DE102017201062A1 - Hydraulic control arrangement - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung zur Steuerung des von einem hydraulischen Verbraucher ablaufenden Volumenstroms mit einem im Ablauffluidpfad angeordneten hydrostatischen Hydromotor.Um möglichst viel Energie rückgewinnen zu können, ist vorgesehen, dass im Ablauffluidpfad in Serie zu dem Hydromotor eine Blende angeordnet ist, dass der Hydromotor in seinem Schluckvolumen verstellbar ist und dass der Hydromotor in seinem Schluckvolumen in Abhängigkeit von dem Druckabfall über die Blende derart verstellbar ist, dass der Druckabfall über die Blende konstant.The invention relates to a hydraulic control arrangement for controlling the volume flow flowing from a hydraulic consumer with a hydrostatic motor arranged in the drain fluid path. In order to recover as much energy as possible, it is provided that a diaphragm is arranged in the drain fluid path in series with the hydraulic motor, that the hydraulic motor is adjustable in its displacement and that the hydraulic motor in its displacement in dependence on the pressure drop across the aperture is adjustable so that the pressure drop across the aperture constant.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung zur Steuerung des von einem hydraulischen Verbraucher ablaufenden Volumenstroms mit einem im Ablauffluidpfad angeordneten hydrostatischen Hydromotor.The invention relates to a hydraulic control arrangement for controlling the volume flow proceeding from a hydraulic consumer with a hydrostatic hydraulic motor arranged in the drain fluid path.

Eine derartige hydraulische Steueranordnung ist aus der US 3,512,072 bekannt. Dort sind im Ablauffluidpfad von einem hydraulischen Verbraucher in Serie zueinander ein Stromregelventil und ein hydrostatischer Hydromotor mit einem konstanten Schluckvolumen angeordnet. Durch entsprechende Abdrosselung des ablaufenden Medienstroms sorgt das Stromregelventil dafür, dass über den Hydromotor immer derselbe Medienstrom fließt. Im Stromregelventil können dabei beträchtliche Energieverluste entstehen.Such a hydraulic control arrangement is known from US 3,512,072 known. There, a flow control valve and a hydrostatic hydraulic motor with a constant displacement are arranged in the drain fluid path of a hydraulic consumer in series with each other. By appropriate throttling of the running media flow, the flow control valve ensures that always flows over the hydraulic motor, the same media flow. In the flow control valve can cause considerable energy losses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steueranordnung zur Steuerung des von einem hydraulischen Verbraucher ablaufenden Volumenstroms mit einem im Ablauffluidpfad angeordneten hydrostatischen Hydromotor zu schaffen, bei der ein höherer Anteil Energie zurückgewonnen werden kann.The invention has for its object to provide a hydraulic control arrangement for controlling the running of a hydraulic consumer volume flow with a arranged in the drain fluid path hydrostatic hydraulic motor, in which a higher proportion of energy can be recovered.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Ablauffluidpfad in Serie zu dem Hydromotor eine Blende angeordnet ist, dass der Hydromotor in seinem Schluckvolumen verstellbar ist und dass der Hydromotor in seinem Schluckvolumen in Abhängigkeit von dem Druckabfall über die Blende derart verstellbar ist, dass der Druckabfall über die Blende konstant ist.This object is achieved in that a diaphragm is arranged in the drain fluid path in series with the hydraulic motor, that the hydraulic motor is adjustable in its displacement and that the hydraulic motor is adjustable in its displacement in dependence on the pressure drop across the aperture such that the pressure drop is constant over the aperture.

Der Druckabfall über die Blende ist ein Maß für den tatsächlichen fließenden Medienstrom. Dieser Druckabfall wird für die Einstellung des Schluckvolumens des verstellbaren Hydromotors herangezogen. Das Schluckvolumen wird also so eingestellt, dass letztlich der Druckabfall über die Blende gleich bleibt und somit auch der fließende Medienstrom. Dabei wird das sich eventuell ändernde und dann aktuell tatsächlich zur Verfügung stehende Stützmoment des Hydromotors innerhalb der möglichen Grenzen ebenso entsprechend ausgeregelt, so dass der Medienstrom entsprechend der Einstellung konstant gehalten wird.The pressure drop across the orifice is a measure of the actual flowing media flow. This pressure drop is used for adjusting the absorption volume of the adjustable hydraulic motor. The sip volume is thus adjusted so that ultimately the pressure drop across the orifice remains the same, and thus also the flowing media flow. The possibly changing and then currently actually available support moment of the hydraulic motor within the possible limits is also adjusted accordingly, so that the media flow is kept constant according to the setting.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steueranordnung finden sich in den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of a hydraulic control arrangement according to the invention can be found in the subclaims.

