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Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung
mehrerer Verbraucher gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie eine Druckwaage für eine derartige hydraulische Steueranordnung.
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Erfindungsgemäße hydraulische
Steueranordnungen werden insbesondere bei mobilen Arbeitsgeräten, beispielsweise
bei Radladern oder Schleppern verwendet, um deren Verbraucher, beispielsweise
die Arbeitshydraulik, die Lenkung, Fahrantriebe oder/und Zusatzgeräte mit Druckmittel
zu versorgen. Aus der
DE
41 27 342 C2 sind hydraulische Steueranordnungen bekannt,
die als LS-System ausgeführt
sind. Bei derartigen LS-Systemen wird die Fördermenge der Pumpe so geregelt,
dass in der Pumpenleitung ein um eine bestimmte Druckdifferenz Δp über dem
höchsten
Lastdruck der Verbraucher liegender Pumpendruck anliegt. Bei den bekannten
Systemen sind jedem Verbraucher eine einstellbare Zumessblende und
eine Individualdruckwaage zugeordnet, über die der Druckmittelvolumenstrom
zum Verbraucher in Abhängigkeit
von der Stellung der Zumessblende lastunabhängig konstant gehalten werden
kann. Bei diesen LS-Systemen kann stromabwärts der Pumpe eine Eingangsdruckwaage vorgesehen
werden, über
die eine Verbindung zum Tank aufsteuerbar ist. Diese Eingangsdruckwaagen sind
in Schließrichtung
von einem dem höchsten Lastdruck
entsprechenden Steuerdruck beaufschlagt. Die Druckdifferenz, bei
der die Eingangsdruckwaage öffnet,
ist in der Regel geringfügig
größer als
die über
die Pumpe eingestellte Druckdifferenz Δp.
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Zum
Anschluss von Anbaugeräten
oder Zusatzgeräten
ohne eigene Druckmittelversorgung ist ein so genannter Po wer-Beyond-Anschluss
vorgesehen, der eine Druckleitung, eine Rücklaufleitung und eine LS-Leitung
aufweisen kann. Dieser Power-Beyond-Anschluss macht das Load-Sensing-System des Arbeitsgerätes auch
für das
Anbaugerät
nutzbar.
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Die
DE 10 2004 048 684 ist
ein Beispiel für eine
mit einem Power-Beyond-Anschluss versehene hydraulische Steueranordnung.
Bei dieser Steueranordnung ist der Pumpenanschluss einer Power-Beyond-Druckwaage
in einem Strömungspfad
zwischen dem Druckanschluss der Pumpe und den Pumpenanschlüssen der
Druckwaagen der anderen Verbraucher vorgesehen. Die Power-Beyond-Druckwaage
ist mit dem Power-Beyond-Verbraucher in Reihe geschaltet. Ein Nachteil
dieser bekannten Lösung
ist, dass es bei der Betätigung
des Power-Beyond-Verbrauchers zu unkontrolliertem Verhalten von
einem oder von mehreren Verbrauchern kommen kann, insbesondere bei
einer Unterversorgung. Da der Volumenstrombedarf des Power-Beyond-Verbrauchers
in der Regel nicht bekannt ist, kann die Ventil- bzw. Pumpensteuerung
nicht an die Anforderungen des Power-Beyond-Verbrauchers angepasst
werden.
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Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steueranordnung, eine
dafür geeignete
Druckwaage sowie ein Steuerverfahren zu schaffen, die bei Anschluss
zumindest eines Power-Beyond-Verbrauchers
an einen Power-Beyond-Anschluss eine bedarfsgerechte Druckmittelversorgung
aller Verbraucher gewährleisten.
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Die
Aufgabe wird durch eine hydraulische Steueranordnung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 und eine Druckwaage mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 15 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird eine
hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung von zumindest zwei
Verbrauchern vorgesehen, die über
eine Pumpe mit einstellbarer Fördermenge
mit Druckmittel versorgbar sind und denen jeweils eine verstellbare
Zumessblende zugeordnet ist. Diese hydraulische Steueranordnung
wird bevorzugt bei mobilen Arbeitsgeräten eingesetzt und hat einen
Power-Beyond-Anschluss zum Anschließen eines Power-Beyond-Verbrauchers
sowie eine Eingangsdruckwaage, die der Pumpe nachgeschaltet ist. Über diese
Eingangsdruckwaage ist eine Verbindung zum Tank aufsteuerbar und
diese ist in Abhängigkeit
von einem Lastdruck der Verbraucher oder des zumindest einen Power-Beyond-Verbrauchers
einstellbar. Durch die Anordnung der Eingangsdruckwaage im Druckmittelströmungspfad
zwischen der Pumpe und zumindest einem der Verbraucher und aufgrund
des Abzweigens des Power-Beyond-Anschlusses von einem Druckmittelströmungspfad
zwischen Pumpe und Eingangsdruckwaage ist eine priorisierte Versorgung des
Power-Beyond-Verbrauchers
gewährleistet.
