DE69028913T2 - Zufuhrschaltungsvorrichtung für öl unter druck zum hydraulischem kolben einer baustellenvorrichtung - Google Patents

Zufuhrschaltungsvorrichtung für öl unter druck zum hydraulischem kolben einer baustellenvorrichtung

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Description

  • Die vorliegende betrifft eine hydraulische Schaltkreisvorrichtung zur Zufuhr von unter Druck stehendem Fluid zu Hydraulikzylindern, das von einer Hydraulikpumpe ausgegeben wird, um ein Arbeitsgerät einer Baumaschine, wie einem Schaufelbagger oder dergleichen, zu betätigen.
  • Eine hydraulische Schaltkreisvorrichtung, die so angeordnet ist, daß sie Fluid unter Druck, das von einer Hydraulikpumpe ausgegeben wird, Hydraulikzylindern eines Arbeitsgerätes durch Betätigungsventile zugeführt, ist gut bekannt.
  • Im Falle von Erdbewegungstätigkeiten und Neigungskorrekturtätigkeiten durch einen Schaufelbagger ist es notwendig, eine Tippschaltung des Arbeitsgerätes des Schaufelbaggers durchzuführen. Diese Tippschaltung des Arbeitsgerätes wird durch Zufuhr extrem kleiner Mengen von Fluid unter Druck erzielt, die von einer Hydraulikpumpe den Hydraulikzylindern des Arbeitsgerätes zugeführt werden.
  • Allerdings ist es äußerst schwierig die geringen Mengen des Fluids unter Druck zur Zufuhr zu den Hydraulikzylindern des Arbeitsgerätes zu steuern und es ist ebenfalls sehr schwierig das Arbeitsgerät wie gewünscht zu skalieren. Als Ergebnis wird die Genauigkeit bei dem Entfernen von Erde und bei der Korrektur von Neigung gering.
  • Eine Lösung zur Lösung der Schwierigkeiten bei einer Tippbetätigung ist in der EP-A-0 349 092 angegeben, die nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde.
  • In der EP-A-0 349 092 wird ein hydraulisches Antriebssystem offenbart, das in einem Normalmodus und in einem Feinbetriebsmodus betrieben werden kann. In dem Normalmodus wird die Abgaberate einer Hydraulikpumpe so gesteuert, daß ein Differenzdruck zwischen einem Abgabedruck der Hydraulikpumpe und einem Ladedruck eines Verstellgliedes auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird. In dem Feinbetriebsmodus wird die Flußrate, die dem Verstellglied beim gleichen Hub eines Steuerhebels wie bei gewöhnlicher Arbeit zugeführt wird, reduziert, um eine Tätigkeit des Verstellgliedes mit genau einjustierter Geschwindigkeit zum Durchführen der Feinarbeit einfach zu ermöglichen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der EP-A-0 349 092 wird eine Instruktionseinheit nur betätigt, wenn der Feinbetriebsmodus eingenommen werden soll. Die Instruktionseinheit ist mit einer Steuereinrichtung verbunden, die eine Versorgungseinrichtung für eine Steuerkraft betätigt, die so angeordnet ist, daß sie eine Steuerkraft auf einen Stößel an einem Ende einer Steuerventils ausübt. Das Steuerventil ist Teil einer Ladungserfassungssteuereinrichtung und umfaßt weiterhin einen Antriebsteil auf der gleichen Seite wie der Stösel und einen weiteren Antriebsteil und eine Feder auf der Seite gegenüberliegend zum Stößel.
  • Das Steuerventil wird zur Verbindung eines Druckaufnahmebereiches mit großem Durchmesser eines Regulators mit einem Tank, mit einer Abgabeleitung der Pumpe oder zur Verbindung dieses Bereichs sowohl mit Tank als auch Abgabeleitung bei einem Verhältnis entsprechend zur Funktion des Steuerventils verwendet.
  • Weiterhin weist der Regulator einen Druckaufnahmebereich mit kleinem Durchmesser auf, der mit der Abgabeleitung der Pumpe verbunden ist. Der Regulator ändert eine Taumelplatte der Pumpe und steuert dadurch die Abgaberate der Pumpe und hält so den Differenzdruck auf dem gesetzten Wert.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydraulikschaltkreiseinrichtung zur Zufuhr von Fluid unter Druck zu Hydraulikzylindern für ein Arbeitsgerät bereitzustellen, bei dem eine stabile Operation des Arbeitsgerätes auch während einer Tipschaltung gesichert ist, wobei die Anzahl der Teile der Vorrichtung und die Herstellungskosten vermindert sind.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird eine Hydraulikschaltkreisvorrichtung gemäß der Ansprüche 1 oder 3 vorgeschlagen.
