EP0623754B1 - Hydraulic control system - Google Patents
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- EP0623754B1 EP0623754B1 EP94104714A EP94104714A EP0623754B1 EP 0623754 B1 EP0623754 B1 EP 0623754B1 EP 94104714 A EP94104714 A EP 94104714A EP 94104714 A EP94104714 A EP 94104714A EP 0623754 B1 EP0623754 B1 EP 0623754B1
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- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
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- F15B2211/31576—Directional control characterised by the connections of the valve or valves in the circuit being connected to a pressure source, an output member and a return line having a single pressure source and a single output member
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- F15B2211/32—Directional control characterised by the type of actuation
- F15B2211/329—Directional control characterised by the type of actuation actuated by fluid pressure
Definitions
- the invention relates to a hydraulic control system for actuating a hydraulic actuator having at least two actuator connections with a main hydraulic source, a reservoir, a pressure-actuated main control valve which contains two work connections which can be connected to the actuator connections and which serves to control liquid flows between the actuator, the main hydraulic source and the reservoir, and with a first and a second control valve for adjusting the main control valve.
- the main control valve Upon actuation of one of the control valves, the main control valve is moved from a neutral position, in which the actuator is held stationary, to a first position, in which the actuator is caused to move in a first direction.
- the main control valve is moved from the neutral position into a second position in which the actuator is caused to move in a second direction.
- a floating position of the main control valve is usually provided for such a floating function.
- both the retract and float positions are activated by a single control valve, the available modulation range must be divided between these two control modes.
- the allocation resolution capability which is of particular importance, is thus impaired in the run-in mode.
- a floating function can also be achieved by using an additional third solenoid valve, through which both actuator connections are connected to the reservoir when the solenoid valve is excited, for example by a separate floating switch.
- This solution requires an additional solenoid valve. It is desirable to implement a float function in a manner that does not require the main control valve to float or additional solenoid valves.
- the object on which the invention is based is seen in specifying a hydraulic control system of the type mentioned at the outset with a floating function which avoids the problems mentioned at the outset and in which the liquid distribution in a working mode is not impaired.
- the floating function should be able to be implemented with a low actuator connection leakage. It should be possible without the main control valve having additional floating positions and without the need for additional magnetic coils.
- a load kickback function is also to be provided, which works independently of the supply pressure.
- a pressure-controlled, proportional 4/3-way main control valve controls the fluid flow between an actuator (e.g. a double or single acting cylinder or a hydraulic motor), a pump and a reservoir.
- a lock-out valve is arranged between each working connection of the main control valve and the associated actuator connections.
- Each lockout valve includes a pressure control seat valve member which is exposed to the fluid pressure in a lockout chamber.
- An outlet control valve is arranged between each lock-out valve and an associated, manually adjustable, electromagnetic control valve.
- Each outlet control valve includes an outlet check valve which controls the liquid drained from the lockout chamber and an outlet valve piston which is urged by spring means to urge the outlet check valve into its closed position so that the liquid cannot escape from the lockout chamber.
- a logic valve controls a floating valve which changes to a floating position in which both working connections of the main control valve are connected to one another and to the reservoir via the lock-out valves and the floating valve.
- liquid pressure Via the control valves, liquid pressure also enters a relief chamber of the outlet control valve, whereby the outlet valve piston is lifted off the outlet check valve, so that the pressure in the lock-out chamber can be reduced to the reservoir via the floating valve.
- the hydraulic control system according to the invention does not affect the liquid allocation in a working mode. Nevertheless, the floating function can be implemented with a low actuator connection leakage. Neither additional floating positions of the main valve nor additional solenoid coils are required to implement the floating function.
- a load kickback function is provided that operates independently of the supply pressure.
- the single figure shows the hydraulic diagram of a main control valve system with a floating function, on the basis of which the invention and further advantages and advantageous developments and refinements of the invention are described and explained in more detail below.
- the hydraulic control system 10 controls an actuator 12, for example a double-acting or single-acting hydraulic cylinder or a two-sided hydraulic motor, which contains two actuator connections 14, 16.
- a pressure actuatable main control valve 18 controls fluid connections between the cylinder 12, a main pump 20 and a reservoir 22.
- the main control valve 18 is preferably a proportional, pressure-controlled, spring-centered 4/3-way valve (4-way, 3-position) with two Working connections 26, 28, each of which can be connected to an associated actuator connection 14, 16. Pressure may be applied to a control port 30 to move the control valve 18 to a first or extended position, and pressure may be applied to another control port 32 to move the main control valve 18 to a second or retracted position.
- a first magnetically actuated control valve 40 which can be adjusted by an operator controls connections between an auxiliary pump 21, the reservoir 22, the control connection 30 and a sequential valve 44.
- a second magnetically actuated control valve 42 which can be adjusted by an operator controls connections between the auxiliary pump 21, the reservoir 22, the control connection 32 and a sequence valve 46.
- Each of the sequence valves 44, 46 lies between one of the working connections 26, 28 and the associated actuator connection 14, 16 and serves to reduce leakages between them.
- Each follower valve 44, 46 includes a pressure sensitive seat valve 48 which is exposed to the fluid pressure in a follower valve chamber 50, a first follower valve port 52 which is connected to an associated working port 28, a second follower valve port 54 which is connected to an associated actuator port 16 , a seat part 56 responsive to pressure differences, which is biased into a closed position by a spring 57, and a throttle bore 58 in the seat part 56, which connects the second sequential valve connection 54 to the sequential valve chamber 50.
- the hydraulic control system 10 also includes two exhaust control valves 60 and 62.
- Each exhaust control valve 60, 62 includes an exhaust conduit 64 which connects the sequential valve chamber 50 to the first sequential valve port 52.
- An outlet check valve 66 controls the flow of liquid through the outlet conduit 64.
