CH713006A1 - Hydraulic drive for a working machine, in particular for a slewing gear. - Google Patents

Hydraulic drive for a working machine, in particular for a slewing gear. Download PDF

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CH713006A1
CH713006A1 CH01319/16A CH13192016A CH713006A1 CH 713006 A1 CH713006 A1 CH 713006A1 CH 01319/16 A CH01319/16 A CH 01319/16A CH 13192016 A CH13192016 A CH 13192016A CH 713006 A1 CH713006 A1 CH 713006A1
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control
hydraulic
valve
drive circuit
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CH01319/16A
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Helbling Frank
Progin Pascal
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Liebherr Machines Bulle Sa
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebsschaltung zum Antrieb einer Arbeitsmaschine, insbesondere zum Antrieb eines Drehwerkes, mit wenigstens einer Hydraulikpumpe (1), die über wenigstens ein Wegeventil (3) mit wenigstens einem Hydromotor (4) über zwei Speisedruckleitungen (A, B) verbunden ist und eine Druckbegrenzungsfunktion zur Begrenzung der positiven und negativen Beschleunigung des Hydromotors (4) aufweist, wobei die Druckbegrenzungsfunktion durch wenigstens ein Druckbegrenzungssystem (20) verwirklicht ist, das wenigstens eine Hauptstufe umfasst, die bei Überschreiten eines Grenzdruckes eine Entlastung einer Speisedruckleitung in die zweite Speisedruckleitung ermöglicht, sowie wenigstens eine elektrisch ansteuerbare Vorstufe zur Einstellung des Grenzdruckes aufweist.The invention relates to a hydraulic drive circuit for driving a work machine, in particular for driving a slewing gear, with at least one hydraulic pump (1) which is connected via at least one directional control valve (3) with at least one hydraulic motor (4) via two feed pressure lines (A, B) and a pressure limiting function for limiting the positive and negative acceleration of the hydraulic motor (4), wherein the pressure limiting function is realized by at least one pressure limiting system (20) comprising at least one main stage, which allows relief of a feed pressure line in the second feed pressure line when a limiting pressure is exceeded , And at least one electrically controllable precursor for adjusting the limit pressure has.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebsschaltung zum Antrieb einer Arbeitsmaschine, insbesondere zum Antrieb eines Drehwerks der Arbeitsmaschine, mit wenigstens einer Hydraulikpumpe, die über wenigstens ein Wegeventil mit wenigstens einem Hydromotor über zwei Speisedruckleitungen verbunden ist und eine Druckbegrenzungsfunktion zur Begrenzung der positiven bzw. negativen Beschleunigung des Hydromotors aufweist.Description: The invention relates to a hydraulic drive circuit for driving a work machine, in particular for driving a rotating mechanism of the work machine, with at least one hydraulic pump, which is connected to at least one directional control valve with at least one hydraulic motor via two feed pressure lines and a pressure limiting function to limit the positive or has negative acceleration of the hydraulic motor.

[0002] Derartige hydraulische Antriebsschaltungen kommen gezielt bei Anwendungen zum Einsatz, die einerseits eine möglichst schnelle Bereitstellung der vollen Antriebsleistung verlangen, jedoch andererseits eine Begrenzung der maximalen Beschleunigung aus Sicherheitsgründen notwendig ist. Einen speziellen Anwendungsfall derartiger Antriebsschaltungen stellt der Antrieb eines Drehwerkes einer mobilen Arbeitsmaschine dar, insbesondere eines Baggers. Zwecks angestrebter Maximierung des Materialumschlags fällt der Erreichung der jeweils gewünschten/benötigen Änderung der Winkellage des Oberwagens eine hohe bis sehr hohe Bedeutung zu.Such hydraulic drive circuits are used specifically in applications which, on the one hand, require the full drive power to be provided as quickly as possible, but on the other hand, a limitation of the maximum acceleration is necessary for safety reasons. A special application of such drive circuits is the drive of a rotating mechanism of a mobile machine, in particular an excavator. In order to maximize the material turnover, achieving the desired / required change in the angular position of the superstructure is of high to very high importance.

[0003] Das Drehwerk-Arbeitsspiel setzt sich zusammen aus drei Bewegungsphasen, nämlich einer vom Stillstand ausgehende Beschleunigung, einer Drehung bei maximaler Winkelgeschwindigkeit und dem Bremsen bis zum Stillstand. Das angestrebte Ziel kurzer Drehwerk-Arbeitsspiele wird erreicht, wenn die beim Umschwenken erreichte maximale Winkelgeschwindigkeit möglichst hoch ist und zweitens die Zeitdauer bis zum Erreichen dieser Maximalgeschwindigkeit möglichst klein ist und drittens die Zeitdauer innerhalb der das Abbremsen von der maximalen Winkelgeschwindigkeit bis zum Drehwerkstillstand erfolgt möglichst klein ist. Demzufolge muss das Drehwerk mit betragsmässig hohen positiven und negativen Winkelbeschleunigungen betrieben werden, jedoch dürfen andererseits die Absolutwerte der auftretenden Winkelbeschleunigungen und Winkelgeschwindigkeit nicht beliebig hoch sein, um eine Überbeanspruchung bestimmter durch das Drehwerk betätigter Bauteile zu vermeiden. Zur Vermeidung derartiger Überbelastungen existieren verschiedene, auf Druckbegrenzungsventilen basierende Systemlösungen.The slewing gear cycle is composed of three movement phases, namely an acceleration starting from a standstill, a rotation at maximum angular velocity and braking to a standstill. The desired goal of short slewing gear working cycles is achieved when the maximum angular speed achieved when swiveling is as high as possible and secondly the time period until this maximum speed is reached is as short as possible and thirdly the time period within which the braking from the maximum angular speed to the slewing gear stop is as short as possible is. As a result, the slewing gear must be operated with high positive and negative angular accelerations, but on the other hand, the absolute values of the angular accelerations and angular velocity occurring must not be arbitrarily high in order to avoid overloading certain components actuated by the slewing gear. To avoid such overloads, there are various system solutions based on pressure relief valves.

[0004] Auch müssen die aufgrund der Drehbewegung auf den Bediener der Arbeitsmaschine wirkenden Flieh- und Trägheitskräfte in einem akzeptablen Bereich liegen. Gerade die ständig wechselnden Winkelgeschwindigkeiten des Oberwagens mit der Kabine können zu einer massgeblichen Belastung des Wohlbefindens des Bedieners bzw. Fahrers führen, weshalb auch hier eine Limitierung der auftretenden Winkelbeschleunigungen durch den Einsatz von Druckbegrenzungsventilen erforderlich ist. Die dazu notwendige Limitierung ist in der Praxis höher als die technisch bedingte Limitierung. Im weiteren Verlauf werden daher Massnahmen diskutiert, die diese weitergehende Limitierung betreffen.Also, the centrifugal and inertial forces acting on the operator of the machine due to the rotational movement must be in an acceptable range. The constantly changing angular velocities of the superstructure with the cabin can lead to a significant burden on the well-being of the operator or driver, which is why it is also necessary to limit the angular accelerations that occur due to the use of pressure relief valves. In practice, the necessary limit is higher than the technical limit. In the further course, measures will be discussed that affect this further limitation.

[0005] Ein weiteres Problem bei derartigen Anwendungen ist die Stillstands-Gegenreaktion. Aufgrund des sehr hohen Gesamtmasseträgheitsmoments der angetriebenen Komponenten kommt es beim Abbremsen des Drehwerks bis zum Stillstand zu einer abklingenden Schwingbewegung mit gegenläufigen Drehbewegungen, was auf die Kompressibilität des verwendeten Hydrauliköls und vor allem auf die Elastizität der verbauten Hydraulikleitungen zurückzuführen ist.Another problem with such applications is the standstill counter reaction. Due to the very high total mass moment of inertia of the driven components, when the slewing gear is braked to a standstill, the swinging movement decays with counter-rotating movements, which is due to the compressibility of the hydraulic oil used and, above all, the elasticity of the hydraulic lines used.

[0006] Ein Beispiel einer aus dem Stand der Technik bekannten hydraulischen Antriebsschaltung für ein Drehwerk ist in Fig. 1 abgebildet. Die Schaltung umfasst eine verstellbare Hydraulikpumpe 1, deren Unterdruckseite mit dem Hydraulikölvorratstank 2 und deren Oberdruckseite mit einem steuerbaren Anschluss eines 4/3-Wegeventils 3 verbunden ist. Das Wegeventil ist über die beiden Ventilausgänge über zwei Speisedruckleitungen A, B mit dem Hydraulikmotor 4 verbunden. Die unterschiedlichen Schaltzustände des Wegeventils 3 ermöglichen eine bidirektionale Drehbewegung bzw. eine vollständige Entkopplung des Hydraulikmotors 4 von der Verstellpumpe 1.An example of a hydraulic drive circuit for a slewing gear known from the prior art is shown in Fig. 1. The circuit comprises an adjustable hydraulic pump 1, the negative pressure side of which is connected to the hydraulic oil storage tank 2 and the upper pressure side of which is connected to a controllable connection of a 4/3-way valve 3. The directional control valve is connected to the hydraulic motor 4 via the two valve outputs via two feed pressure lines A, B. The different switching states of the directional control valve 3 enable a bidirectional rotary movement or a complete decoupling of the hydraulic motor 4 from the variable displacement pump 1.

[0007] Die Steuereingänge des Wegeventils 3 sind mittelbar mit dem Bedienhebel für die Bedienung des hydraulischen Antriebs bzw. des Drehwerks gekoppelt. Das Auslenken des Bedienhebels führt zu einer entsprechenden Höhe und Richtung der auf das Drehwerk wirkenden Beschleunigung. Eine triviale Druckbegrenzungsfunktion zum Schutz der Hydraulikkomponenten vor Drucküberlastung ist mittels der Druckbegrenzungsventile 5, 6 realisiert, die beide Speisedruckleitungen A, B miteinander verbinden und ab einem fest definierten Grenzdruck öffnen und für eine Druckentlastung sorgen.The control inputs of the directional valve 3 are indirectly coupled to the control lever for operating the hydraulic drive or the slewing gear. The deflection of the control lever leads to a corresponding height and direction of the acceleration acting on the slewing gear. A trivial pressure-limiting function to protect the hydraulic components from pressure overload is implemented by means of the pressure-limiting valves 5, 6, which connect the two feed pressure lines A, B and open them from a defined limit pressure and provide pressure relief.

[0008] Fig. 2 zeigt anhand der qualitativen Öldruck-Zeitverläufe in den beiden Speisedruckleitungen das zuvor erläuterte Drehwerk-Arbeitsspiel mit den unterschiedlichen Bewegungsphasen. Phase I zeigt die Beschleunigung des Drehwerks. Ab einem fest definierten Druckniveau öffnet das Druckbegrenzungsventil 5 auf der A-Seite, es entsteht ein Bypass zum Drehwerkhydraulikmotor 4. Während der abklingenden Druckpulsation wechselt das Druckbegrenzungsventil 5 zwischen den Zuständen offen und geschlossen bis sich ein fester Druckwert einstellt. Sowie das Drehwerk auf die gewünschte maximale Winkelgeschwindigkeit beschleunigt worden ist, wird die erforderliche hydraulische Sollleistung geringer, da dem Drehwerkmotor 4 nur diejenige zum Ausgleich der Verlustleistung erforderliche hydraulische Leistung zugeführt werden muss. Im Diagramm der Fig. 2 wird dies durch die Phase II dargestellt, bei der der Arbeitsdruck in der Leitung A auf ein vergleichsweises geringes Druckniveau abfällt.Fig. 2 shows on the basis of the qualitative oil pressure time curves in the two feed pressure lines, the previously explained slewing gear cycle with the different movement phases. Phase I shows the acceleration of the slewing gear. As of a fixed pressure level, the pressure relief valve 5 opens on the A side, creating a bypass to the slewing gear hydraulic motor 4. During the decaying pressure pulsation, the pressure relief valve 5 changes between the open and closed states until a fixed pressure value is reached. As soon as the slewing gear has been accelerated to the desired maximum angular velocity, the required hydraulic nominal power becomes lower, since only the hydraulic power required to compensate the power loss has to be supplied to the slewing gear motor 4. In the diagram in FIG. 2, this is represented by phase II, in which the working pressure in line A drops to a comparatively low pressure level.

[0009] Die gestrichelte Linie in der Bewegungsphase III kennzeichnet den Druckverlauf in der Speisedruckleitung B während des Abbremsvorgangs. Dieser Druckanstieg beruht darauf, dass der Hydraulikmotor 4 in diesem Fall im Pumpenbetrieb arbeitet und aufgrund der zu Beginn hohen Rotationsenergie für ein ansteigendes Druckniveau in der Druckleitung B sorgt. Hierbei sorgt das Druckbegrenzungsventil 6 ab einem gewissen Druckniveau für eine Entlastung der Druckleitung B in die Druckleitung A, wobei auch hier Druckschwankungen durch ein wechselndes Öffnen bzw. Schliessen des Druckbegrenzungsventils 6 verursacht werden. Die Bewegungsphase IV kennzeichnet die Stillstands-Gegenreaktion. In diesem Fall kommt es zu gegenläufigen Drehbewegungen des Drehwerks aufgrund des hohen Masseträgheitsmomentes und derThe dashed line in the movement phase III denotes the pressure curve in the feed pressure line B during the braking process. This pressure increase is based on the fact that the hydraulic motor 4 in this case works in the pump mode and, due to the high rotational energy at the beginning, ensures an increasing pressure level in the pressure line B. From a certain pressure level, the pressure relief valve 6 provides relief for the pressure line B into the pressure line A, pressure fluctuations here also being caused by an alternating opening or closing of the pressure relief valve 6. Movement phase IV characterizes the standstill counter-reaction. In this case there are counter rotating movements of the slewing gear due to the high moment of inertia and the

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Elastizität der Speisedruckleitungen. Die Elastizität der Speisedruckleitungen und die Kompressibilität des Hydrauliköls wirken als parasitärer Druckspeicher, der einen Teil der Rotationsenergie beim Abbremsen des Drehwerkes speichert. Die gespeicherte Energie wird als hydraulische Leistung wieder an den Hydromotor zurückgegeben und führt zu einer spürbaren Beschleunigung des Drehwerkes in entgegengesetzter Drehrichtung.Elasticity of the feed pressure lines. The elasticity of the feed pressure lines and the compressibility of the hydraulic oil act as a parasitic pressure accumulator, which stores part of the rotational energy when the slewing gear is braked. The stored energy is returned to the hydraulic motor as hydraulic power and leads to a noticeable acceleration of the slewing gear in the opposite direction of rotation.

