DE3640640C2 - Hydrostatisches Antriebssystem mit einem Verbraucher mit zwei Anschlüssen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem mit einer Druckmittelquelle, einem Verbraucher mit zwei Anschlüssen, von denen im Betriebszustand jeweils einer Zulaufanschluß und einer Ablaufanschluß ist, und mit einem willkürlich betätigbaren Wegeventil, durch das jeweils einer der beiden Anschlüsse des Verbrauchers mit der Druckmittelquelle und der jeweils andere Anschluß mit einem Behälter verbindbar ist, wobei ein zusätzlicher an den Behälter angeschlossener Verbindungskanal vorgesehen ist, in dem ein Nachsaugeventil angeordnet ist.

Ein solcher Verbraucher kann derart ausgestaltet sein, daß in der einen Bewegungsrichtung der Rücklaufstrom größer ist als der Zulaufstrom und in der anderen Bewegungsrichtung umgekehrt der Zulaufstrom größer ist als der Rücklaufstrom, beispielsweise wenn der Verbraucher ein doppelt wirkendes Zylinder- Kolben-Aggregat mit nur auf einer Seite einer Kolbenstange ist. Es gibt aber auch Antriebssysteme, bei denen der Verbraucher nach beendeter Antriebsphase auslaufen können soll, wobei in diesem Falle der Ablaufanschluß des Verbrauchers in normaler der Bewegungsrichtung entsprechender Weise mit dem Behälter verbunden ist, während der Zulaufanschluß ebenfalls mit dem Behälter verbunden ist oder verbunden sein soll, um das Auslaufen zu ermöglichen oder zwar mit der als Verdrängerpumpe ausgestalteten Druckmittelquellen verbunden ist, aber mehr Druckmittel aufzunehmen vermag, als die Pumpe fördert, so daß Kavitationsgefahr besteht. Es ist bekannt, in solchen Fällen am Verbraucher oder im Leitungssystem Ventile einzubauen, die als, Nachsaugeventile, Nachladeventile oder Antikavitationsventile bezeichnet werden und durch die fehlende Differenzmenge an Druckmittel nachströmen kann. Solche Ventile können auch als entsperrbare Rückventile ausgestaltet sein oder als durch Druckbeaufschlagung hochschaltbare Druckventile.

Aus der US 4 509 406 ist ein gattungsgemäßes hydrostatisches Antriebssystem bekannt, bei dem den Anschlüssen des mittels eines Wegeventils ansteuerbaren Verbrauchers jeweils ein Nachsaugeventil zugeordnet ist, das in einem an den Behältern angeschlossene Verbindungskanal angeordnet ist.

Darüber hinaus ist ein Antriebssystem bekannt, bei dem in jeder zu jeweils einem Anschluß des Verbrauchers führenden Anschlußleitung ein zum Verbraucher hin öffnendes Rücklaufsperrventil angeordnet ist, und parallel dazu ein Druckbegrenzungsventil, dessen Steuerdruckraum mit der jeweils zum anderen Anschluß des Verbrauchers führende Leitung vor oder hinter dem Rücklaufsperrventil verbunden ist (DE 31 46 540 A1). Hier dienen die Druckbegrenzungsventile in erster Linie zu Steuerzwecken.

Die DE 35 05 623 A1 zeigt ein hydrostatisches Antriebssystem, bei dem in den vom Wegeventil zum Verbraucher geführten Verbraucherkanälen jeweils ein Sperrventil angeordnet ist, daß mittels eines Entsperrkolbens hydraulisch entsperrbar ist. Die Sperrventile dienen hierbei zur leckölfreien Absperrung des Verbrauchers, wobei das jeweils in der Ablaufleitung angeordnete Sperrventil mittels des Entsperrkolbens, der mit dem zulaufseitigen Druck beaufschlagt ist, aufsteuerbar ist.

Besonders bei Antriebssystemen mit Load-Sensing-Steuerung wird das rücklaufende Öl durch den Ventilkolben über die in der zum Verbraucher führenden Leitung angeordnete Druckwaage zum Behälter geleitet. Die Folge dieses Flußweges ist ein überhöhter Rücklaufdruck und daraus resultierend Verluste.

