DE102017213123A1 - Hydraulische Anordnung, Baumaschine und Verfahren - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Anordnung mit zumindest einem Steuerschieber, der eine Druckmittelverbindung zwischen einer Hydropumpe und einem hydraulischen Verbraucher steuert. Für den Steuerschieber sind ein erster Betätigungsbereich für die Betätigung ohne Last und ein zweiter Betätigungsbereich für die Betätigung mit Last vorgesehen. Eine Ansteuerelektronik wählt dann situationsbedingt einen der Betätigungsbereiche aus.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Baumaschine mit einer derartigen Anordnung und ein Verfahren für eine derartige Anordnung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Aus dem Stand der Technik sind Baumaschinen in Form von Baggern bekannt, die zum Lösen und Bewegen von Boden und Fels eingesetzt werden können. Ein derartiger Bagger, der beispielsweise über Kettenantriebe bewegbar ist, kann einen Ausleger aufweisen an dem über einen Arm ein Löffel bewegbar befestigt ist. Sowohl der Ausleger, als auch der Arm und der Löffel sind hydraulisch über jeweils zumindest einen Hydrozylinder betätigbar. Zum Betätigen eines jeweiligen Hydrozylinders ist ein Schieberventil mit einem Steuerschieber vorgesehen, wobei die Steuerschieber in einem mobilen Steuerblock angeordnet sind. Die Steuerschieber beziehungsweise die Hydrozylinder sind über Joysticks von einem Bediener betätigbar. Eine Betätigung des oder der Joysticks führt zu einem vorbestimmten Betätigungshub des oder der Steuerschieber, um dann ein oder mehrere der Hydrozylinder mit Druckmittel zu versorgen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Anordnung, eine Baumaschine und ein Verfahren zu schaffen, mit der eine einfache Bedienbarkeit für einen Bediener und zugleich ein effizientes Arbeiten ermöglicht ist.
  • Diese Aufgabe hinsichtlich der hydraulischen Anordnung wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich der Baumaschine gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14 und hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß ist eine hydraulische Anordnung oder ein Steuerblock vorgesehen. Die Anordnung kann zumindest ein Schieberventil mit einem ansteuerbaren, insbesondere elektrisch angesteuerten oder elektrohydraulisch angesteuerten, Steuerschieber aufweisen. Des Weiteren kann die Anordnung mit einer, insbesondere elektrisch verstellbaren, Hydromaschine verbindbar sein. Mit dem Steuerschieber kann eine Druckmittelverbindung zwischen der Hydromaschine und einem Verbraucher steuerbar sein. Des Weiteren kann vorteilhafterweise ein Steuergerät und ein mit dem Steuergerät verbundenes Bedienelement, insbesondere in Form eines Joysticks, vorgesehen sein. Über das Bedienelement kann dann für den zumindest einen Verbraucher ein Ansteuersignal in das Steuergerät eingebbar sein. Vorteilhafterweise sind für den Steuerschieber ein erster Betätigungshubbereich und zumindest ein weiterer zweiter Betätigungshubbereich vorgesehen. Diese können jeweils einer Arbeitsfunktion des Verbrauchers zugeordnet sein. Das Steuergerät kann dann vorzugsweise die vorgesehene Arbeitsfunktion des Verbrauchers erkennen und den entsprechenden Betätigungshubbereich auswählen.
  • Diese Lösung hat den Vorteil, dass ein Hub des Steuerschiebers an eine jeweilige Arbeitsfunktion anpassbar ist. Somit kann beispielsweise beim Einen Betätigungshubbereich eine einfache Bedienbarkeit für einen Bediener der hydraulischen Anordnung, insbesondere bei einer geringen Last, und beim anderen Betätigungshubbereich ein effizienter Einsatz des Verbrauchers, beispielsweise unter hoher Last, vorgesehen sein. Somit ist kein Kompromiss zwischen Bedienbarkeit und effizienten Arbeiten bei einer Auslegung des Steuerschiebers erforderlich, wie es üblicherweise bei Baggern, wie sie eingangs erläutert sind, vorgesehen wird. Somit kann das Schieberventil, die verstellbare Pumpe, das Steuergerät, insbesondere mit seinen Softwarefunktionen, und das Bedienelement, das beispielsweise ein digitales Ausgangssignal ausgibt, derart kombiniert werden, dass in bestimmten Anwendungsfällen oder für bestimmte Arbeitsfunktionen die Relation von Fahrerwunsch zu Betätigungshub für den Steuerschieber optimal gewählt wird. Beispielsweise kann hierbei ein Löffel eines Baggers optimal angesteuert werden. Somit findet bei der hydraulischen Anordnung keine fixe Einstellung einer Relation zwischen einer Vorgabe eines Bedieners (Fahrerwunsch) und einem Ansteuerdruck für das zumindest eine Schieberventil statt. Die Einstellung kann während des Betriebs im Unterschied zum Stand der Technik verändert werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar neben dem einen, insbesondere ersten, Schieberventil zumindest ein weiteres Schieberventil mit einem weiteren Steuerschieber oder mehrere weitere Schieberventile mit jeweils einem weiteren Steuerschieber vorzusehen. Mit dem kann dann oder mit denen kann dann jeweils eine Druckmittelverbindung zwischen der Hydromaschine und einem weiteren oder jeweils einem weiteren Verbraucher steuerbar sein. Somit kann die hydraulische Anordnung für zwei oder mehr Verbraucher eingesetzt werden.
