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DE3421502A1 - Hydraulische vorrangsteuereinrichtung fuer mindestens zwei servomotoren - Google Patents

Hydraulische vorrangsteuereinrichtung fuer mindestens zwei servomotoren

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DE3421502A1
DE3421502A1 DE19843421502 DE3421502A DE3421502A1 DE 3421502 A1 DE3421502 A1 DE 3421502A1 DE 19843421502 DE19843421502 DE 19843421502 DE 3421502 A DE3421502 A DE 3421502A DE 3421502 A1 DE3421502 A1 DE 3421502A1
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DE
Germany
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pressure
control valve
priority
control
valve
Prior art date
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Application number
DE19843421502
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English (en)
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DE3421502C2 (de
Inventor
Peter 8770 Lohr Büttner
Norbert Dr.-Ing. Kreth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Mannesmann Rexroth AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann Rexroth AG filed Critical Mannesmann Rexroth AG
Priority to DE3421502A priority Critical patent/DE3421502C2/de
Priority to US06/738,837 priority patent/US4669363A/en
Publication of DE3421502A1 publication Critical patent/DE3421502A1/de
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Description

BESCHREIBUNG - f.
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Vorrangsteuereinrichtung für mindestens zwei Servomotoren mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen.
Eine derartige Vorrangsteuereinrichtung ist bekannt (DE 2 3 35 704). Dabei wird das Vorrangsteuerventil wahlweise von dem am vorrangigen bzw. nachrangigen Steuerventil abgegriffenen Steuerdruck beaufschlagt, je nachdem, welcher Druck der höhere ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln eine Vorrangsteuerung zu schaffen, welche die aufeinanderfolgende Druckmittelbeaufschlagung zweier Servomotoren automatisiert.
Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale gelöst.
Es ergibt sich in sofern eine wesentliche Bedienungserleichterung, als sofort zur Einleitung der Bewegungsabläufe beider Servomotoren die zugehörigen Steuerschieber betätigt werden können. Es wird aber nur dem vorrangigen Servomotor Druckmittel zugeführt,da der Zufluß von Druckmittel zum nachrangigen Servomotor durch das Vorrangsteuerventil sofort abgesperrt wird. Sobald der vorrangige Servomotor eine bestimmte Lage erreicht hat, kann das zugehörige Steuerventil automatisch in die Neutralstellung zurückgeführt werden, so daß dann sofort der Bewegungsvorgang des nachrangigen Servomotors erfolgen kann. Über ein Umschaltventil wird jeweils der Arbeitsdruck des betreffenden Servomotors als Steuerdruck an die Regeleinrichtung der Verstellpumpe oder an die lastdruckabhängige Druckregelung bei Verwendung einer Konstantpumpe geführt, so daß das
Verdrängungsvolumen der Verstellpumpe lastabhängig geregelt werden kann bzw. der Restölstrom zum Tank abgeführt werden kann bei Verwendung einer Konstantpumpe. Die erfindungsgemäße Schaltung ist somit sehr einfach aufgebaut und zeichnet sich durch geringen Bauaufwand aus.
Vorzugsweise ist das Vorrangsteuerventil und das Umschaltventil in einem mittleren Ventilblock vereinigt, an dem sich zu beiden Seiten jeweils ein Ventilblock für das vorrangige und nachrangige Steuerventil anschließt. Auf diese Weise entfällt jegliche Rohrverbindung zwischen den Ventilblöcken.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der eine Vorrangsteuereinrichtung für zwei Servomotoren schematisch dargestellt ist, wobei in Fig. 1 eine Regelpumpe und in Fig. 2 eine Konstantpumpe als Druckmittelquelle dient. In den Figuren ist der vorrangige Servomotor 1 über Arbeitsleitungen 2 und 3 und ein Steuerventil 4 mit einer Pumpendruckleitung 5 bzw. mit einer zum Tank T führenden Leitung 6a verbunden. Zwischen der Pumpendruckleitung 5 und dem Steuer ventil 4 ist noch ein Lasthalte-Rückschlagventil 7 sowie eine Einstelldrossel 8 vorgesehen.
