EP2279354A1 - Hydraulisches zweikreissystem und verfahren zum ansteuern von verbrauchern eines zweikreissystems - Google Patents

Hydraulisches zweikreissystem und verfahren zum ansteuern von verbrauchern eines zweikreissystems

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EP2279354A1
EP2279354A1 EP09734747A EP09734747A EP2279354A1 EP 2279354 A1 EP2279354 A1 EP 2279354A1 EP 09734747 A EP09734747 A EP 09734747A EP 09734747 A EP09734747 A EP 09734747A EP 2279354 A1 EP2279354 A1 EP 2279354A1
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EP
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pressure
circuit
valve
pump
control
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EP09734747A
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Joachim Rustler
Edwin Heemskerk
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a hydraulic two-circuit system according to the preamble of claim 1 and a method for driving consumers of such a dual-circuit system.
  • No. 6,170,261 B1 discloses a hydraulic two-circuit system of a mobile working device, for example a chain or tracked device.
  • the chassis has two chains, which are each controlled separately via one of the hydraulic circuits.
  • To the two hydraulic circuits of the chain unit are also still a slewing gear and units of equipment, such as the boom, the dipper and the spoon connected.
  • Each of the two hydraulic circuits is fed by its own variable displacement pump with pressure medium, which is controlled depending on the highest load pressure of the consumer in each associated circle.
  • connection valve via which the pressure lines connected to the two pumps and the load pressure signaling lines of the two circuits are interconnected.
  • the switching valve is actuated as a function of the pressure medium supply to the additional consumer. Additionally, the operator can manually intervene and manually interconnect the two circuits.
  • the interconnect valve assembly has a communication valve that can be adjusted from the basic position described above to a blocking position via a pilot control valve arrangement in order to deactivate the summation. This adjustment takes place via a pilot valve arrangement which can be controlled as a function of the load pressures of the consumers of the two circuits.
  • the present invention seeks to provide a hydraulic two-circuit system and a method for driving consumers of a hydraulic two-circuit system, ensures the optimized with regard to the energy consumption summation with low device complexity.
  • This object is achieved by a hydraulic two-circuit system with the features of claim 1 and a method having the features of the independent claim 19.
  • the respective consumers assigned to a circuit are supplied with pressure medium via a variable-displacement pump.
  • the two hydraulic circuits can be connected to each other by means of a Georgiaschaltventil-, so that the variable displacement of one circle summed pressure medium in the other circle.
  • a deactivation device is provided, by means of which the pressure medium requirement can be detected in both circuits, and via which the interconnection valve arrangement can be deactivated if the pressure medium requirement in a circuit is smaller than the maximum pump delivery flow and greater than a switchover pressure medium requirement.
  • the method according to the invention operates correspondingly, wherein in one method step the pressure medium requirement in both circuits is detected and the pressure medium requirement in the circuits in each case with a maximum pump delivery flow of the pump associated with this circuit and with a switching pressure medium requirement of the consumer assigned to this circuit or below the maximum pump delivery flow ) is compared.
  • the pressure medium requirement in the circuit to be switched is smaller than the maximum pump delivery flow and greater than the switching pressure medium requirement, the interconnection valve arrangement is deactivated and thus the summation is suppressed.
  • the summation is switched according to the criteria usually provided, while the deactivation of this summation is independent of these criteria depending on the individual pressure medium requirement in each circle. That In contrast to the solution according to DE 41 00 988 C2, the activation and deactivation of the summation takes place largely independently of one another, wherein the deactivation device can deactivate the summation independently of the control pressures acting on the interconnection valve arrangement.
  • Such a control strategy and such a dual-circuit system can generally be used in LS systems, in LUDV systems and also in EFM (Electronic Flow Management) systems.
  • EFM Electronic Flow Management
  • the basic structure of LUDV systems is described for example in published patent application DE 10 2006 053 897.
  • the control of consumers according to the EFM principle is explained in DE 103 54 022 A1, the content of both patent applications is one of the disclosure of the present Patent application, so that in the following only the essential elements for understanding the invention must be explained.
  • the Applicant also reserves the right to pursue the activation and / or deactivation of the summation in EFM systems independently of the LUDV / LS systems described in more detail below in a separate patent application, in which then also to the disclosure of the aforementioned applications can be used.
  • the switch valve arrangement has a connection valve whose valve slide has two control surfaces which are effective in one direction and which can be acted upon by the highest load pressure in the first circuit and by the pump pressure in the second circuit.
  • the valve spool also has two in the other direction effective control surfaces, which are acted upon in accordance with the highest load pressure in the second circuit and the pump pressure in the first circuit.
  • this interconnecting valve can be adjusted via the deactivation device independently of the control pressure applied to the control valve in its zero position or in a predetermined position to cancel the summation.
  • this deactivation device has a deactivating valve, via which one of the two effective in one direction, with the pump pressure in the first or the load pressure in the second acted control surface of the valve spool of the Verschiebventils with the load pressure or the Pump pressure in the other circuit can be acted upon, so that the resulting control pressure difference at the valve spool is equal to zero. It is preferred if the valve spool is acted upon for deactivation in both directions with the pump pressures in the first and in the second circle.
  • the deactivation valve may be a continuously variable directional control valve having four pressure medium connections and three control ports, wherein in a basic position of the deactivation valve at two input ports the load pressure in the first and second circuit is applied and via associated output ports the corresponding control surfaces with the respective load pressure are charged.
  • the input ports are zuu Kunststoffbar and two other input ports auf speakbar, via which in each case that control surface which is acted upon in the normal position with the load pressure of a circle, when adjusting the valve spool with the pump pressure of the other circuit is applied - on the valve spool effective control pressure difference is then zero, so that it is moved back to the basic position.
  • the deactivation device can be embodied with a proportionally adjustable pilot valve, via which at least one of the control surfaces of the valve slide can be acted upon by a higher or a lower control pressure, so that it can be adjusted in a predetermined direction in order to cancel the summation in a controlled manner.
  • the pilot valve is designed as a continuously adjustable directional control valve, via which both control surfaces which are effective in one direction can be connected to one another so that the higher pump pressure of a circuit then acts in each direction or one of the control surfaces can be relieved.
  • This relief is then preferably carried out by a connection to a tank, so that then by appropriate control of this pilot valve, the co-menaltventil is adjustable in its center position.
  • the pilot valve may also be designed as a pressure reducing valve, by means of which the pressure acting on one of the control surfaces effective in one direction is changed in order to adjust the interposing valve to its basic position in a controlled manner.
  • each adjustment can be assigned a pressure reducing valve.
  • the control of the pilot valve or the deactivation valve is preferably carried out electrically. Of course, however, a hydraulic or electro-hydraulic control is possible.
  • the pump pressures and / or the load pressures in the circuits are preferably detected by pressure sensors or the like.
  • the direction of the summation can be detected via a displacement sensor for detecting the valve spool position of the connection valve.
  • the pump speed and its pivot angle can be detected.
  • the deactivation valve, the pilot valve or the metering orifice can be controlled to bring the interconnector in its blocking position.
  • Such a system allows the control of the consumer according to the LS / LUDV principle or the EFM principle, in the former case, the pump is driven in response to the highest load pressure of the consumer, while according to the EFM principle, the pump and the Zumessblende is adjusted in response to setpoints that are set by an operator, for example by means of a joystick.
  • the metering orifice assigned to each consumer is assigned an individual pressure balance.
  • the control of the variable displacement pump is dependent on the highest load pressure in the respective circuit.