  • Vorzugsweise erkennt das Steuergerät anhand der Ansteuersignale für die Verbraucher und/oder anhand einer Lastinformation zumindest die Arbeitsfunktion für den einen, insbesondere ersten, Verbraucher, der mit dem einen, insbesondere ersten, Steuerschieber ansteuerbar ist. Als Lastinformation kann beispielsweise ein Druck, insbesondere ein Lastdruck, und/oder eine Position und/oder ein Winkel und/oder ein Schwenkwinkel einer Hydromaschine, die die Verbraucher versorgt, vorgesehen sein. Sind beispielsweise als Verbraucher ein Löffel und ein Stiel eines Baggers vorgesehen, so kann das Steuergerät oder die Ansteuerelektronik anhand der Ansteuersignale eine Arbeitsfunktion in Form eines Grabvorgangs erkennen und dann den ersten Steuerschieber zur Steuerung des Löffels beispielsweise im zweiten Betätigungsbereich betreiben, bei dem eine Betätigung mit Last vorgesehen ist. Ist kein Grabvorgang vorgesehen, so kann dann das Steuergerät den Steuerschieber mit seinem ersten Betätigungshubbereich ansteuern, der insbesondere für eine Arbeitsfunktion in Form eines Betriebs ohne Last vorgesehen sein kann. Somit können für die Betätigung des Löffels am Steuerschieber ein erster Betätigungsbereich für die Betätigung ohne Last und ein zweiter Betätigungsbereich für die Betätigung mit Last, wie beispielsweise Graben, vorgesehen sein. Mit anderen Worten ist somit eine einfache Bedienbarkeit bei wenig Last und ein effizientes Graben unter Last ermöglicht, indem der Hub des ersten Steuerschiebers für die Löffelbewegung bei niedrigen Lasten beispielsweise reduziert werden kann, während beim Graben dann diese Hublimitierung aufgehoben werden kann.
  • Für den zumindest einen weiteren Verbraucher oder die weiteren Verbraucher kann das Bedienelement und/oder ein weiteres oder jeweils ein weiteres Bedienelement, insbesondere ein Joystick, vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise ist mit dem Steuerschieber oder mit einem jeweiligen Steuerschieber oder mit einem Teil der Steuerschieber ein Öffnungsquerschnitt der Druckmittelverbindung zwischen der Hydromaschine und dem Verbraucher oder einem entsprechend zugeordnetem Verbraucher stetig verstellbar.
  • Dem Steuerschieber oder einem jeweiligen Steuerschieber oder einem Teil der Steuerschieber können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Druckanschluss und ein mit dem Verbraucher oder einem jeweiligen zugeordneten Verbraucher verbindbarer Arbeitsanschluss zugeordnet sein. Somit ist denkbar dass mit einem derartigen Steuerschieber eine Druckmittelverbindung zwischen dem Druckanschluss und dem Arbeitsanschluss auch stetig auf- und zusteuerbar ist.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann fluidisch zwischen dem Druckanschluss oder den Druckanschlüssen und der zumindest einen Hydromaschine ein Bypass-Strömungspfad abzweigen, der dann über ein elektrisch angesteuertes Cut-Ventil mit einem Tank verbindbar ist und über diese drosselbar ist. Die Hydromaschine kann dann Druckmittel aus dem Tank fördern. Durch das Cut-Ventil kann beispielsweise eine Lastfühlbarkeit eingestellt werden. Je geringer der Öffnungsquerschnitt des Cut-Ventils ist, desto steifer kann das hydraulische System und desto geringer kann dessen Lastfühligkeit sein. Trifft beispielsweise der Löffel im Betrieb auf ein Rohr, so würde bei großer Lastfühligkeit die Geschwindigkeit des Löffels deutlich geringer werden. Ein Baggerfahrer würde hierdurch durch die geringere Geschwindigkeit des Löffels erkennen, dass dieser auf ein Hindernis getroffen ist, womit er die Last „fühlen“ kann. Bei geringerer Lastfühligkeit, das heißt beim vergleichsweise geringen Öffnungsquerschnitt des Cut-Ventils würde die Geschwindigkeit der Löffelbewegung, beispielsweise beim Auftreffen auf das Rohr nicht oder im Wesentlichen nicht oder nur gering verändert werden, wodurch unter Umständen der Baggerfahrer diesen Umstand nicht merkt. Hierdurch liegt dann eine geringere Lastfühligkeit für den Baggerfahrer vor. Somit kann durch das elektrisch angesteuerte Cut-Ventil auf vorrichtungstechnisch einfache Weise eine gewünschte Lastabhängigkeit ermöglicht werden.