[0010] Fig. 3 zeigt eine Weiterentwicklung des in Fig. 1 dargestellten Systems, das ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist. Hierbei werden statt der konventionellen Druckbegrenzungsventile 5, 6 sogenannte Shockless-Druckbegrenzungsventile 7, 8 eingesetzt, um im Sinne des Bedieners eine stärkere Begrenzung der Drehwerksbeschleunigung zu erzielen. Bei den verbauten Shockless-Druckbegrenzungsventilen 7, 8 setzt die Öffnungsbewegung bei einem deutlich geringeren Druckniveau als bei den gewöhnlichen Druckbegrenzungsventilen 5, 6 ein. Passend zu seiner Bezeichnung sind die beim Shockless-Druckbegrenzungsventil 7, 8 auftretenden Druckschwankungen deutlich geringer ausgeprägt. Allerdings ist die benötigte Zeitdauer für das Erreichen des stationären Endzustandes des geöffneten Ventils deutlich länger. Es muss also ein guter Kompromiss zwischen hoher Umschlagsleistung und Komfortansprüchen für den Bediener gewählt werden. Ein zweiter Nachteil bei der Verwendung von Shockless-Druckbegrenzungsventilen besteht darin, dass eine Änderung des Öffnungsdruckes bzw. der Ventilcharakteristik während des Betriebs nicht möglich ist. Ein ShocklessDruckbegrenzungsventil wird üblicherweise dann gewählt, wenn für den betreffenden Einsatz der Arbeitsmaschine ein vergleichsweises hartes Ansprechverhalten beim Beschleunigen und Bremsen bevorzugt wird. Zudem beinhaltet die Hydraulikschaltung gemäss Fig. 3 noch ein zusätzliches Anti-Reaktionsventil 9 zur Dämpfung der Stillstands-Gegenreaktion. Das Ventil 9 nimmt seine Mittelstellung ein, um über die Drossel einen bidirektionalen Druckausgleich zwischen den Druckleitungen A, B zu gestatten, sofern 1) die Druckunterschiede in diesen beiden Druckleitungen gering sind und b) die Änderungen dieses Druckunterschied vergleichsweise langsam erfolgen. Dadurch verringern sich die Amplituden der in der Phase IV die Stillstands-Gegenreaktion darstellenden Schwingung, so dass diese vom Bediener weitaus weniger wahrgenommen wird.Fig. 3 shows a further development of the system shown in Fig. 1, which is also known from the prior art. Here, so-called shockless pressure relief valves 7, 8 are used instead of the conventional pressure relief valves 5, 6 in order to achieve a greater limitation of the slewing gear acceleration in the interests of the operator. In the built-in shockless pressure relief valves 7, 8, the opening movement begins at a significantly lower pressure level than in the usual pressure relief valves 5, 6. In keeping with its name, the pressure fluctuations that occur in the shockless pressure relief valve 7, 8 are markedly less pronounced. However, the time required to reach the final state of the open valve is significantly longer. A good compromise must therefore be chosen between high handling performance and comfort requirements for the operator. A second disadvantage when using shockless pressure relief valves is that a change in the opening pressure or the valve characteristics is not possible during operation. A shockless pressure relief valve is usually selected when a comparatively hard response behavior when accelerating and braking is preferred for the particular application of the work machine. In addition, the hydraulic circuit according to FIG. 3 also contains an additional anti-reaction valve 9 for damping the standstill counter-reaction. The valve 9 assumes its central position in order to permit bidirectional pressure compensation between the pressure lines A, B via the throttle, provided 1) the pressure differences in these two pressure lines are small and b) the changes in this pressure difference take place comparatively slowly. As a result, the amplitudes of the vibration representing the standstill counter-reaction in phase IV are reduced, so that this is perceived far less by the operator.

[0011] Fig. 4 zeigt eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Ausgestaltung, bei der Proportional Druckbegrenzungsventile 10, 11 eingesetzt werden und diese bspw. als sogenannte 2-Schwellen Druckbegrenzungsventile 10, 11 betrieben werden können. Diese 2-Schwellen Druckbegrenzungsventile werden mit demselben Steuerdruck beaufschlagt, der auch am Wegeventil 3 anliegt. Durch die an dem Bedienhebel geknüpfte Vorsteuerung der verwendeten Druckbegrenzungsventile 10, 11 kann der Grenzdruck, bei dem sich die Druckventile 10, 11 öffnen, zwischen zwei Stufen variiert werden. Bei einer geringen Auslenkung des Bedienhebels wird das Druckbegrenzungsventil mit einem vergleichsweise geringeren Grenzdruck betrieben, während beim starken Auslenken des Bedienhebels ein grösserer Grenzdruck eingestellt wird. Nachteilig ist auch hierbei, dass sich die Betriebscharakteristik der verbauten Druckbegrenzungsventile nachträglich, d.h. während des Betriebs, nicht ändern bzw. beeinflussen lassen.Fig. 4 shows a further embodiment known from the prior art, in which proportional pressure relief valves 10, 11 are used and these can be operated, for example, as so-called 2-threshold pressure relief valves 10, 11. These 2-threshold pressure relief valves are acted upon by the same control pressure that is also applied to the directional valve 3. The pilot control of the pressure limiting valves 10, 11 used, which is linked to the operating lever, allows the limit pressure at which the pressure valves 10, 11 to open to be varied between two stages. With a slight deflection of the operating lever, the pressure limiting valve is operated with a comparatively lower limit pressure, while a greater limit pressure is set when the operating lever is strongly deflected. It is also disadvantageous here that the operating characteristics of the pressure relief valves installed subsequently, i.e. do not change or influence during operation.

[0012] Gesucht wird daher nach einer verbesserten hydraulischen Antriebsschaltung, mit grösserer Flexibilität hinsichtlich des Betriebsverhaltens der Druckbegrenzungsfunktion.It is therefore sought for an improved hydraulic drive circuit, with greater flexibility with regard to the operating behavior of the pressure limiting function.

[0013] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine hydraulische Antriebsschaltung gemäss den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Antriebsschaltungen sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.This object is achieved by a hydraulic drive circuit according to the features of claim 1. Advantageous embodiments of the drive circuits are the subject of the dependent subclaims.

[0014] Erfindungsgemäss wird die gattungsgemässe hydraulische Antriebsschaltung dahingehend weiterentwickelt, dass zur Realisierung der Druckbegrenzungsfunktion ein Druckbegrenzungssystem eingesetzt wird. Das Druckbegrenzungssystem sieht einen zweistufigen Aufbau vor. Es setzt sich aus wenigstens einer Hauptstufe zusammen, die bei Überschreiten eines Grenzdruckes eine Entlastung der einen Speisedruckleitung in die zweite Speisedruckleitung ermöglicht. Eine Vorstufe ist elektrisch ansteuerbar, um dadurch indirekt den Grenzdruck der wenigstens einen Hauptstufe beeinflussen zu können. Hierdurch kann die Druckbegrenzungsfunktion durch verschiedene Vorsteuerkennlinien flexibel erweitert und modifiziert werden. Dies bietet den Vorteil, dass die Druckbegrenzungsfunktion spezifisch für jeden Einsatz vom Fahrer unter Berücksichtigung seiner individuellen Präferenz gewählt werden kann. Dabei ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn die Auswahländerung komfortabel über ein Human-Machine-Interface der Arbeitsmaschine möglich ist. Darüber hinaus können bestimmte Vorteile kombiniert werden, die bei den Lösungen gemäss dem Stand der Technik nicht gepaart auftreten.According to the generic hydraulic drive circuit is further developed such that a pressure limiting system is used to implement the pressure limiting function. The pressure relief system has a two-stage structure. It is composed of at least one main stage which, when a limit pressure is exceeded, relieves the pressure on one feed pressure line into the second feed pressure line. A preliminary stage can be controlled electrically in order thereby to be able to indirectly influence the limit pressure of the at least one main stage. As a result, the pressure limiting function can be flexibly expanded and modified using various pilot control characteristics. This offers the advantage that the pressure limitation function can be selected specifically for each application by the driver, taking into account his individual preference. It is advantageous, for example, if the selection change can be made conveniently via a human-machine interface of the work machine. In addition, certain advantages can be combined that do not occur in pairs in the solutions according to the prior art.

[0015] Denkbar ist es, dass die hydraulische Antriebsschaltung ein offener oder ein geschlossener Hydraulikkreis ist. Das verbaute Wegeventil erlaubt vorzugsweise eine beliebige Positionierung des Steuerschiebers, wodurch die Höhe des Strömungswiderstandes entlang der Durchlasskante kontinuierlich verstellbar ist.It is conceivable that the hydraulic drive circuit is an open or a closed hydraulic circuit. The built-in directional valve preferably allows any position of the control slide, whereby the level of the flow resistance along the passage edge is continuously adjustable.

[0016] Besonders bevorzugt ist es, wenn die wenigstens eine Hauptstufe wenigstens ein Proportional Druckbegrenzungsventil umfasst, das im geöffneten Zustand die beiden Speisedruckleitungen miteinander verbindet und demzufolge zu einer Druckentlastung führt.It is particularly preferred if the at least one main stage comprises at least one proportional pressure relief valve which connects the two feed pressure lines to one another in the open state and consequently leads to a pressure relief.

[0017] Bei Antriebsschaltungen für eine Drehrichtung des Hydromotors ist eine Hauptstufe für die Druckentlastung von einer Druckleitung in die zweite Druckleitung ausreichend. Wird ein Betrieb und eine Beschleunigungsbegrenzung beim Betrieb mit zwei Drehrichtungen gewünscht, ist eine zweite Hauptstufe vorzusehen, die eine Druckentlastung von der zweite Speisedruckleitung in die erste Speisedruckleitung sicherstellt, während die erste Hauptstufe für eine Druckentlastung von der ersten Speisedruckleitung in die zweite Speisedruckleitung sorgt. Beide Hauptstufen können in diesem Fall jeweils ein unidirektionales Proportional Druckbegrenzungsventil umfassen.In drive circuits for a direction of rotation of the hydraulic motor, a main stage for the pressure relief from one pressure line into the second pressure line is sufficient. If operation and acceleration limitation when operating with two directions of rotation are desired, a second main stage must be provided, which ensures pressure relief from the second feed pressure line into the first feed pressure line, while the first main stage provides pressure relief from the first feed pressure line into the second feed pressure line. In this case, both main stages can each comprise a unidirectional proportional pressure relief valve.

CH 713 006 A1 [0018] Das Öffnungsverhalten der ein oder mehreren Hauptstufen, insbesondere des Proportional Druckbegrenzungsventils der jeweiligen Hauptstufe, lässt sich durch die Vorstufe beeinflussen und hängt demzufolge mittelbar von der elektrischen Ansteuerung der Vorstufe ab. Besonders bevorzugt ist es, wenn beide Hauptstufen durch eine gemeinsame Vorstufe vorsteuerbar sind, d.h. der Grenzdruck der jeweiligen Hauptstufe ist durch die gemeinsame Vorstufe individuell einstellbar. Alternativ könnte jedoch auch pro Hauptstufe jeweils eine separate, elektrisch ansteuerbare Vorstufe eingesetzt werden. Im Folgenden wird der Einfachheit halber stets von einer Hauptstufe gesprochen, die Ausführungen gelten aber ohne Einschränkungen für Antriebsschaltungen mit zwei oder mehreren Hauptstufen, die wahlweise paarweise durch eine gemeinsame Vorstufe oder jedoch mittels getrennter Vorstufen steuerbar sind.CH 713 006 A1 The opening behavior of the one or more main stages, in particular the proportional pressure relief valve of the respective main stage, can be influenced by the preliminary stage and consequently depends indirectly on the electrical control of the preliminary stage. It is particularly preferred if both main stages can be precontrolled by a common preliminary stage, i.e. the limit pressure of the respective main stage can be individually adjusted through the common preliminary stage. Alternatively, however, a separate, electrically controllable preliminary stage could also be used for each main stage. For the sake of simplicity, the following always speaks of a main stage, but the explanations apply without restriction to drive circuits with two or more main stages, which can be controlled in pairs by a common preliminary stage or, however, by means of separate preliminary stages.

[0019] Gemäss bevorzugter Ausführung der Erfindung lässt sich der Öffnungs- und/oder Schliessungsdruck des Proportional Druckbegrenzungsventils zum Öffnen des Durchlasskanals der wenigstens einen Hauptstufe durch die Vorstufe einstellen. Das vorgesteuerten Druckbegrenzungsventil der Hauptstufe öffnet seinen Durchlasskanal beispielsweise dann, wenn das am Ventileingang der Hauptstufe anliegende Druckniveau der Speisedruckleitung die Schliesskraft des Druckentlastungsventils der Hauptstufe überwindet. Die Variation der Schliesskraft beeinflusst die Betriebscharakteristik der gesamten Druckbegrenzungsfunktion.According to a preferred embodiment of the invention, the opening and / or closing pressure of the proportional pressure relief valve for opening the through-channel of the at least one main stage can be set by the preliminary stage. The pilot-controlled pressure relief valve of the main stage opens its passage channel, for example, when the pressure level of the feed pressure line at the valve inlet of the main stage overcomes the closing force of the pressure relief valve of the main stage. The variation of the closing force influences the operating characteristics of the entire pressure limiting function.

[0020] Besonders bevorzugt ist es, wenn ein erster Steuereingang des Druckbegrenzungsventils der wenigstens einen Hauptstufe, an dem das Druckniveau der Speisedruckleitung anliegt, über mindestens ein Stromventil, insbesondere wenigstens eine Drossel, mit dem Ventileingang der Vorstufe, die ebenfalls ein Proportional Druckbegrenzungsventil sein kann, verbunden ist. Ferner ist der Ausgang des Stromventils bzw. der Drosselausgang mit einem zweiten Steuereingang des Proportional Druckbegrenzungsventils der Hauptstufe verbunden. Über diesen zweiten Steuereingang lässt sich die Schliesskraft der Hauptstufe beeinflussen, insbesondere wirkt das dort anliegende Druckniveau gemeinsam mit der Rückstellkraft einer Ventilfeder zusammen. Durch gezielte Steuerung der Vorstufe kann das am zweiten Steuereingang anliegende Druckniveau beeinflusst werden.It is particularly preferred if a first control input of the pressure relief valve of the at least one main stage, at which the pressure level of the feed pressure line is present, via at least one flow valve, in particular at least one throttle, with the valve input of the preliminary stage, which can also be a proportional pressure relief valve , connected is. Furthermore, the output of the flow valve or the throttle output is connected to a second control input of the proportional pressure relief valve of the main stage. The closing force of the main stage can be influenced via this second control input, in particular the pressure level applied there interacts with the restoring force of a valve spring. The pressure level at the second control input can be influenced by targeted control of the pre-stage.