  • the control can be further improved if in each circuit via a further LS line (LS chain) and corresponding shuttle valves of the respective highest load pressure of the respective circuit is attacked and taken into account in the control of the interconnection valve 40.
  • LS chain further LS line
  • the interconnection valve arrangement is deactivated when the pressure medium requirement in both circuits is smaller than the maximum pump delivery flow at each pump.
  • Figure 1 is a circuit diagram of a LUDV dual-circuit system according to the invention with a deactivation valve for deactivating a Verschschaltventilanaku;
  • FIG. 2 is a circuit diagram of an EFM dual-circuit system, the basic structure of which corresponds to that of Figure 1;
  • FIG. 3 is an EFM dual circuit system with simplified deactivation valve
  • FIG 4 shows an EFM dual circuit system with two simple deactivation valves.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a LUDV two-circuit system is shown, the basic structure of the aforementioned DE 10 2006 053 897 is known, so that only the essential elements of the invention will be discussed here.
  • Such a two-circuit system has two hydraulic circuits 1, 2, which are shown in the illustration of Figure 1 only simplified without return.
  • the two circuits 1, 2 can be connected to each other by means of a Verschschaltventilanowski elbow 4, so that pressure medium from one of the circles 1, 2 in the other circuit 2, 1 can be promoted.
  • the Verschschaltventilan Aunt 4 is associated with a deactivation device 6 with a deactivation valve 7, via which the function of the Verschschaltventilan angel 4 can be deactivated or overridden.
  • Such a dual-circuit system can be used for example in an excavator control, wherein for example via each of the circles 1, 2, a drive for each chain of a dredger chassis is independently supplied with pressure medium.
  • a drive for each chain of a dredger chassis is independently supplied with pressure medium.
  • further consumers of the excavator such as a slewing gear, a stick, a bucket or a boom, are actuated via the two-circuit system, wherein in each case one valve axis of the two-circuit system can be assigned to one of these consumers.
  • each circuit 1, 2 has a variable displacement pump 8, 10,. via which in each case at least one consumer 12, 14 is supplied with pressure medium.
  • a Supply line 16, 18 connected, leading to the input of an adjustable metering orifice 20, 22.
  • the cross-section of the respective inlet orifice 20, 22 can be adjusted by an operator, for example via an electric joystick or a hydraulic joystick, so that the pressure medium volume flow to the associated load 12, 14 in dependence on the respective opening cross section of the inlet orifice 20, 22 is adjustable.
  • a respective supply line 24, 26 is connected, which leads to the respective consumer 12, 14.
  • each a LUDV pressure compensator 28, 30 is arranged, which is acted upon in the opening direction by the pressure downstream of the metering orifice 20, 22 and in the closing direction of the highest load pressure of all consumers of the respective circuit, each via an LS line 32nd , 34 and a shuttle valve cascade, not shown, is tapped by the driven consumers of the respective circuit 1, 2.
  • each LUDV pressure compensator 28, 30 In the control position of each LUDV pressure compensator 28, 30, the pressure in the pressure medium flow path between the metering orifice 20, 22 and the associated LUDV pressure compensator 28, 30 corresponds to the highest load pressure, which then via the associated LUDV pressure compensator 28, 30 to the individual load pressure of the Consumer 12, 14 is throttled. About this LUDV pressure compensators 28, 30, the pressure drop across the metering orifices 20, 22 is held constant load pressure independent, in the case of a supersaturation, the pressure medium flow to all controlled consumers of a circle 1, 2 is proportionally reduced.
  • variable displacement pump 8, 10 takes place in response to this highest load pressure in the load reporting lines 32, 34, which is tapped via a pump control line 36, 38 from the associated load reporting channel 32, 34.
  • the two supply lines 16, 18 are connected to each other, so that pressure medium can be promoted from one circle to the other circle (summing).
  • the interconnection valve arrangement 4 has a connection valve 40 which is described in detail in the aforementioned DE 10 2006 053 897.
  • This interconnecting valve 40 has two pressure ports P1, P2 and four control terminals, which in the illustration of Figure 1 with LS2, LS2 '(circle 2) and LS1, LS1' (circle 1) are designated. In the illustrated basic position, these connections are blocked.
  • the two pressure ports P1, P2 are each connected via a pressure line 42, 46 with the associated supply line 16, 18.
  • connection valve 40 is designed as a continuously adjustable valve and can be adjusted from the illustrated basic position (0) in the direction (a), in the Pressure medium from the circle 2 is conveyed in the circle 1, in which case the two control terminals LS1, LS2 'are interconnected. In an adjustment in the direction (b) is summed according to pressure medium from the circle 1 in the circle 2, while the two control terminals LS2, LS1 'connected to each other.
  • This interconnecting valve 4 is designed as a so-called ⁇ p valve, wherein two control surfaces 46, 48 act upon pressurizing the valve spool of the Verschschaltventils 40 in the direction (a), while two other control surfaces 50, 52 in the opposite direction (b) act on this valve spool.
  • the control surface 46 is thereby connected via a pressure control line 54 to the pressure in the pressure line 44, i. the pump pressure of the circuit 2 is applied.
  • the other, in the direction (a) effective control surface 48 is connected via a LS control line 56 with the highest load pressure of the circuit 1, i. the pressure in the load-sensing line 32 acted upon.
  • the pump pressure in the supply line 16 which is tapped via the pressure line 42 and a further pressure control line 58, is applied to the control surface 52, which acts in the direction (b).
  • the further control surface 50 is then connected via a LS control line 60 with the highest load pressure of the circuit 2, which is tapped from the load reporting line 34.
  • the control connection LS1 ' is connected to the LS control line 56 via an LS branch channel 62.
  • the control channel LS2 ' is connected to the LS control line 60 via an LS branch channel 64.
  • the other two control terminals LS2, LS1 ' are each connected via an LS channel 68, 70 with the LS control line 56 and 60, wherein in each LS channel 66, 68 each a pressure fluid flow to the associated control port LS1, LS2 enabling check valve 70 and 72 is arranged.
  • About the two check valves 70, 72 ensures that a higher load pressure of the switched circuit can not be reported in the other circle.
  • the two LS control lines 56, 60 are connected in the embodiment shown in Figure 1 via control lines 74, 76 with two output terminals A, B of the deactivation valve 6.
  • This is designed as a continuously variable directional valve with seven ports and can be adjusted in (b), wherein the valve spool is biased by a spring 78 in the direction of its basic position (a).
  • the deactivation valve 6 has, in addition to the two connections A, B, a tank connection T and four input connections C, E, D, F; the terminals C, F lying in the illustration according to FIG. 1 are connected to the load-signaling line 32 and 34, respectively.
  • the two inside in Figure 1 control terminals E, D are connected via pressure control channels 80, 82 to the associated pressure line 42, 44.
  • the ports B, C and A, D are connected to each other, so that in each case the highest load pressure of the respective circuit 1, 2 is applied in the control lines 74, 76.
  • the connections T, E and F are blocked.
  • the deactivation valve 6 is electrically adjustable via a proportional solenoid 84, wherein this is controlled by a control unit, not shown.
  • a proportional solenoid 84 By energizing the proportional solenoid 84, the valve spool of the deactivation valve 6 in the direction (b) can be adjusted so that the pressure medium connection between the terminals B, C and A, D is controlled and the pressure medium connection between the terminals E, B and F, A is turned on , so that in the control lines 74, 76 then according to the higher pump pressure of the respective circuit 1, 2 is effective.
  • the pump pressure in the supply lines 16, 18 can in each case be detected by pressure sensors 86, 88 and transmitted via signal lines 90, 92 to a control unit (not shown). reported unit in which these pressure signals are processed in the manner described below to control the deactivation valve 6. Accordingly, the maximum load pressure in the circuits can be detected by pressure transducers, not shown.