  • Denkbar ist auch an dem Druckanschluss oder an einem jeweiligen Druckanschluss oder zumindest an einem Teil der Druckanschlüsse zwei oder mehr Hydromaschinen anzuschließen. Hierbei kann dann für eine weitere oder für eine jeweilige weitere Hydromaschine ein Bypass-Strömungspfad mit einem Cut-Ventil vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als eine erste Arbeitsfunktion für den, insbesondere ersten, Verbraucher, wie vorstehend bereits zumindest teilweise angeführt, eine Betätigung ohne Last oder mit vergleichsweise geringer Last vorgesehen. Als eine zweite Arbeitsfunktion für den, insbesondere ersten, Verbraucher kann eine Betätigung mit Last oder im Wesentlichen mit Volllast oder mit Volllast vorgesehen sein. Ist als Verbraucher eine Schaufel eines Baggers vorgesehen so kann als Last ein Graben angesehen werden.
  • Wie vorstehend bereits erläutert kann das Steuergerät beispielsweise anhand der Ansteuersignale für den Verbraucher oder für die Verbraucher die Arbeitsfunktionen zumindest für den einen, insbesondere ersten, Verbraucher erkennen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die gewünschte Arbeitsfunktion von dem Steuergerät über einen Sensor oder über mehrere Sensoren erfassbar ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Sensor um einen Drucksensor, womit dann anhand eines Drucks auf die Arbeitsfunktion geschlossen werden kann.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dem Steuerschieber oder zumindest einem der Steuerschieber oder einem Teil der Steuerschieber oder allen Steuerschiebern neben dem Druckanschluss und dem Arbeitsanschluss ein Tankanschluss und/oder ein weiterer Arbeitsanschluss zugeordnet sein. Sind zwei Arbeitsanschlüsse einem oder dem Steuerschieber zugeordnet, so kann daran ein Hydrozylinder angeschlossen werden, bei dem es sich beispielsweise um einen Differenzialzylinder handelt, der insbesondere eine einseitige Kolbenstange hat. Sind zwei oder mehr Steuerschieber vorgesehen, denen jeweils zwei Arbeitsanschlüsse zugeordnet sind, so ist denkbar diese jeweils einem Hydrozylinder, insbesondere in Form eines Differenzialzylinders, zuzuordnen.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Steuerschieber in einer, insbesondere federzentrierten, Mittelstellung bringbar, in der die dem Steuerschieber zugeordneten Anschlüsse voneinander getrennt sind. Ausgehend von der Mittelposition kann beim Verschieben des Steuerschiebers in Richtung von ersten Schaltstellungen der Druckanschluss mit dem ersten Arbeitsanschluss und der Tankanschluss mit dem zweiten Arbeitsanschluss verbunden sein. Beim Verschieben des Steuerschieber ausgehend von der Mittelstellung in Richtung von zweiten Schaltstellungen, wobei die Richtung entgegengesetzt zu den ersten Schaltstellungen ist, kann dann der Druckanschluss mit dem zweiten Arbeitsanschluss und der erste Arbeitsanschluss mit dem Tankanschluss verbunden sein. Zur Verstellung des Steuerschiebers ist eine Ventilschieberansteuerung oder ein Aktor vorgesehen. Für eine erste Verstellrichtung kann hierbei ein erster Aktor und für eine zweite Verstellrichtung ein zweiter Aktor eingesetzt sein. Weitere Steuerschieber können entsprechend ausgestaltet sein.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Cut-Ventil stetig auf- und zusteuerbar sein, um die Lastfühligkeit flexibel einzustellen. Vorzugsweise ist das Cut-Ventil in einer Grundstellung offen, womit die Hydromaschine mit dem Tank verbunden ist. In Richtung der Grundstellung ist ein Ventilschieber des Cut-Ventils mit einer Federkraft einer Ventilfeder beaufschlagt. Entgegengesetzt kann über eine Ventilschieberansteuerung oder über einen Aktor der Ventilschieber des Cut-Ventils in Richtung von Schließstellungen verschoben werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Hydromaschine volumenstromgeregelt oder druckgeregelt ist. Eine Mengenverstellung der Hydromaschine, die beispielsweise in Form einer Hydropumpe ausgestaltet ist, kann dann als Stellelement dienen. Vorzugsweise ist stromabwärts der Hydromaschine ein Drucksensor vorgesehen. Die Hydromaschine kann vorzugsweise Druckmittel vom Tank hin zum Hauptschieber fördern. Zusätzlich kann die Hydromaschine mit einem Schwenkwinkelsensor / Fördermengen proportionalem Messsystem ausgerüstet sein.