EP1691084A2 - Hydraulic arrangement for dampening vibrations - Google Patents

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EP1691084A2
EP1691084A2 EP05112154A EP05112154A EP1691084A2 EP 1691084 A2 EP1691084 A2 EP 1691084A2 EP 05112154 A EP05112154 A EP 05112154A EP 05112154 A EP05112154 A EP 05112154A EP 1691084 A2 EP1691084 A2 EP 1691084A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic
pressure
arrangement according
bottom side
boom
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05112154A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Eric R. Anderson
Russell A. Schneidewind
William D. Robinson
Daniel L. Pflieger
Daniel W. Williams
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.)
Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deere and Co filed Critical Deere and Co
Publication of EP1691084A2 publication Critical patent/EP1691084A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • E02F9/2207—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function for reducing or compensating oscillations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/044—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed by means in the return line, i.e. "meter out"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/008—Reduction of noise or vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
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    • F15B2211/46—Control of flow in the return line, i.e. meter-out control
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    • F15B2211/6313—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a load pressure
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    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6336—Electronic controllers using input signals representing a state of the output member, e.g. position, speed or acceleration
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    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6653—Pressure control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic arrangement for a boom-mounted work vehicle, comprising at least one hydraulic cylinder having a piston bottom side and a piston rod side, a hydraulic source, a hydraulic tank, a main control valve which is fluidly connected to the piston bottom side, the piston rod side, the hydraulic pump and the hydraulic tank. and a vibration damping device operable in a first state and in a second state. Furthermore, the invention relates to a work vehicle with a hydraulic arrangement and a method for vibration damping of a work vehicle.
  • vibration damping systems are known and usually include a valve which connects a boom cylinder with a hydraulic accumulator, the hydraulic accumulator ultimately acts as a shock absorber. All of these systems are designed to be flexible and to absorb shocks between the work area and the frame, thereby increasing ride comfort for the driver and vehicle stability. A disadvantage is that such systems are complex and expensive and take up a considerable amount of space on the vehicle.
  • the object underlying the invention is seen to provide a system and a method for improving the handling characteristics, which is based on the use of expensive, complex and space-consuming components such.
  • the system and method for the entire operating conditions of a work vehicle should be optimally used.
  • a hydraulic arrangement of the type mentioned above is provided with a vibration damping device which is fluidly connected to the piston bottom side, the piston rod side, the main control valve and the hydraulic tank, wherein in the first state of the vibration damping device, a hydraulic fluid flow from the piston bottom side is made possible to the hydraulic tank when the hydraulic fluid on the piston bottom side assumes a pressure that is higher, as a limiting pressure of a first stage, wherein the boom moves from a first received position to a second position when the hydraulic fluid flows from the piston bottom side into the hydraulic tank, wherein in the first state of the vibration damping device, the hydraulic fluid flow from the piston bottom side to the hydraulic tank of the vibration damping device is automatically interruptible when the hydraulic fluid on the piston bottom side assumes a pressure which is less than the limiting pressure of the first stage, and wherein the main control valve in a first position automatically allows hydraulic fluid from the hydraulic source to the piston bottom side flows and the boom of the second Position moves toward the first position, wherein the limiting pressure is automatically set to a limiting
  • the hydraulic arrangement comprises a valve arrangement for controlling a hydraulic cylinder, with which a boom or a working tool can be manipulated.
  • the valve assembly includes a proportional pressure relief valve and an electromagnetic switching valve which are connected in parallel with an electro-hydraulic main control valve.
  • the proportional pressure relief valve connects the piston side of the hydraulic cylinder to a hydraulic tank and the electromagnetic switching valve connects the rod side of the hydraulic cylinder to the hydraulic tank.
  • a control unit supplies control signals to the electromagnetic switching valve and to the main electro-hydraulic control valve.
  • the work vehicle 1 shows a side view of an exemplary embodiment of a work vehicle 1 equipped with a hydraulic arrangement according to the invention.
  • the work vehicle 1 comprises a chassis 10 with a cab 34, a front frame part 20, a rear frame part 30, front wheels 22, rear wheels 32, a work tool 70 a boom 50 and a hydraulic cylinder 60 which is pivotally connected to the front frame part 20 at a pivot point 60a and pivotally connected to the boom 70 at a pivot point 60b.
  • the boom 50 and hydraulic cylinder 60 are rigidly connected to the front frame area when the hydraulic cylinder 60 carries a load on the boom 50 without vibration damping.
  • the weight of the boom 50 as well as a linkage 80 and the work implement 70 are carried in a relatively stiff or fixed position with respect to the front frame portion 20, resulting in this load being predominantly taken up by the front wheels 22 and the center of gravity of the Vehicle relocated.
  • the rigidity of the cantilever 50 has the effect that the cantilever 50 is an equivalent rigid part of the front frame portion 20. This may result in the ride characteristics of the vehicle 1 being rough and stability being limited when traveling over uneven terrain at higher speeds.
  • FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of an exemplary embodiment of the hydraulic arrangement 100 according to the invention.
  • the hydraulic arrangement 100 comprises a hydraulic cylinder 60, a hydraulic vibration damping device 110, a main electro-hydraulic control valve 120, a hydraulic pump 125, an electronic control unit 130, a mode switch 140 with at least one first and a second shift position, and a load 95, which in this case, the boom 50 and the tool 70 includes.
  • the weight of the load 95 may increase by adding material to be transported to the work implement 70.
  • the hydraulic cylinder 60 includes a piston 67 having first and second piston surfaces 67a, 67b, a piston rod 64, a piston bottom side 61, a piston rod side 62, a cylindrical wall 63, a first end wall 65, and a second end wall 66
  • the piston rod side 62 includes the second piston surface 67b, the second end wall 66, and a second cylindrical portion 63b of the first piston wall 67a cylindrical wall 63, between the second piston surface 67b and the second end wall 66.
  • the volumes of the piston bottom side 61 and the Piston rod side 62, as well as the lengths of the first and second cylindrical portions 63a, 63b, change as the hydraulic cylinder 60 retracts or retracts.
  • the vibration damping device comprises a first valve portion 111, which is hydraulically connected to the piston bottom side 61 and a hydraulic tank 90, and a second valve portion, which is connected to the piston rod side 62 and Hydraulic tank 90 connected electromagnetic switching valve 112 includes.
  • the first valve region 111 comprises an electrohydraulic 3/2-way activation valve 111a, a pilot pressure-controlled 2/2-way valve 111b and an electro-hydraulic, adjustable pressure limiting valve 111c for adjusting the vibration damping.
  • the second valve region comprises the electromagnetic closing valve 112 designed as a solenoid valve, which connects the piston rod side 62 with the hydraulic tank 90.
  • the vibration damping device 110 is hydraulically connected to the piston bottom side 61, the piston rod side 62 and the hydraulic tank 90 at the connection points 110a, 110b and 110c.
  • FIG. 4 schematically shows the signal flow which is received or transmitted by the control unit 130.
  • the control unit 130 sends control signals to the main electro-hydraulic control valve 120 and to the vibration damping device 110, in particular to the electro-hydraulic activation valve 111a for vibration damping, to the electro-hydraulic, controllable
  • the control unit 130 calculates the transmitted signals based on the signals received from a pressure transducer 145, an angle sensor 135, the mode switch 140, and a joystick 150.
  • FIG. 5 schematically shows a part of the hydraulic circuit diagram of FIG. 2.
  • the main electromagnetic control valve 120, the variable hydraulic pump 125 and the hydraulic tank 90 are shown.
  • the electro-hydraulic main control valve 120 is a directional control valve known in the art.
  • the main control valve 120 is hydraulically connected to the piston bottom side 61, the piston rod side 62, the hydraulic pump 125, and the hydraulic tank 90 via the ports 120 a, 120 b, 120 c, and 120 d, and is controlled by signals sent from the control unit 130.
  • the main control valve 120 is controllable via at least two modes: (1) the regular working mode in which the vibration damping function is deactivated and the main control valve 120 is operated as a simple directional control valve for controlling the conventional work functions, and (2) the vibration damping mode in which the main control valve 120 is operated as an addition to the vibration damping device 110.
  • the control unit 130 is known in the art and may be configured as a hardwired system, as a switch relays system, or as a digital electronic system.
  • the controller 130 controls the main electrohydraulic control valve 120 in the regular Operating mode via signals sent to it by a joystick 150.
  • the mode switch 140 is in its second switch position, the main electro-hydraulic control valve 120 is operated according to a second mode, e.g. B. a vibration damping mode.
  • a second mode e.g. B. a vibration damping mode.
  • An exemplary embodiment of the mode switch 140 is a toggle switch operated by an operator that is well known to those skilled in the art.
  • FIG. 7 shows a system according to the prior art, which provides for the use of a hydraulic accumulator 160 for implementing a vibration damping.
  • a hydraulic accumulator 160 has a complex structure and is large in volume.
  • the hydraulic accumulator 160 may include an input 161, a piston 162, a gas chamber 163 containing a gas 163a, a cylindrical hydraulic accumulator wall 164 having an inner surface 164a, a first end wall 165 having one within the hydraulic accumulator 160 located first end surface 165a, a second end wall 166 and a storage chamber 167 and a gas inlet 168 include.
  • the storage chamber 167 includes a first exposed barrel portion 164a ', which is a portion of the inner surface 164a exposed to a hydraulic fluid flowing into the hydraulic accumulator 160, the first end wall 165, and a first piston surface 162a.
  • the gas chamber 163 includes the second end wall 166, a second piston surface 162 b, and a second exposed cylinder portion 164 a ", which is a portion of the inner surface 164 a exposed to the gas 163 a and disposed between the second piston surface 162 a and the second end wall 166.
  • the length of the second exposed cylindrical portion 164a "changes, flows as soon as pressurized hydraulic fluid in the hydraulic reservoir 160 and flows out.
  • the volume of the gas chamber 163 changed under pressure from the inflowing hydraulic fluid from a first volume V 1 to a second volume V 2 as shown in Figures 8 and 9.
  • the accumulator pressure P A corresponds approximately to the fluid pressure P F of the hydraulic fluid in the hydraulic accumulator 160th
  • FIG. 6 shows an exemplary inventive algorithm 200 for the alternative vibration damping described above.
  • the process for this exemplary algorithm 200 includes three essential sections: (1) setting the mode 200a, (2) comparing and calculating 200b, and (3) adjusting 200c.
  • step 201 The setting of the mode 200a for the process begins with step 201 with a check of the position of the mode switch 140. If the mode switch 140 is not in its second switch position, step 205 is proceeded to, in which the vibration damping device 110 is brought into a second state or is deactivated or remains in the second state or disabled, if it was already in the second state or disabled.
  • step 205 is proceeded to, in which the vibration damping device 110 is brought into a second state or is deactivated or remains in the second state or disabled, if it was already in the second state or disabled.
  • steps 210 and 220 In which an angle value A R of the angle sensor 135 and a static initial pressure P S from the pressure transducer 145 is determined and the vibration damping device 110 is brought into a first state.
  • the value for the initial pressure P s is determined from filtered signals of the pressure transducer 145 in order to minimize the influence of recorded instantaneous pressure peaks.
  • the comparing and calculating section 200b starts immediately after the mode setting section 200a, and starts with step 230, where it is determined whether a changed angle value A C for the boom 50 has occurred by operating the joystick 150. If a changed angle value A C has been determined on the basis of an actuation of the joystick 150, then the process proceeds to step 210.
  • step 230 If it is determined in step 230 that the modified angle value A C was not due to an actuation of the joystick 150, then the calculation is continued in step 240.
  • ⁇ A and P s are then used in step 245 to calculate a theoretical accumulator pressure P A based on the model illustrated in FIGS. 8 and 9.
  • the storage pressure P A for this particular hydraulic accumulator 160 is based on the volume changes of the gas chamber 163 as a result of the positional change of the piston 162 with a constant amount of gas 163a in the gas chamber 163.
  • the displacement of the piston 162 is calculated from the amount of hydraulic fluid discharged from the Piston bottom side 61 flows into the hydraulic accumulator 160 and corresponds to a volume which is needed to the Boom 50 to move the angular difference .DELTA.A.
  • the accumulator pressure P A can be calculated differently if other hydraulic accumulators 160 are used as a model.
  • step 250 The adjustment begins in step 250 with the adjustment of the electrohydraulic proportional pressure relief valve 111c to the corresponding calculated accumulator pressure P A.
  • step 260 the main electro-hydraulic control valve 120 is placed in position # 1, and the hydraulic pump 125 is adjusted accordingly to reach P A. If there is no change in the switch position of the mode switch 140 in step 270, the process continues to step 230 and further adjustments are made as needed. If a change in the switch position of the mode switch 140 is detected in step 270, then the process proceeds to step 201.

