DE102004024921B4

DE102004024921B4 - Hydrostatisches Antriebssystem

Info

Publication number: DE102004024921B4
Application number: DE102004024921.0A
Authority: DE
Inventors: Marcus Dölger
Original assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2017-11-30
Anticipated expiration: 2024-05-20
Also published as: DE102004024921A1

Abstract

Hydrostatisches Antriebssystem mit einer bedarfsstromgeregelten Pumpe (1) und zumindest einem hydraulischen Verbraucher (4), wobei zur Steuerung der Antriebskraft oder des Antriebsmoments des Verbrauchers (4) eine Druckbeeinflussungseinrichtung (9) zur Begrenzung des in der Lastdruckmeldeleitung (5) des Verbrauchers (4) anstehenden Lastdruckes vorgesehen ist, wobei die Druckbeeinflussungseinrichtung (9) eingangsseitig mit der Lastdruckmeldeleitung (5) des Verbrauchers (4) in Verbindung steht und von dem Ansteuersignal eines den Verbraucher (4) steuernden Steuerventils (3) sowie einer Feder (15), insbesondere einer einstellbaren Feder, in Schließrichtung sowie dem in der Lastdruckmeldeleitung (5) anstehenden Lastdruck des Verbrauchers (4) in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist, und wobei zur Begrenzung des maximalen Arbeitsdrucks des Verbrauchers (4) eine Maximaldruckabsicherungseinrichtung (13) vorgesehen ist, die eine Begrenzung des Lastdrucks des Verbrauchers (4) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximaldruckabsicherungseinrichtung (13) der den Lastdruck des Verbrauchers (4) erfassenden Lastdruckmeldeleitung (5) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein gattungsgemäßes Antriebssystem ist aus der DE 196 15 593 A1 und der DE 101 49 791 A1 bekannt und in der 1 näher dargestellt.
Das Antriebssystem des Standes der Technik gemäß der 1 weist eine im Fördervolumen verstellbare bedarfsstromgeregelte Pumpe 1 auf, die über eine Förderleitung 2 mit einem Steuerventil 3 zur Steuerung des Verbrauchers 4 und über von der Förderleitung 2 abzweigenden Förderleitungen 2a mit weiteren nicht mehr dargestellten Steuerventilen zur Steuerung weiterer Verbrauchern in Verbindung steht. Zur Erfassung des Lastdrucks des Verbrauchers 4 ist eine Lastdruckmeldeleitung 5 vorgesehen, die unter Zwischenschaltung eines Sperrventils 8, beispielswiese eines Rückschlagventils, an eine Lastdruckleitung 6 angeschlossen ist, die zu einem das Fördervolumen der Pumpe 1 steuernden Bedarfsstromregler 7 geführt ist. Der höchste Lastdruck der weiteren Verbraucher ist in einer Lastdruckmeldeleitung 5a geführt, die ebenfalls an die Lastdruckleitung 6 angeschlossen ist. Das Steuerventil 3 ist hydraulisch mittels eines in Steuerdruckleitungen 3a, 3b geführten Steuerdrucks ansteuerbar. Die Antriebskraft bzw. das Antriebsmoments des Verbrauchers 4 ist in Abhängigkeit von der Ansteuerung des Steuerventils 3 steuerbar. Hierzu ist der Lastdruckleitung 5 eine Druckbeeinflussungseinrichtung 9 zugeordnet. Die Druckbeeinflussungseinrichtung 9 ist in Schließrichtung von einer Feder 15 und dem Steuerdruck des Steuerventils 3 beaufschlagt. Hierzu ist an die Federseite der Druckbeeinflussungseinrichtung 9 eine Steuerdruckzweigleitung 10 geführt, die über ein Wechselventil 11 mit Steuerdruckzweigleitungen 12a, 12b verbunden ist, die von den Steuerdruckleitungen 3a, 3b des Steuerventils 3 abzweigen. In Öffnungsrichtung ist die Druckbeeinflussungseinrichtung 9 von dem in der Lastdruckmeldeleitung 5 anstehenden Lastdruck des Verbrauchers 4 beaufschlagt. Der maximale Arbeitsdruck des Verbrauchers 4 ist mittels einer Maximaldruckabsicherungseinrichtung 13 abgesichert. Die Maximaldrucksicherungseinrichtung 13 ist hierbei eingangsseitig an die Steuerdruckzweigleitung 10 angeschlossen und von dem in der Steuerdruckzweigleitung 10 geführten Steuerdruck des Steuerventils 3 entgegen der Kraft einer Feder 14 in Öffnungsrichtung beaufschlagt.