Der nachrangige Servomotor 10 ist ebenfalls über Arbeitsleitungen 12 und 13 und ein Steuerventil 14 mit der Pumpendruckleitung 5 bzw. mit der zum Tank führenden Leitung 6b verbunden. Zwischen dem Steuerventil 14 und der Pumpendruckleitung 5 ist ebenfalls ein Lasthalterückschlagventil 17 und eine Einstelldrossel 18 vorgesehen.
Bei dem vorrangigen Servomotor handelt es sich in den hier erläuterten Ausführungsbeispielen um den Antrieb für die ^° Verstellung der Schaufel eines Radladers, während der nachrangige Servomotor 10 den Antrieb für die Höhenverstellung der Schaufel zum Heben und Senken darstellt. Zum Heben von Ladegut muß die Schaufel des Radladers
aus einer Lage, in der die Schaufel mit nach vorne gerichteter Öffnung Ladegut aufnimmt, in eine Lage geschwenkt werden, in der die Öffnung nach oben zeigt. Diese Schaufelverstellung erfolgt durch den Servomotor 1, worauf dann durch den Servomotor 10 die Schaufel gehoben wird, um beispielsweise ein Fahrzeug zu beladen. Es ist daher verständlich, daß das Anheben mittels des Servomotors 10 erst dann erfolgen darf, wenn die Schaufel mittels des Servomotors 1 in die Endlage gelangt ist, in der die Schaufelöffnung nach oben zeigt.
Hierzu ist ein Vorrangsteuerventil 20 vorgesehen, das den Zufluß von Pumpendruckmittel zum Steuerventil 14 für den nachrangingen Servomotor 10 entweder öffnet oder absperrt.
Die Umschaltung des Vorrangsteuerventils 20 erfolgt abhängig vom Steuerdruck in einer Steuerdruckleitung 21, die an das Steuerventil 4 geführt ist und dort in der dargestellten Neutralstellung des Steuerventils mit der Tankleitung 6a verbunden ist, während bei Auslenkung des Steuerventils die Steuerdruckleitung 21 jeweils mit dem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung 2 bzw. 3 verbunden ist.
Ferner ist die Steuerdruckleitung 21 mit einem Umschaltventil 22 verbunden, das abhängig vom Steuerdruck entweder die Steuerdruckleitung 21 oder die zum Steuerventil 14 führende Steuerdruckleitung 24 mit dem Anschluß X verbindet. Auch die Steuerdruckleitung 24 ist in der dargestellten Neutralstellung des Steuerventils 14 mit der Tankleitung 6b verbunden, während bei Auslenkung des Steuerventils aus der
Neutralstellung in eine der Arbeitsstellungen jeweils der in den Arbeitsleitungen 12 bzw. 13 herrschende Arbeitsdruck als Steuerdruck die Steuerdruckleitung 24 beaufschlagt ist.
Die Pumpendruckleitung 5 ist über den Anschluß P nach Fig. 1 mit einer Verstellpumpe 25, beispielsweise einer Axialkolben-Verstellpumpe in Schrägscheibenbauart verbunden, bei der die Schrägscheibe in der dargestellten Weise zwischen zwei Verstellzylindern 2 6 und 27 eingespannt ist. Dabei wird die Schrägscheibe vom kleineren Kolben 28 durch eine Feder sowie durch den Pumpendruck in Richtung des größten Verstellwinkels und damit des größten Verdrängungsvolumens verstellt. Der größere Kolben 29 des Verstellzylinders 2 7 verstellt dagegen die Schrägscheibe abhängig vom Druck im Zylinderraum 30 in Richtung des kleinsten Verdrängungsvolumens.
Zur Einstellung des Druckes im Zylinderraum 30 sind ein Druckregelventil 31 und ein den Förderstrom festlegendes Regelventil 32 vorgesehen.
