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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem
für verdrängergesteuerte
Linearantriebe, insbesondere für
mobile Arbeitsmaschinen mit wenigstens einem Differentialzylinder,
wenigstens einem Hochdruckkreis, der wenigstens eine Pumpe mit verstellbarer Fördermenge
beinhaltet und durch wenigstens zwei entsperrbare Rückschlagventile
mit einem Niederdrucksystem verbunden ist.
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Hydrauliksysteme für mobile
Arbeitsmaschinen beruhen heutzutage überwiegend auf ventilgesteuerten
Prinzipien. Dabei werden mittels hydraulisch oder elektrohydraulisch
angesteuerter Ventilanordnungen die verschiedenen hydraulischen
Verbraucher, wie Antriebe der Arbeitshydraulik, Lenkung, Bremsen
u.a. gesteuert. Üblicherweise
finden dazu eine oder mehrere zentrale Druckversorgungen, häufig in
Form von Load- sensing- Pumpen, Verwendung, die Druckmittelflüsse zur
Verfügung
stellen, welche über
ein- oder mehrstufige Ventilanordnungen entsprechend dem gewünschten
Verhalten der hydraulischen Verbraucher beeinflusst werden.
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Nachteilig an diesen ventilgesteuerten
Hydrauliksystemen ist insbesondere der schlechte Energienutzungsgrad.
Um die benötigten
Druckmittelflüsse
zu erreichen, sind an den Drosselkanten der Ventile Druckdifferenzen
erforderlich, was prinzipiell in hydraulischen Ventilsteuerungen
zu hohen Energieverlusten führt.
Es ist nicht möglich,
Energieüberschüsse an einem
Verbraucher des Systems in Form von potentieller Energie oder Bremsenergie
für andere
Verbraucher im System zu nutzen und dadurch den Systemwirkungsgrad
zu verbessern, was die Wärmeentwicklung
im System nochmals verschlechtert. Eine zentrale Druckmittelversorgung
besitzt außerdem
den Nachteil, dass im Falle, dass mehrere Verbraucher gleichzeitig
betrieben werden müssen, die
Volumenströme
aufgeteilt werden, was die genaue Regelung und Bedienung der einzelnen
Komponenten erschwert. Sicherheitsrelevante Schaltungen, bei denen
dafür gesorgt
werden muss, dass einzelne Verbraucher, wie z.B. die Lenkung oder
Bremse, immer genügend
Druckmittel zur Verfügung
haben, müssen
beispielsweise immer über
komplizierte Prioritätsventilanordnungen
realisiert werden. Eine simultane Bewegung mehrerer Verbraucher
im System führt
zu einem unterschiedlichen Systemverhalten im Vergleich zu Einzelbewegungen.
All dies führt zu
sehr komplexen und damit kosten- und wartungsintensiven Ventilanordnungen,
deren Möglichkeiten auch
im Hinblick auf Regelbarkeit und Energieausnutzung beschränkt sind.
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Vereinzelt kommen auch verdrängergesteuerte
Systeme für
Rotationsantriebe zum Einsatz, bei denen eine im Verdrängungsvolumen
verstellbare Pumpe zur Steuerung oder Regelung der Bewegung des
Hydromotors/en genutzt wird. Der Verbraucher wird damit alleine über den
durch die Pumpe zur Verfügung
gestellten Volumenstrom gesteuert, ohne dass ein Regelventil oder ähnliches
im Hauptkreis Verwendung findet. Bei der Übertragung dieses Steuerprinzips
auf Linearantriebe mit Differentialzylinder tritt das Problem auf,
dass das Zylindervolumen auf beiden Seiten des Zylinderkolbens unterschiedlich
ist und dadurch bei der Bewegung Differenzvolumenströme auftreten,
die durch unterschiedliche bekannte Lösungen ausgeglichen werden
müssen.
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Die bisher bekannten derartigen verdrängergesteuerten
Systeme sind allerdings äußerst unflexibel,
verfügen über eine
hohe Anzahl an Zusatzkomponenten bzw. Verdrängereinheiten und bieten nicht den
Funktionsumfang und die Systemeinfachheit, die für den Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen
nötig ist (z.B.