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Die
Pumpe ist bevorzugt in Abhängigkeit
von der Einstellung der Eingangsdruckwaage ansteuerbar, so dass
eine bedarfsgerechte Versorgung der Verbraucher erfolgt. Insbesondere
erfolgt eine Ansteuerung der Pumpe in Abhängigkeit von der Position eines
Steuerkolbens der Eingangsdruckwaage, wodurch eine genaue Regelung
kostengünstig
möglich
ist.
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Eine
Ansteuerung der Pumpe in Abhängigkeit
vom Volumenstrom an einem Anschluss der Eingangsdruckwaage ermöglicht das
direkte Abgreifen von hydraulischen Parametern zur gezielten Beeinflussung
der Pumpenregelung mit guten dynamischen Eigenschaften.
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Als
Parameter für
die Pumpen-Ansteuerung ist auch ein Signal zur Ansteuerung der Zumessblende
zumindest eines Verbrauchers einsetzbar. Damit muss die Lage- und/oder
Reststromregelung der Eingangsdruckwaage nur noch relativ geringe
Regelabweichungen ausgleichen.
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Es
wird bevorzugt, dass der größte der
Lastdrücke
die Eingangsdruckwaage in Schließrichtung beaufschlagt, so
dass das Load-Sensing-System der Verbraucher auch für den Power-Beyond-Verbraucher
nutzbar ist.
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Entsprechend
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sperrt die Eingangsdruckwaage in
einer federvorgespannten Grundstellung die Verbindung zu zumindest
einem Verbraucher und dem Tank ab und steuert diese bei Verstellen
in Öffnungsrichtung
die Verbindung zu zumindest einem der zwei Verbraucher und bei weiterem
Verstellen in Öffnungsrichtung
die Verbindung zum Tank auf. Eine hinreichende Versorgung aller
Verbraucher ist dann sichergestellt, wenn der Restvolumenstrom über die aufgesteuerte
Eingangsdruckwaage zum Tank abströmt.
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Die
Eingangsdruckwaage ist vorzugsweise in Schließrichtung von der Kraft zumindest
einer Feder und vom größten der
Lastdrücke
und in Öffnungsrichtung
vom Druck am Eingang der Eingangsdruckwaage beaufschlagt.
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Bei
einer bevorzugten Steueranordnung ist die Eingangsdruckwaage in
Schließrichtung
und zum Umschalten der Regeldruckdifferenz mit einem Federpaket
oder einer Progressivfeder versehen, wodurch eine wegabhängige Änderung
der Federkraft auf einen Steuerkolben der Eingangsdruckwaage realisierbar
ist.
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Entsprechend
einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
ist die Steueranordnung zum Anheben der Regeldruckdifferenz mit
einer Einrichtung zur Vergrößerung der
Vorspannung der Feder versehen, die die se Vergrößerung mechanisch, hydraulisch
oder elektrisch bewirkt. Damit ist eine Anpassung der Ansteuerung
der Eingangsdruckwaage an spezielle konstruktive Gegebenheiten möglich und
die Ansteuerung des Steuerkolbens der Eingangsdruckwaage lässt sich
auch über
größere Entfernungen
durch die Bedienperson eines Arbeitsgerätes realisieren.
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Die
Pumpe ist bevorzugt eine elektrisch steuerbare Verstellpumpe oder
eine drehzahlgeregelte Konstantpumpe, wodurch die Pumpenregelung
kostengünstig
umsetzbar ist.
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Es
ist besonders vorteilhaft, wenn jeder Zumessblende eine Individualdruckwaage
vorgeschaltet ist, die in Öffnungsrichtung
vom jeweils zugehörigen
Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers und einer Druckwaagefeder
und in Schließrichtung
vom Druck am Ausgang der Individualdruckwaage beaufschlagbar ist.
Das Ergebnis ist ein schnell ansprechendes Load-Sensing-System.
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Die
Zumessblenden werden bevorzugt durch elektrisch, hydraulisch oder
mechanisch verstellbare Wegeventile gebildet.
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Erfindungsgemäß ist ferner
eine Druckwaage für
eine der vorstehenden Steueranordnungen vorgesehen, wobei der Steuerkolben
dieser Druckwaage in Schließrichtung
von einer Druckwaagenfederanordnung und in Öffnungsrichtung von einem Lastdruck
beaufschlagbar ist. Diese Druckwaagefederanordnung weist vorzugsweise
zwei nacheinander in Eingriff bringbare Federn auf, die geringe
Einbauräume
für die
Eingangsdruckwaage ermöglichen.
