DE2808082C2

DE2808082C2 - Steuerung eines hydrostatischen Antriebs

Info

Publication number: DE2808082C2
Application number: DE2808082A
Authority: DE
Inventors: James Otto Canfield Ohio Byers; Donald A. Hubbard Ohio Locher
Original assignee: COMMERCIAL SHEARING Inc YOUNGSTOWN OHIO US
Current assignee: COMMERCIAL SHEARING Inc YOUNGSTOWN OHIO US
Priority date: 1977-02-24
Filing date: 1978-02-24
Publication date: 1986-04-24
Also published as: IT1101886B; GB1598487A; US4349319A; JPS53134201A; DE2858210C2; AU3360578A; FR2381922B1; IT7848167A0; FR2381922A1; BR7801152A; CA1104033A; AU521433B2; ZA781021B; JPS646348B2; DE2808082A1

Description

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ordneten und arbeitenden Bypassdrosselventil wird er- 117 wirkt, bewirkt daß sich der Kolben 117, der Mitneh-

reicht, daß von mehreren Verbrauchern ein Verbrau- mer 118 und das Halteteil 119 gegen die Federkräfte der

eher vorrangig ansteuerbar ist, dagegen die anderen Federn 120 und 121 bewegen. Der Kolben 117 summiert

Verbraucher währenddessen Oberhaupt nicht ansteuer- die Kräfte, die durch die Drücke verursacht werden und

bar sind, und daß sich weiterhin die Hydropumpe selbst- 5 verändert das Verdrängungsvolumen der Hydropumpe

tätig auf die geforderte Belastung einstellt, wenn die als Funktion der Drücke, die auf die Flächen 115 und 116

anderen Verbraucher von der erfindungsgemäßen wirken.

Steuerung angesteuert werden. Wenn sich das Halteteil 119 nach rechts gegen die Die Erfindung sei nachstehend anhand einer in den Kräfte der Federn 120 und 121 bewegt, bedeckt es die Figuren der Zeichnung dargestellten bevorzugten Aus- io öffnung 122 im hohlen Steuerschieberkolben 105. Wenn

führungsformen näher erläutert, es zeigt die öffnung 122 bedeckt ist, dann wird Steuerdruck vom

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Ringraum 109 durch die scharfkantige Drossel 123 und Steuerung eines hydrostatischen Antriebs; die axiale Bohrung 124 mit der axialen Bohrung 125,

F i g. 2 eine Endansicht auf den Stellmotor der Steue- durch den Kanal 126 und die öffnung 127 mit dem Ringrung nach F i g. 1; 15 raum 128 verbunden, wo er auf die Steuerfläche 129

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der F i g. 2; wirkt Der Druck, der auf die Steuerfläche 129 wirkt

und bewirkt daß sich der Steuerschieberkolben 105 nach

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie V-V der F i g. 2. rechts bewegt bis die öffnung 122 wieder freigegeben In den Figuren der Zeichnung ist eine Steuerung eines ist Die Strömung geht nun durch die öffnung 122 in den

hydrostatischen Antriebs dargestellt mit einem Paar 20 Steuerraum 164 und durch den Kanals zum Durchlaß

riydropumpen iO und 11 mit veränderlichem Verdrän- 166.

gungsvolumen, von denen jede einen ihr Verdr Jngungs- Der Durchlaß 167 ist mit dem Pumpendruck verbun-

volumen einstellenden Stellmotor 12 hat Nachstehend den. Dieser Pumpendruck wirkt zusätzlich zu seiner

wird der Betrieb der einen Hydropumpe 11 näher erläu- Einwirkung auf die Fläche 116 auch gegen den Veruilke-

tcrl, da die andere Hydropumpe 10 entsprechend arbei- 25 gel 168 und die Feder 169. Wenn der Pumpendruck die