- an outlet valve piston 68 engages the outlet check valve 66, and a biased outlet valve spring 70 urges the outlet valve piston 68 toward the outlet check valve 66, and thereby the outlet check valve 66 to its closed position, in which a liquid outflow occurs the sequence valve chamber 50 is prevented via the outlet line 64.
- Each outlet control valve 60, 62 includes a relief chamber 72 which communicates with an outlet of an associated control valve 40, 42.
- the hydraulic control system 10 further includes a pressure controlled float valve 80, in the housing 82 of which a valve bore 83, a reservoir port 84 connected to the reservoir 22, a first port 84 connected to the working port 26, a second port 88 connected to the working port 28 and a control port 90 are embedded.
- a valve part 92 movably arranged in the valve bore 83 contains an axial bore 93, which intersects a transverse bore 94 and a throttle bore 96 which connects the transverse bore 94 to the control connection 90.
- the valve member 92 is between a first position, in which the first and second connections 86, 88 are blocked, and a second position, in which the first and second connections 86, 88 are connected to one another via the transverse bore 94 and via the axial bore 93 to the Storage container connection 84 are connected.
- a preloaded spring 98 urges valve member 92 into its first position. If pressure is applied to the control connection 90, the valve part 92 moves into its second position.
- the hydraulic control system 10 further includes a logic valve 100 through which the control port 90 is only pressurized when both control valves 40, 42 are operated simultaneously.
- the logic valve 100 includes an inlet 104 connected to an output of one of the control valves 40 and 42, an outlet port 106 which is connected to the control port 90 of the float valve 80, and a control port 108 which is connected to an output of the other of the control valves 40 and 42 is connected.
- the logic valve 100 can be moved from a first position, in which the inlet 104 and the outlet connection 106 are blocked, to a second position, in which the inlet 104 is connected to the outlet connection 106.
- a preloaded spring 112 urges logic valve 100 into its first position. If pressure is applied to the control connection 108, the logic valve 100 moves into its second position.
- control valves 40, 42 applies that when its solenoid is switched off, the corresponding control connection 30, 32 (as shown) with the reservoir 22nd is connected, and then when its solenoid is energized, the corresponding control terminal 30, 32 is connected to the auxiliary pump 21. It follows that when the control valve 40 is energized, the control port 30 is under pressure and the main control valve 18 connects the pump 20 to the working port 28 and the actuator port 16 and connects the reservoir 22 to the working port 26 and the actuator port 14 so that the cylinder 12 extends becomes.
- control valve 42 when the control valve 42 is energized, the control port 32 is under pressure, the main control valve 18 connecting the pump 20 to the working port 26 and the actuator port 14, and the reservoir 22 to the working port 28 and the actuator port 16, so that the cylinder 12 is retracted.
- the independent control valves 40, 42 provide a control pressure that is proportional to the electrical input signal and acts on the ends of the main control valve 18.
- the main control valve 18 then moves to a position in which it is in equilibrium between the control pressure force and the centering springs. The flow direction and quantity can thus be controlled by the type of movement of the main control valve 18 described here.
- control connection 30 When the control valve 40 is actuated, the control connection 30 is pressurized so that the main control valve 18 moves to the right with respect to the figure and enables the flow from the main pump 20 to the working connection 28 and the actuator connection 16 and the actuator 12 extends. In a corresponding manner, the actuator 12 is retracted when the control valve 42 is actuated.
- both control valves 40, 42 When both control valves 40, 42 are energized, both control ports 30, 32 are pressurized so that the main control valve 18 does not move.
- the logic valve 100 moves into its second position, in which the control connection 90 is pressurized and the float valve 80 is moved into its second position.
- the two actuator connections 14 and 16 are connected to one another via the sequence valves 44, 46 and to the reservoir 22 via the float valve 80.
- This provides a floating function that is independent of the main control valve 18. Furthermore, this floating function is achieved without the need for additional magnetic coils and without jeopardizing the modulation range available for the additional control valves.
- the control valves 40, 42 also direct the pump pressure to the relief chambers 72 of the outlet control valves 60 and 62. This pressure raises the outlet valve pistons 68 from the outlet check valves 66, allowing the pressure in the follower valve chamber 50 to escape into the reservoir 22 via the float valve 80. As a result, only a slight pressure differential across the seat portions 56 is required to overcome the weak biasing force of the springs 57, lift the seat portion 56 from its valve seat, and close the connection between the sequential valve ports 52 and 54 to open. This enables free flow in both directions between the actuator connections 14 and 16 and from these to the reservoir 22, which takes place via the float valve 80.
- pressure relief at the actuator connections 14 and 16 is provided within the sequence valves 44 and 46. This enables a pressure build-up at the actuator connections that goes beyond the system pressure, which can be caused by thermal expansion or a pressure increase, is reduced.
- the pressure boost mentioned can occur in systems that prevent leakage.
- This pressure relief occurs whenever the pressure applied to the actuator connection, which acts on the seat side of the outlet check valve 66, generates a force which is greater than the counterforce of the outlet valve spring 70. In this case, the outlet check valve 66 lifts off its seat and flows through an amount of oil sufficient to relieve the working port pressure before it closes again.
- the present design achieves a low actuator connection leakage with simultaneous low hysteresis, which is attributable to the large gap between the main slide and its bore that is permitted here.
- control valves 40 and 42 Since the entire control pressure range of the control valves 40 and 42 can be used for extending and retracting the cylinder 12, there is an improved flow control.
- the floating function (which has not been used frequently so far) is implemented without affecting the metering flow during extension or retraction.
- An inlet load check valve is not necessary because only the sequence valve connected to the return-side actuator connection is relieved of pressure during pressure operation.
- the follower valve which is on the actuator port side to which pressure is supplied by the main control valve 18, is kept open by the flow-induced pressure difference across the seat part. If the pressure supply to the main pump 20 results in a pressure in the working connection which is lower is as the actuator port pressure, closes the sequence valve due to the sign reversal of the pressure difference across the seat member 56 and prevents oil drainage from the actuator port.