Mit einer derartigen Maximaldruckabsicherungseinrichtung 14 wird der maximale Steuerdruck des Steuerventils 3 in der Steuerdruckzweigleitung 10 begrenzt und über die Druckbeeinflussungseinrichtung 9 eine Begrenzung des in der Lastdruckmeldeleitung 5 anstehenden Lastdrucks des Verbrauchers 4 erzielt. Durch die Begrenzung des Lastdrucks in der Lastdruckmeldeleitung 5 wird über den Bedarfsstromregler 7 eine Begrenzung des von der Pumpe 1 geförderten Förderdrucks und somit eine Begrenzung des maximalen Arbeitsdruckes des Verbrauchers 4 erzielt. Zwischen dem Steuerdruck und dem Lastdruck ist hierbei ein Übersetzungsverhältnis im Bereich von 1:15 bis 1:25 eingestellt, um beispielswiese mit einem maximalen Steuerdruck von ca. 20 bar einen maximalen Arbeitsdruck des Verbrauchers von ca. 250 bar begrenzen zu können.
Die den Steuerdruck des Steuerventils 3 begrenzende Maximaldruckabsicherungseinrichtung 13 weist jedoch temperaturabhängige und volumenstromabhängige Kennlinienschwankungen auf. Diese Kennlinienveränderungen, beispielsweise temperaturbedingte Änderungen des Steuerdrucks, führen aufgrund des Übersetzungsverhältnisses zwischen Steuerdruck und Lastdruck zu hohen Schwankungen des maximalen Arbeitsdruckes des Verbrauchers 4. Zudem werden Schwingungsanregungen im Steuerdruck des Steuerventils 3 mit dem Übersetzungsverhältnis auf den Lastdruck und somit den maximalen Arbeitsdruck des Verbrauchers 4 übertragen.
Bei einer derartigen, den Steuerdruck des Steuerventils 3 absichernden Maximaldruckabsicherungseinrichtung 13 führen somit kleine Kennlinienveränderungen der Maximaldruckabsicherungseinrichtung 13 und kleine Schwingungen im Steuerdruck des Steuerventils 3 aufgrund des Übersetzungsverhältnisses zu großen Änderungen des Lastdrucks und somit hohen Schwankungen des maximalen Arbeitsdrucks des Verbrauchers 4, wodurch insbesondere im Maximaldruckbereich eine hohe Schwingungsanfälligkeit besteht.
Aus der DE 35 35 771 C2 ist ein hydrostatisches Antriebssystem mit einer bedarfsstromgeregelten Pumpe und mehreren hydraulischen Verbraucher bekannt, bei der einer Förderleitung der Pumpe, an die Steuerwegeventile der Verbraucher angeschlossen sind, ein den Förderdruck der Pumpe absicherndes Druckbegrenzungsventil zugeordnet ist, das in Schließrichtung von dem höchsten Lastdruck der angesteuerten Verbraucher, der weiterhin zu einem die Fördermenge der Pumpe steuernden Pumpenstellventil geführt ist, und einer Feder beaufschlagt ist und in Öffnungsrichtung von dem in der Förderleitung der Pumpe anstehenden Druck. Der den höchsten Lastdruck der angesteuerten Verbraucher führenden Load-Sensing-Signalleitung ist ein weiteres Druckbegrenzungsventil zugeordnet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisches Antriebssystem der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, das hinsichtlich der Einstellbarkeit das maximalen Arbeitsdruckes des Verbrauchers verbessert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein hydrostatisches Antriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 6 angegeben.
