EP1558849B1 - Hydraulisches zweikreisbremssystem - Google Patents

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EP1558849B1
EP1558849B1 EP03753319A EP03753319A EP1558849B1 EP 1558849 B1 EP1558849 B1 EP 1558849B1 EP 03753319 A EP03753319 A EP 03753319A EP 03753319 A EP03753319 A EP 03753319A EP 1558849 B1 EP1558849 B1 EP 1558849B1
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EP
European Patent Office
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pressure
circuit
valve
double
circuits
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EP03753319A
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EP1558849A1 (de
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Thomas Weickert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Bosch Rexroth AG
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Publication date
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    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic two-circuit system for controlling consumers of a mobile device, in particular a tracked device according to the preamble of patent claim 1.
  • the document JP 10061608 refers to a dual-circuit system in which the pump lines of two variable displacement pumps are connectable via a Georgiaschaltventilanssen.
  • the interconnect valve assembly is supplied pilot pressure from the pump lines and load pressure reporting lines.
  • the invention has the object to provide a hydraulic dual-circuit system that allows a simple structure minimizing the energy losses in the case of interconnecting both circles.
  • the two-circuit hydraulic system has a connection valve arrangement with two valve devices, each of which prevents the interconnection of the two circuits in one of the circuits acting higher load pressure is reported at low pressure medium demand in the other circle with lower load pressure and high pressure medium requirement.
  • D. h. In both circles of the actual requirements corresponding load pressure is reported to the respective associated variable, so that in the case in which a high pressure at low pressure medium required in one of the circuits, the variable displacement pump is not raised and thus the energy losses are significantly minimized compared to the solution mentioned above.
  • the solution according to the invention makes it possible that, in the case where a high load pressure at high pressure medium requirement is present in one of the two circuits, this high load pressure is reported when switching into the second circuit, if a lower load pressure had previously occurred in this second circuit ,
  • the interconnecting valve assembly has two pressure compensators, each associated with one of the circuits. These pressure compensators are each acted upon in the opening direction of the tapped in the respective circuit load pressure and in the closing direction of the respective pump pressure. Furthermore, non-return valves or the like are provided in load pressure lines connected to the pressure compensators which, when the pressure compensator is open, prevent a higher circuit from the one connected from being signaled via the open pressure compensator in the circuit assigned thereto. That is, the message of this higher load pressure in the other circuit is only possible if the pressure compensator associated with the circle with higher load pressure opens.
  • the pressure compensators are acted upon in addition to the load pressure in the opening direction or by the force of a spring whose spring force is smaller than the pump ⁇ p.
  • valve assemblies for controlling the consumers and the chassis of the mobile device for example, the tracked device are assembled in a control block in a plate-like manner, it is preferred that the two pressure compensators and the associated check valves are combined in an intermediate plate, so that the Connection to the two circles is extremely easy.
  • the interconnection of the two circuits takes place automatically as a function of the pressures applied to the pressure compensators (pump pressure, load pressure).
  • pressure compensators pump pressure, load pressure
  • the output port of this directional valve connects, for example, in a basic position, the spring pressure of the associated pressure compensator with the tank, so that this pressure compensator always remains in the closed position and thus an interconnection of the two circuits on this pressure compensator is not possible.
  • the higher of the two pump pressures can be applied to this spring chamber. In this switching position, the respective pressure compensator is always open, and both circuits connected via this pressure compensator.
  • the third switching position is the spring chamber of the load pressure on - the Verschschaltventilanssen then operates in the above-described automatic mode.
  • the directional control valve is preferably designed as an electrically operated 4/3-way valve, which is arbitrarily switchable by the operator in one of the three above-described operating positions (automatic operation, locking the circuits and interconnecting the circuits).
  • the hydraulic dual-circuit system according to the invention can be used particularly advantageously in a caterpillar device in which the hydraulic motors for driving the two chains are actuated via one of the respective circles.
  • This excavator control 1 is constructed as a two-circuit system with two hydraulic circuits 2, 4, which are each supplied via a variable displacement pump, not shown, with pressure medium.
  • the excavator provided with the control shown in Figure 1 has a chassis with two chains whose traction drives are supplied via the two circuits 2, 4 independently with pressure medium.
  • other consumers of the excavator such as a slewing gear, a stick, a spoon or a boom, are controlled via the two-circuit system.
  • the control block which implements the excavator control according to FIG. 1 is designed in a disc construction, wherein the two variable displacement pumps, not shown, are connected to pressure ports P 1 and P 2 on the control block.
  • This also has a tank connection T and working connections A 1 , B 1 and A 3 , B 3 , to which the drive of the right or left chain is connected.
  • the other consumers of the excavator such as the drive of the slewing gear, the hydraulic cylinder for actuating the stem, the spoon or the boom are connected.
  • the illustrated control block further has two load pressure connections, hereinafter referred to as LS 1 and LS 2 , via which the load in the respective circuit 2, 4 acting load pressure and the flow control valve (not shown) of the variable displacement is performed, thus depending on this highest load pressure is controlled.
  • LS 1 and LS 2 load pressure connections
  • the control of the aforementioned consumer takes place in each case via a proportionally adjustable directional control valve 6, which in each case a pressure compensator 8 is connected downstream.
