DE102010024025A1

DE102010024025A1 - hydraulic power unit

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Publication number: DE102010024025A1
Application number: DE201010024025
Authority: DE
Inventors: Andreas Böhler; Dr. Bauer Frank
Original assignee: Hydac Fluidtechnik GmbH
Current assignee: Hydac Fluidtechnik GmbH
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2011-12-22
Also published as: EP2397703A3; EP2397703A2

Abstract

Ein Hydraulikaggregat in der Art eines als Baukastensystem aufgebauten Mehraggregats, mit mindestens zwei Teilaggregaten (1, 2), die jeweils eine antreibbare Druckmittelpumpe (3, 5) mit unterschiedlichem Fördervolumen aufweisen, an die hydraulische Verbraucher (6, 7) mit unterschiedlichem Verbrauchs- oder Schluckvolumen anschließbar sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Teilaggregate (1, 2) einzeln betreibbar und/oder derart miteinander verschaltet sind, dass ein Parallelbetrieb oder ein serieller Betrieb mit den Teilaggregaten (1, 2) erreicht ist.A hydraulic unit in the form of a multi-unit constructed as a modular system, with at least two sub-units (1, 2), each of which has a drivable pressure medium pump (3, 5) with different delivery volumes, to the hydraulic consumers (6, 7) with different consumption or Ingestion volume can be connected, is characterized in that the sub-units (1, 2) can be operated individually and / or are interconnected in such a way that parallel operation or serial operation with the sub-units (1, 2) is achieved.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat in der Art eines als Baukastensystem aufgebauten Mehraggregats mit mindestens zwei Teilaggregaten, die jeweils eine antreibbare Druckmittelpumpe mit unterschiedlichem Fördervolumen aufweisen, an die hydraulische Verbraucher mit unterschiedlichen Verbrauchs- oder Schluckvolumen anschließbar sind.The invention relates to a hydraulic unit in the manner of a modular system constructed as a multi-unit with at least two sub-units, each having a drivable pressure medium pump with different delivery volume to which hydraulic consumers with different consumption or displacement can be connected.

Hydraulikaggregate werden in einer Vielzahl stationärer, hydraulischer Anlagen oder in Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise Landmaschinen oder Baumaschinen, eingesetzt. Ein Hydraulikaggregat erfüllt in solchen Maschinen und Anlagen die Funktion, Druckmittel, wie Hydrauliköl, auf einen benötigten Arbeitsdruck zu bringen und einem Verbraucher, wie etwa einem Arbeitszylinder oder Hydromotor, eine benötigte Druckmittelmenge, entweder stufenweise oder kontinuierlich, bereitzustellen. Meist ist die Leistungsanforderung an hydraulischer Energie des betreffenden Verbrauchers zeitlich veränderlich.Hydraulic power units are used in a variety of stationary, hydraulic systems or in vehicles, especially commercial vehicles, such as agricultural or construction machinery. In such machines and systems, a hydraulic unit fulfills the function of bringing pressure medium, such as hydraulic oil, to a required working pressure and of providing a consumer, such as a working cylinder or hydraulic motor, with a required amount of pressure medium, either stepwise or continuously. In most cases, the power requirement of the relevant consumer's hydraulic energy is variable over time.

Hydraulikaggregate, die von dem Stand der Technik her bekannt sind, weisen einen Motor zum Antrieb einer Druckmittelpumpe auf, dessen Drehzahl und Drehmoment auf einen Betriebspunkt eingestellt sind, bei dem eine von dem Motor angetriebene Druckmittelpumpe ein Fördervolumen liefert, das dem höchsten, zu einem beliebigen Zeitpunkt benötigten Volumenstrom entspricht. Im Überschuß komprimiertes Druckmittel wird in der Regel über ein Druckregelventil entspannt und in den Druckmittel Pumpenkreislauf rückgeführt. Da ein nicht unerheblicher Teil der eingesetzten Energie solcher Hydraulikaggregate durch die Entspannung im Druckregelventil in Wärme umgewandelt wird, ist der Wirkungsgrad derartiger Hydraulikaggregate gering.Hydraulic power units known in the prior art include a motor for driving a pressure medium pump whose speed and torque are set to an operating point at which a pressure medium pump driven by the motor supplies a displacement that is the highest, at any one Time required volume flow corresponds. In excess compressed pressure medium is usually released via a pressure control valve and returned to the pressure medium pump circuit. Since a not inconsiderable part of the energy used such hydraulic units is converted by the relaxation in the pressure control valve into heat, the efficiency of such hydraulic units is low.