  • Weitere Merkmale für vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind durch die Unteransprüche offenbart.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung mit den oben genannten Aspekten ist eine stabile Tätigkeit des Arbeitsgerätes gesichert, da die Flußrate des von der variablen Verdrängerpumpe abgegebenen Fluids in einer solchen Weise gesteuert ist, daß die Differenz zwischen dem Abgabedruck der Pumpe und dem Ladungsdruck immer konstant ist. Weiterhin kann während einer Tipschaltung des Arbeitsgerätes das Verstellregulierteil des variablen Verstellteils der variablen Verdrängerpumpe in einer solchen Richtung betätigt werden, um die Verstellung der Pumpe durch Ausüben von Druckkräften auf das Ladungstastventilzu vermindern, um dessen Spule in einer solchen Richtung zu verschieben, daß die Abgabeleitung der Pumpe mit der Druckaufnahmekammer des Kolbens mit großem Durchmesser in Verbindung steht. Demgemäß, da während der Tipschaltung des Arbeitsgerätes die Flußrate des durch die variable Verdrängerpumpe abgegebenen Fluids reduziert werden kann, kann die Menge des Fluids unter Druck, die in die Hydraulikzylinder zum Arbeitsgerät zugeführt wird, genau bis auf einen kleinen Betrag gesteuert werden, so daß die Tipschaltungscharakteristik verbessert wird.
  • Die oben genannten und weitere Aufgaben, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für Fachleute offensichtlich, wenn auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Figuren verwiesen wird, in welchen bevorzugte Ausführungsbeispiele mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt sind.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 ein hydraulisches Schaltkreisdiagramm zur Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • Fig. 2 einen Graph zur Darstellung des Verhältnisses zwischen Flußrate des Fluids unter Druck, das den Hydraulikzylindern eines Arbeitsgerätes zugeführt wird, und dem Hub eines damit assoziierten Betätigungsventils; und
  • Fig. 3 ein hydraulisches Schaltkreisdiagramm zur Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung wird im folgenden im Detail mittels mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
  • Nach Fig. 1 und 2 wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Eine variable Verdrängerpumpe 2 wird durch einen Motor 1 angetrieben und weist eine Abgabeleitung 2a auf, die mit Eingängen einer Vielzahl von Betätigungsventilen 3 verbunden ist. Deren Auslaßseiten sind über entsprechende Leitungen 4 mit Hydraulikzylindern 5 entsprechender Arbeitsgeräte verbunden. Jede Leitung 4 ist mit einem Druckkompensationsventil 6 versehen. Die Ladungsdrücke PLS in den Leitungen 4 werden durch ein Wechselventil 7 verglichen und ein höherer Ladungsdruck PLS, der als Ergebnis des Vergleiches erfaßt wurde, wird in die Federkammer der Druckompensationsventile 6 eingeführt, so daß diese Ventile auf einen Druck entsprechend zu dem höheren Ladungsdruck PLS eingestellt sind.
  • Auf diese Weise kann das Fluid unter Druck, das von einer variablen Verdrängerpumpe 2 abgegeben wird, den Hydraulikzylindern 5 für Arbeitsgeräte zugeführt werden.
  • Die Verdrängung von Fluid von der variablen Verdrängerpumpe 2 wird so gesteuert, daß der Unterschied zwischen dem Abgabedruck P&sub1; und dem Ladungsdruck PLS immer konstant ist.
  • Genauer gesagt, wird ein Verdrängungsregulierteil 8 der variablen Verdrängerpumpe 2 durch einen großen Kolben 9 in einer solchen Richtung betätigt, um die Verstellung zu reduzieren, und durch einen kleinen Kolben 10 in einer solchen Richtung betätigt, um die Verstellung zu erhöhen. Weiterhin wird eine Druckaufnahmekammer 9a des großen Kolbens 9 gesteuert, um selektiv durch ein Ladungstastventil 11 entweder mit einem Fluidtank oder mit der Abgabeleitung 2a verbunden zu werden. Weiterhin ist eine Druckaufnahmekammer 10a des kleinen Kolbens 10 mit der Abgabeleitung 2a verbunden.