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Betätigungshubbereich, insbesondere für die erste Arbeitsfunktion, vorzugsweise kleiner als der zweite Betätigungshubbereich, insbesondere für die zweite Arbeitsfunktion. Somit kann beispielsweise ein Grabvorgang mit dem Löffel effizient durchgeführt werden, indem eine Ablaufseite oder sich verkleinernder Arbeitsraum des für den Löffel vorgesehenen Hydrozylinders mit dem zugeordneten Steuerschieber maximal weit aufgemacht wird, womit Druckverluste reduziert werden können. Im normalen, insbesondere limitierten, Betrieb, wenn kein Graben vorgesehen ist, ist vorzugsweise keine maximale weite Öffnung mit dem Steuerschieber durch den kleineren ersten Betätigungshubbereich ermöglicht, wodurch Druckverluste oder Staudrücke für eine gute Kontrollierbarkeit ausgebildet werden können. Mit anderen Worten können beim Graben die Druckverluste reduziert werden, durch den zweiten Betätigungshubbereich, während beim Nicht-Graben im ersten Betätigungshubbereich, der dann kleiner ist, Druckverluste ausgebildet werden, um eine Kontrollierbarkeit zu verbessern.
  • Der erste Betätigungshubbereich kann beispielsweise ausgehen von der Grundstellung des Steuerschiebers, in der die Druckmittelverbindung zum Verbraucher gesperrt ist, sich hin zu einem ersten Öffnungsquerschnitt erstrecken. Beim ersten Öffnungsquerschnitt kann es sich dann um eine Öffnung der Druckmittelverbindung zwischen der Hydromaschine und dem zugeordneten Verbraucher und/oder dem Verbraucher und dem Tank handeln. Des Weiteren ist denkbar, dass sich der zweite Betätigungshubbereich ausgehend von der Grundstellung des Steuerschiebers, in der die Druckmittelverbindung zum Verbraucher gesperrt ist, hin zu einem zweiten Öffnungsquerschnitt erstreckt, der größer als der erste Öffnungsquerschnitt ist. Ist der Steuerschieber ausgehend von seiner Grundstellung in beide Richtungen betätigbar, so können sich die Betätigungshubbereiche ebenfalls in beide Betätigungsrichtungen erstrecken, wobei dann vorzugsweise der erste Betätigungshubbereich innerhalb des zweiten Betätigungshubbereichs liegt. Beim zweiten Öffnungsquerschnitt kann es sich dann um eine, insbesondere etwa, vollständige Öffnung der Druckmittelverbindung zwischen der Hydromaschine und dem zugeordneten Verbraucher und/oder zwischen dem Verbraucher und dem Tank handeln. Ist der Steuerschieber in beide Richtungen ausgehend von seiner Grundstellung betätigbar, so ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass in beiden Richtungen ein erster und zweiter Öffnungsquerschnitt vorgesehen ist. Der erste Öffnungsquerschnitt ist vorzugsweise, insbesondere etwa, 20% kleiner als der zweite Öffnungsquerschnitt. Des Weiteren ist denkbar, dass sich der Öffnungsquerschnitt im ersten und/oder zweiten Betätigungshubbereich progressiv in Abhängigkeit des Betätigungshubs ändert.
  • Vorzugsweise wird der zweite Betätigungshubbereich des Steuerschiebers bei einer Kombinationsbewegung von zwei oder mehr Verbrauchern eingesetzt und/oder bei hohen Lasten, wie beispielsweise Graben. Des Weiteren ist denkbar, dass der erste Betätigungshubbereich entweder bei einer Einzelbewegung oder bei einer Kombinationsbewegung, insbesondere mit geringen Lasten, vorgesehen ist.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, dass die Betätigung des Bedienelements oder der Bedienelemente unabhängig vom Betätigungsbereich erfolgt. Somit muss der Fahrer oder Baggerführer bezüglich seiner Anforderung für die Löffelbewegung am Joystick keine Änderung seiner Betätigung Durchführen. Vorzugsweise ist die Betätigung des Bedienelements oder der Bedienelemente für einen jeweiligen Betätigungsbereich etwa gleich oder gleich.
  • Erfindungsgemäß ist eine Baumaschine, insbesondere ein Bagger, mit einer hydraulischen Anordnung gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen. Der erste Verbraucher ist beispielsweise ein Hydrozylinder für eine Schaufel, insbesondere für eine Baggerschaufel. Der weitere Verbraucher kann ein Hydrozylinder für einen mit der Baggerschaufel verbundenen Stiel oder Arm sein. Des Weiteren kann ein Verbraucher in Form eines Hydrozylinders vorgesehen sein, der für einen Ausleger eingesetzt ist, wobei der Ausleger dann zwischen dem Stiel und dem übrigen Bagger angeordnet ist.