Bei einer weiteren Variante von Hydraulikaggregaten aus dem Stand der Technik wird, um den Energieverbrauch des Motors zu reduzieren, die Motordrehzahl variabel gewählt, wodurch das Fördervolumen der von diesem Motor angetriebenen Druckmittelpumpe so bemessen ist, dass diese dem jeweiligen aktuell benötigten Maß entspricht. Eine Steuereinheit gibt dabei abhängig von dem durch die Hydraulikpumpe bereitzustellenden Volumenstrom einen mit der Steuereinheit beispielsweise über eine Boost-Verbindung verbundenes Motorsteuergerät eine Solldrehzahl vor und verändert diese, wenn sich der vom Verbraucher benötigte Volumenstrom ändert. Der Wirkungsgrad von Hydraulikaggregaten diesen Typs ist im zeitlichen Mittel jedoch dadurch reduziert, dass der Wirkungsgrad des Motors über seinen vorgegebenen Drehzahlbereich bekanntermaßen nicht konstant ist und daher zumindest während eines Teils der Betriebsdauer mit einem ungünstigen Wirkungsgrad betrieben wird.In a further variant of hydraulic units of the prior art, in order to reduce the energy consumption of the engine, the engine speed is variably selected, whereby the delivery volume of the driven by this engine pressure medium pump is such that it corresponds to the respective currently required level. Depending on the volume flow to be provided by the hydraulic pump, a control unit predefines a setpoint speed with the control unit, for example via a boost connection, and changes this when the volume flow required by the load changes. However, the efficiency of hydraulic units of this type is reduced over time by the fact that the efficiency of the engine over its predetermined speed range is known not to be constant and is therefore operated at least during part of the operating time with an unfavorable efficiency.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Hydraulikaggregat anzugeben, dessen Wirkungsgrad auf einfache Weise verbessert ist. Diese Aufgabe wird mit einem Hydraulikaggregat mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit gelöst.Based on this prior art, the present invention seeks to provide a hydraulic unit whose efficiency is improved in a simple manner. This object is achieved with a hydraulic unit having the features of claim 1 in its entirety.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Teilaggregate einzeln betreib- und/oder derart miteinander verschaltet sind, dass ein paralleler oder serieller Betrieb mit den Teilaggregaten erreicht ist. Das erfindungsgemäße Gesamt-Hydraulikaggregat ist mithin in einzelne Hydraulik-Teilaggregate verschiedener Leistungskategorien und Fördervolumen aufgeteilt. Das Gesamt-Hydraulikaggregat besteht als Teil des Baukastens zumindest aus einem ersten Teilaggregat mit einem ersten Motor, der eine erste Druckmittelpumpe antreibt, und aus einem zweiten Teilaggregat mit einem zweiten Motor, der eine zweite Druckmittelpumpe antreibt. Die Fördervolumen der ersten und zweiten Druckmittelpumpe sind voneinander verschieden, insbesondere ist das Fördervolumen der ersten Druckmittelpumpe größer als das Fördervolumen der zweiten Druckmittelpumpe. Die Druckmittelpumpen sind Pumpen mit nicht-veränderbarem Fördervolumen. Die derart gebildeten Teilaggregate aus erstem Motor und einer ersten Druckmittelpumpe und einem zweiten Motor und einer zweiten Druckmittelpumpe dienen zur Druckmittelversorgung eines ersten Verbrauchers und eines zweiten Verbrauchers. Der erste Verbraucher, beispielsweise ein Stell- oder Hydrozylinder für ein Arbeitswerkzeug oder eine Vorrichtung, weist ein größeres Schluckvolumen auf als der zweite Verbraucher. Die Fördervolumen des ersten Teilaggregates und des zweiten Teilaggregates können von einer Steuereinheit beliebig kombiniert werden in Abhängigkeit von einem angeforderten Druckmittelbedarf.According to the invention, it is provided that the partial units are individually operated and / or interconnected in such a way that a parallel or serial operation with the partial units is achieved. The total hydraulic power unit according to the invention is therefore divided into individual hydraulic sub-assemblies of different performance categories and delivery volume. The entire hydraulic power unit consists, as part of the modular system, of at least a first partial unit with a first motor, which drives a first pressure medium pump, and a second partial unit with a second motor, which drives a second pressure medium pump. The delivery volume of the first and second pressure medium pump are different from each other, in particular, the delivery volume of the first pressure medium pump is greater than the delivery volume of the second pressure medium pump. The pressure medium pumps are pumps with non-variable delivery volume. The subaggregates thus formed from the first motor and a first pressure medium pump and a second motor and a second pressure medium pump are used to supply pressure medium of a first consumer and a second consumer. The first consumer, for example a control or hydraulic cylinder for a working tool or a device, has a larger displacement than the second consumer. The delivery volume of the first sub-assembly and the second sub-assembly can be combined as desired by a control unit in response to a requested pressure medium requirement.

Der Druckmittelbedarf hängt dabei insbesondere von der gewünschten Betriebsweise der Verbraucher ab, beispielsweise ob eine Feinsteuerung oder ein beschleunigter Betrieb (Boost-Betrieb) gewünscht ist.The pressure medium requirement depends in particular on the desired mode of operation of the consumer, for example, whether a fine control or an accelerated operation (boost mode) is desired.