- the sequence valves can be dispensed with if no small leakage at the actuator connections is required for the application.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksteuersystem zur Betätigung eines wenigstens zwei Stellgliedanschlüsse aufweisenden hydraulischen Stellgliedes mit einer Haupthydraulikquelle, einem Vorratsbehälter, einem druckbetätigbaren Hauptsteuerventil, welches zwei mit den Stellgliedanschlüssen verbindbare Arbeitsanschlüsse enthält und der Steuerung von Flüssigkeitsströmen zwischen dem Stellglied, der Haupthydraulikquelle und dem Vorratsbehälter dient, und mit einem ersten und einem zweiten Steuerventil zur Einstellung des Hauptsteuerventils. Bei Betätigung eines der Steuerventile wird das Hauptsteuerventil aus einer Neutralstellung, in der das Stellglied stationär gehalten wird, in eine erste Lage bewegt, in der das Stellglied veranlaßt wird, sich in eine erste Richtung zu bewegen. Bei Betätigung des anderen Steuerventils wird das Hauptsteuerventil aus der Neutralstellung in eine zweite Lage bewegt, in der das Stellglied veranlaßt wird, sich in eine zweite Richtung zu bewegen.The invention relates to a hydraulic control system for actuating a hydraulic actuator having at least two actuator connections with a main hydraulic source, a reservoir, a pressure-actuated main control valve which contains two work connections which can be connected to the actuator connections and which serves to control liquid flows between the actuator, the main hydraulic source and the reservoir, and with a first and a second control valve for adjusting the main control valve. Upon actuation of one of the control valves, the main control valve is moved from a neutral position, in which the actuator is held stationary, to a first position, in which the actuator is caused to move in a first direction. When the other control valve is actuated, the main control valve is moved from the neutral position into a second position in which the actuator is caused to move in a second direction.
Es ist bekannt, ein Stellglied, beispielsweise einen Hydraulikzylinder oder einen Hydraulikmotor, durch ein druckgesteuertes Steuerventil anzusteuern. In einer Neutralstellung des Steuerventils wird eine Bewegung des Stellgliedes unterdrückt. Nimmt das Steuerventil eine Ausfahr- oder Einziehstellung ein, so wird das Stellglied in die eine oder andere Richtung bewegt (siehe US-A-3 630 121).It is known to control an actuator, for example a hydraulic cylinder or a hydraulic motor, by means of a pressure-controlled control valve. In a neutral position of the control valve, movement of the actuator is suppressed. If the control valve assumes an extended or retracted position, the actuator is moved in one direction or the other (see US-A-3 630 121).
Es ist häufig wünschenswert, eine Schwimmfunktion zur Verfügung zu haben, in der die Flüssigkeit entweder in beide Richtungen zwischen den Stellgliedanschlüssen oder zwischen den Stellgliedanschlüssen und einem Vorratsbehälter fließen kann. Das Stellglied oder der Hydraulikzylinder kann sich dann entsprechend den extern anliegenden Kräften frei bewegen. Ferner kann Ausgleichsöl aus der Rückflußleitung abgezogen werden, so daß im Falle eines Differenzialbereichsstellgliedes oder eines einseitig wirkenden Stellgliedes Blasenbildungen vermieden wird.It is often desirable to have a floating function in which the liquid can either flow in both directions between the actuator ports or between the actuator ports and a reservoir. The actuator or the hydraulic cylinder can then accordingly move the external forces freely. Furthermore, compensation oil can be withdrawn from the return line, so that in the case of a differential range actuator or a one-way actuator, blistering is avoided.
Gewöhnlich ist für eine derartige Schwimmfunktion eine Schwimmstellung des Hauptsteuerventils vorgesehen. Bei Anwendungen, bei denen durch ein einziges Steuerventil sowohl die Einfahr- als auch die Schwimmstellung aktiviert werden, muß der verfügbare Modulationsbereich zwischen diesen beiden Steuermoden aufgeteilt werden. Damit wird in dem Einfahrmodus das Zuteilauflösungsvermögens beeinträchtigt, das von besonderer Bedeutung ist.A floating position of the main control valve is usually provided for such a floating function. In applications where both the retract and float positions are activated by a single control valve, the available modulation range must be divided between these two control modes. The allocation resolution capability, which is of particular importance, is thus impaired in the run-in mode.
Eine Schwimmfunktion kann auch durch die Verwendung eines zusätzlichen dritten Magnetventils erreicht werden, durch das beide Stellgliedanschlüsse mit dem Vorratsbehälter verbunden werden, wenn das Magnetventil, beispielsweise durch einen gesonderten Schwimmschalter erregt wird. Diese Lösung erfordert ein zusätzliches Magnetventil. Es ist wünschenswert, eine Schwimmfunktion auf eine Weise zu realisieren, die weder eine Schwimmfunktion des Hauptsteuerventils noch zusätzliche Magnetventile erfordert.A floating function can also be achieved by using an additional third solenoid valve, through which both actuator connections are connected to the reservoir when the solenoid valve is excited, for example by a separate floating switch. This solution requires an additional solenoid valve. It is desirable to implement a float function in a manner that does not require the main control valve to float or additional solenoid valves.
Es ist ferner bekannt, überkreuz angeordnete Rückschlagventile zwischen dem Hauptsteuerventil und den Stellgliedanschlüssen zu verwenden. Diese Rückschlagventile können jedoch bei übermäßigen Lastbedingungen oder infolge eines Absinkens des Versorgungsdruckes zu Instabilitäten führen. Lösungen, die diese Probleme durch die Aufrechterhaltung einer Verengung in der Rücklaufleitung während der Schwimmphase zu überwinden versuchen, beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit wegen des zunehmenden Druckabfalls und der unerwünschten Zuteilcharakteristik.It is also known to use crossover check valves between the main control valve and the actuator ports. However, these check valves can lead to instabilities under excessive load conditions or as a result of a drop in the supply pressure. Solutions that attempt to overcome these problems by maintaining a restriction in the return line during the swim phase degrade performance due to the increasing pressure drop and undesirable allotment characteristics.