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Entsprechend
einem erfindungsgemäßen Steuerverfahren
wird die Regeldruckdifferenz an der Eingangsdruckwaage mit Zuschalten
des Power-Beyond-Verbrauchers angehoben, so dass neben der Priorisierung
des Power-Beyond-Verbrauchers
zugleich eine Anhebung der Regeldruckdifferenz gewährleistet
ist, um damit einen sicheren Betrieb von Aufbaugeräten zu ermöglichen,
auch bei erhöhten
Druckabfällen
im Leitungssystem zum Anbaugerät.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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Die 1 und 2 eine
hydraulische Steueranordnung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel,
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die 3 und 4 eine
hydraulische Steueranordnung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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die 5 und 6 eine
hydraulische Steuerungsanordnung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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die 7 und 8 eine
hydraulische Steuerungsanordnung entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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die 9, 10 und 11 ein
fünftes, sechstes
und siebtes Ausführungsbeispiel
in Bezug auf eine Umschaltung der Regeldruckdifferenz der Eingangsdruckwaage
und
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die 12, 13 und 14 ein
achtes Ausführungsbeispiel
für die
Umschaltung der Regeldruckdifferenz der Eingangsdruckwaage entsprechend
der vorliegenden Erfindung, wobei 14 eine
exemplarische Kennlinie der Eingangsdruckwaage zur Darstellung der
Druckanhebung zeigt.
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1 zeigt
eine hydraulische Steueranordnung eines mobilen Arbeitsgerätes, beispielsweise eines
Ackerschleppers. Diese Steueranordnung kann beispielsweise durch
ein Mobilsteuerblock gebildet sein, über den die hydraulischen Verbraucher der
Arbeitshydraulik des Arbeitsgerätes,
im vorliegenden Fall zwei doppeltwirkende Zylinder 2, 4 mit Druckmittel
versorgbar sind, das von einer Pumpe 6 geliefert und von
den Verbrauchern 2, 4 zu einem Tank T zurückgeführt wird.
Die Pumpe 6 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als elektrisch
ansteuerbare Verstellpumpe ausgebildet, deren Schwenkwinkel über ein
Pumpenregler 8 verstellbar ist. An Stelle einer elektrisch
ansteuerbaren Verstellpumpe kann auch eine drehzahlgeregelte Konstantpumpe oder
eine andere über
einen Pumpenregler ansteuerbare Pumpe eingesetzt werden.
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Das
von der Pumpe 6 aus dem Tank T angesaugte Druckmittel wird
in eine Pumpenleitung 12 gefördert, die in zwei Zulaufleitungen 14, 18 verzweigt, wobei
die Zulaufleitung 14 dem Zylinder 2 und die Zulaufleitung 18 dem
Zylinder 4 zugeordnet ist. In der zu einem stetig verstellbaren
Wegeventil 24 führenden Zulaufleitung 14 ist
eine Individualdruckwaage 16 vorgesehen, wobei durch das
Wegeventil 24 die Druckmittelströmungsrichtung zum Verbraucher
bzw. vom Verbraucher und der Druckmittelvolumenstrom einstellbar
sind. In der zu einem stetig verstellbaren Wegeventil 38 führenden
Zulaufleitung 18 ist eine Individualdruckwaage 20 vorgesehen,
wobei durch das Wegeventil 38 die Druckmittelströmungsrichtung zum
Verbraucher bzw. vom Verbraucher und der Druckmittelvolumenstrom
einstellbar sind. An die Arbeitsanschlüsse A, B des Wegeventils 24 sind
eine Vorlaufleitung 28, die mit einem bodenseitigen Zylinderraum 32 des
Zylinders 2 verbunden ist, und eine Rücklaufleitung 30,
die mit einem kolbenstangenseitigen Ringraum 34 des Zylinders 2 verbunden
ist, angeschlossen. An die Arbeitsanschlüsse A, B des Wegeventils 38 sind
eine Vorlaufleitung 42, die mit einem bodenseitigen Zylinderraum 46 des
Zylinders verbunden ist, und eine Rücklaufleitung 44,
die mit einem kolbenstangenseitigen Ringraum 48 des Zylinders 4 verbunden
ist, angeschlossen.
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Der
Steuerkolben 26 des Wegeventils 24 und der Steuerkolben 40 des
Wegeventils 38 werden über
ein Vorsteuergerät 54 oder über Handbetätigung angesteuert.
Durch Betätigung
des Vorsteuergerätes 54 oder
durch Handbetätigung
wird die Steuerdruckdifferenz eingestellt, so dass der jeweilige Steuerkolben 26 bzw. 40 aus
der in 1 dargestellten Sperrposition (0) in die angedeuteten
Positionen (a) oder (b) verstellt wird, in denen entweder der Zylinderraum 32, 46 oder
der Ringraum 34, 48 mit Druckmittel versorgt wird,
während
aus dem jeweils anderen Druckmittelraum das Druckmittel verdrängt wird.
