CN101765717A - 用于触发至少两个液压的负载的控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于触发至少两个液压的负载的一种控制装置和一种方法，其中在超过所述负载之一的预先确定的最大的加载压力时依赖于其它加载较低的负载的压力介质需求来触发泵。

Description

用于触发至少两个液压的负载的控制装置和方法

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于向至少两个负载供应压力介质的控制装置以及一种按权利要求13前序部分所述的用于触发所述负载的方法。

背景技术

为触发多个负载而使用液压系统，在所述液压系统中，通过共同的泵(具有旁通压力秤的定量泵或者调节泵)向负载供应压力介质。在所述泵与每个负载之间的压力介质流动路径中设置了定量节流器(Zumessblende)和压力秤，通过所述定量节流器和压力秤能够调节输送给负载的压力介质体积流量。在此区分出根据稳流器原理和根据分流器原理工作的系统，对于后者而言压力秤始终布置在定量节流器的后面。这些分流器系统也称为LUDV系统，所述LUDV系统是LS系统的子群。对于LS系统来说，依赖于所操纵的液压负载的最高的加载压力如此对泵进行调节，使得进口压力比最高的加载压力高出一个预先确定的压差。

对LUDV系统来说，沿打开方向向布置在后面的压力秤加载相应的定量节流器后面的压力并且沿关闭方向加载控制压力，所述控制压力通常相当于所有受触发的负载的最高的加载压力。对于这样的系统来说，在欠饱和的情况下不依赖于液压负载的相应的加载压力来同比例地降低流往各个液压负载的压力介质量(不依赖于加载的流量分布)。

对于根据稳流器原理工作的系统来说，沿关闭方向向布置在定量节流器前面或者后面的压力秤加载所述定量节流器前面的压力，并且沿打开方向加载所述定量节流器下游的加载压力，从而不获得不依赖于加载的流量分布。在同时操纵多个液压负载并且由调节泵提供的压力量不够(欠饱和)时，仅仅降低流往加载压力最高的负载的压力介质量。

这样的系统比如在Bosch Rexroth股份公司的数据页RD 64276(控制箱M4-12)中得到描述。

在DE 103 42 037 A1中说明了一种所谓的EFM系统(电子流量匹配)(Electronic Flow Matching)，对于该EFM系统来说以电子或者电液的方式来调节定量节流器和泵。负载的加载压力在此相应地通过布置在通往负载的压力介质流动路径中的传感器比如压力接收器来检测并且从所述传感器的信号中确定加载压力最高的负载。然后通过控制单元完全打开分配给这个负载的定量节流器，从而将经由该定量节流器的压力损失并且由此也将整个系统中的压力损失降低到最低限度。

如果通过前面所说明的控制装置来操纵两个或者更多个负载，其中这些负载中有一个负载运行到止挡上，那么这些负载继续保持被操纵的状态并且相应地将压力介质从泵输送给负载。所述运行到止挡上的负载的进流管路中的压力通常通过限压阀受到限制，该限压阀打开通往贮槽的压力介质连接管路，从而将多余的压力介质输送给贮槽。

对于前面提到的控制箱M4-12来说，所有负载的加载压力通过LS通道发送给泵并且而后在依赖于加载压力的情况下来对泵进行调节，使得泵压力比最高的加载压力高出预先确定的压差。所述加载压力从相应的负载通过LS管路来截取并且通过级联换向阀(Wechselventilkaskade)发送到LS通道中。对于控制箱M4-12来说，在LS管路中分别布置了LS限压阀。然后分配给运行到止挡上的负载的LS限压阀将加载压力限制到最大加载压力，从而相应地依赖于这个最大的加载压力来调节所述泵，然后相应地将泵压力调节到LS最大压力加上前面提到的压差，由此将所述泵调节到其最大的但受限制的输送压力。与此相对应，必须将这个最大压力在通往其它负载的压力介质流动路径中通过相应的专用压力秤(Individualdruckwaage)节流到相应的加载压力。很小的控制油体积流量通过所述分配给运行到止挡上的负载的LS限压阀流往贮槽。

这样的系统虽然用于在一个负载运行到止挡上时降低或者限制压力介质量，但是通过泵压力的节流在通往加载较低的负载的压力介质流动路径中产生巨大的能量损失。

对于开头所说明的比如用在用于操纵设备的挖土机中的LUDV系统来说，通过所谓的压力阻断根据和上面所说明的原理相类似的原理限制或者减少泵输送流量以用于避免功率损失。对于具有压力阻断功能的LUDV系统来说，也必须在专用压力秤上对通往加载较低的负载的压力介质体积流量进行节流。