  • the circuit according to FIG. 1 can additionally be designed with rotational speed sensors 94, 96 for detecting the pump rotational speed, the rotational speed signals then being reported correspondingly via signal lines 98, 100 to the control unit.
  • the actual volumetric flow rate of the two variable displacement pumps 1, 2 can then be determined determined and compared with the desired flow rate or with the maximum flow rate, so that depending on the respective actual flow rate, the summation is maintained or deactivated.
  • the direction in which is summed can be detected via a transducer 102, via which the position of the valve spool of the interconnection valve 40 is detected.
  • the position signal of the displacement transducer 102 is also forwarded via a signal line 104 to the control unit and processed there.
  • the quantity of pressure medium requested by the respective consumer i. the pressure medium requirement in the respective circuit 1, 2 determined when using a hydraulic joystick, for example, via the summed control pressure pst, which rests in Meßblenden Kunststofftechnischen 106, 108 for adjusting the orifices 20, 22 of all consumers.
  • These control pressures can be determined via pressure transducers. Accordingly, the pressure medium requirement is determined from the summed control signals in an electric joystick
  • the summation is deactivated from one circuit to the other as long as the pressure medium requirement in the respective circuit 1, 2 is below the maximum delivery volume flow of the respective variable displacement pump 8, 10 since this can then cover the pressure medium requirement of the respective circuit.
  • the deactivation via the deactivation valve 6 is switched off, so that a summation is possible.
  • This summation takes place when, for example, the pressure medium requirement in a circle 1 greater than the maximum delivery volume flow of the variable displacement pump 8, so that then via the interconnection valve 40, a summation of the circle 2 in the circle 1 is made possible.
  • this summation is deactivated when the pressure medium requirement in the switched-in circuit 2 is smaller than the maximum delivery volume flow of the variable displacement pump 10 but greater than a predetermined switching pressure medium demand in this circuit 2.
  • This switching pressure medium requirement can be, for example, 80% of the maximum delivery volume flow.
  • variable displacement pump 10 A summation at such a high utilization of the variable displacement pump 10 would be disadvantageous in terms of energy, so that according to the inventive concept in meeting this condition (pressure medium requirement less than maximum flow rate, but greater than the switching pressure medium requirement (for example, 80% of the maximum flow rate)) from the control unit, a control signal to the proportional solenoid 84 is discharged, so that the deactivation valve 6 is moved in the direction of its position (b), and thus the switching valve 40 is reset independently of the load pressures and the pump pressure to its home position (0) and accordingly the summation is disabled.
  • pressure medium requirement less than maximum flow rate, but greater than the switching pressure medium requirement (for example, 80% of the maximum flow rate)
  • the position of the directional control valve spool can be used to detect in which direction the total is accumulated and which pressure difference is reduced due to the pressure compensator function of the manifold valve 40.
  • the position of the interconnecting valve 40 and from the pressure medium requirement and the detected load pressures it is possible to determine whether summing makes sense from an energetic point of view or whether the summation should be deactivated.
  • the load pressures of each circuit 1, 2, for example, via load pressure sensors not shown can be detected and in the case in which a summation of the load pressure higher in the last horrniedrigeren circle 1, 2, no deactivation of the corresponding interconnection valve 40 is set.
  • the circuit of Figure 1 can also be used in classic LS systems in which, for example, the pressure compensator of the metering orifice is connected upstream and is acted upon in the opening direction of the individual load pressure and in the closing direction of the pressure upstream of the metering orifice.
  • Figure 2 shows a circuit with the basic structure of Figure 1, wherein this system is operated according to the EFM principle.
  • the basic structure of the circuit according to FIG. 2 largely corresponds to that of the circuit according to FIG. 1, so that reference is made to these explanations with regard to the basic structure.
  • the control of the variable displacement pump 8, 10 does not depend on the highest load pressure of the consumer, but in dependence on the set via a joystick setpoint.
  • the determination of the total pressure medium requirement takes place by summation of the individual control signals (on the signal lines 106, 108).
  • the pressure medium requirement is determined by summation of the control pressures (pst) which are set via the joystick and which may also be detected by pressure sensors (not shown).
  • the pressure medium requirement (setpoint) in the respective circuit 1, 2 can be determined, so that according to the criteria described above, the summation is disabled as long as the pressure medium demand is in a circle below the maximum delivery volume of this circle.
  • the summation is activated as soon as the pressure medium requirement is in the one circle above the maximum flow rate of the associated pump 8, 10.
  • This summation from one circuit to the other circuit is turned off when the pressure medium demand in the one circuit is greater than the switching pressure medium demand, which - as stated above - can be about 80% of the maximum flow rate of the associated pump.
  • the above-described decision as to whether a summation makes sense or not can also be made depending on the actual LS pressure level of each circuit.
  • This pressure level can, as described above, be detected by the pressure sensors.
  • the actual maximum load pressure in the respective circuits 1, 2 can be detected via own pressure sensors, and from the EFM control also the actual volume flows, for example from the pump speed, the swivel angle, the pump pressure and the characteristic curves the pumps can be determined, a performance-related assessment of the situation can be carried out, and be decided depending on this performance assessment, whether the summation in terms of energy sense or not makes sense.
  • a performance-related assessment of the situation can be carried out, and be decided depending on this performance assessment, whether the summation in terms of energy sense or not makes sense.
  • it can be determined by determining the valve spool position of the interconnection valve 40, in which direction is summed and which pressure difference at the switching valve 40 is de-regulated, so that these parameters can also go into the decision whether the summation remains active or is deactivated.
  • the diesel control of the excavator can still output the available diesel torque or the current pressure of the engine as a signal, it is advantageous to consider this in the control strategy.
  • the pressure sensors 86, 88 are not absolutely necessary, but the consideration of these signals improves the accuracy with which the predetermined control strategies are realized.
  • the deactivation valve 6 is thus controlled in response to the explained criteria via the control unit, not shown, to keep the summation active or disable.
  • the deactivation valve 6 according to FIG. 2 can be dispensed with in EFM solutions since the control pressure difference at the interconnection valve 40 can also be varied by controlling the metering orifices 20, 22.
  • the control unit not shown controls both the pump quantity and the opening cross-section of the metering orifice 20, 22, which is set in dependence on the pressure medium requirement.
  • the amount of pump and the opening cross-section are usually in a defined ratio. If, for example, a pressure medium requirement of 80 l / min is requested via the joystick, then the pump will accordingly be set to a delivery flow of 80 l / min.
  • the metering orifice 20, 22 is placed in a position in which above the metering orifice a predetermined pressure loss of, for example, 10 bar is generated.
  • the ⁇ p is then defined at the mutually associated control surfaces, for example 56, 50 of the interconnection valve 40.
  • the two other control surfaces 48, 52 are also acted on by a corresponding Ap, so that the valve spool of the interconnection valve 40 remains in its illustrated basic position (0).
  • this ⁇ p can now be intentionally changed by means of the control unit, by controlling the metering orifice 20, 22 or the delivery volume flow of the associated metering unit. Adjusting pump 8, 10 adjusted a circle and thus deliberately adjusted the ⁇ p on one side, so that the interconnection valve 40 is adjusted in response to this newly set Ap and thus the summation is activated or deactivated.
  • This pure EFM control without deactivation valve 6 can in turn be carried out according to the criteria described above as a function of the pressure medium requirement, of the hydraulic power, the set target value, etc. This concept can also be followed up in a separate application.