Die DE 25 29 787 A1 offenbart ein hydrostatisches Antriebssystem, bei dem ein Umschaltventil zwischen die Zufluß- und Abflußleitung eines Verbrauchers geschaltet ist, wobei das Umschaltventil automatisch den Druck in diesen Leitungen ermittelt und die jeweils den niedrigeren Druck führende Leitung mit einer zum Behälter geführten Leitung verbindet, in der ein Niederdruckentspannungsventil angeordnet ist. Dadurch wird bei einer positiven Last am Verbraucher ein direktes Abfließen des vom Verbraucher in der Abflußleitung rückströmenden Druckmittels zum Behälter ermöglicht, wobei das in der Abflußleitung angeordnete Strömungsventil umgangen wird. Der Rücklaufdruck wird hierbei durch das Niederdruckentspannungsventil bestimmt, wodurch bei einer entsprechenden Einstellung geringe Verluste erzielbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem mit einem Nachsaugeventil zu schaffen, das durch das Erzwingen einer Flüssigkeitsführung mit geringen Strömungswiderständen das Anstauen unnötig hohen Druckes in der Rücklaufleitung und dadurch unnötige Verlust bringende Widerstände am Verbraucher vermeidet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das einem Anschluß des Verbrauchers zugeordnete Nachsaugeventil durch einen vom Druck am anderen Anschluß des Verbrauchers beaufschlagten Zusatzkolben in die Offenstellung steuerbar ist.

Wenn der Druck am anderen Anschluß des Verbrauchers höher ist als der Druck am anderen Anschluß des Verbrauchers höher ist als der Druck in dem Anschluß, dem das Nachsaugeventil zugeordnet ist, wird durch das Nachsaugeventil an der Rücklaufleitung außer dem Kanal, der durch den Schieber des Wegeventiles führt, ein zweiter Verbindungskanal freigegeben, durch den unmittelbar, das heißt unter Umgehung des Schiebers des Wegeventiles, der Rücklaufanschluß des Verbrauchers mit dem Behälter verbunden wird. Das heißt, der Hochdruck, der an dem Zulaufanschluß des Verbrauchers ansteht, wird als Steuerdruck benutzt, durch den das Nachsaugeventil geöffnet wird, indem der Druck am Zulaufanschluß auf einen Zusatzkolben wirkt, der mit dem Betätigungsorgan des Nachsaugeventiles in Wirkverbindung steht und dieses Nachsaugeventil öffnet, wenn es an die Rücklaufleitung angeschlossen ist, so daß eine direkte Verbindung vom Verbraucher zum Behälter auf der Rücklaufseite geschaffen wird und damit ein unnötiges Anstauen von Druckmittel vor dem Ablaufanschluß des Verbrauchers vermieden wird. Das heißt, wesentlich für die Erfindung ist, daß das Nachsaugeventil, welches normalerweise öffnet, wenn das Druckmittel in dem Anschluß­ kanal, dem das Nachsaugeventil zugeordnet ist, zu dem Verbraucher strömt, jetzt gemäß der Erfindung durch einen Zusatzkolben geöffnet wird, wenn dieses Nachsaugeventil an dem Kanal liegt, durch den das Druckmittel vom Verbraucher abströmt.

Insbesondere soll die Erfindung verwendbar sein für Antriebs­ systeme mit Load-Sensing-Steuerung, bei denen die Pumpe über ein Load-Sensing-Steuerventil immer auf einen solchen Förderstrom eingestellt wird, daß an einer im Förderstrom der Pumpe angeordneten Meßblende ein konstantes Druckge­ fälle erzeugt wird, unabhängig von der Weite, auf die die Meßblende eingestellt wird.

Die Erfindung ermöglicht, Energieverluste zu vermeiden. Energieverluste in Hydrauliksystemen durch unnötige Drosselung haben eine Erhitzung des Druckmittels zur Folge, wird diese vermieden, kann mit geringerer Kühlleistung gefahren werden.

Eine für ein hydrostatisches Antriebssystem mit einem Verbraucher, der in beiden Bewegungsrichtungen betrieben werden kann, besonders zweckmäßige Ausgestaltungsform ist im Anspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung ist ein Ventilblock halbschematisch im Schnitt, der Verbraucher rein schematisch dargestellt.

In dem Gehäuseblock 1 ist eine Schieberbohrung 2 vorgesehen, in der ein Schieberkolben 3 verschiebbar ist. In dem Gehäuseblock 1 sind verschiedene Kanäle vorgesehen, wobei der Kanal 4 in der Schieberbohrung 2 mündet und mit einer Förderleitung 41 einer Pumpe 40 verbunden ist. Die Kanäle 5 und 6 münden ebenfalls in der Schieberbohrung 2 und sind jeweils mit einer in der Zeichnung nicht mehr dargestellten, zu einem ebenfalls in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Behälter führenden Leitung verbunden. Der Verbraucheranschlußkanal 7 mündet ebenfalls in der Schieberbohrung 2 und ist mit einer Leitung 8 verbunden, die zu einem ersten Anschluß des Verbrauchers 9 führt, an dessen zweiten Anschluß eine zweite Leitung 10 angeschlossen ist, die an einem Verbraucheranschlußkanal 11 angeschlossen ist, der ebenfalls in der Schieberbohrung 2 mündet.