Eine andere übliche Methode, das Lastrückschlagventil zu öffnen, besteht darin, den Druckraum hinter dem Rückschlagventilteil zu entspannen. Dies führt zu einem in Öffnungsrichtung weisenden Kräfteungleichgewicht über dem Ventilteil. Lösungen dieser Art, die darauf beruhen, daß der Abstand zwischen Schieber und Bohrung als Dichtung nicht gesondert abgedichtet ist, neigen zu höheren Leckraten, insbesondere bei elektromagnetischen Ventilen, bei denen der minimale Abstand durch Hystereseforderungen vorgegeben sein kann. Es ist eine Lastrückschlagventilanordnung wünschenswert, durch die sich Flüssigkeitsleckagen minimieren lassen, sofern sich das Hauptsteuerventil in seiner Neutralstellung befindet, und die nicht durch einen Druckabfall in der Druckversorgung beeinflußt wird.Another common way to open the load check valve is to relax the pressure chamber behind the check valve part. This leads to a force imbalance in the opening direction above the valve part. Solutions of this type, which are based on the fact that the distance between slide and bore as a seal is not sealed separately, tend to have higher leak rates, in particular in the case of electromagnetic valves, in which the minimum distance can be predetermined by hysteresis requirements. It is desirable to have a load check valve arrangement that can minimize fluid leakage when the main control valve is in its neutral position and is not affected by a pressure drop in the pressure supply.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Hydrauliksteuersystem der eingangs genannten Art mit einer Schwimmfunktion anzugeben, das die eingangs genannten Probleme vermeidet und bei dem die Flüssigkeitszuteilung in einem Arbeitsmodus nicht beeinträchtigt wird. Die Schwimmfunktion soll sich bei geringer Stellgliedanschlußleckage realisieren lassen. Sie soll möglich sein, ohne daß das Hauptsteuerventil zusätzliche Schwimmstellungen aufweist und ohne daß zusätzliche Magnetspulen benötigt werden. Es soll ferner eine Lastrückschlagfunktion bereitgestellt werden, die unabhängig von dem Versorgungsdruck arbeitet.The object on which the invention is based is seen in specifying a hydraulic control system of the type mentioned at the outset with a floating function which avoids the problems mentioned at the outset and in which the liquid distribution in a working mode is not impaired. The floating function should be able to be implemented with a low actuator connection leakage. It should be possible without the main control valve having additional floating positions and without the need for additional magnetic coils. A load kickback function is also to be provided, which works independently of the supply pressure.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.The object is achieved by the teaching of claim 1. Further advantageous refinements and developments of the invention emerge from the subclaims.
Ein druckgesteuertes, proportionales 4/3-Wege-Hauptsteuerventil steuert den Flüssigkeitsstrom zwischen einem Stellglied (beispielsweise einem doppel- oder einfachwirkenden Zylinder oder einem Hydraulikmotor), einer Pumpe und einem Vorratsbehälter. Zwischen jedem Arbeitsanschluß des Hauptsteuerventils und den zugehörigen Stellgliedanschlüssen ist ein Aussperrventil angeordnet, das nach Art eines Folgeventils ausgebildet sein kann und die Flüssigkeitsleckagen der Stellgliedanschlüsse reduziert. Jedes Aussperrventil enthält ein durch Druck beeinflußbares Sitzventilteil, welches dem Flüssigkeitsdruck in einer Aussperrkammer ausgesetzt ist. Zwischen jedem Aussperrventil und einem zugehörigen von Hand einstellbaren, elektromagnetischen Steuerventil ist ein Auslaßsteuerventil angeordnet. Jedes Auslaßsteuerventil enthält ein Auslaßrückschlagventil, welches die aus der Aussperrkammer abgelassene Flüssigkeit steuert, sowie einen Auslaßventilkolben, der durch Federmittel in eine Lage gedrückt wird, in der er das Auslaßrückschlagventil in seine geschlossene Stellung drängt, so daß die Flüssigkeit nicht aus der Aussperrkammer entweichen kann. Sind beide Steuerventile erregt, so steuert ein Logikventil ein Schwimmventil an, welches in eine Schwimmstellung übergeht, in der beide Arbeitsanschlüsse des Hauptsteuerventils über die Aussperrventile und das Schwimmventil miteinander und mit dem Vorratsbehälter verbunden sind. Über die Steuerventile gelangt auch Flüssigkeitsdruck in eine Entlastungskammer des Auslaßsteuerventils, wodurch der Auslaßventilkolben von dem Auslaßrückschlagventil abgehoben wird, so daß sich der Druck in der Aussperrkammer über das Schwimmventil zum Vorratsbehälter abbauen kann.A pressure-controlled, proportional 4/3-way main control valve controls the fluid flow between an actuator (e.g. a double or single acting cylinder or a hydraulic motor), a pump and a reservoir. A lock-out valve is arranged between each working connection of the main control valve and the associated actuator connections. Each lockout valve includes a pressure control seat valve member which is exposed to the fluid pressure in a lockout chamber. An outlet control valve is arranged between each lock-out valve and an associated, manually adjustable, electromagnetic control valve. Each outlet control valve includes an outlet check valve which controls the liquid drained from the lockout chamber and an outlet valve piston which is urged by spring means to urge the outlet check valve into its closed position so that the liquid cannot escape from the lockout chamber. If both control valves are energized, a logic valve controls a floating valve which changes to a floating position in which both working connections of the main control valve are connected to one another and to the reservoir via the lock-out valves and the floating valve. Via the control valves, liquid pressure also enters a relief chamber of the outlet control valve, whereby the outlet valve piston is lifted off the outlet check valve, so that the pressure in the lock-out chamber can be reduced to the reservoir via the floating valve.
