DE3137527A1

DE3137527A1 - Hydraulische steuereinrichtung mit einem wegeventil

Info

Publication number: DE3137527A1
Application number: DE19813137527
Authority: DE
Inventors: Günter 7141 Möglingen Schwerin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-09-22
Filing date: 1981-09-22
Publication date: 1983-04-07
Also published as: IT8223357A0; FR2513326B1; FR2513326A1; IT1153741B

Description

18.9.1981 My/Kc

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Hydraulische Steuereinrichtung mit einem Wegeventil Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Steuereinrichung mit einem Wegeventil, dessen, feder zentrierter Steuerschieber vollhydraulisch über eine hydraulische Brückenschaltung betätigbar ist. Es ist schon eine solche Steuereinrichtung aus der DE-OS 28 11 585 "bekannt ,■ bei der zur Versorgung der Brückenschaltung mit Steuerdruckmittel eine gesonderte Pumpe vorgesehen ist. Um hierbei den von Federn in seiner Mittelstellung zentrierten Steuerschieber nach beiden Seiten auslenken zu können, sind ausreichende Kräfte und demnach entsprechende Drücke notwendig, die von der Pumpe erzeugt werden müssen. Zudem soll der Steuerschieber auch ausreichend schnell verschoben werden können, ■weshalb die Pumpe auch einen ausreichend großen Steuerdruckmittelstrom liefern muß. Dieser für die Brückenschaltung notwendige Steuerölstrom bei einem ausreichenden Druck zur Betätigung des Steuerschiebers führen zu einer von der Pumpe aufzubringenden Leistung, die auch dann notwendig ist, wenn der Steuerschieber selbst gar nicht verschoben

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werden soll. Diese Verlustleistung wird vor allem dann besonders großs wenn in bezug auf Auflösung, Sehaltleistung und Abmessungen des Wegeventils erhöhte Anforderungen gestellt werden. Ganz besonders gilt dies., wenn solche Steuereinrichtungen in mobilen Anwendungsfällen eingesetzt werden. Von Fachteil bei der vorbekannten Steuereinrichtung ist nun, daß diese Verlustleistung im Steuerkreis relativ groß ist, da auch bei nicht betatigtsmefiteuerschieber das von der Pumpe geförderte Steuerdruckmittel nur über die Brückenschaltung zum Tank abströmen kann. Dies ist besonders ungünstig bei der Verwendung solcher Steuereinrichtungen für eine vollhydraulische Hubwerksregelung bei einem Traktor oder Mähdrescher, wo bei einem großen Teil der Betriebszeit der Steuerschieber unbetätigt in seiner Mittelstellung verbleibt.

Ferner ist aus der DE-OS 30 09 699 eine elektrohydraulisehe Steuereinrichtung mit einem vorgesteuerten Wegeventil bekannt, bei welcher der Arbeitsdruckmittelstrom und der Steuerölstrom von derselben Pumpe erzeugt werden. Um die Energieverluste niedrig zu halten, drosselt ein Steuerschieber des Wegeventils einen in Mittelstellung offenen Ueutralumlauf gerade so weit an, daß die Pumpe einen vorbestimmten Minimaldruck aufbaut, mit dem die Steuerbewegung des Steuerschiebers gerade eingeleitet werden kann. Der Steuerschieber ist nun so ausgelegt, daß durch die einleitende Steuerbewegung deren Ueutralumlauf auf ein derart hohes Druckniveau angedrossel wird, daß die mit dem Minimaldruck eingeleitete Steuerbewegung mit dem erhöhten Druck fort gesetzt werden kann. Von Nachteil bei dieser Steuereinrichtung ist, daß zum Ansprechen des Wegeventils ein relativ hoher Schwelldruck notwendig ist. Zudem muß der Steuerschieber des Wegeventils in spezieller Weise ausgelegt werden, was zu einer relativ aufwendigen teueren Bauweise führt.

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Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei ihr die Verlustleistung relativ klein gehalten werden kann. Dies wird vor allem dadurch erreicht, daß bei nicht betätigtem Steuerschieber das von der Pumpe erzeugte Druckniveau auf ein Minimum gesenkt werden kann. Es lassen sich daher bei noch vertretbarer Verlustleistung am Wegeventil selbst Werte hinsichtlich Auflösungsvermögen, Schaltleistung und Abmessungen erzielen, wie sie bisher nicht möglich waren. Gerade bei mobilen Anwendungsfällen, wie einer vollhydraulischen Schlepper-Hubwerksregelung, wirkt sich die verbesserte Energieausnutzung bei verringertem Bauvolumen besonders vorteilhaft aus.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten.Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuereinrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung gemäß Anspruch 2, wodurch die Steuerölversorgung der Brückenschaltung unabhängig wird von der Antriebsdrehzahl der das Steuerdruckmittel fördernden Pumpe. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, deren einzige Figur eine Steuereinrichtung in vereinfachter Darstellung zeigt.

