Hydraulikanlage zur Betätigung von Arbeitsgeräten an Fahrzeugen

Abstract

 Hydraulikanlagen zur Betätigung von Arbeitsgeräten, die von einem Fahrzeug mitgeführt sind und zwei je von einer Pumpe gespeiste Hydraulikstromkreise aufweisen, sind bis­her in energetisch günstiger Weise nicht derart miteinander verknüpfbar, daß zusätzlich jeder Hydraulikstromkreis ent­weder nur von der Pumpe des anderen Hydraulikstromkreises oder von beiden Pumpen beliefert werden kann.
Um dieses zu ermöglichen, ist

a) beiden Pumpen 2, 11 eine Bypassleitung 8 mit einem elek­trisch ansteuerbaren Kurzschlußventil 9 zugeordnet,

b) erfolgt die Verknüpfung der beiden Hydraulikstromkreise über ein aktives, elektrisch ansteuerbares, im nicht an­gesteuerten Zustand geschlossenes Verknüpfungselement (Sperrventil 19) das einen Druckmitteldurchfluß in beiden Richtungen erlaubt und

c) erfolgt die Ansteuerung der Kurzschlußventile 9, 16 sowie des Sperrventils 19 über eine logische Schaltung 22 in Abhängigkeit von Schaltstellung eines Betätigungselementes mit mehreren Schaltstellungen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanlage zur Betätigung von Arbeitsgeräten, die von einem Nutzfahrzeug, insbesonde­re einem land- und/oder bauwirtschaftlich nutzbaren Schlepper mitgeführt sind, bestehend aus einem ersten und einem zweiten jeweils von einer Pumpe mit Druckmittel versorgten Hydraulik­stromkreis, die beide zwecks Einspeisung des von der Pumpe des einen Hydraulikstromkreises geförderten Druckmittels in den an­deren Hydraulikstromkreis miteinander verknüpfbar sind und für jedes der angeschlossenen Arbeitsgeräte ein mittels eines Be­tätigungsgliedes schaltbares Steuerventil enthalten, und von denen ein Hydraulikstromkreis ein in einer Bypassleitung der einen Pumpe liegendes Kurzschlußventil aufweist, das bei Betä­tigung eines der Steuerventile dieses Hydraulikstromkreises schließt.

[0002] Eine Hydraulikanlage dieser Bauart ist in der Zeitschrift O + P "Ölhydraulik und Pneumatik" 24 (1980) Nr. 11, Seite 810, zu Bild 4 beschrieben. Bei der bekannten Hydraulikanlage über­nimmt allerdings der erste Hydraulikstromkreis lediglich die Versorgung der Lenkeinrichtung des Fahrzeuges, während der zwei­te Hydraulikstromkreis als Arbeitskreis zur Druckmittelversor­gung verschiedenster Arbeitsgeräte ausgelegt ist. In diesen Hy­draulikstromkreis wird das im Hydraulikstromkreis der Lenkung nicht benötigte Druckmittel über ein passives Bauelement, einem Rückschlagventil, eingespeist. Um einen möglichst verlustarmen Betrieb zu erhalten, ist in einer Bypassleitung der Pumpe des zweiten Hydraulikstromkreises ein Kurzschlußventil an­geordnet, das normalerweise geöffnet ist, so daß das geför­derte Druckmittel drucklos zum Tank abfließen kann, und erst bei der Betätigung eines der Steuerventile dieses Hydraulik­stromkreises des Bypass schließt. In diesem Fall werden die eingeschalteten Arbeitsgeräte mit dem von der Lenkung nicht benötigten Druckmittelstrom der ersten Pumpe und dem Druck­mittelstrom der zweiten Pumpe beliefert.

[0003] Die bekannte Hydraulikanlage weist zwar im Vergleich mit an­deren bekannten Hydraulikanlagen die geringsten Leistungsver­luste auf, sie zeigt jedoch keine Möglichkeit auf, wie eine ähnlich verlustarme Hydraulikanlage aufgebaut sein müßte, bei der der erste Hydraulikstromkreis nicht zur Versorgung der Lenkeinrichtung benutzt wird, sondern wie der zweite Hydrau­likstromkreis zur Versorgung von verschiedenen Arbeitsgeräten dient, wenn zusätzlich die Forderung besteht, jeden der Hy­draulikstromkreise wahlweise mit in dem anderen Hydraulikstrom­kreis nicht benötigten Druckmittel zu beliefern.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, die genannte Forderung bei ein­fachstem Aufbau der Hydraulikanlage zu erfüllen.