Der Kanal 15 ist ein Verlängerungsteil des Kanales 5 und mündet in eine Ventilkammer 12. Der Kanal 16 ist ein Verlängerungsteil des Kanals 6 und mündet in eine Ventilkammer 14. An den Verbraucheranschlußkanal 7 ist eine Bohrung 17 angeschlossen, die zu einem Ventilsitz 18 führt, gegen den ein Ventilkörper des Nachsaugeventils 19 anliegt, der in Schließrichtung durch eine in der Zeichnung nicht erkennbare Feder belastet ist, die in dem einschraubbaren Gehäuse 24 angeordnet ist. In ebensolcher Weise ist an den Verbraucheranschlußkanal 11 eine Bohrung 21 angeschlossen, die zu einem Ventilsitz 20 führt, der die Ventilkammer 14 begrenzt und gegen den ein Ventilkörper des Nachsaugeventils 22 anliegt, der in ebensolcher Weise wie der Ventilkörper des Nachsaugeventils 19 in Schließrichtung durch eine Feder belastet ist, die in der Zeichnung nicht erkennbar ist und dem in den Gehäuseblock 1 eingeschraubten Gehäuse 23 angeordnet ist.

Koaxial zu den Bohrungen 17 und 21 läuft durch den Gehäuseblock 1 eine Bohrung 25, in der ein Zusatzkolben 26 dichtend gleitbar verschiebbar ist.

Im Schieberkolben 3 sind durch in der Zeichnung nicht erkennbare Ringnuten und diese begrenzende Scheibenteile Verbindungskanäle geschaffen, die in der Zeichnung symbolisch dargestellt sind, wobei der Kanal 27 in der nach in der Zeichnung rechts verschobenen Schaltstellung des Schieberkolbens 3 den Kanal 4 mit dem Verbraucheranschlußkanal 7 verbindet, während gleichzeitig auf der anderen Seite des Schieberkolbens 3 der Kanal 28 den Verbraucheranschlußkanal 11 mit dem Kanal 6 verbindet. In der anderen Verschieberichtung des Schieberkolbens 3 verbindet der Kanal 29 den Kanal 4 mit dem Verbraucheranschlußkanal 11 und der Kanal 30 verbindet den Kanal 5 mit dem Verbraucheranschlußkanal 7.

An beiden Seiten des Gehäuseblockes 1 ist dichtend in der Zeichnung nicht näher dargestellter Weise ein Kammerfortsatz 31 bzw. 32 befestigt, wobei in der Kammerfortsatz 31 ein Druckraum 33 gebildet ist und in dem Kammerfortsatz 32 ein Druckraum 34 gebildet ist, wobei in den Kammerdruckraum 33 über eine nur symbolisch dargestellte Leitung 35 Steuerdruckmittel eingeführt werden kann und in den Kammerdruckraum 34 durch eine nur symbolisch dargestellte Leitung 36 Steuerdruckmittel eingeführt werden kann. Auf beiden Seiten des Schieberkolbens 3 ist ein Federteller 37 vorgesehen, gegen den eine Feder 38 abgestützt ist, die andererseits gegen den Kammerfortsatz 31 bzw. 32 abgestützt ist.

Die Anordnung eines solchen Schieberkolbens 3 in einer Schieberbohrung 2 mit den Verbindungskanälen als Wegeventil zum Ansteuern eines Verbrauchers 9 ist bekannt. Das Erfindungswesentliche ist der mit den Nachsaugeventilen 19, 22 in Wirkverbindung stehende, in der Bohrung 25 verschiebbare Zusatzkolben 26.

