DE4122164C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches System mit einer Pumpe und mindestens einem Verbraucher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Zeitschrift "Ölhydraulik und Pneumatik" 34 (1990) Seite 106, Bild 1 ist ein hydraulisches System dieser Art bekannt. Als erster Vergleicher dient ein Wechselventil, mit dessen Hilfe jeweils der höhere Lastdruck in der Lastdruckfühlleitung wirksam gemacht wird. Dieser dient einerseits zur Ansteuerung eines Kompensationsventils, das den Druckabfall am Proportio­ nalventil konstant hält, und andererseits zu einer sol­ chen Verstellung der Pumpe, daß der Pumpendruck gering­ fügig über dem höchsten Lastdruck des Systems liegt. Hierbei wird der Lastdruck unmittelbar als hydrau­ lisches Drucksignal genutzt.

In Bild 2 der gleichen Entgegenhaltung ist gezeigt, daß man den Lastdruck und den Pumpendruck durch Druck-Span­ nungs-Wandler in elektrische Lastdrucksignale bzw. Pum­ pendrucksignale umsetzen und dann digital weiterverar­ beiten kann. Dies macht es möglich, auf ein dem Propor­ tionalventil vorgeschaltetes Kompensationsventil zu verzichten und statt dessen innerhalb der Steuervor­ richtung einen Ventilregler mit Kennfeldkorrektur zu verwenden, der in Abhängigkeit von Pumpendruck, Last­ druck und Stellsignal die richtige Stellung des Propor­ tionalventils bestimmt. Außerdem kann die digitale Steuervorrichtung den Förderzustand der Pumpe unter Berücksichtigung aller Verbraucher-Anforderungen ein­ stellen.

In beiden Fällen ergeben sich Probleme, wenn ein Ver­ braucher von außen angetrieben wird, also für das hy­ draulische System eine negative Last darstellt. In die­ sem Fall führt die abflußseitige Motorleitung den höhe­ ren Lastdruck, was zu Fehlsteuerungen sowohl am Propor­ tionalventil als auch bei der Pumpenleistung führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrauli­ sches System der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem ein Betrieb mit negativer Last auf einfache Weise erkannt und daher bei der Steuerung berücksich­ tigt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.

Durch Betätigung der Stellvorrichtung wird das Ventil in der gewünschten Richtung aus der Neutralstellung verlagert. Hierdurch wird die Bewegungsrichtung des Verbrauchers und damit die zuflußseitige Motorleitung festgelegt. Dies wird durch ein Richtungssignal gekenn­ zeichnet. Der erste Vergleicher ermittelt, welche Mo­ torleitung den höheren Lastdruck führt. Sein Ver­ gleichsergebnis und das Richtungssignal ermöglichen es daher dem zweiten Vergleicher festzustellen, ob die zuflußseitige Motorleitung den höheren Druck führt. Wenn dies zutrifft, handelt es sich um den normalen Betrieb mit positiver Last, bei dem das wirksame Last­ drucksignal in üblicher Weise genutzt wird. Stellt der zweite Vergleicher dagegen fest, daß die abflußseitige Motorleitung den höheren Druck führt, muß der erfaßte Lastdruck auf andere Weise berücksichtigt werden. Bei­ spielsweise wird das Ventil zurückgefahren. Bei der Pumpensteuerung kann aus dem gleichen Grund die Förder­ menge erhöht werden oder - wenn mehrere Verbraucher parallelgeschaltet sind - der bei dem mit negativer Last betriebenen Verbraucher erfaßte Lastdruck unbe­ rücksichtigt bleiben. Die für die Erkennung der negati­ ven Last zusätzlich erforderlichen Bauteile erfordern nur einen geringen Aufwand.

Besonders günstig ist die Weiterbildung nach Anspruch 2. Bei einer ohnehin vorhandenen Steuervorrichtung be­ darf es lediglich geringer Ergänzungen der Arbeitsrou­ tinen, um den zweiten Vergleich durchzuführen und das Vergleichsergebnis zu berücksichtigen.