Abstract

The four-wheel drive construction machine has a hydraulic system (100) with a cylinder (60) and a piston (67) to dampen oscillations at the jib arm (50), which carries a bucket (70) and the like and a control unit (130). The hydraulic unit (110) is connected to the cylinder piston base side (61), the cylinder piston rod side (62), the main control valve (120) and the hydraulic fluid tank (90) to dampen piston movements through jib oscillations. The main control valve automatically raises the hydraulic pressure at the piston base side, when the pressure is below the limit.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anordnung für ein mit einem Ausleger versehenes Arbeitsfahrzeug, mit wenigstens einem eine Kolbenbodenseite und eine Kolbenstangenseite aufweisenden Hydraulikzylinder, einer Hydraulikquelle, einem Hydrauliktank, einem Hauptsteuerventil, welches mit der Kolbenbodenseite, der Kolbenstangenseite, der Hydraulikpumpe und dem Hydrauliktank flüssigkeitsverbunden ist, und einer Schwingungsdämpfungseinrichtung, die in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand betreibbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Arbeitsfahrzeug mit einer hydraulischen Anordnung sowie ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung eines Arbeitsfahrzeugs.The invention relates to a hydraulic arrangement for a boom-mounted work vehicle, comprising at least one hydraulic cylinder having a piston bottom side and a piston rod side, a hydraulic source, a hydraulic tank, a main control valve which is fluidly connected to the piston bottom side, the piston rod side, the hydraulic pump and the hydraulic tank. and a vibration damping device operable in a first state and in a second state. Furthermore, the invention relates to a work vehicle with a hydraulic arrangement and a method for vibration damping of a work vehicle.

Wenn Arbeitsfahrzeuge über den Boden fahren, können unebene Bodenverhältnisse zu rauen Fahrbedingungen führen. Eine steife mechanische Verbindung zwischen dem Rahmen eines Fahrzeugs und dem Arbeitsbereich des Fahrzeugs, welcher auch das Arbeitsgerät und jede Verbindung zwischen dem Arbeitsgerät und dem Fahrzeug umfasst, führt dazu, dass die Übertragung von Stößen auf das Fahrzeug größer sind und damit auch die Fahreigenschaften des Fahrzeugs sich verschlechtern. Für vierradgetriebene Laderfahrzeuge sind Schwingungsdämpfungssysteme bekannt und umfassen in der Regel ein Ventil, welches einen Auslegerzylinder mit einem Hydraulikspeicher verbindet, wobei der Hydraulikspeicher letztendlich als Stoßdämpfer wirkt. Alle diese Systeme sind derart ausgebildet, dass sie flexibel sind und Stöße zwischen dem Arbeitsbereich und dem Rahmen absorbieren und damit den Fahrkomfort für den Fahrzeugführer und die Fahrzeugstabilität erhöhen. Nachteilig wirkt sich aus, dass derartige Systeme komplex und teuer sind und einen erheblichen Bauraum am Fahrzeug in Anspruch nehmen.When work vehicles travel over the ground, uneven ground conditions can lead to harsh driving conditions. A rigid mechanical connection between the frame of a vehicle and the working area of the vehicle, which also includes the implement and any connection between the implement and the vehicle, results in greater transmission of shocks to the vehicle and hence the driving characteristics of the vehicle worsen. For four-wheel drive loader vehicles vibration damping systems are known and usually include a valve which connects a boom cylinder with a hydraulic accumulator, the hydraulic accumulator ultimately acts as a shock absorber. All of these systems are designed to be flexible and to absorb shocks between the work area and the frame, thereby increasing ride comfort for the driver and vehicle stability. A disadvantage is that such systems are complex and expensive and take up a considerable amount of space on the vehicle.

