Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a hydraulic drive according to the preamble of claim 1.
Aus der DE 103 20 946 B4 ist ein gattungsgemäßer hydraulischer Antrieb für eine Seilwinde bekannt, bei dem eine Windentrommel über einen Hydromotor angetrieben wird. Der Zulauf des Hydromotors ist mit einer Pumpe, vorzugsweise einer Verstellpumpe verbunden. Das vom Hydromotor abströmende Druckmittel fließt über den Rücklauf zu einem Tank T hin ab. In dem Fall, in dem eine ziehende Last an der Windentrommel angreift, kann diese bei nicht hinreichender Abbremsung so beschleunigen, dass der von der Pumpe geförderte Druckmittelvolumenstrom nicht ausreicht, um den Hydromotor mit genug Druckmittel zu versorgen, so dass entsprechend der Druck im Zulauf abfällt und es bei ungünstigen Bedingungen sogar zu Kavitationserscheinungen im Zulauf kommen kann.From the DE 103 20 946 B4 a generic hydraulic drive for a winch is known in which a winch drum is driven by a hydraulic motor. The inlet of the hydraulic motor is connected to a pump, preferably a variable displacement pump. The hydraulic fluid flowing from the hydraulic motor flows through the return to a tank T out. In the case in which a pulling load acts on the winch drum, it can accelerate at insufficient deceleration so that the pumped by the pump pressure medium flow is not sufficient to supply the hydraulic motor with enough pressure medium, so that corresponding to the pressure drops in the inlet and in unfavorable conditions even cavitation phenomena may occur.
Um einen derartigen unerwünschten Druckabfall im Zulauf zu vermeiden, ist bei der aus der DE 103 20 946 B4 bekannten Lösung ein Bremsventil, auch Senkbremsventil genannt, vorgesehen, das in eine Schließposition vorgespannt ist und in Öffnungsrichtung vom Druck im jeweiligen Zulauf beaufschlagt ist. Bei der bekannten Lösung ist dieses Bremsventil so ausgebildet, dass es in beiden Drehrichtungen des Hydromotors, d. h. bei wechselndem Zu- und Rücklauf wirksam ist. Bei hinreichendem Druck im Zulauf wird das Bremsventil in eine Öffnungsstellung gebracht, so dass der vom Hydromotor abströmende Druckmittelvolumenstrom über das Bremsventil zum Tank hin abströmt. Bei einem unerwünschten Druckabfall wird der zum Tank hin abströmende Druckmittelvolumenstrom angedrosselt oder gesperrt, so dass entsprechend der Hydromotor abgebremst wird und der Druck im Zulauf ansteigt bis das Bremsventil wieder öffnet.In order to avoid such an undesirable pressure drop in the feed, is in the from the DE 103 20 946 B4 known solution, a brake valve, also called lowering brake valve provided, which is biased in a closed position and is acted upon in the opening direction by the pressure in the respective inlet. In the known solution, this brake valve is designed so that it is effective in both directions of rotation of the hydraulic motor, ie with alternating supply and return. At sufficient pressure in the inlet, the brake valve is brought into an open position, so that the flow of hydraulic fluid flowing from the hydraulic motor flows through the brake valve to the tank. In the case of an undesired pressure drop, the pressure medium volume flow flowing toward the tank is throttled or blocked, so that the hydraulic motor is decelerated accordingly and the pressure in the inlet rises until the brake valve opens again.
Bei diesen bekannten Lösungen kann es insbesondere bei langen Zulaufleitungen und einem entsprechend großem Kapazitätsvolumen der Zuleitungen bei Druckänderungen im Zulauf und damit zu Druckschwankungen und entsprechenden Schwankungen des Kapazitätsvolumens der Schlauchleitungen kommen, so dass das Bremsventil aufgrund dieser Druckschwankungen entsprechend öffnet und schließt, so dass die Drehzahl des Hydromotors entsprechend schwankt und somit eine kontrollierte Bewegung der Last erschwert wird. Dieses Schwingungsverhalten des Hydromotors kann auch bei einer Fehlfunktion der Pumpe auftreten.In these known solutions, it can come especially with long supply lines and a correspondingly large capacity of the supply lines with pressure changes in the inlet and thus to pressure fluctuations and corresponding fluctuations in the capacity of the hose lines, so that the brake valve opens and closes due to these pressure fluctuations accordingly, so that the speed The hydraulic motor varies accordingly and thus a controlled movement of the load is difficult. This vibration behavior of the hydraulic motor can also occur in a malfunction of the pump.
In der DE 10 2008 064 064 A1 der Anmelderin ist ein hydraulischer Antrieb mit einem Senkbremsventil beschrieben, bei dem dieses in Öffnungsrichtung mit einem Steuersignal beaufschlagt ist, das an einem Wegeventil abgegriffen wird, über das die Druckmittelzufuhr zum und vom Hydromotor gesteuert wird. D. h. bei dieser Variante erfolgt die Druckmittelzufuhr zum Hydromotor nicht direkt abhängig vom Zulaufdruck, so dass das Schwingungsverhalten in den vorbeschriebenen Sonderfällen verbessert ist. Es zeigte sich jedoch, dass die vorbeschriebene Problematik auch bei einer derartigen Ansteuerung des Bremsventils auftreten kann.In the DE 10 2008 064 064 A1 the applicant is described a hydraulic drive with a lowering brake valve, in which this is acted upon in the opening direction with a control signal which is tapped off at a directional control valve, via which the pressure medium supply to and from the hydraulic motor is controlled. Ie. In this variant, the pressure medium supply to the hydraulic motor is not directly dependent on the inlet pressure, so that the vibration behavior is improved in the above-described special cases. However, it has been found that the above-described problem can also occur in such a control of the brake valve.
Demgegenüber liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Antrieb zu schaffen, bei dem Drehzahlschwingungen aufgrund von Druckveränderungen im Zulauf verhindert oder zumindest verringert sind.In contrast, the invention is therefore an object of the invention to provide a hydraulic drive, prevented in the speed fluctuations due to pressure changes in the inlet or at least reduced.