DE 40 08 792 A1 ,
DE 27 06 091 A1 ,
CA 605 046 ,
DT 23 49 351 sowie Rahmfeld und Ivantysynova 2000,
Energiesparender geregelter Linearantrieb mit Differentialzylinder,
2. IFK, S. 191-205, Dresden).
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,
ein Hydrauliksystem für
Linearantriebe mit Differentialzylinder, insbesondere für mobile
Arbeitsmaschinen zu schaffen, das durch die Verwendung einer Verdrängersteuerung
der Antriebe die vielfältigen
Nachteile des Standes der Technik vermeidet und eine präzise energieeffiziente
Steuerung von Linearantrieben mit Differentialzylindern ermöglicht,
kostengünstig
und einfach zu warten ist und sich gut in das Gesamthydrauliksystem
von derartigen Maschinen integrieren läßt.
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Die Erfindung erreicht dies dadurch,
dass die Rückschlagventile
mit einer elektronischen Steuerungsvorrichtung derart verbunden
sind, dass ein schaltstoßfreies
Umschalten zwischen einem Ein- bzw. Ausfahren des Differentialzylinders
und einer Schwimmstellungsfunktion möglich ist.
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Die Rückschlagventile befinden sich
zwischen den beiden Hochdruckleitungen, die von der in ihrer Fördermenge
verstellbaren Pumpe zum Differentialzylinder führen, und dem gemeinsamen Niederdrucksystem.
Wenn ein Volumenstrom durch die verstellbare Pumpe erzeugt und dadurch
der Differentialzylinder bewegt wird, kann der je nach Bewegungsrichtung
des Kolbens auftretende, positive oder negative Differenzvolumenstrom
in das Niederdrucksystem abfließen
bzw. aus diesem angesaugt werden. Im Fall des Ansaugens von Volumenstrom aus
dem Niederdrucksystem öffnet
das entsprechende Rückschlagventil
selbsttätig.
Im Fall des Abfließens
von Volumenstrom zum Niederdrucksystem wird das entsprechende Rückschlagventil
vom Systemhochdruck entsperrt.
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Für
die Realisierung einer Schwimmstellung müssen die beiden Seiten des Differentialzylinders hydraulisch
miteinander verbunden werden, wodurch eine freie Bewegung des Kolbens
ermöglicht
wird. Dazu werden die Rückschlagventile
entsperrt, so dass Druckmittel unabhängig vom Pumpenvolumenstrom
in beide Richtungen durch sie fließen kann. Der Differenzvolumenstrom
wird in diesem Fall ebenfalls durch das Niederdrucksystem ausgeglichen.
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Die Verwendung einer elektronischen
Steuerung zum Schalten der Rückschlagventile
ermöglicht, dass
die Ventile beispielsweise auf Wunsch des Bedieners entsperren und
damit die Schwimmstellung realisiert wird. Zusätzlich bietet sie aber den
Vorteil, dass eine solche Umschaltung nur dann erfolgt, wenn bestimmte
Druckverhältnisse
im Hochdruckkreis herrschen, so dass Schaltstöße oder sonstige unerwünschte Zustände verhindert
werden und ein Abstützen
der am Differentialzylinder vorhandenen Last immer sicher vermieden
wird. Eine solche Steuerungsvorrichtung ermöglicht außerdem weitere Funktionen eines
solchen verdrängergesteuerten Kreises,
die in den folgenden Unteransprüchen
näher beschrieben
werden.
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So kann vorgesehen sein, dass die
Steuerungsvorrichtung zur Regelung der Pumpen- Fördermenge elektronisch ausgebildet
ist. Die Fördermenge
von verstellbaren Pumpen wird üblicherweise elektrohydraulisch
gesteuert. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn diese Steuerung
gemeinsam mit der Steuerungsvorrichtung der Rückschlagventile integriert
angelegt wird, so dass eine sichere und genaue Regelung des kompletten
Kreisverhaltens möglich wird.
So läßt sich
beispielsweise verhindern, dass die Pumpe beim Entsperren der Rückschlagventile
einen Volumenstrom fördert,
der dann durch die entsperrten Rückschlagventile
kurz geschlossen wäre.
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Eine weitere Ausgestaltung des Hydrauliksystems
sieht vor, dass die elektronische Steuerungsvorrichtung zur Ansteuerung
der Rückschlagventile
ein elek trohydraulisches 4/2-Wegeventil aufweist. Durch ein solches
Ventil kann der Entsperr- Anschluss der Rückschlagventile wechselweise
mit der einen bzw. anderen Seite des Hochdruckkreises verbunden
werden, was einem Umschalten zwischen dem normalen Differenzvolumenausgleich
und der Schwimmstellung des Differentialzylinders entspricht. Hierbei
ergibt sich die Ventilstellung der Rückschlagventile entsprechend
der Bewegungsrichtung sowie der anliegenden Last und damit den Druckverhältnissen
im Zylinder. So wird eine sichere Möglichkeit geschaffen, die Betriebszustände zu wechseln,
wobei die Gefahr von Druckstößen minimiert
wird.