  • the directional control valve 6 has a variable measuring orifice forming a speed part and a directional part, wherein the metering orifice of the pressure compensator 8 is connected upstream and the directional part downstream of the pressure compensator 8 is arranged.
  • Each pressure balance 8 is in the closing direction acted upon by the load pressure and in the opening direction of the pressure downstream of the metering orifice of the directional control valve 6.
  • the pressure compensator piston adjusts itself in dependence on the applied control pressures in a control position in which the pressure drop across the orifice plate of the proportionally adjustable directional control valve 6 is kept contant, so that a load pressure independent flow control is possible.
  • Such LS controls are well known, so that can be dispensed with a detailed description of the structure of the directional control valve 6 and the downstream pressure compensator 8.
  • the control of the directional control valve 6 takes place in each case via pilot valves 10, 12, via which a control pressure is applied to the frontal control surfaces of a slide of the directional control valve 6. These pilot valves are actuated, for example, as a function of the actuating movement of a joystick.
  • each directional valve has two working ports, which are each connected via a working line 18 and 20 with the associated load ports A, B.
  • an output connection of the directional control valve 6 is connected via a tank line 22 to the tank connection T of the control block.
  • pressure limiting valves are provided in each case for limiting the maximum pressure supplied to the consumer, the pressure limiting valves with suction function delimiting the pressure at the working ports A 2 , B 2 , B 1 and B 3 and A 4 (not illustrated), so that when the consumer advances pressure medium can be sucked out of the tank in order to avoid cavitation phenomena.
  • a respective connected to the load pressure port LS of the two circuits 2, 4 load pressure signaling line 28, 30 is connected via an LS flow control valve 32 and 34 to the common tank line 22.
  • the pressure compensators 8 are designed so that they report in their fully open end position at its input pressure (downstream pressure of the orifice plate) in the load pressure line 28 and 30, so that in this is always the highest load pressure in the respective circuit 2 or 4 ,
  • the above-described directional valves with the associated pressure compensator 8, the pilot valves 10, 12 and the pressure relief valves 24, 25 may each be received in a disk or in a common control block.
  • an interconnecting valve arrangement 38 is provided in an intermediate disc 36, via which the pressure lines 14, 16 of the two hydraulic circuits 2, 4 can be interconnected in certain operating states, so that the actuated consumers of both variable displacement pumps are connected together Pressure medium to be supplied.
  • the Verschschaltventilan Aunt 38 has two pressure compensators 40, 42, which are each biased by a spring 44 in the direction of its open position.
  • the spring force of the spring is designed to be slightly below the pump ⁇ p. If this example, at about 20 bar, the spring force of the spring 44 will be approximately between 10 and 19 bar.
  • the upper pressure compensator 40 in FIG. 2 is assigned to the circuit 2 and the lower pressure compensator 42 to the circuit 4.
  • the voltage applied to the pressure line 14 (pump pressure) is guided to an effective in the closing direction control surface of the pressure compensator 40 and the voltage applied in the load pressure line 28 of the circuit 2 highest load pressure tapped via a control line 46 and guided to an effective in the opening direction control surface of the pressure compensator 40.
  • the control line 46 opens into the spring chamber for the spring 44 a.
  • the pressure in the pressure line 16 of the second circuit 4 is guided to a closing direction effective control surface of the pressure compensator 42 and the pressure in the load pressure signal line 30 via a further control line 48 in the spring chamber of the pressure compensator 42.
  • the two input ports P and LS of the pressure compensators 40, 42 are connected to the associated pressure lines 14 and 16 and the load pressure signaling lines 28 and 30, respectively. Upstream of the LS port of the pressure compensators 40, 42 is in each case a check valve 50, 52 is provided, which allows a flow of pressure medium from the load pressure signaling line 14 and 16 to the associated LS connection, but in the opposite direction shuts off.
  • the two output terminals A, B are connected to the load pressure signaling lines 28, 30 and the pressure lines 14, 16 of the other circle 2, 4.
  • the check valve 50 prevents that the higher, applied in the load pressure signal line 30 load pressure is reported in the load pressure signaling line 28 of the first circuit 2, so that the pressure level in this circle remains low and the energy losses described above do not occur.
  • the pressure compensator 50 throttles the pressure medium flow from the higher pressure level prevailing in the second circuit 4 to the pressure level required in the first circuit 2.
  • the pressure compensator 40 Due to the pressure drop in the first circuit 2 and the corresponding reduction of the pump pressure, the pressure compensator 40 is brought into its control position, so that the two circles 2, 4 are connected to each other. As a result of the connection of these two circuits, the pump pressure in the second circuit 4 also decreases, so that the pressure compensator 42 assigned to this circuit accordingly also opens, so that the two circuits 2, 4 are connected to one another via both pressure compensators 40, 42.
  • a kind of LUDV recirculation system sets in which is operated in subsaturation - the straight ahead of the tracked device is maintained and the connected consumer (boom) is supplied with pressure medium.
  • the interposing valve assembly 38 operates automatically and binds the two circuits 2, 4 in the event of undersaturation of one or both circuits. It may now be necessary for both circuits to be arbitrarily interconnected by the operator, for example to ensure optimum supply to one of the consumers. But it may also be necessary to lock the two circles against each other to prevent interconnection.