Durch das erfindungsgemäße Hydrauliksteuersystem wird die Flüssigkeitszuteilung in einem Arbeitsmodus nicht beeinträchtigt. Dennoch läßt sich die Schwimmfunktion bei geringer Stellgliedanschlußleckage realisieren. Für die Realisierung der Schwimmfunktion sind weder zusätzliche Schwimmstellungen des Hauptventils noch zusätzliche Magnetspulen erforderlich. Es wird eine Lastrückschlagfunktion bereitgestellt, die unabhängig von dem Versorgungsdruck arbeitet.The hydraulic control system according to the invention does not affect the liquid allocation in a working mode. Nevertheless, the floating function can be implemented with a low actuator connection leakage. Neither additional floating positions of the main valve nor additional solenoid coils are required to implement the floating function. A load kickback function is provided that operates independently of the supply pressure.
Die einzige Figur zeigt das Hydraulikdiagramm eines Hauptsteuerventilsystems mit einer Schwimmfunktion, anhand dessen nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert werden.The single figure shows the hydraulic diagram of a main control valve system with a floating function, on the basis of which the invention and further advantages and advantageous developments and refinements of the invention are described and explained in more detail below.
Das hydraulische Steuersystem 10 steuert ein Stellglied 12, beispielsweise einen doppeltwirkenden oder einfachwirkenden Hydraulikzylinder oder einen zweiseitigen Hydraulikmotor, welches zwei Stellgliedanschlüsse 14, 16 enthält. Ein druckbetätigbares Hauptsteuerventil 18 steuert Flüssigkeitsverbindungen zwischen dem Zylinder 12, einer Hauptpumpe 20 und einem Vorratsbehälter 22. Bei dem Hauptsteuerventil 18 handelt es sich vorzugsweise um ein proportionales, druckgesteuertes, federzentriertes 4/3-Wegeventil (4-Wege, 3-Positionen) mit zwei Arbeitsanschlüssen 26, 28, welche je mit einem zugehörigen Stellgliedanschluß 14, 16 verbindbar sind. An einen Steueranschluß 30 kann Druck angelegt werden, um das Steuerventil 18 in eine erste oder ausgefahrene Stellung zu bewegen, und an einen weiteren Steueranschluß 32 kann Druck angelegt werden, um das Hauptsteuerventil 18 in eine zweite oder eingezogene Stellung zu bewegen.The
Ein erstes durch eine Bedienungsperson einstellbares, magnetisch betätigtes Steuerventil 40 steuert Verbindungen zwischen einer Hilfspumpe 21, dem Vorratsbehälter 22, dem Steueranschluß 30 und einem Folgeventil 44. Ein zweites durch eine Bedienungsperson einstellbares, magnetisch betätigtes Steuerventil 42 steuert Verbindungen zwischen der Hilfspumpe 21, dem Vorratsbehälter 22, dem Steueranschluß 32 und einem Folgeventil 46.A first magnetically actuated
Jedes der Folgeventile 44, 46 liegt zwischen einem der Arbeitsanschlüsse 26, 28 und dem zugehörigen Stellgliedanschluß 14, 16 und dient der Verminderung von Leckagen zwischen diesen. Jedes Folgeventil 44, 46 enthält ein auf Druck ansprechendes Sitzventil 48, das dem Flüssigkeitsdruck in einer Folgeventilkammer 50 ausgesetzt ist, einen ersten Folgeventilanschluß 52, der mit einem zugehörigen Arbeitsanschluß 28 verbunden ist, einen zweiten Folgeventilanschluß 54, der mit einem zugehörigen Stellgliedanschluß 16 verbunden ist, ein auf Druckdifferenzen ansprechendes Sitzteil 56, welches durch eine Feder 57 in eine geschlossene Stellung vorgespannt ist, und eine Drosselbohrung 58 in dem Sitzteil 56, welche den zweiten Folgeventilanschluß 54 mit der Folgeventilkammer 50 verbindet.Each of the
Das hydraulische Steuersystem 10 enthält ferner zwei Auslaßsteuerventile 60 und 62. Jedes Auslaßsteuerventil 60, 62 enthält eine Auslaßleitung 64, welche die Folgeventilkammer 50 mit dem ersten Folgeventilanschluß 52 verbindet. Ein Auslaßrückschlagventil 66 steuert den Flüssigkeitsstrom durch die Auslaßleitung 64. Hierfür greift ein Auslaßventilkolben 68 an dem Auslaßrückschlagventil 66 an, und eine vorgespannte Auslaßventilfeder 70 drängt den Auslaßventilkolben 68 zum Auslaßrückschlagventil 66 hin und damit das Auslaßrückschlagventil 66 in seine geschlossene Stellung, in der ein Flüssigkeitsabfluß aus der Folgeventilkammer 50 über die Auslaßleitung 64 verhindert wird. Jedes Auslaßsteuerventil 60, 62 enthält eine Entlastungskammer 72, welche mit einem Ausgang eines zugehörigen Steuerventils 40, 42 in Verbindung steht.The
Das hydraulische Steuersystem 10 enthält ferner ein druckgesteuertes Schwimmventil 80, in dessen Gehäuse 82 eine Ventilbohrung 83, ein mit dem Vorratsbehälter 22 verbundener Vorratsbehälteranschluß 84, ein erster mit dem Arbeitsanschluß 26 verbundener Anschluß 84, ein zweiter mit dem Arbeitsanschluß 28 verbundener Anschluß 88 und ein Steueranschluß 90 eingelassen sind. Ein in der Ventilbohrung 83 beweglich angeordnetes Ventilteil 92 enthält eine Axialbohrung 93, welche eine Querbohrung 94 schneidet, sowie eine Drosselbohrung 96, die die Querbohrung 94 mit dem Steueranschluß 90 verbindet. Das Ventilteil 92 ist zwischen einer ersten Lage, in der der erste und der zweite Anschluß 86, 88 gesperrt sind, und einer zweiten Lage, in der der erste und zweite Anschluß 86, 88 über die Querbohrung 94 miteinander und über die Axialbohrung 93 mit dem Vorratsbehälteranschluß 84 verbunden sind. Eine vorgespannte Feder 98 drängt das Ventilteil 92 in seine erste Lage. Wird an den Steueranschluß 90 Druck angelegt, so verschiebt sich das Ventilteil 92 in seine zweite Lage.The