Bei Verwendung eines Wechselventils nach Anspruch 3 genügt ein Druck-Spannungs-Wandler für beide Motorlei­ tungen. Der Lagesensor, der sehr einfach aufgebaut sein kann, macht es möglich, den zweiten Vergleich durchzu­ führen.

Mit Hilfe der Kennfeldkorrektur gemäß Anspruch 4 ist es auch möglich, für negative Lasten ein Proportionalver­ halten ohne Kompensationsventil zu erreichen.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 5 können die Lage­ sensoren einen sehr einfachen Aufbau haben, da sie le­ diglich die Anwesenheit oder Abwesenheit des Verschluß­ stücks an einer bestimmten Stelle überwachen müssen.

Sie können beispielsweise elektrisch, magnetisch, induktiv, optisch oder mechanisch wirken.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines hydraulischen Systems gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform.

Gemäß Fig. 1 fördert eine verstellbare Pumpe 1 aus einem Behälter 2 Druckflüssigkeit über eine Pumpenleitung 3 zu mehreren Verbrauchern 4 und 5. Der Verbraucher 4 ist als Axialkolben-Stellglied, der Verbraucher 5 als Rotations-Motor dargestellt. Beide Verbraucher lassen sich in zwei einander entgegengesetzten Richtungen be­ treiben.

Zu diesem Zweck sind die Motorleitungen 6 und 7 des Verbrauchers 4 mit einem Zwei-Richtungs-Proportionalven­ til 8 verbunden, dem Druckflüssigkeit über ein Kompensa­ tionsventil 9 zugeführt wird. Den Motorleitungen 6 und 7 ist je eine Lastdruckfühlstelle 10 bzw. 11 zugeordnet, die über Anschlußleitungen 12 bzw. 13 und ein Wechsel­ ventil 14 mit einer gemeinsamen Lastdruckfühlleitung 15 verbunden sind. Das Wechselventil besitzt ein Verschluß­ stück 16, das in Abhängigkeit von dem jeweils höheren Lastdruck eine seiner beiden Endlagen einnimmt. Dieser höhere Lastdruck wirkt über einen Anschluß 17 gemeinsam mit einer Feder in Schließrichtung auf den Kolben des Kompensationsventils 9, während der Kolben in entgegenge­ setzter Richtung über einen Anschluß 18 vom Druck vor dem Proportionalventil 8 beaufschlagt wird. Das Kompensa­ tionsventil 9 hält daher den Druckabfall am Proportional­ ventil 8 konstant. Die Verstellung des Proportionalven­ tils 8 erfolgt durch eine Stellvorrichtung 19, beispiels­ weise einen Handhebel, der über eine Steuerleitung 20 ein elektrisches Stellsignal f1 an das Proportionalventil 8 abgibt.

In gleicher Weise ist der Verbraucher 5 mit einem Zwei- Richtungs-Proportionalventil 8a ausgestattet, dem Stell­ signale f2 von einer Stellvorrichtung 19a über eine Steuerleitung 20a zugeführt werden.

Die Pumpe 1 besitzt ein Stellglied 21, das vom Steue­ rungsteil S einer Steuervorrichtung 22 mit einem Steuer­ signal b versorgt wird. Dieses Signal ist so gewählt, daß die Förderung der Pumpe gerade dem Bedarf der Ver­ braucher entspricht. Um diesen Bedarf festzustellen, wird der jeweils höhere Lastdruck in beiden Verbrauchern mit Hilfe eines Druck-Spannungs-Wandlers 23 bzw. 23a in ein elektrisches Lastdrucksignal y1 bzw. y2 umgesetzt, das den Eingängen 24 und 25 der Steuervorrichtung 22 zugeführt wird. Des weiteren besitzen die Wechselventile 14 einen Lagesensor 26 bzw. 26a, der mit einem Lage­ Spannungs-Wandler 27 bzw. 27a verbunden ist. Diese geben ein Lagesignal s1 bzw. s2 an die Eingänge 28 und 29 der Steuervorrichtung 22 ab. Ferner sind die Stellsignale f1 und f2 als Richtungssignale d1 und d2 an die Eingänge 30 bzw. 31 der Steuervorrichtung 22 geführt. Schließlich wird der Pumpendruck mittels eines Druck-Spannungs-Wand­ lers 32 in ein elektrisches Pumpendrucksignal p1 umge­ setzt und über einen Eingang 33 der Steuervorrichtung 22 zugeführt.