Diese Aufgabe wird durch einen hydraulischen Antrieb mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by a hydraulic drive with the features of claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß hat der hydraulische Antrieb einen Hydromotor, dessen Zulauf mit einer Druckmittelquelle, beispielsweise einer Pumpe verbunden ist, und in dessen Rücklauf ein Bremsventil angeordnet ist, das von einem über eine Steuerleitung abgegriffenen Steuerdruck in Richtung einer Öffnungsstellung beaufschlagt ist und das bei einer Druckabsenkung im Zulauf in Richtung einer Schließstellung verstellbar ist.. Erfindungsgemäß wird die in Öffnungsrichtung des Bremsventils wirksame Steuerdruckdifferenz oder der in Öffnungsrichtung wirksame Steuerdruck über eine Steuerventileinrichtung eingestellt, die in einer Steuerleitung angeordnet ist und über die der Steuerdruck unabhängig vom Zulaufdruck einstellbar ist. D. h. mit einer derartigen einstellbaren Steuerventileinrichtung kann der in Öffnungsrichtung wirksame Steuerdruck in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des hydraulischen Antriebs während des Betriebs verändert werden, um die eingangs beschriebenen Drehzahlschwankungen des Hydromotors zu vermeiden. In der allgemeinsten Form der Erfindung kann die Steuerdruckerzeugung auch elektrisch durch Ansteuerung eines elektrisch betätigten Bremsventils mittels eines Mikrokontrollers erfolgen.According to the invention, the hydraulic drive has a hydraulic motor whose inlet is connected to a pressure medium source, for example a pump, and in whose return a brake valve is arranged, which is acted upon by a tapped via a control line control pressure in the direction of an open position and at a pressure drop in the inlet According to the invention, the effective in the opening direction of the brake valve control pressure or in the opening direction control pressure is adjusted via a control valve device which is arranged in a control line and over which the control pressure is independent of the inlet pressure adjustable. Ie. With such an adjustable control valve device, the control pressure effective in the opening direction can be changed as a function of the operating conditions of the hydraulic drive during operation in order to avoid the speed fluctuations of the hydraulic motor described above. In the most general form of the invention, the control pressure generation can also be done electrically by driving an electrically operated brake valve by means of a microcontroller.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Steuerventileinrichtung als elektrisch oder hydraulisch verstellbares Druckbegrenzungsventil ausgeführt, dessen Öffnungsdruck in Abhängigkeit von einem Pilotsignal verstellbar ist. Bei einer alternativen Lösung wird anstelle eines derartigen Druckbegrenzungsventils ein Druckreduzierventil verwendet, über das ein Pilotdruck auf den jeweils gewünschten Steuerdruck für das Bremsventil reduzierbar ist.In one embodiment of the invention, the control valve device is designed as an electrically or hydraulically adjustable pressure relief valve whose opening pressure is adjustable in dependence on a pilot signal. In an alternative solution, instead of such a pressure limiting valve, a pressure reducing valve is used, via which a pilot pressure can be reduced to the respective desired control pressure for the brake valve.
Die Ansteuerung der Steuerventileinrichtung kann beispielsweise in Abhängigkeit von einem elektrischen oder hydraulischen Ansteuersignal oder eines Schwenkwinkels der als Verstellpumpe ausgeführten Druckmittelquelle oder in Abhängigkeit eines Stellsignals eines Wegeventils durch Steuerung der Druckmittelverbindung des Zulaufs mit einer Druckmittelquelle und des Rücklaufs mit einem Niederdruckanschluss der Pumpe oder einem Tank erfolgen. The control of the control valve device can be carried out, for example, in response to an electrical or hydraulic control signal or a pivot angle of the pressure medium source designed as a variable or in response to a control signal of a directional control valve by controlling the pressure medium connection of the inlet with a pressure medium source and the return to a low pressure connection of the pump or a tank ,
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer Steuerleitung des Bremsventils ein elektrisch angesteuertes Sicherheitsventil vorgesehen, das bei einer Stromlosschaltung des Antriebs die Steuerleitung druckentlastet.In one embodiment of the invention, an electrically controlled safety valve is provided in a control line of the brake valve, which depressurizes the control line at a power-off circuit of the drive.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, in einer Steuerleitung des Bremsventils ein hydraulisches Sicherheitsventil vorzusehen, das vom Druck im Zulauf in Richtung einer Öffnungsstellung beaufschlagt ist und das über eine Feder in Richtung einer Entlastungsstellung vorgespannt ist, in der die betreffende Steuerleitung mit einem Tank verbunden ist.Another embodiment of the invention provides to provide in a control line of the brake valve, a hydraulic safety valve which is acted upon by the pressure in the inlet in the direction of an open position and which is biased by a spring in the direction of a relief position in which the relevant control line connected to a tank is.
Der hydraulische Antrieb kann mit einem elektrischen Druckschalter versehen sein, der bei Auftreten einer unerwünschten Druckänderung im Zulauf umschaltet, um ein elektrisches Steuersignal für das Bremsventil, dessen Steuerventileinrichtung oder ein Sicherheitsventil zu generieren.The hydraulic drive may be provided with an electrical pressure switch which switches upon occurrence of an undesirable pressure change in the inlet to generate an electrical control signal for the brake valve, its control valve device or a safety valve.
Der hydraulische Antrieb kann mit einem Drehzahlsensor zur Erfassung der Hydromotordrehzahl und zur Abgabe eines Drehzahlsignals an einen Mikrokontroller ausgeführt sein.The hydraulic drive can be designed with a speed sensor for detecting the hydraulic motor speed and for outputting a speed signal to a microcontroller.
