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Die
Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuer- und Stellsystem für hydraulische
Verbraucher z. B. in einer mobilen Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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In
hydraulischen Antrieben von stationären und mobilen Arbeitsmaschinen – z. B.
in Radladern, Baggern, Gabelstaplern oder hydraulischen Hebebühnen – werden
als Stellglieder im allgemeinen aus mehreren Hydraulikzylindern
bestehende Differentialzylinder verwendet. Die Lage und Bewegungsrichtung
der durch den hydraulischen Antrieb angetriebenen Kinematik der
stationären
oder mobilen Arbeitsmaschine wird durch die Position und Bewegungsrichtung
des Stellkolbens im Hydraulikzylinder bestimmt. Die Regelung der
Position und Bewegungsrichtung des Stellkolbens im Hydraulikzylinder
muß dabei
hinsichtlich aller möglichen
auftretenden Lastmomente – hinsichtlich
Lastgröße und Lastrichtung – ausgelegt
sein.
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In
der
EP 0 564 939 B1 ist
eine hydraulische Steuereinrichtung zur Regelung eines Hubwerkes
in einer mobilen Arbeitsmaschine dargestellt. Die Position und Bewegungsrichtung
des Stellkolbens im jeweiligen Hydraulikzylinder wird durch Regelung
der Hydraulikfluidmenge in den beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders
gesteuert. Hierzu wird in einem offenen hydraulischen Kreislauf
eine konstant fördernde
oder hinsichtlich ihres Fördervolumens verstellbare
Hydropumpe verwendet. Die von der Hydropumpe zu den beiden Stelldruckkammern
des Hydraulikzylinders geförderte
Hydraulikfluidmenge wird über
Steuerventile eingestellt. Zur Druckabsicherung gegenüber Überdruck
in den von der Hydropumpe zu den beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders
führenden
Hydraulikleitungen ist im allgemeinen ein Druckbegrenzungsventil
zwischen Hydropumpe und Steuerventil vorgesehen.
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Da
die Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders auf Grund der Kolbenstange
unterschiedliche Volumina aufweisen, ist eine einfache Regelung
der Hydraulikfluidmenge zu den beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders über eine
Förderstromregelung
der Hydropumpe in einem geschlossenen Kreislauf nicht möglich. In
der Anordnung der
EP
0 564 939 B1 ist deshalb anstelle des geschlossenen Kreislaufes
ein offener Kreislauf vorgesehen, in dem die Unterschiede in den
Hydraulikfluidmengen, die zwischen den beiden Anschlüssen der
Hydropumpe und den beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders
gefördert
werden müssen, über einen
hydraulischen Tank auszugleichen sind. Als Regelung der Hydraulikfluidmenge
bietet sich einzig die zusätzliche Zwischenschaltung
von Steuerventilen zwischen Hydropumpe und Hydraulikzylinder an,
mit denen die Hydraulikfluidmenge eingestellt werden kann.
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Die
Verwendung zusätzlicher
Steuerventile im offenen Kreislauf der Anordnung der
EP 0 564 939 B1 zur Regelung
der Hydraulikfluidmenge in die Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders
ist mit zusätzlichen
Kosten verbunden. Hinzu kommt, dass die Auslegung der Steuerventile
im Hinblick auf eine optimierte Regelung der Hydraulikfluidmenge
im offenen Kreislauf auf Grund von Nichtlinearitäten des hydraulischen Systems
im Vergleich zu einer Förderstromregelung
der Hydropumpe wesentlich problematischer ist und sich damit deutlich
aufwendiger gestaltet.
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Bei
dem Antrieb für
einen hydraulischen Zylinder, der in der
DE 40 087 92 A1 vorgestellt
wird, handelt es sich um eine Hydropumpeneinheit, bestehend aus
zwei mechanisch gekoppelten Hydropumpen. Während die beiden Anschlüsse der
ersten Hydropumpe in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf
jeweils mit einem Kolbenraum und mit einem Ringraum hydraulisch
verbunden sind, ist der eine Anschluss der zweiten Hydropumpe in
einem offenen hydraulischen Kreislauf mit dem Kolbenraum und der
andere Anschluss der Hydropumpe mit einem Tank verbunden.
