Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durchflussverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen

Abstract

 Vorgeschlagen wird eine Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen, der mit mindestens zwei nachgeschalteten Verbrauchern (1,2,3) in Wirkverbindung steht und den durch mindestens eine regelbare Förderpumpe (7) zur Verfügung gestellten Förderstrom nach dem lastdruckunabhängigen Prinzip über entsprechend ansteuerbare Kompensatoren (10) einem oder mehreren der Verbraucher (1,2,3) zur Verfügung stellt und der jeweils höchste der an den Verbrauchern (1,2,3) anstehenden Drücke dem Regler (8) der Förderpumpe (7) gemeldet wird, wobei die Kompensatoren (10) einerseits einen mit dem jeweiligen Verbraucher (1,2,3) verbindbaren Druckraum (9,24,25) und andererseits einen Federraum (18) beinhalten, die Verbraucher (1,2,3) über entsprechende Kanäle (37,38,39) mit dem Federraum (18) verbindbar sind und in die Verbindungsleitung mindestens ein zwei definierte Stellungen einnehmendes Verschlußelement (12,30,31) eingesetzt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen.

[0002] Bei Steuerschiebern nach dem Prinzip der lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung (LUDV) gibt es unterschiedliche Möglichkeiten des Abgriffes und der Weiterleitung des sogenannten Load-Sensing (LS)-Signals - Einerseits gibt es die Möglichkeit, dieses Signal über ein aufwendiges in die Schiebersektionen integriertes System von Meldeleitungen das Load-Sensing-Signal an den Pumpenregler weiterzuleiten. Andererseits besteht die Möglichkeit, in die Kompensatorkolben weitere Kolben einzubauen, die mit einer relativ schwachen Feder ausgerüstet sind. Die Kompensatorkolben können auch so ausgebildet sein, daß sie über eine Steueröffnung das Load-Sensing-Signal weiterleiten. Die erstgenannte Ausführung ist aufwendig, während die beiden letztgenannten bezüglich der Signalabgabe derart empfindlich sind, daß über die Steuerkanten bei den kleinen Ölströmen ein druckgenaues Weiterleiten des Load-Sensing-Signals nicht immer gewährleistet ist. Dies bewirkt eine ungenaue Ansteuerung des Pumpenreglers, was sich wiederum negativ auf die Gesamtsteuerung, d.h. die Ansteuerung einzelner oder mehrerer Verbraucher auswirkt.

[0003] Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, eine Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen dahingehend weiterzubilden, daß sich eine kostengünstige, einfache und störungsunanfällige Lösung ergibt, bei welcher der benötigte Ölstrom zuverlässig und druckgenau an den Pumpenregler weitergeleitet wird.

[0004] Dieses Ziel wird erreicht durch eine Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen, der mit mindestens zwei nachgeschalteten Verbrauchern in Wirkverbindung steht und den durch mindestens eine regelbare Förderpumpe zur Verfügung gestellten Förderstrom nach dem lastdruckunabhängigen Prinzip über entsprechend ansteuerbare kolbenartige Kompensatoren einem oder mehreren der Verbraucher zur Verfügung stellt und der jeweils höchste der an den Verbrauchern anstehenden Drücke dem Regler der Förderpumpe gemeldet wird, wobei die Kompensatoren einerseits einen mit dem jeweiligen Verbraucher verbindbaren Druckraum und andererseits einen Federraum beinhalten, die Verbraucher über entsprechende Kanäle mit dem Federraum verbindbar sind und in die Verbindungsleitung mindestens ein zwei definierte Stellungen einnehmendes Verschlußelement eingesetzt ist.

[0005] Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Neben kugelförmigen Verschlußelementen können auch geometrisch anders geformte Elemente, wie z.B. Kegel, Verwendung finden.

[0006] Der Erfindungsgegenstand ist anwendbar für eine beliebige Anzahl von Verbrauchern, die über einen nach dem Prinzip der lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung arbeitenden Steuerschieber angesteuert werden. Wesentlicher Vorteil eines kugel- oder kegelförmigen Verschlußelementes gegenüber einem Kolben ist, daß das kugel- oder kegelförmige Verschlußelement lediglich zwei definierte Stellungen kennt, nämlich 'offen' oder 'geschlossen', während bei dem Einsatz eines Kolbens infolge der sich ständig ändernden Richtungswechsel sich lediglich ein sogenanntes Anschnäbeln an den Steuerkanten einstellt, was sich letztendlich in der ungünstigen Abgabe des benötigten Ölstromes widerspiegelt. Dieser Nachteil wird durch das erfindungsgemäße Verschlußelement wirksam behoben, da es nun möglich ist, durch den durch die Kugel- oder Kegelstellung _"offen" freigegebenen Querschnitt einen ausreichenden Ölstrom an den Pumpenregler sowie die weiteren Kompensatoren abzugeben.