  • the control valve 54 shown in Figure 3 is designed as a 4/3-way valve and has a pressure port P, an LS port LS and a tank port T and a control port S which is connected to the leading to the spring chamber control line 46 and 48 respectively.
  • the LS connection is connected to the load pressure signaling line 28 or 30 of the respective circuit 2, 4.
  • the pressure port P is connected via a shuttle valve 56 with the two pressure lines 14, 16 of the two hydraulic circuits 2, 4 connectable. About the shuttle valve 56 is always the higher of the two pump pressures to the pressure port P out.
  • the pressure port P and LS port LS are shut off, and the control line 46 (48) connected to the tank port T. D. h.,
  • the respective pressure compensator 40, 42 is biased by the respective acting pump pressure in the closed position - the two pressure compensators 40, 44 are closed and the two circles 2, 4 locked against each other.
  • a hydraulic dual-circuit brake system for controlling consumers of a mobile device, such as a tracked device.
  • the two hydraulic circuits can be interconnected via a Georgiaschaltventilan Aunt, with a device, such as check valves, ensures that when interconnecting the circuits a higher load pressure at low pressure medium requirement in one of the circuits is not reported in the other circle with lower load pressure.
  • the interconnecting valve arrangement has two pressure compensators, which are each acted upon by the pump pressure and the load pressure in the associated circuit and which check valves are connected upstream.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Zweikreissystem zur Ansteuerung von Verbrauchern eines mobilen Gerätes, insbesondere eines Raupengerätes gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • In der US 6,170,261 B1 ist ein hydraulisches Zweikreissystem eines mobilen Gerätes, beispielsweise eines Ketten- oder Raupengeräts offenbart. Bei derartigen Raupengeräten hat das Fahrwerk zwei Ketten, die jeweils über einen der hydraulischen Kreise getrennt voneinander ansteuerbar sind. An die beiden hydraulischen Kreise des Kettengerätes sind des Weiteren noch ein Drehwerk sowie Aggregate der Ausrüstung, wie beispielsweise der Ausleger, der Löffelstiel und der Löffel angeschlossen. Jeder der beiden hydraulischen Kreise wird von einer Verstellpumpe mit Druckmittel gespeist, die in Abhängigkeit vom jeweils höchsten Lastdruck der Verbraucher im jeweils zugeordneten Kreis angesteuert werden.
  • Für den Fall, dass neben den beiden Ketten noch zumindest ein Verbraucher der Ausrüstung betätigt werden soll, besteht die Möglichkeit, zur Vermeidung einer Druckmittelunterversorgung beide hydraulischen Kreise zusammenzuschalten. Bei der in der US 6,170,261 B1 offenbarten Lösung erfolgt diese Zusammenschaltung der beiden hydraulischen Kreise über ein Zusammenschaltventil, über das die mit den beiden Pumpen verbundenen Druckleitungen sowie die Lastdruckmeldeleitungen der beiden Kreise zusammengeschaltet werden. Die Ansteuerung des Zusammenschaltventils erfolgt in Abhängigkeit von der Druckmittelzufuhr zum zusätzlichen Verbraucher. Zusätzlich kann der Bediener manuell eingreifen und die beiden Kreise zusammenschalten.
  • Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass beispielsweise bei der Ansteuerung eines an den einen hydraulischen Kreis angeschlossenen Verbraucher mit hohem Druckmittelbedarf und geringem Druck und bei Ansteuerung eines an den anderen Kreis angeschlossenen Verbrauchers mit geringem Mengenbedarf und hohem Druck beide Kreise über das Zusammenschaltventil verbunden werden, so dass der höhere Lastdruck des letztgenannten Kreises auch im erstgenannten Kreis anliegt. Aufgrund dieses höheren Lastdruckes wird die Pumpe des ersten Kreises hochgefahren, so dass beide Kreise auf das höhere Druckniveau angehoben werden. Der Druck im erstgenannt hydraulischen Kreis muss dann entsprechend wieder auf das erforderliche Druckniveau heruntergeregelt werden, was erhebliche Energieverluste zur Folge hat. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei der Lösung gemäss der US 6,170,261 B1 ein erheblicher schaltungstechnischer Aufwand zum Abgreifen des Last-drucks vom zusätzlichen Verbraucher und zur Ansteuerung des Zusammenschaltventils erforderlich ist.
  • Das Dokument JP 10061608 bezieht sich auf ein Zweikreissystem, bei dem die Pumpenleitungen von zwei Verstellpumpen über eine Zusammenschaltventilanordnung verbindbar sind. Der Zusammenschaltventilanordnung werden Vorsteuerdrücke von den Pumpenleitungen und Lastdruckmeldeleitungen zugeführt. Die vorstehend genannten Nachteile der US 6,170,261 können durch ein derartiges Zweikreissystem nicht beseitigt werden.
  • Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Zweikreissystem zu schaffen, das mit einfachem Aufbau eine Minimierung der Engergieverluste im Falle des Zusammenschaltens beider Kreise ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein hydraulisches Zweikreissystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß hat das hydraulische Zweikreissystem eine Zusammenschaltventilanordnung mit zwei Ventileinrichtungen, die jeweils verhindern, dass bei der Zusammenschaltung der beiden Kreise ein in einem der Kreise wirkender höherer Lastdruck bei geringem Druckmittelbedarf in den anderen Kreis mit niedrigerem Lastdruck- und hohem Druckmittelbedarf gemeldet wird. D. h., in beiden Kreisen wird der den tatsächlichen Anforderungen entsprechende Lastdruck zur jeweils zugeordneten Verstellpumpe gemeldet, so dass in dem Fall, in dem in einem der Kreise ein hoher Druck bei geringem Druckmittelbedarf anliegt, die Verstellpumpe nicht hochgefahren wird und somit die Energieverluste gegenüber der eingangs genannten Lösung erheblich minimiert sind. Die erfindungsgemässe Lösung lässt es jedoch zu, dass in dem Fall, in dem in einem der beiden Kreise ein hoher Lastdruck bei hohem Druckmittelbedarf ansteht, dieser hohe Lastdruck beim Zusammenschalten in den zweiten Kreis gemeldet wird, falls in diesem zweiten Kreis zuvor ein niedrigerer Lastdruck anstand.
  • Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Zusammenschaltventilanordnung zwei Druckwaagen, von denen jede einem der Kreise zugeordnet ist. Diese Druckwaagen werden jeweils in Öffnungsrichtung von dem im jeweiligen Kreis abgegriffenen Lastdruck und in Schliessrichtung vom jeweiligen Pumpendruck beaufschlagt sind. Des Weiteren sind in mit den Druckwaagen verbundenen Lastdruckleitungen Rückschlagventile oder dergleichen vorgesehen, die bei geöffneter Druckwaage verhindern, dass ein höherer, von dem einen zugeschalteten Kreis über die geöffnete Druckwaage in den dieser zugeordneten Kreis gemeldet wird. D. h., die Meldung dieses höheren Lastdruckes in den anderen Kreis ist nur dann möglich, wenn die dem Kreis mit höherem Lastdruck zugeordnete Druckwaage öffnet.
  • Die Lösung mit zwei Druckwaagen und zwei Rückschlagventilen ist äusserst einfach aufgebaut, wobei zur Ansteuerung lediglich die Pumpendrücke und die Lastdrücke abgegriffen werden müssen.
  • Bei dieser Variante wird es besonders bevorzugt, wenn die Druckwaagen zusätzlich zum Lastdruck in öffnungsrichtung bzw. durch die Kraft einer Feder beaufschlagt werden, deren Federkraft kleiner als das Pumpen-Δp ist.
  • In dem Fall, in dem die Ventilanordnungen zur Ansteuerung der Verbraucher und des Fahrwerks des mobilen Geräts beispielsweise des Raupengeräts in einem Steuerblock in Plattenbauweise zusammengefügt werden, wird es bevorzugt, dass die beiden Druckwaagen und die zugeordneten Rückschlagventile in einer Zwischenplatte zusammengefasst sind, so dass die Anbindung an die beiden Kreise äusserst einfach ist.
  • Bei der vorbeschriebenen Lösung erfolgt die Zusammenschaltung der beiden Kreise automatisch in Abhängigkeit von den an den Druckwaagen anliegenden Drücken (Pumpendruck, Lastdruck). Für den Fall, dass willkürlich eingegriffen werden soll, wird mit einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, den auf der in Öffnungsrichtung wirksamen Steuerfläche der Druckwaage wirkenden Steuerdruck - beispielsweise den Lastdruck - über ein Wegeventil abzugreifen. Der Ausgangsanschluss dieses Wegeventils verbindet beispielsweise in einer Grundstellung den mit dem Lastdruck beaufschlagten Federraum der zugeordneten Druckwaage mit dem Tank, so dass diese Druckwaage stets in Schliessstellung verbleibt und somit eine Zusammenschaltung der beiden Kreise über diese Druckwaage nicht möglich ist. In einer weiteren Schaltstellung des Wegeventils kann an diesen Federraum der höhere der beiden Pumpendrücke angelegt werden. In dieser Schaltstellung ist die jeweilige Druckwaage stets geöffnet, und beide Kreise über diese Druckwaage verbunden. In der dritten Schaltposition liegt am Federraum der Lastdruck an - die Zusammenschaltventilanordnung arbeitet dann im vorbeschriebenen Automatikmodus.
  • Das Wegeventil wird vorzugsweise als elektrisch betätigtes 4/3-Wegeventil ausgeführt, das willkürlich durch den Bediener in eine der drei vorbeschriebenen Betriebsstellungen schaltbar ist (Automatischer Betrieb, Verriegeln der Kreise und Zusammenschalten der Kreise).
  • Das erfindungsgemässe hydraulische Zweikreissystem lässt sich besonders vorteilhaft bei einem Raupengerät einsetzen, bei dem die Hydromotoren zum Antrieb der beiden Ketten über jeweils einen der Kreise angesteuert werden.
  • Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
  • Im folgenden wird ein bevorzugstes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 einen Auszug eines Schaltschemas eines Steuerblockes zur Ansteuerung eines Raupengerätes;
    • eine Detaildarstellung des Schaltschemas aus Figur 2 und
    • Figur 3 ein Wegeventil zur Ansteuerung von Druckwaagen des Schaltschemas gemäss Figur 2.