(ct. Kraft der Feder 169 überwindet dann tritt Strömung

Dem im F i g. 3 und 4 dargestellten Stellmotor 12 wird durch den Kanal 170 in den Steuerraum 164 ein. Wenn Steuerdruck von dem Kanal 101 zugeführt der einen die Strömung von der scharfkantigen Drossel 123 plus Stellkolben 102 aufweist Dieser Stellkolben 102 ist als der Strömung, die an dem Ventilkegel 168 vorbeigeht Stufenkolben mit einer großen Arbeitsfläche 104 und 30 so groß ist daß sie den aus einem Rohrstück bestimmter einer kleinen Arbeitsfläche 103 ausgebildet Die Fläche Länge bestehenden Kanal 165 vollständig ausfüllt dann 104 ist zweimal so groß wie die Fläche 103. Der kleinen steigt der Druck im Steuerraum 164 so weit an, bis er Arbeitsfläche 103 ist der Arbeitsraum 107 und der gro- ausreicht um, wenn er auf die Steuerfläche 129 wirkt zu ßen Arbeitsfläche 104 der Arbeitsraum 112 im Stellmo- bewirken, daß sich der Steuerschieberkolben 105 nach tor zugeordnet Der Steuerdruck wirkt ständig auf die 35 rechts bewegt Der Steuerschieberkolben 105 bewegt Fläche 103. Wenn sich der Steuerschieberkolben 105 sich nach rechts, bis das Verdrängungsvolumen der Hynach rechts bewegt wird Steuerdruck vom Arbeitsraum dropumpe auf dem minimalen Wert ist Dadurch wird 107, durch die Öffnung 108 zum Ringraum 109, über den eine Maximaldruckübersteuerung erzielt Steg 110 durch den Kanal Ul zum Arbeitsraum 112 Der Durchlaß 166 ist durch die Leitung 130 (siehe "hindurchgelassen und wirkt auf die Fläche 104 ein. Da- 40 F i g. 1) mit dem Ventil 131 und dem Bypassdrosselventil durch bewegt sich der Stellkolben 102 aufgrund der nun 132 .erbunden. Wenn die Schaltventile 133,134 und 135 auf die größere Arbeitsfläche 104 wirkenden Druck- alle in der neutralen Stellung sind, dann blockieren das kraft nach rechts. Wenn sich der Stellkolben 102 nach Ventil 131 und das Bypassdrosseivertil 132 die Strörechts bewegt dann wird die Verdrängung der Hydro- mung von dem Durchlaß 166, und der Druck auf die pumpe herabgesetzt. Der Stellkolben 102 fährt fort, sich 45 Steuerfläche 129 des Steuerschieberkolbens 105 steigt nach rechts zu bewegen, bis der Steg ί 10 den Kanal 111 an, wenn sich der Steuerschieberkolben 105 nach rechts wieder abdeckt. Der Stellkolben 102 bleibt in dieser bewegt wodurch bewirkt wird, daß das Verdrängungs-Position und das eingestellte Verdrängungsvolumen der volumen der Hydropumpe auf den möglichen Minimal-Hydropumpe bleibt konstant bis sich der Steuerschie- wert abnimmt berkolben 105 erneut bewegt 50 Die Schaltventile 133,134 und 135 funktionieren wie

Wenn der Druck, der über die Flächen 115 und 116 folgt (siehe Fig. 1).