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Alternativ können auch zwei elektrohydraulische
3/2-Wegeventile verwendet werden.
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Eine besondere Ausgestaltung des
Hydrauliksystems sieht vor, dass an wenigstens einem Anschluss des
Differentialzylinders ein steuerbares Absperrventil vorgesehen ist.
Durch ein solches Absperrventil läßt sich ein Anschluss des Zylinders
leckfrei absperren, was insbesondere zur Realisierung einer Haltefunktion
sinnvoll ist. Dabei wird der Zylinder durch den Volumenstrom der
Pumpe in eine bestimmte Position gebracht und anschließend der Hochdruckanschluss
des Differentialzylinders abgesperrt, so dass dieser in seiner Position
verbleibt, auch ohne dass die Pumpe den Druck aufrechterhält. Wenn
am zweiten Anschluss des Differentialzylinders ebenfalls ein Absperrventil
vorgesehen ist, kann der Zylinder komplett vom Hydraulikkreis getrennt werden,
wobei er in seiner Position verbleibt. Durch die Pumpe und den angeschlossenen
Hydraulikkreis kann in diesem Zustand ein weiterer Differentialzylinder
bedient werden, der dann ebenfalls über Absperrventile vom Kreis
trennbar ist. Hierdurch läßt sich
einfach und kostengünstig
eine weitere Funktion in der Arbeitsmaschine realisieren, die alternativ
von den weiteren vorhandenen Zylin dern betrieben werden kann.
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Vorteilhaft kann es sein, dass das
Niederdrucksystem als Speicherladeschaltung mit einem Speicherladeventil,
einer Pumpe mit Hydraulikspeicher und einem Druckbegrenzungsventil
ausgebildet ist. Eine solche Ausgestaltung der Niederdruckseite zeichnet
sich durch eine besonders hohe Energieeffizienz aus. Die Pumpe fördert nur
dann in das Niederdrucksystem, wenn ein eingestellter Minimaldruckwert
unterschritten wird. Die Speicherladeschaltung sorgt für die Einhaltung
eines Niederdruckniveaus zwischen einstellbaren Grenzwerten. Ein solches
Niederdrucksystem kann zentral für
das gesamte Hydrauliksystem ausgebildet sein und sämtliche
erfindungsgemäßen verdrängergesteuerten
Hydraulikkreise versorgen.
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Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Absperrventil als
Sitzventil mit 3/2-Wege-
Vorsteuerung ausgebildet ist. Außerdem kann es sinnvoll sein,
dass das steuerbare Absperrventil als Stetigventil ausgebildet ist.
Mit einem solchen Ventil läßt sich
einfach die entsprechende Sperrfunktion des Anschlusses realisieren,
ohne dass ein zu ruckartiges Öffnen
bzw. Schließen
des Ventils vorkommt. Dadurch lassen sich unerwünschte Druckspitzen im System
unterbinden.
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Vorteilhaft kann es sein, dass weitere
ggf. stetig steuerbare Absperrventile zur alternativen und/oder
gleichzeitigen Ansteuerung weiterer Differentialzylinder vorgesehen
sind. Wie oben beschrieben, lassen sich durch solche Ventile weitere
Funktionen am selben Hochdruckkreis realisieren, wobei diese immer
alternativ zueinander in Betrieb sind. Die Absperrventile werden
dabei so geschaltet, dass die Pumpe mit den zugehörigen Schutz-
und Ausgleichsventilen jeweils an einem Differentialzylinder bzw. mehreren
parallel geschalteten der selben Funktion angeschlossen ist und diese
mit Druckmittel versorgt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht
vor, dass am Hochdruckkeis Anschlüsse für ein passives Schwingungsdämpfungssystem
vorgesehen sind. Solche Dämpfungssysteme
bestehen aus einer Hydraulikschaltung mit Speicher, die die beispielsweise
beim Fahren mit angehobener Last auftretenden Schwingungen des Arbeitsgerätes mindert.
