleich dem vorgegebenen Mindestdruck. Die Signalleitunq wird dabei durch das Ahlußorgan drucklos gehalten, und des vorgegebene Mindestdruck und die Vorspannung halten das Steuergerät in einem der gerinqen Förderstrommenge entsprechenden Gleichgewichtszustand. Wird das Mehrwegeventil geöffnet, um Druckfluid an den Motor zu führen, steigt der Druck im Motor auf eine Elöhe, die der jeweiligen Belastung des Motors entspricht.
Cleichzeitig wird die Signal leitung geöffnet, um den Druck im Motor uu den Steuergerät zu übertragen, wobei das Steuergerät im Sinne einer Vergrößerung der Förderstrommenge verstellt wird. Die vergrößerte Förderstrommenge bewirkt eine Steigerung des Druckes des Förderstromes, und dadurch wird das Steuergerät im Sinne einer Verminderung der Förderstrommenge stärker belastet.
Ein neuer, der Sinne des Arbeitsdruckes des Motors und des vorgegebenen Mindestdruckes entsprechender Gleichgewichtszustand des Steuergeräts stellt sich ein.
Solange das Mehrwegeventil offen ist, herrscht in der Signalleitung der Druck, bei dem. der Motor a-rbeitet. In die Signalleitung wird somit ständig eine Druckfluidnenge eingespeist ,- die gleich der durch das Ablaßorgan abfließenden Druckfbidmenge ist. Beim Sperren des Mehrwegeventils wird auch die Druckfluidzufuhr zur Signalleitung unterbrochen, und die Belastung, die über die Signalleitung auf das Steuergerät im Sinne einet Vergrößerung der Förderstrommenge ausgeübt wurde, vermindert sich mit der Geschwindigkeit, mit der das Druckfluid aus der Signalleltung durch das Ablaßorgan abfließt.
Ist das Ablaßorgan für ein schnelles Abfließen bemessen, verstellt das Steuergerät entsprechend schnell die Pumpe in Richtung Leerlauf-Gleichgewicht.
Eine schnelle Verstellung auf Leerlauf-Gleichgewicht ist im allgemeinen erwünscht, führt aber zu einer nicht erwünschten, entsprechend langsamen Verstellung auf das der Motorbelastung entsprechende Gleichgewicht. Das Ablaßorgan muß daher entsprechend einem Kompromiß unter Beachtung der einander widersprechenden Anforderungen der schnellen Druckverminderung in der Signalleitung beim Absperren der Verbindung zwischen Hydraulikmator und Steuergerät einerseits und der schnellen Vergrößerung des Drucks beim Öffnen der Verbindung andererseits ausgelegt werden.
Bei den bekannten Vorrichtungen ist das Ablaßorgan ein fest eingestelltes Drosselventil. Zwar kann dabei die Bemessung in einer Weise erfolgen, die bei einem bestimmten Motordruck beiden Anforderungen genügt, aber wenn der Motor bei in einem weiten Bereich schwankenden Druck zu arbeiten hat, wird die Schnelligkeit der Verstellung der Pumpe entsprechend schwanken.
Bei der ungsgemaBen Vorrichtung ist dieser Nachteil dadurch vermieden, daß das Ablaßorgan ein Stromregelventil ist, d.h. ein Ventil, das eine eingestellte Strommenge unabhängig von Druckschwankungen konstant hält. Derartige Ventile sind in mehreren Ausfuhrungsformen an sich bekannt. Zwar muß auch in diesem Fall die Bemessung des Stromregelventils entsprechend einem Kcmprcmiß zwischen einander widersprechenden Anforderungen erfolgen, in gleicher Weise wie bei Verwendung einer fest vorgegebenen Drosselung. Durch eine Bemessung, die bei einem Mbtordruck ein zufriedenstellendes Verhalten ergibt, wird jedoch auch bei anderen Mbtordrücken praktisch das gleiche Verhalten erzielt.
Weitere vorteilhafte Merkmale der ungsgemäßen Vorrichtung erqeben sich aus dem Schutzanspruch 2 und der fdgenden Beschreibung der in der Zeichnung schematisch dargestellten, als Ausführungsbeispiel gewählten Ausführungsform einer gemäß der ausgebildeten hydraulischen Vorrichtung.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht in wesentlichen aus einer Hydraulikfluidpumpe 11 mit Steuergerät für druckkompensierte Steuerung der Förderstrommenqe, zwei Hydraulikmotoren 12A, 12B in Fonn von doppelwirkenden Hydraulikzalindern, zwei zwischen der Pumpe einerseits und jeweils einem der Motoren andererseits angeschlossenen proportionalen Mehrwegeventilen 13At 138 der Schieberbauart, einem Leerlaufventil 14, daß parallel zu den Mehrwegeventilen mit der Pumpe verbunden ist und das dazu dient, bei leerlauf der Vorrichtung den Pumpenförderstron unmittelbar zum Druckfluidtank zu führen, einem Druckbegrenzungsventil 15 und schließlich einem Stmregelventil 16. Die verschiedenen Hauptteile werden nachstehend näher beschrieben.