Die Steuereinheit kann in Abhängigkeit von der angeforderten Druckmittelmenge wahlweise die erste oder zweite Druckmittelpumpe in Betrieb setzen, so dass möglichst nur das benötigte Druckmittel für die aktuelle Betriebssituation bereitgestellt wird und im übrigen nicht benötigte Komponenten des Hydraulikaggregats außer Betrieb gesetzt sind. Dadurch ergibt sich ein minimierter Energieeinsatz beim Betrieb des Hydraulikaggregats. Eine hohe Stellgeschwindigkeit und mithin eine Art Boost-Betrieb läßt sich etwa dadurch bewirken, dass die Steuereinheit den zweiten Verbraucher mit kleinerem Schluckvolumen mit Druckmittel aus der ersten Druckmittelpumpe mit größerem Fördervolumen beaufschlagt.Depending on the required quantity of pressure medium, the control unit can optionally set the first or second pressure medium pump in operation, so that as far as possible only the pressure medium required for the current operating situation is provided and otherwise unneeded components of the hydraulic power unit are put out of operation. This results in a minimized use of energy during operation of the hydraulic unit. A high positioning speed and thus a kind of boost operation can be effected, for example, in that the control unit acts on the second consumer with a smaller displacement volume with pressure medium from the first pressure medium pump with a larger delivery volume.

Umgekehrt kann ein fein-gesteuerter Betrieb mit geringer Stellgeschwindigkeit dadurch erzielt werden, dass die Steuereinheit den ersten Verbraucher mit einem großen Schluckvolumen mit Druckmittel aus der zweiten Druckmittelpumpe mit kleinerem Fördervolumen versorgt. Conversely, a finely-controlled operation with low actuating speed can be achieved in that the control unit supplies the first consumer with a large displacement volume with pressure medium from the second pressure medium pump with a smaller delivery volume.

Es kann ferner ein parallel verschalteter Betrieb des Gesamt-Hydraulikaggregats in der Weise erfolgen, dass zur Feinsteuerung des ersten Verbrauchers etwa Druckmittel aus der ersten Druckmittelpumpe bereitgestellt wird, wobei das Druckmittel in der Art einer Leistungsverzweigung sowohl dem ersten Verbraucher als auch der zweiten Druckmittelpumpe zugeführt wird, die im Schiebebetrieb als hydraulischer Motor dabei mitwirken kann.Furthermore, a parallel-connected operation of the entire hydraulic unit can take place in such a way that approximately pressure medium from the first pressure medium pump is provided for fine control of the first consumer, wherein the pressure medium is supplied in the manner of a power split both the first consumer and the second pressure medium pump , which can participate in the shift operation as a hydraulic motor thereby.

Es wird so mit dem Fördervolumen der ersten Druckmittelpumpe das Fördervolumen der zweiten Druckmittelpumpe abgezogen. Dadurch ergibt sich sowohl eine Feinsteuerung des ersten Verbrauchers als auch die Möglichkeit einer Energie-Rückgewinnung zu viel bereitgestellter hydraulischer Energie.It is deducted with the delivery volume of the first pressure medium pump, the delivery volume of the second pressure medium pump. This results in both a fine control of the first consumer and the possibility of energy recovery too much provided hydraulic energy.

Ein Boost-Betrieb des zweiten Verbrauchers mit im Vergleich zum Betrieb des zweiten Verbrauchers durch Druckbeaufschlagung mit dem Druckmitteldruck der ersten Druckmittelpumpe geringerer Stellgeschwindigkeit läßt sich dadurch bewirken, dass der zweite Verbraucher mit Druckmittel aus der ersten Druckmittelpumpe versorgt wird, dem dann die zweite Druckmittelpumpe parallel zugeordnet ist. Der Druckmittelstrom aus der ersten Druckmittelpumpe wird dadurch auf den zweiten Verbraucher und die zweite Druckmittelpumpe, die als hydraulischer Motor zur Energie-Rückgewinnung dient, verteilt.A boost operation of the second consumer with compared to the operation of the second consumer by pressurization with the pressure medium pressure of the first pressure medium pump lower actuating speed can be effected that the second consumer is supplied with pressure medium from the first pressure medium pump, which then associated with the second pressure medium pump in parallel is. The pressure medium flow from the first pressure medium pump is thereby distributed to the second consumer and the second pressure medium pump, which serves as a hydraulic motor for energy recovery.

Somit lassen sich durch die Wahl des Einsatzes des ersten oder zweiten Verbrauchers und die Wahl der Druckmittel beaufschlagenden Druckmittelpumpe sowie die Wahl der zu dem jeweiligen Verbraucher parallel verschalteten, nicht fördernden Druckmittelpumpe, eine Vielzahl an Stellgeschwindigkeiten für die Verbraucher und eine Vielzahl an Rückgewinnungsmöglichkeiten für die hydraulische Energie erzielen.Thus can be selected by the choice of the use of the first or second consumer and the choice of pressure medium pressure medium pump and the choice of parallel to the respective consumer, non-promotional pressure medium pump, a variety of actuating speeds for the consumer and a variety of recovery options for the hydraulic Achieve energy.