[0021] Insbesondere im Fall einer als Proportional Druckbegrenzungsventil ausgeführten Vorstufe wird je nach Öffnungsgrad ein bestimmter Druckabfall am zweiten Steuereingang der Hauptstufe bewirkt, wodurch die Schliesskraft abnimmt und damit das Grenzdruckniveau der Hauptstufe reduzierbar ist. Im Gegensatz dazu ist bei geschlossener Vorstufe die Schliesskraft mit wachsendem Druck in den Speiseleitungen maximal.Particularly in the case of a preliminary stage designed as a proportional pressure relief valve, depending on the degree of opening, a certain pressure drop is effected at the second control input of the main stage, as a result of which the closing force decreases and the limit pressure level of the main stage can be reduced. In contrast, when the preliminary stage is closed, the closing force is at a maximum with increasing pressure in the feed lines.

[0022] Ferner ist es sinnvoll, die Steuereingänge der Hauptstufe mit der Vorstufe über wenigstens ein Rückschlagventil zu verschalten, insbesondere über ein federbelastetes Rückschlagventil, um den Rückfluss von der Vorstufe zum Steuereingang der Hauptstufe zu sperren. Dies ist insbesondere notwendig, wenn zwei Hauptstufen durch eine gemeinsame Vorstufe bestätigt werden. Die Druckdifferenz zwischen den Steuerleitungen führt dazu, dass lediglich eine Hauptstufe die Vorstufe mit Druck beaufschlagt, d.h. das Druckniveau am zweiten Steuereingang dieser Hauptstufe liegt auch am Ventileingang der Vorstufe an. Eine Beeinflussung dieses Druckniveaus über die äussere Beschaltung der anderen Hauptstufe wird über ein weiteres Rückschlagventil verhindert.Furthermore, it makes sense to connect the control inputs of the main stage to the preliminary stage via at least one check valve, in particular via a spring-loaded check valve, in order to block the backflow from the preliminary stage to the control input of the main stage. This is particularly necessary if two main stages are confirmed by a common preliminary stage. The pressure difference between the control lines means that only one main stage pressurizes the preliminary stage, i.e. the pressure level at the second control input of this main stage is also at the valve input of the preliminary stage. An influence of this pressure level via the external circuit of the other main stage is prevented by another check valve.

[0023] Die Vorstufe ist sinnvollerweise ein elektrisch vorgesteuertes Proportional-Druckbegrenzungsventil, wobei sich die Vorstufe gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung mittels Proportionalmagnet ansteuern lässt. Denkbar ist es, dass die elektrische Ansteuerung der Vorstufe entweder gegen die Schliesskraft der Vorstufe oder mit der Schliesskraft der Vorstufe wirkt, d.h. bei einem federbelasteten Proportional Druckbegrenzungsventil entweder gegen die Federrückstellkraft oder mit der Federrückstellkraft wirkt. Folglich kann entweder eine positive oder negative Kennlinie der Vorstufe mittels der elektrischen Vorsteuerung erzeugt werden.The preliminary stage is expediently an electrically pilot-controlled proportional pressure relief valve, the preliminary stage being able to be controlled by means of a proportional magnet in accordance with a preferred embodiment. It is conceivable that the electrical control of the preliminary stage acts either against the closing force of the preliminary stage or with the closing force of the preliminary stage, i.e. in the case of a spring-loaded proportional pressure relief valve acts either against the spring restoring force or with the spring restoring force. As a result, either a positive or negative characteristic curve of the pre-stage can be generated by means of the electrical pre-control.

[0024] Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die hydraulische Antriebsschaltung wenigstens ein Steuergerät um die Vorstufe entsprechend elektrisch anzusteuern, wodurch ein vordefiniertes Verhalten der gesamten Druckbegrenzungsfunktion realisierbar ist. Insbesondere kann eine Ansteuerung der Vorstufe durch das Steuergerät derart erfolgen, um eine vordefinierte Kennlinie des Druckbegrenzungssystems zu verwirklichen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Steuergerät mehrere Kennlinien zur Änderung der Charakteristik der Druckbegrenzungsfunktion bereithält, d.h. das charakteristische Verhalten der Druckbegrenzungsfunktion durch die anwendungsabhängige Auswahl der passenden Kennlinie flexible geändert werden kann.[0024] According to a preferred embodiment of the invention, the hydraulic drive circuit comprises at least one control device in order to correspondingly control the preliminary stage electrically, as a result of which a predefined behavior of the entire pressure limiting function can be implemented. In particular, the pre-stage can be controlled by the control device in order to implement a predefined characteristic curve of the pressure limiting system. It is particularly advantageous if the control unit has several characteristic curves available for changing the characteristic of the pressure limiting function, i.e. the characteristic behavior of the pressure limitation function can be flexibly changed by the application-specific selection of the appropriate characteristic.

[0025] Derartige Kennlinien stellen beispielsweise den Öffnungsdruck der Druckbegrenzungsfunktion bzw. des Druckabfalls über einem Proportional Druckbegrenzungsventil der wenigstens einen Hauptstufe in Abhängigkeit der Stellung des Bedienhebels zur Antriebsbetätigung dar. Durch die elektrische Steuerfähigkeit der Vorstufe lassen sich beliebige Kennlinienverläufe erzeugen, beispielsweise ein linearer und/oder parabelförmiger Kennlinienverlauf. Dadurch ist es möglich, dass anwendungsabhängig ein Kennlinienverlauf gemäss der aus dem Stand der Technik bekannten Shockless-Druckbegrenzungsfunktion und/oder ein Kennlinienverlauf des 2-Schwellen Druckbegrenzungsventils und/oder eines sonstigen beliebigen Druckbegrenzungsventils erzielbar ist. Anwendungsabhängig und je nach Vorzügen des Bedieners kann die gewünschte Charakteristik der Druckbegrenzungsfunktion flexibel im Betrieb zur Maschinenlaufzeit eingestellt werden, um insbesondere Schwerpunkte hinsichtlich der Umschlageffizienz bzw. alternativ das Arbeitskomforts zu wählen.Such characteristic curves represent, for example, the opening pressure of the pressure limiting function or the pressure drop across a proportional pressure limiting valve of the at least one main stage, depending on the position of the operating lever for actuating the drive. The electrical control capability of the preliminary stage can be used to generate any characteristic curves, for example a linear and / or parabolic curve. As a result, it is possible, depending on the application, to obtain a characteristic curve according to the shockless pressure limiting function known from the prior art and / or a characteristic curve curve of the 2-threshold pressure limiting valve and / or any other pressure limiting valve. Depending on the application and depending on the advantages of the operator, the desired characteristic of the pressure limiting function can be set flexibly during operation at the machine runtime, in order to choose focal points with regard to handling efficiency or, alternatively, working comfort.

[0026] Neben einer Auswahlmöglichkeit fest hinterlegter Kennlinien innerhalb des Steuergerätes wird ebenfalls die Möglichkeit geschaffen, nutzerseitig durch Skalierung der Kennlinien diese gezielt zu beeinflussen. Zusätzlich oder alternativ kann es ebenfalls vorgesehen sein, dass der Nutzer ein oder mehrere die Kennlinie beeinflussende Parameter gezielt se4In addition to a selection option of permanently stored characteristic curves within the control device, the possibility is also created to influence the user in a targeted manner by scaling the characteristic curves. Additionally or alternatively, it can also be provided that the user selectively se4 one or more parameters influencing the characteristic

CH 713 006 A1 parat oder gemeinsam verändern kann, um die Kennlinie an seine Bedürfnisse anzupassen. Ebenfalls kann es vorgesehen sein, dass der Nutzer über das Steuergerät eine individuelle Kennlinie frei definieren und für die spätere Verwendung innerhalb des Steuergerätes abspeichern kann.CH 713 006 A1 ready or can change together to adapt the characteristic to his needs. It can also be provided that the user can freely define an individual characteristic curve via the control device and can save it for later use within the control device.

[0027] Denkbar ist es ebenfalls, dass das Steuergerät derart ausgestaltet ist, um wenigstens eine vorgegebene Kennlinie durch Überlagerung ein oder mehrerer Eingangsgrössen gezielt zu manipulieren und das System damit an weiteren Systemparameter anzupassen. Als geeignete Eingangsgrössen für die Berücksichtigung innerhalb des Steuergerätes für die Druckbegrenzungsfunktion eignet sich beispielsweise die Drehzahl des Hydromotors und/oder die Drehzahl der angetriebenen Komponente, bspw. die Drehzahl eines Drehwerkes, und/oder das Druckniveau innerhalb der Speisedruckleitungen zum Hydromotor und/oder die Druckdifferenz zwischen den Speisedruckleitungen und/oder die Schaltstellung des Wegeventils und/oder der Druck innerhalb der oder den Steuerleitungen des Wegeventils und/oder die sensorisch erfasste mechanische Stellung eines Bedienhebels zur Antriebssteuerung.It is also conceivable that the control device is designed in such a way that it can manipulate at least one predetermined characteristic curve by superimposing one or more input variables and thus adapt the system to other system parameters. Suitable input variables for consideration within the control unit for the pressure limiting function are, for example, the speed of the hydraulic motor and / or the speed of the driven component, for example the speed of a rotating mechanism, and / or the pressure level within the supply pressure lines to the hydraulic motor and / or the pressure difference between the supply pressure lines and / or the switching position of the directional control valve and / or the pressure within the control line or control lines of the directional control valve and / or the sensor position of a control lever for drive control.

[0028] Die erfindungsgemässe Ausgestaltung des hydraulischen Antriebs bietet zudem noch den Vorteil, dass innerhalb des Steuergerätes beispielsweise eine Beobachterfunktion implementierbar ist, die auftretende Quereffekte bzw. Umgebungsbedingungen, die möglicherweise Einfluss auf die Antriebsregelung haben, für die Realisierung der Druckbegrenzungsfunktion berücksichtigen kann. Derartige Einflüsse lassen sich bspw. durch Anpassung der angewendeten Kennlinie kompensieren oder vorteilhaft ausnutzen. Beispielsweise kommt es bei einer Schräglage des Drehwerks neben der einfachen Kreisbewegung ebenfalls zu einer Höhenänderung des Drehwerks während der Rotation, sodass sich hierdurch ein Einfluss auf das Bremsverhalten ergibt. Diese Bedingung könnte ebenfalls für die Ansteuerung der Vorstufe des Druckbegrenzungssystems heranzogen werden. Darüber hinaus kann auch die aktuelle Temperatur des Hydraulikmediums und die dadurch bedingte Viskosität des Hydrauliköls Einfluss auf die Druckbegrenzungsfunktion haben. Eine Berücksichtigung der sensorisch erfassten Mediumtemperatur kann gezielt zur Kompensation dieses Quereffekts genutzt werden.The inventive design of the hydraulic drive also has the advantage that, for example, an observer function can be implemented within the control unit, which can take into account any cross effects or environmental conditions that may have an influence on the drive control for the implementation of the pressure limiting function. Such influences can be compensated for or adapted to advantage, for example, by adapting the characteristic curve used. For example, in addition to the simple circular movement, the turning mechanism also changes its height during rotation when the slewing gear is tilted, so that this has an influence on the braking behavior. This condition could also be used to control the preliminary stage of the pressure limiting system. In addition, the current temperature of the hydraulic medium and the resulting viscosity of the hydraulic oil can also influence the pressure limiting function. Consideration of the sensor-sensed medium temperature can be used specifically to compensate for this cross-effect.

[0029] Ferner kann auch das Auftreten von Leckagen im Antriebssystem mittels der Beobachterfunktion erkannt werden, was idealerweise dem Fahrer signalisiert wird um wenigstens das Auftreten von Folgeschäden vermeiden zu können.Furthermore, the occurrence of leaks in the drive system can be recognized by means of the observer function, which is ideally signaled to the driver in order at least to be able to avoid the occurrence of consequential damage.

[0030] Ferner kann das Steuergerät netzwerkfähig sein, um dieses mit weiteren Steuergeräten bzw. Komponenten einer Arbeitsmaschine kommunikativ vernetzen zu können. Beispielsweise könnte bei einem aufgetretenen Fehlerfall der Arbeitsmaschine, der durch ein externes Steuergerät erkannt wird, ebenfalls eine Abschaltung bzw. drastische Limitierung der Maximalbeschleunigung ausgelöst werden.Furthermore, the control device can be network-compatible so that it can be communicatively networked with other control devices or components of a work machine. For example, in the event of a fault in the working machine that is recognized by an external control device, a shutdown or drastic limitation of the maximum acceleration could also be triggered.

[0031] Ferner lässt sich gemäss einer besonders bevorzugten Ausgestaltung mittels des Steuergerätes und des Druckbegrenzungssystems eine Dämpfung einer Stillstands-Gegenreaktion beim Abbremsen des hydraulischen Antriebs realisieren. Anders als im Stand der Technik ist herfür kein zusätzliches Anti-Reaktionsventil erforderlich, sondern diese Funktion kann ebenfalls durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung der Druckbegrenzungsfunktion übernommen werden. Für die Umsetzung der Funktion ist es vorteilhaft, dem Steuergerät die sensorisch erfasste Rotationsgeschwindigkeit des Hydromotors oder die der angetriebenen Maschinenkomponente und/oder das gemessene Druckniveau innerhalb der Speisedruckleitungen zum Hydromotor zuzuführen. Auch hier besteht die Möglichkeit, innerhalb des Steuergerätes unterschiedliche Kennlinien für die nutzerseitige Auswahl der gewünschten Betriebscharakteristik der Stillstands-Gegenreaktionsfunktion vorzuhalten.[0031] Furthermore, according to a particularly preferred embodiment, the control device and the pressure limiting system can be used to dampen a standstill counter-reaction when the hydraulic drive is braked. In contrast to the prior art, no additional anti-reaction valve is required for this, but this function can also be performed by the pressure limiting function according to the invention. To implement the function, it is advantageous to supply the control device with the sensor-detected rotational speed of the hydraulic motor or that of the driven machine component and / or the measured pressure level within the feed pressure lines to the hydraulic motor. Here, too, there is the possibility of maintaining different characteristic curves within the control unit for the user-side selection of the desired operating characteristic of the standstill counter-reaction function.

[0032] Neben der erfindungsgemässen hydraulischen Antriebsschaltung betrifft die vorliegende Erfindung ebenfalls eine Arbeitsmaschine, insbesondere einen Bagger, mit einer hydraulischen Antriebsschaltung gemäss dervorliegenden Erfindung. Die Arbeitsmaschine zeichnet sich folglich durch dieselben Vorteile und Eigenschaften aus, wie sie bereits zuvor stehend anhand der erfindungsgemässen Antriebsschaltung erläutert wurden.In addition to the hydraulic drive circuit according to the invention, the present invention also relates to a working machine, in particular an excavator, with a hydraulic drive circuit according to the present invention. The working machine is consequently distinguished by the same advantages and properties as have already been explained above with reference to the drive circuit according to the invention.