Dabei wird über
eine Zulaufsteuerkante eine Zulaufmessblende in den Wegeventilen 24, 38 aufgesteuert,
wobei der Öffnungsquerschnitt
der jeweiligen Zulaufmessblende den Druckmittelvolumenstrom zum
Zylinder 2, 4 bestimmt. Das vom Zylinder 2, 4 zurückströmende Druckmittel
wird über
einen Tankanschluss T am jeweiligen Wegeventil 24, 38 und
eine an diese angeschlossene Leitung 50 zum Tank T zurückgeführt.
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Die
Individualdruckwaagen 16, 20 werden jeweils in Öffnungsrichtung
von der Kraft einer Druckwaagenfeder 56, 58 sowie
dem am jeweiligen Verbraucher 2, 4 anliegenden
Lastdruck beaufschlagt. In Schließrichtung wirkt auf die Druckwaagenschieber der
Individualdruckwaagen 16, 20 jeweils der Druck in
der Zulaufleitung 14 bzw. 18 zwischen dem Ausgang
der jeweiligen Individualdruckwaage 16, 20 und dem
Eingang des nachgeschalteten Wegeventils 24, 38.
Durch die jeweilige Individualdruckwaage 16, 20 und
die zugeordnete Zumessblende, die durch das jeweilige Wegeventil 38, 24 ausgebildet
ist, wird ein Stromregler gebildet, über den der Druckabfall über der
Messblende lastunabhängig
konstant gehalten werden kann.
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Eine
hydraulische Steueranordnung entsprechend der vorstehenden Beschreibung
zu
1 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der hydraulischen
Steueranordnung aus der
DE
10 2004 048 684 . Entsprechend der vorliegenden Erfindung
ist in der Pumpenleitung
12 zwischen dem Druckanschluss
der Pumpe
6 und dem Verzweigungspunkt der Zulaufleitungen
14,
18 eine
Eingangsdruckwaage
60 vorgesehen, die als 3/3-Wegedruckwaage
ausgeführt
ist.
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Von
dem Abschnitt der Pumpenleitung 12, der sich zwischen dem
Druckanschluss der Pumpe 6 und dem Eingangsanschluss P
der Eingangsdruckwaage 60 befindet, zweigt ein Power-Beyond-Anschluss 72 ab. Über diesen
Power-Beyond-Anschluss 72 ist
es möglich,
einen oder mehrere zusätzliche
hydraulische Verbraucher 74 an das mobile Arbeitsgerät, beispielsweise
einen Ladewagen oder eine Kartoffelvollerntemaschine, anzuschließen.
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Der
Power-Beyond-Verbraucher 74 steht ferner über einen
Tankkanal 76 mit dem Tank T in Druckmittelverbindung. Der
Lastdruck des Power-Beyond-Verbrauchers 74 wird über ein
Wechselventil 80 einer Wechselventilkaskade aus Wechselventil 78 und
Wechselventil 80 der LS-Leitung abgegriffen.
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Der
Steuerkolben 62 der Eingangsdruckwaage 60 wird
in Schließrichtung
von der Kraft einer Feder 64 sowie den höchsten der
Lastdrücke
der beiden Verbraucher 2, 4 und des Power-Beyond-Verbrauchers 74 beaufschlagt.
Der höch ste
der Lastdrücke
der Verbraucher 2, 4 wird über ein Wechselventil 78 abgegriffen
und anschließend
dem Wechselventil 80 zugeführt, an dem ebenfalls der Lastdruck
des Power-Beyond-Verbrauchers 74 anliegt.
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In Öffnungsrichtung
liegt an dem Steuerkolben 62 der Eingangsdruckwaage der
Druck in der Pumpenleitung 12 an. Der Eingangsanschluss
P der Eingangsdruckwaage 60 steht mit der Pumpenleitung 12 in
Druckmittelverbindung, der Arbeitsanschluss A der Eingangsdruckwaage 60 mündet in
die Zulaufleitungen 14, 18. Der Tankanschluss
T der Eingangsdruckwaage 60 steht über einen Tankkanal 66 mit
der Tankleitung 50 in Druckmittelverbindung.
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In
der 1 dargestellten Sperrposition (0) der
Eingangsdruckwaage 60 besteht keine Druckmittelverbindung
zwischen dem Pumpenanschluss P, dem Arbeitsanschluss A und dem Tankanschluss
T. Die Spannung der Feder 64 beaufschlagt den Steuerkolben 62 der
Eingangsdruckwaage 60 in Richtung seiner Sperrposition
(0). In der Arbeitsposition (a) stehen der Pumpenanschluss P und
der Arbeitsanschluss A in Druckmittelverbindung, während die Druckmittelverbindung
zum Tankanschluss T gesperrt ist. In der sich an die Arbeitsposition
(a) anschließende
Arbeitsposition (b) stehen der Pumpenanschluss P, der Arbeitsanschluss
A und der Tankanschluss T in Druckmittelverbindung.