Die Hydraulikfluidpumpe 11 ist in diesem Fall eine Axialkolbenpumpe mit stufenlos verstellbarem Hubvolumen. Der Pumpe zugeordnet ist ein Steuergerät mit einem einfach wirkenden Hydraulik-Verstellzylinder 20 und einen mit der Druckfluidkammer des Verstellzylinders verbundenen proportionalen Steuerventil 21 der Schieberbauart.
Der Verstellzylinder 20 wird durch eine Feder gegen eine Stellung belastet, in der die Pumpe auf maximales Hubvolumen, d.h. auf maximales Förderstromvolumen eingestellt ist. Das Steuerventil 21 verbindet in einer Stellung (Ruhestellung) die Druckfluidkanmer des Verstellzylinders mit dem Druckfluidtank und verbindet in seiner anderen Stellung die Förderseite der Pumpe mit der Druckfluidkammer. Das eine Ende des Steuerventilschiebers wird ständig yegen die erstgenannte Stellung belastet, sowohl durch eine einstellbare Feder als auch durch den Druck in einer Signalleitung 22, die das Steuerventil mit beiden Mehrwegeventilen 13A, 1 3B verbindet. Das andere Ende des Steuerventilschiebers wird über eine Steuerleitung 21A ständig durch den Druck des Förderstromes der Pumpe belastet. Die beiden erstgenannten Belastungen tendieren somit ständig hin, über das Steuerventil ein Verschieben des Kolbens des Verstellzylinders 20 im Sinne einer Vergrößerung des Förderstromvolumens zu bewirken, während die letztgenannte Belastung ständig die Tendenz hat, über das Steuerventil ein Verschieben des Kolbens im Sinne einer Verminderung des Förderstromvolumens zu bewirken Die Federbelastung des Steuerventilschiebers ist so bemessen, daß sie bei druckloser Signalleitung 22 durch einen Druck in der Förderleitung der Pumpe von rund 20 bar ausgeglichen wird. Hierdurch wird durch das Steuerventil 21 und den Verstellzylinder 20 ein Druck in der Förderleitung aufrechterhalten, der stets um 20 bar höher ist als der Druck in der Signalleitung. Arbeitet die Vorrichtung im Leerlauf, d.h. sind die Motoren 12A, 12B unbelastet, liefert die Pumpe einen Förderstrom, dessen Druck 20 bar ist.
Die Mehrwegeventile 13A, 13B, die einander gleich sind und parallel mit der Förderleitung der Pumpe verbunden sind, haben drei Schaltstellungen, und zwar eine Neutral- oder Mittelstellung und zwei Arbeitsstellungen. In der Mittelstellung sperren sie die Verbindungen mit den Motorzylindern 12A, 12B sowie mit der Signalleitung 22. In den Arbeitsstellungen verbinden sie die Förderleitung der Pumpe mit jeweils einer Seite der Motorzylinder, wobei sie gleiche zeitig diese Seite mit der Signalleitung 22 und die andere Seite mit einer zun Druckfluidtank führenden Rücklaufleitung verbinden. Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, weist jedes Mehrwegeventil ein Paar Rückschlagventilen 24 auf, welche in den jenigen Kanälen des Ventilschiebers angeordnet sind, die in den Arbeitsstellungen den zugeordneten Motorzylinder mit der Signalleitung 22 verbinden. Diese Rückschlagventile verhindern eine Entlastung des Druckes in der Signalleitung durch die Mehrwegeventile.
Der Zeichnung kann ferner entnommen werden, daß das leerlaufventil 14 über eine durch die beiden Mehrwegeventile 13A, 13B führende Leitung an die Förderleitung der Pumpe angeschlossen ist. Das leerlaufventil 14 ist ein zwei Schaltstellungen aufweisendes Schieberventil, das ständig durch eine einstellbare Feder gegen eine Stellung belastet ist, in der es eine gedrosselte Stromungsleitung zum Druckfluidtank offen hält, um den von der Pumpe erzeugten Förderstrom durchströmen zu lassen. Der Druck auf der stromaufwärts liegenden Seite der gedrosselten Strömungsleitung belastet das Ventil 14 gegen eine Stellung, in der diese Stranungsleitung abgesperrt ist. Die unvermeidlichen Leistungsverluste bewirken eine Erwärmung des Druckfluids, und da der leerlauf-Druckluidstrcm der Vorrichtung durch den Tank fließt, anstatt innerhalb der Pumpe umgewälzt zu werden, wird das gesamte Druckfluidvolumen der Vorrichtung erwärmt. Die Erwärmung wird in erwünschter Weise ziemlich gering, reicht jedoch aus, um die Mehrwegeventile auf einer für deren Betätigung zweckmäßigen Temperatur zu halten. Gleichzeitig wird die Gefahr einer übermäßigen Erhöhung der Temperatur der Flydraulikfluidpumpe vermieden.
