[0001] Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Zweikreissystem gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
[0002] In der
US 6,170,261 B1 ist ein hydraulisches Zweikreissystem eines mobilen Arbeitsgerätes, beispielsweise
eines Ketten- oder Raupengerätes offenbart. Bei derartigen Raupengeräten hat das Fahrwerk
zwei Ketten, die jeweils über einen der hydraulischen Kreise getrennt voneinander
ansteuerbar sind. An die beiden hydraulischen Kreise des Kettengerätes sind des Weiteren
noch ein Drehwerk sowie Aggregate der Ausrüstung, wie beispielsweise der Ausleger,
der Löffelstiel und der Löffel angeschlossen. Jeder der beiden hydraulischen Kreise
wird von einer eigenen Verstellpumpe mit Druckmittel gespeist, die in Abhängigkeit
vom jeweils höchsten Lastdruck der Verbraucher im jeweils zugeordneten Kreis angesteuert
wird.
[0003] Für den Fall, dass beispielsweise neben den beiden Ketten noch zumindest ein Verbraucher
der Ausrüstung betätigt werden soll, besteht die Möglichkeit, zur Vermeidung einer
Druckmittelunterversorgung beide hydraulische Kreise zusammenzuschalten. Diese Zusammenschaltung
erfolgt über ein Zusammenschaltventil, über das die mit den beiden Pumpen verbundenen
Druckleitungen sowie die Lastdruckmeldeleitungen der beiden Kreise zusammengeschaltet
werden. Die Ansteuerung des Zusammenschaltventils erfolgt in Abhängigkeit von der
Druckmittelzufuhr zum zusätzlichen Verbraucher. Zusätzlich kann die Bedienperson manuell
eingreifen und die beiden Kreise manuell zusammenschalten.
[0004] Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass beispielsweise bei der Ansteuerung eines an
den einen hydraulischen Kreis angeschlossenen Verbrauchers mit hohem Druckmittelbedarf
und geringem Druck und bei Ansteuerung eines an den anderen Kreis angeschlossenen
Verbrauchers mit geringem Druckmengenbedarf und hohem Druck beide Kreise über das
Zusammenschaltventil verbunden werden, so dass der höhere Lastdruck des letztgenannten
Kreises auch im erstgenannten Kreis anliegt. Aufgrund dieses höheren Lastdrucks wird
die Pumpe des ersten Kreises hochgefahren, so dass beide Kreise auf das höhere Druckniveau
angehoben werden. Der Druck im erstgenannten hydraulischen Kreis muss dann entsprechend
wieder auf das dort erforderliche Druckniveau abgedrosselt werden, was erhebliche
Energieverluste zur Folge hat. Ein weiterer Nachteil der in der
US 6,170,261 B1 beschriebenen Lösung besteht darin, dass ein erheblicher Aufwand zur Ansteuerung
des Zusammenschaltventils erforderlich ist.
[0005] In der
DE 102 55 738 A1 der Anmelderin ist ein verbessertes Zweikreissystem gezeigt, bei dem eine Zusammenschaltventilanordnung
mit zwei Druckwaagen ausgeführt ist, von denen jeweils eine einem der Kreise zugeordnet
ist und über die in Abhängigkeit vom Lastdruck und vom Pumpendruck im zugeordneten
Kreis die Verbindung zum anderen Kreis aufsteuerbar ist. Nachteilig bei dieser Lösung
ist, dass die Zusammenschaltventilanordnung einen vergleichsweise komplexen Aufbau
aufweist.
In der
DE 41 00 988 C2 ist ein hydraulisches Zweikreissystem offenbart, bei dem die Summierung in Abhängigkeit
von der Ansteuerung bestimmter Verbraucher schaltbar ist. Zur Beseitigung der eingangs
beschriebenen Nachteile wird dabei das Zusammenschalten der beiden Kreise zu einem
Einkreissystem auf Fälle begrenzt, in denen dies energetisch sinnvoll ist.
Bei dieser bekannten Lösung erfolgt das Zusammenschalten über eine Zusammenschaltventilanordnung,
die in einer Grundposition die beiden Kreise zu einem Einkreissystem verbindet. Die
Zusammenschaltventilanordnung hat ein Zusammenschaltventil, das sich über eine Vorsteuer-Wegeventilanordnung
aus der vorbeschriebenen Grundposition in eine Sperrposition verstellen lässt, um
die Summierung zu deaktivieren. Diese Verstellung erfolgt über eine Vorsteuerventilanordnung,
die in Abhängigkeit von den Lastdrücken der Verbraucher der beiden Kreise ansteuerbar
ist.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass die Zusammenschaltventilanordnung in der Grundposition
stets summiert und erst bei bestimmten Betriebsbedingungen die Summierung deaktiviert.
Um nun mit dieser Deaktivierung die eingangs erläuterten ungünstigen Betriebszustände
für die Summierung zu unterbinden, auf der anderen Seite jedoch die Summierung in
einem weiten Bereich der Ansteuerung der Verbraucher zu ermöglichen, ist ein erheblicher
vorrichtungstechnischer Aufwand erforderlich, um die Vorsteuer-Wegeventilanordnung
und deren Ansteuerung zu realisieren.
Aus der
US 2007/0044464 A1 ist ein hydraulisches Zweikreissystem bekannt, wobei zu jedem hydraulischen Kreis
eine Verstellpumpe gehört, über die diesem Kreis zugeordnete hydraulische Verbraucher
mit Druckmittel versorgbar sind. Das hydraulische Zweikreissystem umfasst auch ein
Zusammenschaltventil, das elektrisch betätigbar ist und von einer elektronischen Steuereinheit
in Abhängigkeit von gewissen Parametern auf- und zugesteuert wird.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Zweikreissystem zu schaffen,
das bei geringem vorrichtungstechnischem Aufwand eine im Hinblick auf den Energieaufwand
optimierte Summierung gewährleistet.
[0007] Diese Aufgabe wird durch ein hydraulisches Zweikreissystem mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1 gelöst.
[0008] Bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen Zweikreissystem werden die jeweils einem
Kreis zugeordneten Verbraucher über eine Verstellpumpe mit Druckmittel versorgt. Die
beiden hydraulischen Kreise lassen sich mittels eines Zusammenschaltventils miteinander
verbinden, so dass die Verstellpumpe des einen Kreises Druckmittel in den anderen
Kreis summiert. Es ist eine Deaktivierungseinrichtung vorgesehen, über die der Druckmittelbedarf
in beiden Kreisen erfassbar ist, und über die das Zusammenschaltventil deaktivierbar
ist, wenn der Druckmittelbedarf im einen Kreis kleiner als der maximale Pumpenförderstrom
und größer als ein Umschalt-Druckmittelbedarf ist.
[0009] Erfindungsgemäß weist das Zusammenschaltventil einen Ventilschieber auf, der zwei
in einer Richtung wirksame Steuerflächen hat, von denen eine vom höchsten Lastdruck
im ersten hydraulischen Kreis und die andere vom Pumpendruck im zweiten hydraulischen
Kreis beaufschlagbar ist. Der Ventilschieber hat des Weiteren zwei in der anderen
Richtung wirksame Steuerflächen, von denen die eine vom höchsten Lastdruck im zweiten
hydraulischen Kreis und die andere vom Pumpendruck im ersten hydraulischen Kreis beaufschlagbar
ist. Ein derartiges ΔΔp-Ventil ist im Detail in der nachveröffentlichten
DE 10 2006 053 897 erläutert.
[0010] Über ein derartiges Zusammenschaltventil wird in beiden Kreisen lediglich der den
tatsächlichen Anforderungen entsprechende Lastdruck zur jeweils zugeordneten Verstellpumpe
gemeldet, so dass in dem Fall, in dem in einem der Kreise ein hoher Druck bei geringem
Druckmittelbedarf anliegt, die Verstellpumpe dieses Kreises nicht hochgefahren und
somit die Energieverluste gegenüber den eingangs beschriebenen Lösungen erheblich
minimiert sind. Diese Lösung lässt es jedoch zu, dass in dem Fall, in dem in einem
der Kreise ein hoher Druck bei hohem Druckrriittelbedarf anliegt, dieser hohe Druck
in den zweiten Kreis gemeldet wird, falls in diesem ein niedriger Lastdruck anliegt.
[0011] Weiter erfindungsgemäß hat diese Deaktivierungseinrichtung ein Deaktivierungsventil,
über das zum Deaktivieren der Summierung jeweils eine der beiden in einer Richtung
wirksamen, mit dem Pumpendruck im ersten oder dem Lastdruck im zweiten hydraulischen
Kreis beaufschlagten Steuerfläche des Ventilschiebers des Zusammenschaltventils mit
dem Lastdruck bzw. dem Pumpendruck im jeweils anderen Kreis beaufschlagbar ist, so
dass die resultierende Steuerdruckdifferenz am Ventilschieber gleich null ist.