  • FIG. 3 shows an EFM principle which is somewhat simplified compared with the solution in FIG. 2, but is identical in its basic structure.
  • the LUDV pressure compensators 28, 30 are designed as 3-way pressure compensators, which are locked in its basic position and when driving a consumer - as in the LUDV pressure compensators in Figure 2 - are adjusted to a control position in which the downstream of the metering orifices 20, 22 applied maximum load pressure of the respective circuit is throttled to the individual load pressure of the associated consumer 12, 14.
  • the LUDV pressure compensator 28, 30 is moved to the left (FIG.
  • control surfaces 46, 48, 50, 52 are subjected to the same pressure differences as in the embodiment according to Figures 1 and 2, so that in this regard further explanations are unnecessary.
  • a throttle check valve 110 is provided, which controls a control oil flow in the direction of the control surface 50 limited control space permits, while the return flow takes place via the throttle section.
  • This has three ports A, B and T, the latter tank port T is connected to a tank.
  • the Both ports A, B are connected via channels 114, 116 to the control spaces bounded by the control surfaces 50 and 52, respectively.
  • a valve spool of the pilot valve 112 is biased via a spring assembly 118 in a middle position (0), in which the terminals A, B, T are shut off.
  • the steady adjustment of the valve spool via a magnet assembly 120 wherein the valve spool in the direction of a position (a) is adjustable, in which the two terminals A, B and thus the control channels 114, 116 are interconnected.
  • the port A is connected to the tank port T, so that the control channel 114 is relieved to the tank while the port B remains shut off.
  • the pilot valve 112 when adjusting the pilot valve 112 in the direction (a), the pressure force resulting in the direction (b) acting on the control surfaces 50, 52 is increased, while when adjusting in the direction (b), this pressure force resultant is reduced. Accordingly, by adjusting the pilot valve 112 to the relief position (b) or the pressure buildup position (a), the directional valve spool of the interconnect valve 40 can be controlled to be adjusted toward its center position to deactivate the summation (see FIG. 3). The control is again based on the same criteria and control strategies as in the previously described embodiments, so that will not be discussed here. It is monitored via the displacement sensor 102, whether the directional control valve has reached its central position.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment in which, instead of the single pilot valve 112, two continuously adjustable pressure-reducing valves 122, 124 are provided, via which the control pressure difference acting on the valve slide of the interconnecting valve 40 is set.
  • the illustrated embodiment can be varied via these pressure reducing valves 122, 124 of the control surfaces 50, 48 acting on the control pressure. According to the previous explanations acts on these control surfaces 48, 50 normal way, ie when activated switching valve 40, the highest load pressure of the circles 1, 2, which is tapped in each case via the load reporting line 32, 34.
  • each pressure reducing valve 122, 124 is connected via a control channel 114 and 126, respectively, to the control space of the interconnecting valve 40 bounded by the control surface 48 and by the control surface 50, respectively.
  • the input connection of the 3-way pressure reducing valves 122, 124 is in each case connected to a control pressure line 128, in which a comparatively high control pressure is present, which can be reduced to a predetermined control pressure by driving the electrically adjustable pressure reducing valves 122, 124, which is then in the control channel 114 and 126 is present.
  • the control of the two pressure reducing valves 122, 124 via the control unit in dependence on the above-described control strategies.
  • the valve spool of the interposing valve 40 can be adjusted to its home position (0) to deactivate summation. As indicated in FIG. 4, if the summation is deactivated, it may be advantageous to shut off the LS control lines 56, 60 via only indicated valve elements to the load-signaling line 34, 32 and to relieve the control spaces bounded by the control surfaces 46, 52 toward the tank T. and shut off the pressure control lines 58 and 54 toward the pressure line 42 and 44, respectively, so that substantially only the pressure difference set via the pressure reducing valves 122, 124 acts on the valve spool of the connection valve 40.
  • the pressure signals of the pressure sensors 86, 88 can be used to control the position of the valve spool valve of the interconnecting valve 40. Also in the embodiment according to FIG. 4, it is advantageous to provide the displacement sensor 102 for detecting the valve slide position.
  • pilot valves 112 and the pressure reducing valves 122, 124 described with reference to an EFM solution can also be used with LUDV or LS systems for deactivating the summing function.
  • a hydraulic dual-circuit system for controlling consumers and a method for controlling consumers of a hydraulic dual-circuit system, wherein the two circuits are connected to each other via a Verschschaltventilan Aunt, so that the variable displacement of one circuit accumulates pressure medium in the other circle.
  • the dual-circuit system has a deactivation device, via which the summation is deactivated when the pressure medium requirement in the connected circuit is smaller than the maximum pump delivery flow and greater than a switching pressure medium demand. For example, this can be around 80% of the maximum pump delivery rate.

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Abstract

Offenbart sind ein hydraulisches Zweikreissystem zur Ansteuerung von Verbrauchern (12,14) und ein Verfahren zum Ansteuern von Verbrauchern eines hydraulischen Zweikreissystems, wobei die beiden Kreise (1,2) über eine Zusammenschaltventilanordnung (4) miteinander verbindbar sind, so dass die Verstellpumpe (8,10) eines Kreises (1,2) Druckmittel in den anderen Kreis (2,1) summiert. Das Zweikreissystem hat eine Deaktivierungseinrichtung (β), über die die Summierung deaktiviert wird, wenn der Druckmittelbedarf in dem hinzugeschalteten Kreis kleiner als der maximale Pumpenförderstrom und größer als ein Umschalt- Druckmittelbedarf ist. Dieser kann beispielsweise bei etwa 80% des maximalen Pumpenförderstroms liegen.

Description

Beschreibung
Hydraulisches Zweikreissvstem und Verfahren zum Ansteuern von Verbrauchern eines Zweikreissvstems
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Zweikreissystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zum Ansteuern von Verbrauchern eines derartigen Zweikreissystems.
In der US 6,170,261 B1 ist ein hydraulisches Zweikreissystem eines mobilen Arbeitsgerätes, beispielsweise eines Ketten- oder Raupengerätes 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 eigenen Verstellpumpe mit Druckmittel gespeist, die in Abhängigkeit vom jeweils höchsten Lastdruck der Verbraucher im jeweils zugeordneten Kreis angesteuert wird.
Für den Fall, dass beispielsweise neben den beiden Ketten noch zumindest ein Verbraucher der Ausrüstung betätigt werden soll, besteht die Möglichkeit, zur Vermeidung einer Druckmittelunterversorgung beide hydraulische Kreise zusammenzuschalten. Diese Zusammenschaltung erfolgt über ein Zusammenschaltventil, über das die mit den beiden Pumpen verbundenen Druckleitungen sowie die Lastdruckmeldeleitungen der beiden Kreise zusammengeschaltet werden. Die Ansteuerung des Zusammen- schaltventils erfolgt in Abhängigkeit von der Druckmittelzufuhr zum zusätzlichen Verbraucher. Zusätzlich kann die Bedienperson manuell eingreifen und die beiden Kreise manuell zusammenschalten.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass beispielsweise bei der Ansteuerung eines an den einen hydraulischen Kreis angeschlossenen Verbrauchers mit hohem Druckmittelbedarf und geringem Druck und bei Ansteuerung eines an den anderen Kreis angeschlossenen Verbrauchers mit geringem Druckmengenbedarf 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 Lastdrucks wird die Pumpe des ersten Kreises hochgefahren, so dass beide Kreise auf das höhere Druckniveau angehoben werden. Der Druck im erstgenannten hydraulischen Kreis muss dann entsprechend wieder auf das dort erforderliche Druck- niveau abgedrosselt werden, was erhebliche Energieverluste zur Folge hat. Ein weiterer Nachteil der in der US 6,170,261 B1 beschriebenen Lösung besteht darin, dass ein erheblicher Aufwand zur Ansteuerung des Zusammenschaltventils erforderlich ist.