[0033] Die erfindungsgemässe Antriebsschaltung wird besonders vorteilhaft beim Antrieb eines Drehwerkes zwischen Ober- und Unterwagen der mobilen Arbeitsmaschine eingesetzt. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung als hydraulischer Fahrantrieb der Arbeitsmaschine, da hier ähnliche Antriebsbedingungen, d.h. ein schnelles Bereitstellen der maximalen Antriebsleistung mit gleichzeitiger Begrenzung der Maximalbeschleunigung und der Notwendigkeit eines starken Abbremsens im regulären Arbeitszyklus, vorliegen können.The drive circuit according to the invention is used particularly advantageously when driving a slewing gear between the upper and lower carriage of the mobile machine. However, it is also conceivable to use it as a hydraulic drive for the work machine, since similar drive conditions, i.e. there may be a quick provision of the maximum drive power with simultaneous limitation of the maximum acceleration and the need for a strong braking in the regular work cycle.

[0034] Vorstellbar ist ebenso ein Einsatz der erfindungsgemässen hydraulischen Antriebsschaltung für einen Windenantrieb einer Arbeitsmaschine, vorzugsweise bei stationären Aufbauten oder Schiffen. Bekannter Weise droht hier bei einer zu starken Anfangsbeschleunigung ein Reissen des Zugseiles.[0034] It is also conceivable to use the hydraulic drive circuit according to the invention for a winch drive of a work machine, preferably in stationary structures or ships. As is well known, the pull rope threatens to break if the initial acceleration is too strong.

[0035] Denkbar ist die Verwendung des Funktionsprinzips auch als Dämpfungsfunktion bei zylindrischen Antrieben. Auch ein Einsatz als Lüfterantrieb ist vorstellbar, um eine Drehzahlvorgabe über Druckregelung zu verwirklichen. Dies kann insbesondere bei Lüftern mit hoher Leistung sinnvoll sein.The use of the functional principle is also conceivable as a damping function in cylindrical drives. Use as a fan drive is also conceivable in order to implement a speed setting via pressure control. This can be particularly useful for high-performance fans.

[0036] Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:Further advantages and properties of the invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the figures. Show it:

Fig. 1: eine konventionelle Antriebsschaltung für ein Drehwerk;1: a conventional drive circuit for a slewing gear;

Fig. 2: eine Diagrammdarstellung zur Verdeutlichung der unterschiedlichen Betriebsphasen eines Drehwerks;2: shows a diagram to illustrate the different operating phases of a slewing gear;

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Fig. 3: eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Antriebsschaltung für ein Drehwerk mit Druckbegrenzungsfunktion;3: a further drive circuit known from the prior art for a slewing gear with a pressure limiting function;

Fig. 4: eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Antriebsschaltung für ein Drehwerk mit Druckbegrenzungsfunktion;4: a further drive circuit known from the prior art for a rotating mechanism with a pressure limiting function;

Fig. 5: die erfindungsgemässe hydraulische Antriebsschaltung zur Umsetzung einer flexiblen Druckbegrenzungsfunktion;5: the hydraulic drive circuit according to the invention for implementing a flexible pressure limiting function;

Fig. 6: unterschiedliche Kennlinientypen, die mittels der erfindungsgemässen Antriebsschaltung der Fig. 5 umsetzbar sind undFIG. 6: different types of characteristic curve which can be implemented by means of the drive circuit according to the invention from FIG. 5 and

Fig. 7: eine Diagrammdarstellung zur Verdeutlichung der flexiblen Modifikation des charakteristischen Betriebsverhaltens des erfindungsgemässen Druckbegrenzungsventils.7: shows a diagram to illustrate the flexible modification of the characteristic operating behavior of the pressure relief valve according to the invention.

[0037] Als Alternative zum Stand der Technik wird gemäss der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines Druckbegrenzungssystems vorgeschlagen, dessen Betriebscharakteristik über eine elektrisch Ansteuerung flexibel auf anwendungsbedingte Bedürfnisse einstellbar ist. Hierdurch kann die Druckbegrenzungsfunktion durch die Verfügbarkeit verschiedener Vorsteuerkennlinien angepasst werden. Dies bietet den Vorteil, dass die Druckbegrenzungsfunktion spezifisch für jeden Einsatz vom Fahrer unter Berücksichtigung seiner individuellen Präferenz gewählt werden kann. Dabei ist die Auswahländerung komfortabel über das Human-Machine-Interface und dabei auch während eines Arbeitseinsatzes möglich. Darüber hinaus können bestimmte Vorteile kombiniert werden, die bei den Lösungen gemäss dem Stand der Technik nicht gepaart auftreten.As an alternative to the prior art, the use of a pressure limiting system is proposed according to the present invention, the operating characteristics of which can be flexibly adjusted to application-related needs via an electrical control. In this way, the pressure limiting function can be adapted through the availability of various pilot control curves. This offers the advantage that the pressure limitation function can be selected specifically for each application by the driver, taking into account his individual preference. The selection change is conveniently possible via the human-machine interface and also during a work assignment. In addition, certain advantages can be combined that do not occur in pairs in the solutions according to the prior art.

[0038] Fig. 5 zeigt das Schaltbild der erfindungsgemässen hydraulischen Antriebsschaltung. Die Schaltung umfasst eine verstellbare Hydraulikpumpe 1, deren Unterdruckseite mit dem Hydraulikölvorratstank 2 und deren Oberdruckseite mit einem steuerbaren Anschluss eines 4/3-Wegeventils 3 verbunden ist. Das Wegeventil ist über die beiden Ventilausgänge über zwei Speisedruckleitungen A, B mit dem Hydraulikmotor 4 verbunden. Die unterschiedlichen Schaltzustände des Wegeventils 3 ermöglichen eine bidirektionale Drehbewegung bzw. eine vollständige Entkopplung des Hydraulikmotors 4 von der Verstellpumpe 1.5 shows the circuit diagram of the hydraulic drive circuit according to the invention. The circuit comprises an adjustable hydraulic pump 1, the negative pressure side of which is connected to the hydraulic oil storage tank 2 and the upper pressure side of which is connected to a controllable connection of a 4/3-way valve 3. The directional control valve is connected to the hydraulic motor 4 via the two valve outputs via two feed pressure lines A, B. The different switching states of the directional control valve 3 enable a bidirectional rotary movement or a complete decoupling of the hydraulic motor 4 from the variable displacement pump 1.

[0039] Die Steuereingänge 3a, 3b des Wegeventils 3 sind mittelbar mit dem Bedienhebel 13 für die Bedienung des hydraulischen Antriebs bzw. des Drehwerks gekoppelt, das Auslenken des Bedienhebels 13 führt zur Verschiebung des Steuerschiebers des Wegeventils 3. Zur Begrenzung der maximalen Beschleunigung des Hydromotors 4 wird das neue elektrisch ansteuerbaren Druckbegrenzungssystem 20 in die Schaltung integriert. Dieses Druckbegrenzungssystem 20 setzt sich aus zwei Hauptstufen zusammen, wobei jede Hauptstufe ein vorsteuerbares Proportional Druckbegrenzungsventil 21,22 umfasst. Beide Hauptstufen 21,22, d.h. beide Proportional Druckbegrenzungsventile 21,22 sind durch eine gemeinsame Vorstufe vorsteuerbar, die selbst durch ein elektrisch ansteuerbares Proportional Druckbegrenzungsventil 23 gebildet ist.The control inputs 3a, 3b of the directional control valve 3 are indirectly coupled to the operating lever 13 for operating the hydraulic drive or the slewing gear, the deflection of the operating lever 13 leads to the displacement of the control slide of the directional control valve 3. To limit the maximum acceleration of the hydraulic motor 4, the new electrically controllable pressure limiting system 20 is integrated into the circuit. This pressure limiting system 20 is composed of two main stages, each main stage comprising a pilot-operated proportional pressure limiting valve 21, 22. Both main stages 21, 22, i.e. Both proportional pressure relief valves 21, 22 can be precontrolled by a common preliminary stage, which is itself formed by an electrically controllable proportional pressure relief valve 23.

[0040] Die erste Hauptstufe 21 bzw. das Druckbegrenzungsventil 21 öffnet bei einem einstellbaren Grenzdruck, um die Speisedruckleitung A in die Leitung B zu entlasten, während die zweite Hauptstufe 22, d.h. das Druckbegrenzungsventil 22 die Speisedruckleitung B in die Leitung A ab einem gewissen Grenzdruck entlasten kann.The first main stage 21 or the pressure relief valve 21 opens at an adjustable limit pressure to relieve the feed pressure line A in line B, while the second main stage 22, i.e. the pressure relief valve 22 can relieve the feed pressure line B into line A from a certain limit pressure.

[0041] Das Druckbegrenzungsventil 23 der hydraulischen Vorstufe lässt sich über einen darin enthaltenen elektrischen Aktuator, bspw. in Form eines Proportionalmagneten, ansteuern. Als Ausgangssignal generiert die Vorstufe ein Druckniveau, mit dem jeweils ein Steuereingang 21a, 22a der als unidirektionale Hauptstufe fungierenden Proportional Druckbegrenzungsventile 21,22 beaufschlagt wird. Für das Durchlassverhalten der sich in Sperrrichtung befindenden Hauptstufe übt das Ausgangssignal der elektrisch angesteuerten hydraulischen Vorstufe keinen Einfluss aus. Klarerweise muss im System eine Umkehrung der Druckdifferenz in einer ausreichend kurzen Zeit erkannt werden und das System muss in der Lage sein auf eine Umkehrung der Druckdifferenz ausreichend schnell zu agieren.The pressure relief valve 23 of the hydraulic preliminary stage can be controlled via an electrical actuator contained therein, for example in the form of a proportional magnet. As an output signal, the pre-stage generates a pressure level with which a control input 21a, 22a of the proportional pressure-limiting valves 21, 22 acting as the unidirectional main stage is applied. The output signal of the electrically controlled hydraulic preliminary stage has no influence on the passage behavior of the main stage located in the blocking direction. Clearly, a reversal of the pressure difference must be recognized in a sufficiently short time and the system must be able to act quickly enough to reverse the pressure difference.

[0042] Das auf der A-Seite vorliegende Druckniveau Pa liegt am Steuereingang 21b der Hauptstufe 21 an. Der Steuereingang 21b ist zudem über eine Drossel 21c mit dem weiteren Steuereingang 21 a der Hauptstufe 21 verbunden. Der Drosselausgang steht zudem über ein federbelastetes Rückschlagventil 24 mit dem Eingang 23c des Ventils 23 der hydraulischen Vorstufe in Verbindung. Die Beschaltung der Hauptstufe 22 bezieht sich auf das auf der B-Seite vorliegende Druckniveau pB. Im Hinblick darauf hat die Anschlussbelegung der Hauptstufe 22 ihre Entsprechung zu der der Hauptstufe 21. Am Steuereingang 22b liegt das auf der B-Seite vorliegende Druckniveau pB an. Der Steuereingang 22b ist zudem über eine Drossel 22c mit dem weiteren Steuereingang 22a der Hauptstufe 22 verbunden. Der Drosselausgang steht zudem über ein federbelastetes Rückschlagventil 25 mit dem Eingang 23c des Ventils 23 der hydraulischen Vorstufe in Verbindung. Folglich sind beide Ventile 21,22 über denselben Ventileingang 23c mit der Vorstufe 23 verbunden.The pressure level Pa present on the A side is present at the control input 21b of the main stage 21. The control input 21b is also connected via a throttle 21c to the further control input 21a of the main stage 21. The throttle output is also connected via a spring-loaded check valve 24 to the inlet 23c of the valve 23 of the hydraulic preliminary stage. The connection of the main stage 22 relates to the pressure level p B present on the B side. With regard to this, the pin assignment of the main stage 22 corresponds to that of the main stage 21. The pressure level p B present on the B side is present at the control input 22b. The control input 22b is also connected via a throttle 22c to the further control input 22a of the main stage 22. The throttle output is also connected via a spring-loaded check valve 25 to the inlet 23c of the valve 23 of the hydraulic preliminary stage. Consequently, both valves 21, 22 are connected to the preliminary stage 23 via the same valve input 23c.

[0043] Zur Erklärung der Arbeitsweise der Hauptstufen 21, 22 wird als exemplarisches Beispiel ein Überdruck auf der A-Seite angenommen; dieser habe den Relativwert pA. Der relative Druck auf der B-Seite habe den Wert 0. Somit befindet sich die Hauptstufe 21 in Durchlassrichtung und die Hauptstufe 22 in Sperrrichtung. Da sich das Rückschlagventil 25 inTo explain the operation of the main stages 21, 22, an overpressure on the A-side is assumed as an exemplary example; this has the relative value p A. The relative pressure on the B side has the value 0. The main stage 21 is thus in the forward direction and the main stage 22 is in the blocking direction. Since the check valve 25 in

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Sperrrichtung befindet, kommt es an der Hauptstufe 22 zu keiner Druckbeaufschlagung. Es liegt damit weder eine Leckage noch ein Druckverlust durch das auf der A-Seite bestehende Druckniveau Pa vor.Is in the blocking direction, there is no pressure on the main stage 22. There is therefore no leakage or pressure loss due to the pressure level Pa existing on the A side.

Fall 1 [0044] Der Durchlasskanal der hydraulischen Vorstufe 23 ist komplett geschlossen: Längs der Drossel 21c erfolgt kein Druckabfall, da sich über die geschlossene hydraulische Vorstufe 23 ein deutlich höherer (quasi der gesamte) Druckabfall von Pa bis zum Druckniveau des Hydrauliköl-Vorratstanks 26 ergibt. Über den Steuereingang 21b wird die Steuerfläche de Hauptstufe 21 durch das Druckniveau Pa erreicht, was eine rechts gerichtete Kraft auf den Steuerschieber ausübt. Über den Steuereingang 21 a wird der Steuerfläche ein Druckniveau aufgeprägt, welches annähernd den Wert pA erreicht und eine links gerichtete Kraft auf den Steuerschieber ausübt. Das Grössenverhältnis der beiden Steuerflächen ist derart austariert, dass bis zu einem bestimmten Schwellenwert des Druckniveaus pA die rechtsseitig dem Ventilsymbol angetragene Druckfeder 21 d den Durchlasskanal der Hauptstufe 21 geschlossen hält. Es ist klar, dass sich dieser ab der Überschreitung eines bestimmten Schwellenwertes von pA öffnen muss, damit auf jeden Fall, auch bei einer Fehlbedienung das Platzen einer Hydraulikleitung aufgrund von Überdruck vermieden wird. Das Unterschreiten des Schwellenwertes führt zu einem Schliessen der Hauptstufe 21.Case 1 The passage channel of the hydraulic preliminary stage 23 is completely closed: there is no pressure drop along the throttle 21c, since the closed hydraulic preliminary stage 23 results in a significantly higher (virtually the entire) pressure drop from Pa to the pressure level of the hydraulic oil storage tank 26 results. Via the control input 21b, the control surface of the main stage 21 is reached by the pressure level Pa, which exerts a right-hand force on the control slide. A pressure level is applied to the control surface via the control input 21 a, which pressure level approximately reaches the value p A and exerts a left-hand force on the control slide. The size ratio of the two control surfaces is balanced such that, up to a certain threshold value of the pressure level p A, the compression spring 21 d on the right-hand side of the valve symbol keeps the passage of the main stage 21 closed. It is clear that this must open when a certain threshold value of p A is exceeded, so that the bursting of a hydraulic line due to overpressure is avoided in any case, even in the event of incorrect operation. Falling below the threshold value closes the main stage 21.