  • Diese Baggersteuerung 1 ist als Zweikreissystem mit zwei hydraulischen Kreisen 2, 4 aufgebaut, die jeweils über eine nicht dargestellte Verstellpumpe mit Druckmittel versorgt werden. Der mit der in Figur 1 dargestellten Steuerung versehene Bagger hat ein Fahrwerk mit zwei Ketten, deren Fahrantriebe über die beiden Kreise 2, 4 unabhängig voneinander mit Druckmittel versorgbar sind. Neben dem Fahrantrieb werden über das Zweikreissystem noch weitere Verbraucher des Baggers, wie beispielsweise ein Drehwerk, ein Stiel, ein Löffel oder ein Ausleger angesteuert.
  • Der die Baggersteuerung gemäss Figur 1 realisierende Steuerblock ist in Scheibenbaueise ausgeführt, wobei die beiden nicht dargestellten Verstellpumpen an Druckanschlüsse P1 und P2 an den Steuerblock angeschlossen sind. Dieser hat des Weiteren noch einen Tankanschluss T sowie Arbeitsanschlüsse A1, B1 sowie A3, B3, an die der Antrieb der rechten bzw. linken Kette angeschlossen ist. An weitere Anschlüsse A2, B2 und A4, B4 etc. werden die weiteren Verbraucher des Baggers, wie beispielsweise der Antrieb des Drehwerks, die Hydrozylinder zur Betätigung des Stiels, des Löffels oder des Auslegers angeschlossen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass an die Anschlüsse A2, B2 der Ausleger und an den Anschluss A4, B4 der Löffel angeschlossen sind.
  • Der dargestellte Steuerblock hat des Weiteren zwei Lastdruckanschlüsse, im folgenden LS1 und LS2 genannt, über die der im jeweiligen Kreis 2, 4 wirkende Lastdruck abgegriffen und zum Förderstromregelventil (nicht dargestellt) der Verstellpumpe geführt wird, die somit in Abhängigkeit von diesem höchsten Lastdruck angesteuert wird.
  • Die Ansteuerung der vorgenannten Verbraucher erfolgt jeweils über ein proportional verstellbares Wegeventil 6, dem jeweils eine Druckwaage 8 nachgeschaltet ist. Das Wegeventil 6 hat einen eine veränderliche Messblende ausbildenden Geschwindigkeitsteil und einen Richtungsteil, wobei die Messblende der Druckwaage 8 vorgeschaltet ist und der Richtungsteil stromabwärts der Druckwaage 8 angeordnet ist. Jede Druckwaage 8 ist in Schliessrichtung vom Lastdruck und in Öffnungsrichtung von dem Druck stromabwärts der Messblende des Wegeventils 6 beaufschlagt. Der Druckwaagenkolben stellt sich in Abhängigkeit von den anliegenden Steuerdrücken in eine Regelposition ein, in der der Druckabfall über der Messblende des proportional verstellbaren Wegeventils 6 kontant gehalten wird, so dass eine lastdruckunabhängige Volumenstromsteuerung ermöglicht wird. Derartige LS-Steuerungen sind hinlänglich bekannt, so dass auf eine ausführliche Beschreibung des Aufbaus des Wegeventils 6 und der nachgeschalteten Druckwaage 8 verzichtet werden kann. Die Ansteuerung des Wegeventils 6 erfolgt jeweils über Pilotventile 10, 12, über die ein Steuerdruck an die stirnseitigen Steuerflächen eines Schiebers des Wegeventils 6 angelegt wird. Diese Pilotventile werden beispielsweise in Abhängigkeit von der Stellbewegung eines Joysticks betätigt.
  • Die Anschlüsse der Wegeventile 6 sind über eine Druckleitung 14, 16 mit dem Druckanschluss P1 bzw. P2 verbunden. Des Weiteren hat jedes Wegeventil zwei Arbeitsanschlüsse, die jeweils über eine Arbeitsleitung 18 bzw. 20 mit den zugeordneten Verbraucheranschlüssen A, B verbunden sind. Zur Rückführung des Druckmittels vom Verbraucher ist ein Ausgangsanschluss des Wegeventils 6 über eine Tankleitung 22 mit dem Tankanschluss T des Steuerblocks verbunden.
  • In den Arbeitsleitungen sind zur Begrenzung des maximalen, zum Verbraucher geführten Druckes jeweils noch Druckbegrenzungsventile vorgesehen, wobei die den Druck an den Arbeitsanschlüssen A2, B2, B1 und B3 sowie A4 (nicht dargestellt) begrenzenden Druckbegrenzungsventile mit Nachsaugfunktion ausgeführt sind, so dass bei einem Voreilen des Verbrauchers Druckmittel aus dem Tank nachgesaugt werden kann um Kavitätserscheinungen zu vermeiden. Eine jeweils an den Lastdruckanschluss LS der beiden Kreise 2, 4 angeschlossene Lastdruckmeldeleitung 28, 30 ist über ein LS-Stromregelventil 32 bzw. 34 mit der gemeinsamen Tankleitung 22 verbunden.
  • Die Druckwaagen 8 sind so ausgeführt, dass sie in ihrer voll aufgesteuerten Endposition den an ihrem Eingang anliegenden Druck (Druck stromabwärts der Messblende) in die Lastdruckleitung 28 bzw. 30 melden, so dass in dieser stets der höchste Lastdruck im jeweiligen Kreis 2 oder 4 liegt.