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Die
Stellung des Steuerkolbens 62 der Eingangsdruckwaage 60 wird über einen
Wegaufnehmer 68 erfasst, dessen Ausgangssignal einem Steuergerät 10 zugeleitet
wird, der den Pumpenregler 8 steuert.
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Unter
Bezugnahme auf 2 wird die Betätigung des
Pumpenreglers 8 über
das Steuergerät 10 näher beschrieben.
Dem Steuergerät 10 wird
ein Sollwert y1EDWsoll und y2EDWsoll zugeführt. Zwischen diesen
beiden Sollwerten wird in Abhängigkeit
von der Betätigung
einer Power-Beyond-Ansteuerung 81 geschaltet.
Wenn der Power-Beyond-Verbraucher 74 an
den Power-Beyond-Anschluss 72 entweder nicht angeschlossen
ist, oder der Power-Beyond-Verbraucher 74 nicht
bestätigt
wird, wird als Sollwert y1EDWsoll verwendet,
während
bei angeschlossenem und bestätigtem
Power-Beyond-Verbraucher 74 der Sollwert y2EDWsoll zum
Einsatz gelangt. Die Power-Beyond-Ansteuerung 81 wird durch
ein Signal von einem Bediener UPB initialisiert.
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Der
jeweilige Sollwert wird mit dem Ausgangssignal yEDW des
Wegaufnehmers 68 verglichen und einem Regler 70 im
Steuergerät 10 zugeführt. Der
Sollwert Y1EDWyoll ist in einer solchen
Weise gewählt,
dass bei nicht angeschlossenem oder nicht betätigtem Power-Beyond-Verbraucher 74 mit
dem Sollwert y1EDWsoll die Stellung (a)
des Steuerschiebers 62 der Eingangsdruckwaage 60 als
Sollwert angesehen wird, während
bei angeschlossenem und betätigtem
Power-Beyond-Verbraucher 74 mit
dem Sollwert y2EDWsoll die Stellung (b)
des Steuerschiebers 62 der Eingangsdruckwaage 60 eingestellt
ist.
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In
der Stellung (a) der Eingangsdruckwaage 60 ist sichergestellt,
dass das Druckmittel von der Pumpe 6 über die Eingangsdruckwaage 60 den
Verbrauchern 2, 4 verlustarm zugeführt wird,
während bei
Betätigung
des Power-Beyond-Verbrauchers 74 die
Eingangsdruckwaage 60 in die Stellung (b) gebracht wird,
in der bei geeigneter Einstellung der Pumpe 6 ein geringer
Restvolumenstrom über
den Tankanschluss T und den Tankkanal 66 abströmt. Auf diese
Weise wird der Power-Beyond-Verbraucher 74 priorisiert,
wodurch selbst bei einem hohen Volumenstrombedarf des Power-Beyond-Verbrauchers 74 sowohl
die Verbraucher 2, 4 als auch der Power-Beyond-Verbraucher 74 hinreichend
mit Druckmittel versorgt werden, sofern die Pumpe 6 entsprechend
ausgelegt ist.
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Mit
der hydraulischen Steueranordnung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel
ist ferner abgesichert, dass bei einer Unterversorgung der Verbraucher
die Eingangsdruckwaage 60 schließt, wodurch eine Priorisierung
des Power-Beyond-Verbrauchers 74 gegenüber den Verbrauchern 2, 4 abgesichert
ist.
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Die 3 und 4,
die sich auf ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung beziehen, unterscheiden sich vom ersten Ausführungsbeispiel
lediglich dadurch, dass beim zweiten Ausführungsbeispiel im Tankkanal 66 ein
Reststromsensor 100 vorgesehen ist, durch den der Restvolumenstrom
vom Tankanschluss T der Eingangdruckwaage 60 zur Tankleitung 50 messbar
ist. Das Steuergerät 110 unterscheidet
sich vom Steuergerät 10 des
ersten Ausführungsbeispiels
dadurch, dass bei einem durch Betätigung der Power-Beyond-Ansteuerung 81 angezeigten
Zustand, in dem der Power-Beyond-Verbraucher 74 angeschlossen
und betätigt
ist, als Sollwert statt des Sollwertes YEDWsoll des
ersten Ausführungsbeispiels nun
ein Sollwert QEDWsoll der den Restvolumenstrom darstellt,
verwendet wird. Für
den Ist-Wert wird im Steuergerät 110 bei
angeschlossenem und betätigtem
Power-Beyond-Verbraucher 74 vom Weg yEDW auf
den Restvolumenstrom QEDW umgeschaltet.