Die Blende ist vorteilhafterweise stromauf des Hydromotors angeordnet, kann aber auch stromab des Hydromotors angeordnet sein.The diaphragm is advantageously arranged upstream of the hydraulic motor, but may also be arranged downstream of the hydraulic motor.

Der Hydromotor weist bevorzugt eine Verstelleinrichtung mit einem Regelventil mit einem Regelkolben auf, der im Sinne einer Verringerung des Schluckvolumens von dem Druck stromauf der Blende und im Sinne einer Vergrößerung des Schluckvolumens von dem Druck stromab der Blende und von einer Zusatzkraft beaufschlagt wird. Die Zusatzkraft wird vorteilhafterweise von einer vorgespannten Feder erzeugt, die den Regelkolben beaufschlagt.The hydraulic motor preferably has an adjusting device with a control valve with a control piston, which is acted upon in the sense of reducing the absorption volume of the pressure upstream of the diaphragm and in the sense of increasing the absorption volume of the pressure downstream of the diaphragm and an additional force. The additional force is advantageously generated by a preloaded spring which acts on the control piston.

Der geregelte Medienstrom wird bei konstant gehaltenem Druckabfall über die Blende durch den Durchflussquerschnitt der Blende bestimmt. Damit kann der Medienstrom durch das Vorsehen einer veränderlichen Blende einstellbar gemacht werden. Zum Beispiel kann die Blende ein Proportional-Drosselventil sein.The regulated media flow is determined by the flow area of the orifice at a constant pressure drop across the orifice. Thus, the media stream can be made adjustable by providing a variable aperture. For example, the orifice may be a proportional throttle valve.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steueranordnung ist in der Zeichnung dargestellt. Anhand der einzigen Figur dieser Zeichnung, die ein Schaltbild eines Ablauffluidpfades mit Blende und verstellbarem Hydromotor zeigt, wird die Erfindung nun näher erläutert.An embodiment of a hydraulic control arrangement according to the invention is shown in the drawing. With reference to the single figure of this drawing, which shows a circuit diagram of a drain fluid path with aperture and adjustable hydraulic motor, the invention will now be explained in more detail.

Ein hydrostatischer Hydromotor 10, zum Beispiel ein hydrostatischer Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauweise, mit einem verstellbaren Schluckvolumen und eine Blende 11 sind in Reihe zueinander in einem Ablauffluidpfad 12 angeordnet. Die Blende 11 befindet sich stromauf des Hydromotors. Dieser ist mit einem Druckanschluss an die Blende und mit einem Tankanschluss an einen Tank 13 angeschlossen.A hydrostatic hydraulic motor 10 , for example, a hydrostatic axial piston motor in swash plate design, with an adjustable displacement and a diaphragm 11 are in series with each other in a drain fluid path 12 arranged. The aperture 11 is located upstream of the hydraulic motor. This is with a pressure connection to the panel and with a tank connection to a tank 13 connected.