In der DE 102 545 738 A1 der Anmelderin ist ein verbessertes Zweikreissystem gezeigt, bei dem eine Zusammenschaltventilanordnung mit zwei Druckwaagen ausgeführt ist, von denen jeweils eine einem der Kreise zugeordnet ist und über die in Abhängigkeit vom Lastdruck und vom Pumpendruck im zugeordneten Kreis die Verbindung zum anderen Kreis aufsteuerbar ist. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass die Zusammenschaltventilanordnung einen vergleichsweise komplexen Aufbau aufweist.
In der DE 41 00 988 C2 ist ein hydraulisches Zweikreissystem offenbart, bei dem die Summierung in Abhängigkeit von der Ansteuerung bestimmter Verbraucher schaltbar ist. Zur Beseitigung der eingangs beschriebenen Nachteile wird dabei das Zusammenschalten der beiden Kreise zu einem Einkreissystem auf Fälle begrenzt, in denen dies energetisch sinnvoll ist.
Bei dieser bekannten Lösung erfolgt das Zusammenschalten über eine Zusammenschaltventilanordnung, die in einer Grundposition die beiden Kreise zu einem Einkreissystem verbindet. Die Zusammenschaltventilanordnung hat ein Zusammenschalt- ventil, das sich über eine Vorsteuer-Wegeventilanordnung aus der vorbeschriebenen Grundposition in eine Sperrposition verstellen lässt, um die Summierung zu deaktivieren. Diese Verstellung erfolgt über eine Vorsteuerventilanordnung, die in Abhängigkeit von den Lastdrücken der Verbraucher der beiden Kreise ansteuerbar ist.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass die Zusammenschaltventilanordnung in der Grundposition stets summiert und erst bei bestimmten Betriebsbedingungen die Summierung deaktiviert. Um nun mit dieser Deaktivierung die eingangs erläuterten ungünstigen Betriebszustände für die Summierung zu unterbinden, auf der anderen Seite jedoch die Summierung in einem weiten Bereich der Ansteuerung der Verbraucher zu ermöglichen, ist ein erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand erforderlich, um die Vorsteuer-Wegeventilanordnung und deren Ansteuerung zu realisieren.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Zweikreissystem und ein Verfahren zum Ansteuern von Verbrauchern eines hydraulischen Zweikreissystems zu schaffen, durch die bei geringem vorrichtungstechnischem Aufwand eine im Hinblick auf den Energieaufwand optimierte Summierung gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch ein hydraulisches Zweikreissystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruches 19 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen Zweikreissystem werden die jeweils einem Kreis zugeordneten Verbraucher über eine Verstellpumpe mit Druckmittel versorgt. Die beiden hydraulischen Kreise lassen sich mittels einer Zusammenschaltventil- anordnung miteinander verbinden, so dass die Verstellpumpe des einen Kreises Druckmittel in den anderen Kreis summiert. Erfindungsgemäß ist eine Deaktivierungs- einrichtung vorgesehen, über die der Druckmittelbedarf in beiden Kreisen erfassbar ist, und über die die Zusammenschaltventilanordnung deaktivierbar ist, wenn der Druckmittelbedarf im einen Kreis kleiner als der maximale Pumpenförderstrom und größer als ein Umschalt-Druckmittelbedarf ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet entsprechend, wobei in einem Verfahrensschritt der Druckmittelbedarf in beiden Kreisen erfasst und der Druckmittelbedarf in den Kreisen jeweils mit einem maximalen Pumpenförderstrom der diesem Kreis zugeordneten Pumpe und mit einem unterhalb des maximalen Pumpenförderstroms liegenden Umschalt-Druckmittelbedarf der oder des diesem Kreis zugeordneten Verbrauchers) verglichen wird. In dem Fall, in dem der Druckmittelbedarf in dem zu zuschaltenden Kreis kleiner als der maximale Pumpenförderstrom und größer als der Umschalt-Druckmittelbedarf ist, wird die Zusammenschaltventilanordnung deaktiviert und somit die Summierung unterbunden.
Auf diese Weise lassen sich die eingangs beschriebenen, energetisch ungünstigen Betriebszustände zuverlässig vermeiden, wobei die Summierung nach den üblicherweise vorgesehenen Kriterien zugeschaltet wird, während die Deaktivierung dieser Summierung unabhängig von diesen Kriterien in Abhängigkeit vom individuellen Druckmittelbedarf im jeweiligen Kreis erfolgt. D.h. im Unterschied zu der Lösung gemäß der DE 41 00 988 C2 erfolgt das Aktivieren und Deaktivieren der Summierung weitest- gehend unabhängig voneinander, wobei die Deaktivierungseinrichtung unabhängig von den die Zusammenschaltventilanordnung beaufschlagenden Steuerdrücken die Summierung deaktivieren kann.
Eine derartige Regelstrategie und ein derartiges Zweikreissystem lassen sich allgemein bei LS-Systemen, bei LUDV-Systemen und auch bei EFM-Systemen (Electronic Flow Management) einsetzen. Der Grundaufbau von LUDV-Systemen ist beispielsweise in der nach veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2006 053 897 beschrieben. Die Ansteuerung von Verbrauchern nach dem EFM-Prinzip ist in der DE 103 54 022 A1 erläutert, der Inhalt beider Patentanmeldungen zählt zur Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung, so dass im Folgenden nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente erläutert werden müssen.
Die Anmelderin behält sich auch vor, das Aktivieren und/oder Deaktivieren der Summierung bei EFM-Systemen unabhängig von den im Folgenden detaillierter beschriebenen LUDV-/LS-Systemen in einer eigenen Patentanmeldung weiter zu verfolgen, in der dann auch auf die Offenbarung der vorgenannten Anmeldungen zurückgegriffen werden kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Zusammen- schaltventilanordnung ein Zusammenschaltventil, dessen Ventilschieber zwei in einer Richtung wirksame Steuerflächen hat, die vom höchsten Lastdruck im ersten Kreis bzw. vom Pumpendruck im zweiten Kreis beaufschlagbar sind. Der Ventilschieber hat des Weiteren zwei in der anderen Richtung wirksame Steuerflächen, die entsprechend vom höchsten Lastdruck im zweiten Kreis bzw. vom Pumpendruck im ersten Kreis beaufschlagbar sind. Ein derartiges ΔΔp- Ventil ist im Detail in der DE 10 2006 053 897 erläutert.
Über ein derartiges Zusammenschaltventil wird in beiden Kreisen lediglich 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 dieses Kreises nicht hochgefahren und somit die Energieverluste gegenüber den eingangs beschriebenen Lösungen erheblich minimiert sind. Diese Lösung lässt es jedoch zu, dass in dem Fall, in dem in einem der Kreise ein hoher Druck bei hohem Druckmittelbedarf anliegt, dieser hohe Druck in den zweiten Kreis gemeldet wird, falls in diesem ein niedriger Lastdruck anliegt.
Erfindungsgemäß kann dieses Zusammenschaltventil über die Deaktivierungs- einrichtung unabhängig von den am Zusammenschaltventil anliegenden Steuerdrücken in seine Nullstellung oder in eine vorbestimmte Position verstellt werden, um die Summierung aufzuheben.