Es kann ferner vorteilhaft sein, beide Druckmittelpumpen parallel dahingehend zu verschalten, dass beide zur Zufuhr von Druckmittel auf den ersten oder zweiten Verbraucher vorgesehen sind. Dadurch ergibt sich jeweils eine maximale Stellgeschwindigkeit für den betreffenden Verbraucher.It may also be advantageous to connect both pressure medium pumps in parallel to the effect that both are provided for supplying pressure medium to the first or second consumer. This results in each case a maximum actuating speed for the consumer concerned.

Die Teilaggregate können dabei mit Motoren konstanter Drehzahl betrieben sein, wobei allein aufgrund der dargestellten binären Betriebsweise der Teilaggregate und Verbraucher eine Vielzahl energie-optimal einstellbarer Stellgeschwindigkeiten sich ergeben kann.The partial units can be operated with constant-speed motors, whereby a large number of energy-optimally adjustable actuating speeds can result solely from the illustrated binary mode of operation of the partial units and consumers.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Drehzahl der Motoren und damit den aktuellen Druckmittel-Volumenstrom an einen Verbraucher weiter feinzusteuern, indem die Drehzahl der Motoren variabel gewählt wird. Dies kann durch unterschiedliche Motorsteuerungen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, erfolgen.However, it may also be advantageous to finely control the speed of the motors and thus the current pressure medium volume flow to a consumer by the variable speed of the motors is selected. This can be done by different motor controls, as known in the art.

Die von dem Hydraulikaggregat angetriebenen Verbraucher können nicht nur als hydraulische Stellzylinder ausgebildet sein, sondern auch Hydromotoren oder andere Bauarten an hydraulischen Verbrauchern sind damit betreibbar. Das erfindungsgemäße Hydraulikaggregat kann sowohl in einem Fahrzeug als auch in einer stationären hydraulischen Anlage, etwa in einer Fertigungsstraße für Serienteile od. dgl., eingesetzt sein.The driven by the hydraulic unit consumers can be designed not only as a hydraulic actuating cylinder, but also hydraulic motors or other types of hydraulic consumers are operable. The hydraulic unit according to the invention can be used both in a vehicle and in a stationary hydraulic system, for example in a production line for serial parts or the like.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Hydraulikaggregat anhand von Ausführungsbeispielen nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung dieIn the following, the hydraulic unit according to the invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments according to the drawing. This show in principle and not to scale representation of the

1 ein schematisches Schaltbild des erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats zum Antrieb zweier Verbraucher nebst symbolischer Ersatz-Schaltbilder; 1 a schematic diagram of the hydraulic unit according to the invention for driving two consumers together with symbolic replacement circuit diagrams;

2 ein Ersatz-Schaltbild einer Betriebssituation des Hydraulikaggregats, bei der das Fördervolumen der Druckmittelpumpe dem Schluckvolumen des jeweiligen Verbrauchers entspricht; 2 a replacement circuit diagram of an operating situation of the hydraulic unit, in which the delivery volume of the pressure medium pump corresponds to the intake volume of the respective consumer;

3 ein Ersatz-Schaltbild einer Betriebssituation, in der der zweite Verbraucher beschleunigt betrieben ist und der erste Verbraucher feingesteuert ist; 3 a replacement circuit diagram of an operating situation in which the second consumer is operated accelerated and the first consumer is finely controlled;

4 ein Ersatz-Schaltbild einer Parallelschaltung jeweils eines ersten und zweiten Verbrauchers mit der zweiten Druckmittelpumpe als Verbraucher, wobei die erste Druckmittelpumpe das Druckmittel fördert; und 4 a replacement circuit diagram of a parallel connection of each of a first and second consumer with the second pressure medium pump as a consumer, wherein the first pressure medium pump promotes the pressure medium; and

5 ein Ersatz-Schaltbild einer Parallelschaltung der ersten und zweiten Druckmittelpumpe zum Betrieb des ersten oder zweiten Verbrauchers. 5 a replacement circuit diagram of a parallel connection of the first and second pressure medium pump for operating the first or second consumer.