Dazu wird das Schwingungsdämpfungssystem direkt
an mindestens einem Anschluss an einer Seite des Hochdruckkreises
angeschlossen und ist zu- und abschaltbar, um in gewünschten
Betriebssituationen die unerwünschten
Schwingungszustände
zu unterdrücken.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektronische
Steuerungsvorrichtung, die steuerbaren Ventile und ggf. weitere
vorhandene hydraulische Systemkomponenten mit der verstellbaren
Pumpe als integriertes Bauteil ausgebildet sind.
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Eine solche Integration der Pumpe
mit einer Reihe der Ventile und der Steuerung bietet den Vorteil
einer äußerst kompakten
Bauweise, was sinnvoll sein kann, da diese Komponenten für jede durch
Differentialzylindersysteme angetriebene Hydraulikfunktion nötig sind.
Durch die Integration vermindert sich die Zahl der Einzelkomponenten,
wird die Komplexität
des Gesamsystems reduziert, der Installationsaufwand sinkt und damit
sinken die Kosten eines solchen Systems im Vergleich zu herkömmlichen Systemen.
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Vorteilhaft für die Steuerungs- und Regelungskonzepte
kann es sein, dass Sensoren zur Erfassung der Systemzustände, insbesondere
der Differentialzylinder- Position und der Hydraulikdrücke, vorgesehen
sind.
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Außerdem kann es sinnvoll sein,
dass eine elektronische Regelungseinrichtung zur Regelung der steuerbaren
Systemkomponenten abhängig
vom gemessenen Systemzustand und Benutzervorgaben vorgesehen ist.
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Durch Messen der Systemzustände und
Verarbeiten der gewonnenen Daten in einer Steuerungsvorrichtung
lassen sich die Linearzylinder in einem geschlossenen Regelkreis
betreiben, was die Positioniergenauigkeit und die Stabilität des Systems
deutlich verbessert.
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Das erfindungsgemäße Antriebssystem läßt sich
auch gesteuert, d.h. in offener Wirkungskette betreiben.
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Die Erfindung richtet sich außerdem auf
eine mobile Arbeitsmaschine mit wenigstens einem Hydrauliksystem,
wie im vorangegangenen beschrieben ist. In einer Ausgestaltung einer
solchen Arbeitsmaschine sind mehrere Hochdruckkreise mit einem gemeinsamen
Niederdruckkreis vorgesehen. Dieser hat, wie bereits erläutert, den
Vorteil der zusätzlichen Kostenersparnis,
da ein einziger Niederdruckkreis mit einer Pumpe und den weiteren
Komponenten zur Versorgung aller erfindungsgemäßen Hydrauliksysteme ausreicht.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand
der Zeichnungen beispielhaft näher
erläutert.
Diese zeigen in:
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1:
eine schematische Grundschaltung eines Hydrauliksystems nach der
Erfindung,
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2:
eine Schaltung eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems in einer
erweiterten Ausführung,
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3:
eine weitere Ausführung,
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4:
noch eine weitere Ausführung,
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5:
ein Gesamtsystem für
eine mobile Arbeitsmaschine und in
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6:
ein weiteres Gesamtsystem für
eine mobile Arbeitsmaschine.
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Ein allgemein mit 1 bezeichnetes
Hydrauliksystem dient zur Ansteuerung eines hydraulischen Differentialzylinders 2.
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Eine Pumpe 3 mit verstellbarem
Fördervolumen
und Umkehr der Förderrichtung
ist über
zwei Leitungen 4 und 5 mit den beiden Anschlüssen des Differentialzylinders 2 verbunden.
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Ein von der Pumpe 3 geförderter
Volumenstrom in die eine oder andere Richtung führt zu einer Bewegung des Kolbens 6 des
Diferentialzylinders 2. Da die beiden Kammern des hydraulischen
Differentialzylinders 2 bedingt durch die asymmetrische
Gestaltung des Kolbens 6 bzw. der Kolbenstange ein unterschiedliches
Volumen besitzen, wird bei einer Bewegung des Kolbens 6 eine
andere Menge des Druckmittels auf der einen Seite abgegeben als
von der anderen Seite aufgenommen wird. Um diesen Differenzvolumenstrom
im eigentlich geschlossenen Kreislauf zwischen Pumpe 3 und
Zylinder 2 auszugleichen, steht dieser Hochdruckkreis über zwei
entsperrbare Rückschlagventile 7 und 8 mit
einem Niederdrucksystem 9 in Verbindung.