  • Erfindungsgemäß ist ein Verfahren mit einer hydraulischen Anordnung gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen, das folgende Schritte aufweisen kann:
    • - Erfassen eines Ansteuersignals oder von Ansteuersignalen für den/die Verbraucher über das Steuergerät,
    • - Auswählen des Betätigungshubbereichs für den zumindest einen Steuerschieber oder für einen Teil der Steuerschieber oder für einen jeweiligen Steuerschieber,
    • - Ansteuern des Steuerschiebers oder eines Teils der Steuerschieber oder eines jeweiligen Steuerschiebers in Abhängigkeit des Ansteuersignals oder der Ansteuersignale und/oder in Abhängigkeit einer Lastinformation, wie beispielsweise Druck, Position und/oder Winkel.
  • Figurenliste
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 in einer schematischen Darstellung eine Baumaschine in Form eines Baggers,
    • 2 in einem Schaltplan eine hydraulische Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 3 in einer schematischen Darstellung ein Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 4 in einer Kennlinie den Zusammenhang zwischen einem Betätigungshub eines Steuerkolbens und einem Öffnungsquerschnitt,
    • 5 einen Zusammenhang zwischen einem Ansteuersignal und Steuerdruckverläufen von Verbrauchern und
    • 6 in einem Ablaufdiagramm ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß 1 ist ein Bagger 1 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Dieser hat einen Ausleger 2, der über einen Arm oder Stiel 4 mit einem Löffel 6 verbunden ist. Der Ausleger 2 ist über einen Hydrozylinder 8, der Arm 4 über einen Hydrozylinder 10 und der Löffel 6 über einen Hydrozylinder 12 bewegbar.
  • Gemäß 2 ist eine hydraulische Anordnung 14 für den Bagger 1 aus 1 gezeigt. Hierbei sind beispielshaft nur die Hydrozylinder 10 und 12 dargestellt. Die Anordnung 14 hat eine Hydromaschine in Form einer Hydropumpe 16. Diese ist insbesondere elektrisch verstellbar. Ausgangsseitig der Hydropumpe 16 ist ein Drucksensor 18 angeschlossen, um einen Ausgangsdruck der Hydropumpe 16 zu erfassen. Fluidisch mit der Hydropumpe 16 sind zwei parallel angeordnete Schieberventile 20 und 22 mit einem jeweiligen Steuerschieber vorgesehen. Hierbei handelt es sich jeweils um 4/3-Wegeventile. Diese haben jeweils einen Druckanschluss P, die jeweils mit der Hydropumpe 16 verbunden sind. Des Weiteren hat ein jeweiliges Schieberventil 20, 22 einen Tankanschluss T, die mit einem Tank 12 verbunden sind. Des Weiteren weist ein jeweiliges Schieberventil 20, 22 einen ersten und zweiten Arbeitsanschluss A , B auf. An die Arbeitsanschlüsse A, B des Schieberventils 20 ist hierbei der Hydrozylinder 12 und an die Arbeitsanschlüsse A, B des Schieberventils 22 der Hydrozylinder 10 angeschlossen. Somit dient ein jeweiliger Steuerschieber der Schieberventile 20, 22 zum Steuern eines jeweiligen ihm zugeordneten Verbrauchers 10, 12. Bei den Verbrauchern 10, 12 handelt es sich jeweils um Differenzialzylindern mit einseitiger Kolbenstange.
  • Ein jeweiliger Steuerschieber der Schieberventile 20, 22 ist in seiner Grundstellung a federzentriert. Ausgehend von seiner Grundstellung a ist ein jeweiliger Steuerschieber in Richtung von ersten Schaltstellungen b jeweils über Aktuatoren 24, 26 betätigbar. In den ersten Schaltstellungen b wird der Druckanschluss P mit dem Arbeitsanschluss B und der Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden. Des Weiteren ist ein jeweiliger Steuerschieber der Schieberventile 20, 22 ausgehend von seiner Grundstellung a in Richtung von Schaltstellungen c entgegengesetzt von den Schaltstellungen b verschiebbar. Hierbei ist ein jeweiliger Druckanschluss P mit dem ersten Arbeitsanschluss A und der zweite Arbeitsanschluss B mit dem Tankanschluss T verbunden. In der Grundstellung a sind die Anschlüsse A, B, P und T voneinander getrennt. Die Steuerschieber der Schieberventile 20, 22 sind hierbei stetig verstellbar.