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Beim
hydraulischen Antrieb der
DE
27 06 091 A1 ist ein Pumpenanschluss der Hydropumpe über eine
Hydraulikleitung mit der kolbenstangenseitigen Stelldruckkammer
eines Differentialzylinders verbunden, während der andere Pumpenanschluss der
Hydropumpe nicht direkt, sondern unter Zwischenschaltung einer Hauptstufe
einer Verdrängeeinheit
in einer Hydraulikleitung, mit der kolbenseitigen Stelldruckkammer
eines Differentialzylinders verbunden ist.
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In
der
DE 16 01 732 A1 wird
eine hydraulische Anlage beschrieben, mit einer ersten Hydropumpe,
deren beide Anschlüsse
jeweils mit der kolbenstangenseitigen bzw. kolbenseitigen Stelldruckkammer
eines Zylinders hydraulisch verbunden sind. Zum Ausgleich des Zuwenig
bzw. des Zuviel an Druckmittel wird dem geschlossenen hydraulischen Kreislauf
aus einer ersten Hydropumpe und einem Zylinder eine zweite Hydropumpe
parallel geschaltet, deren einer Anschluss mit der kolbenseitigen
Stelldruckkammer des Zylinders und deren anderer Anschluss mit einem
Tank hydraulisch verbunden ist.
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Dokument
US 4 520 626 offenbart ein
hydraulisches Antriebssystem, welches aus einer Hauptleitung, einer
variablen Hydraulikpumpe und einer weiteren Hauptleitung besteht,
die an einem einkolbigen Zylinder in einem geschlossenen hydraulischen
Kreislauf angeschlossen ist. Das hydraulische Antriebssystem weist
weiterhin ein Spülventil
auf, das imstande ist, ständig
eine Verbindung von zumindest einem der zwei Hauptleitungen mit
einer Niederdruckleitung aufrecht zu erhalten, während sich die Einstellung
des Spülventils
von einer Hauptleitung zur anderen bewegt, um im geschlossenen hydraulischen
Kreislauf eine Blockierung zu verhindern und somit für den nötigen Volumenausgleich
zu sorgen.
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Die
DE 197 42 157 A1 beschreibt
eine Regeleinrichtung für
eine verstellbare Hydropumpe. Die Regeleinrichtung weist ein Förderstromregelventil und
Leistungsregelventil auf. Das Förderstromregelventil
wird von der Druckdifferenz zwischen einer ersten Steuerleitung,
die mit der Förderleitung
stromabwärts
einer Zumessdrossel in Verbindung steht, und einer zweiten Steuerleitung,
die mit der Förderleitung stromaufwärts der
Zumessdrossel in Verbindung steht, beaufschlagt und regelt in Abhängigkeit
von einer Druckdifferenz den Stelldruck für eine Verstellvorrichtung
zum Verstellen des Fördervolumens
der Hydropumpe.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das hydraulische Steuer-
und Stellsystem mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 derart weiterzubilden, dass die Regelung der Hydraulikfluidmenge
in die beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders der Arbeitsmaschine
aufwandsärmer
ausgelegt ist, sich im Entwurf und in der Parametrierung einfacher
gestalten läßt und somit
eine bessere Regelcharakteristik aufweist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch ein hydraulisches Steuer- und Stellsystem
mit den kennzeichnenden Merkmalen in Verbindung mit den gattungsbildenden
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
Reduzierung der hydraulischen Regelung des hydraulischen Antriebs
für eine
Arbeitsmaschine auf eine Förderstromregelung
der Hydropumpe erfolgt in dem erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und
Stellsystem durch Einführung
eines geschlossenen Kreislaufes anstelle eines offenen Kreislaufes
mit Steuerventilen. Hierbei wird die Hydraulikfluidmengendifferenz
zwischen den beiden Stelldruckkammern des Hydraulikzylinders, die
innerhalb des geschlossenen hydraulischen Kreislaufs nicht gefördert werden
kann, erfindungsgemäß durch einen
zusätzlichen
offenen hydraulischen Kreislauf aufgebracht. Der offene hydraulische
Kreislauf kann im Rahmen einer Verhältnisregelung zum geschlossenen
hydraulischen Kreis lauf im Verhältnis
der Hydraulikfluidmengendifferenz zwischen den beiden Stelldruckkammern
des Hydraulikzylinders geregelt werden. Auf diese Weise läßt sich
eine hydraulische Regelung realisieren, die gegenüber der
hydraulischen Regelung des offenen hydraulischen Kreislaufs aufwandsärmer – ohne Verwendung
eines zusätzlichen
Steuerventils – ausgeführt ist.