In einem Rücklauf vom Hydromotor kann eine Düse angeordnet werden, über die Änderungen im Rücklaufvolumenstrom in eine Änderung des Ablaufdrucks umgewandelt werden, der in Schließrichtung auf das Bremsventil wirkt.In a return from the hydraulic motor, a nozzle can be arranged, are converted over the changes in the return flow in a change in the discharge pressure, which acts in the closing direction of the brake valve.
Das Bremsventil kann in Schließrichtung von dem Druck im Rücklauf vom Hydromotor beaufschlagt sein.The brake valve can be acted upon in the closing direction by the pressure in the return from the hydraulic motor.
Der hydraulische Antrieb kann mit einem geschlossenen oder einem offenen Kreislauf ausgeführt sein.The hydraulic drive can be designed with a closed or an open circuit.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Hydromotor als Windenmotor ausgeführt.In one embodiment of the invention, the hydraulic motor is designed as a winch motor.
Zur hydraulischen Einspannung des Hydromotors kann im Rücklauf ein Vorspannventil vorgesehen werden.For hydraulic clamping of the hydraulic motor, a biasing valve can be provided in the return.
Zum Aufbau eines hinreichenden Rücklaufdrucks ist bei einer Variante der Erfindung eine Hilfspumpe vorgesehen.To build up a sufficient return pressure, an auxiliary pump is provided in a variant of the invention.
Bei einer Variante der Erfindung ist ein Mikrokontroller vorgesehen, über den Steuersignale für ein Wegeventil, das Bremsventil, die Steuerventileinrichtung, ein Sicherheitsventil oder ähnliche Ventileinrichtungen des hydraulischen Antriebs generierbar sind.In a variant of the invention, a microcontroller is provided, via which control signals for a directional control valve, the brake valve, the control valve device, a safety valve or similar valve devices of the hydraulic drive can be generated.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:
1 ein Schaltschema eines ersten Ausführungsbeispiels eines hydraulischen Antriebs mit Bremsventil; 1 a circuit diagram of a first embodiment of a hydraulic drive with brake valve;
2 ein Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Antriebs, bei dem zur Ansteuerung des Bremsventils ein Druckreduzierventil verwendet wird; 2 an embodiment of a hydraulic drive in which a pressure reducing valve is used to drive the brake valve;
3 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 2 mit einem elektrischen Sicherheitsventil; 3 a variant of the embodiment according to 2 with an electric safety valve;
4 eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels gemäß 3 mit einem zusätzlichen hydraulischen Sicherheitsventil; 4 a development of the embodiment according to 3 with an additional hydraulic safety valve;
5 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 3 mit einem Druckschalter; 5 a variant of the embodiment according to 3 with a pressure switch;
6 eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels gemäß 5 mit Druckschalter und einem hydraulischen Sicherheitsventil sowie einem Sensor zur Drehzahlüberwachung und 6 a development of the embodiment according to 5 with pressure switch and a hydraulic safety valve and a sensor for speed monitoring and
7 einen hydraulischen Antrieb mit rein elektrisch angesteuertem Bremsventil. 7 a hydraulic drive with purely electrically controlled brake valve.
Der in 1 gezeigte hydraulische Antrieb 1 hat eine Verstellpumpe 2, über die ein Hydromotor 4 mit verstellbarem Schluckvolumen angetrieben wird. Dieser kann seinerseits beispielsweise eine Winde oder dergleichen antreiben. Die Verstellpumpe 2 ist beispielsweise als Axialkolbenpumpe ausgeführt, wobei ein Schwenkwinkel veränderbar ist, um das Fördervolumen einzustellen. Der Schwenkwinkel kann über einen Schwenkwinkelsensor 6 erfasst werden. Die Verstellpumpe 2 ist mit einer herkömmlichen Pumpenregelung ausgeführt, die es beispielsweise ermöglicht, den Pumpendruck um eine vorbestimmte Druckdifferenz über dem individuellen Lastdruck im System zu halten. Derartige Druck- und Förderstromregelsysteme sind bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.The in 1 shown hydraulic drive 1 has a variable displacement pump 2 over which a hydraulic motor 4 is driven with adjustable displacement. This in turn can drive, for example, a winch or the like. The variable pump 2 is designed for example as an axial piston pump, wherein a pivot angle is variable to adjust the delivery volume. The swivel angle can via a swivel angle sensor 6 be recorded. The variable pump 2 is implemented with a conventional pump control, which allows, for example, to keep the pump pressure by a predetermined pressure difference above the individual load pressure in the system. Such pressure and flow control systems are known, so that further explanations are unnecessary.
Der Antrieb 1 gemäß 1 ist als offener Kreislauf ausgeführt. Demgemäß wird das Druckmittel von der Verstellpumpe 2 über einen Zulauf 8 zu einem Zulaufanschluss des Hydromotors 4 gefördert und strömt von diesem über einen Rücklauf 10 zu einem Tank T hin ab, aus dem die Verstellpumpe 2 Druckmittel ansaugt. Bei relativ langen Zulaufleitungen können diese ein erhebliches Kapazitätsvolumen für das Druckmittel darstellen; dieses Kapazitätsvolumen ist in der Darstellung gemäß 1 mit dem Bezugszeichen 12 versehen. The drive 1 according to 1 is designed as an open circuit. Accordingly, the pressure medium from the variable displacement pump 2 via an inlet 8th to an inlet connection of the hydraulic motor 4 promoted and flows from this via a return 10 towards a tank T out, from which the variable displacement pump 2 Sucks pressure medium. With relatively long supply lines, these can represent a considerable capacity volume for the pressure medium; this capacity volume is shown in the illustration 1 with the reference number 12 Mistake.