  • Fluidisch zwischen den Schieberventilen 20, 22 und der Hydropumpe 16 zweigt ein Bypass-Strömungspfad 28 ab, der mit dem Tank 12 verbunden ist. In diesem ist ein stetig elektrisch verstellbares Cut-Ventil 30 vorgesehen. Der Ventilschieber des Cut-Ventils 30 ist in Richtung seiner Öffnungsposition mit einer Federkraft einer Ventilfeder beaufschlagt. In Richtung von Schließpositionen ist der Ventilschieber des Cut-Ventils 30 von einem Aktor mit einer Kraft beaufschlagbar, der elektrisch ansteuerbar ist. Somit kann mit dem Cut-Ventil 30 eine Druckmittelverbindung zwischen der Ausgangsseite der Hydropumpe 16 und einem Tank 31 gesteuert werden.
  • Bei der hydraulischen Anordnung 14 gemäß 2 handelt es sich um ein Closed Center System, wobei in der Neutralstellung oder Grundstellung a der Schieberventile 20, 22 die Druckmittelverbindungen geschlossen sind. Aufgrund der verstellbaren Hydropumpe 16 und des Cut-Ventils 30 ist dennoch eine Lastabhängigkeit oder Lastfühligkeit für einen Benutzer der hydraulischen Anordnung 14, wie es bei einem Open Center System vorgesehen ist, auch hier ermöglicht.
  • Des Weiteren ist gemäß 2 ein Steuergerät 32 vorgesehen. Mit diesem können die Aktuatoren der Schieberventile 20, 22, des Cut-Ventils 30 und der Hydropumpe 16 angesteuert werden. Das Steuergerät 32 ist mit Bedienelementen in Form von Joysticks 34, 36 verbunden. Der Joystick 34 dient hierbei zum Steuern des Hydrozylinders 10 und der Joysticks 36 zum Steuern des Hydrozylinders 12.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zusätzlich Lastdrucksensoren 37, 39 angeordnet sind, die gemäß der 2 gestrichelt dargestellt sind. Ein jeweiliger Lastdrucksensor 37, 39 ist hierbei an einem jeweiligen Arbeitsanschluss A angeschlossen. Somit kann jeweils ein in Ausfahrrichtung des jeweiligen Hydrozylinders 10, 12 wirkenden Druck abgegriffen werden.
  • Gemäß 3 ist vereinfacht ein Steuerblock oder Funktionsblock 38 des Steuergeräts 32 gezeigt. In diesem ist ein Ansteuersignal 40 des Joysticks 34, siehe 2, und ein Ansteuersignal 42 des Joysticks 36 einspeisbar. Das Ansteuersignal 40, das über den Joystick 34 vorgegeben ist stellt hierbei einen Fahrerwunsch für den Arm 4 dar. Das Ansteuersignal 42 ist hierbei ein Fahrerwunsch für den Löffel 6. Anhand der Ansteuersignale 40, 42 erkennt das Steuergerät 32 eine gewünschte Arbeitsfunktion für den Löffel 6. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät 32 anhand zumindest einer Lastinformation 43 die gewünschte Arbeitsfunktion erkennt, wobei es sich bei der Lastinformation 43 um die über die Lastdrucksensoren 37, 39 erfassten Druckwerte aus 2 handeln kann. Das Steuergerät 32 erkennt insbesondere, ob der Löffel 6 ohne Last bewegt werden soll oder mit Last, insbesondere zum Graben, eingesetzt werden soll. Soll er ohne Last bewegt werden so ist für das Schieberventile 20 oder für die Schieberventile 20, 22 aus 2 ein erster Betätigungshubbereich vorgesehen, bei dem dessen oder deren Ventilschieber nicht den vollständigen Hub ausgehend von der Grundstellung a ausführen können. Ist dagegen ein Betrieb des Löffels 6 unter Last, insbesondere zum Graben, vorgesehen, so wird dem Schieberventile 20 oder den Schieberventilen 20, 22 ein zweiter Betätigungshubbereich zugeordnet, bei dem dessen Steuerschieber oder deren Steuerschieber mit ihrem vollständigen Hub bewegbar ist/sind. Somit ist unter Last ein vollständiges Aufsteuern des Schieberventils 20 oder der Schieberventile 20, 22 ermöglicht, wodurch beispielsweise ein Grabvorgang mit dem Löffel 6 - und bei Bedarf zusammen mit dem Arm 4 und/oder mit dem Ausleger 2 - effizient durchgeführt werden kann, indem beispielsweise die Verbindung zum Tank 31 vollständig aufgesteuert ist, womit wiederum Druckverluste reduziert sind. Ist kein Graben mit dem Löffel 6 vorgesehen und somit ein Betrieb ohne Last, dann erfolgt die Hublimitierung mit dem ersten Betätigungshubbereich, der kleiner als der zweite Betätigungshubbereich ist, wobei sich über das Schieberventil 20 oder die Schieberventile 20, 22 ein Druckverlust oder Staudruck einstellt, was zu einer verbesserten Kontrollierbarkeit, insbesondere des Löffels 6, führt.