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Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Figur zeigt eine Steuereinrichtung 10 mit einem Wegeventil 11s dessen Steuerschieber 12 über einen hydraulischen Steuerkreis 13 ansteuerbar ist. Der Steuerkreis 13 weist eine als Vollbrücke ausgebildete Brückenschaltung lh auf₃ die "von einer Steuerpumpe 15 mit Druckmittel versorgt -wird. In der Brückenschaltung 1¹J- sind stromaufwärts von einer Brückendiagonale 16 fest eingestellte Drosselstellen 17 vorgesehen. Stromabwärts von der Brückendiagonale 16 liegen verstellbare Drosselstellen 18, die in an sich bekannter Feise bei z. B. einer vollhydraulischen Schlepper-Hubwerksregelung als Ist- und Sollwertgeber verwendbar sind. In die Brückendiagonale 16 ist das Wegeventil 11 mit seinen stirnseitigen Steuerkammern 19 geschaltet» Der Steuerschieber 12 des Wegeventils 11 wird von relativ starken Federn 21, welche in den Steuerkammern angeordnet sind, in seiner gezeichneten Mittelstellung zentriert. Der Steuerschieber 12 kann aus seiner Mittelstellung durch entsprechende Druckdifferenzen in den Steuerkammern 19 nach beiden Seiten hin gegen die Kraft der Federn 21 ausgelenkt werden, wobei er entweder Druckmittel von einer Arbeitspumpe 22 zu einem Servomotor 23 steuert oder letzteren (23) zu einem Tank 2k entlastet. Das Wegeventil 11 ist selbstverständlich hier nur in sehr vereinfachter Weise dargestellt.

Im Steuerkreis 13 führt von der Steuerpumpe 15 und stromaufwärts von der Brückenschaltung lh eine Zweigleitung 25 zum Tank 2U, in die ein erstes Druckhalteventil 26 geschaltet ist. Parallel zum Druckhalteventil 26 liegt ein als Zweiwege-Dreistellungs-Ventil ausgebildetes Schaltventil 27· Sein Eingang 28 steht mit der Zweigleitung 25 stromaufwärts vom ersten Druckhalteventil 26 und sein Aus-

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gang 29 stromabwärts davon mit der Zweigleitung 25 in Verbindung. Das Schaltventil 27 hat ein Steuerglied 32_s das von Federn 31 in einer gezeichneten Mittelstellung zentriert ist, in der der Eingang 28 und Ausgang 29 miteinander verbunden sind. Dem Steuerglied 32 sind an seinen Stirnseiten die Federn 31 aufnehmende Druckräume 33 zugeordnet, mit denen das Schaltventil 27 über Leitungen 3^ parallel zum Wegeventil 11 in die Brückendiagonale 16 geschaltet ist. Auf diese Weise ist das Steuerglied 32 des Schaltventils 27 denselben Druckunterschieden in der Brückendiagonale 16 ausgesetzt, wie der Steuerschieber 12 des Wegeventils 11. Die das Steuerglied 32 zentrierenden Federn 31 sind jedoch erheblich schwächer ausgebildet als die Federn 21 im Wegeventil 11. Das Steuerglied 32 kann aus seiner Mittelstellung entgegen der Kraft der Federn 31 nach beiden Seiten ausgelenkt werden, wobei es die Verbindung zwischen seinem Eingang 28 und dem Ausgang 29 sperrt.