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Im stationären Fall ist durch den höheren Druck,
in einer der beiden Leitungen 4 bzw. 5 das gegenüberliegende
Rückschlagventil 7 oder 8 zwischen Hochdruckleitung
und Niederdrucksystem 9 entsperrt, so dass immer die Niederdruckseite
des hydraulischen Differentialzylinders 2 mit dem Niederdrueksystem 9 verbunden
ist. Wird von der verstellbaren Pumpe 3 ein Volumenstrom
zum Differentialzylinder 2 gefördert, führt dies zu einer Bewegung
des Kolbens 6 des Differentialzylinders 2. Der
von der Bewegungsrichtung abhängige
positive oder negative Differenzvolumenstrom wird dabei über eines
der beiden Rückschlagventile 7 oder 8 gegenüber dem Niederdrucksystem 9 ausgeglichen.
Für diese Grundstellung
ist ein mit den Rückschlagventilen 7 und 8 verbundenes
elektrohydraulisches 4/2-Wegeventil 10 so geschaltet, dass
die Entsperranschlüsse der
Rückschlagventile 7 und 8 jeweils
mit dem gegenüberliegenden
Teil des Hochdruckkreises verbunden sind. Dadurch ist auch bei ei nem
Wechsel des Belastungszustandes am Differentialzylinder 2 eine Übernahme
des Differenzvolumenstromausgleiches durch das jeweils andere Ventil
ohne Druckspitzen gewährleistet,
da die Rückschlagventile 7 und 8 immer
genau dann schalten, wenn auf beiden Seiten des Rückschlagventils
etwa Niederdruck anlieft.
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Das elektronisch steuerbare 4/2-Wegeventil 10 dient
auch zur Realisierung einer Schwimmstellungsfunktion. Wird das Ventil 10 umgeschaltet (Schwimmstellungsfunktion),
werden die Entsperranschlüsse
der Rückschlagventile 7 und 8 nicht
mehr mit der gegenüberliegenden,
sondern mit der in ihrer Durchlassrichtung liegenden Seite verbunden.
Dadurch öffnen
sich die Rückschlagventile 7 bzw. 8,
sobald in einer der beiden Leitungen 4 oder 5 ein
Druck anliegt, der geringfügig
höher ist
als der Niederdruck im Niederdrucksystem 9. Damit kann
sich der Kolben 6 im Differentialzylinder 2 frei
bewegen. Sinnvollerweise ist bei einem Schalten des 4/2-Wegeventils 10 in
die Schwimmstellung die Pumpe 3 so eingestellt, dass sie
keinen Volumenstrom fördert,
da dieser ebenfalls durch den Quasi- Kurzschluss durch die Rückschlagventile 7 bzw. 8 ausgeglichen
werden würde.
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An einem Anschluss des Differentialzylinders 2 ist
ein steuerbares Absperrventil 11 vorgesehen. Damit kann
diese Seite des Differentialzylinders 2 leckfrei abgesperrt
werden, wodurch der Kolben 6 in dieser Position fixiert
und eine daran befindliche Last gehalten wird. In der Regel ist
dies die stärker belastete
Kolbenseite des Differentialzylinders 2.
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Im System befinden sich Drucksensoren 12, die
zur Erfassung der Zustände
in den Hochdruckleitungen dienen. Am hydraulischen Differentialzylinder 2 befindet
sich ein Wegsensor 13 oder ein Winkelsensor in der Kinematik
der Arbeitsausrüstung,
der die Kolbenstellung erfasst. Die Signale der Sensoren 12 und 13 werden
von einer elektronischen Regelungseinrichtung 14 zusammen
mit durch entsprechende Bedienelemente 15 vorgegebenen
Benutzerwünschen
verarbeitet und daraus die entsprechenden Stellgröße ermittelt,
die an die elektronische Steuervorrichtung 16 weitergeleitet
wird. Diese steuert dann die verstellbare Pumpe 3 in ihrem
Verdrängungsvolumen
und damit den geförderten
Volwnenstrom sowie ggf die Schaltzustände der elektronischen Ventile 10 bzw. 11.
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Eine Erweiterung dieses Grundprinzips
ist in 2 näher dargestellt.
Dabei wird wieder ein hydraulischer Diffferentialzylinder 2 im
wesentlichen direkt mit einer verstellbaren Pumpe 3 verbunden.