Fall 2 [0045] Der Durchlasskanal der hydraulischen Vorstufe 23 hat seine maximale Öffnungsweite angenommen. Das gesamte Druckniveau pA fällt entlang der Drossel 21c ab. Am Eingang 21a liegt ein relatives Druckniveau von 0 bar vor. Folglich genügt zur Überwindung der Rückstellkraft der Druckfeder 21 d ein vergleichsweise niedriges Druckniveau Pa, bis die Hauptstufe 21 eine Ölverbindung von der A- zu der B-Seite freigibt.Case 2 The passage channel of the hydraulic preliminary stage 23 has assumed its maximum opening width. The entire pressure level p A drops along the throttle 21c. At the inlet 21a there is a relative pressure level of 0 bar. Consequently, a comparatively low pressure level Pa is sufficient to overcome the restoring force of the compression spring 21 d until the main stage 21 releases an oil connection from the A to the B side.

Fall 3 [0046] Der Durchlasskanal der hydraulischen Vorstufe 23 hat eine bestimmte beliebige Position zwischen minimaler und maximaler Öffnungsweite angenommen. Die Drossel 21c und der Durchlasskanal der hydraulischen Vorstufe 23 bilden einen Druckteiler zwischen dem auf der A-Seite vorliegenden Druck pA und dem relativen Druck von 0 bar. Während dem Steuereingang 21b das Druckniveau Pa zugeführt wird, wird der Steuereingang 21a mit einem um den an der Drossel 21c vorliegenden Druckverlust reduzierten Druckniveau beaufschlagt. Resultierend aus der Druckbeaufschlagung dieser beiden Steuereingänge 21a, 21b entsteht eine der Rückstellkraft der Druckfeder 21 d entgegenwirkende Kraft. Erreicht diese Kraft einen bestimmten Schwellenwert, führt dies zum Öffnen der Hauptstufe 21.Case 3 The passage channel of the hydraulic preliminary stage 23 has assumed a certain arbitrary position between the minimum and maximum opening width. The throttle 21c and the passage channel of the hydraulic preliminary stage 23 form a pressure divider between the pressure p A present on the A side and the relative pressure of 0 bar. While the pressure level Pa is supplied to the control input 21b, the control input 21a is acted upon by a pressure level reduced by the pressure loss present at the throttle 21c. As a result of the pressurization of these two control inputs 21a, 21b, a force counteracts the restoring force of the compression spring 21d. If this force reaches a certain threshold value, the main stage 21 is opened.

[0047] Die Betätigung der Vorstufe 23 kann unterschiedlich realisiert sein.The actuation of the preliminary stage 23 can be implemented in different ways.

(i) Verwendung eines elektrisch vorgesteuerten Proportional Druckbegrenzungsventils mit positiver Kennlinie [0048] Die Druckfeder 23d des Ventils 23 übt auf den Steuerschieber des Ventils 23 eine Kraft in die Richtung «Öffnungsweite der Steuerkante reduzieren» aus. Liegt am hydraulischen Steuereingang ein relatives Druckniveau von bzw. annähernd 0 bar vor, wird der Steuerschieber durch die Rückstellkraft der vorgespannten Druckfeder 23d an einen Endanschlag gedrückt und damit in einer Position fixiert, bei der eine geschlossene Steuerkante vorliegt. Die elektrische Ansteuerung der hydraulischen Vorstufe 23 erfolgt über die Bestromung eines Proportionalmagneten 23b. Mit der Erhöhung der elektrischen Stromstärke erfolgt ein Anstieg der vom Stössel des Proportionalmagneten 23b ausgehenden Kraft, welche die Rückstellkraft der Druckfeder 23d unterstützt. Dieser Kräftesumme wirkt eine Kraft entgegen, die durch den vorliegenden Öldruck am hydraulischen Steuereingang 23a der Vorstufe 23 ausgeübt wird.(i) Use of an electrically pilot-controlled proportional pressure relief valve with a positive characteristic curve. The compression spring 23d of the valve 23 exerts a force on the control slide of the valve 23 in the direction “reduce the opening width of the control edge”. If there is a relative pressure level of or approximately 0 bar at the hydraulic control input, the control slide is pressed against an end stop by the restoring force of the prestressed compression spring 23d and is thus fixed in a position in which there is a closed control edge. The electrical control of the hydraulic preliminary stage 23 takes place by energizing a proportional magnet 23b. As the electrical current increases, the force emanating from the tappet of the proportional magnet 23b increases, which supports the restoring force of the compression spring 23d. This sum of forces is counteracted by a force which is exerted by the oil pressure at the hydraulic control input 23a of the preliminary stage 23.

[0049] Die Steuerfläche und die Druckfeder 23d der Vorstufe 23 sind derart ausgelegt, dass der Steuerschieber bereits bei einer vergleichsweise niedrigen Druckbeaufschlagung am hydraulischen Steuereingang 23a ohne Mitwirken des Proportionalmagneten 23b bewegt wird. Mit zunehmender Bestromung des Proportionalmagneten 23b steigt das für eine solche Bewegung des Steuerschiebers erforderliche Druckniveau an. Eine Öffnungsbewegung bzw. ein Vergrössern der Öffnungsweite der entsprechenden Steuerkante des Ventils 23 führt zu dem Einsetzen bzw. einer Erhöhung des Ölflusses über den Durchlasskanal der Vorstufe 23 in die Tankrückführung 26 und führt folglich, je nachdem welche der beiden Hauptstufen 21,22 sich in Durchlassrichtung befindet, zu einer Absenkung des Steuerdrucks am Steuereingang 21a oder 22a. Damit ist die hydraulische Vorstufe 23 selbstregelnd.The control surface and the compression spring 23d of the preliminary stage 23 are designed in such a way that the control slide is moved at a comparatively low pressurization at the hydraulic control input 23a without the involvement of the proportional magnet 23b. With increasing current supply to the proportional magnet 23b, the pressure level required for such a movement of the control slide increases. An opening movement or an increase in the opening width of the corresponding control edge of the valve 23 leads to the onset or an increase in the oil flow via the passage channel of the preliminary stage 23 into the tank return 26 and consequently leads, depending on which of the two main stages 21, 22 in the forward direction is located, to lower the control pressure at the control input 21a or 22a. The hydraulic preliminary stage 23 is thus self-regulating.

(ii) Verwendung eines elektrisch vorgesteuerten Proportional Druckbegrenzungsventils mit negativer Kennlinie [0050] Bei dieser Anordnung führt die Bestromung des Proportionalmagneten 23b zu einer Kraft, welche der Rückstell kraft der Druckfeder 23d entgegen wirkt. Die Steuerfläche und die Druckfeder 23d der Vorstufe 23 sind derart ausgelegt, dass ohne Mitwirken des Proportionalmagneten 23b der Steuerschieber erst dann bewegt wird, wenn der hydraulischen Steuereingang 23a mit einem vergleichsweise hohen Druckniveau beaufschlagt wird. Mit zunehmender Bestromung des Proportionalmagneten 23b sinkt das für eine solche Bewegung des Steuerschiebers erforderliche Druckniveau ab. Sämtliche in den Zuleitungen A, B des Drehwerk-Hydraulikmotors 4 enthaltenen Ventile können als Sitzventile und damit durch(ii) Use of an electrically pilot-controlled proportional pressure relief valve with a negative characteristic curve In this arrangement, the energization of the proportional magnet 23b leads to a force which counteracts the restoring force of the compression spring 23d. The control surface and the compression spring 23d of the preliminary stage 23 are designed such that, without the proportional magnet 23b cooperating, the control slide is only moved when the hydraulic control input 23a is subjected to a comparatively high pressure level. With increasing current supply to the proportional magnet 23b, the pressure level required for such a movement of the control slide decreases. All of the valves contained in the feed lines A, B of the slewing gear hydraulic motor 4 can be used as seat valves and thus

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Leckage-frei Ventile ausgeführt werden. Eine Umsetzung dieser Option bietet wiederum den grossen Vorteil einer Reduzierung der Ölleckage auf die des Drehwerk-Hydraulikmotors 4.Leakage-free valves are designed. Implementing this option again offers the great advantage of reducing the oil leakage to that of the slewing gear hydraulic motor 4.

[0051] Die Vorgabe der elektrischen Ansteuerung der hydraulischen Vorstufe 23 wird durch eine eigene Software umgesetzt, die auf einem eigenen Steuergerät 27 oder als Zusatzsoftwareumfang auf einem in der mobilen Arbeitsmaschine bereits vorhandenen Steuergerät implementiert ist. Eine wesentliche Eingangsgrösse für die Software stellt die Positionierung des für die Drehbewegung massgeblichen Joysticks 13 dar. Bezogen auf den im Steuergerät 27 vorliegenden Signalpfad erfolgt zu Beginn eine Digitalisierung der Joystick-Position. Im Parametersatz der Software sind verschiedene Kennlinien abgelegt. Im Steuergerät erfolgt eine durch weitere Eingangsgrössen beeinflusste, durch die Software vorgegebene Überlagerung der digitalisierten Joystick-Position und derjenigen durch den Bediener/Fahrer der mobilen Arbeitsmaschine gewählten Kennlinie. Durch eine Digital-Analog-Wandlung des Überlagerungssignals wird eine Treiberstufe angesteuert, die die notwendige elektrische Leistung zur Bestromung des Proportionalmagneten 23b bereitstellen kann.The specification of the electrical control of the hydraulic preliminary stage 23 is implemented by its own software, which is implemented on its own control unit 27 or as additional software on a control unit already present in the mobile machine. An important input variable for the software is the positioning of the joystick 13 that is relevant for the rotary movement. The joystick position is digitized at the beginning in relation to the signal path present in the control unit 27. Various characteristic curves are stored in the parameter set of the software. A superimposition of the digitized joystick position and the characteristic curve selected by the operator / driver of the mobile machine takes place in the control unit and is influenced by further input variables and is predetermined by the software. A driver stage, which can provide the necessary electrical power for energizing the proportional magnet 23b, is controlled by a digital-analog conversion of the superimposition signal.

[0052] Als weitere Eingangsgrössen in das Steuergerät 27 für die Ansteuerung der Vorstufe 23 können die Folgenden dienen:The following can serve as further input variables in the control device 27 for controlling the preliminary stage 23:

- die Drehzahl des Drehwerk-Hydraulikmotors 4- The speed of the slewing gear hydraulic motor 4

- die Drehzahl des Oberwagens- the speed of the superstructure

- die Druckwerte in den Hydraulikzuleitungen A, B des Drehwerk-Hydraulikmotors 4 auf der A- und der B-Seite- The pressure values in the hydraulic feed lines A, B of the slewing gear hydraulic motor 4 on the A and B sides

- der bei Vorhandensein eines zwischen der A- und der B-Seite installierten Wechselventils 29 an dessen Ausgang gemessene Druckwert- The pressure value measured at its outlet in the presence of a shuttle valve 29 installed between the A and B sides

- die Schieber-Position des 4/3 Wegeventils 3 [0053] In der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Anschlussleitungen A, B des DrehwerkHydraulikmotors 4 mit den Eingängen eines Wechselventils 29 verbunden. An dessen Ausgang ist ein Drucksensor 28 installiert, der mit dem (betragsmässig) höheren Druckniveau der beiden Anschlussleitungen A, B des Drehwerk-Hydraulikmotors 4 beaufschlagt wird. Der Ausgangswert des Drucksensors 28 wird über eine entsprechende Signalzuführung dem Steuergerät 27 zur Verfügung gestellt. Durch diese Anordnung wird lediglich ein einziger Drucksensor 28 benötigt.- The slide position of the 4/3 way valve 3 In the embodiment of the invention shown in FIG. 5, the two connecting lines A, B of the rotary hydraulic motor 4 are connected to the inputs of a shuttle valve 29. A pressure sensor 28 is installed at its outlet, which is acted upon by the (in terms of amount) higher pressure level of the two connecting lines A, B of the slewing gear hydraulic motor 4. The output value of the pressure sensor 28 is made available to the control unit 27 via a corresponding signal feed. With this arrangement, only a single pressure sensor 28 is required.

[0054] Indem der Software des Steuergerätes 27 die Drehzahl des Drehwerk-Hydraulikmotors 4 oder der des Oberwagens und die Position des 4/3 Wegeventils 3 unter jeweiliger Berücksichtigung ihres Vorzeichens zur Verfügung gestellt werden, kann algorithmisch eindeutig darauf geschlossen werden, ob das der Software zur Verfügung stehende Druckniveau auf der A- oder der B-Seite der Anschlussleitungen des Drehwerk-Hydraulikmotors 4 vorliegt. Die hierfür nötige Drehzahl- und Positionsgeber und die entsprechenden Signalverbindungen zum Steuergerät sind in der Fig. 5 nicht dargestellt.By the software of the control unit 27, the speed of the slewing gear hydraulic motor 4 or that of the uppercarriage and the position of the 4/3 directional control valve 3 are provided, taking into account their sign, algorithmic conclusions can be drawn unambiguously whether that of the software available pressure level is on the A or B side of the connecting lines of the slewing gear hydraulic motor 4. The necessary speed and position transmitter and the corresponding signal connections to the control unit are not shown in FIG. 5.

[0055] Die Erfindung bietet aufgrund der softwarebasierten Einstellmöglichkeit der Ventilcharakteristik der Druckbegrenzungsfunktion den Vorteil, dass sich die Vorteile verschiedener Typen von Druckbegrenzungsventilen kombinieren lassen. Die Verwendung von Shockless Druckbegrenzungsventilen wird bevorzugt, wenn für den betreffenden Einsatz der mobilen Arbeitsmaschine ein vergleichsweise hartes Ansprechverhalten beim Beschleunigen und Bremsen wünschenswert ist, d. h. für den Fahrer/Bediener nicht unangenehm ist. Mit der vorgeschlagenen Umsetzung der Druckbegrenzung mittels des elektrisch ansteuerbaren Druckbegrenzungssystems 20, bei dem eine Hauptstufe durch ein auf einem Sitzventil basierten Proportional Druckbegrenzungsventil ausgeführt ist, kann das Ansprechverhalten eines Shockless-Druckbegrenzungsventils durch die erfindungsgemässe Erfindung simuliert werden, jedoch ohne den Nachteil einer bei Shockless Druckbegrenzungsventilen vorhandenen Ölleckage.Due to the software-based setting option of the valve characteristic of the pressure-limiting function, the invention offers the advantage that the advantages of different types of pressure-limiting valves can be combined. The use of shockless pressure relief valves is preferred when a comparatively hard response when accelerating and braking is desirable for the particular use of the mobile work machine, i. H. is not uncomfortable for the driver / operator. With the proposed implementation of the pressure limitation by means of the electrically controllable pressure limitation system 20, in which a main stage is carried out by a proportional pressure relief valve based on a seat valve, the response behavior of a shockless pressure relief valve can be simulated by the invention, but without the disadvantage of a shockless pressure relief valve existing oil leakage.