des Kolbens 117 auf das linke Ende des Steuerschieber- Die Strömung von der Hydropumpe 11 mit veränderkolbens 105 und das Halteteil 119, das sich über die lichen Verdrängungsvolumen tritt durch die Leitung Federn 120 und 131 am Gehäuse abstützt einwirkt 139 in die Ventilanordnung 140 ein. Diese Strömung ist weggenommen wird, dann bewirkt die Feder 113, da<5 55 mit der Fläche 141 tks Bypassdrosselventils 132 verbunsich der Steuerschieberkolben 105 nach links bewegt den. Das Bypassdrosselventil 132 ist durch die Feder 142 dann gibt der Steg UO den Kanal 111 frei, d. h. er geht nach abwärts verlagert Der Hohlraum über dem Kolaus seiner diesen Kanal abdeckenden Stellung, so daß ben 143 ist durch den Kanal 144 mit dem Tank verbunder Arbeitsraum 112 durch den Kanal 114 mit dem Ge- den, wenn die Schaltventil 134 und 135 in der neutralen häuseinnendruck verbunden wird. Der Druck, der auf 60 Stellung sind Die Strömung von der Hydropumpe bedie Fläche 103 wirkt bewirkt nun, daß sich der Stellkol- wirkt nun, daß sich auf der Fläche 141 ein Druck irntwikben 102 nach links bewegt so daß das Verdrängungsvo- kelt, der ausreicht die Kraft der Feder 142 zu überwinlumen der Hydropumpe erhöht wird. Der Stellkolben den. Die Hydropumpe bleibt auf dem minimalen Strö-102 fährt fort sich nach links zu bewegen, bis der Steg mungs- und dem minimalen Druckwert, solange sich die 110 den Kanal 115 abdeckt Der Stellkolben 102 bleibt 05 Schaltventile 133,134 und 155 in der neutralen Stellung dann in dieser Position, bis sich der Steuerschieberkol- befinden, ben 105 entweder nach rechts oder nach links bewegt. In den F i g. 1 und 4 sind einander entsprechende An-

Druck. der auf die Flächen 115 und 116 des Kolbens Schlüsse mit 115a und 167 bezeichnet.

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Wenn das Schaltventil 135 nach abwärts verschoben wird, dann wird der Verbraucheranschluß mit der Leitung 139 und der Rücklauf vom Verbraucher zum Tank verbunden. Der Lastdruck wirkt über das Rückschlagventil 148 auf den Kolben 143 des Bypassdrosselventils s 132 Dadurch wird der Abfluß aus der Leitung 139 zum Tank durch das Bypassdrosselventil 132 gedrosselt. Der Druck in der Leitung 139 nimmt zu, bis sich ein Kräftegleichgewicht am Bypassdrosselventil 132 eingestellt hat Das Bypassdrosselventil 132 steuert nun den Druck in der Leitung 139 in Abhängigkeit vom Lastdruck, so daß sich die Fördermenge der Hydropumpe 11 seinerseits auf den Bedarf des Verbrauchers einstellt. Das Bypassdrosselventil 132, das durch den Anschluß 166 über die Leitung 130 mit dem Steuerraum 164 (Fig.3) ver- is bunden ist, drosselt auch den Ablauf aus dem Steuerraum 164 zum Tank bis der Druck im Steuerraum 164 der Kraft der Feder 113 entspricht und das Verdrängungsvoiumen der Hydropumpe entsprechend einstellt. Die Hydropumpe gibt nun die Fördermenge ab, die der über das Schaltventil 135 angeschlossene Verbraucher bei leicht über dem Lastdruck liegendem Druck erfordert

Wenn durch Betätigen des Schaltventils 134 ein weiterer Verbraucher zugeschaltet wird, dann wird ebenfalls die Leitung 139 auf den Kolben 143 des Bypassdrosselventils 132 geschaltet Dadurch wird bewirkt, daß sich das Bypassdrosselventil 132 bewegt, bis der neue Verbraucherdruck so weit angestiegen ist, daß er '>

leicht bzw. ein wenig größer ist als der neue Lastdruck. Nun steigt die Fördermenge der Hydropumpe bis zu der Menge an, die bei den neuen Lastverhältnissen erforderlich ist

Wenn das Schaltventil 133 (Fig. 1) betätigt wird, dann wird das Ventil 131 geöffnet, und der Steuerraum 164 wird mit dem Tank verbunden. Die Hydropumpe geht auf maximale Fördermenge. Befinden sich die Schaltventile 134 und 135 in der Neutralstellung, wird die maximale Fördermenge über das Bypassdrosselventil 132 abgeführt Ist eines der Schaltventile 134, 135 betätigt wird die Druckleitung 139 mit dem Kolben 143 des Bypassdrosselventils 132 verbunden. Das Bypassdrosselventil 132 wirkt in diesem Falle als variables Nebenschlußventil für das Schaltventil 133.