Wie oben bereits beschrieben sind Systeme zur Verbesserung der Fahreigenschaften, wie sie üblicherweise bei Baumaschinen eingesetzt werden, komplex ausgebildet, teuer und benötigen einen großen Bauraum. Ferner sind derartige Systeme in ihrer Leistung begrenzt und müssen, entsprechend der Betriebszustände, abgestimmt werden, auf entweder ein leeres oder auf ein beladenes Werkzeug (beispielsweise ein leichtes oder schweres Werkzeug). Beides zusammen ist jedoch nicht möglich.As described above, systems for improving the driving characteristics, as are commonly used in construction machines, complex, expensive and require a large amount of space. Furthermore, such systems are limited in their performance and must be tuned, according to the operating conditions, to either an empty or loaded tool (for example, a light or heavy tool). But both together is not possible.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein System und ein Verfahren zur Verbesserung der Fahreigenschaften zu schaffen, welches auf die Verwendung von teueren, komplexen und bauraumintensiven Komponenten, wie z. B. Hydraulikspeicher, verzichtet. Ferner soll das System und Verfahren für die gesamten Betriebszustände eines Arbeitsfahrzeugs optimiert einsetzbar sein.The object underlying the invention is seen to provide a system and a method for improving the handling characteristics, which is based on the use of expensive, complex and space-consuming components such. B. hydraulic storage omitted. Furthermore, the system and method for the entire operating conditions of a work vehicle should be optimally used.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1, 23 und 24 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.The object is achieved by the teaching of claim 1, 23 and 24. Further advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird eine hydraulische Anordnung der eingangs genannten Art mit einer Schwingungsdämpfungseinrichtung versehen, die mit der Kolbenbodenseite, der Kolbenstangenseite, dem Hauptsteuerventil und dem Hydrauliktank flüssigkeitsverbunden ist, wobei in dem ersten Zustand der Schwingungsdämpfungseinrichtung ein Hydraulikflüssigkeitsfluss von der Kolbenbodenseite zum Hydrauliktank ermöglicht wird, wenn die Hydraulikflüssigkeit auf der Kolbenbodenseite einen Druck annimmt, der höher ist, als ein Begrenzungsdruck einer ersten Stufe, wobei der Ausleger sich von einer ersten aufgenommenen Position in eine zweite Position bewegt, wenn die Hydraulikflüssigkeit aus der Kolbenbodenseite in den Hydrauliktank fließt, wobei in dem ersten Zustand der Schwingungsdämpfungseinrichtung der Hydraulikflüssigkeitsfluss von der Kolbenbodenseite zum Hydrauliktank von der Schwingungsdämpfungseinrichtung automatisch unterbrechbar ist, wenn die Hydraulikflüssigkeit auf der Kolbenbodenseite einen Druck annimmt, der geringer ist als der Begrenzungsdruck der ersten Stufe, und wobei das Hauptsteuerventil in einer ersten Stellung automatisch erlaubt, dass Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikquelle in die Kolbenbodenseite strömt und den Ausleger von der zweiten Position in Richtung der ersten Position bewegt, wobei der Begrenzungsdruck automatisch auf einen Begrenzungsdruck einer zweiten Stufe eingestellt wird, der ausreichend hoch ist, dass der Ausleger in Richtung der ersten Position bewegt wird.According to the invention, a hydraulic arrangement of the type mentioned above is provided with a vibration damping device which is fluidly connected to the piston bottom side, the piston rod side, the main control valve and the hydraulic tank, wherein in the first state of the vibration damping device, a hydraulic fluid flow from the piston bottom side is made possible to the hydraulic tank when the hydraulic fluid on the piston bottom side assumes a pressure that is higher, as a limiting pressure of a first stage, wherein the boom moves from a first received position to a second position when the hydraulic fluid flows from the piston bottom side into the hydraulic tank, wherein in the first state of the vibration damping device, the hydraulic fluid flow from the piston bottom side to the hydraulic tank of the vibration damping device is automatically interruptible when the hydraulic fluid on the piston bottom side assumes a pressure which is less than the limiting pressure of the first stage, and wherein the main control valve in a first position automatically allows hydraulic fluid from the hydraulic source to the piston bottom side flows and the boom of the second Position moves toward the first position, wherein the limiting pressure is automatically set to a limiting pressure of a second stage, which is sufficiently high that the boom in the direction of the first position b is ewegt.

Die erfindungsgemäße hydraulische Anordnung umfasst eine Ventilanordnung zur Steuerung eines Hydraulikzylinders, mit dem ein Ausleger bzw. ein Arbeitswerkzeug manipulierbar ist. Die Ventilanordnung umfasst ein Proportional-Druckbegrenzungsventil und ein elektromagnetisches Schaltventil welche in Parallelschaltung mit einem elektrohydraulischen Hauptsteuerventil verbunden sind. Das Proportional-Druckbegrenzungsventil verbindet die Kolbenseite des Hydraulikzylinders mit einem Hydrauliktank und das elektromagnetische Schaltventil verbindet die Stangenseite des Hydraulikzylinders mit dem Hydrauliktank. Eine Steuereinheit leitet Steuersignale an das elektromagnetische Schaltventil und an das elektrohydraulische Hauptsteuerventil.The hydraulic arrangement according to the invention comprises a valve arrangement for controlling a hydraulic cylinder, with which a boom or a working tool can be manipulated. The valve assembly includes a proportional pressure relief valve and an electromagnetic switching valve which are connected in parallel with an electro-hydraulic main control valve. The proportional pressure relief valve connects the piston side of the hydraulic cylinder to a hydraulic tank and the electromagnetic switching valve connects the rod side of the hydraulic cylinder to the hydraulic tank. A control unit supplies control signals to the electromagnetic switching valve and to the main electro-hydraulic control valve.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.Reference to the drawing, which shows an embodiment of the invention, the invention and further advantages and advantageous developments and refinements of the invention are described and explained in more detail below.

Es zeigt:

Fig. 1
eine Seitenansicht einer exemplarischen Ausführungsform eines mit einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung ausgerüsteten Fahrzeugs,
Fig. 2
ein schematisches Schaltbild einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3
ein schematisches Schaltbild einer Schwingungsdämpfungseinrichtung,
Fig. 4
ein Blockdiagramm einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung in Bezug auf durch eine Steuereinheit gesendete und empfangene Steuersignale,
Fig. 5
ein schematisches Schaltbild einer hydraulischen Pumpe und eines elektrohydraulischen Hauptsteuerventils,
Fig. 6
ein Flussdiagramm eines zur Schwingungsdämpfung von der Steuereinheit angewandten Algorithmus,
Fig. 7
ein schematisches Schaltbild einer exemplarischen Ausführungsform eines Systems zur Schwingungsdämpfung mit Hydraulikspeicher gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 8
eine Darstellung eines Hydraulikspeichers aus dem Stand der Technik mit einer ausreichend hohen Druckbeaufschlagung und
Fig. 9
eine Darstellung des Hydraulikspeichers aus Figur 8 mit einer ungenügend hohen Druckbeaufschlagung.
It shows:
Fig. 1
3 is a side view of an exemplary embodiment of a vehicle equipped with a hydraulic arrangement according to the invention;
Fig. 2
a schematic diagram of an exemplary embodiment of the invention,
Fig. 3
a schematic diagram of a vibration damping device,
Fig. 4
a block diagram of an exemplary embodiment of the invention with respect to control signals sent and received by a control unit,
Fig. 5
a schematic diagram of a hydraulic pump and a main electro-hydraulic control valve,
Fig. 6
a flow chart of an algorithm used for vibration damping by the control unit,
Fig. 7
a schematic diagram of an exemplary embodiment of a system for Vibration damping with hydraulic accumulator according to the prior art,
Fig. 8
a representation of a hydraulic accumulator from the prior art with a sufficiently high pressure and
Fig. 9
a representation of the hydraulic accumulator of Figure 8 with an insufficiently high pressure.