In der Zweigleitung 25 ist stromaufwärts vom ersten Druckhalteventil 2β ein zweites Druckhalteventil 35 geschaltet, das zum ersteren (26) in Serie liegt und zur Brückenschaltung 1U parallel liegt. Das zweite Druckhalteventil 3 5 kann auf einen wesentlich niedrigeren Druck eingestellt sein als das erste Druckhalteventil 26.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 10 wird wie folgt erläutert:

Bei nicht betätigtem Wegeventil 11 strömt ein Teil des von der Steuerpumpe 15 geförderten Druckmittelstroms über die Brückenschaltung 1k in den Tank 2k ab. Hierbei sind die als Geber dienenden, verstellbaren Drosselstellen 18 so eingestellt, daß die Vollbrücke abgeglichen ist, d. h. in der Brückendiagonale 16 herrscht keine Druckdifferenz, die auf den Steuerschieber 12 wirksam werden könnte. Damit ist auch das Steuerglied 32 im Schaltventil 27 druckausge-

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glichen,, und nimmt seine durch die Federn 31 zentrierte Mittelstellung ein, in der es eine das erste Druckhalteventil 26 kurzschließende Verbindung zum Tank 2k herstellt. Der andere Teil des von der Steuerpumpe 15 geförderten Druckmittels kann daher über das zweite Druckhalteventil 35s die Zweigleitung 25 und das geöffnete Schaltventil 27 zum Tank 2k abströmen. Dabei wird mit dem zweiten Druckhalteventil 35 ein sehr niedriges Druckniveau angedrosselt. Der über die Zweigleitung 25 zum Tank 2k abfließende Druckmittelstrom ist klein, weshalb auch das Schaltventil 27 klein gebaut werden kann. ¥eiterhin ist es möglich, die zentrierenden Federn 31 im Schaltventil 27 recht schwach auszubilden., wodurch auch der zur Auslenkung des Steuerglieds 32 erforderliche Druckunterschied sehr klein sein kann. Demgegenüber werden für die Auslenkung des Steuerschiebers 12 im Wegeventil 11 erheblich höhere Drücke benötigt, insbesondere für dessen volle Auslenkung, da an das Wegeventil 11 erhebliche Ansprüche bezüglich dessen Auflösungsvermögen, Schaltleistung und Abmessungen bestehen.

Soll nun der Steuerschieber 12 aus seiner gezeichneten Mittelstellung ausgelenkt werden, so wird zuvor eine oder beide der als Geber dienenden Drosselstellen 18 verstellt. Die Brücke ist nunmehr nicht mehr ausgeglichen, d. h. in der Bruckendiagonale 16 herrscht eine Druckdifferenz, die in den Steuerkammern 19 auf den stirnseitigen Enden des Steuerschiebers 12 wirksam wird. Dieselbe Druckdifferenz wird aber zugleich über die Leitungen 3k auch in den Druckräumen 33 des Schaltventils 27 wirksam und verschiebt dessen Steuerglied 32 entweder nach links oder nach rechts in eine Endstellung, wobei es die Verbindung zwischen seinem Eingang 28 und dem Ausgang 29 blockiert. Infolge des kleinbauenden Schaltventils 27 mit seinen schwachen Zentrierfedern 31 genügt für die Auslenkung des Steuerglieds 32 eine sehr geringe Druckdifferenz, auf welche der Steuer-

Schieber 12 im Wegeventil 11Aoder nur mit einem Bruchteil seines Verstellweges /'noch gar nicht^anspricht. Der von der Steuerpumpe 15 über das zweite Druckhalteventil 35 und die Zweigleitung 25 zum Tank 2k fließende Druckmittelstrom muß nun über das in Reihe geschaltete erste Druckhalteventil 26 fließen, so daß nun der zur Verfugung stehende Druck am Ausgang der Steuerpumpe 15 angehoben wird. Das auf einen wahlweise höheren Druckwert eingestellte erste Druckhalteventil 26 bewirkt somit zusammen mit dem Druckhalteventil 35 einen Steuerdruck, der für eine sichere und schnelle Auslenkung des Steuerschiebers 12 zur Verfugung steht. Dieser von den beiden Druckhalteventilen 35 und 2.6 gemeinsam angedrosselte Steuerdruck steht während der gesamten Zeit zur Verfügung, in welcher die Brückenschaltung 1k nicht ausgeglichen ist und die in der Brückendiagonale 16 herrschende Druckdifferenz auch das Steuerglied 32 des Schaltventils 27 in seiner Sperrstellung hält.

Durch Verstellen der als Geber wirksamen Drosselstellen kann die in der Brückendiagonale 16 wirksame Druckdifferenz wieder gesenkt werden, wodurch sich der ausgelenkte Steuerschieber 12 der gezeichneten Mittelstellung nähert. Kurz bevor der Steuerschieber 12 wieder seine Mittelstellung einnimmt und die Druckdifferenzein der Brückendiagonale 16 unter den Schwellwert des Schaltventils 27 sinkt, wird auch dessen Steuerglied 32 von den Federn 31 in seine Mittelstellung gebracht und damit das erste Druckhalteventil 26 wieder kurzgeschlossen. Daraufhin muß die Steuerpumpe 15 nur noch gegen den sehr niedrigen, am zweiten Druckhalteventil 35 eingestellten Wert arbeiten.