Die Verstellpumpe 2 ist mit einer Bremsventileinrichtung 14 ausgeführt, die in 1 gestrichelt angedeutet ist. Diese Bremsventilanordnung 14 hat ein Bremsventil 16, das über eine Feder 18 und eine erste Bremsventilsteuerleitung 20 in eine Schließposition vorgespannt ist. In einer Öffnungsrichtung wirkt der Druck in einer Steuerleitung 22, über die ein in Öffnungsrichtung wirksamer Steuerdruck eingesteuert wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Bremsventil 16 als stetig verstellbares Wegeventil mit drei Anschlüssen P, Q, C ausgeführt, wobei in der federvorgespannten Sperrposition eine an einen Anschluss P angeschlossene Zulaufleitung 24 abgesperrt ist, die stromaufwärts eines Rückschlagventils 26 vom Zulauf 8 abzweigt. Ein weiterer Anschluss Q ist über eine Zulaufleitung 28 mit dem Zulauf 8 verbunden. Nicht dargestellt in 1 sind Positionen des Bremsventils 16, in denen dieses eine Druckmittelverbindung vom Anschluss Q zum Anschluss C aufsteuert. In diesem Fall würde dann der Druck in der jetzt mit Ablaufleitung 10 bezeichneten Leitung in Öffnungsrichtung wirken – diese Konfiguration wäre dann bei einer Drehrichtungsumkehr des Hydromotors 4 wirksam. Bei einer Windentrommel ist jedoch üblicherweise die in 1 dargestellt Konfiguration ausreichend, da die Last L stets in einer Richtung wirkt und dementsprechend die Kavitations- und Schwingungsproblematik nur in einer Drehrichtung des Hydromotors 4 beim Absenken auftrittThe variable pump 2 is with a brake valve device 14 executed in 1 indicated by dashed lines. This brake valve assembly 14 has a brake valve 16 that about a spring 18 and a first brake valve control line 20 is biased in a closed position. In an opening direction, the pressure acts in a control line 22 , via which an effective in the opening direction control pressure is controlled. In the illustrated embodiment, the brake valve 16 designed as a continuously adjustable directional control valve with three ports P, Q, C, wherein in the spring-biased locking position connected to a port P feed line 24 is shut off, the upstream of a check valve 26 from the inlet 8th branches. Another connection Q is via a supply line 28 with the feed 8th connected. Not shown in 1 are positions of the brake valve 16 in which this opens up a pressure medium connection from port Q to port C. In this case, then the pressure would be in the now with drain line 10 designated line act in the opening direction - this configuration would be at a reversal of the direction of rotation of the hydraulic motor 4 effective. In a winch drum, however, is usually in 1 shown sufficient configuration, since the load L always acts in one direction and accordingly the Kavitations- and vibration problem only in one direction of rotation of the hydraulic motor 4 when lowering occurs
Ein Ausgangsanschluss C des Bremsventils 16 ist mit einer sich verzweigenden Ausgangsleitung 30 verbunden, die über zwei Zweigleitungen 30a, 30b und jeweils darin angeordneten, als Rückschlagventile ausgebildeten Einspeiseventilen 32, 34 mit dem Rücklauf 10 bzw. dem Zulauf 8 verbindbar sind. Diese Einspeiseventile 32, 34 öffnen hin zum Rücklauf 10 bzw. zum Zulauf 8.An output port C of the brake valve 16 is with a branching output line 30 connected by two branch lines 30a . 30b and each arranged therein, designed as check valves feed valves 32 . 34 with the return 10 or the inlet 8th are connectable. These feed valves 32 . 34 open to the return 10 or to the inlet 8th ,
Der größere der Drücke im Zulauf 8 und im Rücklauf 10 wird über ein Wechselventil 36 abgegriffen und an einen Steueranschluss G der Bremsventilanordnung 14 geführt. Der Bereich zwischen den beiden Einspeiseventilen 32, 34 ist über eine Spülleitung 38 mit einem Spülanschluss S verbunden.The larger of the pressures in the inlet 8th and in the return 10 is via a shuttle valve 36 tapped and to a control port G of the brake valve assembly 14 guided. The area between the two feed valves 32 . 34 is via a purge line 38 connected to a flushing port S.
Die mit dem Zulauf 8 und dem Rücklauf 10 verbundenen zulaufseitigen Anschlüsse A, A' und rücklaufseitigen Anschlüssen B, B' der Bremsventilanordnung 14 sind in der Darstellung gemäß 1 ebenfalls eingezeichnet, die zulauf- und ablaufseitigen Druckmittelströmungspfade sind der Einfachheit halber jedoch durchgängig mit Zulauf 8 bzw. Rücklauf 10 bezeichnet.The with the inlet 8th and the return 10 connected inlet-side ports A, A 'and return-side ports B, B' of the brake valve assembly 14 are in the illustration according to 1 also drawn, the inlet and outlet side pressure fluid flow paths are for the sake of simplicity, however, continuous with inlet 8th or return 10 designated.
Wie bereits erwähnt, mündet der Rücklauf 10 in dem Tank T, wobei stromaufwärts des Tanks eine Düse 40 vorgesehen ist. Durch diese werden Volumenstromschwankungen im Rücklauf 10 in entsprechende Änderungen des Ablaufdrucks umgewandelt. Dieser Ablaufdruck wirkt, wie vorstehend ausgeführt, über die Bremssteuerleitung 20 in Schließrichtung auf das Bremsventil 16. Die Steuerleitung 22 erstreckt sich durch einen Deckel 42 der Bremsventilanordnung 14 hindurch zu einem Anschluss V, an den eine Vorsteuerleitung 44 angeschlossen ist, die zum Eingang eines elektrisch verstellbaren Druckbegrenzungsventils 46 geführt ist. Dieses Druckbegrenzungsventil 46 ist durch den Druck in der Vorsteuerleitung 44 in Öffnungsrichtung und durch die Kraft einer Feder und eines Elektromagneten 48 (alternativ auch über einen Steuerdruck) in Schließrichtung vorgespannt. Sobald der Druck in der Vorsteuerleitung 44 die Kraft der Feder und des Elektromagneten 48 überschreitet, öffnet das Druckbegrenzungsventil 46 eine Verbindung zum Tank T, so dass der Druck in der Vorsteuerleitung 44 auf den am Druckbegrenzungsventil 46 eingestellten Druck begrenzt ist.As already mentioned, the return flows 10 in the tank T, with a nozzle upstream of the tank 40 is provided. This causes volumetric flow fluctuations in the return line 10 converted into appropriate changes in the discharge pressure. This drain pressure acts, as stated above, via the brake control line 20 in the closing direction on the brake valve 16 , The control line 22 extends through a lid 42 the brake valve assembly 14 through to a connection V to which a pilot control line 44 connected to the input of an electrically adjustable pressure relief valve 46 is guided. This pressure relief valve 46 is due to the pressure in the pilot control line 44 in the opening direction and by the force of a spring and an electromagnet 48 (Alternatively, via a control pressure) biased in the closing direction. Once the pressure in the pilot control line 44 the force of the spring and the electromagnet 48 exceeds, the pressure relief valve opens 46 connect to the tank T, so that the pressure in the pilot control line 44 on the pressure relief valve 46 set pressure is limited.