Bei einer Variante der Erfindung hat diese Deaktivierungseinrichtung ein Deakti- vierungsventil, über das zum Deaktivieren der Summierung jeweils eine der beiden in einer Richtung wirksamen, mit dem Pumpendruck im ersten oder dem Lastdruck im zweiten beaufschlagten Steuerfläche des Ventilschiebers des Zusammenschaltventils mit dem Lastdruck bzw. dem Pumpendruck im jeweils anderen Kreis beaufschlagbar ist, so dass die resultierende Steuerdruckdifferenz am Ventilschieber gleich Null ist. Dabei wird es bevorzugt, wenn der Ventilschieber zur Deaktivierung in beiden Richtungen mit den Pumpendrücken im ersten und im zweiten Kreis beaufschlagt ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Deaktivierungsventil ein stetig verstellbares Wegeventil sein, dass vier Druckmittelanschlüsse und drei Steueranschlüsse hat, wobei in einer Grundstellung des Deaktivierungsventils an zwei Eingangsanschlüssen der Lastdruck im ersten bzw. im zweiten Kreis anliegt und über zugeordnete Ausgangsanschlüsse die entsprechenden Steuerflächen mit dem jeweiligen Lastdruck beaufschlagt sind. Beim Verstellen des Ventilschiebers aus dieser Grundstellung sind die Eingangsanschlüsse zusteuerbar und zwei weitere Eingangsanschlüsse aufsteuerbar, über die jeweils diejenige Steuerfläche, die in der Grundstellung mit dem Lastdruck des einen Kreises beaufschlagt ist, beim Verstellen des Ventilschiebers mit dem Pumpendruck des anderen Kreises beaufschlagt wird - die auf den Ventilschieber wirksame Steuerdruckdifferenz ist dann Null, so dass dieser in die Grundposition zurückverstellt wird.
Alternativ kann die Deaktivierungseinrichtung mit einem proportional verstellbaren Vorsteuerventil ausgeführt sein, über das zumindest eine der Steuerflächen des Ventilschiebers mit einem höheren oder einem niedrigeren Steuerdruck beaufschlagbar ist, so dass dieser in eine vorbestimmte Richtung verstellbar ist, um die Summierung gesteuert aufzuheben.
Bei einer bevorzugten Lösung ist das Vorsteuerventil als stetig verstellbares Wegeventil ausgeführt, über das zur Deaktivierung beide in einer Richtung wirksame Steuerflächen miteinander verbindbar sind, so dass dann in jeder Richtung jeweils der höhere Pumpendruck eines Kreises wirkt oder eine der Steuerflächen entlastbar ist.
Diese Entlastung erfolgt dann vorzugsweise durch eine Verbindung mit einem Tank, so dass dann durch geeignete Ansteuerung dieses Vorsteuerventils das Zusam- menschaltventil in seine Mittelstellung verstellbar ist.
Alternativ kann das Vorsteuerventil auch als Druckreduzierventil ausgeführt sein, über das der auf eine der in einer Richtung wirksamen Steuerflächen wirkende Druck verändert wird, um das Zusammenschaltventil gesteuert in seine Grundposition zu verstellen. Dabei kann jeder Verstellrichtung ein Druckreduzierventil zugeordnet werden.
Die Ansteuerung des Vorsteuerventils oder des Deaktivierungsventils erfolgt vorzugsweise elektrisch. Selbstverständlich ist jedoch auch eine hydraulische oder elektro- hydraulische Ansteuerung möglich. Beim erfindungsgemäßen Zweikreissystem werden vorzugsweise die Pumpendrücke und/oder die Lastdrücke in den Kreisen über Drucksensoren oder dergleichen erfasst.
In Kenntnis der von den Drucksensoren erfassten Drücken kann dann in Abhängigkeit von der zu erwartenden Leistungssteigerung (Q und Δp bzw. Druckerhöhung in einem Kreis) abgeschätzt werden, ob eine Summierung sinnvoll ist oder nicht.
Die Richtung der Summierung kann über einen Wegsensor zum Erfassen der Ventilschieberposition des Zusammenschaltventils erfasst werden.
Zur Ermittlung des Ist-Druckmittelvolumenstroms oder der hydraulischen Leistung kann die Pumpendrehzahl und deren Schwenkwinkel erfasst werden.
In Abhängigkeit von den Signalen dieser oder weiterer Sensoren können dann das Deaktivierungsventil, das Vorsteuerventil oder die Zumessblende angesteuert werden, um das Zusammenschaltventil in seine Sperrstellung zu bringen.
D.h. ein derartiges System ermöglicht die Ansteuerung der Verbraucher nach dem LS-/LUDV-Prinzip oder nach dem EFM-Prinzip, wobei im erstgenannten Fall die Pumpe in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck der Verbraucher angesteuert wird, während nach dem EFM-Prinzip die Pumpe und auch die Zumessblende in Abhängigkeit von Sollwerten verstellt wird, die über eine Bedienperson, beispielsweise mittels eines Joysticks eingestellt werden.
Bei LS- oder LUDV-Systemen ist der jedem Verbraucher zugeordnete Zumessblende eine Individualdruckwaage zugeordnet. Die Ansteuerung der Verstellpumpe erfolgt in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck im jeweiligen Kreis.
Die Regelung kann weiter verbessert werden, wenn in jedem Kreis über eine weitere LS-Leitung (LS-Kette) und entsprechenden Wechselventilen der jeweils höchste Lastdruck des jeweiligen Kreises angegriffen wird und bei der Regelung des Zusammenschaltventils 40 berücksichtigt wird.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Regelkonzept wird die Zusammenschaltven- tilanordnung deaktiviert, wenn der Druckmittelbedarf in beiden Kreisen kleiner als der maximale Pumpenförderstrom an jeweils einer Pumpe ist.
Die Summierung kann beibehalten werden, wenn vom druckhöheren Kreis in den druckniedrigeren Kreis gefördert wird. Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen LUDV-Zweikreissystems mit einem Deaktivierungsventil zur Deaktivierung einer Zusammenschaltventilanordnung;
Figur 2 ein Schaltschema eines EFM-Zweikreissystems, dessen Grundaufbau demjenigen aus Figur 1 entspricht;
Figur 3 ein EFM-Zweikreissystem mit vereinfachtem Deaktivierungsventil und
Figur 4 ein EFM-Zweikreissystem mit zwei einfach aufgebauten Deaktivierungs- ventilen.
In Figur 1 ist ein Schaltschema eines LUDV-Zweikreissystems gezeigt, dessen Grundaufbau aus der eingangs genannten DE 10 2006 053 897 bekannt ist, so dass hier nur auf die erfindungswesentlichen Elemente eingegangen wird. Ein derartiges Zweikreissystem hat zwei hydraulische Kreise 1 , 2, die in der Darstellung gemäß Figur 1 lediglich vereinfacht ohne Rücklauf dargestellt sind. Die beiden Kreise 1 , 2 lassen sich mittels einer Zusammenschaltventilanordnung 4 miteinander verbinden, so dass Druckmittel von einem der Kreise 1 , 2 in den anderen Kreis 2, 1 gefördert werden kann. Der Zusammenschaltventilanordnung 4 ist eine Deaktivierungseinrichtung 6 mit einem Deaktivierungsventil 7 zugeordnet, über das die Funktion der Zusammenschaltventilanordnung 4 deaktiviert oder übersteuert werden kann.