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht für eine exemplarische Ausführungsform eines mit einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung bestückten Arbeitsfahrzeugs 1. Das Arbeitsfahrzeug 1 umfasst ein Chassis 10 mit einer Kabine 34, einem vorderen Rahmenteil 20, einem hinteren Rahmenteil 30, Vorderräder 22, Hinterräder 32, einem Arbeitswerkzeug 70, einem Ausleger 50 und einem Hydraulikzylinder 60, welcher schwenkbar mit dem vorderen Rahmenteil 20 an einem Schwenkpunkt 60a und schwenkbar mit dem Ausleger 70 an einem Schwenkpunkt 60b verbunden ist.1 shows a side view of an exemplary embodiment of a work vehicle 1 equipped with a hydraulic arrangement according to the invention. The work vehicle 1 comprises a chassis 10 with a cab 34, a front frame part 20, a rear frame part 30, front wheels 22, rear wheels 32, a work tool 70 a boom 50 and a hydraulic cylinder 60 which is pivotally connected to the front frame part 20 at a pivot point 60a and pivotally connected to the boom 70 at a pivot point 60b.

Wie in Figur 1 zu sehen ist, stehen der Ausleger 50 und der Hydraulikzylinder 60 in Bezug auf den vorderen Rahmenbereich starr mit diesem in Verbindung, wenn der Hydraulikzylinder 60 ohne Schwingungsdämpfung eine Last am Ausleger 50 trägt. Somit werden das Gewicht des Auslegers 50 sowie ein Gestänge 80 und das Arbeitswerkzeug 70 in einer relativ steifen oder fixierten Stellung in Bezug auf den vorderen Rahmenbereich 20 getragen, was dazu führt, dass diese Last überwiegend durch die Vorderräder 22 aufgenommen wird und sich der Schwerpunkt des Fahrzeugs verlagert. In Bezug auf den vorderen Rahmenteil 20 hat die Steifheit des Auslegers 50 den Effekt, dass der Ausleger 50 ein gleichwertiger steifer Teil des vorderen Rahmenbereichs 20 ist. Dies kann dazu führen, dass die Fahreigenschaften des Fahrzeugs 1 rau sind sowie die Stabilität eingeschränkt ist, wenn mit höheren Geschwindigkeiten über unebenes Terrain gefahren wird.As can be seen in FIG. 1, the boom 50 and hydraulic cylinder 60 are rigidly connected to the front frame area when the hydraulic cylinder 60 carries a load on the boom 50 without vibration damping. Thus, the weight of the boom 50 as well as a linkage 80 and the work implement 70 are carried in a relatively stiff or fixed position with respect to the front frame portion 20, resulting in this load being predominantly taken up by the front wheels 22 and the center of gravity of the Vehicle relocated. With respect to the front frame part 20 The rigidity of the cantilever 50 has the effect that the cantilever 50 is an equivalent rigid part of the front frame portion 20. This may result in the ride characteristics of the vehicle 1 being rough and stability being limited when traveling over uneven terrain at higher speeds.

Figur 2 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung 100. Die hydraulische Anordnung 100 umfasst einen Hydraulikzylinder 60, eine hydraulische Schwingungsdämpfungseinrichtung 110, ein elektrohydraulisches Hauptsteuerventil 120, eine Hydraulikpumpe 125, eine elektronische Steuereinheit 130, einen Modusschalter 140 mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Schaltstellung, und eine Last 95, welche in diesem Falle, den Ausleger 50 und das Werkzeug 70 umfasst. Das Gewicht der Last 95 kann zunehmen, indem zu transportierendes Material zum Arbeitswerkzeug 70 hinzugefügt wird.FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of an exemplary embodiment of the hydraulic arrangement 100 according to the invention. The hydraulic arrangement 100 comprises a hydraulic cylinder 60, a hydraulic vibration damping device 110, a main electro-hydraulic control valve 120, a hydraulic pump 125, an electronic control unit 130, a mode switch 140 with at least one first and a second shift position, and a load 95, which in this case, the boom 50 and the tool 70 includes. The weight of the load 95 may increase by adding material to be transported to the work implement 70.

Der Hydraulikzylinder 60 umfasst einen Kolben 67, mit einer ersten und einer zweiten Kolbenoberfläche 67a, 67b, eine Kolbenstange 64, eine Kolbenbodenseite 61 eine Kolbenstangenseite 62, eine zylindrische Wand 63, eine erste Endwand 65 und eine zweite Endwand 66. Die Kolbenbodenseite 61 umfasst die erste Kolbenoberfläche 67a, die erste Endwand 65 und einen ersten zylindrischen Bereich 63a der zylindrischen Wand 63, zwischen der ersten Kolbenoberfläche 67a und der ersten Endwand 65. Die Kolbenstangenseite 62 umfasst die zweite Kolbenoberfläche 67b, die zweite Endwand 66 und einen zweiten zylindrischen Bereich 63b der zylindrischen Wand 63, zwischen der zweiten Kolbenoberfläche 67b und der zweiten Endwand 66. Die Volumina der Kolbenbodenseite 61 und der Kolbenstangenseite 62, sowie die Längen der ersten und zweiten zylindrischen Bereiche 63a, 63b ändern sich, wenn der Hydraulikzylinder 60 ein- oder ausfährt.The hydraulic cylinder 60 includes a piston 67 having first and second piston surfaces 67a, 67b, a piston rod 64, a piston bottom side 61, a piston rod side 62, a cylindrical wall 63, a first end wall 65, and a second end wall 66 The piston rod side 62 includes the second piston surface 67b, the second end wall 66, and a second cylindrical portion 63b of the first piston wall 67a cylindrical wall 63, between the second piston surface 67b and the second end wall 66. The volumes of the piston bottom side 61 and the Piston rod side 62, as well as the lengths of the first and second cylindrical portions 63a, 63b, change as the hydraulic cylinder 60 retracts or retracts.

Figur 3 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels für die Schwingungsdämpfungseinrichtung 110. Wie dort gezeigt umfasst die Schwingungsdämpfungseinrichtung einen ersten Ventilbereich 111, der hydraulisch mit der Kolbenbodenseite 61 und einem Hydrauliktank 90 verbunden ist, und einen zweiten Ventilbereich, welcher ein mit der Kolbenstangenseite 62 und dem Hydrauliktank 90 verbundenes elektromagnetisches Schaltventil 112 umfasst. Der erste Ventilbereich 111 umfasst ein elektrohydraulisches 3/2-Wege Aktivierungsventil 111a, ein pilotdruckgesteuertes 2/2-Wegeventil 111b und ein elektrohydraulisches, regelbares Druckbegrenzungsventil 111c zur Einstellung der Schwingungsdämpfung. Der zweite Ventilbereich umfasst das als Magnetventil ausgebildete elektromagnetische Schließventil 112, welche die Kolbenstangenseite 62 mit dem Hydrauliktank 90 verbindet. Die Schwingungsdämpfungseinrichtung 110 ist hydraulisch mit der Kolbenbodenseite 61, der Kolbenstangenseite 62 und dem Hydrauliktank 90 an den Verbindungsstellen 110a, 110b und 110c verbunden.3 shows a schematic circuit diagram of an embodiment of the vibration damping device 110. As shown therein, the vibration damping device comprises a first valve portion 111, which is hydraulically connected to the piston bottom side 61 and a hydraulic tank 90, and a second valve portion, which is connected to the piston rod side 62 and Hydraulic tank 90 connected electromagnetic switching valve 112 includes. The first valve region 111 comprises an electrohydraulic 3/2-way activation valve 111a, a pilot pressure-controlled 2/2-way valve 111b and an electro-hydraulic, adjustable pressure limiting valve 111c for adjusting the vibration damping. The second valve region comprises the electromagnetic closing valve 112 designed as a solenoid valve, which connects the piston rod side 62 with the hydraulic tank 90. The vibration damping device 110 is hydraulically connected to the piston bottom side 61, the piston rod side 62 and the hydraulic tank 90 at the connection points 110a, 110b and 110c.