Der Differenzvolumenstrom wird bei Förderung durch die zwei entsperrbaren
Rückschlagventile 7 und 8 ausgeglichen,
deren Entsperranschlüsse
von einem elektrohydraulischen 4/2-Wegeventil 10 jeweils wechselweise
mit den gegenüberliegenden
bzw. anliegenden Seiten des Hochdruckkreises verbunden werden.
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Zum Schutz des Systems vor Überdrücken sind
zwei Hochdruckabsicherungen 27 vorgesehen. Die integrierte
elektronische Regelungseinrichtung 14 regelt die Ansteuerung
der einzelnen Komponenten, wie der verstellbaren Pumpe 3 unter
Berücksichtigung
der gemessenen Systemzustände
und der Benutzervorgaben 15.
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Zusätzlich zu dem elektronisch
steuerbaren Absperrventil 11 ist die zweite Seite des Differentialzylinders 2 ebenfalls
durch ein elektronisch steuerbares Absperrventil 17 absperrbar.
Zusätzlich
ist über zwei
weitere elektronisch steuerbare Absperrventile 18 ein zusätzlicher
Differentialzylinder 19 am Hochdruckkreis angeschlossen.
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Im Betrieb des zweiten Differentialzylinders 19 wird
der erste Differentialzylinder 2 durch die beiden Absperrventile 11 und 17 vom
Hydraulikkreis ge trennt und dadurch in seiner Position gehalten.
Anschließend
werden die beiden Absperrventile 18 geöffnet, so dass ein von der
Pumpe 3 geförderter
Volumenstrom den zweiten Differentialzylinder 19 bewegt.
Die auftretenden Differenzvolumina werden wieder über die
beiden entsperrbaren Rückschlagventile 7 und 8 in
den Niederdruckkreis 9 ausgeglichen. Die steuerbaren Absperrventile 11, 17 und 18 können in
einigen Anwendungsfällen
auch als Stetigventile ausgebildet sein, so dass diese in besonderen Situationen
im Betrieb stetig angesteuert werden können und damit ein gleichzeitiger
Betrieb der beiden Differentialzylinder 2 und 19 möglich ist.
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Der Niederdruck im Niederdrucksystem 9 wird
mit einer Speicherladeschaltung realisiert. Dabei findet eine Konstantpumpe 20 mit
einem Speicherladeventil 21 und einem hydropneumatischen
Speicher 22 Verwendung. Ein Überdruckventil 23 schützt die Anlage
vor Überlast.
Dabei sorgt das Speicherladeventil 21 dafür, dass
die Konstantpumpe 20 nur dann in das Niederdrucksystem 9 fördert, wenn
ein eingestellter Minimalwert des Druckes unterschritten wird. Da
für den
reinen Druckerhalt das Speicherladeventil 21 sorgt, ist
die Anlage energieeffizient zu realisieren. Aber auch andere Kombinationen
zur Realisierung des Niederdrucksystems 9 sind möglich, beispielsweise über eine
einfache Kombination von Konstantpumpe, Speicher und Druckbegrenzungsventil
oder mittels einer Verstellpumpe. Dieser Niederdruck wird auch hinter
dein Anschluss 24 der verstellbaren Pumpe 3 dazu
benutzt, das elektrohydraulische Verstellsystem dieser Pumpe zu
betreiben. Die Anschlüsse 25 und 26 dienen
zum Anschluss eines passiven Schwingungs- Dämpfersystems am Differentialzylinder 2.
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In 3 ist
eine erste Abwandlung des Grundprinzips dargestellt, in welchem
anstelle des elektrohydraulischen 4/2-Wegeventils zwei 3/2-Wegeventile 28,
29 eingesetzt
sind, um die Schwimmstellung durch ein Umschalten der Entsperranschlüsse der
entsperrbaren Rückschlagventile 7, 8 zu
realisieren. Weiterhin wird der Niederdruck nun über eine Konstantpumpe 20 mit
einem hydropneumatischen Speicher 22 und einem Überdruckventil 23 aufgeprägt. In 4 ist eine weitere Abwandlung
des Grundprinzips dargestellt. Die Schwimmstellung wird über einen
Bypass durch zwei Ventile 30, 31 realisiert, d.h.
bei Bestromung der Ventile sind die beiden Zylinderkammern zum Niederdruck
verbunden und der Differentialzylinder 2 kann sich frei
bewegen. Der Niederdruck wird hier über eine Verstellpumpe 20' mit einem hydropneumatischen
Speicher 22 aufgeprägt
und über
ein Überdruckventil 23 abgesichert. Zusätzlich zeigt
dieses Schema auch eine andere Möglichkeit,
die dritte Funktion mit der Pumpe 3 zu versorgen. Zwei
3/2-Wegeventile 32, 33 an Anschlüssen 34, 35 können die
Pumpe 3 bei Aktivierung einfach zur dritten Funktion umschalten.