Die Verhältnisregelung
der beiden Förderstromregelungen
des offenen und geschlossenen hydraulischen Kreislaufs mittels einer
Hydropumpeneinheit läßt sich
konstruktiv wie regelungstechnisch wesentlich einfacher verwirklichen
als eine hydraulische Regelung des offenen hydraulischen Kreislaufs
mittels Steuerventil.
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Zur
Vermeidung von länger
andauernden hydraulischen Verlusten bei Ansprechen der Druckbegrenzungsventile
und Rückschlagventile
zwischen den beiden Arbeitsleitungen im Fall einer länger andauernden
Endlagenposition des Stellkolbens im Hydraulikzylinder ist vorzugsweise
ein hochdruckgesteuertes Druckabschaltventil zwischen den beiden Arbeitsleitungen
angeordnet. Dieses hochdruckgesteuerte Druckabschaltventil wird
bei einer Endlagenposition des Stellkolbens im Hydraulikzylinder
aktiviert und führt
zu einer Herabsetzung des Steuerdrucks für die Verstelleinrichtung,
so dass die Hydropumpeneinheit in ihrem Förderstrom gegen Null gesteuert
wird und der Überdruck
abgebaut wird.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die
Hydropumpeneinheit ist in einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen
Steuer- und Stellsystems mittels einer Stromteileraxialkolbenpumpe
verwirklicht, bei der der geschlossene und offene hydraulische Kreislauf
in einer einzigen Hydropumpe integriert sind.
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Alle
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen hydraulischen
Steuer- und Stellsystems weisen zur Druckabsicherung gegen Überdruck
und zum Mengenausgleich bei Mengenverlust in den beiden Arbeitsleitungen
zwischen der Hydropumpeneinheit und den Hydraulikzylindern befindliche
Druckbegrenzungsventile und Rückschlagventile
zwischen den beiden Arbeitsleitungen auf.
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Zur
Säuberung
und Kühlung
des Hydraulikfluids kann vorteilhaft im offenen hydraulischen Kreislauf
ein Filter und ein Kühler
vorgesehen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung und Ausführungsformen,
die nicht Teil der Erfindung sind, aber zum Verständnis der
Erfindung beitragen, sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 ein
Schaltbild einer ersten Ausführungsform
eines hydraulischen Steuer- und Stellsystems;
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2 ein
Schaltbild einer zweiten Ausführungsform
eines hydraulischen Steuer- und Stellsystems;
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3 ein
Schaltbild einer dritten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems;
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4 ein
Schaltbild einer vierten Ausführungsform
eines hydraulischen Steuer- und Stellsystems;
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5 ein
Schaltbild einer fünften
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer- und Stellsystems;
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6 ein
Schaltbild einer sechsten Ausführungsform
eines hydraulischen Steuer- und
Stellsystems und
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7 ein
Schaltbild einer siebenten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer-
und Stellsystems.
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Das
hydraulische Steuer- und Stellsystem für einen hydraulischen Verbraucher
in einer Arbeitsmaschine wird in seiner ersten Ausführungsform nachfolgend
unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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In 1 ist
ein Schaltbild eines hydraulischen Steuer- und Stellsystems für einen
hydraulischen Verbraucher in einer Arbeitsmaschine dargestellt,
das aus einem Hydraulikzylinder 1 und einer Hydropumpeneinheit 2 besteht.
Im Hydraulikzylinder 1 ist ein Stellkolben 3 verschiebbar
gelagert, der den Hydraulikzylinder 1 in eine kolbenseitige
Stelldruckkammer 4 und eine kolbenstangenseitige Stelldruckkammer 5 trennt.