发明内容

相对于此，本发明的任务是，提供用于触发至少两个液压的负载的一种控制装置和一种方法，对于所述控制装置和方法来说在超过加载压力最高的负载的预先确定的加载压力时将能量损失降低到最低限度。

该任务在所述控制装置方面通过权利要求1所述的特征组合得到解决并且在所述方法方面通过并列的权利要求13所述的特征组合得到解决。

按本发明，在通往通过泵得到压力介质供应的负载的压力介质流动路径中相应地设置了能够调节的定量节流器，用于单独地调节压力介质体积流量。依赖于负载的最高的加载压力来如此对泵进行调节，从而满足所有被触发的负载的压力介质需求。按本发明，通过一种机构来对各个负载的加载压力进行监控并且在一个负载上超过预先确定的最大加载压力时依赖于其它的加载较低的负载的压力介质需求来调节泵压力或者泵流量，使得这些负载上的节流损失相对于开头所说明的解决方案来说是最小的。对于所述按本发明的装置来说，由此在一个负载运行到止挡上或者出现很高的外部加载的情况下将线路内部的能量损失降低到最低限度，因为泵的压力水平与既有的解决方案相比得到降低。

按本发明优选为所述定量节流器分配了LS或者LUDV专用压力秤，从而形成了根据稳流器原理或者分流器原理工作的控制装置。

在本发明的一种实施例中，所述控制装置的最大的加载压力通过设在相应的导引加载压力的LS管路中的LS限压阀受到限制，相应地前面所说明的最大加载压力处于通过LS限压阀所调节的最大的LS压力的范围内。

在一种特别容易构成的实施例中，所述用于在超过最大加载压力时对泵进行调节的机构设有用于对通往负载的进流压力进行检测的压力传感器，该压力传感器的输出信号能够通过控制单元处理成用于触发所属的定量节流器的调节信号。

在此优选所属的定量节流器在达到最大加载压力时关闭，使得相关的负载不再得到供应，从而在泵调节时只要再对其它的加载较低的负载的加载压力加以考虑。

在此有利的是，如此构成所述机构，从而不会将加载了最大加载压力的负载的加载压力信号发送到所述LS通道中。

如果所述控制装置构造为EFM系统，那么所述泵则构造为能够以电气方式或者电液方式来触发，其中通过所述机构可以将用于对泵进行调节的流量信号发送给所述泵。

这个流量信号比如可以依赖于用于对加载最高的负载的定量节流器进行调节的信号产生。

对于这样的EFM系统来说，除了前面的用于检测最高的加载压力的压力传感器之外，还可以设置额外的用于检测泵压力的压力传感器。然后，在比较机构中将所检测到的加载压力和泵压力彼此进行比较，并且在这个压差低于预先确定的数值的情况下通过所述机构发出用于关闭加载最高的负载的定量节流器并且使泵返回的控制信号。

所述定量节流板的关闭可以阶梯状地(黑-白)或者通过特性曲线来进行。

如果这个加载最高的负载上的加载压力又下降到最大加载压力之下，那就打开所述定量节流器。在此优选只有在实际的加载压力比最大加载压力低一个预先确定的压差时才打开相关的定量节流器。该系统在这种情况下具有某种“压力滞后”。

所述按本发明的控制装置比如可以构造为LS系统(稳流器系统)、构造为LUDV系统(分流器系统)、构造为EFM系统(LS和LUDV)或者构造为电液的正控制系统(PC)。对于这种系统来说，泵的回转角度随着用于调节定量节流器的控制信号而扩大。

附图说明

下面借助于附图对本发明的一种优选的实施例进行详细解释。

该唯一的附图示出了移动控制箱的电液的方向阀元件1的线路图，所述移动控制箱通常包括入口元件、多个方向阀元件(机械的、液压的、电液的)和终端元件。这样的移动控制箱比如在开头所提到的BoschRexroth股份公司的RD 64276数据页中得到说明。在此按照在下面所说明的附图可以为每个液压的负载分配方向阀元件。