45 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Steuerung eines hydrostatischen Antriebs mit einer Hydropumpe mit veränderlichem Verdrängungsvolumen, bei der mehrere hydraulische Motoren und/oder Zylinder je über Schaltventile beaufschlagt werden und das Verdrängungsvolumen der Hydropumpe von einem vom Pumpendruck gesteuerten Stellmotor eingestellt wird, der bei Absenken des Steuerdrucks in einen im Stellmotor enthaltenen Steuerraum auf maximale Fördermenge der Pumpe eingestellt wird, gekennzeichnet durch ein erstes Schaltventil (133), das in der Neutralstellung einen Durchgang zu weiteren Schaltventilen (134, 135) freigibt, der in den anderen Schaltstellungen gesperrt ist, wobei mit dem ersten Schaltventil (133) ein Ventil (131) gekoppelt ist das in der Neutralsiellung des ersten Schaltventils (133) die Verbindung des Steuerraams (164) des Stellmotors (12) zum Tank sperrt und in den Betätigungsstellungen des ersten Schaltventils (133) die Verbindung zum Tank herstellt; ein Bypassdrosselventil (132), das parallel zu den weiteren Schaltventilen (134,135) für weitere hydraulische Motoren und/oder Zylinder geschaltet ist und den offenen Durchgang riss ersten Schaltventils (133) und den Steuerraum (164) jeweils mit dem Tank verbindet, wobei der Druck hinter dem offenen Durchgang den Ventilschieber des Bypassdrosselventils (132) gegen eine Feder (142) in Öffnungsstellung beaufschlagt und in den Betätigungsstellungen der weiteren Schaltventile (13i, 135) der Pumpendruck einen Kolben (143) ö Wirkrichtung der Feder (142) beaufschlagt und in Neutral ellung der weiteren Schaltventile (134,135) der Kolben (143) mit dem Tank verbunden ist.

Die Erfindung betrifft eine Steuerung eines hydrostatischen Antriebs mit einer Hydropumpe mit veränderlichem Verdrängungsvclumen, bei der mehrere hydraulische Motoren und/oder Zylinder je über Schaltventile beaufschlagt werden und das Verdrängungsvolumen der Hydropumpe von einem vom Pumpendruck gesteuerten Stellmotor eingestellt wird, der bei Absenken des Steuerdrucks in einen im Stellmotor enthaltenen Steuerraum auf maximale Fördermenge der Pumpe eingestellt wird.

Eine solche Steuerung ist beispielsweise aus der DE-AS 12 86 365 bekannt. Hier findet eine selbsttätige Anpassung der Hydropumpe an die Verbraucher, nämlich mehrere hydraulische Motoren und/oder Zylinder statt. Jedoch ermöglicht es diese Steuerung nicht, eine Vorrangsteuerung eines Verbrauchers durchzuführen, d. h., es ist nicht möglich, den Steuervorgang so auszuführen, daß einerseits bei Unmöglichkeit des Ansteuerns von allen Verbrauchern mit Ausnahme eines einzigen Verbrauchers, der auch als Vorrangverbraueher bezeichnet werden kann, nur dieser Vorrangverbraucher angesteuert wird, und daß sich andererseits beim Ansteuern der anderen Verbraucher die Hydropumpe selbsttätig auf die wirkende Belastung einstellt. Vielmehr ermöglicht die Steuerung nach der DE-AS 12 86 365 nur eine selbsttätige Anpassung der Hydropumpe an alle Verbraucher, ohne daß eine Unterscheidung zwischen einem Vorrangverbraucher und der Gruppe der übrigen