In der 1 ist in einem schematischen Schaltbild ein Gesamt-Hydraulikaggregat zum Betrieb eines ersten Verbrauchers 6 und eines zweiten Verbrauchers 7 dargestellt. Das Hydraulikaggregat ist aus zwei Teilaggregaten 1, 2 gebildet. Ein erstes Teilaggregat 1 weist einen Motor 2a auf, der eine erste Druckmittelpumpe 3 antreibt, um aus einem Druckmittelbehälter 12 (Tank) Druckmittel 9 zu fördern und einem Druckmittelabgang 13 zuzuführen. Ein zweites Teilaggregat 2 ist durch einen zweiten Motor 4 gebildet, der eine zweite Druckmittelpumpe 5 antreibt, die Druckmittel 9, etwa Hydrauliköl, aus dem Druckmittelbehälter 14 zu einem Druckmittelabgang 15 fördert. Die Motoren 2a, 4, vorzugsweise in Form von Elektromotoren gebildet, weisen konstante Drehzahlen auf. Jeweils ein Druckbegrenzungsventil 16, 17 begrenzt den Druckmitteldruck an den Druckmittelabgängen 13, 15.In the 1 is a schematic diagram of a total hydraulic power unit for operating a first consumer 6 and a second consumer 7 shown. The hydraulic unit is made up of two sub-aggregates 1 . 2 educated. A first sub-aggregate 1 has an engine 2a on, the first pressure medium pump 3 drives to from a pressure fluid container 12 (Tank) pressure medium 9 to promote and a pressure fluid outlet 13 supply. A second sub-aggregate 2 is through a second engine 4 formed, which is a second pressure medium pump 5 drives, the pressure medium 9 , such as hydraulic oil, from the pressure fluid container 14 to a pressure medium outlet 15 promotes. The motors 2a . 4 , preferably formed in the form of electric motors, have constant speeds. In each case a pressure relief valve 16 . 17 limits the pressure medium pressure at the pressure medium outlets 13 . 15 ,

Die erste Druckmittelpumpe 3 weist ein erstes Fördervolumen Q₁ auf, das größer ist als das Fördervolumen Q₂ der zweiten Druckmittelpumpe 5. Mit den derart gebildeten Teilaggregaten 1, 2 lassen sich die zwei Verbraucher 6, 7 mit Druckmittel versorgen, die eingangsseitig an die Druckmittelabgänge 13, 15 entsprechend angeschlossen sind. Der erste Verbraucher 6 ist als doppelt wirkender Stellzylinder 10 ausgebildet. Der zweite Verbraucher 7 ist ebenso als doppelt wirkender Stellzylinder 11 gebildet. Der erste Verbraucher 6 hat ein größeres Schluckvolumen als der zweite Verbraucher 7. Aufgrund des unterschiedlich großen Schluckvolumens sollen die beiden Verbraucher 6, 7 unterschiedlich große Massen m_A, m_B bewegen können, wobei m_A > m_B sein soll.The first pressure medium pump 3 has a first delivery volume Q ₁ , which is greater than the delivery volume Q _{2 of} the second pressure medium pump 5 , With the subaggregates formed in this way 1 . 2 let the two consumers 6 . 7 supply with pressure medium, the input side to the pressure medium outlets 13 . 15 are connected accordingly. The first consumer 6 is as a double-acting actuator cylinder 10 educated. The second consumer 7 is also a double-acting actuator cylinder 11 educated. The first consumer 6 has a larger intake volume than the second consumer 7 , Due to the different size swallow volume, the two consumers 6 . 7 different masses m _A , m _{B can} move, where m _A > m _B should be.

Ein Ersatz-Schaltbild 18 stellt das erste Teilaggregat 1 und ein Ersatz-Schaltbild 19 das zweite Teilaggregat 2 dar. Ein Ersatz-Schaltbild 20 stellt den ersten Verbraucher 6 dar und ein Ersatz-Schaltbild 21 den zweiten Verbraucher 7, wobei die Angaben A, B einen Hinweis auf die unterschiedlich großen, zu operierenden Massen m_A, m_B geben sollen. Eine Steuereinheit 8, die je nach Anwendungsfall beispielsweise von einem Programmablaufplan nebst zusätzlicher Sensorik einer Anlagesteuerung für eine Arbeitsmaschine, Fertigungsstraße, Montagestraße etc., angesteuert sein kann, regelt und steuert den Betrieb des Gesamt-Hydraulikaggregats. Dabei lassen sich allein durch einen binären Betrieb, d. h. durch eine Druckmittelversorgung, wahlweise des ersten und/oder des zweiten Verbrauchers 6, 7 mit der ersten oder zweiten Druckmittelpumpe 3, 5 und gegebenenfalls weiteren, im Anschluß noch dargestellten Verschaltungen eine Vielzahl an Stellgeschwindigkeiten und Stellkräften generieren, und zwar für hydraulische Verbraucher jedweder Art.A replacement circuit diagram 18 represents the first sub-aggregate 1 and a replacement circuit diagram 19 the second sub-aggregate 2 dar. A replacement circuit diagram 20 represents the first consumer 6 and a replacement circuit diagram 21 the second consumer 7 , where the information A, B should give an indication of the different sizes to be operated masses m _A , m _B. A control unit 8th , which depending on the application, for example, by a program flowchart together with additional sensors of a plant control for a work machine, production line, assembly line, etc., may be controlled, controls and controls the operation of the entire hydraulic power plant. It can be alone by a binary operation, ie by a pressure medium supply, either the first and / or the second consumer 6 . 7 with the first or second pressure medium pump 3 . 5 and possibly further interconnections, which are shown below, generate a multiplicity of actuating speeds and actuating forces, specifically for hydraulic consumers of any kind.