具体实施方式

这样的方向阀元件1具有压力接头P、控制油输入管路X、控制油反馈回路Y、LS接头LS、贮槽接头T以及两个工作接头A、B，它们比如与液压缸的底部侧的缸室和活塞杆侧的环形室相连接。在下面所说明的实施例中，LS泵连接到压力接头P上，通过所述LS泵向所述控制箱的方向阀元件1供应压力介质。所述LS泵的触发以开头所说明的方式依赖于所有负载的最高的加载压力进行，其中这个最高的加载压力通过移动控制箱上的级联换向阀来截取。

所述压力接头P连接到所述方向阀元件1的泵通道2上，输入通道4从所述泵通道2上分支出来。该输入通道4通往专用压力秤6的输入接头，所述专用压力秤6与构成定量节流器的能够比例调节的方向阀8一起形成稳流器。所述压力秤6通过压力秤弹簧10预张紧在其静止位置中，在连接到所示出的方向阀元件1上的负载没有压力介质需求并且所述方向阀8转换到其所示出的初始位置中时所述压力秤6占据其静止位置。在有压力介质需求时，将压力秤6从所示出的静止位置移到调节位置中，其中所述方向阀8上游的压力通过控制管路12沿关闭方向作用于压力秤6，并且通过方向阀8形成的定量节流器下游的压力与所述压力秤弹簧10一起沿打开方向作用于压力秤6。所述定量节流器下游的压力通过LS管路14来截取。压力秤的出口通过压力秤通道16与方向阀8的入口接头P相连接。此外，这个方向阀8拥有两个工作接头A、B和贮槽接头T，该贮槽接头T通过流出通道18与汇入贮槽接头T中的贮槽通道20相连接。所述两个工作接头A、B通过进流通道22和回流通道24与所述方向阀元件的工作接头A或者说B相连接。

在所述方向阀8的所示出的初始位置中，所述两个工作接头A、B和压力接头P被闭锁，贮槽接头T与LS管路14以及两条LS限压通道26、28相连接。在此LS限压通道26被分配给方向阀元件1的工作接头A并且LS限压通道28被分配给该方向阀元件1的工作接头B。在所述LS限压通道26、28中分别布置了LS限压阀30或者说32，通过所述LS限压阀30或者说32来限制加载在负载接头A、B上的最大的加载压力。这两个LS限压阀30、32构造为能够调节的，从而能够调节进流管路和回流管路中的不同的LS最大压力。所述LS限压阀30、32的两个出口与控制油反馈通道34相连接，所述控制油反馈通道34则连接到控制油反馈回路Y上。

所述方向阀8的调节通过两个减压阀36、38来进行，所述减压阀36、38的入口连接到控制油输入通道40上。所述减压阀36、38的贮槽接头与控制油反馈通道34相连接。由所述减压阀36、38调节的输出压力通过控制管路42或者说44导引到方向阀活塞的沿方向a或者b起作用的控制面上。所述两个减压阀36、38的触发分别通过比例磁铁依赖于控制单元的调节信号进行。这些用于调节用于对方向阀8进行调节的控制压力差的调节信号比如可以通过操作人员通过操纵杆来预先给定，用于操纵所连接的负载。

在所示出的实施例中，所述回流通道24通过连接通道与贮槽通道20相连接，但是这条连接通道由闭锁螺栓46闭锁。

进流通道22与回流通道24中的压力分别通过压力传感器48、50来检测并且通过未示出的信号线进一步传送给移动工作设备的同样未示出的控制单元。在所示出的实施例中设置了另外的压力接收器52，通过该另外的压力接收器52来检测泵通道2中的泵压力。但是该压力接收器52并非一定需要。但是借助于该压力接收器52可以实现选择性的压力阻断。

在方向阀元件1中，进流通道22通过旁通通道54与贮槽通道20相连接。在旁通通道54中设置了限压-充液阀56，通过该限压-充液阀56为避免气穴可以从贮槽通道20中抽吸压力介质并且通过该限压-充液阀56也可以保障进流通道22的压力。这样的限压-充液阀56也可以取代闭锁螺栓46来使用，从而也保障回流通道24并且可以抽吸压力介质。