Im Normalbetrieb arbeiten die Verbraucher mit positiver Last. Das bedeutet, daß der Druck in der zuflußseitigen Motorleitung höher ist als in der abflußseitigen Motor­ leitung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt die Lage des Verschlußstücks 16 des Wechselventils 14 an, daß die Motorleitung 7 den höheren Lastdruck führt und daher im normalen Betrieb, also bei positiver Last, diese Leitung die zuflußseitige Motorleitung ist. Das Wechselventil 14 stellt daher einen ersten Vergleicher A dar, der feststellt, welche Motorleitung den höheren Lastdruck führt. Das Vergleichsergebnis wird in Form des Lagesignals s1 an einen zweiten Vergleicher B in der Steuervorrichtung 22 geführt.

Die Motorleitung 7 kann nur dann zuflußseitige Motorlei­ tung sein, wenn der Schieber des Proportionalventils 8 aufgrund des entsprechenden Stellsignals f1 nach links geschoben worden ist. Durch einen Vergleich des zugehöri­ gen Richtungssignals d1 und des Lagesignals s1 läßt sich daher feststellen, ob die vom Richtungssignal ge­ kennzeichnete zuflußseitige Motorleitung den höheren Druck führt (Normalbetrieb). Ist dies nicht der Fall, herrscht also auf der abflußseitigen Motorleitung der höhere Druck, dann arbeitet der Verbraucher 4 mit nega­ tiver Last. Er wird also von außen belastet. In diesem Fall muß der erfühlte Lastdruck, der als Lastdrucksignal y1 an die Steuervorrichtung 22 geleitet wird, anders als im Normalbetrieb verarbeitet werden.

Im einfachsten Fall wird der Förderzustand der Pumpe 1 im Normalbetrieb so eingestellt, daß der Pumpendruck geringfügig über dem höchsten Lastdruck liegt. Signal­ mäßig werden daher in der Steuervorrichtung 22 die Last­ drucksignale y1 und y2 miteinander verglichen und das Pumpendrucksignal p1 auf einen Wert gebracht, der etwas über dem höheren der beiden Lastdrucksignale liegt. Bei negativer Last jedoch bleibt der aus der abflußseiti­ gen Motorleitung stammende Lastdruck bei einem Vergleich der von den einzelnen Verbrauchern zugeführten Lastdruck­ signale unberücksichtigt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 werden für entspre­ chende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen benutzt. Unter­ schiedlich ist vor allem, daß die Zwei-Richtungs-Propor­ tionalventile 108, 108a korrigierte Stellsignale g1 bzw. g2 von in die Steuervorrichtung 122 integrierten Ventilreglern C bzw. D mit Kennfeldkorrektur erhalten und daher die Kompensationsventile 9 entfallen können. Diese Ventilregler werden mit dem Pumpendrucksignal p1 und dem Lastdrucksignal y1 bzw. y2 sowie mit einem die Lage des Schiebers des Proportionalventils kennzeich­ nenden Rückführsginal r1 bzw. r2 versorgt, mit deren Hilfe die Stellsignale f1 bzw. f2 der Stellvorrichtungen 119, 119a im Sinne eines proportionalen Betriebs korri­ giert werden. Die so korrigierten Stellsignale g1 und g2 werden dann den Proportionalventilen zugeführt. Die Rückführsignale r1 und r2 werden an die Eingänge 134 und 135 geleitet. Die Anschlüsse 124, 125, 130, 131 sind verdoppelt, was aber nur der Anschaulichkeit dient, weil es sich in der Praxis um interne Verbindungen handelt. Die Steuervorrichtung 122 enthält außer den beiden Ventilreglern C und D den Vergleicher B, der in ähnlicher Weise arbeitet wie in Fig. 1, und den Steuerungsteil S zur Einstellung des Förderzustandes der Pumpe 101.