In der 2 ist auf der linken Seite in Betrachtungsrichtung ein energie-optimaler Betrieb des ersten Verbrauchers 6 anhand prinzipieller Ersatz-Schaltbilder dargestellt. Der erste Verbraucher 6 weist in dem dargestellten Betriebspunkt ein gleiches Schluckvolumen auf wie das erste Teilaggregat 1 und das Fördervolumen Q₁ der ersten Druckmittelpumpe 3. Auf der rechten Seite ist ein energie-optimaler Betrieb des zweiten Verbrauchers 7 dargestellt. Der zweite Verbraucher 7 wird mit der zweiten Druckmittelpumpe 5 mit Druckmittel versorgt. Dabei ist ein Gleichgewicht zwischen dem Schluckvolumen des zweiten Verbrauchers 7 und dem Fördervolumen Q₂ der zweiten Druckmittelpumpe 5 erreicht. Insgesamt gilt für den Normalbetrieb nach der 2 Q₁ = Q_A und Q₂ = Q_B.In the 2 is on the left side in the viewing direction an energy-optimal operation of the first consumer 6 illustrated by principal replacement circuit diagrams. The first consumer 6 has in the illustrated operating point the same absorption volume as the first partial unit 1 and the delivery volume Q _{1 of} the first pressure medium pump 3 , On the right side is an energy-optimal operation of the second consumer 7 shown. The second consumer 7 is with the second pressure medium pump 5 supplied with pressure medium. Here is a balance between the intake volume of the second consumer 7 and the delivery volume Q _{2 of} the second pressure medium pump 5 reached. Total applies to the normal operation after the 2 Q ₁ = Q _A and Q ₂ = Q _B.

Die Steuereinheit 8 sorgt demnach durch die Zuordnung der verschiedenen bereitstellbaren Volumenströme an Druckmittel zu dem gewünschten Verbraucher 6, 7, von dem lediglich zwei Exemplare dargestellt sind, für einen möglichst geringen Energieverlust der gesamten Anordnung aus Gesamt-Hydraulikaggregat und den Verbrauchern 6, 7 oder gegebenenfalls weiteren, nicht gezeigten Verbrauchern. Es sind auch weitere Teilaggregate in dem Gesamt-Hydraulikaggregat im Bedarfsfall anordenbar.The control unit 8th Accordingly, by assigning the various deliverable volume flows of pressure medium to the desired consumer 6 . 7 , of which only two copies are shown, for the lowest possible energy loss of the entire arrangement of total hydraulic power unit and the consumers 6 . 7 or optionally other consumers, not shown. There are also other sub-aggregates in the overall hydraulic unit can be arranged if necessary.

Um Stellgeschwindigkeiten oder Drehzahlen der Verbraucher 6, 7 nicht direkt proportional zu den Fördervolumen Q₁, Q₂ der Teilaggregate 1, 2 zu gestalten, ist eine Kreuzverschaltung der beiden Verbraucher 6, 7 und der beiden Druckmittelpumpen 3, 5, in 3 dargestellt, möglich. Die Steuereinheit 8 ordnet hierbei, wie in der linken Bildhälfte der 3 gezeigt, dem zweiten Verbraucher 7 mit kleinem Schluckvolumen den Volumenstrom der ersten Druckmittelpumpe 3 zu. Dadurch ist eine Boost-Funktion, also ein beschleunigter Betrieb des betreffenden Verbrauchers 7 möglich.At adjusting speeds or speeds of the consumer 6 . 7 not directly proportional to the delivery volume Q ₁ , Q _{2 of} the sub-aggregates 1 . 2 to shape, is a Kreuzverschaltung of the two consumers 6 . 7 and the two pressure medium pumps 3 . 5 , in 3 shown, possible. The control unit 8th arranges here, as in the left half of the 3 shown the second consumer 7 with a small displacement the volume flow of the first pressure medium pump 3 to. This is a boost function, ie an accelerated operation of the consumer concerned 7 possible.

In der rechten Bildhälfte der 3 ist die Beaufschlagung des ersten Verbrauchers 6 mit Druckmittel von der zweiten Druckmittelpumpe 5 gezeigt. Da das Fördervolumen Q₂ der zweiten Druckmittelpumpe 5 geringer, vorzugsweise wesentlich geringer als das Schluckvolumen des ersten Verbrauchers 6 ist, ergibt sich eine sehr geringe Stellgeschwindigkeit für den Verbraucher 6 im Sinne einer Feinsteuerung. Weitere Abstufungen der Stellgeschwindigkeiten der Verbraucher 6, 7 sind auch in dem sehr einfach und mit Hilfe des Einsatzes von Schaltventilen darstellbaren, binären Betrieb des Gesamt-Hydraulikaggregats möglich.In the right half of the picture 3 is the admission of the first consumer 6 with pressure medium from the second pressure medium pump 5 shown. Since the delivery volume Q _{2 of} the second pressure medium pump 5 less, preferably substantially less than the intake volume of the first consumer 6 is, results in a very low positioning speed for the consumer 6 in the sense of a fine control. Further gradations of the actuating speeds of the consumers 6 . 7 are also possible in the very simple and with the help of the use of switching valves representable, binary operation of the entire hydraulic unit.