In Figur 4 ist schematisch der Signalfluss dargestellt, der von der Steuereinheit 130 empfangen bzw. ausgesendet wird. Die Steuereinheit 130 sendet Steuersignale zum elektrohydraulischen Hauptsteuerventil 120 und zur Schwingungsdämpfungseinrichtung 110, insbesondere zum elektrohydraulischen Aktivierungsventil 111a für die Schwingungsdämpfung, zum elektrohydraulischen, regelbaren Druckbegrenzungsventil 111c und zum elektrohydraulischen Schließventil 112. Die Steuereinheit 130 berechnet die ausgesendeten Signale basierend auf die von einem Druckgeber 145, einem Winkelsensor 135, dem Modusschalter 140 und einem Joystick 150 empfangenen Signale.FIG. 4 schematically shows the signal flow which is received or transmitted by the control unit 130. The control unit 130 sends control signals to the main electro-hydraulic control valve 120 and to the vibration damping device 110, in particular to the electro-hydraulic activation valve 111a for vibration damping, to the electro-hydraulic, controllable The control unit 130 calculates the transmitted signals based on the signals received from a pressure transducer 145, an angle sensor 135, the mode switch 140, and a joystick 150.

Figur 5 zeigt schematisch einen Teil des hydraulischen Schaltbilds aus Figur 2. Es wird das elektromagnetische Hauptsteuerventil 120, die variable Hydraulikpumpe 125 und der Hydrauliktank 90 gezeigt. Das elektrohydraulische Hauptsteuerventil 120 ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Wegesteuerventil. Das Hauptsteuerventil 120 ist hydraulisch mit der Kolbenbodenseite 61, der Kolbenstangenseite 62, der Hydraulikpumpe 125 und dem Hydrauliktank 90 über die Anschlüsse 120a, 120b, 120c und 120d verbunden und wird über von der Steuereinheit 130 ausgesendete Signale gesteuert. Somit ist das Hauptsteuerventil 120 über wenigstens zwei Modi ansteuerbar: (1) der reguläre Arbeitsmodus, in dem die Schwingungsdämpfungsfunktion deaktiviert ist und das Hauptsteuerventil 120 als einfaches Wegesteuerventil zur Steuerung der herkömmlichen Arbeitsfunktionen betrieben wird und (2) der Schwingungsdämpfungsmodus, in dem das Hauptsteuerventil 120 als Zusatz zur Schwingungsdämpfungseinrichtung 110 betrieben wird.FIG. 5 schematically shows a part of the hydraulic circuit diagram of FIG. 2. The main electromagnetic control valve 120, the variable hydraulic pump 125 and the hydraulic tank 90 are shown. The electro-hydraulic main control valve 120 is a directional control valve known in the art. The main control valve 120 is hydraulically connected to the piston bottom side 61, the piston rod side 62, the hydraulic pump 125, and the hydraulic tank 90 via the ports 120 a, 120 b, 120 c, and 120 d, and is controlled by signals sent from the control unit 130. Thus, the main control valve 120 is controllable via at least two modes: (1) the regular working mode in which the vibration damping function is deactivated and the main control valve 120 is operated as a simple directional control valve for controlling the conventional work functions, and (2) the vibration damping mode in which the main control valve 120 is operated as an addition to the vibration damping device 110.

Die Steuereinheit 130 ist aus dem Stand der Technik bekannt und kann als festverdrahtetes System, als ein System mit Schaltrelais oder als ein digitales elektronisches System ausgebildet sein. Wenn der Modusschalter 140 sich in seiner ersten Schalterstellung befindet, steuert die Steuereinheit 130 das elektrohydraulische Hauptsteuerventil 120 im regulären Arbeitsmodus über Signale, die ihr von einem Joystick 150 zugesendet werden. Wenn der Modusschalter 140 in seiner zweiten Schalterstellung ist, so wird das elektrohydraulische Hauptsteuerventil 120 entsprechend einem zweiten Modus betrieben, z. B. einem Schwingungsdämpfungsmodus. Eine beispielhafte Ausgestaltung des Modusschalters 140 ist ein durch eine Bedienperson bedienter Kippschalter, der für den Fachmann allgemein bekannt ist.The control unit 130 is known in the art and may be configured as a hardwired system, as a switch relays system, or as a digital electronic system. When the mode switch 140 is in its first switch position, the controller 130 controls the main electrohydraulic control valve 120 in the regular Operating mode via signals sent to it by a joystick 150. When the mode switch 140 is in its second switch position, the main electro-hydraulic control valve 120 is operated according to a second mode, e.g. B. a vibration damping mode. An exemplary embodiment of the mode switch 140 is a toggle switch operated by an operator that is well known to those skilled in the art.

In Figur 7 ist ein System gemäß dem Stand der Technik dargstellt, welches die Verwendung eines Hydraulikspeichers 160 zur Realisierung einer Schwingungsdämpfung vorsieht. Wie in den Figuren 8 und 9 zu sehen ist, weist ein Hydraulikspeicher 160 eine komplexe Struktur auf und ist großvolumig. Wie in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist, kann der Hydraulikspeicher 160 einen Eingang 161, einen Kolben 162, eine ein Gas 163a enthaltene Gaskammer 163, eine zylindrische Hydraulikspeicherwand 164 mit einer inneren Oberfläche 164a, eine erste Endwand 165 mit einer innerhalb des Hydraulikspeichers 160 gelegenen ersten Endoberfläche 165a, eine zweite Endwand 166 und eine Speicherkammer 167 sowie ein Gaseinlass 168 umfassen. Die Speicherkammer 167 umfasst einen ersten exponierten Zylinderbereich 164a', welcher einen Teil der inneren Oberfläche 164a darstellt, die einer in den Hydraulikspeicher 160 einfließenden hydraulischen Flüssigkeit ausgesetzt ist, die erste Endwand 165 und eine erste Kolbenoberfläche 162a. Die Gaskammer 163 umfasst die zweite Endwand 166, eine zweite Kolbenoberfläche 162b und einen zweiten exponierten Zylinderbereich 164a", welcher einen Teil der inneren Oberfläche 164a darstellt, die dem Gas 163a ausgesetzt ist und zwischen der zweiten Kolbenoberfläche 162a und der zweiten Endwand 166 angeordnet ist.FIG. 7 shows a system according to the prior art, which provides for the use of a hydraulic accumulator 160 for implementing a vibration damping. As can be seen in FIGS. 8 and 9, a hydraulic accumulator 160 has a complex structure and is large in volume. As shown in FIGS. 8 and 9, the hydraulic accumulator 160 may include an input 161, a piston 162, a gas chamber 163 containing a gas 163a, a cylindrical hydraulic accumulator wall 164 having an inner surface 164a, a first end wall 165 having one within the hydraulic accumulator 160 located first end surface 165a, a second end wall 166 and a storage chamber 167 and a gas inlet 168 include. The storage chamber 167 includes a first exposed barrel portion 164a ', which is a portion of the inner surface 164a exposed to a hydraulic fluid flowing into the hydraulic accumulator 160, the first end wall 165, and a first piston surface 162a. The gas chamber 163 includes the second end wall 166, a second piston surface 162 b, and a second exposed cylinder portion 164 a ", which is a portion of the inner surface 164 a exposed to the gas 163 a and disposed between the second piston surface 162 a and the second end wall 166.