Die Steuervorrichtung 122 weist eine digitale Signalver­ arbeitung auf. Die Kennfeldkorrekturen sind gespeichert. Der Speicher nimmt auch noch diejenigen Korrekturen auf, die wünschenswert sind, wenn vom Vergleicher B festgestellt wird, daß einer der Verbraucher mit nega­ tiver Last arbeitet.

Claims (5)

1. Hydraulisches System mit einer Pumpe und mindestens einem Verbraucher, der über zwei Motorleitungen zur Druckflüssigkeitszu- und -abfuhr mit einem von ei­ ner Stellvorrichtung in zwei Richtungen aus einer Neutralstellung betätigbaren Ventil verbunden ist, wobei jeder Motorleitung eine Lastdruckfühlstelle zugeordnet ist, ein erster Vergleicher feststellt, welche Motorleitung den höheren Lastdruck führt, und eine Steuervorrichtung in Abhängigkeit vom hö­ heren Lastdruck arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck-Spannungs-Wandler (23, 23a; 123, 123a) vorgesehen ist, der ein dem höheren Lastdruck entsprechendes elektrisches Lastdrucksignal (y1, y2) an die Steuervorrichtung (22; 122) abgibt, daß ein die Verlagerung des Ventils (8, 8a; 108, 108a) aus der Neutralstellung charakterisierendes Rich­ tungssignal (d1, d2) erzeugbar ist und daß die Steuervorrichtung (22; 122) einen zweiten Verglei­ cher (B) aufweist, der feststellt, ob die aus dem Richtungssignal (d1, d2) bestimmbare zuflußseitige Motorleitung (6, 7; 106, 107) den höheren Druck führt, und der in Abhängigkeit vom Vergleichsergeb­ nis das Lastdrucksignal (y1, y2) dahingehend ver­ arbeitet, daß es entweder für die Steuerung eines Betriebes mit positiver Last oder für die Steuerung eines Betriebes mit negativer Last herangezogen wird.

2. Hydraulisches System nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (22; 122) die Lastdruck- und Richtungssignale (y1, y2 und d1, d2) digital verarbeitet.

3. Hydraulisches System nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Vergleicher (A) ein Wechselventil (14, 14a; 114) ist, das die bei­ den Lastdruckfühlstellen (10, 11; 110, 111) mit einer gemeinsamen Lastdruckfühlleitung (15; 115) verbindet, daß der Druck-Spannungs-Wandler (23, 23a; 123, 123a) an diese Lastdruckfühlleitung (15; 115) angeschlossen ist, daß dem Wechselventil (14, 14a; 114) ein Lagesensor (26, 26a; 126) zugeordnet ist, der ein die Lage eines Verschlußstückes (16; 116) charakterisierendes Lagesignal (s1, s2) an die Steuervorrichtung (22; 122) abgibt, und daß der zweite Vergleicher (B) das tatsächliche Lagesignal (s1, s2) mit der aus dem Richtungssignal (d1, d2) zu erwartenden Lage des Verschlußstücks (16; 116) vergleicht.

4. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrich­ tung (122) für jedes Ventil (108, 108a) einen Ven­ tilregler (C, D) mit Kennfeldkorrektur aufweist, dem außer dem Lastdrucksignal (y1, y2) ein dem Pum­ pendruck entsprechendes Pumpendrucksignal (p1) zu­ führbar ist.

5. Hydraulisches System nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der dem Wechselventil (14, 14a; 114) zugeordnete Lagesensor (26, 26a; 126) fest­ stellt, ob das Verschlußstück (16; 116) eine Endla­ ge einnimmt oder nicht, und ein entsprechendes La­ gesignal (s1, s2) abgibt.