Am Druckregelventil wird über die einstellbare Federvorspannung der im System gewünschte maximale Pumpendruck eingestellt, der gegensinnig zur Feder auf das Ventil 31 wirkt. Das Druckregelventil 31 wird somit von der Differenz zwischen dem eingestellten Druck unddem tatsächlichen Pumpendruck verstellt und dabei der Zylinderraum 30 entweder mit dem Tank T oder mit der Pumpendruckleitung 5 verbunden. Das Druckregelventil bewirkt somit eine Konstanthaltung des Druckes in der Pumpendruckleitung. Die Verstellpumpe 25 fördert damit nur soviel Druckmittel, wie von den Servomotoren abgenommen wird. Aus der Darstellung geht beispielsweise hervor, daß mit steigendem Pumpendruck das Ventil 31 aus der dargestellten Lage in zunehmendem Maße so verschoben wird, daß der Zylinderraum 30 in zunehmendem Maße mit dem Pumpendruck beaufschlagt wird, so daß die Schrägscheibe auf kleinere Verstellwinkels zurückgeschwenkt wird, in denen der Förderstrom verringert wird.
- δι Das Regelventil 32 ergänzt die Funktion dos Druckregelventils 31 und dient zur Einstellung des Förderstroms der Pumpe. Hierzu ist das Regelventil 32 vom Differenzdruck zwischen dem Pumpendruck der Druckleitung 5 und dem jeweiligen Steuerdruck am Anschluß X einstellbar, wobei der Steuerdruck, wie bereits erläutert, dem Arbeitsdruck am Servomotor 1 oder 10 entspricht. Abhängig von dieser Druckdifferenz wird also ebenfalls das Ventil 32 so verstellt, daß der Zylinderraum 30 mit Pumpendruck beauf-
IQ schlagt bzw. zum Tank hin entlastet wird. Es wird damit der Forderstrom der Pumpe so eingestellt, daß eine bestimmte Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Steuerdruck konstant gehalten wird, d.h. unabhängig vom Arbeitsdruck wird die Verstellgeschwindigkeit der Servomotoren konstant gehalten. Weitere Einzelheiten der Regelung für die Verstellpumpe werden nicht erläutert, da es sich um eine bekannte Regelung, nämlich einen kombinierten Druck-Förderstromregler handelt.
Zur lastabhängigen Druckregelung einer Pumpe 25' mit konstantem Verdrängungsvolumen nach Fig. 2 ist das Regelventil 32' in einer Bypassleitung 5a angeordnet, die von der Druckleitung 5 der Pumpe 25' zum Tank T führt. In der dargestellten Ausgangsschaltstellung der Steuerventile 4, 14 ist die Verbindung von der Pumpe 25' zu den Servomotoren 1, 10 gesperrt und die Steuerleitung 21, 24 zum Tank entlastet, so daß das in der Bypassleitung 5a befindliche Regelventil 32' lediglich von der geringen Kraft der Feder 39 in Schließrichtung belastet ist. Zum Umlauf der Arbeitsflüssigkeit von der Pumpe 25' zum Tank T über die Bypassleitung 5a braucht sich deshalb nur ein in der Bypassleitung 5a und der Steuerleitung 5b wirkende Pumpendruck aufzubauen, der die geringe Schließkraft der Feder 39 überwindet.
Wird ein Servomotor 1, 10 bei Betätigung eines der Steuerventile 4, 14 in eine ihrer Arbeitsschaltstellungen zugeschaltet, wird der sich einstellende Lastdruck genauso wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dem Regelventil 32' über die Steuerleitungen 21, 24 zugeführt und damit eine entsprechend hohe Schließkraft am Regelventil 32' erzeugt und damit eine entsprechende Erhöhung des Pumpendruckes bewirkt, wobei das vom Verbraucher 1, 10 nicht benötigte Arbeitsmittel über das Regelventil 32' zum Tank T geleitet wird. Durch das Regelventil 32' wird unabhängig vom Lastdruck die am Steuerventil 4, 14 auftretende Druckdifferenz konstant gehalten und damit ebenso wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Verstellgeschwindigkeit der Servomotoren bei einer bestimmten Steuerstellung der Steuerventile 4,14 kontant gehalten. Die an den Steuerventilen 4, 14 sich einstellende Druckdifferenz ist durch die Kraft der Feder 39 des Regelventils 32' festgelegt.
Das Druckbegrenzungsventil 40 dient zur Absicherung der Anlage und ist deshalb auf einen entsprechenden Wert eingestellt.