[0056] Die Aufprägung der «Shockless-Charakteristik» vollzieht sich folgendermassen: Sobald das Druckniveau, bei dem die Bewegung des Ventilschiebers der Ventile 21, 22 einsetzen soll erreicht wird, erfolgt im Steuergerät 27 ein Triggern/ Auslösen der Überlagerung des der Joystick-Position entsprechenden Digitalsignals mit dem als Kennlinie vorliegendem Druck-Zeit-Verlauf «Shockless-Charakteristik». Eine solche Kombination ist möglich, indem das vom Joystick 13 ausgehende Signal mit einer im Steuergerät 27 hinterlegten Kennlinie, die das Verhalten eines Shockless Druckbegrenzungsventils aufweist, überlagert wird. Die Überlagerung selbst wird ausgelöst, wenn die Druckbegrenzung einen solchen Zustand erreicht hat, bei dem eine Reaktion eines realen Shockless Druckbegrenzungsventils eintreten würde.The "shockless characteristic" is imprinted as follows: As soon as the pressure level at which the movement of the valve spool of the valves 21, 22 is to be reached is reached, the control unit 27 triggers / triggers the superimposition of the joystick position Corresponding digital signal with the pressure-time curve "shockless characteristic" as a characteristic. Such a combination is possible by superimposing the signal emanating from the joystick 13 with a characteristic curve stored in the control unit 27, which has the behavior of a shockless pressure relief valve. The superposition itself is triggered when the pressure limit has reached a state in which a reaction of a real shockless pressure limit valve would occur.

[0057] Mittels der im Steuergerät 27 erfolgenden digitalen Datenverarbeitung kann eine elektrische Ansteuerung des Druckbegrenzungssystems 20 derart erfolgen, dass zwischen der Joystick-Stellung und dem Öffnungsdruck der Ventile 21, 22 beispielsweise eine lineare Skalierung vorliegt. Dies ist ebenso beim Kontern möglich, d.h. durch Auslenken des Bedienhebels 13, was eine der momentanen Oberwagendrehrichtung entgegengesetzte Beschleunigung auslöst, um einen stärkeres Abbremsen des Drehwerks zu erzwingen. Alternativ könnten für die Position des Joysticks 13 und dem Öffnungsdruck unterschiedliche Skalierungen, z.B. eine Kennlinie der Form einer Parabel oder einer Hyperbel gleichend, zur Verfügung stehen. Siehe bspw. Fig. 6. Das Diagramm zeigt mögliche einstellbare Kennlinien, die sich durch das elektrische ansteuerbare Druckbegrenzungssystem 20 realisieren lassen. Die Kennlinien stellen den Druckabfall längs des Durchlasskanals der Ventile 21, 22 in Abhängigkeit der Joystickposition bzw. des daraus resultierenden Steuerdruck am Wegeventil 3 dar. Die Kennlinie a symbolisiert das Verhalten eines konventionellen 2-Schwellen Druckbegrenzungsventils, das sich ebenfalls mit dem Druckbegrenzungssystem 20 der Erfindung simulieren lässt. Die tatsächliche Kennlinie verläuft allerdings deutlich steiler. Die Kurve b zeigt einen linearen Kennlinienverlauf, während die Kurve c eine parabelförmige Kennlinie darstellt. Der Druck p1 stellt den Schwellenwert dar, oberhalb dem ein selbsttätiges Öffnen des sich in Durchlassrichtung befindenden Ventils 21, 22 im Druckbegrenzungssystem 20 erfolgt. Ausser in dem Fall, dass das Druckbe8By means of the digital data processing carried out in the control device 27, the pressure limitation system 20 can be electrically controlled such that there is, for example, a linear scaling between the joystick position and the opening pressure of the valves 21, 22. This is also possible when countering, i.e. by deflecting the operating lever 13, which triggers an acceleration opposite to the current direction of rotation of the uppercarriage, in order to force the braking of the slewing gear to a greater extent. Alternatively, different scales could be used for the position of the joystick 13 and the opening pressure, e.g. a characteristic curve resembling a parabola or a hyperbola is available. See, for example, FIG. 6. The diagram shows possible adjustable characteristic curves that can be implemented by the electrically controllable pressure limiting system 20. The characteristic curves represent the pressure drop along the passage channel of the valves 21, 22 as a function of the joystick position or the resulting control pressure at the directional control valve 3. The characteristic curve a symbolizes the behavior of a conventional 2-threshold pressure relief valve, which is also related to the pressure relief system 20 of the invention can be simulated. However, the actual characteristic curve is much steeper. Curve b shows a linear characteristic curve, while curve c represents a parabolic characteristic curve. The pressure p1 represents the threshold value above which the valve 21, 22 located in the forward direction is automatically opened in the pressure limiting system 20. Except in the event that the printing area 8

CH 713 006 A1 grenzungssystem 20 die Charakteristik eines 2-Schwellen Druckbegrenzungsventils nachbilden soll, lässt sich durch die jeweilige Stellung des Joysticks 13 der Öffnungsdruck p kontinuierlich vorgeben.CH 713 006 A1 limit system 20 to emulate the characteristic of a 2-threshold pressure relief valve, the opening pressure p can be continuously specified by the respective position of the joystick 13.

[0058] In einer Weiterentwicklung könnte zunächst eine Vorsteuerkennlinie abgelegt werden, bei deren Nutzung sich das Drehwerk derart verhält, als sei die Druckbegrenzungsfunktion durch ein reales Shockless Druckbegrenzungsventil umgesetzt, welche vom Fahrer/Bediener als besonders angenehm empfunden wird. Auf dieser Basis aufbauend könnten durch die Hinzunahme weiterer Kennlinien in gleicher Weise verschiedene virtuelle Shockless Druckbegrenzungsventile implementiert werden. In einer Weiterentwicklung könnte die Vorgabe des Öffnungsdrucks des jeweils gewählten virtuellen Shockless Druckbegrenzungsventils durch unterschiedliche Skalierungen der Joystick-Position bestimmt werden.In a further development, a pilot control curve could first be stored, the rotation of which, when used, behaves as if the pressure limiting function was implemented by a real shockless pressure limiting valve, which the driver / operator perceives as particularly pleasant. Building on this basis, various virtual shockless pressure relief valves could be implemented in the same way by adding further characteristic curves. In a further development, the specification of the opening pressure of the selected virtual shockless pressure relief valve could be determined by different scaling of the joystick position.

[0059] In einer Weiterentwicklung ist nicht nur die Auswahl eines aus einer Menge von verschiedenen jeweils eindeutig vorgegebenen Shockless Druckbegrenzungsventilen möglich, sondern es lassen sich bestimmte einzelne Parameter der Kennlinie variieren, unabhängig davon ob ein solcher Druck-Zeit-Verlauf mit einem realen Druckbegrenzungsventil erzielbar ist. Der mit dünner Linie gezeichnete Verlauf in der Fig. 7 zeigt einen vereinfachten, schematisch dargestellten Druck-Zeit-Verlauf eines Shockless-Begrenzungsventils auf. Der dort mit einer dicken gestrichelten, Linie eingezeichnete Druck-Zeit-Verlauf ist mit den hier bisher erwähnten realen Druckbegrenzungsventilen nicht erreichbar, wäre jedoch mit dem erfindungsgemässen Druckbegrenzungssystem 20 durch die Eingabe der beiden folgenden Parameter möglich:In a further development, it is not only possible to select one from a set of different shockless pressure relief valves, each of which is clearly predetermined, but certain individual parameters of the characteristic curve can be varied, regardless of whether such a pressure-time profile can be achieved with a real pressure relief valve is. The curve drawn with a thin line in FIG. 7 shows a simplified, schematically illustrated pressure-time curve of a shockless limiting valve. The pressure-time curve shown there with a thick dashed line is not achievable with the real pressure relief valves mentioned so far, but would be possible with the pressure relief system 20 according to the invention by entering the following two parameters:

a) der Druck, ab dem ein Öffnungsvorgang des simulierten Shockless Druckbegrenzungsventils einsetzt, in Fig. 7 als Druck p0 bezeichneta) the pressure from which an opening process of the simulated shockless pressure relief valve begins is designated in FIG. 7 as pressure p 0

b) der Druckverlauf in Abhängigkeit der Zeit, mit der sich der Öffnungsvorgang abspielt. In Fig. 7 lässt sich dieser umschriebene Abschnitt der Kennlinie durch die Angabe des Druckanstiegs über der Zeit (d.h. der Ableitung des Drucks nach der Zeit) und der Anstiegsdauer definieren.b) the pressure curve as a function of the time with which the opening process takes place. In Fig. 7, this circumscribed section of the characteristic curve can be defined by specifying the pressure increase over time (i.e. the derivation of the pressure over time) and the duration of the increase.

[0060] Letztlich könnten auch solche Kennlinien erstellt werden, durch deren Benutzung sich ein Ansprechverhalten des Drehwerks ergibt, welches unter dem Einsatz von lediglich hydraulisch angesteuerten Ventile überhaupt nicht möglich wäre oder nur unter dem Einsatz von solchen Ventilen, deren Herstellungsaufwand sehr hoch ist.Ultimately, such characteristics could also be created, the use of which results in a response behavior of the slewing gear, which would not be possible at all by using only hydraulically controlled valves or only by using valves whose manufacturing costs are very high.

[0061] Wird die Charakteristik eines vorgesteuerten 2-Schwellen Druckbegrenzungsventils gewünscht, wäre dies durch Auswahl einer entsprechenden Kennlinie möglich (s. Fig. 6, Kurve a). Im Unterschied zu dem System, in dem reale, rein hydraulisch vorgesteuerte 2-Schwellen Druckbegrenzungsventile enthalten sind, könnten die Öffnungsdrücke durch Auswahl einer anderen oder Anpassung der Kennlinie direkt am Fahrerarbeitsplatz am Human-Machine-Interface vom Bediener/Fahrer selbst ausgeführt werden.If the characteristic of a pilot-controlled 2-threshold pressure relief valve is desired, this would be possible by selecting an appropriate characteristic (see FIG. 6, curve a). In contrast to the system, which contains real, purely hydraulically pilot-operated 2-threshold pressure relief valves, the opening pressures could be carried out by the operator / driver himself by selecting another or adjusting the characteristic directly at the driver's workplace on the human-machine interface.

[0062] Für die Auswahl und Bereitstellung von Kennlinien stehen drei unterschiedliche Prozeduren zur Auswahl.There are three different procedures for the selection and provision of characteristic curves.

a) Der Fahrer/Bediener verfügt über eine Auswahlmöglichkeit aus einer bestimmten Menge an eindeutig festgelegten, im Steuergerät 27 hinterlegten Kennlinien.a) The driver / operator has a choice from a certain amount of clearly defined characteristic curves stored in the control unit 27.

b) wie a) Darüber hinaus kann der Fahrer/Bediener bestimmte Parameter bereits vorhandener Kennlinien in vorgegebenen Grenzen verändern.b) as a) In addition, the driver / operator can change certain parameters of existing characteristics within predetermined limits.

c) Es können beliebige Kennlinien festgelegt und zur späteren Abrufung im Parametersatz der Drehwerk-Software gespeichert werden.c) Any characteristic curves can be defined and saved in the parameter set of the slewing gear software for later retrieval.

Weitere Ausbaustufen und Vorteile der Erfindung [0063] Die Erfindung bietet zudem die Möglichkeit einer Einbindung bzw. Kompensation äusserer Einflüsse auf das Antriebssystem. Durch die Möglichkeit einer sensorischen Erfassung - durch reale Sensoren und/oder virtuelle Sensoren, sogenannten Beobachterfunktionen - können solche Ouereffekte und Umgebungsbedingungen in der im Steuergerät 27 erfolgenden Datenverarbeitung berücksichtigt werden. Dadurch lässt sich einerseits der Einfluss solcher Quereffekte kompensieren und andererseits ein durch die Umgebungsbedingungen erwünschter Einfluss auf die Drehwerk-Bewegung gezielt erwirken.Further expansion stages and advantages of the invention The invention also offers the possibility of integrating or compensating for external influences on the drive system. Due to the possibility of sensory detection - by real sensors and / or virtual sensors, so-called observer functions - such over-effects and ambient conditions can be taken into account in the data processing carried out in control unit 27. On the one hand, this allows the influence of such cross effects to be compensated and, on the other hand, the desired influence of the ambient conditions on the slewing gear movement can be achieved.

Beispiel einer Umgebungsbedingung, deren Berücksichtigung zur Drehwerkbewegung vorteilhaft ist [0064] In einer anderen Weiterentwicklung kann durch eine im Steuergerät 27 implementierte Beobachterfunktion unter Berücksichtigung der Zeitverläufe der Drehwerk-Winkelgeschwindigkeit und des Öldruckniveaus auf der A- und der B-Seite bereits in einer frühen Phase des Drehwerk-Bremsbetriebs IV auf die momentan noch abzubauende Energie geschlossen werden. Diese Energie setzt sich aus der Rotationsenergie und der ggf. vorliegenden Änderung der Lageenergie zusammen. Eine hierfür relevante Änderung der Lageenergie liegt bei einer Schräglage der mobilen Arbeitsmaschine vor.Example of an environmental condition, the consideration of which for the slewing gear movement is advantageous. In a further development, an observer function implemented in the control unit 27 can take into account the early stages of the slewing gear angular velocity and the oil pressure level on the A and B sides of the slewing gear brake operation IV can be deduced from the energy currently to be dissipated. This energy is made up of the rotational energy and any change in the positional energy. A relevant change in the position energy is present when the mobile machine is in an inclined position.