Betrachtet man den zur Verschiebung des Steuerschiebers 12 notwendigen Druck als den Normaldruck, so läßt sich demgegenüber bei nicht betätigtem Wegeventil 11, also bei in

Mittelstellung befindlichem Steuerschieber 12, eine erhebliche Drucksenkung erzielen. Dies führt zu entsprechend geringeren Energieverlusten. Insbesondere bei mobilen Anwendungsfällen ist dies von Vorteil, wo auch Gesichtspunkte der Ölerwärmung eine nicht unerhebliche Rolle spielen. Die Steuereinrichtung 10 eignet sich deshalb besonders vorteilhaft für eine vollhydraulische Schlepper-Hubwerksregelung, wo bei einem nicht unerheblichen Teil der Betriebszeit das Wegeventil 11 nicht betätigt ist. Bei vorliegender Steuereinrichtung 10 lassen sich daher von einer bestimmten Verlustleistung ausgehend am Wegeventil 11 eine wesentlich bessere Auflösung, eine größere Schaltleistung sowie kompaktere Abmessungen erreichen.

Selbstverständlich sind an der gezeigten Aus führungsform Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So ist die Erfindung nicht auf die gezeigte Art des Wegeventiles 11 begrenzt. Auch die Lage der als Geber arbeitenden Drosselstellen ist veränderbar. Bei bestimmten Anwendungsfällen kann auch auf das erste Druckhalteventil 35 verzichtet werden. Auch ist es denkbar, für den Arbeitsstrom und den Steuerstrom eine gemeinsame Druckmittelquelle zu verwenden. Die Bauweise des Schaltventils 27 ist ebenfalls nicht auf die gezeigte Ausführungsform begrenzt. Anstelle eines Wegeventils können auch mehrere Wegeventile mit Hilfe der Brückenschaltung angesteuert werden.

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Claims

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ROBEET BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Ansprüche

\ 1.!Hydraulische Steuereinrichtung mit einem Wegeventil, dessen federzentrierter Steuerschieber zur hydraulischen Auslenkung von der Druckdifferenz in der Diagonale einer hydraulischen Brückenschaltung beaufschlagbar ist, die von einer Druckmittelquelle mit Steuerdruckmittel gespeist wird und in die stromaufwärts und stromabwärts der Diagonalen Drosselstellen geschaltet sind, von denen insbesondere eine als Ist- und eine als Sollwertgeber dienen, dadurch gekennzeichnet, daß von der Druckmittelquelle (15) stromaufwärts von der Brückenschaltung ( 11+) eine Zweigleitung (25) über ein Druckhalteventil (26) zum Tank (21+) geführt ist, und daß in die Zweigleitung (25) parallel zum Druckhalteventil (26) ein letzteres kurzschließendes Schaltventil (27) geschaltet ist, dessen von Federn (31) zentriertes Steuerglied (32) abhängig von den in der Brückendiagonale (16) auftretenden Druckdifferenzen diese Kurzschlußverbindung steuert.
2. Steuerexnrxchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zweigleitung (25) in Serie zum ersten Druckhalteventil (26) ein zweites Druckhalteventil (35) geschaltet ist, das zur Brückenschaltung (1^) parallel liegt.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Druckhalteventil (35) stromaufwärts vom ersten (26) liegt.
h. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Druckhalteventil (26) auf einen höheren Wert eingestellt ist als das erste Druckhalteventil (35).
5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (27) ein von Federn (31) in einer Mittelstellung zentriertes Steuerglied (32) aufweist, in der es einen Eingang (28) mit einem Ausgang (29) verbindet und zwei mit der Brückendiagonale (16) verbundene Druckräume (33) aufweist, durch deren Druckdifferenz das Steuerglied (32) aus der Mittel-1-2 stellung nach beiden Richtungen in Sperrstellungen auslenkbar ist .

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6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die das Steuerglied (32) zentrierenden Federn (31) relativ erheblich schwächer ausgebildet sind als die den Steuerschieber (12) zentrierenden Federn (21).

7= Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil ein 2¥ege-3Stellungs-Ventil (2T) ist. /