Das Druckbegrenzungsventil 15 ist ein Sicherheitsventil und dient dazu, eine über eine vorbestimmte Höhe gehende Drucksteigerung in der Signalleitung 22 zu verhindern. Es begrenzt somit den Druck, den die Pumpe in der Anlage erzeugen kann.
Das Stromregelventil 16 kann von jeder geeigneten, an sich bekannten Bauart sein und ist für den Durchlaß eines vorbestimmten Druckmittelstromvolumens bemessen. In der als Ausführungsbeispiel dargestellten Vorrichtung ist das Stromregelventil 16 dem Druckbegrenzungsventil 15 nachgeschaltet.
Wenn eins der Mehrwegeventile 13A, 13B aus einer Mittelstellung in eine der Arbeitsstellungen verstellt wird, steigt der Förderdruck der Pumpe von der leerlaufhöhe von rund 20 bar um den von dem zugeordneten Motorzylinder 12A bzw. 12B verlangten Betrag. Dabei schließt das leerlaufventil 14, und das Förderstranvolumen durch das Mehrwegeventil wird auf einen Wert eingestellt, der im Mehrwegeventil einen Druckabfall von rund 20 bar ergibt. Der Druckabfall in dem Mehrwegeventil, d.h. der Druckabfall zwischen Pumpe und Motorzylinder, hat armer diesen Wert. Mit anderen Worten, eine bestimmte Stellung des Mehrwegeventilschiehers erqibt imner das gleiche FörderstromeDlumen an den Hydraulikmotorzylinder, d.h. die gleiche Geschwindigkeit des Zylinderkolbens, unabhängig von der jeweiligen Höhe des Druckes im Zylinder.
Se'bstverständlich können beide Me?h segeventile gleichzeitig betätigt werden.
Hat dabei einer der Motorzylinder 12A, 12B einen niedrigeren Arbeitsdruck als der andere, wird die Pumpe auf den höheren Arbeitsdruck eingestellt. Der Druckabfall in dem Mehrwegeventil des Zylinders mit dem niedrigeren Areitsdruck wird in diesem Fall größer als der Leerlaufdruck, und für dieses Mehrwegeventil gilt deshalb keine von dem Arbeitsdruck unabhängige Beziehung zwischen der Stellung des Ventilschieb ers und der Geschwindigkeit des zugeordneten, Hydraulikzylinderkolbens. Praktisch bedeutet dies jedoch keinen großen Nachteil.
In der als Ausführungsbeispiel gezeigten Ausführungsform hat die Pumpe ein verstellbares Hubvolumen. Es ist jedoch möglich, eine Pumpe mit nicht verstellbaren Hubvolumen und einem Nebenschluß-Ventil zu verwenden, daß in. äquivalenter Weise wie die Pumpe T1 gesteuert wird. In diesem Fall wird jedoch die Vorrichtung mit größeren Leistungsverlusten arbeiten.
L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Hydraulische Vorrichtung mit einer in bezug auf ihre Förderstrommenge einstellbaren Hydraulikfluidpumpe, mit mindestens einem vom Förderstrom der angetriebenen Hydraulikmotor, mit mindestens einem Mehrwegeventil zur Steuerunq der Druckmittelzufuhr zu und der Druckmittelabfuhr von dem Hydraulikmotor und mit einem der pumpe zugeordneten Steuergerät zur Steuerung der Förderstrommenge, welches Gerät in einem die Förderstrommenge verminderden Sinne durch den Druck des Förderstromes der Pumpe zur in dem die Förderstrommenge vergrößernden Sinne wowohl Sinne durch den jeweiligen Arbeitsdruck des Motors als auch durch eine, einem vorgegebenen Mindestdruck des Förderstranges entsprechende Vorspannung ständig belastet ist, wobei zur Übertragung des jeweiligen Arbeitsdruckes .les Motors zum Steuergerät teine hydraulische Signalleitung vorgesehen ist, die bei durch das Mehrwegeventil abgesperrter Druckfluidverbindung zwischen Pumpe und Motor ab gesperrt ist und ein drosselndes Abfußorgan enthält, durch das Druckfluid aus der Signalleitung ständig abfließen kann, ciadul-ch gekennzeichnet, daß das Ahlußorgan (16) ein Stromregelventil ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalleitung (22) sich durch das Mehrwegeventil (13A, 13B) erstreckt und ein im Mehrwegeventil vorgesehenes Rückschlagventil (24) anfaßt, das in der Signalleitung Strömung nur in Richtung von dem Mehrventil zum Steuergerät (21) zuläßt.