Verbraucher möglich ist

Weiter ist aus der DE-OS 26 56 056 eine Kolbenpumpe bekannt die eine winkelmäßig einstellbare Taumelscheibe hat deren Einstellwinkel durch die gesamte Systemlast gesteuert wird, und zwar erfolgt das durch eine Lastfühleinrichtung, die aus einem Kanal und einem Druckreduzierventil aufgebaut ist das durch Zweigleitungen mit Verteilerventilen verbunden ist Eine Möglichkeit mehrere hydraulische Motoren und/oder Zylinder zu steuern, ist hier nicht vorhanden, und es ist daher natürlich auch keine Vorrangsteuerung eines bestimmten Verbrauchers gegenüber mehreren übrigen Verbrauchern möglich.
Schließlich ist aus der DE-OS 23 43 611 eine weitere Hydropumpe mit veränderlichem Verdrängungsvolumen bekannt wobei die Verdrängung dieser Hydropumpe durch ein Druckkompensationsventil bei einem ersten Druck gesteuert wird, und wobei ferner eine Verschiebung zu einem höheren Druckbereich erfolgt

μ wenn irgend ein Arbeitskreis diesen höheren Druck erfordert Jedoch ist auch mit dieser Steuerung keine Vorrangsteuerung eines bestimmten Verbrauchers bei gleichzeitiger Unmöglichkeit der Ansteuerung anderer Verbraucher durchführbar.

Endlich sei noch auf die DE-OS 22 31 003 hingewiesen, in der eine nocfe andere Ausführungsform einer Hydropumpe mit veränderlichem Verdrängungsvolumen beschrieben ist die eine Taumelscheibe hat weiche durch eine Kompensationssteuerung mit variablem Grenzdruck gesteuert wird. Das gesamte System ist so aufgebaut daß der Energieverbrauch durch Verminderung der Verdrängung entsprechend dem Strömungsmittelbedarf reduziert wird. Die Hydropumpe hat einen Steuerkolben, der die Taumelscheibe jedesmal dann in eine Stellung minimaler Verdrängung bewegt wenn die Hydropumpe arbeitet, aber kein Arbeitsströmungsmittelbedarf vorhanden ist. Auch hier ist, ebenso wie bei den vorstehend erörterten Steuerungci keine Vorrangsteuerung eines bestimmten Verbrauchers möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß, wenn ein vorrangiger Verbraucher angesteuert wird, die anderen Verbraucher nicht angesteuert werden können und bei Ansteuerung der anderen Verbraucher sich die Pumpe selbsttätig auf die geforderte Belastung einstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein erstes Schaltventil, das in der Neutralstellung einen Durchgang zu weiteren Schaltventilen freigibt, der in den anderen Schaltstellungen gesperrt ist. wobei mit dem ersten Schaltventil ein Ventil gekoppelt ist, das in der Neutralstellung des ersten Schaltventils die Verbindung des Steuerraums des Stellmotors zum Tank sperrt und in den Betätigungsstellungen des ersten Schaltventils die Verbindung zum Tank herstellt; ein Bypassdrosselventil, das parallel zu den weiteren Schaltventilen für weitere hydraulische Motoren und/oder Zylinder geschaltet ist und den offenen Durchgang des ersten Schaltventils und den Steuerraum jeweils mit dem Tank verbindet, wobei der Druck hinter dem offenen Durchgang den Ventilschieber des Bypassdrosselventils gegen eine Feder in Öffnungsstellung beaufschlagt und in den Betätigungsstellungen der weiteren Schaltventile der Pumpendruck einen Kolben in Wirkrichtung der Feder beaufschlagt und in Neutralstellung der weiteren Schalt ventile der Kolben mit dem Tank verbunden ist.

Durch eine derartige Anordnung der Schaltvcntile in Verbindung mit dem in der angegebenen Weise ange-