Ein derartiges Zweikreissystem kann beispielsweise bei einer Baggersteuerung eingesetzt werden, wobei beispielsweise über jeden der Kreise 1 , 2 ein Fahrantrieb für jeweils eine Kette eines Baggerfahrwerks unabhängig mit Druckmittel versorgbar ist. Neben diesem Fahrantrieb werden über das Zweikreissystem noch weitere Verbraucher des Baggers wie beispielsweise ein Drehwerk, ein Stiel, ein Löffel oder ein Ausleger angesteuert, wobei jeweils eine Ventilachse des Zweikreissystems einem dieser Verbraucher zugeordnet sein kann.
Gemäß der Darstellung in Figur 1 hat jeder Kreis 1 , 2 eine Verstellpumpe 8, 10, . über die jeweils zumindest ein Verbraucher 12, 14 mit Druckmittel versorgt wird. Dabei ist an einem Druckanschluss jeder Pumpe 8, 10 mit veränderlichem Förderstrom eine Zulaufleitung 16, 18 angeschlossen, die zum Eingang einer verstellbaren Zumessblende 20, 22 führt. Der Querschnitt der jeweiligen Zulaufmessblende 20, 22 kann von einer Bedienperson, beispielsweise über einen elektrischen Joystick oder einen hydraulischen Joystick eingestellt werden, so dass der Druckmittelvolumenstrom zum zugehörigen Verbraucher 12, 14 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Öffnungsquerschnitt der Zulaufmessblende 20, 22 einstellbar ist.
An den Ausgang der Zumessblende 20, 22 ist jeweils eine Vorlaufleitung 24, 26 angeschlossen, die zum jeweiligen Verbraucher 12, 14 führt. In dieser Vorlaufleitung 24, 26 ist jeweils eine LUDV-Druckwaage 28, 30 angeordnet, die in Öffnungsrichtung vom Druck stromabwärts der Zumessblende 20, 22 und in Schließrichtung vom höchsten Lastdruck aller Verbraucher des jeweiligen Kreises beaufschlagt ist, der jeweils über eine LS-Leitung 32, 34 und eine nicht dargestellte Wechselventilkaskade von den angesteuerten Verbrauchern des jeweiligen Kreises 1 , 2 abgegriffen wird. In der Regelposition jeder LUDV-Druckwaage 28, 30 entspricht der Druck im Druckmittelströmungspfad zwischen der Zumessblende 20, 22 und der zugeordneten LUDV-Druckwaage 28, 30 dem höchsten Lastdruck, der dann über die zugehörige LUDV-Druckwaage 28, 30 auf den individuellen Lastdruck des Verbrauchers 12, 14 abgedrosselt wird. Über diese LUDV-Druckwaagen 28, 30 wird der Druckabfall über den Zumessblenden 20, 22 lastdruckunabhängig konstant gehalten, wobei im Fall einer Untersättigung, der Druckmittelvolumenstrom zu allen angesteuerten Verbrauchern eines Kreises 1 , 2 verhältnisgleich reduziert wird.
Die Ansteuerung der jeweiligen Verstellpumpe 8, 10 erfolgt dabei in Abhängigkeit von diesem höchsten Lastdruck in den Lastmeldeleitungen 32, 34, der über eine Pum- pensteuerleitung 36, 38 vom zugehörigen Lastmeldekanal 32, 34 abgegriffen wird.
Über die Zusammenschaltventilanordnung 4 können die beiden Zulaufleitungen 16, 18 miteinander verbunden werden, so dass Druckmittel aus dem einen Kreis in den anderen Kreis gefördert werden kann (Summieren).
Die Zusammenschaltventilanordnung 4 hat bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Zusammenschaltventil 40, das im Detail in der eingangs genannten DE 10 2006 053 897 beschrieben ist. Dieses Zusammenschaltventil 40 hat zwei Druckanschlüsse P1 , P2 sowie vier Steueranschlüsse, die in der Darstellung gemäß Figur 1 mit LS2, LS2' (Kreis 2) und LS1 , LS1 ' (Kreis 1 ) bezeichnet sind. In der dargestellten Grundposition sind diese Anschlüsse abgesperrt. Die beiden Druckanschlüsse P1 , P2 sind jeweils über eine Druckleitung 42, 46 mit der zugeordneten Zulaufleitung 16, 18 verbunden. Das Zusammenschaltventil 40 ist als stetig verstellbares Ventil ausgeführt und kann aus der dargestellten Grundposition (0) in Richtung (a) verstellt werden, in der Druckmittel vom Kreis 2 in den Kreis 1 gefördert wird, wobei dann die beiden Steueranschlüsse LS1 , LS2' miteinander verbunden sind. Bei einer Verstellung in Richtung (b) wird entsprechend Druckmittel vom Kreis 1 in den Kreis 2 summiert und dabei die beiden Steueranschlüsse LS2, LS1' miteinander verbunden. Dieses Zusammenschaltventil 4 ist als so genanntes ΔΔp-Ventil ausgeführt, wobei jeweils zwei Steuerflächen 46, 48 bei Druckbeaufschlagung den Ventilschieber des Zusammenschaltventils 40 in Richtung (a) beaufschlagen, während zwei weitere Steuerflächen 50, 52 in Gegenrichtung (b) auf diesen Ventilschieber wirken.
Die Steuerfläche 46 wird dabei über eine Drucksteuerleitung 54 mit dem Druck in der Druckleitung 44, d.h. dem Pumpendruck des Kreises 2 beaufschlagt. Die andere, in Richtung (a) wirksame Steuerfläche 48 ist über eine LS-Steuerleitung 56 mit dem höchsten Lastdruck des Kreises 1 , d.h. dem Druck in der Lastmeldeleitung 32 beaufschlagt. In entsprechender weise liegt an der in Richtung (b) wirksamen Steuerfläche 52 der Pumpendruck in der Zulaufleitung 16 an, der über die Druckleitung 42 und eine weitere Drucksteuerleitung 58 abgegriffen wird. Die weitere Steuerfläche 50 ist dann entsprechend über eine LS-Steuerleitung 60 mit dem höchsten Lastdruck des Kreises 2 verbunden, der von der Lastmeldeleitung 34 abgegriffen wird.
Bis hier hin entspricht das dargestellte Ausführungsbeispiel voll inhaltlich der in der DE 10 2006 053 897 beschriebenen Lösung, so dass hinsichtlich der Funktion und weiterer Details auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen werden kann. Die Summierung vom einen Kreis in den anderen erfolgt dann in Abhängigkeit von den beiden Druckdifferenzen, die auf die Steuerflächen 46, 50 und 48, 52 wirken.
Gemäß Figur 1 ist der Steueranschluss LS1' über einen LS-Zweigkanal 62 mit der LS-Steuerleitung 56 verbunden. In entsprechender weise ist der Steuerkanal LS2' über einen LS-Zweigkanal 64 mit der LS-Steuerleitung 60 verbunden. Die beiden anderen Steueranschlüsse LS2, LS1' sind jeweils über einen LS-Kanal 68, 70 mit der LS- Steuerleitung 56 bzw. 60 verbunden, wobei in jedem LS-Kanal 66, 68 jeweils ein eine Druckmittelströmung zum zugeordneten Steueranschluss LS1 , LS2 ermöglichendes Rückschlagventil 70 bzw. 72 angeordnet ist. Über die beiden Rückschlagventile 70, 72 ist sichergestellt, dass ein höherer Lastdruck des zugeschalteten Kreises nicht in den anderen Kreis gemeldet werden kann.