  • Das oben erwähnte Ladungstastventil 11 weist eine Spule auf, die zum Verschieben durch den Druck in der Abgabeleitung 2a angeordnet ist. Das heißt, der Verdrängerdruck P&sub1; und die durch einen Proportionalpositionselektromagneten 12 erzeugte Druckkraft sind in einer solchen Richtung, um die Fläche ihrer Mündungsöffnung in Verbindung mit der Druckaufnahmekammer 9a des großen Kolbens 9 zu vergrößern und wird auch durch den Auslaßdruck der Proportionsventile 3 gedrückt. Das heißt, der Ladungsdruck PLS ist in einer solchen Richtung, um die Mündungsfläche in Verbindung mit der Druckaufnahmekammer 9a zu vermindern. Dieses Ladungstastventil 11 ist angeordnet, um die Steuerung so zu bewirken, daß bei Druckkraft Null durch den Funktionspositionselektromagneten 12 und wenn die Differenz zwischen dem Verdrängungsdruck P&sub1; und dem Ladungsdruck PLS (P1-PLS) anwächst, der Druck in der Druckaufnahmekammer 9a des großen Kolbens 9 ansteigt, um das Verdrängungsregulierungteil 8 in einer solchen Richtung zu betätigen, daß die Verstellung reduziert wird, um dadurch die Verdrängungsflußrate pro Umdrehung zu vermindern, wodurch der Verdrängungsdruck P&sub1; vermindert wird. Wenn die durch den Elektromagneten 12 erzeugte Druckkraft Null ist und wenn die Differenz zwischen dem Verdrehungsdruck P&sub1; und dem Ladungsdruck PLS (P&sub1; - PLS) vermindert ist, wird der Druck in der Druckaufnahmekammer 9a des großen Kolbens 9 so reduziert, um das Verdrängungsregulierteil 8 in der gleichen Richtung zu betätigen, damit die Verstellung anwächst, um dadurch die Abgabeflußrate pro Umdrehung zu erhöhen, wodurch der Abgabedruck P&sub1; erhöht wird. Dabei wird die Verdrängung des Fluids von der variablen Verdrängerpumpe 2 so gesteuert, daß die Differenz zwischen dem Abgabedruck P&sub1; und dem Ladungsdruck PLS (P&sub1; - PLS) immer konstant bleiben kann. Wird weiterhin eine Druckkraft durch den Proportionalpositionselektromagneten 12 erzeugt, wird die Spule des Ladungstastventils 11 in einer solchen Richtung geschoben, das die Fläche deren Mündung in Verbindung mit der Druckaufnahmekammer 9a anwächst, wodurch der Druck in der Kammer 9a des großen Kolbens 9 ohne Berücksichtigung des Drucks zwischen dem Abgabedruck P&sub1; und dem Landungsdruck PLS anwächst, um das Verdrängungsregulierteil 8 in einer solchen Richtung zu bewegen, daß die Verdrängung vermindert wird, wodurch die Flußrate des Fluids pro Umdrehung abnimmt.
  • Kurz gesagt, wird die Druckdifferenz zwischen dem Abgabedruck P&sub1; und dem Ladungsdruck PLS durch die durch den Proportionalpositionselektromagneten 12 erzeugte Druckkraft reduziert, um die Abgabeflußrate des Fluids von der variablen Verdrängerpumpe 12 zu vermindern.
  • Der obenerwähnte Proportionalpositionselektromagnet 12 wird mit elektrischem Strom von einem Steuergerät 13 versorgt, dem ein Modussignal von einem Moduswechselschalter 14 eingegeben wird. Wird ein Normalmodussignal durch den Moduswechselschalter 14 dem Steuergerät 13 zugeführt, erfolgt keine Stromzufuhr zum Proportionalpositionselektromagneten 12, während bei Eingabe eines Tipschaltermodussignals durch den Moduswechselschalter 14 zum Steuergerät 13 der Elektromagnet mit Strom versorgt wird. Durch eine solche Anordnung wird während eines Tastens des Arbeitsgerätes die durch die variable Verdrängerpumpe 2 abgegebene Flußrate des Fluids geringer als bei normaler Tätigkeit, so daß die Flußrate des Fluids, die den Hydraulikzylindern 5 vom Arbeitsgerät zugeführt wird, proportional zum Hub der Operationsventile 3 sich ändert, wie durch die gestrichelte Linie "A" in Fig. 2 dargestellt, und geringer ist als die Flußrate des Fluids bei Normaltätigkeit, wie durch die durchgezogene Linie B in Fig. 2 dargestellt. Dadurch ergibt sich eine genaue Steuerung der Fluidmenge, die den Hydraulikzylindern 5 des Arbeitsgerätes zugeführt wird, wodurch die Tipschaltungscharakteristik verbessert wird.
  • Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Vorsteuerpumpe 15 durch einen Motor 1 angetrieben, und eine Abgabeleitung 15a der Pumpe 15 ist durch ein Wechselventil 16 mit einem Druckaufnahmebereich 11a eines Ladungstastventils 11 verbunden. Das Wechselventil 16 bleibt in seiner Abschneidestellung I durch eine elastische Kraft einer in ihm angeordneten Feder. Es bleibt ebenso in seiner Verbindungsstellung II, wenn dessen Elektromagnet 16 angeregt ist. Der Elektromagnet 16 wird durch elektrischen Strom von einer Stromversorgung durch einen Moduswechselschalter 15 und das Steuergerät 13 versorgt.
  • Weiterhin sind gleiche Bauteile aus Fig. 3 mit gleichen Bezugszeichen wie die im ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dargestellte Bauteile versehen, so daß deren Beschreibung zur Vermeidung einer doppelten Erläuterung weggelassen wird.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 3, wenn ein Moduswechselschalter 14 in seiner Tipschaltungsmodusposition ist, um ein Tipoperationsmodussignal von dem Schalter 14 dem Steuergerät 13 zuzuführen und elektrischen Strom an einen Elektromagneten 16a zu übermitteln, wodurch dieser angeregt wird, wird ein Wechselventil 16 in seine Verbidungsstellung II umgeschaltet, so daß Vorsteuerfluid unter Druck von einer Vorsteuerpumpe 15 einem Druckaufnahmebereich 11a eines Lasttastventils 11 zugeführt wird. Als Ergebnis wird dessen Spule in einer solchen Richtung verschoben, daß die Mündungsfläche in Verbindung mit der Druckaufnahmekammer 9a des großen Kolbens 9 anwächst, wodurch die durch eine variable Verdrängungspumpe 2 abgegebene Fluidmenge vermindert wird.

Claims (4)

1. Hydraulisches Schaltungsgerät zum Zuführen von Fluid unter Druck zu einer Vielzahl von Hydraulikzylindern (5) für ein Arbeitsgerät, wobei eine Abgabepassage (2a) einer variablen Verstellpumpe (2) durch Betätigungsventile (3) mit Zylindern für das Arbeitsgerät verbunden ist, wobei das hydraulische Schaltungsgerät aufweist:
einen Kolben (9) mit großem Durchmesser zum Betätigen eines Verstellregulierteils (8) der variablen Verstellpumpe (2) in einer solchen Richtung, um die Verstellung der Pumpe zu vermindern;
einen Kolben (10) mit kleinem Durchmesser mit einer Druckaufnahmekammer (10a), die mit der Abgabepassage (2a) der Pumpe verbunden ist und das Verstellregulierteil (8) der Pumpe in einer solchen Richtung betätigt, um die Verstellung der Pumpe (2) zu vergrößern;
ein Ladungserfassungsventil (11) zum Verbinden oder Trennen einer Druckempfangskammer (9a) des Kolbens (9) mit großem Durchmesser mit oder von der Abgabepassage (2a) der Pumpe (2);
einer Einrichtung (12, 13, 14) zum Aufbringen von Verschiebekräften auf das Ladungserfassungsventil (11), um dessen Spindel in einer solchen Richtung zu verschieben, in der die Abgabepassage (2a) der Pumpe (2) mit der Druckaufnahmekammer (9a) des Kolbens (9) mit großem Durchmesser in Verbindung steht;
Druckkompensationsventile (6), welche zwischen den Hydraulikzylindern (5) für das Arbeitsgerät und Betätigungsventilen (3) angeordnet sind; und
ein Wechselventil (7) zum Vergleichen von Ladungsdrücken (PLS) in Ausgabeleitungen (4) der Druckkompensationsventile (6) zum Einführen eines höheren Ladungsdruckes in einem Druckaufnahmebereich auf einer Seite des Ladungserfassungsventils (11), wobei während einer Normalbetätigung des Arbeitsgerätes die Flußrate des von der Pumpe (2) abgegebenen Fluids in einer solchen Weise gesteuert ist, daß die Differenz zwischen dem Abgabedruck (P&sub1;) der Pumpe (2) und dem Ladungsdruck (PLS) immer konstant bleibt, während bei Tippbetrieb des Arbeitsgerätes die Flußrate des von der Pumpe (2) abgegebenen Fluids vermindert ist.