Die Wirkungsweise der Vorrangsteuerung ist folgende: Sobald das Steuerventil 4 für den vorrangigen Servomotor 1 ausgehend von der dargestellten Neutralstellung in die Arbeitsstellung ausgelenkt wird, in der die Schaufel zum Aufnehmen des Ladegutes geschwenkt wird, so stellt sich in der Steuerdruckleitung 21 der dem Arbeitsdruck des Servomotors entsprechende Steuerdruck ein, der auf das Vorrangsteuerventil 20 wirkt und dieses entgegen Federkraft umschaltet, so daß der Zufluß von Pumpendruckmittel zum Steuerventil 14 für den nachrangigen Servomotor 10 unterbrochen ist, der somit nicht betätigt werden kann. Ferner schaltet der Steuerdruck auch das Umschaltventil 22 um, so daß der Steuerdruck des Servomotors 1 an den Anschluß X
gelangt und damit das Regelventil 32, 32' beaufschlagt. In der bereits erläuterten Weise erfolgt nun nach Fig. 1 die Einstellung von Druck und Förderstrom der Verstellpumpe 25 so, daß unabhängig vom Arbeitswiderstand der Servomotor 1 mit konstanter Geschwindigkeit verstellt wird und die Pumpe den erforderlichen Druck erzeugt, während nach Fig. 2 der Druck der Konstantpumpe 25' entsprechend erhöht wird.
Das Steuerventil 4 zeichnet sich noch durch folgende Be-
IQ Sonderheiten aus: Der Steuerschieber wird in der Arbeitsstellung, in der die Öffnung der Schaufel nach oben gebracht wird, in seiner Endlage elektrisch verriegelt, wie dies bei 34 angedeutet ist. An dem Servomotor 1 bzw. der von ihm betätigten Schaufel ist ein nicht dargestellter Endschalter vorgesehen, so daß bei Erreichen der gewünschten Endlage der Schaufel der Steuerschieber des Steuerventils 4 entriegelt wird und damit automatisch durch die Feder 35 das Steuerventil in die Neutralstellung zurückschaltet, in der die Steuerdruckleitung 21 wieder mit dem Tank T verbunden wird, so daß das Vorrangsteuerventil 20 und das Umschaltventil 22 in die dargestellte Lage umschaltet, in der das Steuerventil 14 für den nachrangigen Servomotor 10 mit Pumpendruckmittel versorgt wird und dabei der am Servomotor herrschende Arbeitsdruck von der Steuerdruckleitung 2 4 über das Umschaltventil 22 an den Anschluß X für die Pumpenregelung bzw. lastdruckabhängige Druckregelung nach Fig. 2 gelegt wird.
Die Vorrangsteuerschaltung weist auch den Vorteil auf, daß der Vorgang des Aufnehmens von Ladegut und Anhebens der Last automatisiert wird. Es können nämlich zur Einleitung dieses Vorganges die Steuerschieber beider Steuerventile 4 und 14 zusammen mit einem Handgriff in die entsprechende Endlage verstellt werden. Dabei wird zunächst das Steuerventil 4 elektrisch und das Steuerventil 14 mechanisch ver-
■ (A-
riegelt, während der Zufluß zum Steuerventil 14 sofort unterbrochen wird. Es erfolgt also nach dem Aufnehmen von Ladegut die entsprechende Schaufelverstellung, worauf bei Erreichen der richtigen Schaufelstellung durch den Endschalter das Steuerventil 4 elektrisch entriegelt wird und in die Neutralstellung zurückschaltet, so daß anschließend ohne weitere Bedienung sofort durch den bereits geöffneten Steuerschieber 14 der Hubvorgang für die Schaufel mittels des nachrangigen Servomotors 10 beginnt. Das Zurücknehmen des Steuerventils 14 in die Neutralstellung erfolgt von Hand, wenn die nötige Hubhöhe erreicht ist, worauf dann das Steuerventil 4 zum Auskippen des Ladegutes durch entsprechende Schaufelverstellung betätigt wird, was wiederum zur Folge hat, daß der Zufluß von Druckmittel zum Steuerventil 14 unterbrochen wird, so daß die Schaufel keine ungewollte Höhenverstellung mehr ausführen kann. Ist das Ladegut ausgekippt,so schaltet nach dem Loslassen des Steuerventils 4 dieses selbsttätig durch die Feder in die Neutralstellung zurück, so daß nun der Senkvorgang der Schaufel durch das Steuerventil 14 eingeleitet werden kann.