[0012] Auf diese Weise lassen sich die eingangs beschriebenen, energetisch ungünstigen Betriebszustände
zuverlässig vermeiden, wobei die Summierung nach den üblicherweise vorgesehenen Kriterien
zugeschaltet wird, während die Deaktivierung dieser Summierung unabhängig von diesen
Kriterien in Abhängigkeit vom individuellen Druckmittelbedarf im jeweiligen Kreis
erfolgt. D. h. im Unterschied zu der Lösung gemäß der
DE 41 00 988 C2 erfolgt das Aktivieren und Deaktivieren der Summierung weitestgehend unabhängig voneinander,
wobei die Deaktivierungseinrichtung unabhängig von den die Zusammenschaltventilanordnung
beaufschlagenden Steuerdrücken die Summierung deaktivieren kann.
[0013] Eine derartige Regelstrategie und ein derartiges Zweikreissystem lassen sich allgemein
bei LS-Systemen, bei LUDV-Systemen und auch bei EFM-Systemen (Electronic Flow Management)
einsetzen. Der Grundaufbau von LUDV-Systemen ist beispielsweise in der nachveröffentlichten
Patentanmeldung
DE 10 2006 053 897 beschrieben. Die Ansteuerung von Verbrauchern nach dem EFM-Prinzip ist in der
DE 103 54 022 A1 erläutert, der Inhalt beider Patentanmeldungen zählt zur Offenbarung der vorliegenden
Patentanmeldung, so dass im Folgenden nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen
Elemente erläutert werden müssen.
[0014] Es wird bevorzugt, wenn der Ventilschieber zur Deaktivierung in beiden Richtungen
mit den Pumpendrücken im ersten und im zweiten Kreis beaufschlagt ist.
[0015] Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Deaktivierungsventil ein stetig verstellbares
Wegeventil sein, dass vier Druckmittelanschlüsse und drei Steueranschlüsse hat, wobei
in einer Grundstellung des Deaktivierungsventils an zwei Eingangsanschlüssen der Lastdruck
im ersten bzw. im zweiten Kreis anliegt und über zugeordnete Ausgangsanschlüsse die
entsprechenden Steuerflächen mit dem jeweiligen Lastdruck beaufschlagt sind. Beim
Verstellen des Ventilschiebers aus dieser Grundstellung sind die Eingangsanschlüsse
zusteuerbar und zwei weitere Eingangsanschlüsse aufsteuerbar, über die jeweils diejenige
Steuerfläche, die in der Grundstellung mit dem Lastdruck des einen Kreises beaufschlagt
ist, beim Verstellen des Ventilschiebers mit dem Pumpendruck des anderen Kreises beaufschlagt
wird - die auf den Ventilschieber wirksame Steuerdruckdifferenz ist dann null, so
dass dieser in die Grundposition zurückverstellt wird.
[0016] Alternativ kann die Deaktivierungseinrichtung mit einem proportional verstellbaren
Vorsteuerventil ausgeführt sein, über das zumindest eine der Steuerflächen des Ventilschiebers
mit einem höheren oder einem niedrigeren Steuerdruck beaufschlagbar ist, so dass dieser
in eine vorbestimmte Richtung verstellbar ist, um die Summierung gesteuert aufzuheben.
[0017] Bei einer bevorzugten Lösung ist das Vorsteuerventil als stetig verstellbares Wegeventil
ausgeführt, über das zur Deaktivierung beide in einer Richtung wirksame Steuerflächen
miteinander verbindbar sind, so dass dann in jeder Richtung jeweils der höhere Pumpendruck
eines Kreises wirkt oder eine der Steuerflächen entlastbar ist.
[0018] Diese Entlastung erfolgt dann vorzugsweise durch eine Verbindung mit einem Tank,
so dass dann durch geeignete Ansteuerung dieses Vorsteuerventils das Zusammenschaltventil
in seine Mittelstellung verstellbar ist.
[0019] Alternativ kann das Vorsteuerventil auch als Druckreduzierventil ausgeführt sein
über das der auf eine der in einer Richtung wirksamen Steuerflächen wirkende Druck
verändert wird, um das Zusammenschaltventil gesteuert in seine Grundposition zu verstellen.
Dabei kann jeder Verstellrichtung ein Druckreduzierventil zugeordnet werden.
[0020] Die Ansteuerung des Vorsteuerventils oder des Deaktivierungsventils erfolgt vorzugsweise
elektrisch. Selbstverständlich ist jedoch auch eine hydraulische oder elektrohydraulische
Ansteuerung möglich.
[0021] Beim erfindungsgemäßen Zweikreissystem werden vorzugsweise die Pumpen drücke und/oder
die Lastdrücke in den Kreisen über Drucksensoren oder dergleichen erfasst.
[0022] In Kenntnis der von den Drucksensoren erfassten Drücke kann dann in Abhängigkeit
von der zu erwartenden Leistungssteigerung (Q und Δ
p bzw. Druckerhöhung in einem Kreis) abgeschätzt werden, ob eine Summierung sinnvoll
ist oder nicht.
[0023] Die Richtung der Summierung kann über einen Wegsensor zum Erfassen der Ventilschieberposition
des Zusammenschaltventils erfasst werden.
[0024] Zur Ermittlung des Ist-Druckmittelvolumenstroms oder der hydraulischen Leistung kann
die Pumpendrehzahl und deren Schwenkwinkel erfasst werden.
[0025] In Abhängigkeit von den Signalen dieser oder weiterer Sensoren können dann das Deaktivierungsventil,
das Vorsteuerventil oder die Zumessblende angesteuert werden, um das Zusammenschaltventil
in seine Sperrstellung zu bringen.
[0026] D. h. ein derartiges System ermöglicht die Ansteuerung der Verbraucher nach dem LS-/LUDV-Prinzip
oder nach dem EFM-Prinzip, wobei im erstgenannten Fall die Pumpe in Abhängigkeit vom
höchsten Lastdruck der Verbraucher angesteuert wird, während nach dem EFM-Prinzip
die Pumpe und auch die Zumessblende in Abhängigkeit von Sollwerten verstellt wird,
die über eine Bedienperson, beispielsweise mittels eines Joysticks eingestellt werden.
[0027] Bei LS- oder LUDV-Systemen ist der jedem Verbraucher zugeordnete Zumessblende eine
Individualdruckwaage zugeordnet. Die Ansteuerung der Verstellpumpe erfolgt in Abhängigkeit
vom höchsten Lastdruck im jeweiligen Kreis.
[0028] Die Regelung kann weiter verbessert werden, wenn in jedem Kreis über eine weitere
LS-Leitung (LS-Kette) und entsprechenden Wechselventilen der jeweils höchste Lastdruck
des jeweiligen Kreises angegriffen wird und bei der Regelung des Zusammenschaltventils
berücksichtigt wird.
[0029] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen LUDV-Zweikreissystems mit einem Deaktivierungsventil
zur Deaktivierung einer Zusammenschaltventilanordnung;
Figur 2 ein Schaltschema eines EFM-Zweikreissystems, dessen Grundaufbau demjenigen
aus Figur 1 entspricht;
Figur 3 ein EFM-Zweikreissystem mit vereinfachtem Deaktivierungsventil und
Figur 4 ein EFM-Zweikreissystem mit zwei einfach aufgebauten Deaktivierungsventilen.
[0030] In Figur 1 ist ein Schaltschema eines LUDV-Zweikreissystems gezeigt, dessen Grundaufbau
aus der eingangs genannten
DE 10 2006 053 897 bekannt ist, so dass hier nur auf die erfindungswesentlichen Elemente eingegangen
wird. Ein derartiges Zweikreissystem hat zwei hydraulische Kreise 1, 2, die in der
Darstellung gemäß Figur 1 lediglich vereinfacht ohne Rücklauf dargestellt sind. Die
beiden Kreise 1, 2 lassen sich mittels einer Zusammenschaltventilanordnung 4 miteinander
verbinden, so dass Druckmittel von einem der Kreise 1, 2 in den anderen Kreis 2, 1
gefördert werden kann. Der Zusammenschaltventilanordnung 4 ist eine Deaktivierungseinrichtung
6 mit einem Deaktivierungsventil 7 zugeordnet, über das die Funktion der Zusammenschaltventilanordnung
4 deaktiviert oder übersteuert werden kann.