  • Die vorbeschriebenen Wegeventile mit der zugeordneten Druckwaage 8, den Pilotventilen 10, 12 sowie den Druckbegrenzungsventilen 24, 25 können jeweils in einer Scheibe oder in einem gemeinsamen Steuerblock aufgenommen sein. Zur Verbindung der beiden hydraulischen Kreise 2, 4 ist in einer Zwischenscheibe 36 eine Zusammenschaltventilanordnung 38 vorgesehen, über die bei bestimmten Betriebszuständen die Druckleitungen 14, 16 der beiden hydraulischen Kreise 2, 4 zusammengeschaltet werden können, so dass die angesteuerten Verbraucher von beiden Verstellpumpen gemeinsam mit Druckmittel versorgt werden.
  • Der Aufbau der Zusammenschaltventilanordnung wird anhand der vergrösserten Darstellung gemäss Figur 2 erläutert.
  • Die Zusammenschaltventilanordnung 38 hat zwei Druckwaagen 40, 42, die jeweils über eine Feder 44 in Richtung ihrer Öffnungsstellung vorgespannt sind. Die Federkraft der Feder ist so ausgelegt, dass sie etwas unterhalb des Pumpen-Δp liegt. Liegt dieses beispielsweise bei etwa 20 bar, so wird die Federkraft der Feder 44 etwa zwischen 10 und 19 bar liegen.
  • Die in Figur 2 obere Druckwaage 40 ist dem Kreis 2 und die untere Druckwaage 42 dem Kreis 4 zugeordnet. Der an der Druckleitung 14 anliegende Druck (Pumpendruck) wird zu einer in Schliessrichtung wirksamen Steuerfläche der Druckwaage 40 geführt und der in der Lastdruckleitung 28 des Kreises 2 anliegende höchste Lastdruck über eine Steuerleitung 46 abgegriffen und zu einer in Öffnungsrichtung wirksamen Steuerfläche der Druckwaage 40 geführt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mündet die Steuerleitung 46 in den Federraum für die Feder 44 ein.
  • Entsprechend wird der Druck in der Druckleitung 16 des zweiten Kreises 4 zu einer in Schliessrichtung wirksamen Steuerfläche der Druckwaage 42 und der Druck in der Lastdruckmeldeleitung 30 über eine weitere Steuerleitung 48 in den Federraum der Druckwaage 42 geführt.
  • Die beiden Eingangsanschlüsse P und LS der Druckwaagen 40, 42 sind mit den zugeordneten Druckleitungen 14 bzw. 16 und den Lastdruckmeldeleitungen 28 bzw. 30 verbunden. Stromaufwärts des LS-Anschlusses der Druckwaagen 40, 42 ist jeweils ein Rückschlagventil 50, 52 vorgesehen, das eine Druckmittelströmung von der Lastdruckmeldeleitung 14 bzw. 16 zum zugeordneten LS-Anschluss ermöglicht, in Gegenrichtung jedoch absperrt.
  • Die beiden Ausgangsanschlüsse A, B sind mit den Lastdruckmeldeleitungen 28, 30 bzw. den Druckleitungen 14, 16 des jeweils anderen Kreises 2, 4 verbunden.
  • Die Funktion dieser Zusammenschaltventilanordnung wird anhand zweier Betriebszustände der Baggersteuerung erläutert.
  • Es sei zunächst angenommen, dass ein Betriebszustand vorliegt, bei dem der an die Arbeitsanschlüsse A2, B2 angeschlossene Verbraucher, beispielsweise der Stiel viel Druckmittel benötigt und entsprechend ein vergleichsweise geringer Pumpendruck im hydraulischen Kreis 2 anliegt. Der an die Arbeitsanschlüsse A4, B4 des zweiten Kreises 4 angeschlossene Verbraucher, beispielsweise der Ausleger soll dagegen nur eine geringe Druckmittelmenge bei einem vergleichsweise hohen Pumpendruck benötigen. Bei diesem Betriebszustand wird die dem zweiten Kreis 4 Δpp zugeordnete Druckwaage 42 durch den hohen Pumpendruck in ihrer Schließstellung gehalten, während die dem ersten Kreis 2 zugeordnete Druckwaage 40 aufgrund des abgefallenen Pumpendruckes in eine Regelposition gebracht wird, in der die Anschlüsse P, LS mit den Anschlüssen A, B verbunden sind. Dadurch kann die den zweiten Kreis 4 zugeordnete Verstellpumpe Druckmittel zu dem an den ersten Kreis 2 angeschlossenen Stiel (Anschlüsse A2, B2) fördern, so dass der höhere Druckmittelbedarf dieses Verbrauchers gesichert ist. Das Rückschlagventil 50 verhindert dabei, dass der höhere, in der Lastdruckmeldeleitung 30 anliegende Lastdruck in die Lastdruckmeldeleitung 28 des ersten Kreises 2 gemeldet wird, so dass das Druckniveau in diesem Kreis gering bleibt und die eingangs beschriebenen Energieverluste nicht auftreten. In ihrer Regelposition drosselt die Druckwaage 50 die Druckmittelströmung von dem höheren, im zweiten Kreis 4 herrschenden Druckniveau auf das im ersten Kreis 2 benötigte Druckniveau ab.