Zur Verstellung des Schluckvolumens weist der Hydromotor 10 einen Stellzylinder 14 mit einem Stellkolben 15 auf, der zusammen mit dem Stellzylinder14 eine Stellkammer 16 begrenzt. Der Stellkolben ist in eine Richtung zum maximalen Schluckvolumen des Hydromotors 10 von einer Druckfeder 17 beaufschlagt. Zur Verstellung des Schluckvolumens ist dem Hydromotor 10 außerdem ein Regelventil 20 mit einem Regelkolben 21 zugeordnet. Das Regelventil hat einen mit einer Druckquelle verbundenen Druckanschluss P, einen mit Tank 13 verbundenen Tankanschluss T und einen mit der Stellkammer 16 verbundenen Stellanschluss A. Der Regelkolben 21 wird im Sinne einer Verbindung des Stellanschlusses A, also im Sinne einer Verbindung der Stellkammer 16 mit der Druckquelle von dem Druck stromauf der Blende 11 und im Sinne einer Verbindung des Stellanschlusses A mit dem Tankanschluss T, also im Sinne einer Verbindung der Stellkammer 16 mit dem Tank 13 von dem Druck, der zwischen der Blende 11 und dem Hydromotor 10 herrscht, sowie von einer Regelfeder 22 beaufschlagt. Die Fläche, an der der stromauf der Blende 11 herrschende Druck den Regelkolben 21 beaufschlagt, ist genauso groß wie die Fläche, an der der zwischen der Blende 11 und dem Hydromotor 10 herrschende Druck den Regelkolben beaufschlagt. In einer Regelstellung sperrt der Regelkolben 21 den Stellanschluss A des Regelventils 20 mit einer geringen positiven oder negativen Überdeckung oder mit einer Überdeckung null gegen den Druckanschluss P und gegen den Tankanschluss T ab.To adjust the absorption volume, the hydraulic motor 10 a positioning cylinder 14 with a control piston 15 on, together with the actuating cylinder 14 a parking chamber 16 limited. The actuator piston is in one direction to the maximum displacement of the hydraulic motor 10 from a compression spring 17 applied. To adjust the absorption volume is the hydraulic motor 10 also a control valve 20 with a control piston 21 assigned. The control valve has a pressure port connected to a pressure source P , one with tank 13 connected tank connection T and one with the parking chamber 16 connected control connection A , The control piston 21 is in the sense of a connection of the control terminal A So in the sense of a connection of the control chamber 16 with the pressure source of the pressure upstream of the aperture 11 and in the sense of a connection of the control terminal A with the tank connection T So in the sense of a connection of the control chamber 16 with the tank 13 from the pressure between the aperture 11 and the hydraulic motor 10 prevails, as well as a control spring 22 applied. The area at which the upstream of the aperture 11 prevailing pressure the control piston 21 is applied as large as the area at which the between the aperture 11 and the hydraulic motor 10 prevailing pressure applied to the control piston. In a control position, the control piston locks 21 the control connection A of the control valve 20 with a low positive or negative overlap or with a zero overlap against the pressure port P and against the tank connection T from.

In einem statischen Zustand befindet sich der Regelkolben 21 in seiner Regelstellung und das Schluckvolumen des Hydromotors ist auf einen derartigen Wert eingestellt, dass der über die Blende 11 fließende Medienstrom über die Blende einen Druckabfall erzeugt, der so groß wie das Druckäquivalent der Regelfeder 22 ist. Unter dem Druckäquivalent der Regelfeder 22 wird eine Druckdifferenz verstanden, um die der Druck stromauf der Blende 11 größer sein muss als der Druck stromab der Blende, damit die Summe der an dem Regelkolben 21 in dessen Regelstellung angreifenden Kräfte null ist, sich der Regelkolben also im Kräftegleichgewicht befindet.In a static state is the control piston 21 in its control position and the displacement of the hydraulic motor is set to such a value that the over the aperture 11 flowing media stream across the orifice produces a pressure drop as large as the pressure equivalent of the control spring 22 is. Below the pressure equivalent of the control spring 22 is understood a pressure difference to the pressure upstream of the aperture 11 must be greater than the pressure downstream of the aperture, hence the sum of the on the control piston 21 in whose control position attacking forces is zero, so the control piston is thus in equilibrium.

Wird nun der Medienstrom aus irgendeinem Grund größer, so wird der Druckabfall über die Blende 11 größer als das Druckäquivalent der Regelfeder 22. Der Regelkolben 21 wird nun derart verschoben, dass der Stellanschluss A des Regelventils 20 mit dessen Druckanschluss P verbunden ist und der Stellkammer 16 Druckmittel zufließt. Der Stellkolben 15 bewegt sich gegen die Kraft der Druckfeder 17 derart, dass das Schluckvolumen des Hydromotors 10 verkleinert wird. Somit kann auch nur ein kleineres Moment vom Hydromotor 10 abgegeben werden. Letztlich sinkt damit auch der über den Hydromotor fließende Medienstrom solange, bis der Druckabfall über die Blende 11 wieder gleich dem Druckäquivalent der Regelfeder 22 ist und der Regelkolben 21 wieder seine Regelstellung einnimmt.Now, if the media flow for some reason larger, so the pressure drop across the aperture 11 greater than the pressure equivalent of the control spring 22 , The control piston 21 is now shifted so that the control port A of the control valve 20 with its pressure connection P connected and the parking chamber 16 Pressure medium flows. The adjusting piston 15 moves against the force of the compression spring 17 such that the displacement of the hydraulic motor 10 is reduced. Thus, only a small moment from the hydraulic motor 10 be delivered. Ultimately, this also reduces the flow of fluid flowing through the hydraulic motor until the pressure drop across the orifice stops 11 again equal to the pressure equivalent of the control spring 22 is and the control piston 21 resumes his regulation.