[0031] Ein derartiges Zweikreissystem kann beispielsweise bei einer Baggersteuerung eingesetzt
werden, wobei beispielsweise über jeden der Kreise 1, 2 ein Fahrantrieb für jeweils
eine Kette eines Baggerfahrwerks unabhängig mit Druckmittel versorgbar ist. Neben
diesem Fahrantrieb werden über das Zweikreissystem noch weitere Verbraucher des Baggers
wie beispielsweise ein Drehwerk, ein Stiel, ein Löffel oder ein Ausleger angesteuert,
wobei jeweils eine Ventilachse des Zweikreissystems einem dieser Verbraucher zugeordnet
sein kann.
[0032] Gemäß der Darstellung in Figur 1 hat jeder Kreis 1, 2 eine Verstellpumpe 8, 10, über
die jeweils zumindest ein Verbraucher 12, 14 mit Druckmittel versorgt wird. Dabei
ist an einem Druckanschluss jeder Pumpe 8, 10 mit veränderlichem Förderstrom eine
[0033] Zulaufleitung 16, 18 angeschlossen, die zum Eingang einer verstellbaren Zumessblende
20, 22 führt. Der Querschnitt der jeweiligen Zulaufmessblende 20, 22 kann von einer
Bedienperson, beispielsweise über einen elektrischen Joystick oder einen hydraulischen
Joystick eingestellt werden, so dass der Druckmittelvolumenstrom zum zugehörigen Verbraucher
12, 14 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Öffnungsquerschnitt der Zulaufmessblende
20, 22 einstellbar ist.
[0034] An den Ausgang der Zumessblende 20, 22 ist jeweils eine Vorlaufleitung 24, 26 angeschlossen,
die zum jeweiligen Verbraucher 12, 14 führt. In dieser Vorlaufleitung 24, 26 ist jeweils
eine LUDV-Druckwaage 28, 30 angeordnet, die in Öffnungsrichtung vom Druck stromabwärts
der Zumessblende 20, 22 und in Schließrichtung vom höchsten Lastdruck aller Verbraucher
des jeweiligen Kreises beaufschlagt ist, der jeweils über eine LS-Leitung 32, 34 und
eine nicht dargestellte Wechselventilkaskade von den angesteuerten Verbrauchern des
jeweiligen Kreises 1, 2 abgegriffen wird. In der Regelposition jeder LUDV-Druckwaage
28, 30 entspricht der Druck im Druckmittelströmungspfad zwischen der Zumessblende
20, 22 und der zugeordneten LUDV-Druckwaage 28, 30 dem höchsten Lastdruck, der dann
über die zugehörige LUDV-Druckwaage 28, 30 auf den individuellen Lastdruck des Verbrauchers
12, 14 abgedrosselt wird. Über diese LUDV-Druckwaagen 28, 30 wird der Druckabfall
über den Zumessblenden 20, 22 lastdruckunabhängig konstant gehalten, wobei im Fall
einer Untersättigung, der Druckmittelvolumenstrom zu allen angesteuerten Verbrauchern
eines Kreises 1, 2 verhältnisgleich reduziert wird.
[0035] Die Ansteuerung der jeweiligen Verstellpumpe 8, 10 erfolgt dabei in Abhängigkeit
von diesem höchsten Lastdruck in den Lastmeldeleitungen 32, 34, der über eine Pumpensteuerleitung
36, 38 vom zugehörigen Lastmeldekanal 32, 34 abgegriffen wird.
[0036] Über die Zusammenschaltventilanordnung 4 können die beiden Zulaufleitungen 16, 18
miteinander verbunden werden, so dass Druckmittel aus dem einen Kreis in den anderen
Kreis gefördert werden kann (Summieren).
[0037] Die Zusammenschaltventilanordnung 4 hat bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Zusammenschaltventil 40, das im Detail in der eingangs genannten
DE 10 2006 053 897 beschrieben ist. Dieses Zusammenschaltventil 40 hat zwei Druckanschlüsse P1, P2 sowie
vier Steueranschlüsse, die in der Darstellung gemäß Figur 1 mit LS2, LS2' (Kreis 2)
und LS1, LS1' (Kreis 1) bezeichnet sind. In der dargestellten Grundposition sind diese
Anschlüsse abgesperrt. Die beiden Druckanschlüsse P1, P2 sind jeweils über eine Druckleitung
42, 46 mit der zugeordneten Zulaufleitung 16, 18 verbunden. Das Zusammenschaltventil
40 ist als stetig verstellbares Ventil ausgeführt und kann aus der dargestellten Grundposition
(0) in Richtung (a) verstellt werden, in der Druckmittel vom Kreis 2 in den Kreis
1 gefördert wird, wobei dann die beiden Steueranschlüsse LS1, LS2' miteinander verbunden
sind. Bei einer Verstellung in Richtung (b) wird entsprechend Druckmittel vom Kreis
1 in den Kreis 2 summiert und dabei die beiden Steueranschlüsse LS2, LS1' miteinander
verbunden. Dieses Zusammenschaltventil 4 ist als so genanntes ΔΔp-Ventil ausgeführt,
wobei jeweils zwei Steuerflächen 46, 48 bei Druckbeaufschlagung den Ventilschieber
des Zusammenschaltventils 40 in Richtung (a) beaufschlagen, während zwei weitere Steuerflächen
50, 52 in Gegenrichtung (b) auf diesen Ventilschieber wirken.
[0038] Die Steuerfläche 46 wird dabei über eine Drucksteuerleitung 54 mit dem Druck in der
Druckleitung 44, d.h. dem Pumpendruck des Kreises 2 beaufschlagt. Die andere, in Richtung
(a) wirksame Steuerfläche 48 ist über eine LS-Steuerleitung 56 mit dem höchsten Lastdruck
des Kreises 1, d.h. dem Druck in der Lastmeldeleitung 32 beaufschlagt. In entsprechender
Weise liegt an der in Richtung (b) wirksamen Steuerfläche 52 der Pumpendruck in der
Zulaufleitung 16 an, der über die Druckleitung 42 und eine weitere Drucksteuerleitung
58 abgegriffen wird. Die weitere Steuerfläche 50 ist dann entsprechend über eine LS-Steuerleitung
60 mit dem höchsten Lastdruck des Kreises 2 verbunden, der von der Lastmeldeleitung
34 abgegriffen wird.
[0039] Bis hier hin entspricht das dargestellte Ausführungsbeispiel voll inhaltlich der
in der
DE 10 2006 053 897 beschriebenen Lösung, so dass hinsichtlich der Funktion und weiterer Details auf
die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen werden kann. Die Summierung vom einen Kreis
in den anderen erfolgt dann in Abhängigkeit von den beiden Druckdifferenzen, die auf
die Steuerflächen 46, 50 und 48, 52 wirken.
[0040] Gemäß Figur 1 ist der Steueranschluss LS1' über einen LS-Zweigkanal 62 mit der LS-Steuerleitung
56 verbunden. In entsprechender Weise ist der Steuerkanal LS2' über einen LS-Zweigkanal
64 mit der LS-Steuerleitung 60 verbunden. Die beiden anderen Steueranschlüsse LS2,
LS1' sind jeweils über einen LS-Kanal 68, 70 mit der LS-Steuerleitung 56 bzw. 60 verbunden,
wobei in jedem LS-Kanal 66, 68 jeweils ein eine Druckmittelströmung zum zugeordneten
Steueranschluss LS1, LS2 ermöglichendes Rückschlagventil 70 bzw. 72 angeordnet ist.
Über die beiden Rückschlagventile 70, 72 ist sichergestellt, dass ein höherer Lastdruck
des zugeschalteten Kreises nicht in den anderen Kreis gemeldet werden kann.
[0041] Die beiden LS-Steuerleitungen 56, 60 sind bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
über Steuerleitungen 74, 76 mit zwei Ausgangsanschlüssen A, B des Deaktivierungsventils
6 verbunden. Dieses ist als stetig verstellbares Wegeventil mit sieben Anschlüssen
ausgeführt und kann in (b) verstellt werden, wobei der Ventilschieber über eine Feder
78 in Richtung seiner Grundposition (a) vorgespannt ist.
[0042] Das Deaktivierungsventil 6 hat neben den beiden Anschlüssen A, B einen Tankanschluss
T sowie vier Eingangsanschlüsse C, E, D, F; die in der Darstellung gemäß Figur 1 außen
liegenden Anschlüsse C, F sind dabei an die Lastmeldeleitung 32 bzw. 34 angeschlossen.
Die beiden in Figur 1 innen liegenden Steueranschlüsse E, D sind über Drucksteuerkanäle
80, 82 an die zugeordnete Druckleitung 42, 44 angeschlossen. In der federvorgespannten
Grundposition (a) sind die Anschlüsse B, C und A, D miteinander verbunden, so dass
in den Steuerleitungen 74, 76 jeweils der höchste Lastdruck des jeweiligen Kreises
1, 2 anliegt. Die Anschlüsse T, E und F sind abgesperrt.