Die Maximaldruckabsicherungseinrichtung ist erfindungsgemäß der den Lastdruck des Verbrauchers erfassenden Lastdruckmeldeleitung zugeordnet. Erfindungsgemäß ist die Maximaldruckabsicherungseinrichtung unmittelbar der Lastdruckmeldeleitung des Verbrauchers zugeordnet und ermöglicht somit eine direkte Absicherung des Lastdruckes des Verbrauchers. Hierdurch ist die Maximaldruckabsicherung des Verbrauchers unabhängig von dem Übersetzungsverhältnis zwischen Steuerdruck und Lastdruck. Der maximale Lastdruck des Verbrauchers und somit der von der Pumpe gelieferte maximale Arbeitsdruck des Verbrauchers ist somit unabhängig von dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem Steuerdruck und dem Lastdruck. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Druck- und Temperaturstabilität im Maximaldruckbereich des Verbrauchers. Zudem haben durch die erfindungsgemäße Maximaldruckabsicherung des Verbrauchers mittels des der Lastdruckmeldeleitung des Verbrauchers zugeordneten Maximaldruckabsicherungseinrichtung Schwingungsanregungen des Ansteuersignals des Steuerventils des Verbrauchers, beispielsweise eines das Steuerventil betätigenden hydraulischen Steuerdrucks, keinen Einfluss auf den maximalen Arbeitsdruck des Verbrauchers. Insgesamt ergibt sich durch die erfindungsgemäße Maximaldruckabsicherungseinrichtung eine verbesserte Einstellbarkeit des maximalen Arbeitsdruckes des Verbrauchers mit geringen Schwankungen und einer geringen Schwingungsanfälligkeit.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung steht die Maximaldruckabsicherungseinrichtung eingangsseitig mit der Lastdruckmeldeleitung des Verbrauchers in Verbindung und ist von dem in der Lastdruckmeldeleitung anstehenden Lastdruck des Verbrauchers in Öffnungsrichtung sowie einer Feder, insbesondere einstellbaren Feder, in Schließrichtung beaufschlagbar ist. Mit einer derartigen Maximaldruckabsicherungseinrichtung, wobei die Einstellung der Feder den maximalen Arbeitsdruck des Verbrauchers absichert, kann auf einfache Weise der in der Lastdruckmeldeleitung des Verbrauchers geführte Lastdruck direkt begrenzt werden.
Ein geringer Bauaufwand ergibt sich, wenn gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform der Erfindung die Maximaldruckabsicherungseinrichtung als Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Steuerung der Antriebskraft bzw. des Antriebsmoments des Verbrauchers eine Druckbeeinflussungseinrichtung zur Begrenzung des in der Lastdruckmeldeleitung des Verbrauchers anstehenden Lastdruckes vorgesehen ist. Mit einer derartigen Druckbeeinflussungseinrichtung kann auf einfache Weise eine Steuerung der Antriebskraft bzw. des Antriebsmoments des Verbrauchers beispielsweise in Abhängigkeit von dem Steuerdruck des Steuerventils erzielt werden.
Die Druckbeeinflussungseinrichtung ist hierbei vorteilhafterweise stromab des Anschlusses der Maximaldruckabsicherungseinrichtung an die Lastdruckmeldeleitung angeschlossen.
Zweckmäßigerweise steht die Druckbeeinflussungseinrichtung eingangsseitig mit der Lastdruckmeldeleitung des Verbrauchers in Verbindung und ist von dem Ansteuersignal eines den Verbraucher steuernden Steuerventils sowie einer Feder, insbesondere einer einstellbaren Feder, in Schließrichtung sowie dem in der Lastdruckmeldeleitung anstehenden Lastdruck des Verbrauchers in Öffnungsrichtung beaufschlagbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist die Druckbeeinflussungseinrichtung als Druckbegrenzungsventil ausgebildet.