[0005] Die Lösung dieser Aufgabe ist durch folgende Maßnahmen sicher­gestellt:

a) Auch der anderen Pumpe ist eine Bypassleitung mit einem elek­trisch ansteuerbaren Kurzschlußventil zugeordnet,

b) die Verknüpfung der beiden Hydraulikstromkreise erfolgt über ein aktives, elektrisch ansteuerbares, im nicht angesteuerten Zustand geschlossenes Verknüpfungselement (Sperrventil), das einen Druckmitteldurchfluß in beiden Richtungen er­laubt und

c) die Ansteuerung der Kurzschlußventile sowie des Sperrven­tils im Sinne der gewünschten Verknüpfung der Hydraulik­stromkreise erfolgt über eine logische Schaltung in Abhän­gigkeit von der Schaltstellung eines Betätigungselementes mit mehreren Schaltstellungen, das in einem die logische Schaltung mit elektrischem Strom versorgenden Stromkreis liegt, der durch Betätigung eines der Betätigungsglieder der Steuerventile schließbar ist.

[0006] Die erfindungsgemäße Hydraulkanlage zeichnet sich durch sehr geringe Verlustleistungen aus, da bei nicht benutzten Arbeits­geräten die Druckmittelströme beider Pumpen im Kurzschluß zum Tank zurückgeleitet werden. Die Durchlässigkeit des Verknüpfungs­elementes für Druckmittel in beiden Richtungen läßt es zu, Druck­mittel aus dem einen Hydraulikstromkreis in den anderen und um­gekehrt zu fördern, wobei in jedem Hydraulikstromkreis mindestens zwei verschieden große Druckmittelströme, bei Verwendung von Pumpen unterschiedlichen Fördervermögens sogar deren drei, zur Auswahl stehen. Die elektrische Ansteuerbarkeit der Ventile er­möglicht es ferner, diese mittels einer einfach aufgebauten Steuerung zu betätigen. Die möglichen Verknüpfungen der Hydrau­likstromkreise sind mittels eines gesonderten Betätigungselemen­tes in übersichtlicher Weise darstell- und betätigbar.

[0007] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben.

[0008] Anspruch 3 zeigt eine weitere Anordnung auf für eine bedienungs­freundliche Vorwahl der Verknüpfung der Hydraulikstromkreise.

[0009] Der Vorschlag gemäß Anspruch 4 ermöglicht es, über die bis­her angegebene Verknüpfungsmöglichkeit hinaus den Druckmit­telstrom der Pumpe des ersten Hydraulikstromkreises in den zweiten Hydraulikstromkreis einzuspeisen und umgekehrt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Pumpen unterschiedliche Fördervolumina aufweisen und die Arbeitsgeräte jeweils eines Hydraulikstromkreises unterschiedlichen Druckmittelbedarf ha­ben, Außerdem ist diese Verknüpfungsweise der Hydraulikstrom­kreise bei einem Ausfall der Pumpe des das zu benutzende Ar­beitsgerät speisenden Hydraulikstromkreises nützlich.

[0010] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.

[0011] Die erfindungsgemäße Hydraulikanlage weist einen ersten Hy­draulikstromkreis auf, der eine von einem Motor 1 angetrie­bene Pumpe 2 enthält, die Druckmittel aus einem Behälter 3 ansaugt und über eine Zulaufleitung 4 den Steuerventilen 5 für die Arbeitsgeräte dieses Hydraulikstromkreises zuführt. Von diesen Steuerventilen ist in der Zeichnung lediglich ei­nes gezeigt. Es handelt sich dabei um ein elektrisch propor­tional ansteuerbares Ventil, dessen Magnetspulen 5a,5b in Ab­hängigkeit von der Größe der Auslenkung eines mit einer Hand­habe 6a versehenen Betätigungsgliedes 6 durch eine Bedienungs­person unterschiedlich ansteuerbar sind. Die hierfür jeweils benötigte Spannung wird in bekannter Weise an einem Spannungs­teiler 6b, der mit der Fahrzeugbatterie 7 verbunden ist, ab­gegriffen. Von der Zulaufleitung 4 zweigt eine zum Behälter 3 zurückführende Bypassleitung 8 ab, in welcher ein Kurzschluß­ventil 9 liegt, das in nicht angesteuertem Zustand die Bypass­leitung 8 durchgängig schaltet. Zur Absicherung dieses Hydrau­ likstromkreises ist ferner parallel zum Kurzschlußventil 9 ein Druckbegrenzungsventil 10 angeordnet.