[0043] Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Deaktivierungsventil 6 elektrisch
über einen Proportionalmagneten 84 verstellbar, wobei dieser über eine nicht dargestellte
Steuereinheit angesteuert wird. Durch Bestromen des Proportionalmagneten 84 kann der
Ventilschieber des Deaktivierungsventils 6 in Richtung (b) verstellt werden, so dass
die Druckmittelverbindung zwischen den Anschlüssen B, C und A, D zugesteuert und die
Druckmittelverbindung zwischen den Anschlüssen E, B bzw. F, A aufgesteuert wird, so
dass in den Steuerleitungen 74, 76 dann entsprechend der höhere Pumpendruck des jeweiligen
Kreises 1, 2 wirksam wird. Mit anderen Worten gesagt, bei einer Verstellung in Richtung
(b) wird die zuvor mit dem höchsten Lastdruck im Kreis 2 beaufschlagte Steuerfläche
50 mit dem Pumpendruck des Kreises 2 und die zuvor mit dem höchsten Lastdruck des
Kreises 1 beaufschlagte Steuerfläche 48 mit dem Pumpendruck im Kreis 1 beaufschlagt.
Diese Pumpendrücke wirken jedoch in umgekehrter Richtung auch auf die beiden anderen
Steuerflächen 46 bzw. 50, so dass die resultierende Steuerdruckdifferenz durch Verstellen
des Deaktivierungsventils 6 auf Null reduzierbar ist und das Zusammenschaltventil
40 aufgrund seiner Federvorspannung in die Grundposition (0) zurückverstellt und entsprechend
die Summierung deaktiviert wird oder unterbrochen ist.
[0044] Prinzipiell bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten, in Abhängigkeit von einem Steuersignal
die wirksame Steuerdruckdifferenz am Zusammenschaltventil 40 aufzuheben, um die Summierung
zu unterbrechen - das in Figur 1 dargestellte Deaktivierungsventil 6 ist lediglich
eine dieser Möglichkeiten. Bei Stromlosschalten oder Verringerung des Steuersignals
an den Proportionalmagneten 84 wird das Deaktivierungsventil 6 wieder in Richtung
seiner dargestellten Grundposition (a) verstellt, so dass die Summierung wieder aktiviert
wird und entsprechend der an den Steuerflächen 46, 50 und 48, 52 anliegenden Steuerdruckdifferenzen
eine Summierung stattfindet oder beide Kreise 1, 2 als getrennte Kreise betrieben
werden können.
[0045] Der Pumpendruck in den Zulaufleitungen 16, 18 kann jeweils über Druckaufnehmer 86,
88 erfasst und über Signalleitungen 90, 92 zu einer nicht dargestellten Steuereinheit
gemeldet, in der diese Drucksignale in der nachfolgend beschriebenen Weise verarbeitet
werden, um das Deaktivierungsventil 6 anzusteuern. Entsprechend kann auch der maximale
Lastdruck in den Kreisen über nicht dargestellte Druckaufnehmer erfasst werden.
[0046] Die Schaltung gemäß Figur 1 kann zusätzlich noch mit Drehzahlsensoren 94, 96 zu Erfassung
der Pumpendrehzahl ausgeführt sein, wobei die Drehzahlsignale dann entsprechend über
Signalleitungen 98, 100 zum Steuergerät gemeldet werden.
[0047] In Abhängigkeit von dem über die Drucksensoren 86, 88 ermittelten Pumpendruck, der
über die Drehzahlsensoren 94, 96 erfassten Drehzahl der Pumpen 8, 10 sowie deren Schwenkwinkel
und über die in der Steuereinheit abgelegten Pumpenkennlinien kann dann der Ist-Fördervolumenstrom
der beiden Verstellpumpen 1, 2 ermittelt und mit dem Soll-Fördervolumenstrom oder
mit dem maximalen Fördervolumenstrom verglichen werden, so dass in Abhängigkeit von
dem jeweiligen Ist-Fördervolumenstrom die Summierung aufrechterhalten oder deaktiviert
wird.
[0048] Die Richtung, in der summiert wird, kann über einen Wegaufnehmer 102 erfasst werden,
über den die Position des Ventilschiebers des Zusammenschaltventils 40 erfasst wird.
Das Positionssignal des Wegaufnehmers 102 wird ebenfalls über eine Signalleitung 104
zur Steuereinheit weitergeleitet und dort verarbeitet.
[0049] Bei dem in Figur 1 dargestellten LUDV-System wird die von dem jeweiligen Verbraucher
angeforderte Druckmittelmenge, d.h. der Druckmittelbedarf im jeweiligen Kreis 1, 2
bei Verwendung eines hydraulischen Joysticks beispielsweise über den summierten Steuerdruck
pst ermittelt, der in Messblendensteuerleitungen 106, 108 zur Einstellung der Zumessblenden
20, 22 aller Verbraucher anliegt. Diese Steuerdrücke können über Druckaufnehmer ermittelt
werden. Entsprechend wird bei einem elektrischen Joystick der Druckmittelbedarf aus
den summierten Steuersignalen ermittelt
[0050] Gemäß einem erfindungsgemäßen Regelkonzept wird die Summierung von einem Kreis in
den anderen deaktiviert, solange der Druckmittelbedarf im jeweiligen Kreis 1, 2 unterhalb
des maximalen Fördervolumenstroms der jeweiligen Verstellpumpe 8, 10 liegt, da diese
dann den Druckmittelbedarf des jeweiligen Kreises abdecken kann.
[0051] Falls der Druckmittelbedarf in einem Kreis über dem maximalen Fördervolumen der zugeordneten
Verstellpumpe 8, 10 ansteigt, wird die Deaktivierung über das Deaktivierungsventil
6 abgeschaltet, so dass eine Summierung ermöglicht ist. Diese Summierung erfolgt dann,
wenn beispielsweise der Druckmittelbedarf im einen Kreis 1 größer als der maximale
Fördervolumenstrom der Verstellpumpe 8 ist, so dass dann über das Zusammenschaltventil
40 eine Summierung vom Kreis 2 in den Kreis 1 ermöglicht ist.
[0052] Diese Summierung wird jedoch deaktiviert, wenn der Druckmittelbedarf im zugeschalteten
Kreis 2 zwar kleiner als der maximale Fördervolumenstrom der Verstellpumpe 10 jedoch
größer als ein vorbestimmter Umschalt-Druckmittelbedarf in diesem Kreis 2 ist. Dieser
Umschalt-Druckmittelbedarf kann beispielsweise bei 80% des maximalen Fördervolumenstroms
liegen. Eine Summierung bei einer derart hohen Auslastung der Verstellpumpe 10 würde
in energetischer Hinsicht nachteilig sein, so dass nach dem erfindungsgemäßen Konzept
bei Erfüllen dieser Bedingung (Druckmittelbedarf kleiner als maximaler Fördervolumenstrom,
jedoch größer als der Umschalt-Druckmittelbedarf (beispielsweise 80% des maximalen
Fördervolumenstroms)) von der Steuereinheit ein Steuersignal an den Proportionalmagneten
84 abgegeben wird, so dass das Deaktivierungsventil 6 in Richtung seiner Position
(b) verschoben wird und somit das Zusammenschaltventil 40 unabhängig von den Lastdrücken
und vom Pumpendruck in seine Grundposition (0) zurückgestellt wird und entsprechend
die Summierung deaktiviert ist.
[0053] Wenn das Zusammenschaltventil 40 einen Wegsensor 102 (siehe Figur 1) hat, kann man
anhand der Position des Wegeventilschiebers erkennen, in welche Richtung summiert
wird und welche Druckdifferenz aufgrund der Druckwaagenfunktion des Zusammenschaltventils
40 abgeregelt wird. Somit lässt sich mit der Position des Zusammenschaltventils 40
und aus dem Druckmittelbedarf und den erfassten Lastdrücken ermitteln, ob das Summieren
aus energetischer Sicht Sinn macht oder ob die Summierung deaktiviert werden soll.
[0054] Als zusätzliches Entscheidungskriterium können noch die Lastdrücke jedes Kreises
1, 2, beispielsweise über nicht dargestellte Lastdrucksensoren erfasst werden und
in dem Fall, in dem eine Summierung vom lastdruckhöheren in den lastdruckniedrigeren
Kreis 1, 2 erfolgt, keine Deaktivierung des entsprechenden Zusammenschaltventils 40
eingestellt wird.