Besondere Vorteile ergeben sich bei einer Ausbildung des Verbrauchers als Drehwerksmotor eines Drehwerks einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Baggers. Beim Drehwerk einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Baggers, ist aufgrund der hohen Massenträgheiten beim Beschleunigen ein hohes Drehmoment erforderlich, wobei das Steuerventil durch den maximalen Steuerdruck beaufschlagt ist und der Drehwerksmotor im Maximaldruckbereich betrieben wird. Mit der erfindungsgemäßen Maximaldruckabsicherungseinrichtung kann durch die direkte Absicherung des maximalen Lastdrucks des Drehwerksmotors und die hierdurch erzielten verringerten Schwankungen im maximalen Lastdruck und somit im maximalen Arbeitsdruck ein verbessertes Betriebsverhalten des Drehwerks erzielt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt
1 den Schaltplan eines Antriebssystems des Standes der Technik und
2 den Schaltplan eines erfindungsgemäßen Antriebssystems.
In der 2 ist der Schaltplan eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebssystems dargestellt.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem gemäß der 2 umfasst einen als Drehwerksmotor einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Baggers, ausgebildeten Verbraucher 4, der unter Zwischenschaltung eines die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers 4 steuernden Steuerventils 3 mit einer Förderleitung 2 einer bedarfsstromgeregelten Pumpe 1 und einer zu einem Behälter 20 geführten Behälterleitung 21 in Verbindung steht. Von der Förderleitung 2 zweigt eine Förderleitung 2a ab, die zu Steuerventilen nicht mehr dargestellter Verbraucher geführt sind. Zur Erfassung des Lastdrucks des Verbrauchers 4 ist eine Lastdruckmeldeleitung 5 vorgesehen, die unter Zwischenschaltung eines beispielsweise als Rückschlagventil ausgebildeten Sperrventils 8 an eine Lastdruckleitung 6 angeschlossen ist, die zu dem Bedarfsstromregler 7 der Pumpe 1 geführt ist. An die Lastdruckleitung 6 ist stromab des Sperrventils 8 eine den höchsten Lastdruck der weiteren Verbraucher führende Lastdruckmeldeleitung 5a angeschlossen.
Das Drehmoment des Verbrauchers 4 ist in Abhängigkeit von der Ansteuerung des Steuerventils 3 einstellbar. Hierzu ist eine als Druckbegrenzungsventil ausgebildete Druckbeeinflussungseinrichtung 9 vorgesehen, die in einer von der Lastdruckmeldeleitung 5 zum Behälter 20 geführten Zweigleitung 22 angeordnet ist und somit eingangsseitig mit der Lastdruckmeldeleitung 5 des Verbrauchers 4 in Verbindung steht. Die Druckbeeinflussungseinrichtung 9 ist in Öffnungsrichtung von dem in der Lastdruckmeldeleitung 5 anstehende Lastdruck des Verbrauchers 4 und in Schließrichtung von einer einstellbaren Feder 15 sowie dem Ansteuersignal des Steuerventils 3 des Verbrauchers 4 beaufschlagt. Hierzu sind an die Steuerdruckleitungen 3a, 3b des hydraulisch ansteuerbaren Steuerventils 3 Steuerdruckzweigleitungen 12a, 12b angeschlossen, die über eine als Wechselventil ausgebildete Auswahleinrichtung 11 an eine Steuerdruckzweigleitung 10 angeschlossen sind, die zu einer in Schließrichtung wirkenden Steuerfläche der Druckbeeinflussungseinrichtung 9 geführt ist. In der Steuerdruckzweigleitung 10 ist hierbei eine Drosselstelle 24 angeordnet.