  • Es sei nun angenommen, dass sich das Raupengerät in Geradeausfahrt befindet und dabei beide Ketten mit der vollen Druckmittelmenge versorgt werden. Beide Verstellpumpen sind vollständig hochgefahren und die Druckwaagen werden in Schliessrichtung mit dem maximalen Pumpendruck beaufschlagt und sind somit geschlossen und beide Kreise 2, 4 voneinander getrennt. Wird nun ein weiterer Verbraucher, beispielsweise der Ausleger (Anschlüsse A2, B2) zugeschaltet, so sinkt aufgrund des Druckmittelbedarfs dieses Verbrauchers der Druck im ersten Kreis 2 ab. Ohne Zusammenschaltventilanordnung 38 würde dann die linke Kette (Anschluss A1, B1) nicht hinreichend mit Druckmittel versorgt, so dass das Raupengerät eine Kurve fährt. Dies wird durch die Zusammenschaltvorrichtung 30 jedoch in folgender Weise verhindert.
  • Durch den Druckabfall im ersten Kreis 2 und der entsprechenden Absenkung des Pumpendruckes wird die Druckwaage 40 in ihre Regelposition gebracht, so dass die beiden Kreise 2, 4 miteinander verbunden sind. Durch die Verbindung dieser beiden Kreise sinkt auch der Pumpendruck im zweiten Kreis 4 ab, so dass entsprechend auch die diesem Kreis zugeordnete Druckwaage 42 öffnet, so dass die beiden Kreise 2, 4 über beide Druckwaagen 40, 42 miteinander verbunden sind. D. h., es stellt sich eine Art LUDV-Einkreissystem ein, das in Untersättigung betrieben wird - die Geradeausfahrt des Raupengeräts bleibt erhalten und der zugeschaltete Verbraucher (Ausleger) wird mit Druckmittel versorgt.
  • Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel arbeitet die Zusammenschaltventilanordnung 38 automatisch und bindet die beiden Kreise 2, 4 im Falle einer Untersättigung eines oder beider Kreise. Es kann nun erforderlich sein, dass beide Kreise willkürlich vom Bediener zusammengeschaltet werden, um beispielsweise eine optimale Versorgung eines der Verbraucher zu gewährleisten. Es kann aber auch genauso erforderlich sein, die beiden Kreise gegeneinander zu verriegeln, um ein Zusammenschalten zu verhindern.
  • Diese Varianten lassen sich auf vergleichsweise einfache Weise dadurch realisieren, dass die beiden Steuerleitungen 46, 48 nicht direkt zu der in Öffnungsrichtung wirkenden Steuerfläche der Druckwaagen 40, 42 (Federraum) geführt sind sondern jeweils über ein Steuerventil 54, wie es in Figur 3 dargestellt ist.
  • Das in Figur 3 dargestellte Steuerventil 54 ist als 4/3-Wegeventil ausgeführt und hat einen Druckanschluss P, einen LS-Anschluss LS sowie einen Tankanschluss T und einen Steueranschluss S der mit der zum Federraum führenden Steuerleitung 46 bzw. 48 verbunden ist. Der LS-Anschluss ist an die Lastdruckmeldeleitung 28 bzw. 30 des jeweiligen Kreises 2, 4 angeschlossen. Der Druckanschluss P ist über ein Wechselventil 56 mit den beiden Druckleitungen 14, 16 der beiden hydraulischen Kreise 2, 4 verbindbar. Über das Wechselventil 56 wird stets der höhere der beiden Pumpendrücke zum Druckanschluss P geführt. In der dargestellten Grundstellung (0) des Steuerventils 54 sind der Druckanschluss P und LS-Anschluss LS abgesperrt, und die Steuerleitung 46 (48) mit dem Tankanschluss T verbunden. D. h., im Federraum wirkt der Tankdruck, so dass die jeweilige Druckwaage 40, 42 durch den jeweils wirkenden Pumpendruck in Schliesstellung vorgespannt ist - die beiden Druckwaagen 40, 44 sind geschlossen und die beiden Kreise 2, 4 gegeneinander verriegelt.
  • Beim Umschalten des elektrisch betätigten Steuerventils 54 in die Schaltstellung (a) wird der im jeweiligen Kreis 2, 4 anliegende Lastdruck in die Steuerleitung 46 (48) durchgeschaltet - die Zusammenschaltventilanordnung 38 arbeitet in der gleichen Weise, wie sie anhand der Figuren 1 und 2 erläutert wurde.
  • Beim Umschalten des Steuerventils 54 in die mit (b) gekennzeichnete Stellung wird der Druckanschluss P mit dem Steueranschluss S verbunden, so dass im Federraum der höhere der beiden Pumpendrücke wirksam ist und die zugeordnete Druckwaage 40 (42) durch die Kraft der Feder 44 in der Öffnungsstellung gehalten wird. D. h., das System wird dann als Einkreissystem betrieben, bei dem die Verbraucher durch beide Pumpen' mit Druckmittel versorgt werden.