[0055] Beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Ansteuerung der beiden Verstellpumpen
8, 10 in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck der Verbraucher des jeweiligen Kreises
1, 2, wobei die Zumessblende 20, 22 beispielsweise über einen Joystick einstellbar
sind, um den Druckmittelvolumenstrom zu den Verbrauchern 1, 2 einzustellen. Die Schaltung
gemäß Figur 1 lässt sich auch bei klassischen LS-Systemen einsetzen, bei denen beispielsweise
die Druckwaage der Zumessblende vorgeschaltet ist und in Öffnungsrichtung vom individuellen
Lastdruck und in Schließrichtung vom Druck stromaufwärts der Zumessblende beaufschlagt
ist.
[0056] Figur 2 zeigt eine Schaltung mit dem Grundaufbau gemäß Figur 1, wobei dieses System
nach dem EFM-Prinzip betrieben wird. Der Grundaufbau der Schaltung gemäß Figur 2 entspricht
weitestgehend demjenigen der Schaltung gemäß Figur 1, so dass im Hinblick auf den
Grundaufbau auf diese Ausführungen verwiesen wird.
[0057] Bei der in Figur 2 dargestellten EFM-Lösung erfolgt die Ansteuerung der Verstellpumpe
8, 10 nicht in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck der Verbraucher, sondern in Abhängigkeit
von dem über einen Joystick eingestellten Sollwert. Bei einem elektrischen Joystick
erfolgt die Bestimmung des gesamten Druckmittelbedarfs durch Summierung der einzelnen
Steuersignale (an den Signalleitungen 106, 108). Bei einem hydraulischen Joystick
erfolgt die Ermittlung des Druckmittelbedarfs durch Summierung der über den Joystick
eingestellten Steuerdrücke (pst), die ggf. auch über nicht dargestellte Drucksensoren
erfasst werden.
[0058] Aus diesen Steuerdrücken pst bzw. den Steuersignalen kann dann der Druckmittelbedarf
(Sollwert) im jeweiligen Kreis 1, 2 ermittelt werden, so dass gemäß den eingangs beschriebenen
Kriterien die Summierung deaktiviert ist, solange der Druckmittelbedarf in einem Kreis
unterhalb des maximalen Fördervolumens dieses Kreises liegt. Die Summierung wird aktiviert,
sobald der Druckmittelbedarf in dem einen Kreis oberhalb des maximalen Fördervolumenstroms
der zugeordneten Pumpe 8, 10 liegt. Diese Summierung vom einen Kreis in den anderen
Kreis wird abgeschaltet, wenn der Druckmittelbedarf in dem einen Kreis größer als
der Umschalt-Druckmittelbedarf ist, der - wie vorstehend ausgeführt - bei etwa 80%
des maximalen Fördervolumenstroms der zugeordneten Pumpe liegen kann.
[0059] Die vorbeschriebene Entscheidung, ob eine Summierung sinnvoll ist oder nicht, kann
auch in Abhängigkeit von dem tatsächlichen LS-Druckniveau jedes Kreises getroffen
werden. Dieses Druckniveau kann, wie vorstehend beschrieben, über die Drucksensoren
erfasst werden. Alternativ ist auch möglich, jedem Verbraucher noch eine eigene LS-Meldekette
zum Abgriff des Lastdrucks zuzuordnen, sodass das tatsächliche LS-Druckniveau jedes
Kreises bestimmt werden kann.
[0060] Falls, wie vorstehend ausgeführt - über eigene Drucksensoren der tatsächliche maximale
Lastdruck in den jeweiligen Kreisen 1, 2 erfasst werden kann, und aus der EFM-Regelung
auch die Ist-Volumenströme, die beispielsweise aus der Pumpendrehzahl, dem Schwenkwinkel,
dem Pumpendruck und den Kennlinien der Pumpen ermittelt werden können, kann eine leistungsbezogene
Beurteilung der Situation durchgeführt werden, und in Abhängigkeit von dieser Leistungsbeurteilung
entschieden werden, ob die Summierung in energetischer Hinsicht sinnvoll oder nicht
sinnvoll ist.
[0061] Wie bereits beim LUDV-System erläutert, kann durch Bestimmung der Ventilschieberposition
des Zusammenschaltventils 40 erkannt werden, in welche Richtung summiert wird und
welche Druckdifferenz am Zusammenschaltventil 40 abgeregelt wird, so dass auch diese
Parameter in die Entscheidung eingehen können, ob die Summierung aktiv bleibt oder
deaktiviert wird.
[0062] In dem Fall, in dem die Pumpe 8, 10 jeweils mit einem Drehzahlsensor ausgeführt ist,
kann zusätzlich noch das aktuell zur Verfügung stehende Moment und die tatsächliche
Pumpenmenge bei der Entscheidung berücksichtigt werden.
[0063] Falls die Dieselsteuerung des Baggers noch das zur Verfügung stehende Dieselmoment
oder die aktuelle Drückung des Motors als Signal ausgeben kann, ist es von Vorteil,
dies bei der Regelstrategie zu berücksichtigen.
[0064] Wie bereits erwähnt, sind die Drucksensoren 86, 88 nicht zwingend notwendig, die
Berücksichtigung dieser Signale verbessert jedoch die Genauigkeit, mit der die vorbestimmten
Regelstrategien realisiert werden.
[0065] Bei der vorbeschriebenen Lösung gemäß Figur 2 wird somit in Abhängigkeit von den
erläuterten Kriterien das Deaktivierungsventil 6 über die nicht dargestellte Steuereinheit
angesteuert, um die Summierung aktiv zu halten oder zu deaktivieren.
[0066] Prinzipiell kann bei EFM-Lösungen auf das Deaktivierungsventil 6 gemäß Figur 2 verzichtet
werden, da die Steuerdruckdifferenz am Zusammenschaltventil 40 auch durch Ansteuerung
der Messblenden 20, 22 variiert werden kann. Bei einem EFM-System gemäß Figur 2 steuert
die nicht dargestellte Steuereinheit sowohl die Pumpenmenge als auch den Öffnungsquerschnitt
der Zumessblende 20, 22, die in Abhängigkeit vom Druckmittelbedarf eingestellt wird.
Die Pumpenmenge und der Öffnungsquerschnitt stehen üblicherweise in einem definierten
Verhältnis. Wenn beispielsweise über den Joystick ein Druckmittelbedarf von 80 l/min
angefordert wird, dann wird die Pumpe dementsprechend auf einen Förderstrom von 80
l/min eingestellt werden. Zudem wird die Zumessblende 20, 22 in eine Position gestellt,
bei der über der Zumessblende ein vorbestimmter Druckverlust von beispielsweise 10
bar erzeugt wird. Mit diesem Verhältnis ist dann das Δp an den einander zugeordneten
Steuerflächen, beispielsweise 56, 50 des Zusammenschaltventils 40 definiert. Solange
im anderen Kreis entsprechend vorgegangen wird, werden auch die beiden anderen Steuerflächen
48, 52 mit einem entsprechenden Δp beaufschlagt, so dass der Ventilschieber des Zusammenschaltventils
40 in seiner dargestellten Grundposition (0) verbleibt. Über die Steuereinheit kann
bei einem EFM-System nunmehr dieses Δp bewusst verändert werden, indem man die Zumessblende
20, 22 oder den Fördervolumenstrom der zugeordneten Verstellpumpe 8, 10 eines Kreises
verstellt und somit auch bewusst das Δp einseitig verstellt, so dass das Zusammenschaltventil
40 in Abhängigkeit von diesem neu eingestellten Δp verstellt und somit die Summierung
aktiviert oder deaktiviert wird.
[0067] Diese reine EFM-Steuerung ohne Deaktivierungsventil 6 kann wiederum nach den eingangs
beschriebenen Kriterien in Abhängigkeit vom Druckmittelbedarf, von der hydraulischen
Leistung, vom eingestellten Sollwert usw. erfolgen. Dieses Konzept kann auch in einer
eigenen Anmeldung weiter verfolgt werden.
[0068] In Figur 3 ist ein EFM-Prinzip dargestellt, das gegenüber der Lösung in Figur 2 etwas
vereinfacht ist, im Grundaufbau jedoch identisch ist. Ein Unterschied zwischen den
in den Figuren 2 und 3 dargestellten Systemen besteht darin, dass bei der Ausführung
gemäß Figur 3 die LUDV-Druckwaagen 28, 30 als 3-Wege-Druckwaagen ausgeführt sind,
die in ihrer Grundposition abgesperrt sind und bei Ansteuerung eines Verbrauchers
- genau wie bei den LUDV-Druckwaagen in Figur 2 - in eine Regelposition verstellt
werden, in der der stromabwärts der Zumessblenden 20, 22 anliegende maximale Lastdruck
des jeweiligen Kreises auf den individuellen Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers
12, 14 abgedrosselt wird. In dem Fall, in dem am zugeordneten Verbraucher 12, 14 der
maximale Lastdruck des jeweiligen Kreises 1, 2 anliegt, wird die LUDV-Druckwaage 28,
30 nach links (Fig. 3) in ihre Endposition verstellt, in der dieser maximale Lastdruck
in die Lastmeldeleitung 32, 34 gemeldet wird. Auch bei der Variante gemäß Figur 3
ist das vorbeschriebene Zusammenschaltventil 40 vorgesehen, das in der Darstellung
gemäß Figur 3 in seine Summierstellung (b) verstellt ist, indem Druckmittel vom Kreis
1 in den Kreis 2 summiert wird.