Die Ansteuerung des Elektromagneten 48 erfolgt über eine Signalleitung 50, die beispielsweise an einen später noch erläuterten Mikrokontroller 70 angeschlossen ist. Anstelle dieses elektrisch verstellbaren Druckbegrenzungsventils 46 kann selbstverständlich auch ein hydraulisch verstellbares Druckbegrenzungsventil verwendet werden, bei dem dieses durch einen in Schließrichtung wirksamen Steuerdruck beaufschlagt ist, der beispielsweise über ein Druckreduzierventil oder dergleichen einstellbar ist.The control of the electromagnet 48 takes place via a signal line 50 For example, to a microcontroller explained later 70 connected. Instead of this electrically adjustable pressure relief valve 46 can of course also a hydraulically adjustable pressure relief valve are used, in which this is acted upon by an effective control valve in the closing direction, which is adjustable for example via a pressure reducing valve or the like.
Der Druck in der Steuerleitung 22 und der Vorsteuerleitung 44 wird über eine Hilfspumpe 52 aufgebaut, deren Druckanschluss an einen Anschluss M des Deckels 42 angeschlossen ist, der seinerseits in eine Ladeleitung 54 einmündet, die innerhalb des Deckels 42 mit der Steuerleitung 22 verbunden ist. In dem Bereich zwischen dem Anschluss M und der Einmündung ist eine Dämpfungsventilanordnung vorgesehen, die als in beiden Richtungen wirksames Drosselrückschlagventil 56 dausgebildet ist. Von der Steuerleitung 22 zweigt in dem Deckel 42 des Weiteren noch ein Spülkanal 58 mit einem Filter und einer Drossel 59 ab. Der Spülkanal 58 verzweigt sich außerhalb des Deckels 42 und ist einerseits mit der Speise- oder Spülleitung 38 und andererseits mit einem Leckageanschluss L verbunden.The pressure in the control line 22 and the pilot control line 44 is via an auxiliary pump 52 constructed, the pressure connection to a port M of the lid 42 connected, in turn, in a charging line 54 which ends inside the lid 42 with the control line 22 connected is. In the region between the port M and the junction, there is provided a damper valve assembly which functions as a bidirectional throttle check valve 56 is formed. From the control line 22 branches in the lid 42 Furthermore, a flushing channel 58 with a filter and a throttle 59 from. The flushing channel 58 Branches outside the lid 42 and is on the one hand with the feed or flushing line 38 and on the other hand connected to a leakage port L.
Wie 1 entnehmbar ist, kann durch geeignete Wahl des Steuerdruck in der Steuerleitung 22 und dementsprechend durch geeignete Einstellung des Druckbegrenzungsventils 46 der in Öffnungsrichtung, d. h. im Sinne einer Öffnung der Druckmittelverbindung zwischen den Anschlüssen P und C wirksame Steuerdruck eingestellt werden, um ein unerwünschtes Öffnen des Bremsventils 16 zu vermeiden. D. h. die Ansteuerung des Bremsventils 16 erfolgt nicht notwendigerweise über den zulaufseitigen Druck sondern kann in Abhängigkeit von anderen Betriebsparametern gesteuert werden. Dabei ist es beispielsweise möglich, die Einstellung des Druckbegrenzungsventils 46 in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel der Verstellpumpe 2, von der Drehzahl des Hydromotors 4, von der Einstellung eines hier nicht dargestellten Wegeventils zur Steuerung der Druckmittelströmung innerhalb des hydraulischen Antriebs oder von sonstigen Parametern zu wählen. Das Ansprechverhalten des Bremsventils 16 kann somit an die jeweiligen Bedingungen angepasst werden, so dass die eingangs genannten Schwingungen und Kavitationserscheinungen vermieden oder zumindest auf ein Minimum reduziert werden können. As 1 can be removed, by suitable choice of the control pressure in the control line 22 and accordingly by appropriate adjustment of the pressure relief valve 46 the in the opening direction, ie in the sense of opening the pressure medium connection between the terminals P and C effective control pressure can be adjusted to an undesirable opening of the brake valve 16 to avoid. Ie. the control of the brake valve 16 is not necessarily about the inlet-side pressure but can be controlled in dependence on other operating parameters. It is possible, for example, the setting of the pressure relief valve 46 depending on the tilt angle of the variable displacement pump 2 , from the speed of the hydraulic motor 4 to select from the setting of a directional control valve, not shown here for controlling the pressure fluid flow within the hydraulic drive or other parameters. The response of the brake valve 16 can thus be adapted to the respective conditions, so that the vibrations and cavitation phenomena mentioned above can be avoided or at least reduced to a minimum.