Das hydraulische Steuersystem 10 enthält ferner ein Logikventil 100, durch welches der Steueranschluß 90 nur dann unter Druck gesetzt wird, wenn beide Steuerventile 40, 42 gleichzeitig betätigt werden. Das Logikventil 100 enthält einen Einlaß 104, der mit einem Ausgang eines der Steuerventile 40 und 42 verbunden ist, einen Auslaßanschluß 106, welcher mit dem Steueranschluß 90 des Schwimmventils 80 verbunden ist, und einen Steueranschluß 108, welcher mit einem Ausgang des anderen der Steuerventile 40 und 42 verbunden ist.The
Das Logikventil 100 läßt sich von einer ersten Lage, in der der Einlaß 104 und der Auslaßanschluß 106 gesperrt sind, in eine zweite Lage, in der der Einlaß 104 mit dem Auslaßanschluß 106 verbunden ist, bewegen. Eine vorgespannte Feder 112 drängt das Logikventil 100 in seine erste Lage. Wird an den Steueranschluß 108 Druck angelegt, so verschiebt sich das Logikventil 100 in seine zweite Lage.The
Für jedes der Steuerventile 40, 42 gilt, daß dann, wenn seine Magnetspule abgeschaltet ist, der entsprechende Steueranschluß 30, 32 (wie dargestellt) mit dem Vorratsbehälter 22 verbunden ist, und dann, wenn seine Magnetspule erregt ist, der entsprechende Steueranschluß 30, 32 mit der Hilfspumpe 21 verbunden ist. Hieraus folgt, daß bei erregtem Steuerventil 40 der Steueranschluß 30 unter Druck steht und das Hauptsteuerventil 18 die Pumpe 20 mit dem Arbeitsanschluß 28 und dem Stellgliedanschluß 16 verbindet und den Vorratsbehälter 22 mit dem Arbeitsanschluß 26 und dem Stellgliedanschluß 14 verbindet, so daß der Zylinder 12 ausgefahren wird. Entsprechend steht bei erregtem Steuerventil 42 der Steueranschluß 32 unter Druck, wobei das Hauptsteuerventil 18 die Pumpe 20 mit dem Arbeitsanschluß 26 und dem Stellgliedanschluß 14 sowie den Vorratsbehälter 22 mit dem Arbeitsanschluß 28 und dem Stellgliedanschluß 16 verbindet, so daß der Zylinder 12 eingefahren wird. Die voneinander unabhängigen Steuerventile 40, 42 liefern einen Steuerdruck, der proportional zu dem elektrischen Eingangssignal ist und auf die Enden des Hauptsteuerventils 18 wirkt. Das Hauptsteuerventil 18 bewegt sich dann in eine Stellung, bei der es im Gleichgewicht zwischen der Steuerdruckkraft und den Zentrierfedern steht. Durch die hier beschriebene Art der Bewegung des Hauptsteuerventils 18 läßt sich somit die Durchflußrichtung und -menge steuern. Bei Betätigung des Steuerventils 40 wird der Steueranschluß 30 unter Druck gesetzt, so daß sich das Hauptsteuerventil 18 hinsichtlich der Fig. nach rechts bewegt und den Durchfluß von der Hauptpumpe 20 zu dem Arbeitsanschluß 28 und dem Stellgliedanschluß 16 ermöglicht und das Stellglied 12 ausfährt. In entsprechender Weise wird bei Betätigung des Steuerventils 42 das Stellglied 12 eingefahren.For each of the
Bei der Betriebsweise für einen ausgefahrenen oder eingefahrenen Zylinder 12 wird lediglich ein Steuerventil 40, 42 aktiviert, wobei der Steuerdruck das Hauptsteuerventil 18 bewegt, so daß die von der Pumpe 20 zu einem der Arbeitsanschlüsse 26, 28 strömende Ölmenge eingestellt wird. Der gleiche Steuerdruck wird ausgenutzt, um das zu der Rückseite des Stellgliedes 12 gehörige Folgeventil 44 oder 46 zu entlasten und einen Rückstrom von dem Stellglied 12 durch das Hauptsteuerventil 18 in den Vorratsbehälter 22 zu steuern. Durch die Verwendung des unabhängigen Steuerdrucks der Hilfspumpe 21 lassen sich ein Vibrieren, ein Prellen oder Instabilitätsprobleme vermeiden, die bei einer üblichen Anordnung kreuzweise wirkender Rückschlagventile, die sich beide durch die Hauptpumpenversorgung oder den Lastdruck öffnen lassen, auftreten können.In the operating mode for an extended or retracted
Wenn beide Steuerventile 40, 42 erregt werden, werden beide Steueranschlüsse 30, 32 unter Druck gesetzt, so daß sich das Hauptsteuerventil 18 nicht bewegt. In diesem Fall bewegt sich das Logikventil 100 in seine zweite Lage, in der der Steueranschluß 90 unter Druck gesetzt wird und das Schwimmventil 80 in seine zweite Lage verschoben wird. In dieser zweiten Lage des Schwimmventils 80 werden die beiden Stellgliedanschlüsse 14 und 16 über die Folgeventile 44, 46 miteinander und über das Schwimmventil 80 mit dem Vorratsbehälter 22 verbunden. Hierdurch erhält man eine Schwimmfunktion, die unabhängig von dem Hauptsteuerventil 18 ist. Ferner wird diese Schwimmfunktion erzielt, ohne daß zusätzliche Magnetspulen erforderlich sind und ohne daß der zur Verfügung stehende Modulationsbereich der zusätzlichen Steuerventile aufs Spiel gesetzt wird.When both control