[0069] Die Steuerflächen 46, 48, 50, 52 sind mit den gleichen Druckdifferenzen wie bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 beaufschlagt, so dass diesbezüglich
weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
[0070] Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass in der LS-Steuerleitung 60, über die
die Steuerfläche 50 mit dem in der Lastmeldeleitung 34 anliegenden höchsten Lastdruck
des Kreises 2 beaufschlagt ist, ein Drosselrückschlagventil 110 vorgesehen ist, das
einen Steuerölstrom in Richtung zu dem von der Steuerfläche 50 begrenzten Steuerraum
zulässt, während die Rückströmung über den Drosselabschnitt erfolgt.
[0071] Die Deaktivierung des Zusammenschaltventils 40 erfolgt über eine Deaktivierungseinrichtung
6, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem stetig verstellbaren 3/3-Wege-Vorsteuerventil
112 ausgeführt ist. Dieses hat drei Anschlüsse A, B und T, wobei der letztgenannte
Tankanschluss T mit einem Tank verbunden ist. Die beiden Anschlüsse A, B sind über
Kanäle 114, 116 mit den Steuerräumen verbunden, die durch die Steuerflächen 50 bzw.
52 begrenzt sind.
[0072] Ein Ventilschieber des Vorsteuerventils 112 ist über eine Federanordnung 118 in eine
Mittelstellung (0) vorgespannt, in der die Anschlüsse A, B, T abgesperrt sind. Die
stetige Verstellung des Ventilschiebers erfolgt über eine Magnetanordnung 120, wobei
der Ventilschieber in Richtung einer Position (a) verstellbar ist, in der die beiden
Anschlüsse A, B und damit die Steuerkanäle 114, 116 miteinander verbunden sind. Bei
einer Verstellung des Ventilschiebers in Richtung (b) wird der Anschluss A mit dem
Tankanschluss T verbunden, so dass der Steuerkanal 114 zum Tank hin entlastet wird,
während der Anschluss B abgesperrt bleibt. Demzufolge wird bei einem Verstellen des
Vorsteuerventils 112 in Richtung (a) die in Richtung (b) auf die Steuerflächen 50,
52 wirkende Druckkraftresultierende erhöht, während bei einer Verstellung in Richtung
(b) diese Druckkraftresultierende verringert wird. Dementsprechend kann durch Verstellen
des Vorsteuerventils 112 in die Entlastungsstellung (b) oder die Druckaufbaustellung
(a) der Wegeventilschieber des Zusammenschaltventils 40 gesteuert in Richtung seiner
Mittelposition verstellt werden, um die Summierung (siehe Figur 3) zu deaktivieren.
Die Ansteuerung erfolgt wiederum nach den gleichen Kriterien und Regelstrategien wie
bei den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen, so dass hierauf nicht mehr eingegangen
wird. Dabei wird über den Wegsensor 102 überwacht, ob der Wegeventilschieber seine
Mittelposition erreicht hat.
[0073] Figur 4 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel, bei dem anstelle des einzigen
Vorsteuerventils 112 zwei stetig verstellbare Druckreduzierventile 122, 124 vorgesehen
sind, über die die auf den Ventilschieber des Zusammenschaltventils 40 wirksame Steuerdruckdifferenz
eingestellt wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel kann über diese Druckreduzierventile
122, 124 der die Steuerflächen 50, 48 beaufschlagende Steuerdruck variiert werden.
Gemäß den vorherigen Ausführungen wirkt auf diese Steuerflächen 48, 50 normaler Weise,
d.h. bei aktiviertem Zusammenschaltventil 40 der höchste Lastdruck der Kreise 1, 2,
der jeweils über die Lastmeldeleitung 32, 34 abgegriffen wird. Der Ausgang jedes Druckreduzierventils
122, 124 ist über einen Steuerkanal 114 bzw. 126 mit dem von der Steuerfläche 48 bzw.
von der Steuerfläche 50 begrenzten Steuerraum des Zusammenschaltventils 40 verbunden.
Der Eingangsanschluss der 3-Wege-Druckreduzierventile 122, 124 ist jeweils an eine
Steuerdruckleitung 128 angeschlossen, in der ein vergleichsweise hoher Steuerdruck
anliegt, der durch Ansteuerung der elektrisch verstellbaren Druckreduzierventile 122,
124 auf einen vorbestimmten Steuerdruck reduzierbar ist, der dann im Steuerkanal 114
bzw. 126 anliegt. Die Ansteuerung der beiden Druckreduzierventile 122, 124 erfolgt
über die Steuereinheit in Abhängigkeit von den vorbeschriebenen Regelstrategien.
[0074] Durch geeignete Einstellung dieser Druckreduzierventile 122, 124 lässt sich der Ventilschieber
des Zusammenschaltventils 40 in seine Grundposition (0) verstellen, um eine Summierung
zu deaktivieren. Wie in Figur 4 angedeutet, kann es bei einer Deaktivierung der Summierung
vorteilhaft sein, die LS-Steuerleitungen 56, 60 über nur angedeutete Ventilelemente
zur Lastmeldeleitung 34, 32 hin abzusperren und die von den Steuerflächen 46, 52 begrenzten
Steuerräume zum Tank T hin zu entlasten und die Drucksteuerleitungen 58 bzw. 54 zur
Druckleitung 42 bzw. 44 hin abzusperren, so dass im Wesentlichen alleine die über
die Druckreduzierventile 122, 124 eingestellte Druckdifferenz auf den Ventilschieber
des Zusammenschaltventils 40 wirkt. Prinzipiell ist es auch möglich, die Verstellung
des Zusammenschaltventils alleine über die Druckreduzierventile 122, 124 zu steuern,
so dass die auf die komplexe Kanalführung zur Druckmittelbeaufschlagung der Steuerflächen
46, 48, 50, 52 mit Lastdruck und Pumpendruck verzichtet werden kann.
[0075] Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Drucksignale der Drucksensoren
86, 88 zur Regelung der Wegenventilschieberposition des Zusammenschaltventils 40 herangezogen
werden. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist es vorteilhaft, den Wegsensor
102 zur Erfassung der Ventilschieberposition vorzusehen.
[0076] Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist ein einteiliges Zusammenschaltventil
40 beschrieben. Selbstverständlich lässt sich das erfindungsgemäße Konzept auch bei
Systemen anwenden, bei denen jedem Kreis 1, 2 ein eigenes Zusammenschaltventil zugeordnet
ist. Eine derartige Lösung ist beispielsweise in der eingangs genannten
DE 102 55 738 A1 der Anmelderin erläutert.
[0077] Prinzipiell lassen sich die anhand einer EFM-Lösung beschriebenen Vorsteuerventile
112 und die Druckreduzierventile 122, 124 auch bei LUDV- oder LS-Systemen zur Deaktivierung
der Summierfunktion einsetzen.
[0078] Offenbart sind ein hydraulisches Zweikreissystem zur Ansteuerung von Verbrauchern
und ein Verfahren zum Ansteuern von Verbrauchern eines hydraulischen Zweikreissystems,
wobei die beiden Kreise über eine Zusammenschaltventilanordnung miteinander verbindbar
sind, so dass die Verstellpumpe eines Kreises Druckmittel in den anderen Kreis summiert.
Das Zweikreissystem hat eine Deaktivierungseinrichtung, über die die Summierung deaktiviert
wird, wenn der Druckmittelbedarf in dem hinzugeschalteten Kreis kleiner als der maximale
Pumpenförderstrom und größer als ein Umschalt-Druckmittelbedarf ist. Dieser kann beispielsweise
bei etwa 80% des maximalen Pumpenförderstroms liegen.