Die erste Anschlußseite 6 der
Hydropumpeneinheit 2 ist über eine erste Arbeitsleitung 7 mit
der kolbenseitigen Stelldruckkammern 4 des Hydraulikzylinders 1 verbunden.
Die Hydropumpeneinheit 2 besteht aus einer ersten Hydropumpe 7' und einer zweiten
Hydropumpe 8, die über
eine Welle 9 mechanisch miteinander gekoppelt sind.
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Die
erste Anschlußseite
der Hydropumpeneinheit 2 setzt sich aus dem ersten Anschluß 10 der ersten
Hydropumpe 7' und
dem dritten Anschluß 11 der
zweiten Hydropumpe 8 zusammen. Der zweite Anschluß 12 der
ersten Hydropumpe 7' ist über die zweite
Arbeitsleitung 13 mit der kolbenstangenseitigen Stelldruckkammer 5 des
Hydraulikzylinders 1 verbunden. Der vierte Anschluß 14 der
zweiten Hydropumpe 8 ist über eine Hydraulikleitung 15 mit
einem ersten hydraulischen Tank 16 verbunden. Die erste
Hydropumpe 7' ist über eine
Pumpenverstelleinrichtung 17 hinsichtlich ihres Hydraulikfluidstromes
regelbar. Analog ist die zweite Hydropumpe 8 über eine
Pumpenverstelleinrichtung 18 hinsichtlich ihres Hydraulikfluidstromes
regelbar. Die beiden Pumpenverstelleinrichtungen 17 und 18 können wahlweise
mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angesteuert
werden.
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Im
Falle eines Überdrucks
in der ersten Arbeitsleitung 7 öffnet sich ein mit der ersten
Arbeitsleitung 7 an seinem Eingang 32 verbundenes
erstes Druckbegrenzungsventil 19. Am ersten Steueranschluß 20 des
ersten Druckbegrenzungsventils 19 liegt über eine
hydraulische Verbindungsleitung 21 der Druck in der ersten
Arbeitsleitung 7 an. Im Angriffspunkt 22 des ersten
Druckbegrenzungsventils 19 gegenüber dem ersten Steueranschluss 20 greift der
Druck einer Stellfeder 23 an, mit der der zulässige Maximaldruck
in der ersten Arbeitsleitung 7 eingestellt werden kann.
In gleicher Wirkrichtung zum Druck der Stellfeder 23 ist
am Steueranschluss 30', der über eine
hydraulische Verbindungsleitung 31 mit dem Ausgang 33 des
ersten Druckbegrenzungsventil 19 verbunden ist, der Druck
am Ausgang 33 des ersten Druckbegrenzungsventil 19 aktiv.
Eine Öffnung des
ersten Druckbegrenzungsventils 19 im Falle eines Überdruck
in der ersten Arbeitsleitung 7 erfolgt, wenn der Druckabfall
zwischen Eingang 32 und Ausgang 33 des ersten
Druckbegrenzungsventil 19 größer als der an der Stellfeder 23 eingestellte
Maximaldruck ist. Über
ein erstes Rückschlagventil 24,
das zwischen dem ersten Druckbegrenzungsventil 19 und der
zweiten Arbeitsleitung 13 geschaltet ist, wird bei geöffneten
ersten Druckbegrenzungsventil 19 ein Überdruck in der ersten Arbeitsleitung 7 in
die zweite Arbeitsleitung 13 abgebaut.