  • Offenbart ist ein hydraulisches Zweikreisbremssystem zur Ansteuerung von Verbrauchern eines mobilen Gerätes, beispielsweise eines Raupengerätes. Die beiden hydraulischen Kreise können über eine Zusammenschaltventilanordnung zusammengeschaltet werden, wobei über eine Einrichtung, beispielsweise Rückschlagventile, sichergestellt ist, dass bei einer Zusammenschaltung der Kreise ein höherer Lastdruck bei geringem Druckmittelbedarf in einem der Kreise nicht in dem anderen Kreis mit niedrigerem Lastdruck gemeldet wird. Bei einer bevorzugten Variante hat die Zusammenschaltventilanordnung zwei Druckwaagen, die jeweils vom Pumpendruck und vom Lastdruck im zugeordneten Kreis beaufschlagt sind und denen Rückschlagventile vorgeschaltet sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Baggersteuerung
    2
    erster Kreis
    4
    zweiter Kreis
    6
    Wegeventil
    8
    Druckwaage
    10
    Pilotventil
    12
    Pilotventil
    14
    Druckleitung
    16
    Druckleitung
    18
    Arbeitsleistung
    20
    Arbeitsleistung
    22
    Tankleitung
    24
    Druckbegrenzungsventile
    26
    Druckbegrenzungsventile
    28
    Lastdruckmeldeleitung
    30
    Lastdruckmeldeleitung
    32
    LS-Stromregelventil
    34
    LS-Stromregelventil
    36
    Zwischenscheibe
    38
    Zusammenschaltventilanordnung
    40
    Druckwaage
    42
    Druckwaage
    44
    Feder
    46
    Steuerleitung
    48
    Steuerleitung
    50
    Rückschlagventil
    52
    Rückschlagventil
    54
    Steuerventil
    56
    Wechselventil

Claims (8)

  1. Hydraulisches Zweikreissystem zur Ansteuerung von Verbrauchern eines mobilen Gerätes, insbesondere eines Raupengerätes, wobei jedem hydraulischen Kreis (2, 4) eine Verstellpumpe zugeordnet ist, über die die zugeordneten Verbraucher mit Druckmittel versorgbar sind und wobei die beiden Kreise (2, 4) über eine Zusammenschaltventilanordnung (38) derart miteinander verbindbar sind, dass die Verstellpumpe des einen Kreises (2, 4) Druckmittel in den anderen Kreis (4, 2) fördert, so dass dieser andere Kreis (4, 2) über beide Verstellpumpen mit Druckmittel versorgbar ist, und wobei die Verstellpumpen jeweils in Abhängigkeit vom Lastdruck im jeweils zugeordneten Kreis (2, 4) angesteuert sind, wobei die Zusammenschaltventilanordnung (38) zwei Ventileinrichtungen (40, 42; 50, 52) hat, von denen jede einem der Kreise (2, 4) zugeordnet ist und über die in Abhängigkeit vom Lastdruck und vom Pumpendruck in dem einen, zugeordneten Kreis (2, 4) die Verbindung zu dem anderen Kreis (4, 2) aufsteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass über die Zusammenschaltventilanordnung (38) die den Lastdruck führenden Leitungsabschnitte (28, 30) der beiden Kreise verbindbar sind und die Verbindung der den Lastdruck führenden Leitungsabschnitte derart gestaltet ist, dass der Lastdruck vom anderen Kreis (4, 2) nicht in den einen, zugeordneten Kreis (2, 4) gemeldet werden kann.
  2. Zweikreissystem nach Patentanspruch 1, wobei die Zusammenschaltventilanordnung (38) zwei Druckwaagen (40, 42) hat, von denen eine Druckwaage (40) von dem in einen der Kreise (2) wirkenden Pumpendruck in Schliessrichtung und dem Lastdruck in Öffnungsrichtung und die andere Druckwaage (42) entsprechend vom Pumpendruck und vom Lastdruck im anderen Kreis (4) beaufschlagt ist, und über die Druck- und LS-Leitungen (14, 16; 28, 30) der beiden Kreise (2, 4) verbindbar sind, wobei in den LS-Leitungen (28, 30) Rückschlagventile (50, 52) vorgesehen sind, die eine Steuerölströmung vom Kreis (2, 4) mit dem höheren Lastdruck in den Kreis (4, 2) mit dem niedrigeren Lastdruck verhindern.
  3. Zweikreissystem nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Druckwaagen (40, 42) jeweils eine in Öffnungsrichtung wirksame Feder (44) haben, deren Federkraft kleiner als der Druckabfall an der Pumpe ist.
  4. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Zusammenschaltventilanordnung (38) in einer Zwischenplatte (36) eines Ventilblocks aufgenommen ist.
  5. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Verriegelungseinrichtung (54) zum Verriegeln der Zusammenschaltventilanordnung, so dass Wahlweise ein Zwei- oder Einkreissystem einstellbar ist.
  6. Zweikreissystem nach Patentanspruch 2 und 6, wobei die Verriegelungseinrichtung jeweils ein einer Druckwaage (40, 42) zugeordnetes Steuerventil (54) hat, über das ein Federraum der Druckwaage (40, 42) wahlweise mit dem Lastdruck im zugehörigen Kreis (2, 4), mit dem Tankdruck oder mit dem höheren der Pumpendrücke beaufschlagbar ist.
  7. Zweikreissystem nach Patentanspruch (6), wobei das Steuerventil (54) ein elektrisch betätigtes 4/3-Wegeventil ist.
  8. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Verbraucher Fahrwerksantriebe für zwei Ketten eines Raupengeräts sowie weitere Agregate der Ausrüstung des Raupengeräts wie beispielsweise Löffel, Stiel, Ausleger sowie ein Drehwerk sind.
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