Wird der Medienstrom aus irgendeinem Grund kleiner, so wird der Druckabfall über die Blende 11 kleiner als das Druckäquivalent der Regelfeder 22. Der Regelkolben 21 wird nun derart verschoben, dass der Stellanschluss A des Regelventils 20 mit dessen Tankanschluss T verbunden ist und aus der Stellkammer 16 Druckmittel verdrängt werden kann. Der Stellkolben 15 bewegt sich aufgrund der Kraft der Druckfeder 17 derart, dass das Schluckvolumen des Hydromotors 10 vergrößert wird.If the media flow becomes smaller for some reason, the pressure drop across the orifice will be reduced 11 smaller than the pressure equivalent of the control spring 22 , The control piston 21 is now shifted so that the control port A of the control valve 20 with its tank connection T is connected and out of the parking chamber 16 Pressure medium can be displaced. The adjusting piston 15 moves due to the force of the compression spring 17 such that the displacement of the hydraulic motor 10 is enlarged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Hydromotorhydraulic motor
1111
Blendecover
1212
AblauffluidpfadDrain fluid path
1313
Tanktank
1414
Stellzylinderactuating cylinder
1515
Stellkolbenactuating piston
1616
Stellkammersetting chamber
1717
Druckfedercompression spring
2020
Regelventilcontrol valve
2121
Regelkolbencontrol piston
2222
Regelfedercontrol spring
PP
Druckanschlusspressure connection
TT
Tankanschlusstank connection
AA
StellanschlussStella final

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 3512072 [0002]US 3512072 [0002]

Claims (6)

Hydraulische Steueranordnung zur Steuerung des von einem hydraulischen Verbraucher ablaufenden Volumenstroms mit einem im Ablauffluidpfad (12) angeordneten hydrostatischen Hydromotor (10), dadurch gekennzeichnet, dass im Ablauffluidpfad (12) in Serie zu dem Hydromotor (10) eine Blende (11) angeordnet ist, dass der Hydromotor (10) in seinem Schluckvolumen verstellbar ist und dass der Hydromotor (10) in seinem Schluckvolumen in Abhängigkeit von dem Druckabfall über die Blende (11) derart verstellbar ist, dass der Druckabfall über die Blende (11) konstant ist.Hydraulic control arrangement for controlling the volume flow proceeding from a hydraulic consumer with a hydrostatic hydraulic motor (10) arranged in the discharge fluid path (12), characterized in that a diaphragm (11) is arranged in the discharge fluid path (12) in series with the hydraulic motor (10), that the hydraulic motor (10) is adjustable in its displacement and that the hydraulic motor (10) is adjustable in its displacement as a function of the pressure drop across the orifice (11) such that the pressure drop across the orifice (11) is constant. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei die Blende (11) stromauf des Hydromotors (10) angeordnet ist.Hydraulic control arrangement according to Claim 1 , wherein the diaphragm (11) is arranged upstream of the hydraulic motor (10). Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Hydromotor (10) eine Verstelleinrichtung mit einem Regelventil (20) mit einem Regelkolben (21) aufweist, der im Sinne einer Verringerung des Schluckvolumens von dem Druck stromauf der Blende (11) und im Sinne einer Vergrößerung des Schluckvolumens von dem Druck stromab der Blende (11) und von einer Zusatzkraft beaufschlagt wird.Hydraulic control arrangement according to Claim 1 or 2 , wherein the hydraulic motor (10) has an adjusting device with a control valve (20) with a control piston (21) in the sense of reducing the absorption volume of the pressure upstream of the diaphragm (11) and in the sense of increasing the absorption volume of the downstream pressure the diaphragm (11) and is acted upon by an additional force. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch3, wobei die Zusatzkraft von einer vorgespannten Feder (22) erzeugt wird, die den Regelkolben (21) beaufschlagt.Hydraulic control arrangement according to claim 3, wherein the additional force is generated by a prestressed spring (22) acting on the control piston (21). Hydraulische Steueranordnung nach einem vorhergehenden Patentanspruch, wobei die Blende in ihrem Durchflussquerschnitt verstellbar ist.Hydraulic control arrangement according to any preceding claim, wherein the aperture is adjustable in its flow area. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 5, wobei die Blende ein Proportional-Drosselventil ist.Hydraulic control arrangement according to Claim 5 wherein the orifice is a proportional throttle valve.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3512072A (en) 1967-11-13 1970-05-12 Allis Chalmers Mfg Co Elevated load potential energy recovery in an electric truck

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US3512072A (en) 1967-11-13 1970-05-12 Allis Chalmers Mfg Co Elevated load potential energy recovery in an electric truck

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