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Analog öffnet sich
im Fall eines Überdrucks in
der zweiten Arbeitsleitung 13 ein mit der zweiten Arbeitsleitung 13 an
seinem Eingang 34 verbundenes zweites Druckbegrenzungsventil 25,
das parallel zum ersten Rückschlagventil 24 geschaltet
ist. Am ersten Steueranschluß 26 des
zweiten Druckbegrenzungsventils 25 liegt über eine
hydraulische Verbindungsleitung 27 der Druck in der zweiten
Arbeitsleitung 13 an. Am Angriffspunkt 28 des
zweiten Druckbegrenzungsventils 25 greift der Druck einer
Stellfeder 29 an, mit der der zulässige maximal Druck in der zweiten
Arbeitsleitung 13 eingestellt werden kann. In gleicher
Wirkrichtung zum Druck der Stellfeder 29 ist am Steueranschluss 35,
der über
eine hydraulische Verbindungsleitung 36 mit dem Ausgang 37 des zweiten
Druckbegrenzungsventil 25 verbunden ist, der Druck am Ausgang 37 des
zweiten Druckbegrenzungsventil 25 aktiv. Eine Öffnung des
zweiten Druckbegrenzungsventils 25 im Falle eines Überdrucks
in der zweiten Arbeitsleitung 13 erfolgt, wenn der Druckabfall
zwischen Eingang 34 und Ausgang 37 des zweiten
Druckbegrenzungsventil 25 größer als der an der Stellfeder 29 eingestellte
Maximaldruck ist. Über
ein zweites Rückschlagventil 30,
das zwischen dem zweiten Druckbegrenzungsventil 25 und
der ersten Arbeitsleitung 13 und parallel zum ersten Druckbegrenzungsventil 19 geschaltet
ist, wird bei geöffnetem
zweiten Druckbegrenzungsventil 25 der Überdruck in der zweiten Arbeitsleitung 13 in
die erste Arbeitsleitung 7 abgebaut.
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Die
erste Hydropumpe 7' bildet
zusammen mit dem Hydraulikzylinder 1 und der ersten Hydraulikleitung 7 und
der zweiten Hydraulikleitung 13 einen geschlossenen hydraulischen
Kreislauf 39. Die zweite Hydropumpe 8 versorgt
die kolbenseitigen Stelldruckkammer 4 des Hydraulikzylinders 1 über einen offenen
Kreislauf 40A, bestehend aus dem hydraulischen Tank 16,
der Tankleitung 15 und der ersten Arbeitsleitung 7.
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Entsprechend
der gewünschten
Lage und Bewegungsrichtung der vom hydraulischen Antrieb angetriebenen
Kinematik der Arbeitsmaschine wird der Stellkolben 3 im
Hydraulikzylinder 1 bewegt und positioniert. Zur Bewegung
und Positionierung des Stellkolbens 3 im Hydraulikzylinder 1 wird
von der Hydropumpeneinheit 2 eine dazu korrespondierende Hydraulikfluidmenge
in den Hydraulikzylinder 1 über eine Förderstromgeregelung gefördert. Die
erste Hydropumpe 7' der
Hydropumpeneinheit 2 versorgt den Hydraulikzylinder 1 mit
einer Hydraulikfluidmenge, die für
die beabsichtigte Bewegung und Positionierung des Stellkolbens 3 im
Hydraulikzylinder 1 aufgrund unterschiedlicher Volumenveränderungen
pro Weg der Stelldruckkammern 4 und 5 erforderlich
ist. Im Rahmen einer Verhältnisregelung
zur Förderstromregelung
der ersten Hydropumpe 7' ver-
und entsorgt die zweite Hydropumpe 8 mit einer Förderstromgeregelung
die kolbenseitige Stelldruckkammer 4 des Hydraulikzylinders 1 über den
hydraulischen Tank 16 mit einem Hydraulikfluidstrom, der
der Hydraulikfluidmengendifferenz zwischen kolbenseitiger Stelldruckkammer 4 und
kolbenstangenseitiger Stelldruckkammer 5 des Hydraulikzylinders 1 entspricht.
Die Verhältnisregelung
zwischen erster Hydropumpe 7' und
zweiter Hydropumpe 8 ist dabei so ausgelegt, dass die zweite
Hydropumpe 8 die Hydraulikfluidmenge sicherstellt, die
zusätzlich
zur Hydraulikfluidmenge der ersten Hydropumpe 7' für die beabsichtigte
Bewegung und Positionierung des Stellkolbens 3 im Hydraulikzylinder 1 erforderlich
ist und der Hydraulikfluidmengendifferenz zwischen kolbenseitigen
Stelldruckkammer 4 und kolbenstangenseitiger Stelldruckkammer 5 bei
beabsichtigter Bewegung und Positionierung des Stellkolbens 3 im
Hydraulikzylinder 1 entspricht.
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In 2 ist
eine zweite Ausführungsform
des hydraulischen Steuer- und Stellsystems für einen hydraulischen Verbraucher
in einer Arbeitsmaschine dargestellt. Für identische Merkmale gegenüber der Anordnung
in 1 werden in der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuer-
und Stellsystems in 2 wie auch in allen folgenden
Ausführungsformen
identische Bezugszeichen verwendet.