  • Des Weiteren wird dann über den Funktionsblock 38 basierend auf den Ansteuersignalen 40, 42 ein Sollsignal 44, insbesondere eine Volumenstromvorgabe (Vg_soll) 44, für die verstellbare Hydropumpe 16 und ein Betätigungssignal 46 für das Schieberventil 20 und/oder 22, insbesondere ein Solldruck (p_st_Löffel) 46 oder ein Sollsteuerdruck, ausgegeben.
  • Gemäß 4 ist eine Kennlinie dargestellt, die auf ihrer Abszisse einen Betätigungshub BH für den Steuerschieber des Schieberventils 20, siehe 2, zeigt und auf ihrer Ordinate einen Öffnungsquerschnitt OQ des Schieberventils 20 zwischen dem mit dem Tankanschluss T verbundenen Arbeitsanschluss A oder B in Abhängigkeit von Betätigungshub BH. Es ist erkennbar, dass ein Zusammenhang zwischen dem Betätigungshub BH und dem Öffnungsquerschnitt OQ progressiv ist. So steigt mit zunehmendem Betätigungsschub der Öffnungsquerschnitt progressiv an. Beim in 4 eingezeichneten Hub a1 endet der erste Betätigungshubbereich 48. Ein maximaler Betätigungshub in diesem Bereich 48 beträgt hierbei 80% von einem zweiten Betätigungshubbereich 50 bei dem ein maximaler Betätigungshub für den Steuerschieber des Schieberventils 20 ermöglicht ist. Die Betätigungshubbereiche 48, 50 gelten hierbei ausgehend von der Grundstellung a, siehe 2, sowohl in Richtung der Öffnungspositionen b, als auch in Richtung der Öffnungspositionen c. Es ist erkennbar, dass zwischen dem Betätigungshub a1 und dem maximalen Betätigungshub ein großer Unterschied bezüglich des Öffnungsquerschnitts zwischen dem Tankanschluss T und dem entsprechenden Arbeitsanschluss A oder B ist. Der Betätigungshubbereich 48 ist vorzugsweise sowohl bei einer Einzelbewegung des Hydrozylinders 12 als auch bei einer Kombinationsbewegung mit den Hydrozylindern 8, 10 oder einem der anderen Hydrozylinder 8, 10 vorgesehen, wobei dies unter geringen Lasten erfolgt. Der Betätigungshubbereich 50 ist dagegen vorzugsweise bei Kombinationsbewegungen insbesondere der Hydrozylinder 10, 12 bei hohen Lasten, wie beispielsweise beim Graben, vorgesehen.
  • 5 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Ansteuersignal 42 für den Hydrozylinder 12 zum tatsächlichen Steuerdruck p_st1 beim Kolben des Hydrozylinders 12 in Abhängigkeit des tatsächlichen Steuerdrucks p_st2 am Kolben des weiteren Hydrozylinders 10. Die Strichpunktlinie 54 zeigt dann einen Steuerdruckverlauf am Kolben des Hydrozylinders 12 bei einer Einzelbewegung, wobei dann die weiteren Hydrozylinder 8 und 10, siehe beispielsweise 1, nicht angesteuert sind. Dagegen zeigt die gestrichelte Linie 56 den Steuerdruckverlauf am Kolben des Hydrozylinders 12, wenn der größere zweite Betätigungshubbereich 50, siehe 4, als eine 100% Übersteuerung eingesetzt werden soll.
  • Gemäß 6 ist ein Verfahren für die hydraulische Anordnung 14 gezeigt. Im ersten Schritt 58 erfolgt hierbei ein Erfassen der Ansteuersignale 40, 42 für die Hydrozylinder 10, 12 siehe 2 und 3, über das Steuergerät 32. Im Folgeschritt 60 wird dann anhand der Ansteuersignale 40, 42 der Betätigungshubbereich 48 oder 50 für zumindest den Steuerschieber des Schieberventils 20 ausgewählt. Im nächsten Schritt 62 erfolgt dann ein Ansteuern des Steuerschiebers zumindest des Schieberventils 20 in Abhängigkeit des entsprechenden Ansteuersignals 42 mit dem ausgewählten Betätigungshubbereich 48 oder 50, siehe 4.
  • Offenbart ist eine hydraulische Anordnung mit zumindest einem Steuerschieber, der eine Druckmittelverbindung zwischen einer Hydropumpe und einem hydraulischen Verbraucher steuert. Für den Steuerschieber sind ein erster Betätigungsbereich für die Betätigung ohne Last und ein zweiter Betätigungsbereich für die Betätigung mit Last vorgesehen. Eine Ansteuerelektronik wählt dann situationsbedingt einen der Betätigungsbereiche aus.