[0065] Wie zuvor erklärt, ist die Rotationsenergie abhängig von der Schüttgut-Beladung und der Position des Arbeitsgeräts - im Fall eines Baggers sind das die Winkellagen des Hubes, des Stils und des Löffels -, deren direkte Bestimmung während eines Arbeitseinsatzes sehr aufwendig wäre. Durch die Einflussnahme einer ggf. vorliegenden Lageenergieän9As previously explained, the rotational energy is dependent on the bulk loading and the position of the implement - in the case of an excavator these are the angular positions of the stroke, the style and the bucket - the direct determination of which would be very complex during a work assignment. Through the influence of a possible situation energy situation9

CH 713 006 A1 derung während des Abbremsvorgangs muss - je nachdem, ob die jeweilige Drehwerk-Bewegung eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung beinhaltet - diese entweder zusätzlich zur Rotationsenergie aus dem System abgeführt werden oder bewirkt diese eine zusätzliche Abbremsung der Drehbewegung. Bei der zur Beschleunigung des Drehwerks oder bei der zur Beibehaltung der Drehwerk-Winkelgeschwindigkeit erforderlichen Leistungszuführung an den Drehwerk-Hydraulikmotor 4 liegt bei einer Schräglage der mobilen Arbeitsmaschine eine entsprechend gleiche Situation vor.CH 713 006 A1 change during the braking process - depending on whether the respective slewing gear movement includes an upward or downward movement - this must either be removed from the system in addition to the rotational energy or this causes an additional braking of the rotary movement. In the case of the power supply to the slewing gear hydraulic motor 4 required to accelerate the slewing gear or to maintain the slewing gear angular velocity, the situation is correspondingly the same when the mobile working machine is in an inclined position.

Beispiel eines Quereffekts, dessen Einfluss vorteilhafterweise kompensiert wird.Example of a cross effect, the influence of which is advantageously compensated for.

[0066] In einer Weiterentwicklung kann die entsprechende Hydrauliköltemperatur gemessen werden und deren Wert in den Vorsteuerungs-Kennlinien der Antireaktions-Funktion berücksichtigt werden. Bekanntermassen hat die Öltemperatur einen Einfluss auf die Ölviskosität und damit auf die im Hydrauliksystem vorliegenden Strömungswiderstände. Das hat zur Folge, dass in der Hauptstufe bei gleicher Betätigung des Steuerschiebers ein geringerer Ölmassenstrom den Durchlasskanal durchfliesst als dies bei dem sich auf der Betriebstemperatur befindenden Hydrauliköl der Fall ist.In a further development, the corresponding hydraulic oil temperature can be measured and its value can be taken into account in the pre-control characteristics of the anti-reaction function. As is known, the oil temperature has an influence on the oil viscosity and thus on the flow resistance in the hydraulic system. The consequence of this is that in the main stage, with the same actuation of the control slide, a lower oil mass flow flows through the passage duct than is the case with the hydraulic oil that is at the operating temperature.

Vernetzung der Druckbegrenzungsfunktion [0067] In Kombination mit anderen in der mobilen Arbeitsmaschine vorhandenen Überwachungs-, Fehlerkennungs- und Sicherheitsfunktionen könnte die Wahl der Vorsteuerkennlinie oder deren Ausprägung beeinflusst werden. Alternativ dazu könnte ein weiteres Signal errechnet oder durch ein anderes Kennfeld entnommen werden. Das zur elektrischen Ansteuerung der hydraulischen Proportional Druckbegrenzungsventile massgebliche Ausgangssignal könnte dann durch eine Überlagerung folgender Signale generiert werden:Networking of the pressure limitation function In combination with other monitoring, error detection and safety functions present in the mobile work machine, the choice of the pilot control characteristic or its form could be influenced. Alternatively, a further signal could be calculated or taken from another map. The output signal relevant for the electrical control of the hydraulic proportional pressure relief valves could then be generated by superimposing the following signals:

a) Dem der Joystick-Position entsprechenden Digitalsignala) The digital signal corresponding to the joystick position

b) Der durch den Bediener/Fahrer gewählten Kennlinie zur Bestimmung der Drehwerk-Ansprechcharakteristikb) The characteristic curve chosen by the operator / driver for determining the slewing gear response characteristic

c) Einer weiteren durch die erfassten Umgebungsbedingungen und Ouereffekte gebildeten Korrekturkennliniec) Another correction characteristic curve formed by the recorded environmental conditions and Ouereffects

Abstimmung der Druckbegrenzungsfunktion mit dem Betrieb der Hydraulikpumpe 1 im Steuergerät [0068] Wird vom Fahrer/Bediener der Joystick 13 in eine Position bewegt, kann diese Information z. B. dem Steuergerät des Dieselmotors zugeführt werden, damit dort bereits proaktiv eine Steigerung der Kraftstoffeinspritzung vorgenommen wird und diese nicht erst nachträglich aufgrund eines bereits erfolgten Drehzahleinbruchs verlasst wird.Coordination of the pressure limiting function with the operation of the hydraulic pump 1 in the control unit. If the driver / operator moves the joystick 13 into a position, this information can, for. B. the control unit of the diesel engine, so that there is already proactively an increase in the fuel injection is carried out and this is not left only afterwards because of a drop in speed.

[0069] Durch eine Vernetzung der Druckbegrenzungsfunktion könnte auch bewirkt werden, dass in bestimmten Fehlerfällen eine Beschleunigung des Drehwerks durch die Software generell verhindert wird.Networking the pressure limiting function could also have the effect that, in certain error cases, acceleration of the slewing gear is generally prevented by the software.

[0070] Die Kombination einer bestimmten Druckbegrenzungskennlinie und eines bestimmten Drehwerkzyklus könnten Druckpulsationen auslösen. Durch die Drucküberwachung in den Zuleitungen A, B des Drehwerk-Hydraulikmotors 4 könnten detektiert werden, um dies dem Fahrer durch eine dafür vorgesehene Anzeige im Display mitzuteilen. Alternativ könnte von der Software des Steuergerätes 27 autark eine geringe, für den Fahrer nicht/kaum wahrnehmbar Änderung der Druckbegrenzungskennlinie vorgenommen werden, um damit ein Fortbestehen der Druckpulsationen zu vermeiden.[0070] The combination of a specific pressure limitation characteristic and a specific slewing cycle could trigger pressure pulsations. The pressure monitoring in the feed lines A, B of the slewing gear hydraulic motor 4 could be used in order to inform the driver of this by means of a display provided for this purpose. Alternatively, the software of the control unit 27 could autonomously make a small change in the pressure limitation characteristic, which is not / hardly perceptible to the driver, in order to prevent the pressure pulsations from continuing.

Detektion und Reaktion auf eine Leckage auf der A- oder der B-Seite [0071] Angenommen es erfolgt eine Drehwerk-Abbremsung durch die sich ein Druckaufbau in der Hydraulikleitung auf der A-Seite ergibt. Wenn im Fehlerfall in der Ölverbindung der A-Seite eine Leckage vorliegt, würde Hydrauliköl aus dem betrachteten System quasi ungehindert austreten und der im Pumpenbetrieb arbeitende Drehwerk-Hydraulikmotor 4 würde weiterhin Hydrauliköl aus der B-Seite entnehmen, und der A-Seite zuführen. Dadurch könnte der Öffnungsdruck des betreffenden Druckbegrenzungsventils 21 niemals erreicht werden.Detection and reaction to a leak on the A or B side. Assuming that the slewing gear is braked, this results in a pressure build-up in the hydraulic line on the A side. If there was a leak in the oil connection on the A-side in the event of a fault, hydraulic oil would emerge from the system under consideration virtually unimpeded and the slewing gear hydraulic motor 4 operating in pump mode would continue to draw hydraulic oil from the B-side and supply it to the A-side. As a result, the opening pressure of the pressure relief valve 21 concerned could never be reached.

[0072] Mit einer entsprechenden Erweiterung der Beobachterfunktion kann dieser Fehlerfall bzw. die Leckage detektiert werden. Zum Beispiel kann über die Winkelgeschwindigkeit des Drehwerks und der Erkenntnis, dass auf der A-Seite kein Druckanstieg bzw. ein weitaus geringerer als der zu erwartende Druckanstieg trotz geschlossenem Ventil 21 vorliegt, auf eine entsprechende Leckage geschlossen werden. In diesem Fall könnte der Öffnungsdruck des Ventils 21 heruntergesetzt werden, um das Auftreten des unmittelbaren Schadens am Hydraulikmotor 4 zu vermeiden und dem Fahrer das Vorliegen der Leckage anzuzeigen.With a corresponding expansion of the observer function, this fault or the leakage can be detected. For example, a corresponding leakage can be inferred from the angular velocity of the slewing gear and the knowledge that there is no pressure rise on the A side or a much smaller pressure rise than the expected pressure despite the valve 21 being closed. In this case, the opening pressure of the valve 21 could be reduced in order to avoid the occurrence of the direct damage to the hydraulic motor 4 and to indicate the presence of the leak to the driver.

Dämpfung der Stillstands-Gegenreaktion durch das elektronisch/elektrisch angesteuerteDamping of the standstill counter reaction by the electronically / electrically controlled

Druckbegrenzungssystem 20 [0073] Eine Stillstands-Gegenreaktion setzt sich aus mehreren, aufeinander folgenden, qualitativ gleichen Einzelreaktionen zusammen. Durch die Antireaktionsfunktion des Steuergerätes 27 wird bereits beim Eintreten der ersten Einzelreaktionen eines Abbremsvorgangs der überwiegende Anteil der zur Auslösung der Stillstands-Gegenreaktion führenden Energie abgeführt. Dementsprechend liegt die erste Einzelreaktion nur noch in abgeschwächter Form vor. Zwar durch das Auftreten anhaltender Verlustleistungen - wie der mechanischen Reibung und Strömungsverlusten etc. - weiter abgeschwächt, ist immer noch ein gewisser Energieinhalt im betrachteten System vorhanden, der eine zweite EinzelreaktionPressure limitation system 20 A standstill counter reaction is composed of several successive, qualitatively identical individual reactions. Due to the anti-reaction function of the control unit 27, when the first individual reactions of a braking process occur, the predominant portion of the energy leading to the triggering of the counter-reaction at a standstill is dissipated. Accordingly, the first individual reaction is only in a weakened form. Although weakened further by the occurrence of sustained power losses - such as mechanical friction and flow losses, etc. - there is still a certain amount of energy in the system under consideration, which is a second individual reaction

CH 713 006 A1 hervorruft etc. Eine vollständige Dämpfung ohne das Auftreten einer Stillstands-Gegenreaktion - welche in der Physik als aperiodischer Grenzfall bezeichnet wird - ist physikalisch-technisch möglich, aber würde eine vergleichsweise sehr lange Abbremsdauer erfordern und ist daher für die Umsetzung nicht praktikabel. Die Stillstands-Gegenreaktion entspricht einer abklingenden Schwingung. Durch das Vorhandensein einer Antireaktions-Funktionalität werden die jeweiligen Schwingungsamplituden deutlich verkleinert.CH 713 006 A1 causes etc. Complete damping without the occurrence of a standstill counter-reaction - which is referred to in physics as an aperiodic limit case - is physically and technically possible, but would require a comparatively very long braking time and is therefore not practical for implementation , The standstill counter reaction corresponds to a decaying vibration. The respective vibration amplitudes are significantly reduced by the presence of an anti-reaction functionality.

[0074] Der Bewegungszustand des Drehwerks kann mittels einer Sensorik, die die Drehwerk-Winkelgeschwindigkeit und die Öldrücke auf der A- und der B-Seite erfasst, verfolgt werden. Dadurch kann ein Abbremsen des Drehwerks als solches von der Steuerungssoftware des Steuergerätes 27 erkannt und der Zeitpunkt des Auftretens der Stillstands-Gegenreaktion bzw. der Einzelreaktionen jeweils rechtzeitig prognostiziert werden. Dadurch wird eine geeignete elektrische Ansteuerung der Vorstufe 23 möglich, die jeweils den zur Dämpfung dieser Drehschwingungen notwendigen Öffnen-Schliessen-Bewegungsablauf der Druckbegrenzungsventile 21, 22 auslöst. Ein koordinierter Öffnen-Schliessen-Bewegungsablauf der Druckbegrenzungsventile 21, 22 ergibt sich dann unter Berücksichtigung der Öldruck-Momentanwerte in der A- und der B-Seite.The state of motion of the slewing gear can be tracked by means of a sensor system which detects the slewing gear angular velocity and the oil pressures on the A and B sides. Braking of the slewing gear as such can thus be recognized by the control software of control unit 27 and the time of occurrence of the standstill counter-reaction or of the individual reactions can be predicted in good time. This enables a suitable electrical control of the preliminary stage 23, which triggers the opening-closing movement sequence of the pressure-limiting valves 21, 22, which is required to dampen these torsional vibrations. A coordinated opening-closing movement sequence of the pressure limiting valves 21, 22 then results, taking into account the instantaneous oil pressure values on the A and B sides.

[0075] Eine Individualisierung der Dämpfung der Stillstands-Gegenreaktion ist möglich, indem im Steuergerät 27 auch für die Antireaktions-Funktion verschiedene Vorsteuerungs-Kennlinien abgelegt sind. Hiervon kann sich der Bediener/Fahrer der mobilen Arbeitsmaschine die von ihm favorisierte Kennlinie auswählen, in deren Abhängigkeit die elektrische Ansteuerung der hydraulischen Vorstufe 23 erfolgt, was wiederum den Öffnen-Schliessen-Bewegungsablauf der Druckbegrenzungsventile 21, 22 vorgibt und somit seinen Einfluss auf das Abdämpfen der Stillstands-Gegenreaktion ausübt.An individualization of the damping of the standstill counter-reaction is possible by storing various pre-control characteristics in the control unit 27 for the anti-reaction function as well. From this, the operator / driver of the mobile work machine can select the characteristic line he prefers, depending on which the electrical control of the hydraulic preliminary stage 23 takes place, which in turn specifies the opening-closing movement sequence of the pressure limiting valves 21, 22 and thus its influence on the damping counteracting the standstill.

[0076] Darüber hinaus ist nicht nur eine Abstimmung bis hin zu einer Feinabstimmung der Ausgangsgrössen möglich, sondern auch eine nutzbare Variabilität der Detektionsmerkmale, die durch einen Feinabgleich individuell festgelegt werden können. So kann bei einer elektronisch ausgelösten, auf einer Vorsteuerungs-Kennlinie basierenden AntireaktionsFunktion gezielt für jede einzelne Grösse deren Beeinflussung ausgeschlossen werden oder bewusst in einer vorgebbaren Abhängigkeit wirkend, berücksichtigt werden. Hingegen sind bei der Verwendung eines realen Antireaktionsventils 9 die Detektionsmerkmale durch dessen Aufbau fest vorgegeben, z. B. durch die Drosseln an den Steuereingängen, die Grösse der Steuerflächen, das Trägheitsmoment des Schiebers etc. (s. Fig. 3, 4). Damit reagiert ein reales Antireaktionsventil 9 lediglich auf die Primärgrösse, der Druckdifferenz zwischen der A- und der B-Seite und auf den Unterschied, ob die zeitliche Änderung der Druckdifferenz zwischen der A- und der B-Seite schnell, wie bei einer Positionsänderung des Joysticks 13 oder vergleichsweise langsam wie bei dem Einsetzen des Stillstands-Gegenreaktion erfolgt. Die Auswirkung parasitärer Grössen auf die Reaktion des Antireaktionsventils 9 ist ebenfalls durch dessen Bauart bestimmt und kann nicht individualisiert werden.In addition, it is not only possible to fine-tune the output variables, but also to use the variability of the detection features, which can be individually determined by fine-tuning. In the case of an electronically triggered antireaction function based on a pre-control characteristic curve, the influence thereof can be specifically excluded for each individual variable or consciously acting in a predefinable dependency. On the other hand, when using a real anti-reaction valve 9, the detection features are predetermined by its construction, e.g. B. by the throttles at the control inputs, the size of the control surfaces, the moment of inertia of the slide, etc. (see. Fig. 3, 4). Thus, a real anti-reaction valve 9 only reacts to the primary size, the pressure difference between the A and B sides and to the difference as to whether the change in pressure difference between the A and B sides changes quickly, as if the joystick changed position 13 or comparatively slowly as when the standstill counter-reaction occurred. The effect of parasitic variables on the reaction of the anti-reaction valve 9 is also determined by its design and cannot be individualized.