2 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 1. Der in 2 gezeigte hydraulische Antrieb 1 hat im Grunde genommen den gleichen Aufbau wie der anhand 1 erläuterte Antrieb und dient ebenfalls zum Antrieb einer Windentrommel 60. Die Antriebsachse der Windentrommel 60 ist über eine Kupplung 62 mit einer Ausgangswelle 64 der Hydromaschine 4 verbunden, wobei die Windentrommel 60 über eine Haltebremse 67 festgelegt werden kann. Die Druckmittelversorgung des Hydromotors 4 erfolgt wiederum über die Verstellpumpe 2, über die Druckmittel in den Zulauf 8 gefördert wird, der mit dem Zulaufanschluss des Hydromotors 4 verbunden ist. Dessen Rücklaufanschluss ist über den Rücklauf 10 mit dem Tank T verbunden, wobei in diesem Fall der Druck im Rücklauf 10 über ein Vorspannventil 66 gegenüber dem Tankdruck erhöht ist. 2 shows a variant of the embodiment according to 1 , The in 2 shown hydraulic drive 1 Basically it has the same structure as the one used 1 explained drive and also serves to drive a winch drum 60 , The drive axle of the winch drum 60 is about a clutch 62 with an output shaft 64 the hydraulic machine 4 connected, with the winch drum 60 via a holding brake 67 can be determined. The pressure medium supply of the hydraulic motor 4 again takes place via the variable displacement pump 2 , about the pressure medium in the inlet 8th which is connected to the inlet connection of the hydraulic motor 4 connected is. Its return connection is via the return line 10 connected to the tank T, in which case the pressure in the return 10 via a preload valve 66 is increased compared to the tank pressure.
Die Drehrichtung des Hydromotors 4 ist beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 über ein elektrisch betätigtes Wegeventil 68 eingestellt, das beispielsweise über einen Mikrokontroller 70 aufgrund eines Stellsignals des Benutzers verstellt wird. Das stetig verstellbare Wegeventil 68 hat einen Druckanschluss P, einen Tankanschluss T sowie zwei Arbeitsanschlüsse A, B. Der Arbeitsanschluss A ist an den Rücklauf 10 und der Arbeitsanschluss B an den Zulauf 8 angeschlossen und steht somit mit den entsprechenden Anschlüssen A, B der Bremsventilanordnung 14 in Druckmittelverbindung. Der Anschluss P des Wegeventils 68 ist über eine Pumpenleitung 72 mit dem Druckanschluss der Verstellpumpe 2 und der Tankanschluss T des Wegeventils 68 über eine Tankleitung 74 mit dem Tank T verbunden. Dementsprechend ist das vorher erläuterte Vorspannventil 66 in der Tankleitung 74 vorgesehen.The direction of rotation of the hydraulic motor 4 is in the embodiment according to 2 via an electrically operated directional valve 68 set, for example via a microcontroller 70 is adjusted due to a control signal of the user. The continuously adjustable directional valve 68 has a pressure port P, a tank port T and two working ports A, B. The working port A is at the return 10 and the working port B to the inlet 8th connected and thus communicates with the corresponding terminals A, B of the brake valve assembly 14 in pressure medium connection. Port P of the directional control valve 68 is via a pump line 72 with the pressure connection of the variable pump 2 and the tank port T of the directional control valve 68 via a tank line 74 connected to the tank T. Accordingly, the previously discussed bias valve 66 in the tank line 74 intended.
Die zwischen den beiden Einspeiseventilen 32, 34 einmündende Spülleitung 38 der Bremsventilanordnung 14 ist – wie oben erläutert – zum Spülanschluss S geführt und dort an eine Speisedruckleitung 76 angeschlossen, die ihrerseits mit einem Druckanschluss einer Speisepumpe 78 verbunden ist, die beispielsweise mit der gleichen Pumpenwelle wie die Verstellpumpe 2 angetrieben wird. Zur Vermeidung einer Rückströmung zur Speisepumpe 78 ist in der Speisedruckleitung 76 ein Rückschlagventil 80 angeordnet. Der Aufbau des Bremsventils 16 mit den entsprechenden Zuleitungen ist der gleiche wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen werden kann. Auch dieses Bremsventil 16 ist lediglich dem Rücklauf 10 zugeordnet. Bei einer Umkehrung der Drehrichtung des Hydromotors 4 und entsprechender Absicherung über ein Bremsventil, kann dies auch mit einer entsprechenden Funktion ausgeführt werden, so dass dann der Druck im dann wirksamen Rücklauf (in 2 Zulauf 8) angedrosselt wird. Bei der vorliegenden, lediglich einen Zweig absichernden Konstruktion des Bremsventils 16 ist dieses über die Steuerleitung 22 in Öffnungsrichtung mit einem Druck beaufschlagt, der nicht über ein Druckbegrenzungsventil wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sondern über ein Druckreduzierventil 80 eingestellt wird. In Schließrichtung wirkt bei der Variante gemäß 2 lediglich die Feder 18. Die Bremssteuerleitung 20 ist bei der Variante gemäß 2 nicht vorgesehen. Prinzipiell kann natürlich auch beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 die Bremssteuerleitung 20 entfallen.The between the two feed valves 32 . 34 opening rinse line 38 the brake valve assembly 14 is - as explained above - led to flushing port S and there to a feed pressure line 76 connected, in turn, with a pressure connection of a feed pump 78 connected, for example, with the same pump shaft as the variable 2 is driven. To avoid backflow to the feed pump 78 is in the feed pressure line 76 a check valve 80 arranged. The construction of the brake valve 16 with the corresponding leads is the same as in the embodiment described above, so that reference may be made to the corresponding embodiments. Also this brake valve 16 is only the return 10 assigned. At a reversal of the direction of rotation of the hydraulic motor 4 and appropriate protection via a brake valve, this can also be performed with a corresponding function, so that then the pressure in the then effective return (in 2 Intake 8th ) is throttled. In the present, only a branch hedging construction of the brake valve 16 is this over the control line 22 pressurized in the opening direction, which does not have a pressure relief valve as in the embodiment described above but via a pressure reducing valve 80 is set. In the closing direction acts according to the variant 2 only the spring 18 , The brake control line 20 is in the variant according to 2 not provided. In principle, of course, in the embodiment according to 1 the brake control line 20 omitted.