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In
die Tankleitung 15 der ersten Ausführungsform ist in der zweiten
Ausführungsform
in 2 in einem offenen hydraulischen Kreislauf 40B eine
nichtreversierbare Hilfspumpe 41 zwischengeschaltet, die
die Tankleitung 15 in eine Hydraulikleitung 15A zwischen
dem vierten Anschluß 14 der
Hydropumpeneinheit 2 und dem hochdruckseitigen Anschluß 42 der
Hilfspumpe 41 und eine Hydraulikleitung 15B zwischen
dem niederdruckseitigen Anschluß 43 der
Hilfspumpe 41 und dem hydraulischen Tank 16 teilt.
Die Hilfspumpe 41 ist über
die gemeinsame Welle 9 mit der ersten Hydropumpe 7' und der zweiten
Hydropumpe 8 der Hydropumpeneinheit 2 mechanisch
gekoppelt.
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Die
Hydraulikleitung 15A ist an den Eingang 44 eines
dritten Druckbegrenzungsventils 45 geführt. Der Ausgang 46 des
dritten Druckbegrenzungsventils 45 ist mit einem hydraulischen
Tank 16 verbunden. Der Steuereingang 48 des dritten
Druckbegrenzungsventil 45 ist über eine hydraulische Verbindungsleitung 49 mit
der Hydraulikleitung 15A verbunden. Am gegenüberliegenden
zweiten Angriffspunkt 50 des dritten Druckbegrenzungsventils 45 greift
der Druck einer Stellfeder 51 an, mit der der Maximaldruck
in der Hydraulikleitung 15A eingestellt werden kann.
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Steigt
der Druck in der Hydraulikleitung 15A über den durch die Stellfeder 51 einstellbaren
Maximaldruck, so öffnet
sich das dritte Druckbegrenzungsventil 45 und begrenzt
somit den Druck in der Hydraulikleitung 15A auf den einstellbaren
Maximaldruck. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Druck des
Hydraulikfluid am Eingang der zweiten Hydropumpe 8 auf
einen Maximaldruck begrenzt wird. Wird die kolbenseitige Stelldruckkammer 4 des
Hydraulikzylinders 1 über
die zweite Hydropumpe 8 von einer Hydraulikfluidmenge entsorgt,
so steigt der Druck in der Hydraulikleitung 15A an. Mit
zunehmendem Druckanstieg in der Hydraulikleitung 15A über den
zulässigen
Maximaldruck aufgrund der Entsorgung der kolbenseitigen Stelldruckkammern 4 des Hydraulikzylinders 1 von
Hydraulikfluid öffnet
sich das dritte Druckbegrenzungsventil 45 und ermöglicht ein
Abführen
des aus der kolbenseitigen Stelldruckkammer 4 des Hydraulikzylinders 1 entsorgten
Hydraulikfluid in den hydraulischen Tank 47.
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In 3 ist
eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen hydraulischen
Steuer- und Stellsystems für
einen hydraulischen Verbraucher in einer Arbeitsmaschine dargestellt.
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Die
Hydropumpeneinheit 2 der dritten Ausführungsform in 3 ist
durch eine Doppel-Hydropumpe 52 realisiert, die zwei hydraulische
Kreisläufe, den
geschlossenen hydraulischen Kreislauf 39 über den
ersten Anschluß 10 und
den zweiten Anschluß 12 und
den offenen hydraulischen Kreislauf 40B über den
dritten Anschluß 11 und
den vierten Anschluß 14, versorgt.
Dabei handelt es sich bevorzugt um eine Stromteiler-Axialkolbenpumpe 79,
die über
eine gemeinsame Pumpenverstelleinrichtung 53 verstellt wird.