[0012] Der zweite Hydraulikstromkreis der erfindungsgemäßen Hydrau­likanlage weist eine Pumpe 11 mit gegenüber dem der Pumpe 2 größerem Fördervermögen auf, die ebenfalls von dem Motor 1 angetrieben ist und über eine Zulaufleitung 12 Druckmittel zu den Steuerventilen 13 der Arbeitsgeräte dieses Hydraulik­stromkreises führt. Auch hier ist von dem vorhandenen Steuer­ventilen lediglich eines gezeigt, das in der gleichen Weise wie das Steuerventil 5 des ersten Hydraulikstromkreises mittels eines Betätigungsgliedes 14 elektrisch proportional ansteuer­bar ist. Auch von der Zulaufleitung 12 dieses Hydraulikstrom­kreises zweigt eine zum Behälter 3 zurückführende Bypasslei­tung 15 ab, in der in gleicher Weise wie im ersten Hydraulik­stromkreis ein Kurzschlußventil 16 und ein Druckbegrenzungs­ventil 17 angeordnet sind.

[0013] Die Zulaufleitungen 4, 12 des ersten und des zweiten Hydraulik­stromkreises sind über eine Leitung 18 miteinander verbunden, in der ein in nicht angesteuertem Zustand in Sperrstellung ge­schaltetes, elektrisch betätigbares Sperrventil 19 liegt. Zwischen den Einmündungsstellen der Leitung 18 bzw. der By­passleitungen 8, 15 in die Zulaufleitungen 4, 12 befindet sich ferner je ein zur Pumpe 2, 11 hin schließendes Rückschlagven­til 20,21.

[0014] Die Ansteuerung der Kurzschlußventile 9, 16 und des Sperrven­tils 19 erfolgt mittels einer unter Verwendung von logischen NAND-Gliedern aufgebauten Schaltung 22, die für jeden Hydrau­ likstromkreis einen gesonderten Schaltungsteil 22a, 22b auf­weist. Mit elektrischem Strom versorgt werden die Schaltungs­teile 22a, 22b über je einen Schalter 23,24 mit mehreren Schaltstellungen und über das Betätigungsglied 6, 14 von der Fahrzeugbatterie 7 aus. Diese Versorgung erfolgt allerdings nur bei betätigtem Betätigungsglied 6, 14, wogegen der Strom­kreis bei unbetätigtem Betätigungsglied unterbrochen ist.

[0015] Die logische Schaltung 22 ist so aufgebaut, daß je nach Schaltstellung des Betätigungselementes bei Betätigung eines Betätigungsgliedes 6, 14 dem von dem angesteuerten Steuerventil 5, 13 belieferten Arbeitsgerät verschieden große Druckmittel­mengen zuführbar sind. Damit gestattet sie es, jeden der Hy­draulikstromkreise wahlweise mit der von der Pumpe 2 geliefer­ten kleinen Druckmittelmenge, der von der Pumpe 11 gelieferten größeren Druckmittelmenge und der Summe der Druckmittelmengen beider Pumpen 2, 11 zu beliefern. Bezogen auf den gewünschten Antrieb eines Arbeitsgerätes des ersten Hydraulikstromkreises wird in der Schaltstellung "klein" des Betätigungselementes 23 nur das zum gleichen Hydraulikstromkreis wie das betätigte Be­tätigungsglied 6 gehörende Kurzschlußventil 9 angesteuert, d. h. die Bypassleitung 8 gesperrt, so daß das von der Pumpe 2 bisher im drucklosen Umlauf geförderte Druckmittel nunmehr zum betätig­ten Steuerventil 5 gelangt. Da das Sperrventil 19 seine ge­schlossene Schaltstellung beibehält, sind beide Hydraulikstrom­kreise voneinander getrennt und unabhängig voneinander benutz­bar. In der Schaltstellung "mittel" wird das Kurzschlußventil 16 des zweiten Hydraulikstromkreises und das Sperrventil 19 ange­steuert, so daß das von der Pumpe 11 geförderte Druckmittel im ersten Hydraulikstromkreis zur Verfügung steht. In der Schalt­stellung "groß" werden beide Kurzschlußventile 9, 16 sowie das Sperrventil 19 angesteuert, wodurch in jedem der Hydraulik­stromkreise die gesamte Fördermenge der Pumpen 2, 11 zur Ver­fügung steht.

[0016] Bezogen auf einen erwünschten Antrieb eines Arbeitsgerätes des zweiten Hydraulikstromkreises wird in der Schaltstellung "klein" des Betätigungselementes 24 das Kurzschlußventil 9 des ersten Hydraulikstromkreises und das Sperrventil 19 angesteuert, so daß nunmehr das von der Pumpe 2 des ersten Hydraulikstromkreises ge­förderte Druckmittel im zweiten Hydraulikstromkreis zur Verfü­gung steht. In der Schaltstellung "mittel" wird lediglich das Kurzschlußventil 16 dieses Hydraulikstromkreises angesteuert, so daß dieser Hydraulikstromkreis von der ihm zugeordneten Pum­pe 11 versorgt wird. Dagegen werden in der Schaltstellung "groß" wiederum beide Kurzschlußventile 9, 16 und das Sperrventil 19 an­gesteuert, so daß, wie bereits zum ersten Hydraulikstromkreis beschrieben, in beiden Stromkreisen die gesamte Fördermenge der Pumpen 2, 11 verfügbar ist.