Zur Absicherung des maximalen Arbeitsdruckes des Verbrauchers 4 ist eine Maximaldruckabsicherungseinrichtung 13 vorgesehen, die erfindungsgemäß der Lastdruckmeldeleitung 5 des Verbrauchers 4 zugeordnet ist. Die Maximaldruckabsicherungseinrichtung 13 ist hierbei in einer von der Lastdruckmeldeleitung 5 zu dem Behälter 20 geführten Zweigleitung 23 angeordnet, die stromab einer Drosselstelle 25 an die Lastdruckmeldeleitung 5 angeschlossen ist. Die Maximaldruckabsicherungseinrichtung 13 steht somit eingangsseitig mit der Lastdruckmeldeleitung 5 des Verbrauchers 4 in Verbindung. Die Maximaldruckabsicherungseinrichtung 13 ist beispielsweise als Druckbegrenzungsventil ausgebildet, das von dem in der Lastdruckmeldeleitung 5 anstehenden Lastdruck des Verbrauchers 4 in Öffnungsrichtung sowie von einer den maximalen Arbeitsdruck des Verbrauchers 4 vorgebenden Feder 14, insbesondere einer einstellbaren Feder, in Richtung einer Schließstellung beaufschlagt ist.
Durch die direkte Absicherung des Lastdrucks des Verbrauchers 4 mittels des der Lastdruckmeldeleitung 5 zugeordneten Maximaldruckabsicherungseinrichtung 13 ergibt sich im Betrieb des Verbrauchers im Maximaldruckbereich, insbesondere bei der Beschleunigung des Drehwerks eines Baggers, ein verbessertes Betriebsverhalten durch eine erhöhte Druck- und Temperaturstabilität.

Claims

Hydrostatisches Antriebssystem mit einer bedarfsstromgeregelten Pumpe (1) und zumindest einem hydraulischen Verbraucher (4), wobei zur Steuerung der Antriebskraft oder des Antriebsmoments des Verbrauchers (4) eine Druckbeeinflussungseinrichtung (9) zur Begrenzung des in der Lastdruckmeldeleitung (5) des Verbrauchers (4) anstehenden Lastdruckes vorgesehen ist, wobei die Druckbeeinflussungseinrichtung (9) eingangsseitig mit der Lastdruckmeldeleitung (5) des Verbrauchers (4) in Verbindung steht und von dem Ansteuersignal eines den Verbraucher (4) steuernden Steuerventils (3) sowie einer Feder (15), insbesondere einer einstellbaren Feder, in Schließrichtung sowie dem in der Lastdruckmeldeleitung (5) anstehenden Lastdruck des Verbrauchers (4) in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist, und wobei zur Begrenzung des maximalen Arbeitsdrucks des Verbrauchers (4) eine Maximaldruckabsicherungseinrichtung (13) vorgesehen ist, die eine Begrenzung des Lastdrucks des Verbrauchers (4) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximaldruckabsicherungseinrichtung (13) der den Lastdruck des Verbrauchers (4) erfassenden Lastdruckmeldeleitung (5) zugeordnet ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximaldruckabsicherungseinrichtung (13) eingangsseitig mit der Lastdruckmeldeleitung (5) des Verbrauchers (4) in Verbindung steht und von dem in der Lastdruckmeldeleitung (5) anstehenden Lastdruck des Verbrauchers (4) in Öffnungsrichtung sowie einer Feder (14), insbesondere einstellbaren Feder, in Schließrichtung beaufschlagbar ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximaldruckabsicherungseinrichtung (13) als Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeeinflussungseinrichtung (9) stromab des Anschlusses der Maximaldruckabsicherungseinrichtung (13) an die Lastdruckmeldeleitung angeschlossen ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeeinflussungseinrichtung (9) als Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher (4) als Drehwerksmotor eines Drehwerks einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Baggers, ausgebildet ist.