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Die
Stelldrücke
für die
erste und zweite Stelldruckkammer 54A und 54B der
Pumpenverstelleinrichtung 53 werden über die Hydraulikleitungen 55A und 55B,
in die hydraulische Drosseln 64A und 64B zur Förderstrombegrenzung
eingesetzt werden können,
zugeleitet und in einem Stellventil 56, das als 4/3-Wegeventil
ausgelegt ist, eingestellt. Die Steuerkraft des Stellventils 56 am
ersten Steuereingang 57A wird von einer Stellfeder 58A und
einem elektrisch ansteuerbaren Elektromagneten 59A und
am zweiten Steuereingang 57B von einer Stellfeder 58B und
einem elektrisch ansteuerbaren Elektromagneten 59B erzeugt.
Der Eingang 60A des Stellventils 56 ist über die
hydraulische Verbindungsleitung 61, in der eine hydraulische
Drossel 62 zur Förderstrombegrenzung
eingesetzt ist, mit dem Speise-Anschluss 42 der
Hilfspumpe 41 verbunden. Der Ausgang 60B des Stellventils 56 ist
mit dem Hydrauliktank 16 verbunden. Je nach elektrischer
Ansteuerung der beiden Elektromagnete 59A und 59B am
ersten und zweiten Steuereingang 57A und 57B wird
die erste Stelldruckkammer 54A mit Stelldruck und die zweite Stelldruckkammer 54B mit
dem hydraulischen Tank 16 verbunden oder umgekehrt. In
einer dritten Neutralstellung des Stellventils 56 wird
der Druck zwischen der ersten und der zweiten Stelldruckkammer 54A und 54B ausgeglichen.
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Zur
Vermeidung eines unnötigen
länger
andauernden hydraulischen Leistungsverlust des erfindungsgemäßen hydraulischen
Steuer- und Stellsystems bei einer Endlagen position des Stellkolbens 3 im
Hydraulikzylindnder 1 in Folge Überdruckabbaus über das
erste oder zweite Druckbegrenzungsventil 19 oder 25 ist
vorzugsweise zwischen der ersten Arbeitsleitung 7 und der
zweiten Arbeitsleitung 13 ein Druckabschaltventil 65 vorgesehenen.
Dieses Druckabschaltventil 65 umfaßt ein Druckwechselventil 66,
das zwischen der ersten Arbeitsleitung 7 und der zweiten
Arbeitsleitung 13 geschaltet ist. Im Falle eines Überdrucks
in der ersten Arbeitsleitung 7 oder in der zweiten Arbeitsleitung 13 aufgrund
einer Endlagenposition des Stellkolbens 3 im Hydraulikzylinder 1 wird
der Überdruck
an den Ausgang 67 des Druckwechselventils 66 geführt. Der
Ausgang 67 des Druckwechselventil 66 ist mit dem
Steuereingang 68 eines vierten Druckbegrenzungsventils 69 verbunden.
Ist der Druck am Steuereingang 68 des vierten Druckbegrenzungsventils 69 aufgrund
eines Überdrucks
in der ersten Arbeitsleitung 7 oder in der zweiten Arbeitsleitung 13 höher als
ein am Angriffspunkt 70 des vierten Druckbegrenzungsventil 69 mittels
einer Stellfeder 71 einstellbaren Maximaldrucks, so öffnet sich
das vierte Druckbegrenzungsventil 69.
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Auf
diese Weise ist der Eingang 60A des Stellventils 56 über die
hydraulische Verbindungsleitung 72, die an den Eingang
des vierten Druckbegrenzungsventil 69 geführt ist,
mit dem hydraulischen Tank 16 verbunden, der am Ausgang
des vierten Druckbegrenzungsventils 69 anliegt. Somit reduziert sich
der Stelldruck für
die Pumpenverstelleinrichtung 53 am Eingang 60A des
Stellventils 56 und der Stellkolben 74 der Pumpenverstelleinrichtung 53 wird
in Richtung Neutralstellung verschoben. Als Folge wird die Doppel-Hydropumpe 52 in
ihrer Förderstrommenge
zurückgeregelt
und der Überdruck
in der ersten Arbeitsleitung 7 oder in der zweiten Arbeitsleitung 13 baut
sich ab. Das Druckwechselventil 66 schließt bei Erreichen
eines bestimmten Drucks in der ersten Arbeitsleitung 7 oder
in der zweiten Arbeitsleitung 13 wieder und beendet damit
die Verminderung des Stelldrucks für die Pumpenverstelleinrichtung 53.