Wird im Sinne einer Parallelverschaltung, wie beispielsweise in der 4 in der linken Bildhälfte gezeigt, der von der ersten Druckmittelpumpe 3 zur Verfügung gestellte Volumenstrom auf den ersten Verbraucher 6 und die zweite Druckmittelpumpe 5 aufgeteilt, so ergibt sich eine Subtraktion des an den ersten Verbraucher 6 gerichteten Druckmittelstromes um das Schluckvolumen des zweiten Teilaggregates 2 oder der zweiten Druckmittelpumpe 5. Es ergibt sich dadurch wiederum eine Feinansteuerung für den ersten Verbraucher 6 im Sinne von Q₁ – Q₂ < Q_A.Is in the sense of a parallel connection, such as in the 4 shown in the left half of the image of the first pressure medium pump 3 provided volume flow to the first consumer 6 and the second pressure medium pump 5 divided, this results in a subtraction of the first consumer 6 directed pressure medium flow to the displacement of the second sub-assembly 2 or the second pressure medium pump 5 , This in turn results in a fine control for the first consumer 6 in the sense of Q ₁ - Q ₂ <Q _A.

In der 4 auf der rechten Bildhälfte ist eine Parallelverschaltung des zweiten Verbrauchers 7 mit der zweiten Druckmittelpumpe 5 gezeigt, die beide Verbraucher des von der ersten Druckmittelpumpe 3 bereitgestellten Fördervolumens Q₁ sind. Es ergibt sich dadurch eine erhöhte Stellgeschwindigkeit für den zweiten Verbraucher 7 im Sinne eines Boostens mit Q₁ – Q₂ > Q_B.In the 4 on the right half is a parallel connection of the second consumer 7 with the second pressure medium pump 5 shown, both consumers of the first pressure medium pump 3 provided delivery volume Q ₁ are. This results in an increased positioning speed for the second consumer 7 in the sense of boosting with Q ₁ - Q ₂ > Q _B.

Die zweite Druckmittelpumpe 5 treibt in den in 4 dargestellten Betriebsarten des Gesamt-Hydraulikaggregats den zweiten Motor 4 an, wodurch elektrische Energie gewonnen wird.The second pressure medium pump 5 drives in the 4 illustrated modes of the entire hydraulic power unit, the second motor 4 on, whereby electrical energy is obtained.

In der 5 ist ein Parallelbetrieb der beiden Druckmittelpumpen 3, 5 gezeigt, die gemeinsam ihr jeweiliges Fördervolumen Q₁ und Q₂ zum Betrieb des ersten oder zweiten Verbrauchers 6, 7 an dessen Eingangsseite 13, 15 bereitstellen. Es ergibt sich dadurch jeweils eine maximal mögliche Stellgeschwindigkeit der Verbraucher 6, 7 im Sinne von Q₁ + Q₂ > Q_A betreffend den Verbraucher 6 und Q₁ + Q₂ » Q_B für den Verbraucher 7.In the 5 is a parallel operation of the two pressure medium pumps 3 . 5 shown together their respective delivery volume Q ₁ and Q ₂ for operating the first or second consumer 6 . 7 at the entrance side 13 . 15 provide. This results in each case a maximum possible positioning speed of the consumer 6 . 7 in the sense of Q ₁ + Q ₂ > Q _A concerning the consumer 6 and Q ₁ + Q ₂ »Q _B for the consumer 7 ,

Alle gezeigten, auf einfache binäre Verschaltungsoperationen rückführbare Betriebsstellungen des Gesamt-Hydraulikaggregats ergeben eine in Bezug auf Energieverluste optimierte Betriebsweise, ohne dass Druckverluste an Ventilen auftreten könnten.All operating positions of the overall hydraulic power unit which can be traced back to simple binary wiring operations result in an operating mode optimized in terms of energy losses without the possibility of pressure losses on valves.