Die Wirkungsweise ist folgende: Ist die Steuerdruckkammer 34 mittels willkürlicher Ansteuerung von Steuerdruck beaufschlagt, so wird der Schieberkolben 3 gegen die Kraft der Feder 38 auf der in der Zeichnung rechten Seite nach der in Zeichnung rechten Seite verschoben, so daß der Förderstrom der Pumpe über den Kanal 4, den Kanal 27, den Verbraucheranschlußkanal 7, die Leitung 8 zum Verbraucher 7 strömt und von dem Verbraucher 9 das druckentlastete Druckmittel durch die Leitung 10, den Verbraucheranschlußkanal 11, den Kanal 28 und durch den Kanal 6 zum Behälter strömt. Somit steht in dem Verbraucheranschlußkanal 7 ein höherer Druck als in dem Verbraucheranschlußkanal 11 mit der Folge, daß dieser höhere Druck, der auf die in der Zeichnung linke Stirnseite des Zusatzkolbens 26 wirkt, den Zusatzkolben 26 nach in der Zeichnung rechts verschiebt und den Ventilkörper des Nachsaugeventils 22 in die Offenstellung bringt, so daß neben dem Strömungsweg vom Verbraucheranschlußkanal 11 durch den Kanal 28 zum Kanal 6 ein zweiter Strömungsweg geschaffen wird vom Verbraucheranschlußkanal 11 durch die Bohrung 21, durch den Kanal 16 zum Kanal 6, so daß das ablaufende Druckmittel auf zwei Wegen abströmen kann und somit einen geringen Strömungswiderstand findet. Sollte jetzt der Verbraucher 9 mechanisch angetrieben werden und somit vorlaufen, so fördert der Verbraucher 9 aus der Leitung 8 in die Leitung 10, so daß der Verbraucher 9 über die Leitung 8 aus dem Verbraucheranschlußkanal 7 ansaugt mit der Folge, daß im Verbraucheranschlußkanal 7 ein niedrigerer Druck ansteht als im Verbraucheranschlußkanal 11 mit der weiteren Folge, daß die in der Zeichnung rechte Stirnseite des Zusatzkolbens 26 von einem höheren Druck beaufschlagt wird, wie die auf der linken Seite, so daß der Ventilkörper des Nachsaugeventils 19 in die Offenstellung gebracht wird, so daß der Verbraucher 9 nicht nur über den Kanal 4 den Kanal 27 und den Verbraucheranschlußkanal 7 sondern zusätzlich aus dem Behälter durch den Kanal 5, das Kanalteil 15 und die Bohrung 17 ansaugen kann.

In der Zeichnung ist als Verbraucher 9 das Symbol eines Hydromotors dargestellt. Der Verbraucher 9 kann aber ein Zylinder-Kolben-Aggregat sein.

Die Pumpe 40 kann jede beliebige übliche Pumpe, beispiels­ weise eine Konstantpumpe oder eine einstellbare Pumpe sein. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispiel ist die Pumpe 40 eine einstellbare Pumpe, deren Stellglied 42 mit der Kolbenstange 43 eines Stellkolbens 44 verbunden ist, der in einem Stellzylinder 45 verschiebbar ist, dessen Druckbeaufschlagung durch ein Ventil 46 ge­ steuert wird, dessen einer Druckraum durch eine Leitung 47 vom Druck in der Förderleitung 41 der Pumpe 40 beaufschlagt wird, wo hingegen der auf der entgegengesetzten, feder­ seitigen Seite liegende Steuerdruckraum von dem Druck in einer Leitung 48 beaufschlagt wird, die jeweils mit derjenigen der Leitungen 8 oder 10 verbunden ist, durch die das Druckmittel von der Pumpe 40 zum Verbraucher 9 hin fließt.

Claims (2)

1. Hydrostatisches Antriebssystem mit einer Druckmittelquelle, einem Verbraucher mit zwei Anschlüssen, von denen im Betriebszustand jeweils einer Zulaufanschluß und einer Ablaufanschluß ist, und mit einem willkürlich betätigbaren Wegeventil, durch das jeweils einer der Anschlüsse des Verbrauchers mit der Druckmittelquelle und der jeweils andere Anschluß mit einem Behälter verbindbar ist, wobei ein zusätzlicher an den Behälter angeschlossener Verbindungskanal, in dem ein Nachsaugeventil angeordnet ist, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das einem der Anschlüsse (7, 8 bzw. 10, 11) des Verbrauchers (9) zugeordnete Nachsaugeventil (19 bzw. 22) durch einen vom Druck an dem jeweils anderen Anschluß (10, 11 bzw. 8, 7) des Verbrauchers (9) beaufschlagten Zusatzkolben (26) in die Offenstellung steuerbar ist.

2. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 1 mit zwei jeweils einem Anschluß (7, 8 bzw. 10, 11) zugeordneten Nachsaugeventilen (19 bzw. 22), dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nachsaugeventile (19 bzw. 22) in oder an einem Gehäuseblock (1), durch den die Verbraucheranschlußkanäle (7 und 11) hindurchgeführt sind, angeordnet sind, wobei koaxial zu den Betätigungsorganen der Nachsaugeventile (19 bzw. 22) eine den Gehäuseblock (1) zwischen den Verbraucheranschlußkanälen (7 und 11) durchdringende Bohrung (25) angeordnet ist, in der ein Zusatzkolben (26), der auf beiden Seiten vom Druck in dem jeweils zugeordneten der Verbraucheranschlußkanäle (7, 11) beaufschlagt ist und andererseits mit dem Betätigungsorgan des Nachsaugeventiles (19 bzw. 22) in Wirkverbindung bringbar ist, dichtend verschiebbar ist.