Claims (15)

  1. Hydraulische Anordnung, die zumindest ein Schieberventil (20, 22) mit einem ansteuerbaren Steuerschieber aufweist und die eine verstellbare Hydromaschine (16) hat, wobei mit dem Steuerschieber (20, 22) eine Druckmittelverbindung zwischen der Hydromaschine (16) und einem Verbraucher (10, 12) steuerbar ist, und wobei ein Steuergerät (32) und ein mit diesem verbindbares Bedienelement (34, 36) vorgesehen ist, über das für den zumindest einen Verbraucher (10, 12) ein Ansteuersignal (40, 42) in das Steuergerät (32) eingebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass für den Steuerschieber (20, 22) ein erster Betätigungshubbereich (48) und zumindest ein weiterer zweiter Betätigungshubbereich (50) vorgesehen ist, die jeweils einer Arbeitsfunktion des Verbrauchers (10, 12) zugeordnet sind, wobei das Steuergerät (32) die vorgesehenen Arbeitsfunktionen des Verbrauchers (10, 12) erkennt und den entsprechenden Betätigungshubbereich (48, 50) auswählt.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei diese neben dem einen Schieberventil (20) zumindest ein weiteres Schieberventil (22) mit einem weiteren Steuerschieber aufweist, mit dem eine Druckmittelverbindung zwischen der Hydromaschine (16) und einem weiteren Verbraucher (10) steuerbar ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, wobei das Steuergerät (32) anhand der Ansteuersignale (40, 42) für die Verbraucher (10, 12) und/oder anhand einer Lastinformation zumindest die Arbeitsfunktion für den einen Verbraucher (12) erkennt.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei dem Steuerschieber (20, 22) oder einem jeweiligen Steuerschieber (20, 22) ein Druckanschluss (P) und ein mit dem Verbraucher (10, 12) verbindbarer Arbeitsanschluss (A, B) zugeordnet ist.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als eine erste Arbeitsfunktion für den Verbraucher (12) eine Betätigung bei niedrigerer oder ohne Last und als eine zweite Arbeitsfunktion für den Verbraucher (12) eine Betätigung bei höherer Last vorgesehen ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, wobei dem Steuerschieber oder einem jeweiligen Steuerschieber (20, 22) neben dem Druckanschluss (P) und dem Arbeitsanschluss (A) ein Tankanschluss (T) und/oder ein weiterer Arbeitsanschluss (B) zugeordnet ist.
  7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Betätigungshubbereich (48) kleiner als der zweite Betätigungshubbereich (50) ist.
  8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der erste Betätigungshubbereich (48) ausgehend von einer Grundstellung (a), in der die Druckmittelverbindung zum Verbraucher (10, 12) gesperrt ist, bis hin zu einem ersten Öffnungsquerschnitt erstreckt.
  9. Anordnung nach Anspruch 8, wobei es sich beim ersten Öffnungsquerschnitt um eine Öffnung der Druckmittelverbindung zwischen der Hydromaschine (16) und dem zugeordneten Verbraucher (10, 12) und/oder zwischen dem Verbraucher (10, 12) und einem Tank (31) handelt.
  10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei sich der zweite Betätigungshubbereich (50) ausgehend von der Grundstellung (a) bis hin zu einem zweiten Öffnungsquerschnitt erstreckt, der größer als der erste Öffnungsquerschnitt ist.
  11. Anordnung nach Anspruch 10, wobei es sich beim zweiten Öffnungsquerschnitt um eine vollständige Öffnung der Druckmittelverbindung zwischen der Hydromaschine (16) und dem zugeordneten Verbraucher (10, 12) und/oder zwischen dem Verbraucher (10, 12) und dem Tank (31) handelt.
  12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei sich der Öffnungsquerschnitt im ersten und/oder im zweiten Betätigungshubbereich (48, 50) progressiv oder linear in Abhängigkeit des Betätigungshubs (BH) ändert.
  13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betätigung des Bedienelements (34, 36) oder der Bedienelemente (34, 36) für die Betätigungsbereiche (48, 50) etwa gleich oder gleich ist.
  14. Baumaschine mit einer hydraulischen Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Verbraucher (12) ein Hydrozylinder für eine Schaufel (6) ist.
  15. Verfahren mit einer hydraulischen Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 mit den Schritten: - Erfassen eines Ansteuersignals (40, 42) oder von Ansteuersignalen (40, 42) für den/die Verbraucher (10, 12) über das Steuergerät (32), - Auswählen des Betätigungshubbereichs (48, 50) für den zumindest einen Steuerschieber (20, 22), - Ansteuern des Steuerschiebers (20, 22) in Abhängigkeit des Ansteuersignals (40, 42) und/oder in Abhängigkeit einer Lastinformation.
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