Die Steuerventile 40, 42 leiten ferner den Pumpendruck zu den Entlastungskammern 72 der Auslaßsteuerventile 60 und 62. Durch diesen Druck werden die Auslaßventilkolben 68 von den Auslaßrückschlagventilen 66 abgehoben, wodurch der Druck in der Folgeventilkammer 50 über das Schwimmventil 80 in den Vorratsbehälter 22 entweichen kann. Infolgedessen wird lediglich eine geringe Druckdifferenz über den Sitzteilen 56 benötigt, um die schwache Vorspannkraft der Federn 57 zu überwinden, das Sitzteil 56 von seinem Ventilsitz abzuheben und die Verbindung zwischen den Folgeventilanschlüssen 52 und 54 zu öffnen. Dies ermöglicht einen freien Durchfluß in beide Richtungen zwischen den Stellgliedanschlüssen 14 und 16 und von diesen zu dem Vorratsbehälter 22, der über das Schwimmventil 80 erfolgt.The
Ist keines der beiden Steuerventile 40 und 42 erregt, so sind die beiden Steueranschlüsse 30 und 32 drucklos, und das Hauptsteuerventil 18 befindet sich in seiner Neutralstellung. Bei nicht erregten Steuerventilen 40 und 42 sind auch die beiden Entlastungskammern 72 der Auslaßsteuerventile 60 und 62 drucklos, und die Auslaßrückschlagventile 66 sind durch die Auslaßventilkolben 68, die unter der Kraft der Federn 70 stehen, geschlossen. Wirkt eine externe Kraft auf den Zylinder 12, so wird ein Flüssigkeitsabfluß durch die Drosselbohrung 58 und das durch die Last steuerbare Absperrventilsitzteil 56 verhindert, da die Auslaßrückschlagventile 66 geschlossen sind.If neither of the two
Wenn der Druck an einem der Stellgliedanschlüsse 14 oder 16 infolge der auf den Zylinder 12 wirkenden Kraft unter den Druck im Vorratsbehälter 22 absinkt, strömt Flüssigkeit von dem Vorratsbehälter 22 zu dem Stellgliedanschluß 14 oder 16. Dies hat seinen Grund darin, daß das zugehörige Auslaßrückschlagventil 66 dann geschlossen bleibt und daß der Druck in der Folgeventilkammer 50 unter den an dem Folgeventilanschluß 52 anstehenden Druck des Vorratsbehälters 22 absinkt. Das Sitzteil 56 hebt sich gegen die Kraft der schwachen Feder 57 von seinem Sitz ab, und das Sitzventil 48 öffnet. Hierdurch wird vermieden, daß der Druck an dem Stellgliedanschluß 14 oder 16 weiter absinkt, oder daß Blasenbildung auftritt.When the pressure at one of the
Bei dem beschriebenen Aufbau wird innerhalb der Folgeventile 44 und 46 für eine Druckentlastung an den Stellgliedanschlüssen 14 und 16 gesorgt. Dies ermöglicht es, daß ein über den Systemdruck hinausgehender Druckaufbau an den Stellgliedanschlüssen, der seine Ursache in thermischer Expansion oder in einer Druckverstärkung haben kann, abgebaut wird. Die genannte Druckverstärkung kann bei Systemen, die eine Leckage unterbinden, auftreten. Diese Druckentlastung tritt immer dann auf, wenn der an dem Stellgliedanschluß anstehende Druck, der auf die Sitzseite des Auslaßrückschlagventils 66 wirkt, eine Kraft erzeugt, die größer ist als die Gegenkraft der Auslaßventilfeder 70. In diesem Fall hebt das Auslaßrückschlagventil 66 von seinem Sitz ab und läßt eine Ölmenge durchströmen, die ausreicht, um den Arbeitsanschlußdruck abzubauen, bevor es wieder schließt.In the construction described, pressure relief at the
Im Vergleich mit einer Konstruktion, bei der die Leckage von dem Zwischenraum zwischen dem Hauptschieber und dessen Bohrung abhängt, erreicht die vorliegende Konstruktion eine geringe Stellgliedanschlußleckage bei gleichzeitiger geringer Hysteresis, welche auf den hier zulässigen großen Zwischenraum zwischen dem Hauptschieber und dessen Bohrung zurückzuführen ist.In comparison with a design in which the leakage depends on the gap between the main slide and its bore, the present design achieves a low actuator connection leakage with simultaneous low hysteresis, which is attributable to the large gap between the main slide and its bore that is permitted here.
Da für das Ausfahren und Einfahren des Zylinders 12 der gesamte Steuerdruckbereich der Steuerventile 40 und 42 ausgenutzt werden kann, ergibt sich eine verbesserte Durchströmsteuerung. Die Schwimmfunktion (die bisher nicht häufig angewendet wurde), wird realisiert, ohne den Dosierdurchfluß während des Ausfahrens oder Einfahrens zu beeinträchtigen.Since the entire control pressure range of the
Ein Einlaßlastrückschlagventil ist nicht erforderlich, da nur das an den rückflußseitigen Stellgliedanschluß angeschlossene Folgeventil beim Druckbetrieb druckentlastet wird. Das Folgeventil, das auf der Seite des Stellgliedanschlusses liegt, an den durch das Hauptsteuerventil 18 Druck geliefert wird, wird durch die durchflußinduzierte Druckdifferenz über dem Sitzteil offen gehalten. Wenn die Druckversorgung der Hauptpumpe 20 zu einem Druck in dem Arbeitsanschluß führt, der geringer ist als der Stellgliedanschlußdruck, schließt infolge der Vorzeichenumkehr der Druckdifferenz über dem Sitzteil 56 das Folgeventil und verhindert einen Ölabfluß von dem Stellgliedanschluß.An inlet load check valve is not necessary because only the sequence valve connected to the return-side actuator connection is relieved of pressure during pressure operation. The follower valve, which is on the actuator port side to which pressure is supplied by the
Die Folgeventile können entfallen, wenn für die Anwendung keine geringe Leckage an den Stellgliedanschüssen gefordert wird.The sequence valves can be dispensed with if no small leakage at the actuator connections is required for the application.