In der vom vorrangigen Steuerventil 4 zum Tank führenden Leitung 6a ist ein in Richtung des Tankanschlusses T öffnendes Rückschlagventil 38 angeordnet, um beim Auftreten von Tankdrücken, die vom nachrangigen Verbraucher verursacht werden, zu verhindern, daß diese über die Tankleitung 6a und die Steuerleitungen 21 auf die Verstellung des Vorrangsteuerventils 20 und des Umschaltventils 22 wirken, so daß Fehlfunktionen der Steuerung wirkungsvoll unterbunden werden.

Claims (10)

7- PATENTANSPRÜCHE:
1. Hydraulische Vorrangsteuereinrichtung für mindestens zwei Servomotoren, bestehend aus je einem Steuerventil zur Wegesteuerung des Pumpendruckmittels über Arbeitsleitungen zum und vom zugehörigen Servomotor und aus einem Vorrangsteuerventil, das in der den Pumpendruck zum Steuerventil des nachrangingen Servomotors führenden Leitung angeordnet ist, wobei der Arbeitsdruck des vorrangigen Servomotors als Steuerdruck abgegriffen und an das Vorrangsteuerventil zum Beaufschlagen in Schließrichtung über eine Steuerdruckleitung geführt ist, die in der Neutralstellung des Steuerventils für den vorrangigen Servomotor gegenüber dem zum vorrangigen Servomotor führenden Arbeitsleitungen abgesperrt und mit Tank verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auslenken des Steuerventils (4) für den vorrangigen Servomotor (1) aus der Neutralstellung das Vorrangsteuerventil (20) die zum Steuerventil (14) für den nachrangigen Servomotor (10) führende Druckleitung absperrt und ein an das Regelventil (32,32') einer Verstellpumpe (25) bzw. an eine lastdruckabhängige Druckregelung bei Verwendung einer Konstantpumpe (25*) angeschlossenes, vom Steuerdruck beaufschlagtes Umschaltventil (22) von einer den Arbeitsdruck des nachrangigen Servomotors mit dem Regelventil verbindenden Stellung in eine den Steuerdruck (21) mit dem Regelventil (32) verbindenden Stellung umschaltet.
2. Vorrangsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen der zum Steuerventil (14) für den nachrangigen Servomotor (10) führenden Druckleitung (5) bei Rückkehr des Steuerventils (4) für den vorrangigen Servomotor (1) in die Neutralstellung
erfolgt.
3. Vorrangsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (4) für den vorrangigen Servomotor (1) bei Auslenkung in eine bestimmte Endlage verriegelbar ist und nach Entriegelung selbsttätig in die Neutralstellung zurückkehrt.
4. Vorrangsteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entriegelung des Steuerventils (4) abhängig von der Stellung des vorrangigen Servo-
jO motors (1) erfolgt.
5. Vorrangsteuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung des Steuerventils (4) nur bei Auslenkung in einer Arbeitsrichtung des vorrangigen Servomotors (1) erfolgt.
6. Vorrangsteuereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entriegelung des Steuerventils (4) elektrisch erfolgt.
7. Vorrangsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck in der Steuerdruckleitung (21, 24) ein Förderstromregelventil (32,32') beaufschlagt, das gegensinnig vom Druck in der Pumpendruckleitung (5) beaufschlagt ist.
8. Vorrangsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Druckregelventil (31) für die Verstellpumpe (25) vorgesehen ist.
9. Vorrangsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorrangsteuerventil (20) und Umschaltventil (22) in einem Ventil-
block vorgesehen sind, an dessen gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils ein Ventilblock für das vorrangige Steuerventil (4) sowie das nachrangige Steuerventil (14) angeflanscht sind, wobei in den Ventilblöcken durchgehende Leitungen für den Pumpendruck, den Steuerdruck und die zum Tank führende Leitung vorgesehen sind und in dem mittleren Ventilblock Anschlüsse für die Pumpendruckleitung (5), die Steuerdruckleitung und die Leitung (6) zum Tank vorgesehen sind.
10. Vorrangsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum vorrangigen Steuerventil (4) führenden Tankleitung (6) ein in Richtung des Tanks (T) öffnendes Rückschlagventil (38) angeordnet ist.
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