Die Länge des zweiten exponierten Zylinderbereichs 164a" ändert sich, sobald druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikspeicher 160 einströmt und ausströmt. Wenn Hydraulikflüssigkeit in die Speicherkammer 167 einströmt verändert sich das Volumen der Gaskammer 163 unter dem Druck der einströmenden Hydraulikflüssigkeit von einem ersten Volumen V1 zu einem zweiten Volumen V2, wie in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist. Als Ergebnis davon ändert sich der Druck des Gases 163a von einem ersten Druck P1 zu einem zweiten Druck P2, wobei die Gasmenge in etwa konstant bleibt. Somit verhält sich der Speicherdruck PA des Hydraulikspeichers 160 zu jeder Zeit entsprechend der Gleichung PA= P2=(P1 * V1)/ V2. Der Speicherdruck PA entspricht dabei in etwa dem Flüssigkeitsdruck PF der Hydraulikflüssigkeit im Hydraulikspeicher 160.The length of the second exposed cylindrical portion 164a "changes, flows as soon as pressurized hydraulic fluid in the hydraulic reservoir 160 and flows out. When hydraulic fluid flows into the storage chamber 167, the volume of the gas chamber 163 changed under pressure from the inflowing hydraulic fluid from a first volume V 1 to a second volume V 2 as shown in Figures 8 and 9. As a result, the pressure of the gas 163a changes from a first pressure P 1 to a second pressure P 2 , the amount of gas remaining approximately constant Memory pressure PA of the hydraulic accumulator 160 at any time according to the equation P A = P 2 = (P 1 * V 1 ) / V 2. The accumulator pressure P A corresponds approximately to the fluid pressure P F of the hydraulic fluid in the hydraulic accumulator 160th

Figur 6 zeigt einen exemplarischen erfindungsgemäßen Algorithmus 200 zur oben beschriebenen alternativen Schwingungsdämpfung. Der Prozess für diesen beispielhaften Algorithmus 200 umfasst drei wesentliche Abschnitte: (1) Einstellen des Modus 200a, (2) Vergleichen und Berechnen 200b und (3) Justierung 200c.FIG. 6 shows an exemplary inventive algorithm 200 for the alternative vibration damping described above. The process for this exemplary algorithm 200 includes three essential sections: (1) setting the mode 200a, (2) comparing and calculating 200b, and (3) adjusting 200c.

Das Einstellen des Modus 200a für den Prozess beginnt mit Schritt 201 mit einer Überprüfung der Stellung des Modusschalters 140. Wenn der Modusschalter 140 nicht in seiner zweiten Schalterstellung ist wird zu Schritt 205 übergegangen, in dem die Schwingungsdämpfungseinrichtung 110 in einen zweiten Zustand gebracht wird bzw. deaktiviert wird oder in dem zweiten Zustand bzw. deaktiviert verbleibt, falls sie bereits im zweiten Zustand bzw. deaktiviert war. Wenn der Modusschalter 140 sich in Schritt 201 in seiner zweiten Schaltstellung befindet, wird im Prozess mit den Schritten 210 und 220 fortgefahren, in denen ein Winkelwert AR von dem Winkelsensor 135 und ein statischer Initialdruck PS vom Druckgeber 145 ermittelt wird und die Schwingungsdämpfungseinrichtung 110 in einen ersten Zustand gebracht wird. Der Wert für den Initialdruck Ps wird aus gefilterten Signalen des Druckgebers 145 ermittelt, um den Einfluss von aufgenommenen momentanen Druckspitzen zu minimieren.The setting of the mode 200a for the process begins with step 201 with a check of the position of the mode switch 140. If the mode switch 140 is not in its second switch position, step 205 is proceeded to, in which the vibration damping device 110 is brought into a second state or is deactivated or remains in the second state or disabled, if it was already in the second state or disabled. When the mode switch 140 is in step 201 in its second Shift position is continued in the process with steps 210 and 220, in which an angle value A R of the angle sensor 135 and a static initial pressure P S from the pressure transducer 145 is determined and the vibration damping device 110 is brought into a first state. The value for the initial pressure P s is determined from filtered signals of the pressure transducer 145 in order to minimize the influence of recorded instantaneous pressure peaks.

Der Abschnitt des Vergleichens und Berechnens 200b beginnt sofort nach dem Abschnitt zum Einstellen des Modus 200a und beginnt mit Schritt 230, in dem festgestellt wird, ob ein geänderter Winkelwert AC für den Auslegers 50 durch Betätigung des Joysticks 150 eingetreten ist. Wenn ein geänderter Winkelwert AC aufgrund einer Betätigung des Joysticks 150 ermittelt wurde, dann wird mit Schritt 210 fortgefahren.The comparing and calculating section 200b starts immediately after the mode setting section 200a, and starts with step 230, where it is determined whether a changed angle value A C for the boom 50 has occurred by operating the joystick 150. If a changed angle value A C has been determined on the basis of an actuation of the joystick 150, then the process proceeds to step 210.

Wird in Schritt 230 festgestellt, dass der geänderte Winkelwert AC nicht aufgrund einer Betätigung des Joysticks 150 erfolgte, dann wird in Schritt 240 mit der Berechnung fortgefahren. In Schritt 240 wird eine Winkeldifferenz ΔA entsprechend der Formel ΔA = AR -AC berechnet. ΔA and PS werden dann in Schritt 245 zur Berechnung eines theoretischen Speicherdrucks PA, basierend auf dem in den Figuren 8 und 9 dargestellten Modell, herangezogen. Der Speicherdruck PA für diesen speziellen Hydraulikspeicher 160 basiert auf den Volumenänderungen der Gaskammer 163 als Resultat der Lageveränderung des Kolbens 162 bei konstanter Menge an Gas 163a in der Gaskammer 163. Die Lageveränderung des Kolbens 162 wird aus der Menge der Hydraulikflüssigkeit berechnet, die von der Kolbenbodenseite 61 in den Hydraulikspeicher 160 strömt und einem Volumen entspricht, welches benötigt wird, um den Ausleger 50 um die Winkeldifferenz ΔA zu bewegen. Der Speicherdruck PA kann entsprechend anders berechnet werden, wenn andere Hydraulikspeicher 160 als Modell zugrundegelegt werden.If it is determined in step 230 that the modified angle value A C was not due to an actuation of the joystick 150, then the calculation is continued in step 240. In step 240, an angular difference ΔA is calculated according to the formula ΔA = A R -A C. ΔA and P s are then used in step 245 to calculate a theoretical accumulator pressure P A based on the model illustrated in FIGS. 8 and 9. The storage pressure P A for this particular hydraulic accumulator 160 is based on the volume changes of the gas chamber 163 as a result of the positional change of the piston 162 with a constant amount of gas 163a in the gas chamber 163. The displacement of the piston 162 is calculated from the amount of hydraulic fluid discharged from the Piston bottom side 61 flows into the hydraulic accumulator 160 and corresponds to a volume which is needed to the Boom 50 to move the angular difference .DELTA.A. The accumulator pressure P A can be calculated differently if other hydraulic accumulators 160 are used as a model.

Die Justierung beginnt in Schritt 250 mit dem Justieren des elektrohydraulischen Proportional-Druckbegrenzungsventil 111c auf den entsprechenden berechneten Speicherdruck PA. In Schritt 260 wird das elektrohydraulische Hauptsteuerventil 120 in Position #1 gebracht, bzw. verbleibt in dieser, und die Hydraulikpumpe 125 wird entsprechend justiert, um PA zu erreichen. Wenn in Schritt 270 keine Änderung der Schalterstellung des Modusschalters 140 zu verzeichnen ist wird der Prozess mit Schritt 230 fortgeführt und nach Bedarf weitere Justierungen vorgenommen. Wenn eine Änderung der Schalterstellung des Modusschalters 140 in Schritt 270 festgestellt wird, dann wird der Prozess mit Schritt 201 fortgeführt.The adjustment begins in step 250 with the adjustment of the electrohydraulic proportional pressure relief valve 111c to the corresponding calculated accumulator pressure P A. In step 260, the main electro-hydraulic control valve 120 is placed in position # 1, and the hydraulic pump 125 is adjusted accordingly to reach P A. If there is no change in the switch position of the mode switch 140 in step 270, the process continues to step 230 and further adjustments are made as needed. If a change in the switch position of the mode switch 140 is detected in step 270, then the process proceeds to step 201.