通过减压阀36、38来适当地调节控制压力差，由此可以使方向阀8的阀塞从其所示出的初始位置向左移到用a表示的位置中，在用a表示的位置中压力接头P通过打开的定量节流器与工作接头A相连接并且工作接头B与贮槽接头T相连接。此外，在用a表示的位置中，压力介质流动路径的处于打开的定量节流器下游的区段与LS管路14相连接，使得这个压力(在定量节流器的下游)沿打开方向向压力秤6进行加载。此外，所述LS管路14在用a表示的位置中与所述LS限压通道26相连接，从而将LS管路14中的加载压力限制到在LS限压阀30上调节的数值上。LS管路14中的压力加载在换向阀58的入口上，该换向阀58的另外的入口接头连接到与另外的方向阀元件或者与贮槽相连接的通道60上。换向阀58的出口通过LS通道62与其它负载的其余的方向阀元件的LS接头或者说与泵调节器相连接，从而通过级联换向阀将最高的加载压力导送给泵调节器。这个泵调节器如此调节泵压力，使得泵压力始终比最大的加载压力高出一个预先确定的压差比如高出20bar。

在所述方向阀元件1如前面所述移到用a表示的位置中时，压力介质通过工作接头A流向负载并且从负载通过工作接头B流向贮槽T，其中压力介质体积流在不依赖于加载压力的情况下通过定量节流器和布置在前面的LS压力秤6保持恒定，其中所述LS压力秤在其调节位置中将经由定量节流器的压力降保持恒定。

在将方向阀元件1调节到其用b表示的位置中时，相应地将压力接头P与工作接头B连接起来并且将工作接头A与贮槽接头T连接起来，从而在实际上称为进流通道22的通道变为回流通道并且称为回流通道24的通道变为进流通道，因为压力介质通过方向阀元件1的工作接头B流向负载并且从负载通过工作接头A流向贮槽接头T。

如在前面所说明的位置a中一样，将在所述方向阀元件1的入口接头P与工作接头B之间打开的定量节流器下游的压力通过LS管路14进行截取并且将其导引到所述LS压力秤6的沿打开方向起作用的控制面上。所述LS管路14在用b表示的位置上与LS限压通道28相连接，从而接着通过所述LS限压阀32来限制最大的加载压力。

相应地构造其它负载的方向阀元件1。现在应该假设，这些负载中的多个负载通过相应的方向阀元件1来同时操纵，并且在方向阀1上连接到工作接头A、B上的负载的加载压力是系统的最高的加载压力。相应地将泵压力调节到比这个最高的加载压力高出前面提到的压差(20bar)。应该假设，向负载接头A供应压力介质，从而必须将方向阀8调节到其用a表示的位置之一中。如果现在所属的负载运行到止挡上，那么工作接头A上的加载压力上升并且由此LS限压通道26中以及LS管路14中的加载压力也上升。然而通过所述LS限压阀30将加载压力限制到最大值上，不能超过该最大值。通过压力接收器48来检测进流通道22中的加载压力上升，并且在达到预先确定的大致与通过LS限压阀调节的最大的加载压力相当的最大压力时，通过未示出的控制单元将控制信号发送给所述两个减压阀36、38，使得这两个减压阀36、38将定量节流器关闭并且相应地使方向阀8返回到其所示出的初始位置中。所述方向阀8的这种关闭运动可以跳跃式地进行或者以特性曲线(斜坡)的形式按照预先给定的特征来进行。在定量节流器完全关闭时，发送到LS管路14中的加载压力也下降，使得泵调节在关闭方向阀8之后依赖于加载较低的平行的负载进行。然后将这些平行的加载较低的负载的最高的加载压力报告给泵调节器，并且将泵调节到相应较低的数值，使得加载较低的负载上的节流损失明显小于在开头所说明的现有技术中的情况。

也可以在出现过量的外部加载时，用分配给加载最高的负载的定量节流器的关闭来进行相应的控制。

如果先前加载最高的负载上的加载压力又下降到低于控制仪上输入的最大的加载压力，那又将方向阀8调节到其额定位置中并且又向所属的负载供应压力介质。

在沿相反方向操纵负载时，将方向阀8调节到其用b表示的位置中，而后通过另外的压力接收器50来检测压力并且在超过预先确定的最大加载压力时又将定量节流器关闭。

在EFM系统中，泵的触发不是依赖于最高的加载压力而是以电气方式通过泵以及用于触发减压阀38、46的比例磁铁的保存在控制单元中特性曲线来进行。在这样的EFM系统中可以使用所述压力接收器52。在此，通过控制单元借助于所保存的特性曲线并且依赖于泵通道2与通道22、24中所检测到的压力以及减压阀的设置来检测，通过计算获得的经由定量节流器的压降是否相当于所测量的压降。如果这个压降太小并且泵压力大致相当于加载压力，那么这就可靠地表明，负载要么运行到止挡上要么载荷太高，在这种情况下就以前面所说明的方式关闭定量节流器并且以电子方式依赖于加载较低的负载的压力介质需求降低泵流量。也就是说前面所说明的控制不仅可以以电气方式而且可以以电液方式来实现。