Durch das vorgestellte Zwei-Aggregate-Konzept mit jeweils einem Elektromotor inklusive Leistungsteile, Steuerung, Pumpe und Druckabsicherung lassen sich die gewünschten Verschaltungen erreichen. Die Teilaggregate 1, 2 sind räumlich voneinander separierbar und versorgen, wie dargestellt, jeweils die gleiche Maschine bzw. das gleiche Gerät mit Energie. Lediglich die Software der Steuerung ist zu Synchronisationszwecken für beide Teilaggregate 1, 2 gemeinsam ausgelegt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung können beide Teilaggregate 1, 2 aus einem gemeinsamen Tank mit filtriertem und gekühltem Fluid versorgt werden. Neben einer Kreuz- oder Parallelverschaltung ist auch eine Serienschaltung denkbar, bei der eine Druckerhöhung erfolgt; ferner ist eine Erweiterung im Rahmen einer Einspeisestation als zentrale Energiequelle möglich.The presented two-unit concept, each with one electric motor including power units, control, pump and pressure protection, allows the desired interconnections to be achieved. The partial aggregates 1 . 2 are spatially separated from each other and supply, as shown, each with the same machine or the same device with energy. Only the software of the controller is for synchronization purposes for both sub-assemblies 1 . 2 designed together. In an advantageous embodiment, both partial units 1 . 2 be supplied from a common tank with filtered and cooled fluid. In addition to a cross or parallel connection and a series circuit is conceivable in which an increase in pressure takes place; Furthermore, an extension in the context of a feed station as a central energy source is possible.

Claims

Hydraulic unit in the manner of a multi-unit constructed as a modular system, with at least two partial units ( 1 . 2 ), each having a drivable pressure medium pump ( 3 . 5 ) with different delivery volumes, to the hydraulic consumers ( 6 . 7 ) can be connected to different consumption or absorption volumes, characterized in that the partial aggregates ( 1 . 2 ) can be operated individually and / or interconnected in such a way that a parallel operation or a serial operation with the partial units ( 1 . 2 ) is reached.

Hydraulic unit according to claim 1, characterized in that the first partial unit ( 1 ) one of a first engine ( 2a ) driven first pressure medium pump ( 3 ) and the second partial aggregate ( 2 ) one from a second motor ( 4 ) driven second pressure medium pump ( 5 ), that the delivery volume (Q ₁ ) of the first pressure medium pump ( 3 ) greater than the delivery volume (Q ₂ ) of the second pressure medium pump ( 5 ), and that the first and the second pressure medium pump ( 3 . 5 ) for supplying pressure medium to at least the first consumer ( 6 ) with a first intake volume and the second consumer ( 7 ) are provided with a second smaller displacement and a control unit ( 8th ) as a function of a requested pressure medium requirement of the first and second consumer ( 6 . 7 ) by any combination of the delivery volume (Q ₁ , Q ₂ ) of the first and second pressure medium pump ( 3 . 5 ) the consumers ( 6 . 7 ) as needed with pressure medium ( 9 ) provided.

Hydraulic unit according to claim 2, characterized in that the control unit ( 8th ) depending on the requested pressure medium quantity of the consumers ( 6 . 7 ) the first or second pressure medium pump ( 3 . 5 ) puts into operation.

Hydraulic unit according to claim 2 or 3, characterized in that the control unit ( 8th ) illustrating an accelerated operation of the second consumer ( 7 ) this with pressure medium ( 9 ) of the first pressure medium pump ( 3 ).

Hydraulic unit according to one of claims 2 to 4, characterized in that the control unit ( 8th ) to illustrate a fine-controlled operation of the first consumer ( 6 ) this with pressure medium ( 9 ) of the second pressure medium pump ( 5 ).

Hydraulic unit according to one of claims 2 to 5, characterized in that the delivery volume (Q ₁ , Q ₂ ) of the first and second pressure medium pump ( 3 . 5 ) from the control unit ( 8th ) for operating the first or second consumer ( 6 . 7 ) are subtracted from each other or added to each other.

Hydraulic unit according to claim 6, characterized in that for the fine control of the first consumer ( 6 ) the delivery volume (Q ₁ ) of the first pressure medium pump ( 3 ) about the delivery volume (Q ₂ ) of the second pressure medium pump ( 5 ) is reduced in the sense of a parallel connection.

Hydraulic unit according to claim 6, characterized in that for accelerated operation of the second consumer ( 7 ) the delivery volume (Q ₁ ) of the first pressure medium pump ( 3 ) about the delivery volume (Q ₂ ) of the second pressure medium pump ( 5 ) is reduced.

Hydraulic unit according to claim 6, characterized in that for accelerated operation of the first or second consumer ( 6 . 7 ) the delivery volume (Q ₁ , Q ₂ ) of the first and second pressure medium pump ( 3 . 5 ) are added.

Hydraulic unit according to one of claims 9 to 9, characterized in that the rotational speed of the first motor ( 2a ) and the second motor ( 4 ) is variable.

Hydraulic unit according to one of claims 1 to 10, characterized in that the consumers ( 6 . 7 ) Adjusting cylinder ( 10 . 11 ) or slewing or other hydraulic consumers.

Hydraulic unit according to one of claims 1 to 11, characterized in that the hydraulic unit is arranged in a commercial vehicle or in a stationary hydraulic system.