Auch wenn die Erfindung lediglich anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen.Although the invention has been described by way of example only, in light of the foregoing description and the drawings, those skilled in the art will recognize many different alternatives, modifications and variations which are within the scope of the present invention.

Claims (25)

Hydraulische Anordnung für ein mit einem Ausleger (50) versehenes Arbeitsfahrzeug (1), mit wenigstens einem eine Kolbenbodenseite (61) und eine Kolbenstangenseite (62) aufweisenden Hydraulikzylinder (60), einer Hydraulikquelle (125), einem Hydrauliktank (90), einem Hauptsteuerventil (120), welches mit der Kolbenbodenseite (61), der Kolbenstangenseite (62), der Hydraulikpumpe (125) und dem Hydrauliktank (90) flüssigkeitsverbunden ist, und einer Schwingungsdämpfungseinrichtung (110), die in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung (110) mit der Kolbenbodenseite (61), der Kolbenstangenseite (62), dem Hauptsteuerventil (120) und dem Hydrauliktank (90) flüssigkeitsverbunden ist, wobei in dem ersten Zustand der Schwingungsdämpfungseinrichtung (110) ein Hydraulikflüssigkeitsfluss von der Kolbenbodenseite (61) zum Hydrauliktank (90) ermöglicht wird, wenn die Hydraulikflüssigkeit auf der Kolbenbodenseite (61) einen Druck annimmt, der höher ist, als ein Begrenzungsdruck einer ersten Stufe, wobei der Ausleger (50) sich von einer ersten aufgenommenen Position in eine zweite Position bewegt, wenn die Hydraulikflüssigkeit aus der Kolbenbodenseite (61) in den Hydrauliktank (90) fließt, wobei in dem ersten Zustand der Schwingungsdämpfungseinrichtung (110) der Hydraulikflüssigkeitsfluss von der Kolbenbodenseite (61) zum Hydrauliktank (90) von der Schwingungsdämpfungseinrichtung (110) automatisch unterbrechbar ist, wenn die Hydraulikflüssigkeit auf der Kolbenbodenseite (61) einen Druck annimmt, der geringer ist als der Begrenzungsdruck der ersten Stufe, und wobei das Hauptsteuerventil (120) in einer ersten Stellung automatisch erlaubt, dass Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikquelle (125) in die Kolbenbodenseite (61) strömt und den Ausleger (50) von der zweiten Position in Richtung der ersten Position bewegt, wobei der Begrenzungsdruck automatisch auf einen Begrenzungsdruck einer zweiten Stufe eingestellt wird, der ausreichend hoch ist, dass der Ausleger (50) in Richtung der ersten Position bewegt wird.Hydraulic arrangement for a work vehicle (1) provided with a boom (50), comprising at least one hydraulic cylinder (60) having a piston bottom side (61) and a piston rod side (62), a hydraulic source (125), a hydraulic tank (90), a main control valve (120) fluidly connected to the piston bottom side (61), the piston rod side (62), the hydraulic pump (125) and the hydraulic tank (90), and a vibration damping device (110) operable in a first state and in a second state characterized in that the vibration damping device (110) is fluidly connected to the piston bottom side (61), the piston rod side (62), the main control valve (120) and the hydraulic tank (90), wherein in the first state of the vibration damping device (110) is a hydraulic fluid flow from the piston bottom side (61) to the hydraulic tank (90) is made possible when the hydraulic fluid on the Kolbenbod side (61) assumes a pressure which is higher than a limiting pressure of a first stage, wherein the boom (50) moves from a first received position to a second position when the hydraulic fluid from the piston bottom side (61) into the hydraulic tank ( 90), wherein in the first state of the vibration damping device (110), the hydraulic fluid flow from the piston bottom side (61) to the hydraulic tank (90) from the vibration damping device (110) automatically is interruptible when the hydraulic fluid on the piston bottom side (61) assumes a pressure which is lower than the limiting pressure of the first stage, and wherein the main control valve (120) in a first position automatically allows hydraulic fluid from the hydraulic source (125) in the Piston bottom side (61) flows and the boom (50) moves from the second position in the direction of the first position, wherein the limiting pressure is automatically set to a limiting pressure of a second stage, which is sufficiently high that the boom (50) in the direction of the first Position is moved. Hydraulische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung (110) ein proportionales Druckbegrenzungsventil (111c) umfasst.Hydraulic arrangement according to claim 1, characterized in that the vibration damping device (110) comprises a proportional pressure limiting valve (111c). Hydraulische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung (110) ein elektromagnetisches Schaltventil (112) umfasst.Hydraulic arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the vibration damping device (110) comprises an electromagnetic switching valve (112). Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen der zweiten Stufe und der ersten Stufe proportional zu der Menge an Hydraulikflüssigkeit ist, die zwischen der ersten Position und der zweiten Position von der Kolbenbodenseite (61) in den Hydrauliktank (90) strömt.Hydraulic arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the difference between the second stage and the first stage is proportional to the amount of hydraulic fluid between the first position and the second position of the piston bottom side (61) in the hydraulic tank (90) flows. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Position eine erste Winkelstellung des Auslegers (50) und die zweite Position eine zweite Winkelstellung des Auslegers (50) umfasst.Hydraulic arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first position, a first angular position of the boom (50) and the second Position comprises a second angular position of the boom (50). Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikquelle (125) eine Hydraulikpumpe umfasst.Hydraulic arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the hydraulic source (125) comprises a hydraulic pump. Hydraulische Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe als variable hydraulische Verdrängungspumpe ausgebildet ist.Hydraulic arrangement according to claim 6, characterized in that the hydraulic pump is designed as a variable hydraulic displacement pump. Hydraulische Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die variable hydraulische Verdrängungspumpe dynamisch einstellbar ist, um zu erreichen, dass der Begrenzungsdruck dynamisch justierbar ist.A hydraulic arrangement according to claim 7, characterized in that the variable displacement hydraulic pump is dynamically adjustable to enable the restriction pressure to be dynamically adjustable. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptsteuerventil (120) ein elektrohydraulisches Ventil umfasst.Hydraulic arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the main control valve (120) comprises an electro-hydraulic valve. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (130) vorgesehen ist, mit welcher der Begrenzungsdruck automatisch justierbar ist.Hydraulic arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that a control unit (130) is provided, with which the limiting pressure is automatically adjustable. Hydraulische Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die variable hydraulische Verdrängungspumpe durch die Steuereinheit (130) derart dynamisch ansteuerbar ist, dass ein Druck für die Hydraulikflüssigkeit wenigstens in Höhe der zweiten Stufe erzeugt wird.Hydraulic arrangement according to claim 10, characterized in that the variable hydraulic displacement pump by the control unit (130) is dynamically controllable such that a pressure for the hydraulic fluid is generated at least at the level of the second stage. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (130) einen digitalen Rechner umfasst.Hydraulic arrangement according to one of claims 10 or 11, characterized in that the control unit (130) comprises a digital computer. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (130) programmierbar ist.Hydraulic arrangement according to one of claims 10 to 12, characterized in that the control unit (130) is programmable. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (130) den Begrenzungsdruck, das elektrohydraulische Hauptsteuerventil (120) und die Hydraulikquelle (125) derart ansteuert, dass ein Druckmuster erzeugt wird, durch welches im Wesentlichen die Schwingungsdämpfungseigenschaften des Arbeitsfahrzeugs (1) verbessert werden.Hydraulic arrangement according to one of claims 10 to 13, characterized in that the control unit (130) controls the limiting pressure, the main electro-hydraulic control valve (120) and the hydraulic source (125) such that a pressure pattern is generated, by which substantially the vibration damping properties of Work vehicle (1) can be improved. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (130) in einem ersten und einem zweiten Modus betreibbar ist, wobei im ersten Modus die Schwingungsdämpfungseinrichtung (110) in ihren ersten Zustand gebracht wird.Hydraulic arrangement according to one of claims 10 to 14, characterized in that the control unit (130) is operable in a first and a second mode, wherein in the first mode, the vibration damping device (110) is brought into its first state. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (130) das proportionale Druckbegrenzungsventil (111c) proportional zu einem aus der Kolbenbodenseite (61) ausströmenden Hydraulikflüssigkeitsvolumen auf den Begrenzungsdruck der zweiten Stufe einstellt, der höher ist als ein voreingestellter Begrenzungsdruck der ersten Stufe.A hydraulic arrangement according to any one of claims 10 to 15, characterized in that the control unit (130) sets the proportional pressure relief valve (111c) proportional to a hydraulic fluid volume discharged from the piston bottom side (61) to the second stage restriction pressure which is higher than a preset one Limiting pressure of the first stage. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptsteuerventil (120) eine zweite Stellung aufweist, in der ein Hydraulikflüssigkeitsfluss von der Hydraulikquelle (125) in die Kolbenbodenseite (61) gestoppt wird, wobei die Steuereinheit (130) derart ausgebildet ist, dass das Hauptsteuerventil (120) automatisch von einer Stellung in die andere Stellung geschaltet wird.A hydraulic arrangement according to any one of claims 10 to 16, characterized in that the main control valve (120) has a second position in which hydraulic fluid flow from the hydraulic source (125) to the piston bottom side (61) is stopped, the control unit (130) being such is formed, that the main control valve (120) is automatically switched from one position to the other position. Hydraulische Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptsteuerventil (120) die zweite Stellung einnimmt, wenn der Ausleger (50) von der zweiten Position in die erste Position gefahren ist.A hydraulic arrangement according to claim 17, characterized in that the main control valve (120) assumes the second position when the boom (50) has moved from the second position to the first position. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (130) die Stellung des Hauptsteuerventils (120) automatisch ändert wenn die Schwingungsdämpfungseinrichtung (110) im ersten Zustand betrieben wird.Hydraulic arrangement according to one of claims 10 to 18, characterized in that the control unit (130) automatically changes the position of the main control valve (120) when the vibration damping device (110) is operated in the first state. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (130) das Hauptsteuerventil (120) automatisch in die erste Stellung schaltet nachdem der Ausleger (50) sich in die zweite Position bewegt hat und die Hydraulikflüssigkeit an der Kolbenbodenseite (61) einen Druck unterhalb des Begrenzungsdrucks angenommen hat.A hydraulic arrangement according to any one of claims 10 to 19, characterized in that the control unit (130) automatically switches the main control valve (120) to the first position after the boom (50) has moved to the second position and the hydraulic fluid at the piston bottom side ( 61) has assumed a pressure below the limiting pressure. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsdruck dynamisch durch die Steuereinheit (130) änderbar ist.Hydraulic arrangement according to one of claims 10 to 20, characterized in that the limiting pressure can be changed dynamically by the control unit (130). Hydraulische Anordnung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (130) die Anzahl der Schaltungen, in denen sie das Hauptsteuerventil (120) in die erste oder zweite Stellung schaltet, variieren kann.A hydraulic arrangement according to claim 20 or 21, characterized in that the control unit (130) can vary the number of circuits in which it switches the main control valve (120) to the first or second position. Arbeitsfahrzeug mit einem Ausleger (50), gekennzeichnet durch eine hydraulische Anordnung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 22.Work vehicle with a boom (50), characterized by a hydraulic arrangement (100) according to one of the preceding claims 1 to 22. Verfahren zur Schwingungsdämpfung eines mit einem Ausleger (50) und einer hydraulischen Anordnung (100) versehenen Arbeitsfahrzeugs (1), wobei die hydraulische Anordnung (100) wenigstens einen mit einer Kolbenbodenseite (61) und eine Kolbenstangenseite (62) versehenen Hydraulikzylinder (60), einen Hydrauliktank (90), eine Hydraulikquelle (125), ein Hauptsteuerventil (120), eine Steuereinheit (130) und eine Schwingungsdämpfungseinrichtung (110) umfasst, wobei die Schwingungsdämpfungseinrichtung (110) ein proportionales Druckbegrenzungsventil (111c) und ein elektromagnetisches Schaltventil (112) aufweist, gekennzeichnet durch Einstellen eines ersten Begrenzungsdrucks für das Druckbegrenzungsventil (111c), so dass bei Erreichen des Begrenzungsdrucks ein Hydraulikflüssigkeitsfluss von der Kolbenbodenseite (61) ermöglicht wird, Erfassen einer ersten Winkelstellung des Auslegers (50), Realisieren des Hydraulikflüssigkeitsflusses von der Kolbenbodenseite (61) und, als Folge dessen, einer Bewegung des Auslegers (50) von der ersten Winkelstellung in eine zweite Winkelstellung, wobei der Ausleger (50) in der zweiten Winkelstellung tiefer liegt als in der ersten Winkelstellung, Einstellen eines zweiten Begrenzungsdrucks für das Druckbegrenzungsventil (111c), welcher groß genug ist, um den Ausleger (50) von der zweiten Winkelstellung in Richtung der ersten Winkelstellung zu bewegen, Öffnen des Hauptsteuerventils (120), um bei dem zweiten Begrenzungsdruck einen Hydraulikflüssigkeitsfluss von der Hydraulikquelle (125) in die Kolbenbodenseite (61) zu ermöglichen, und Schließen des Hauptsteuerventils (120), um den Hydraulikflüssigkeitsfluss von der Hydraulikquelle (125) in die Kolbenbodenseite (61) zu stoppen, wenn der Ausleger (50) von der zweiten Winkelstellung in eine Winkelstellung bewegt wurde, die in etwa der ersten Winkelstellung entspricht.A method for vibration damping of a work vehicle (1) provided with a boom (50) and a hydraulic arrangement (100), the hydraulic arrangement (100) comprising at least one hydraulic cylinder (60) provided with a piston bottom side (61) and a piston rod side (62), a hydraulic tank (90), a hydraulic source (125), a main control valve (120), a control unit (130) and a vibration damping device (110), wherein the vibration damping device (110) comprises a proportional pressure limiting valve (111c) and an electromagnetic switching valve (112) characterized by setting a first limiting pressure for the pressure limiting valve (111c) so as to allow hydraulic fluid flow from the piston bottom side (61) upon reaching the restriction pressure, detecting a first angular position of the boom (50), realizing the hydraulic fluid flow from the piston bottom side (61st) ) and, as a result, one moving the cantilever (50) from the first angular position to a second angular position, wherein the cantilever (50) is lower in the second angular position than in the first angular position Angular position, setting a second restriction pressure for the pressure relief valve (111c) that is large enough to move the boom (50) from the second angular position toward the first angular position, opening the main control valve (120) to apply hydraulic fluid flow at the second restriction pressure from the hydraulic source (125) into the piston bottom side (61), and closing the main control valve (120) to stop the hydraulic fluid flow from the hydraulic source (125) to the piston bottom side (61) when the boom (50) from the second Angle position has been moved to an angular position, which corresponds approximately to the first angular position. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsdruck auf den ersten Begrenzungsdruck eingestellt wird nachdem der Ausleger (50) sich von der zweiten Winkelstellung in die erste Winkelstellung bewegt hat.A method according to claim 24, characterized in that the limiting pressure is set to the first limiting pressure after the boom (50) has moved from the second angular position to the first angular position.
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