1. Hydraulisches Zweikreissystem, die zur Ansteuerung von hydraulischen Verbrauchern
(12, 14) dient und einen ersten hydraulischen Kreis und einen zweiten hydraulischen
Kreis und ein Zusammenschaltventil umfasst, wobei zu jedem hydraulischen Kreis (1,
2) eine Verstellpumpe (8, 10) gehört, über die diesem Kreis (1, 2) zugeordnete hydraulische
Verbraucher (12, 14) mit Druckmittel versorgbar sind, wobei die beiden hydraulischen
Kreise (1, 2) mittels des Zusammenschaltventils(40) derart miteinander verbindbar
sind, dass die Verstellpumpe (8, 10) des einen hydraulischen Kreises (1, 2) Druckmittel
in den anderen hydraulischen Kreis (2, 1) summiert, und wobei durch eine Deaktivierungseinrichtung
(6) der Druckmittelbedarf in beiden Kreisen (1, 2) erfassbar ist und das Zusammenschaltventil
(40) deaktivierbar ist, wenn der Druckmittelbedarf im einen hydraulischen Kreis (1,
2) kleiner als der maximale Pumpenförderstrom und größer als ein Umschalt-Druckmittelbedarf
ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenschaltventil (40) einen Ventilschieber (2) aufweist, der zwei in der
einen Richtung wirksame Steuerflächen (46, 48) hat, von denen die eine vom höchsten
Lastdruck im ersten hydraulischen Kreis (1, 2) und die andere vom Pumpendruck im zweiten
Kreis (2, 1) beaufschlagbar ist, und zwei in der anderen Richtung wirksame Steuerflächen
(50, 52) hat, von denen die eine vom höchsten Lastdruck im zweiten Kreis (2, 1) und
die andere vom Pumpendruck im ersten hydraulischen Kreis (1, 2) beaufschlagbar ist,
und dass die Deaktivierungseinrichtung (6) ein Deaktivierungsventil (7) hat, über
das zum Deaktivieren jeweils eine der beiden in einer Richtung wirksamen, mit dem
Pumpendruck im ersten und dem Lastdruck im zweiten hydraulischen Kreis (1, 2) beaufschlagten
Steuerflächen (46, 48; 50, 52) mit dem Lastdruck bzw. dem Pumpendruck im jeweils anderen
hydraulischen Kreis (2, 1) beaufschlagbar sind, so dass die resultierende Steuerdruckdifferenz
gleich null ist.
2. Zweikreissystem nach Patentanspruch 1, wobei ein Ventilschieber des Zusammenschaltventils
(40) zur Deaktivierung in beiden Richtungen mit den Pumpendrücken im ersten und zweiten
Kreis (1, 2) beaufschlagt ist.
3. Zweikreissystem nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei das Deaktivierungsventil (7) ein
stetig verstellbares Regelventil ist, wobei in einer Grundstellung an zwei Eingangsanschlüssen
der Lastdruck im ersten bzw. im zweiten Kreis (1, 2) anliegt und über zugeordnete
Ausgangsanschlüsse (A, B) die entsprechenden Steuerflächen (48, 50) mit dem jeweiligen
Lastdruck beaufschlagt sind, wobei beim Verstellen aus einer Grundstellung (a) diese
Eingangsanschlüsse (C, D) zusteuerbar und zwei weitere Eingangsanschlüsse (E, F) aufsteuerbar
sind, über die jeweils diejenige Steuerfläche (48, 50) die in der Grundstellung mit
dem Lastdruck eines Kreises (1, 2) beaufschlagt ist, beim Verstellen des Ventilschiebers
mit dem Pumpendruck des anderen Kreises (2, 1) beaufschlagt ist.
4. Zweikreissystem nach Patentanspruch 1, wobei die Deaktivierungseinrichtung (4) ein
proportional verstellbares Vorsteuerventil (112) hat, über das zumindest eine der
Steuerflächen (50, 52) mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, so dass der Ventilschieber
des Zusammenschaltventils (40) in eine vorbestimmte Richtung verstellbar ist.
5. Zweikreissystem nach Patentanspruch 4, wobei das Vorsteuerventil (112) ein stetig
verstellbares Wegeventil ist, über das zwei in einer Richtung wirksame Steuerflächen
(50, 52) mit dem gleichen Steuerdruck beaufschlagbar oder eine dieser Steuerflächen
(50) entlastbar ist.
6. Zweikreissystem nach Patentanspruch 5, wobei dieser Entlastungsdruck der Tankdruck
ist.
7. Zweikreissystem nach Patentanspruch 4, wobei das Vorsteuerventil zumindest ein Druckreduzierventil
(122, 124) ist.
8. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Deaktivierungseinrichtung
(6) elektrisch betätigt ist.
9. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit Drucksensoren (86,
88) zum Erfassen des Pumpendrucks und/oder des maximalen Lastdrucks jedes Kreises
(1, 2).
10. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Wegsensor
(102) zum Erfassen einer Schieberposition des Zusammenschaltventils (40).
11. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit Drehzahlsensoren
(94, 96) zur Erfassung der Pumpendrehzahl und mit Schwenkwinkelsensoren zur Erfassung
des Schwenkwinkels der Pumpen (8, 10).
12. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Steuereinheit,
zum Ansteuern jeweils einer einem Verbraucher (12, 14) eines Kreises (1, 2) zugeordneten
Zumessblende (20, 22) und der in diesem Kreis angeordneten Verstellpumpe (8, 10) in
Abhängigkeit von einem von einer Bedienperson eingestellten Stellsignal (EFM).
13. Zweikreissystem nach einem der Patentansprüche 12 bis 15, mit einer Steuereinheit
zum Ansteuern der Deaktivierungseinrichtung (6) in Abhängigkeit vom Druckmittelbedarf
der angesteuerten Verbraucher, um das Zusammenschaltventil (40) in seine Sperrstellung
zu bringen.
14. Zweikreissystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 16, wobei jeder Kreis (1, 2)
als LS- oder LUDV-System ausgeführt ist und jedem Verbraucher (12, 14) eine Zumessblende
(20, 22) und eine Individualdruckwaage (28, 30) zugeordnet ist und die Verstellpumpe
(8, 10) in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck im jeweiligen Kreis (1, 2) ansteuerbar
ist.
15. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei jedem Kreis (1,
2) eine LS-Leitung zum Abgreifen des individuellen Lastdruck jedes Verbrauchers 12,
14 zugeordnet ist.
1. Hydraulic two-circuit system, which serves for the actuation of hydraulic consumers
(12, 14) and which comprises a first hydraulic circuit and a second hydraulic circuit
and an interconnection valve, wherein each hydraulic circuit (1, 2) includes a variable-displacement
pump (8, 10) by means of which hydraulic consumers (12, 14) assigned to said circuit
(1, 2) can be supplied with pressure medium, wherein the two hydraulic circuits (1,
2) are connectable to one another by means of the interconnection valve (40) such
that the variable-displacement pump (8, 10) of one hydraulic circuit (1, 2) adds pressure
medium into the other hydraulic circuit (2, 1), and wherein, by means of a deactivation
device (6), the pressure medium demand in the two circuits (1, 2) can be detected
and the interconnection valve (40) can be deactivated if the pressure medium demand
in one hydraulic circuit (1, 2) is lower than the maximum pump delivery flow and higher
than a switchover pressure medium demand, characterized in that the interconnection valve (40) has a valve slide (2) which has two control surfaces
(46, 48) acting in one direction, of which one can be acted on by the highest load
pressure in the first hydraulic circuit (1, 2) and the other can be acted on by the
pump pressure in the second circuit (2, 1), and has two control surfaces (50, 52)
acting in the other direction, of which one can be acted on by the highest load pressure
in the second circuit (2, 1) and the other can be acted on by the pump pressure in
the first hydraulic circuit (1, 2), and in that the deactivation device (6) has a deactivation valve (7) by means of which, for the
purposes of deactivation, in each case one of the two control surfaces (46, 48; 50,
52) acting in one direction and acted on by the pump pressure in the first and the
load pressure in the second hydraulic circuit (1, 2) can be acted on with the load
pressure or the pump pressure respectively in the respective other hydraulic circuit
(2, 1), such that the resultant control pressure difference is equal to zero.
2. Two-circuit system according to Patent Claim 1, wherein a valve slide of the interconnection
valve (40) is, for the purposes of deactivation, acted on in both directions by the
pump pressures in the first and second circuits (1, 2).
3. Two-circuit system according to Patent Claim 1 or 2, wherein the deactivation valve
(7) is a continuously adjustable regulating valve, wherein, in a main position, the
load pressure in the first and in the second circuit (1, 2) respectively prevails
at two inlet ports, and the corresponding control surfaces (48, 50) are acted on with
the respective load pressure via associated outlet ports (A, B), wherein, during the
adjustment out of a main position (a), said inlet ports (C, D) can be closed and two
further inlet ports (E, F) can be opened, via which further inlet ports in each case
that control surface (48, 50) which is acted on in the main position with the load
pressure of one circuit (1, 2) is, during the adjustment of the valve slide, acted
on with the pump pressure of the other circuit (2, 1).
4. Two-circuit system according to Patent Claim 1, wherein the deactivation device (4)
has a proportionally adjustable pilot control valve (112) by means of which at least
one of the control surfaces (50, 52) can be acted on with a control pressure such
that the valve slide of the interconnection valve (40) is adjustable in a predetermined
direction.