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Der
Vorteil des zweiten Ausführungsbeispiels
besteht in der direkten Messung des Restvolumenstroms und der damit
verbundenen, im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel feinfühligeren
und genaueren Regelung des Pumpenreglers 8.
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Eine
hydraulische Steueranordnung entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel,
das in den 5 und 6 dargestellt
ist, unterscheidet sich von der hydraulischen Steueranordnung entsprechend
dem ersten Ausführungsbei spiel
dadurch, dass nun statt des Vorsteuergerätes 54, das eine hydraulische
Betätigung
der Steuerkolben 26, 40 der Wegeventile 24, 38 bewirkt,
bzw. einer Handbetätigung
im dritten Ausführungsbeispiel
ein Joystick 254 verwendet wird, durch dessen ausgegebene
elektrische Signale die Betätigung
der Steuerkolben 26, 40 der Wegeventile 24, 38 erfolgt.
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Die
Ausgangssignale des Joysticks 254 werden ebenfalls dem
Steuergerät 210 zugeführt, so dass
es wie in 6 gezeigt ist, im Steuergerät 210 der
Regler 270 eine Ansteuerung des Pumpenreglers 8 zusätzlich auf
der Grundlage der Betätigung des
Joysticks 254 ausführt.
Damit ist eine proportionale Voransteuerung der Pumpe 6 möglich, so
dass der Regelalgorithmus des Reglers 270 für die Lageregelung
der Eingangsdruckwaage 60 nur noch geringe Regelabweichungen
ausgleichen muss. Im Ergebnis sind die dynamischen Übertragungseigenschaften
der hydraulischen Steueranordnung verbessert.
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Eine
hydraulische Steueranordnung entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel
ist in den 7 und 8 gezeigt.
Diese hydraulische Steueranordnung weicht von der hydraulischen
Steueranordnung des zweiten Ausführungsbeispiels
lediglich in der Verwendung des Joysticks 254 ähnlich dem dritten
Ausführungsbeispiel
ab. Genauer gesagt werden dem Steuergerät 310 im Unterschied
zum zweiten Ausführungsbeispiel
nun zusätzlich
die elektrischen Ausgangssignale des Joysticks 254 zugeführt, so
dass der Regelalgorithmus für
die Reststromregelung der Eingangsdruckwaage 60 hier nur
noch geringe Regelabweichungen ausgleichen muss. Im Ergebnis sind ähnlich dem
dritten Ausführungsbeispiel die
dynamischen Übertragungseigenschaften
der hydraulischen Steueranordnung verbessert.
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Die 9, 10 und 11 zeigen
ein fünftes,
sechstes und siebtes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Die Vorspannung der Feder 64 der
Eingangsdruckwaage 60 wird mechanisch (fünftes Ausführungsbeispiel),
hydraulisch (sechstes Ausführungsbeispiel)
oder elektrisch (siebtes Ausführungsbeispiel)
verändert.
Der sonstige hydraulische Aufbau beim fünften, sechsten und siebten
Ausführungsbeispiel
entspricht dem des ersten Ausführungsbeispiels.
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Im
fünften
Ausführungsbeispiel,
das in 9 gezeigt ist, ist der Endabschnitt der Feder 64,
der entgegengesetzt zur Abstützung
der Feder 64 am Steuerkolben 62 der Eingangsdruckwaage 60 liegt,
an einer Einstellschraube 490 abgestützt, deren Relativposition
in Bewegungsrichtung des Steuerkolben 62 veränderbar
ist.
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Wenn
der Power-Beyond-Verbraucher 74 weder angeschlossen noch
betätigt
ist, befindet sich die Einstellschraube 490 in ihrer rechten
Position in 9, wobei die Sollposition der
Eingangsdruckwaage die Position a ist. Wenn der Power-Beyond-Verbraucher 74 angeschlossen
und betätigt
ist, befindet sich die Einstellschraube 490 in ihrer linken
Position in 9, wobei die Position b des
Steuerkolbens die Sollposition mit erhöhter Vorspannung ist.
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Beim
sechsten Ausführungsbeispiel
wirkt auf dem vom Steuerkolben 62 entfernten Endabschnitt der
Feder 64 ein Stellkolben 590 eines Stellzylinders 592,
wobei ein Zylinderraum des Stellzylinders 592 über ein
Schaltventil 594 mit Druck beaufschlagbar ist, um eine
Bewegung des Steuerkolbens 62 in 10 nach
links zu bewirken. Im Ruhezustand drückt eine Feder 596 den
Steuerkolben des Schaltventils 594 in eine Position, in
der der Zylinderraum des Stellzylinders 592 zum Tank hin
entlastet ist, wobei die Feder 64 die geringste Einspannung
aufweist. Bei einer elektrischen Betätigung des Schaltventils 594 wird
der Zylinderraum des Stellzylinders 592 mit Druckmittel
gespeist so dass sich dort ein Druck aufbaut, durch den der Stellkolben 590 in 10 nach links
bewegbar ist, um die Feder 64 zusätzlich zu spannen.