[0017] Anstelle eines Betätigungselementes 23 bzw. 24 für jeweils alle Betätigungsglieder 6, 14 eines Hydraulikstromkreises ist es selbstverständlich auch möglich, jedem Betätigungsglied ein solches Betätigungselement zuzuordnen. Dies bietet den Vorteil, daß jedes Arbeitsgerät dieses Hydraulikstromkreises ohne wie­derholtes Umschalten des Betätigungselementes mit der optimalen Druckmittelmenge versorgt werden kann.

Ansprüche

1. Hydraulikanlage zur Betätigung von Arbeitsgeräten, die von einem Nutzfahrzeug, insbesondere einem land- und/­oder bauwirtschaftlich nutzbaren Schlepper mitgeführt sind, bestehend aus einem ersten und einem zweiten je­weils von einer Pumpe (2, 11) mit Druckmittel versorgten Hydraulikstromkreis, die beide zwecks Einspeisung des von der Pumpe des einen Hydraulikstromkreises geförderten Druckmittels in den anderen Hydraulikstromkreis über eine ein Verknüpfungselement enthaltende Leitung (18) mitein­ander verknüpfbar sind und für jedes der angeschlossenen Arbeitsgeräte ein mittels eines Betätigungsgliedes (6, 14) schaltbares Steuerventil (5, 13) enthalten, und von denen ein Hydraulikstromkreis ein in einer Bypassleitung (15) der einen Pumpe (11) liegendes Kurzschlußventil (16) auf­weist, das bei Betätigung eines der Steuerventile (13) dieses Hydraulikstromkreises schließt,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Auch der anderen Pumpe (2) ist eine Bypassleitung (8) mit einem elektrisch ansteuerbaren Kurzschlußventil (9) zugeordnet,

b) die Verknüpfung der beiden Hydraulikstromkreise erfolgt über ein aktives, elektrisch ansteuerbares, im nicht an­gesteuerten Zustand geschlossenes Verknüpfungselement (Sperrventil (19)), das einen Druckmitteldurchfluß in beiden Richtungen erlaubt und

c) die Ansteuerung der Kurzschlußventile (9, 16) sowie des Sperrventils (19) im Sinne der gewünschten Ver­knüpfung der Hydraulikstromkreise erfolgt über eine logische Schaltung (22) in Abhängigkeit von der Schalt­stellung eines Betätigungselementes (Schalter) mit mehreren Schaltstellungen, das in einem die logische Schaltung (22) mit elektrischem Strom versorgenden Stromkreis liegt, der durch Betätigung eines der Be­tätigungsglieder (6, 14) der Steuerventile (5, 13) schließ­bar ist.

2. Hydraulikanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedem Hydraulikstromkreis ein Betätigungselement (Schalter (23,24)) mit einem gesonderten logischen Schal­tungsteil (22a,22b) zugeordnet ist, wobei in betätigtem Zustand eines Betätigungsgliedes (6, 14) der logische Schal­tungsteil (22a,22b) in einer ersten Schaltstellung (klein, mittel) des dem betätigten Betätigungsgliedes (6, 14) zuge­ordneten Betätigungselementes (Schalter (23,24)) das Schlies­sen des Kurzschlußventils (9, 16) dieses Hydraulikstromkreises bewirkt, dagegen in einer zweiten Schaltstellung (groß,groß) das Schließen beider Kurzschlußventile (9, 16) sowie das Öff­nen des Verknüpfungselements (Sperrventil (19)) bewirkt.

3. Hydraulikanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedem Betätigungsglied (6, 14) der Steuerventile (5, 13) ein Betätigungselement zugeordnet ist.

4. Hydraulikanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei betätigtem Betätigungsglied (6, 14) eines Hydrau­likstromkreises in einer dritten Schaltstellung (mittel, klein) des Betätigungselements (Schalter (23,24) das Kurzschlußventil (16,9) des jeweils anderen Hydraulikstrom­kreises geschlossen sowie das Verknüpfungselement (Sperr­ventil (19)) geöffnet ist und daß in die Zulaufleitungen (4, 12) der beiden Hydraulikstromkreise stromaufwärts der Einmündung der Leitung (18) ein zur Pumpe (2,11) hin schlies­sendes Rückschlagventil (20,21) angeordnet ist.

Zeichnung