Das Druckreduzierventil 80 ist im vorliegenden Fall elektrisch verstellbar ausgeführt, wobei das Steilsignal über den Mikrokontroller 70 in Abhängigkeit von den vorgenannten Parametern, beispielsweise der Drehzahl des Hydromotors 4, dem Schwenkwinkel der Verstellpumpe 2, dem Stellsignal des Wegeventils 68, der Drehzahl der Verstellpumpe 2, etc. angesteuert werden. In dem Fall, in dem die Verstellpumpe 2 drehzahlvariabel ist, sollte das Drehzahlsignal mit dem Schwenkwinkel korreliert werden, um dann entsprechend den Fördervolumenstrom der Verstellpumpe 2 zu erhalten und in Abhängigkeit von diesem Fördervolumenstrom das Druckreduzierventil 80 einzustellen. Der Eingangsdruck des Druckreduzierventils 80 ist ein Pilotdruck, der in einer an den Eingang des Druckreduzierventils 80 angeschlossenen Pilotdruckleitung 82 anliegt. Diese kann beispielsweise an eine Hilfspumpe oder dergleichen angeschlossen sein, um den Eingangsdruck (Pilotdruck) des Druckreduzierventils 80 einzustellen. Dieses hat des Weiteren einen mit dem Tank T verbundenen Tankanschluss und einen Arbeitsanschluss A, der über die Vorsteuerleitung 44 mit der Steuerleitung 22 verbunden ist.The pressure reducing valve 80 is designed to be electrically adjustable in the present case, the steep signal via the microcontroller 70 depending on the aforementioned parameters, such as the speed of the hydraulic motor 4 , the swivel angle of the variable displacement pump 2 , the control signal of the directional control valve 68 , the speed of the variable displacement pump 2 , etc. are controlled. In the case where the variable displacement pump 2 is variable in speed, the speed signal should be correlated with the swivel angle, then according to the flow rate of the variable displacement pump 2 to receive and depending on this flow rate the pressure reducing valve 80 adjust. The inlet pressure of the pressure reducing valve 80 is a pilot pressure, which in one to the entrance of the pressure reducing valve 80 connected pilot pressure line 82 is applied. This may for example be connected to an auxiliary pump or the like, to the input pressure (pilot pressure) of the pressure reducing valve 80 adjust. This also has a tank connection T connected to the tank and a working port A, the via the pilot control line 44 with the control line 22 connected is.
Die Drehzahl des Hydromotors 4 wird über einen Drehzahlaufnehmer 84 erfasst. Die Bremsventilanordnung 14 gemäß 2 hat des Weiteren zur Absicherung des jeweiligen Zulauf- und Ablaufzweiges zwei Sekundärdruckbegrenzungsventile 85, 86, die den Druck im Zulauf 8 bzw. im Rücklauf 10 auf einen Maximalwert begrenzen und in ihrer Schließstellung die Druckmittelverbindung zum jeweiligen Niederdruckzweig leckagefrei absperren und bei Überschreiten dieses Grenzdrucks eine Druckmittelverbindung des jeweiligen Zweiges zum Niederdruckzweig hin aufsteuern. Der Aufbau derartiger Sekundärdruckbegrenzungsventile 85, 86 mit leckagefreier Absperrposition ist bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind. In der Funktion entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 2 demjenigen aus 1, d. h. durch die Ansteuerung des Bremsventils 16 mehr oder weniger unabhängig vom Zulaufdruck können die eingangs problematisierten Schwingungen und nicht erwünschten Betriebszustände aufgrund eines fehlerhaften Ansprechens des Bremsventils 16 vermieden werden.The speed of the hydraulic motor 4 is via a speed sensor 84 detected. The brake valve assembly 14 according to 2 also has two secondary pressure relief valves to secure the respective inlet and outlet branch 85 . 86 that the pressure in the inlet 8th or in the return 10 Limit to a maximum value and shut off in its closed position the pressure medium connection to the respective low-pressure branch leakage-free and turn on exceeding this limit pressure, a pressure medium connection of the respective branch to the low-pressure branch out. The construction of such secondary pressure limiting valves 85 . 86 with leak-free shut-off is known, so that further explanations are unnecessary. In the function corresponds to the embodiment according to 2 from that one 1 , ie by the control of the brake valve 16 more or less independent of the inlet pressure, the initially problematisierten vibrations and undesirable operating conditions due to a faulty response of the brake valve 16 be avoided.
3 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 2, wobei der einzige wesentliche Unterschied darin besteht, dass beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 in der Vorsteuerleitung 44 ein elektrisch betätigbares Sicherheitsventil 88 vorgesehen ist, das in eine Position federvorgespannt ist, in der die Steuerleitung 22 zum Tank T hin entlastet ist. Bei Bestromung eines Elektromagneten über den Mikrokontroller 70 wird das Sicherheitsventil 88 in die dargestellte Durchgangsposition gebracht, in der der in Öffnungsrichtung auf das Bremsventil 16 wirkende Steuerdruck über das Druckreduzierventil 80 eingestellt wird. Bei einem Stromausfall schaltet das Sicherheitsventil 88 selbsttätig in die Grundposition um, in der die Steuerleitung 22 mit dem Tank T verbunden ist und somit das Bremsventil 16 in seiner Sperrstellung gehalten wird. 3 shows a variant of the embodiment according to 2 , wherein the only significant difference is that in the embodiment according to 3 in the pilot control line 44 an electrically operated safety valve 88 is provided, which is spring-biased in a position in which the control line 22 relieved to tank T out. When energizing an electromagnet via the microcontroller 70 becomes the safety valve 88 brought into the illustrated passage position, in which in the opening direction on the brake valve 16 acting control pressure via the pressure reducing valve 80 is set. In the event of a power failure, the safety valve switches 88 automatically to the basic position in which the control line 22 connected to the tank T and thus the brake valve 16 is held in its locked position.