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In
der Ruheposition des Schaltventils 594 und damit bei entlastetem
Zylinderraum des Stellzylinders 592 befindet sich der Stellkolben 590 in
seiner rechten Position, wobei die Position a der Eingangsdruckwaage 60 der
Sollwert ist. Bei einer Druckbeaufschlagung des Zylinderraums des
Stellzylinders 592 über
das Schaltventil 594 wird der Stellkolben 590 in
seine linke Position in 10 gebracht,
wobei die Position b der Eingangsdruckwaage 60 die Sollposition
ist.
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Beim
siebenten Ausführungsbeispiel
nach 11 ist ein elektrischer Stellmotor 690 vorgesehen,
an dem ein Gewindeschaft 692 vorgesehen ist. Der zum Steuerkolben 62 der
Eingangsdruckwaage 60 entgegengesetzt liegende Endabschnitt
der Feder 64 ist in seiner Position durch eine Betätigung des Stellmotors 690 veränderbar.
Dabei ist bei zum Stellmotor 690 hin herausgeschraubtem
Gewindeschaft 692 die Position b der Eingangsdruckwaage 60 als Sollposition
vorgegeben. In einer eingeschraubten Position des Gewindeschaftes 692 ist
die Position a des Steuerkolbens 62 der Eingangsdruckwaage 60 vorgegeben.
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Dem
fünften,
sechsten und siebten Ausführungsbeispiel
ist gemeinsam, dass unter dem Einsatz von nur einer Feder eine Anhebung
der Regeldruckdifferenz durch Vergrößerung der Federvorspannung realisierbar
ist. Es sind daher herkömmliche
elektronische Steuereinrichtungen für das Steuergerät 10 nutzbar,
wobei lediglich eine geringe mechanische, elektrische, oder hydraulische
Modifikationen not wendig ist, um die Anhebung der Regeldruckdifferenz
der Eingangsdruckwaage zu realisieren.
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Die 12, 13 und 14 zeigen
ein achtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, bei dem durch die Verwendung eines Federpakets
eine selbständige
Erhöhung
der Regeldruckdifferenz an der Eingangsdruckwaage 60 bei
Verstellung der Regelposition von der Position a auf die Position
b erfolgt. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass mit der Zuschaltung
eines Power-Beyond-Verbrauchers 74 des ersten Ausführungsbeispiels
die Regelposition der Eingangsdruckwaage weiter nach rechts verschoben
wird. Um diese Regelposition zu erreichen wird eine entsprechend
höhere
Regeldruckdifferenz benötigt.
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Im
Unterschied zum ersten bis vierten Ausführungsbeispiel wird dabei beim
achten Ausführungsbeispiel
ab einem vorbestimmten Verschiebungsweg des Steuerkolbens 62 zusätzlich zur
Feder 64 eine Zusatzfeder 764 aktiv.
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13 zeigt
beispielhaft eine konstruktive Ausgestaltung für die Zuschaltung der Zusatzfeder 764.
In einem zylinderförmigen
Gehäuse 700 mündet der
Endabschnitt des Steuerkolbens 62 der Eingangsdruckwaage 60 und
wird in einer Zylinderbohrung mittels des Halterings 702 gehalten.
An diesem Haltering 702 stützt sich ebenfalls die Feder 64 ab, deren
entgegengesetzter Endabschnitt über
eine Federhalterung 704 am Federgehäuse 700 abgestützt ist.
Innerhalb der Feder 64 ist eine Stützstange 706 vorgesehen,
die im Federgehäuse 700 beispielsweise über Halteringe
befestigt ist. Auf diese Stützstange 706 ist
gleitfähig
ein Federteller 708 aufgenommen, an dem sich ein Endabschnitt
der Zusatzfeder 764 abstützt. Der entgegengesetzte Endabschnitt der
Zusatzfeder 764 stützt
sich an der Federhalterung 704 ab.
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Wenn
sich der Haltering 702 mit dem Haltegehäuse 700 in Anlage
befindet, wirkt auf den Haltering 702 die Kraft der Feder 64.
Beim Bewegen des Steuerkolbens 62 in 13 nach
rechts bewegt sich der Haltering 702 mit dem Steuerkolben 62 ebenfalls nach
rechts, wodurch ein Zusammendrücken
der Feder 64 bewirkt wird. Dieses entspricht einer Bewegung
des Steuerkolbens von der Position 0 zu Position a in 1.
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Nach
der Zurücklegung
eines vorbestimmten Weges läuft
der Steuerkolben 62 auf den Federteller 708 auf.