5. Two-circuit system according to Patent Claim 4, wherein the pilot control valve (112)
is a continuously adjustable directional valve by means of which two control surfaces
(50, 52) which act in one direction can be acted on with the same control pressure,
or one of said control surfaces (50) can be relieved of load.
6. Two-circuit system according to Patent Claim 5, wherein said relief pressure is the
tank pressure.
7. Two-circuit system according to Patent Claim 4, wherein the pilot control valve is
at least one pressure reduction valve (122, 124).
8. Two-circuit system according to one of the preceding claims, wherein the deactivation
device (6) is electrically actuated.
9. Two-circuit system according to one of the preceding patent claims, having pressure
sensors (86, 88) for the detection of the pump pressure and/or of the maximum load
pressure of each circuit (1, 2).
10. Two-circuit system according to one of the preceding patent claims, having a travel
sensor (102) for the detection of a slide position of the interconnection valve (40).
11. Two-circuit system according to one of the preceding patent claims, having rotational
speed sensors (94, 96) for the detection of the pump rotational speed and having pivot
angle sensors for the detection of the pivot angle of the pumps (8, 10).
12. Two-circuit system according to one of the preceding patent claims, having a control
unit for the actuation of in each case one metering orifice (20, 22) assigned to a
consumer (12, 14) of a circuit (1, 2), and of the variable-displacement pump (8, 10)
arranged in said circuit, in a manner dependent on an actuation signal (EFM) set by
an operating person.
13. Two-circuit system according to one of Patent Claims 12 to 15, having a control unit
for the actuation of the deactivation device (6), in a manner dependent on the pressure
medium demand of the actuated consumer, in order to bring the interconnection valve
(40) into its shut-off position.
14. Two-circuit system according to one of Patent Claims 1 to 16, wherein each circuit
(1, 2) is designed as an LS or LUDV system, and each consumer (12, 14) is assigned
a metering orifice (20, 22) and an individual pressure balance (28, 30), and the variable-displacement
pump (8, 10) is actuatable in a manner dependent on the highest load pressure in the
respective circuit (1, 2).
15. Two-circuit system according to one of the preceding patent claims, wherein each circuit
(1, 2) is assigned an LS line for picking off the individual load pressure of each
consumer (12, 14).
1. Système hydraulique à deux circuits qui sert à commander des consommateurs hydrauliques
(12, 14) et comprend un premier circuit hydraulique et un second circuit hydraulique
et une vanne d'interconnexion, dans lequel chaque circuit hydraulique (1, 2) comporte
une pompe à cylindrée variable (8, 10) par laquelle des consommateurs hydrauliques
(12, 14) associés audit circuit (1, 2) peuvent être alimentés en fluide sous pression,
dans lequel les deux circuits hydrauliques (1, 2) peuvent être reliés l'un à l'autre
au moyen de la vanne d'interconnexion (40) de manière à ce que la pompe à cylindrée
variable (8, 10) d'un circuit hydraulique (1, 2) ajoute du fluide sous pression dans
l'autre circuit hydraulique (2, 1), et dans lequel le besoin en fluide sous pression
dans les deux circuits (1, 2) peut être détecté par un dispositif de désactivation
(6) et la vanne d'interconnexion (40) peut être désactivée lorsque le besoin en fluide
sous pression dans un circuit hydraulique (1, 2) est inférieur au débit maximal de
la pompe et supérieur à un besoin en fluide sous pression à commuter, caractérisé en ce que la vanne d'interconnexion (40) comprend un tiroir de vanne (2) ayant deux surfaces
de commande (46, 48) agissant dans une direction, dont l'une peut être soumise à la
pression de charge la plus élevée dans le premier circuit hydraulique (1, 2) et dont
l'autre peut être soumise à la pression de pompe dans le second circuit (2, 1), et
deux surfaces de commande (50, 52) agissant dans l'autre direction, dont l'une peut
être soumise à la pression de charge la plus élevée dans le second circuit (2) et
dont l'autre peut être soumise à la pression de pompe dans le premier circuit hydraulique
(1, 2), et en ce que le dispositif de désactivation (6) comporte une vanne de désactivation (7) par l'intermédiaire
de laquelle l'une des deux surfaces de commande (46, 48 ; 50, 52) agissant dans une
direction et pouvant être soumise à la pression de pompe dans le premier circuit hydraulique
et à la pression de charge dans le second circuit hydraulique (1, 2) peut être respectivement
soumise à la pression de charge et à la pression de pompe dans l'autre circuit hydraulique
(2, 1), de manière à ce que la différence de pression de commande qui en résulte soit
égale à zéro.
2. Système à deux circuits selon la revendication 1, dans lequel un tiroir de la vanne
d'interconnexion (40) est soumis aux pressions de pompe dans les premier et second
circuits (1, 2) pour une désactivation effectuée dans les deux directions.
3. Système à deux circuits selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la vanne de désactivation
(7) est une vanne de régulation réglable en continu, dans lequel, à une position de
base, la pression de charge dans le premier ou le second circuit (1, 2) est appliquée
à deux raccords d'entrée et les surfaces de commande (48, 50) correspondantes sont
soumises à la pression de charge respective par l'intermédiaire de raccords de sortie
(A, B) associés, dans lequel, lors du réglage, lesdits raccords d'entrée (C, D) peuvent
être commandés pour sortir d'une position de base (a) et deux autres raccords d'entrée
(E, F) peuvent être commandés pour y être ramenés, par l'intermédiaire desquels la
surface de commande (48, 50) qui est respectivement soumise à la pression de charge
d'un circuit (1, 2) à la position de base, est soumise à la pression de pompe de l'autre
circuit (2, 1) lors du réglage du tiroir de vanne.
4. Système à deux circuits selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de désactivation
(4) comporte une vanne pilote (112) réglable de manière proportionnelle, par l'intermédiaire
de laquelle au moins l'une des surfaces de commande (50, 52) peut être soumise à une
pression de commande de manière à ce que le tiroir de vanne de la vanne d'interconnexion
(40) puisse être réglé dans une direction prédéterminée.
5. Système à deux circuits selon la revendication 4, dans lequel la vanne pilote (112)
est une vanne à plusieurs voies réglable en continu par l'intermédiaire de laquelle
deux surfaces de commande (50, 52) agissant dans une direction peuvent être soumises
à la même pression de commande ou l'une desdites surfaces de commande (50) peut être
déchargée.
6. Système à deux circuits selon la revendication 5, dans lequel ladite pression de décharge
est la pression du réservoir.
7. Système à deux circuits selon la revendication 4, dans lequel la vanne pilote est
au moins une vanne de réduction de pression (122, 124).
8. Système à deux circuits selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le
dispositif de désactivation (6) est actionné électriquement.
9. Système à deux circuits selon l'une des revendications précédentes, comportant des
capteurs de pression (86, 88) destinés à détecter la pression de pompe et/ou la pression
de charge la plus élevée de chaque circuit (1, 2).
10. Système à deux circuits selon l'une des revendications précédentes, comportant un
capteur de course (102) destiné à détecter une position du tiroir de la vanne d'interconnexion
(40).
11. Système à deux circuits selon l'une des revendications précédentes, comportant des
capteurs de vitesse de rotation (94, 96) destinés à détecter la vitesse de rotation
de la pompe et comportant des capteurs d'angle de pivotement destinés à détecter l'angle
de pivotement des pompes (8, 10).
12. Système à deux circuits selon l'une des revendications précédentes, comportant une
unité de commande destinée à commander respectivement un orifice de dosage (20,22)
associé à un consommateur (12, 14) d'un circuit (1, 2) et la pompe à cylindrée variable
(8, 10) disposée dans ledit circuit, en fonction d'un signal de réglage (EFM) réglé
par un opérateur.
13. Système à deux circuits selon l'une des revendications 12 à 15, comportant une unité
de commande destinée à commander le dispositif de désactivation (6) en fonction du
besoin en fluide sous pression des consommateurs commandés, afin de mettre la vanne
d'interconnexion (40) en position de blocage.
14. Système à deux circuits selon l'une des revendications 1 à 16, dans lequel chaque
circuit (1, 2) est réalisé sous la forme d'un système LS ou LUDV et un orifice de
dosage (20, 22) et une balance manométrique individuelle (28, 30) sont associées à
chaque consommateur (12, 14) et la pompe à cylindrée variable (8, 10) peut être commandée
en fonction de la pression de charge la plus élevée dans le circuit (1, 2) respectif.
15. Système à deux circuits selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un
conduit LS est associé à chaque circuit (1, 2) pour l'évaluation de la pression de
charge individuelle de chaque consommateur (12, 14).