[0007] Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben.

[0008] Die einzige Figur zeigt als Prinzipskizze den schematischen Aufbau einer Steuerung mit einer beliebigen Anzahl von Verbrauchern; in diesem Beispiel ausgebildet als Zylinder 1,2,3. Die Zylinder 1,2,3 werden über einen Steuerschieber angesteuert, der nach dem Prinzip der lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung aufgebaut ist, von dem lediglich die Steueröffnungen 4,5,6 dargestellt sind. Diese Steueröffnungen 4,5,6 sind durch den Fahrer veränderbar.

[0009] Unter der Annahme, daß der Zylinder 1 dem höchsten Lastdruck p_z1 unterworfen ist, wird die Verstellpumpe 7 den Förderstrom mit einem um den Load-Sensing-Differenzdruck Δp_LS ihres Reglers 8 höheren Druck ausgeben. Es gilt:

.

[0010] Durch den um den Steuerdruckabfall in der Steueröffnung 4 verminderten Pumpendruck, der im Druckraum 9 wirkt, wird der als Kolben ausgebildete Kompensator 10, dessen Schiebersektion dem Zylinder 1 zugeordnet ist, aufgesteuert, so daß sein Ölstrom diesem Zylinder 1 zufließen kann. Gleichzeitig pflanzt sich der Zylinderdruck p_z1, der als LS-Signal zu dienen hat, über quer verlaufende Kanäle 11 im Kompensatorkolben 10 unter Anheben des hier kugelförmig ausgebildeten Verschlußelementes 12 über die Leitung 13, an welcher in Parallelschaltung auch die übrigen Kompensatorkolben 14,15 liegen, zum Pumpenregler 8 fort. Wie bereits dargelegt, können auch geometrisch anders geformte Verschlußelemente, wie z.B. Kegel, zur Anwendung gelangen. Dieser Druck wirkt über einen in Längsrichtung verlaufenden Verbindungskanal 16 auch im Federraum 17. Damit wirken der Lastdruck p_z1 und der Äquivalenzdruck der Feder 18 dem Druck im Raum 9 entgegen, so daß sich der Kompensatorkolben 10 selbsttätig so einstellt, daß über die sich bildende Drosselstelle 19 der Förderstrom auf den Lastdruck p_z1 vermindert wird. Der Druckabfall an der Drosselstelle 19 entspricht hierbei dem Äquivalenzdruck der Feder 18 (dieser ist relativ gering, 1 bis 8 bar).

[0011] Der Lastdruck P_z1 des Zylinders 1 wird über die Leitung 13 auch den weiteren Kompensatorkolben 14,15 zugeführt. Über die in Längsrichtung verlaufenden Verbindungskanäle 20,21 steht dieser Druck auch in den Federräumen 22,23 der Kompensatoren 14 und 15 an. In den Druckräumen 24,25 wirkt der gleiche um den Druckabfall durch die Steueröffnungen 5,6 verminderte Pumpendruck p_p, wobei entsprechend dem LUDV-Prinzip die Druckabfälle in den Steueröffnungen 4,5,6 aller Verbraucher 1,2,3 gleich sind. Dadurch wird der Druck in den Druckräumen 24,25 durch die sich nach dem Druckwaagenprinzip einstellenden Drosselöffnungen 26,27 auf die gegenüber dem Druck p_z1 im Zylinder 1 niedriger liegenden Drücke p_z2 bzw. p_z3 in den Zylindern 2,3 vermindert. Da in den zu den Kugelsitzen 28,29 führenden quer verlaufenden Kanälen 42,44 nur die Zyliderdrücke p_z2 und p_z3 herrschen, werden die kugelförmigen Verschlußelemente 30,31 durch den über die Leitung 13 eingesteuerten höheren Druck p_z1 auf ihre Sitze 28,29 gedrückt, so daß ein Ölfluß von der Leitung 13 zu den Zylindern 2 und 3 verhindert wird. Das kugelförmige Verschlußelement 12 ist in diesem Beispiel infolge des in diesem Kompensatorkolben 10 herrschenden höheren Druckes von seinem Ventilsitz 32 abgehoben und liegt an einem Anschlag 33 eines von oben in den Kompensatorkolben 10 eingeführten Abschlußelementes 34 an, das gleichzeitig im Federraum 17 die Feder 18 führt. Das kugelförmige Verschlußelement 12,30,31 ist somit in Abhängigkeit des sich am jeweiligen Kompensator 10,14,15 einstellenden höheren Druckes zwischen seinen beiden definierten Stellungen 32,33;28,35;29,36 hin und her bewegbar. Jeder Kompensatorkolben 10,14,15 ist - wie bereits dargelegt - mit in Längsrichtung verlaufenden Kanälen 37,38,39 sowie jeweils zwei quer dazu verlaufenden Kanälen 11,41;42,43;44,45 versehen. Im jeweiligen Abschlußelement 34,46,47 sind ebenfalls in Längsrichtung verlaufende Kanäle 16,20,21 zur Verbindung der Zylinder 1,2,3 mit der zugehörigen Federkammer 17,22,23 eingearbeitet.