Bei einer weiteren Bewegung des Steuerkolbens 62 nach rechts
in 13 wird der Federteller 708 von dem Steuerkolben 62 mitgenommen,
wobei ein Zusammendrücken
der Zusatzfeder 764 auf der Kolbenstange 106 bewirkt
wird, so dass beide Federn 64, 764 wirksam sind.
Wenn der Steuerkolben 62 auf die Stützstange 706 aufläuft, ist
eine weitere Bewegung des Steuerkolbens 62 in 13 nach rechts
verhindert.
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Auf
Grund der in 13 gezeigten Gestaltung ist
das möglich,
dass ab einem vorbestimmten Hub des Steuerkolbens 62 in 13 nach
rechts, durch den die Feder 64 zusammengedrückt wird,
der Steuerkolben 62 bei einer weiteren Bewegung in 13 nach
rechts ebenfalls die Zusatzfeder 764 zusammendrücken muss,
bevor der Steuerkolben 62 auf das Ende des Stützstange 706 trifft
und eine weitere Bewegung des Steuerkolben 62 in 13 nach rechts
verhindert ist. Auf Grund dieser parallelen Anordnung der Feder 64 und
der Zusatzfeder 764 lassen sich sehr kurze Einbauräume im Gehäuse der Eingangsdruckwaage 60 erzielen.
-
Alternativ
zum Federpaket des achten Ausführungsbeispiels
lässt sich
in einer Variante auch eine Progressivfeder verwenden.
-
14 stellt
eine exemplarische Kennlinie dar Eingangsdruckwaage 60 mit
Druckanhebung dar. Dabei ist die Druckdifferenz der Eingangsdruckwaage über der
Ventilstellung bzw. der Regelstellung aufgetragen. Dieser Kennlinie
kann entnommen werden, dass ab einer bestimmten Ventilstellung/Regelstellung
die Druckdifferenz vom Wert ΔpEDW1 auf den Wert ΔpEDW2 ansteigt.
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Mit
einer hydraulischen Steueranordnung entsprechend einer der vorstehenden
Ausführungsbeispiele
lässt sich
ein Power-Beyond-Verbraucher 74 zur Aufrechterhaltung der
Funktion priorisiert versorgen. Dabei erfolgt eine elektronisch,
hydraulisch oder mechanisch ausgelöste Anhebung des Druckniveaus
nur bei einer Aktivierung des Power-Beyond-Verbrauchers. In Ergebnis ist
eine bedarfsgerechte und energiesparende Versorgung aller aktiven Verbraucher 2, 4, 74 möglich.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass die Verbraucher 2, 4 parallel
geschaltet sind, sondern die Eingangsdruckwaage kann auch nur einem
der Verbraucher 2, 4 vorgeschaltet sein. In diesem
Fall ist der andere Verbraucher direkt mit dem Druckanschluss der
Pumpe verbunden und damit hydraulisch priorisiert.
-
- 2
- Zylinder
- 4
- Zylinder
- 6
- Pumpe
- 8
- Pumpenregler
- 10
- Steuergerät
- 12
- Pumpenleitung
- 14
- Zulaufleitung
- 16
- Individualdruckwaage
- 18
- Zulaufleitung
- 20
- Individualdruckwaage
- 24
- Wegeventil
- 26
- Steuerkolben
- 28
- Vorlaufleitung
- 30
- Rücklaufleitung
- 32
- Zylinderraum
- 34
- Ringraum
- 38
- Wegeventil
- 40
- Steuerkolben
- 42
- Vorlaufleitung
- 44
- Rücklaufleitung
- 46
- Zylinderraum
- 48
- Ringraum
- 50
- Tankleitung
- 54
- Vorsteuergerät
- 56
- Druckwaagenfeder
- 58
- Druckwaagenfeder
- 60
- Eingangsdruckwaage
- 62
- Steuerkolben
- 64
- Feder
- 66
- Tankkanal
- 68
- Wegaufnehmer
- 70
- Regler
- 72
- Power-Beyond-Anschluss
- 74
- Power-Beyond-Verbraucher
- 76
- Tankkanal
- 78
- Wechselventil
- 80
- Wechselventil
- 81
- Power-Beyond-Ansteuerung
- 100
- Reststromsensor
- 110
- Steuergerät
- 170
- Regler
- 210
- Steuergerät
- 254
- Joystick
- 270
- Regler
- 310
- Steuergerät
- 370
- Regler
- 490
- Einstellschraube
- 590
- Stellkolben
- 592
- Stellzylinder
- 594
- Schaltventil
- 596
- Feder
- 690
- Stellmotor
- 692
- Gewindeschaft
- 700
- Federgehäuse
- 702
- Haltering
- 704
- Federhalterung
- 706
- Stützstange
- 708
- Federteller
- 764
- Zusatzfeder