4 zeigt eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels gemäß 3, wobei stromabwärts des elektrisch verstellbaren Sicherheitsventils 88 ein hydraulisch verstellbares Sicherheitsventil 90 vorgesehen ist, das im Prinzip die gleiche Schaltfunktion wie das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel hat. D. h. in einer federvorgespannten Grundposition wird eine Verbindung der Steuerleitung 22 zum Tank T hin aufgesteuert. In Öffnungsrichtung ist das hydraulisch verstellbare Sicherheitsventil 90 durch den Druck im Zulauf 8 beaufschlagt, der über eine Sicherheitsleitung 92 vom Zulauf 8 abgegriffen wird. Über dieses hydraulisch verstellbare Sicherheitsventil 90 wird somit das Bremsventil 16 bei einem Absinken des Drucks im Zulauf 8 unterhalb eines Grenzwertes in der Schließstellung gehalten. 4 shows a development of the embodiment according to 3 , wherein downstream of the electrically adjustable safety valve 88 a hydraulically adjustable safety valve 90 is provided, which in principle has the same switching function as the embodiment described above. Ie. in a spring-biased home position, a connection of the control line 22 up to the tank T out. In the opening direction is the hydraulically adjustable safety valve 90 by the pressure in the inlet 8th charged by a security line 92 from the inlet 8th is tapped. About this hydraulically adjustable safety valve 90 thus becomes the brake valve 16 when the pressure in the inlet drops 8th kept below a limit in the closed position.
Beide Sicherheitsventile 88, 90 sind als 3/2-Wege-Schaltventile ausgeführt.Both safety valves 88 . 90 are designed as 3/2-way switching valves.
5 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 3, wobei zusätzlich ein Druckschalter 94 vorgesehen ist, der über den Druck im Zulauf 8 betätigt wird und dann ein entsprechendes Signal an den Mikrokontroller 70 abgibt, so dass dieser in Abhängigkeit von diesem Druck das Druckreduzierventil in einer für den jeweiligen Betriebszustand geeigneten Weise ansteuert. 5 shows a variant of the embodiment according to 3 , wherein additionally a pressure switch 94 is provided, over the pressure in the inlet 8th is pressed and then a corresponding signal to the microcontroller 70 emits, so that it controls the pressure reducing valve in a suitable manner for the respective operating state in response to this pressure.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das die beiden Sicherheitsventile 88, 90 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 4 und den Druckschalter 94 aus dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 kombiniert, so dass die Funktionalität der Bremsventilanordnung 14 weitestgehend optimiert ist. 6 shows an embodiment that the two safety valves 88 . 90 according to the embodiment in 4 and the pressure switch 94 from the embodiment according to 5 combined, so that the functionality of the brake valve assembly 14 is optimized as far as possible.
7 zeigt schließlich eine voll elektronische Variante, bei der das Bremsventil 16 nicht – wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen – hydraulisch sondern elektrisch verstellbar ausgeführt ist. Diese elektrische Verstellung des Bremsventils 16 erfolgt über den Mikrokontroller 70 in Abhängigkeit von Betriebsparametern des hydraulischen Antriebs 1, beispielsweise dem Schwenkwinkel der Verstellpumpe 2, dem eingestellten Fördervolumenstrom, dem eingestellten Schluckvolumen des Hydromotors 4, der verstellbar oder – wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 2 bis 7 – als Konstantmotor ausgeführt sein kann. Die Drehzahl des Hydromotors 4 wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel über einen Drehzahlaufnehmer 84 und der Druck im Zulauf 8 über einen entsprechenden Druckaufnehmer 96 erfasst und über den Mikrokontroller 70 in ein Ansteuersignal für das Bremsventil 16 umgewandelt. 7 finally shows a fully electronic variant, in which the brake valve 16 not - as in the embodiments described above - is executed hydraulically but electrically adjustable. This electrical adjustment of the brake valve 16 done via the microcontroller 70 depending on operating parameters of the hydraulic drive 1 , For example, the tilt angle of the variable 2 , the set flow rate, the set displacement of the hydraulic motor 4 which is adjustable or - as in the embodiments according to the 2 to 7 - Can be designed as a constant motor. The speed of the hydraulic motor 4 is also in this embodiment via a Drehzahlaufnehmer 84 and the pressure in the inlet 8th via a corresponding pressure transducer 96 captured and via the microcontroller 70 in a drive signal for the brake valve 16 transformed.
Selbstverständlich können derartige Aufnehmer 84, 96 auch bei allen anderen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendet werden, um das Bremsventil 16 oder das Druckreduzierventil 80 oder das Druckbegrenzungsventil 46 in geeigneter Weise anzusteuern.Of course, such transducers 84 . 96 also be used in all other previously described embodiments to the brake valve 16 or the pressure reducing valve 80 or the pressure relief valve 46 to drive in a suitable manner.
Die Anmelderin behält sich vor, auf das Ausführungsbeispiel gemäß 7 mit einer rein elektrischen Betätigung des Bremsventils 16 einen eigenen unabhängigen Anspruch zu richten.The Applicant reserves the right to the embodiment according to 7 with a purely electrical actuation of the brake valve 16 to make a separate independent claim.
Offenbart ist ein hydraulischer Antrieb mit einem Hydromotor, dem ein Bremsventil zugeordnet ist, das in Öffnungsrichtung von einem Steuerdruck beaufschlagt ist. Dieser Steuerdruck ist im Wesentlichen unabhängig vom Druck im Zu- oder im Ablauf des Antriebs verstellbar.Disclosed is a hydraulic drive with a hydraulic motor, which is associated with a brake valve, which is acted upon in the opening direction by a control pressure. This control pressure is essentially independent of the pressure in the inlet or outlet of the drive adjustable.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 10320946 B4 [0002, 0003] DE 10320946 B4 [0002, 0003]
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DE 102008064064 A1 [0005] DE 102008064064 A1 [0005]