Claims (8)
- A hydraulic control system for operating a hydraulic actuator (12) having at least two actuator ports (14, 16), with a main hydraulic source (20), a reservoir (22), a pressure-actuated main control valve (18) which has two working ports (26, 28) which can be connected to the actuator ports (14, 16) and serves to control the fluid flow between the actuator (12), the main hydraulic source (20) and the reservoir (22), and with first and second control valves (40, 42) for setting the main control valve (18), wherein one of the control valves (40, 42) is operable for moving the main control valve (18) out of a neutral position, in which the actuator (12) is held stationary, into a first position in which the actuator (12) is caused to move in first direction, and wherein the other control valve (40, 42) is operable for moving the main control valve (12) out of the neutral position into a second position in which the actuator (12) is caused to move in a second direction, characterized by a float valve (80) separate from the main control valve (18) and which responds to actuation of the two control valves (40, 42), is in communication with the two working ports (26, 28) and connects the two working ports (26, 28) to the reservoir (22) on simultaneous actuation of the two control valves (40, 42).
- A hydraulic control system according to claim 1, characterized by a float valve (80) with- a housing (82) which has a reservoir port (84) connected to the reservoir, a first port (86) connected to one of the working ports (26), a second port (88) connected to the other working port (28) and a control port (90) and- a float valve member (92) which blocks the first and second ports (86, 88) in a first position and connects the first and second ports (86, 88) to the reservoir port (84) in a second position and which is biased by spring means (98) into its first position, wherein the float valve member (92) can be moved against the spring force into its second position by pressure applied to the control port (90), and by logic valve means (100) which place the control port (90) under pressure when both the first and the second control valves (40, 420 are actuated simultaneously.
- A hydraulic control system according to claim 2, characterized by logic valve means (100) with- an inlet (104) which is in communication with one of the outlets of the first and second control valves (40, 42), a control port (108) which is in communication with an outlet of the other of the two control valves (40, 42), an outlet port (106) which is in communication with the control port (90) of the float valve (80) and with- spring means (112) which are biased to urge the logic valve means (100) into a first position in which the inlet (104) and the outlet port (106) are blocked, wherein the logic valve means (100) can be moved by pressure present on its control port (108) against the spring bias into a second position in which the inlet (104) is connected to the outlet port (106).
- A hydraulic control system according to any of claims 1 to 3, characterized by two lock-out valves (44, 46) which are each connected between a respective one of the working ports (26, 28) and a corresponding actuator port (14, 16) and which are so designed that they reduce fluid leakages from the actuator ports (14, 16).
- A hydraulic control system according to any of claims 1 to 4, characterized by a lock-out valve (44, 46) with a seated valve member (56) which can move in dependence on the fluid pressure reigning in a lock-out chamber (50) in order to control a connection between a working port (26, 28) and the corresponding actuator port (14, 16), further with a first lock-out port (52) which is in communication with a corresponding working port (26, 28) of the main control valve (18), further with a second lock-out port (54) which is in communication with a corresponding actuator port (14, 16) and further with an outflow opening (58) which connects the second lock-out port (54) to the lock-out chamber (50),- an outlet line (64) which connects the lock-out chamber (50) to the main control valve (18),- an outlet control valve (60, 62) which controls the fluid flow through the outlet line (54),- spring means (70) through which the outlet control valve (60, 62) is biased into a closed position, in which fluid flow out of the lock-out chamber (50) through the outlet line (64) is prevented,- means (68, 72) responsive to fluid pressure and connected to one of the two control valves (40, 42) in order to open the outlet control valve (60, 62) against the spring force when the control valve (40, 42) is actuated.
- A hydraulic control system according to claim 5, characterized in that each lock-out valve (44, 46) includes- a pressure-responsive seated valve (48) with a lock-out chamber (50) with a first lock-out port (52) which is connected to a corresponding working port (26, 28), a second lock-out port (54) which is connected to a corresponding actuator port (14, 16), an outflow opening (58) which connects the second lock-out port (54) to the lock-out chamber (50) and a seated valve member (56) which is biased into its closed position, in order normally to prevent fluid flow from the second lock-out port (54) to the lock-out chamber (50),- an outlet line (64) which connects the lock-out chamber (50) to the first lock-our port (52),- an outlet check valve (66) for controlling the fluid flow through the outlet line (64),- an outlet piston (68) which can be brought into engagement with the outlet check valve (66),- biased outlet valve spring means (70) which engage the outlet piston (68) and urge this in the direction of the outlet check valve (66), in order to close this, whereby fluid flow out of the lock-out chamber is prevented, and- a relief chamber (72) which is connected to the outlet of an associated one of the two control valves (40, 42), wherein the outlet piston (68) moves away from the outlet check valve (66) when pressure builds up in the relief chamber (72), so that this valve can open and the fluid pressure in the lock-out chamber (50) drops, whereby the seated valve member (56) can also open and allows fluid flow from the second lock-out port (54) to the first lock-out port (52).
- A hydraulic control system according to claim 5 or 6, characterized in that each seated valve member (56) has a region responding to differential pressure.
- A hydraulic control system according to any of claims 1 to 7, characterized in that the control valves (40, 42) control the hydraulic pressure of an auxiliary hydraulic source (21).
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