[0012] Die Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

• die Querschnitte in den Load-Sensing-Meldeleitungen 11,42,44 sowie die von den kugelförmigen Verschlußelementen 12,30,31 freigegebenen Querschnitte 37,38,39 können ohne nennenswerten Druckabfall den durch den Pumpenregler 8 und/oder durch die Entspannungsblende 48 in den Tank 49 abfließenden Ölstrom durchleiten.
• die Signalgabe ist absolut präzise und zuverlässig, da das kugelförmige Verschlußelement 12,30,31 lediglich zwei definierte Stellungen 32,33;28,35 sowie 29,36 (offen - geschlossen) aufweist und der LS-Strom nicht über Steuerkanten sich einregelnder Kolben abfließt.
• die Leitungsführung ist stark vereinfacht.

Ansprüche

1. Einrichtung zur lastdruckunabhängigen Durchflußverteilung bei einem Steuerschieber für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen, der mit mindestens zwei nachgeschalteten Verbrauchern (1,2,3) in Wirkverbindung steht und den durch mindestens eine regelbare Förderpumpe (7) zur Verfügung gestellten Förderstrom nach dem lastdruckunabhängigen Prinzip über entsprechend ansteuerbare kolbenartige Kompensatoren (10,14,15) einem oder mehreren der Verbraucher (1,2,3) zur Verfügung stellt und der jeweils höchste der an den Verbrauchern (1 oder 2 oder 3) anstehenden Drücke dem Regler (8) der Förderpumpe (7) gemeldet wird, wobei die Kompensatoren (10,14,15) einerseits einen mit dem jeweiligen Verbraucher (1,2,3) verbindbaren Druckraum (9,24,25) und andererseits einen Federraum (17,22,23) beinhalten, die Verbraucher über entsprechende Kanäle (11,37,16;42,38,20;44,39,21) mit dem Federraum (17,22,23) verbindbar sind und in die Verbindungsleitung (37,16;38,20;39,21) mindestens ein zwei definierte Stellungen (32,33;28,35;29,36) einnehmendes Verschlußelement (12,30,31) eingesetzt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (12,30,31) eine Kugel ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement eine kegelförmige Sitzfläche aufweist.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kompensator (10,14,15) mindestens einen (37,16;38,20;39,21) in Längsrichtung sowie mindestens zwei quer dazu verlaufende Kanäle (11,41;42,43;44,45)beinhaltet, wobei der in Längsrichtung verlaufende verschließbare Kanal (37,16;38,20;39,21) die Verbraucher (1,2,3) und die jeweiligen Federräume (17,22,23) miteinander verbindet, einer der quer verlaufenden Kanäle (11 oder 42 oder 44) bei Auslenkung eines der Kompensatoren (10 oder 14 oder 15) das hier anstehende Drucksignal an den in Längsrichtung verlaufenden Kanal (37 oder 38 oder 39) weiterleitet und ein weiterer quer verlaufender Kanal (41 oder 43 oder 45) dieses Signal über eine Leitung (13) einerseits an die Federräume (22,23 oder 17,22 oder 17,23) der weiteren Kompensatoren (14,15;10,14;10,15) und andererseits dem Regler (8) der Pumpe (7) übermittelt.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (12,30,31) zwischen den quer zur Längsleitung (37,38,39) verlaufenden Kanälen (11,41;42,43;44,45) eingesetzt ist.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (12,30,31) zwischen einem zylinderraumseitigen Ventilsitz (32,28,29) und einem federraumseitigen Anschlag (33,35,36) bewegbar ist.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (33,35,36) durch eine Stirnseite eines in den Kompensator (10,14,15) eingesetzten Abschlußelementes (34,46,47) gebildet ist, das gleichzeitig als Führung für die Feder (18) dient.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Federraum (17,22,23) führende Kanal (16,20,21) durch das Abschlußelement (34,46,47) verläuft.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Federraum (17,22,23) führende Kanal innerhalb der Wandung des Kompensators (10,14,15) verläuft.

Zeichnung