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In
der dritten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen hydraulischen
Steuer- und Stellsystems wird über
eine hydraulische Verbindungsleitung 38 zwischen dem ersten
Druckbegrenzungsventil 19 und dem zweiten Druckbegrenzungsventil 25 bzw. zwischen
dem ersten Rückschlagventil 24 und
dem zweiten Rückschlagventil 30 und
eine Speiseleitung 75 Hydraulikfluid von der Hilfspumpe 41 nachgespeist.
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In 4 ist
eine vierte Ausführungform
eines hydraulischen Steuer- und Stellsystems für einen hydraulischen Verbraucher
in einer Arbeitsmaschine dargestellt. Die vierte Ausführungsform
basiert auf der zweiten Ausführungform
mit getrennter Versorgung des geschlossenen hydraulischen Kreislaufs 39 und
des offenen hydraulischen Kreislauf 40B durch die erste
Hydropumpe 7' bzw.
die zweite Hydropumpe 8 und weist als Unterschied zu dieser
in der Hydraulikleitung 15B ein Filter 76 zur
Reinigung des Hydraulikfluid für
das gesamte hydraulische System auf. Zusätzlich ist zwischen dem dritten
Druckbegrenzungsventil 45 und dem hydraulischen Tank 16 ein
Kühler 77 zwischengeschaltet,
der für
eine geregelte Abkühlung
des Hydraulikfluid im gesamten hydraulischen System sorgt.
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Eine
fünfte
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen hydraulischen
Steuer- und Stellsystems ist in 5 dargestellt.
Die fünfte
Ausführungsform
basiert auf der dritten Ausführungsform
mit gemeinsamer Versorgung des geschlossenen hydraulischen Kreislaufs 39 und
des offenen hydraulischen Kreislaufs 40B durch eine gemeinsame
Doppel-Hydropumpe 52.
In der fünfte
Ausführungsform
ist in Analogie zur vierten Ausführungsform
in der Hydraulikleitung 15B ein Filter 76 und
zwischen dem dritten Druckbegrenzungsventil 45 und dem
hydraulischen Tank 16 ein Kühler 77 zwischen geschaltet.
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In 6 ist
eine sechste Ausführungsform des
hydraulischen Steuer- und Stellsystems dargestellt. Die sechste
Ausführungsform
entspricht weitestgehend der in 4 dargestellten
vierten Ausführungsform.
Jedoch ist die Hilfspumpe 41 bei diesem Ausführungsbeispiel
verstellbar ausgeführt.
Dies hat den Vorteil, dass das von der Hilfspumpe 41 geförderte Fördervolumen
so angepaßt
werden kann, dass dieses dem von der Hydropumpe 8 am Anschluß 14 benötigten Fördervolumen
gerade entspricht. Eine Bereitstellung von nicht benötigtem Fördervolumen
ist daher nicht erforderlich. Insbesondere wenn die Hydropumpe 8 in
den Tank 16 zurückpumpt,
kann das Fördervolumen
der Hilfspumpe 41 auf Null zurückgeschwenkt werden. Wenn die
Hilfspumpe 41, wie in 6 dargestellt,
zudem als reversierbare Hydropumpe ausgebildet ist, kann die Hilfspumpe 41 das
Abpumpen in den Tank 16 sogar noch aktiv unterstützen, indem
die Hilfspumpe 41 in diesem Fall an dem Anschluß 42 ansaugt
und über
den Anschluß 43 in
den Tank 16 abläßt.
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In 7 ist
ein siebentes Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht weitestgehend
der in 5 dargestellten Ausführungsform mit dem Unterschied,
dass auch hier die Hilfspumpe 41 bezüglich ihres Fördervolumens
verstellbar ist und vorzugsweise sogar reversierbar ist. Die sich
dabei ergebenden Vorteile entsprechen den vorstehend anhand von 6 diskutierten
Vorteile.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere
können
alle Merkmale aller Ausführungsformen
vorteilhaft miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann das
Druckabschaltventil 65 für die Endlagen-Abschaltung
in gleicher Weise auch bei den in den 1, 2 und 4 dargestellten
Ausführungsformen
zum Einsatz kommen.