2. Hydraulisches Schaltungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (12, 13, 14) zum Ausüben von Schiebekräften aufweist:
einen Elektromagneten (12) für proportional Stellungsaktionen, der auf einer Seite des Ladungserfassungsventils (11) angeordnet ist;
einen Moduswechselschalter (14) für den Elektromagneten (12); und
ein Steuergerät (13) zum Empfang eines Modussignales für Tippbetrieb, welches durch den Moduswechselschalter (14) übertragbar ist, und zum Senden eines elektrischen Stroms zu dem Elektromagneten (12).
3. Hydraulisches Schaltungsgerät zum Zuführen von unter Druck stehendem Fluid zu einer Vielzahl von Hydraulikzylindern (5) für ein Arbeitsgerät, um eine Abgabepassage (2a) einer variablen Verstellpumpe (2) durch Betätigungsventile (3) mit Zylindern (5) für das Arbeitsgerät zu verbinden, wobei das Gerät aufweist:
einen Kolben (9) mit großem Durchmesser zum Betätigen eines Verstellregulierteils (8) der variablen Verstellpumpe (2) in einer solchen Richtung, in der die Verstellung der Pumpe reduzierbar ist;
einen Kolben (10) mit kleinem Durchmesser mit einer Druckaufnahmekammer (11a), die mit der Abgabepassage (2a) der Pumpe (2) verbunden ist und zur Betätigung des Verstellregulierteils (8) der Pumpe in einer solchen Richtung dient, in der die Verstellung der Pumpe zunimmt;
ein Ladungserfassungsventil (11) zum Verbinden oder Trennen einer Druckaufnahmekammer (9a) des Kolbens (9) mit großem Durchmesser mit oder von der Abgabepassage (2a) der Pumpe (2); und
eine Einrichtung (13, 14, 15, 16, 16a) zum Anlegen von Schiebekräften an dem Ladungserfassungsventil (11), um dessen Spindel in einer solchen Richtung zu verschieben, in der die Abgabepassagen (2a) der Pumpe (2) mit der Druckaufnahmekammer (9a) des Kolbens (9) mit großem Durchmesser in Verbindung steht, wobei während der Normalbetätigung des Arbeitsgerätes eine Flußrate des von der Pumpe (2) abgegebenen Fluids in einer solchen Weise gesteuert ist, daß der Unterschied zwischen dem Abgabedruck (P&sub1;) der Pumpe (2) und dem Ladungsdruck (PLS) immer konstant ist, während bei Tippbetätigung des Arbeitsgerätes die von der Pumpe (2) abgegebene Flußrate des Fluids vermindert ist, und wobei die Einrichtung (13, 14, 15, 16, 16a) zum Aufbringen der Schiebekraft eine Vorsteuerpumpe (15), eine Leitung (15a) zum Zuführen von durch die Vorsteuerpumpe (15) unter Druck abgegebenen Vorsteuerfluid zu einem Druckaufnahmebereich (11a) auf einer Seite des Ladungserfassungsventils (11), ein Wechselventil (16) in der Leitung (15a), einen Elektromagneten (16a) zur proportionalen Positionierungsaktion auf einer Seite des Wechselventils (16), einen Moduswechselschalter (14) für den Elektromagneten (16a) und ein Steuergerät (13) aufweist, welches zum Empfang eines Signals für den Tippschaltungsmodus ausgebildet ist, welches Signal durch den Moduswechselschalter (14) übertragen wird, wobei das Steuergerät einen elektrischen Strom zu dem Elektromagneten (16a) übermittelt.
4. Hydraulisches Schaltungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Druckkompensationsventile (6) zwischen den Hydraulikzylindern (5) für ein Arbeitsgerät und den Betätigungsventilen (3) angeordnet sind und ein Wechselventil (7) zum Vergleich von Ladungsdrücken in den Ausgabeleitungen (4) der Druckkompensationsventile (6) zum Einführen eines höheren Ladungsdrucks in einen Druckaufnahmebereich auf einer Seite des Ladungserfassungsventils (11) vorgesehen ist.
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