原则上，LS、LUDV、EFM和PC系统用压力传感器48、50来工作。在LS和LUDV系统中，就只需使方向阀8的活塞回程，在EFM和PC系统中，还必须额外地调整泵流量。如果拥有额外的传感器52，那就可以使用作为替代方案的判定标准。不过，这一点也可以用所有的系统来做到。

但是EFM系统也可以在没有压力接收器52的情况下以按本发明的方式来调节。这比如可以通过以下方法来实现，即作为EFM计算的输入不是使用原始的用于操纵负载的操纵杆信号而是使用降低了的在达到前面所说明的最大加载压力时发送给减压阀36、38的信号，用于关闭定量节流器。然后，在这个信号的基础上借助于保存在控制单元中的泵特性曲线并且依赖于平行的负载的最高的加载压力将泵触发，用于将损失降低到最低限度。

在此公开了用于触发至少两个液压的负载的一种控制装置和一种方法，其中在超过负载之一的预先确定的最大的加载压力时依赖于其它的加载较低的负载的压力介质需求将泵触发。

Claims (15)

1.用于对至少两个液压的负载进行触发的控制装置，在此能够通过泵向所述负载供应压力介质，其中在通往负载的压力介质流动路径中相应地布置了能够以电气方式或者以电液的方式来调节的定量节流器(8)，通过所述定量节流器(8)能够调节输送给负载的压力介质体积流量，其特征在于，设有一种机构，通过该机构在达到一个负载的进流管路(22、24)中的最大加载压力时能够依赖于其它的负载的压力介质需求来调节泵压力或者泵流量。

2.按权利要求1所述的控制装置，其中，所述负载的加载压力借助于LS管路(14；26、28)来截取并且发送到LS通道(62)中，并且所述泵的泵压力能够依赖于LS通道(62)中的加载压力来调节。

3.按权利要求1或2所述的控制装置，其中，为所述定量节流器分配了LS或者LUDV专用压力秤(6)。

4.按前述权利要求中任一项所述的控制装置，其中，在所述LS管路(14；26、28)中布置了LS限压阀(30、32)。

5.按前述权利要求中任一项所述的控制装置，其中，所述机构具有用于检测进流压力的压力接收器(48、50)，该压力接收器(48、50)的输出信号能够通过控制单元处理成用于对所属的定量节流器(8)进行触发的调节信号。

6.按权利要求5所述的控制装置，其中，所述定量节流器(8)能够在达到最大加载压力时关闭。

7.按权利要求6所述的控制装置，其中，根据预先确定的特性曲线进行关闭。

8.按权利要求1到7中任一项所述的控制装置，其中，构造所述机构，从而在触发所述泵时不对加载压力最高的负载的加载压力信号加以考虑。

9.按前述权利要求中任一项所述的控制装置，其中，所述泵以电气方式或者以电液的方式来触发，并且能够通过所述控制单元将流量信号发送给所述泵以降低泵压力。

10.按权利要求9所述的控制装置，其中，所述流量信号能够依赖于用于调节定量节流器(8)的信号来产生。

11.按权利要求6和9或10所述的控制装置，具有用于检测泵压力的压力接收器(52)和用于比较进流管路(22、24)中的加载压力和泵压力的比较机构以及在所述泵压力与加载压力之间的压差低于预先确定的数值时用于发出控制信号以关闭加载最高的负载的定量节流器(8)并且使泵返回的机构。

12.按前述权利要求中任一项所述的控制装置，其中，该控制装置构造为LS、LUDV系统或者构造为EFM或者正控制系统。

13.用于触发多个液压的负载的方法，为所述负载分别分配了用于调节压力介质体积流量的能够以电气方式或者以电液的方式来调节的定量节流器(8)，其中检测负载的最高的加载压力并且用于调节所述泵，其特征在于，在超过一个负载的最大加载压力时依赖于其它负载的加载压力来进行泵触发。

14.按权利要求13所述的方法，其中，在超过最大加载压力时关闭所述加载压力最高的负载的定量节流器。

15.按权利要求14所述的方法，其中，在负载的加载压力下降到比最大加载压力低一个规定的压差时打开所述定量节流器(8)。

Images