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5 zeigt
ein Gesamtsystem für
eine mobile Arbeitmaschine (hier Radlader) mit verdrängergesteuerter
Arbeitshydraulik nach dein vorbeschriebenem verdrängergesteuerten
Linearantriebsprinzip (valveless- Prinzip) und hydrostatischem Fahrantrieb.
Die einfache Kopplung mehrerer Aktuatoren über den Niederdruck sowie mit
dem hydrostatischen Fahrantrieb reduziert den Systemaufwand nochmals.
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In 6 ist
ein weiteres Gesamtsystem (hier Radlader) abgebildet, wobei hier
ein hydrostatischer Fahrantrieb im 2-Motor-Konzept mit abkoppelbarem Verstellmotor
vorliegt und der Niederdruck für
alle verdrängergesteuerten
Hauptfunktionen durch den Rücklauf
des hydrostatischen Lüfters
und einen Speicher aufgeprägt
wird. Ein Speicherladeventil verbindet den Rücklauf des Lüfters nur
dann mit dem Niederdruck, wenn Niederdruckvolumenstrom benö tigt wird.
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Durch die elektrohydraulische Steuerung
der verstellbaren Pumpe 3 können alle weiteren Funktionalitäten, die
softwaretechnisch hinterlegt sind, realisiert werden, wie etwa Gabelparallelführung, Rückführautomatik,
Hubendabschaltung, variabler Schaufelanschlag, variable Zylinderdämpfung (Soft- Staub),
Schüttel-
bzw. Verteilfunktionen an der Schaufel für landtechnische Einsätze usw.
Die jeweilige Verstellpumpe wird dabei direkt über die Steuerung des Gerätes angesprochen.
Dabei kann der verdrängergesteuerte
Aktuator sowohl in Positions- als auch Geschwindigeitsregelung (Beispiel:
Parallele Werkzeugführung)
oder auch gesteuert im offenen Regelkreis betrieben werden. Die
Steuerung verarbeitet dabei als Eingangssignal den Wunsch des Bedieners
(beispielsweise über
einen Joystick).
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Natürlich ist die Erfindung nicht
auf das vorstehende Beispiel beschränkt, sondern in vielfältiger Hinsicht
abänderbar,
ohne den Grundgedanken zu verlassen. So sind vielfältige Bauformen
für die
verwendeten Pumpen, Ventile usw. denkbar, solange sie die beanspruchten
Funktionen erfüllen.
Dabei ist die Auftrennung der Funktionen einzelner Ventile auf mehrere
Komponenten denkbar und unter Umständen sinnvoll. Auch ist es
möglich,
weitere Zylinder über
Absperrventile an demselben Hochdrucksystem zu betreiben.
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- 1
- Hydrauliksystem
- 2
- Differentialzylinder
- 3
- Pumpe
- 4
- Leitung
- 5
- Leitung
- 6
- Kolben
- 7
- Rückschlagventil
- 8
- Rückschlagventil
- 9
- Niederdrucksystem
- 10
- 4/2-Wegeventil
- 11
- steuerbares
Absperrventil
- 12
- Drucksensor
- 13
- Wegsensor
- 14
- elektronische
Regelungseinrichtung
- 15
- Bedienelement
- 16
- elektronische
Steuerungsvorrichtung
- 17
- Absperrventil
- 18
- Absperrventil
- 19
- Differentialzylinder
- 20
- Konstantpumpe
- 20'
- Verstellpumpe
- 21
- Speicherladeventil
- 22
- hydropneumatischer
Speicher
- 23
- Überdruckventil
- 24
- Anschluss
- 25
- Anschluss
- 26
- Anschluss
- 27
- Hochdruckabsicherung
- 28
- 3/2-Wegeventil
- 29
- 3/2-Wegeventil
- 30
- Ventil
- 31
- Ventil
- 32
- 3/2-Wegeventil
- 33
- 3/2-Wegeventil
- 34
- Anschluss
- 35
- Anschluss