[0077] Die Erfindung ist auch für andere hydraulisch angetriebene Arbeitsgeräte und insbesondere für hydraulische Fahrantriebe anwendbar, da auch hier einerseits die Möglichkeit bestehen sollte, bei geeigneten Umgebungs- und Randbedingungen die verfügbaren Antriebsleistungen auszunutzen, aber situationsbedingt auch die positiven und negativen Beschleunigungen begrenzt werden müssen.The invention can also be used for other hydraulically driven implements and, in particular, for hydraulic travel drives, since here too, on the one hand, it should be possible to utilize the available drive powers under suitable ambient and boundary conditions, but the positive and negative accelerations must also be limited depending on the situation ,

Weitere Anwendungen:Other applications:

[0078][0078]

- Windenantriebe in mobilen Arbeitsmaschinen, in stationären Aufbauten, in Schiffen. (Bekanntermassen droht bei einer zu starken Anfangsbeschleunigung das Reissen des Zugseiles.)- Winch drives in mobile machines, in stationary structures, in ships. (As is known, if the initial acceleration is too strong, the pulling rope may break.)

- Dämpfungsfunktion bei zylindrischen Antrieben- Damping function for cylindrical drives

- Drehzahlvorgabe bei Lüftern über Druckregelung (Bei Lüftern hoher Leistung ist die Verwendung eines gern, des beschriebenen Systems elektrisch vorgesteuerten Druckbegrenzungsventile vorteilhaft.)- Speed specification for fans via pressure control (In the case of high-performance fans, it is advantageous to use a pressure control valve that is electrically pilot-controlled as described.)

Claims (15)

Patentansprücheclaims 1. Hydraulische Antriebsschaltung zum Antrieb einer Arbeitsmaschine, insbesondere zum Antrieb eines Drehwerkes, mit wenigstens einer Hydraulikpumpe, die über wenigstens ein Wegeventil mit wenigstens einem Hydromotor über zwei Speisedruckleitungen verbunden ist und eine Druckbegrenzungsfunktion zur Begrenzung der positiven und negativen Beschleunigung des Hydromotors aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbegrenzungsfunktion durch wenigstens ein Druckbegrenzungssystem verwirklicht ist, das wenigstens eine Hauptstufe umfasst, die bei Überschreiten eines Grenzdruckes eine Entlastung einer Speisedruckleitung in die zweite Speisedruckleitung ermöglicht, sowie wenigstens eine elektrisch ansteuerbare Vorstufe zur Einstellung des Grenzdruckes aufweist.1. Hydraulic drive circuit for driving a working machine, in particular for driving a slewing gear, with at least one hydraulic pump, which is connected via at least one directional valve to at least one hydraulic motor via two feed pressure lines and has a pressure limiting function for limiting the positive and negative acceleration of the hydraulic motor, characterized that the pressure limiting function is implemented by at least one pressure limiting system, which comprises at least one main stage, which enables a supply pressure line to be relieved into the second supply pressure line when a limit pressure is exceeded, and has at least one electrically controllable preliminary stage for setting the limit pressure. 2. Hydraulische Antriebsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Hauptstufe wenigstens ein Proportional Druckbegrenzungsventil umfasst, das im geöffneten Zustand die beiden Speisedruckleitungen verbindet.2. Hydraulic drive circuit according to claim 1, characterized in that at least one main stage comprises at least one proportional pressure relief valve, which connects the two feed pressure lines in the open state. 3. Hydraulische Antriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Drehrichtung des Hydromotors eine Hauptstufe vorgesehen ist, um eine Druckentlastung von der ersten zur zweiten Speisedruckleitung bzw. von der zweiten zur ersten Speisedruckleitung zu ermöglichen, wobei das Öffnungsverhalten der Hauptstufen vorzugsweise durch eine gemeinsame Vorstufe beeinflussbar ist.3. Hydraulic drive circuit according to one of the preceding claims, characterized in that a main stage is provided per direction of rotation of the hydraulic motor in order to enable pressure relief from the first to the second feed pressure line or from the second to the first feed pressure line, the opening behavior of the main stages preferably by a common preliminary stage can be influenced. CH 713 006 A1CH 713 006 A1 4. Hydraulische Antriebsschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuereingang der wenigstens einen Hauptstufe, insbesondere des Proportional Druckbegrenzungsventils der wenigstens einen Hauptstufe, über mindestens ein Stromventil, insbesondere wenigstens eine Drossel, mit dem Ventileingang der Vorstufe verbunden ist, wobei der Drosselausgang mit einem zweiten Steuereingang der wenigstens einen Hauptstufe, insbesondere des Proportional Druckbegrenzungsventils verbunden ist, und wobei der zweite Steuereingang mit der Schliesskraft der Hauptstufe zusammenwirkt, und das Druckniveau am zweiten Steuereingang vorzugsweise über die Vorstufe steuerbar ist.4. Hydraulic drive circuit according to claim 2 or 3, characterized in that a control input of the at least one main stage, in particular the proportional pressure relief valve of the at least one main stage, is connected to the valve input of the preliminary stage via at least one flow valve, in particular at least one throttle, the Throttle output is connected to a second control input of the at least one main stage, in particular the proportional pressure relief valve, and wherein the second control input interacts with the closing force of the main stage, and the pressure level at the second control input is preferably controllable via the preliminary stage. 5. Hydraulische Antriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Steuereingänge der wenigstens einen Hauptstufe mit der Vorstufe über wenigstens ein Rückschlagventil, insbesondere ein federbelastetes Rückschlagventil, derart verschaltet sind, um dadurch den Rückfluss von der Vorstufe zu den Steuereingängen aller jeweils mit einem solchen Rückschlagventil beschalteten Hauptstufen zu sperren.5. Hydraulic drive circuit according to one of the preceding claims 2 to 4, characterized in that the control input or inputs of the at least one main stage are connected to the preliminary stage via at least one non-return valve, in particular a spring-loaded non-return valve, in order thereby to reflux from the preliminary stage to block the control inputs of all main stages connected with such a check valve. 6. Hydraulische Antriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufe wenigstens ein elektrisch vorgesteuertes Proportional Druckbegrenzungsventil umfasst, das den Steuereingang der wenigstens einen Hauptstufe je nach Öffnungsgrad der Vorstufe entlastet, wobei die Vorstufe vorzugsweise mittels Proportionalmagnet ansteuerbar ist, und die elektrische Ansteuerung entweder die Schliesskraft der Vorstufe erhöht oder alternativ entgegen der Schliesskraft wirkt.6. Hydraulic drive circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the preliminary stage comprises at least one electrically pilot-controlled proportional pressure relief valve which relieves the control input of the at least one main stage depending on the degree of opening of the preliminary stage, the preliminary stage being preferably controllable by means of a proportional magnet, and the electrical one Control either increases the closing force of the preliminary stage or alternatively acts against the closing force. 7. Hydraulische Antriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät zur elektrischen Ansteuerung der Vorstufe vorgesehen ist, um ein vordefiniertes Verhalten der Druckbegrenzungsfunktion zu realisieren, insbesondere um eine vordefinierte Kennlinie des Druckbegrenzungssystems zu verwirklichen, wobei das Steuergerät idealerweise mehrere Kennlinien zur Änderung der Charakteristik der Druckbegrenzungsfunktion bereithält.7. Hydraulic drive circuit according to one of the preceding claims, characterized in that a control device for electrically controlling the preliminary stage is provided in order to implement a predefined behavior of the pressure limiting function, in particular in order to implement a predefined characteristic curve of the pressure limiting system, the control device ideally having a plurality of characteristic curves Changes in the characteristics of the pressure limiting function ready. 8. Hydraulische Antriebsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kennlinie die Stellung des Bedienhebels zur Antriebsbetätigung in Abhängigkeit zum Öffnungsdruck der Druckbegrenzungsfunktion charakterisiert, wobei der Kennlinienverlauf beispielsweise linear, quadratisch oder parabelförmig sein kann.8. Hydraulic drive circuit according to claim 6, characterized in that at least one characteristic curve characterizes the position of the operating lever for actuating the drive as a function of the opening pressure of the pressure limiting function, the characteristic curve profile being linear, square or parabolic, for example. 9. Hydraulische Antriebsschaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bedienmittel vorgesehen ist, um aus einer im Steuergerät der Antriebsschaltung fest hinterlegten Auswahl von Kennlinien eine Kennlinie für den Betrieb der Antriebsschaltung auszuwählen und/oder um die Skalierung der Kennlinie zu variieren und/oder ein oder mehrere die Kennlinie beeinflussende Parameter zu verändern, vorzugsweise innerhalb vorgegebener Grenzen, und/oder um eine individuelle Kennlinie frei zu definieren und für die spätere Verwendung abzuspeichern.9. Hydraulic drive circuit according to claim 6 or 7, characterized in that an operating means is provided to select a characteristic curve for the operation of the drive circuit from a selection of characteristic curves stored in the control unit of the drive circuit and / or to vary the scaling of the characteristic curve and / or to change one or more parameters influencing the characteristic curve, preferably within predetermined limits, and / or to freely define an individual characteristic curve and to save it for later use. 10. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise wenigstens eine Kennlinie das Verhalten eines Shockless-Druckbegrenzungsventils und/oder wenigstens eine Kennlinie das Verhalten eines 2-Schwellen Proportional Druckbegrenzungsventils simuliert.10. Hydraulic drive according to one of claims 6 to 8, characterized in that preferably at least one characteristic curve simulates the behavior of a shockless pressure relief valve and / or at least one characteristic curve simulates the behavior of a 2-threshold proportional pressure relief valve. 11. Hydraulische Antriebsschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät derart ausgestaltet ist, so dass wenigstens eine Kennlinie durch Überlagerung ein oder mehrerer Eingangsgrössen manipulierbar ist, wobei als Eingangsgrössen vorzugsweise die Drehzahl des Hydromotors und/oder die Drehzahl der angetriebenen Komponente und/oder der oder die Druckwerte in den Druckleitungen zum Hydromotor und/oder die Druckdifferenz zwischen den Druckleitungen und/oder die Schaltstellung des Wegeventils und/oder der Druck innerhalb der oder den Steuerleitungen des Wegeventils und/oder die sensorisch erfasste Position eines Steuerhebels zur Bedienung des Antriebes dem Steuergerät zuführbar ist.11. Hydraulic drive circuit according to one of claims 6 to 9, characterized in that the control device is designed such that at least one characteristic curve can be manipulated by superimposing one or more input variables, the input variables preferably being the speed of the hydraulic motor and / or the speed of the driven component and / or the pressure values in the pressure lines to the hydraulic motor and / or the pressure difference between the pressure lines and / or the switching position of the directional control valve and / or the pressure within the control line or control lines of the directional control valve and / or the sensor-sensed position of a control lever to operate the drive can be fed to the control unit. 12. Hydraulische Antriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät eine implementierte Beobachterfunktion aufweist, um ausgehend von sensorisch ermittelten Betriebsbedingungen die Druckbegrenzungsfunktion beeinflussende Quereffekte und/oder Umgebungsbedingungen kompensieren zu können, bspw. ist die Temperatur des Hydraulikmediums und/oder das Auftreten von Leckagen im Antriebssystem und/oder Änderungen der Lageenergie der angetriebenen Komponente durch die Beobachterfunktion des Steuergerätes erkennbar und die Druckbegrenzungsfunktion entsprechend modifizierbar.12. Hydraulic drive circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the control device has an implemented observer function in order to be able to compensate for cross-effects and / or ambient conditions influencing the pressure-limiting function on the basis of sensor-determined operating conditions, for example the temperature of the hydraulic medium and / or that Leakage in the drive system and / or changes in the positional energy of the driven component can be recognized by the observer function of the control device and the pressure limiting function can be modified accordingly. 13. Hydraulische Antriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät mit sonstigen Komponenten bzw. Steuergeräten einer Arbeitsmaschine vernetzbar ist, um bei Auftreten bestimmter Ereignisse, insbesondere eines Fehlerfalls, eine Sicherheitsabschaltung des hydraulischen Antriebs durch gezielte Druckentlastung auszulösen, insbesondere um eine weitere Beschleunigung des Antriebs zu verhindern.13. Hydraulic drive circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the control device can be networked with other components or control devices of a work machine in order to trigger a safety shutdown of the hydraulic drive by targeted pressure relief, in particular by a, when certain events, in particular an error, occur to prevent further acceleration of the drive. 14. Hydraulische Antriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät das Druckbegrenzungssystem derart ansteuert, um eine Dämpfung der Stillstands-Gegenreaktion beim Abbremsen des hydraulischen Antriebs zu realisieren, insbesondere unter Berücksichtigung der Rotationsgeschwindigkeit oder der translatoischen Geschwindigkeit der angetriebenen Maschinenkomponente und der vorherrschenden Drücke in den Speisedruckleitungen zum Hydromotor, wobei im Steuergerät idealerweise unterschiedliche, nutzerseitig auswählbare Kennlinien zur Einstellung des Dämpfungsverhaltens vorliegen.14. Hydraulic drive circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit controls the pressure limiting system in such a way as to achieve damping of the standstill counter-reaction when braking the hydraulic drive, in particular taking into account the rotational speed or the translatory speed of the driven machine component and the the prevailing pressures in the feed pressure lines to the hydraulic motor, ideally different characteristics that can be selected by the user for adjusting the damping behavior are present in the control device. 15. Arbeitsmaschine, insbesondere Bagger, mit einer hydraulischen Antriebsschaltung gemäss einem der vorliegenden Ansprüche, insbesondere zum Antrieb eines Drehwerkes zwischen Ober- und/oder Unterwagen und/oder als Fahrantrieb der Arbeitsmaschine.15. Working machine, in particular excavator, with a hydraulic drive circuit according to one of the present claims, in particular for driving a slewing gear between the superstructure and / or undercarriage and / or as a drive for the working machine. CH 713 006 A1CH 713 006 A1 Fîg. 1 Stand der TechnikFIG. 1 State of the art CH 713 006 A1CH 713 006 A1
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