Die beiden LS-Steuerleitungen 56, 60 sind bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel über Steuerleitungen 74, 76 mit zwei Ausgangsanschlüssen A, B des Deaktivierungsventils 6 verbunden. Dieses ist als stetig verstellbares Wegeventil mit sieben Anschlüssen ausgeführt und kann in (b) verstellt werden, wobei der Ventilschieber über eine Feder 78 in Richtung seiner Grundposition (a) vorgespannt ist. Das Deaktivierungsventil 6 hat neben den beiden Anschlüssen A, B einen Tank- anschluss T sowie vier Eingangsanschlüsse C, E, D, F; die in der Darstellung gemäß Figur 1 außen liegenden Anschlüsse C, F sind dabei an die Lastmeldeleitung 32 bzw. 34 angeschlossen. Die beiden in Figur 1 innen liegenden Steueranschlüsse E, D sind über Drucksteuerkanäle 80, 82 an die zugeordnete Druckleitung 42, 44 angeschlossen. In der federvorgespannten Grundposition (a) sind die Anschlüsse B, C und A, D miteinander verbunden, so dass in den Steuerleitungen 74, 76 jeweils der höchste Lastdruck des jeweiligen Kreises 1 , 2 anliegt. Die Anschlüsse T, E und F sind abgesperrt.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Deaktivierungsventil 6 elektrisch über einen Proportionalmagneten 84 verstellbar, wobei dieser über eine nicht dargestellte Steuereinheit angesteuert wird. Durch Bestromen des Proportionalmagneten 84 kann der Ventilschieber des Deaktivierungsventils 6 in Richtung (b) verstellt werden, so dass die Druckmittelverbindung zwischen den Anschlüssen B, C und A, D zugesteuert und die Druckmittelverbindung zwischen den Anschlüssen E, B bzw. F, A aufgesteuert wird, so dass in den Steuerleitungen 74, 76 dann entsprechend der höhere Pumpendruck des jeweiligen Kreises 1 , 2 wirksam wird. Mit anderen Worten gesagt, bei einer Verstellung in Richtung (b) wird die zuvor mit dem höchsten Lastdruck im Kreis 2 beaufschlagte Steuerfläche 50 mit dem Pumpendruck des Kreises 2 und die zuvor mit dem höchsten Lastdruck des Kreises 1 beaufschlagte Steuerfläche 48 mit dem Pumpendruck im Kreis 1 beaufschlagt. Diese Pumpendrücke wirken jedoch in umgekehrter Richtung auch auf die beiden anderen Steuerflächen 46 bzw. 50, so dass die resultierende Steuerdruckdifferenz durch Verstellen des Deaktivierungsventils 6 auf Null reduzierbar ist und das Zusammenschaltventil 40 aufgrund seiner Federvorspannung in die Grundposition (0) zurückverstellt und entsprechend die Summierung deaktiviert wird oder unterbrochen ist.
Prinzipiell bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten, in Abhängigkeit von einem Steuersignal die wirksame Steuerdruckdifferenz am Zusammenschaltventil 40 aufzuheben, um die Summierung zu unterbrechen - das in Figur 1 dargestellte Deaktivierungsventil 6 ist lediglich eine dieser Möglichkeiten. Bei Stromlosschalten oder Verringerung des Steuersignals an den Proportionalmagneten 84 wird das Deaktivierungsventil 6 wieder in Richtung seiner dargestellten Grundposition (a) verstellt, so dass die Summierung wieder aktiviert wird und entsprechend der an den Steuerflächen 46, 50 und 48, 52 anliegenden Steuerdruckdifferenzen eine Summierung stattfindet oder beide Kreise 1 , 2 als getrennte Kreise betrieben werden können.
Der Pumpendruck in den Zulaufleitungen 16, 18 kann jeweils über Druckaufnehmer 86, 88 erfasst und über Signalleitungen 90, 92 zu einer nicht dargestellten Steuer- einheit gemeldet, in der diese Drucksignale in der nachfolgend beschriebenen Weise verarbeitet werden, um das Deaktivierungsventil 6 anzusteuern. Entsprechend kann auch der maximale Lastdruck in den Kreisen über nicht dargestellte Druckaufnehmer erfasst werden.
Die Schaltung gemäß Figur 1 kann zusätzlich noch mit Drehzahlsensoren 94, 96 zu Erfassung der Pumpendrehzahl ausgeführt sein, wobei die Drehzahlsignale dann entsprechend über Signalleitungen 98, 100 zum Steuergerät gemeldet werden.
In Abhängigkeit von dem über die Drucksensoren 86, 88 ermittelten Pumpendruck, der über die Drehzahlsensoren 94, 96 erfassten Drehzahl der Pumpen 8, 10 sowie deren Schwenkwinkel und über die in der Steuereinheit abgelegten Pumpenkennlinien kann dann der Ist-Fördervolumenstrom der beiden Verstellpumpen 1 , 2 ermittelt und mit dem Soll-Fördervolumenstrom oder mit dem maximalen Fördervolumenstrom verglichen werden, so dass in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ist-Fördervolumenstrom die Summierung aufrechterhalten oder deaktiviert wird.
Die Richtung, in der summiert wird, kann über einen Wegaufnehmer 102 erfasst werden, über den die Position des Ventilschiebers des Zusammenschaltventils 40 erfasst wird. Das Positionssignal des Wegaufnehmers 102 wird ebenfalls über eine Signalleitung 104 zur Steuereinheit weitergeleitet und dort verarbeitet.
Bei dem in Figur 1 dargestellten LUDV-System wird die von dem jeweiligen Verbraucher angeforderte Druckmittelmenge, d.h. der Druckmittelbedarf im jeweiligen Kreis 1 , 2 bei Verwendung eines hydraulischen Joysticks beispielsweise über den summierten Steuerdruck pst ermittelt, der in Messblendensteuerleitungen 106, 108 zur Einstellung der Zumessblenden 20, 22 aller Verbraucher anliegt. Diese Steuerdrücke können über Druckaufnehmer ermittelt werden. Entsprechend wird bei einem elektrischen Joystick der Druckmittelbedarf aus den summierten Steuersignalen ermittelt
Gemäß einem erfindungsgemäßen Regelkonzept wird die Summierung von einem Kreis in den anderen deaktiviert, solange der Druckmittelbedarf im jeweiligen Kreis 1 , 2 unterhalb des maximalen Fördervolumenstroms der jeweiligen Verstellpumpe 8, 10 liegt, da diese dann den Druckmittelbedarf des jeweiligen Kreises abdecken kann.
Falls der Druckmittelbedarf in einem Kreis über dem maximalen Fördervolumen der zugeordneten Verstellpumpe 8, 10 ansteigt, wird die Deaktiyierung über das Deaktivierungsventil 6 abgeschaltet, so dass eine Summierung ermöglicht ist. Diese Summierung erfolgt dann, wenn beispielsweise der Druckmittelbedarf im einen Kreis 1 größer als der maximale Fördervolumenstrom der Verstellpumpe 8 ist, so dass dann über das Zusammenschaltventil 40 eine Summierung vom Kreis 2 in den Kreis 1 ermöglicht ist.
Diese Summierung wird jedoch deaktiviert, wenn der Druckmittelbedarf im zugeschalteten Kreis 2 zwar kleiner als der maximale Fördervolumenstrom der Verstellpumpe 10 jedoch größer als ein vorbestimmter Umschalt-Druckmittelbedarf in diesem Kreis 2 ist. Dieser Umschalt-Druckmittelbedarf kann beispielsweise bei 80% des maximalen Fördervolumenstroms liegen. Eine Summierung bei einer derart hohen Auslastung der Verstellpumpe 10 würde in energetischer Hinsicht nachteilig sein, so dass nach dem erfindungsgemäßen Konzept bei Erfüllen dieser Bedingung (Druckmittelbedarf kleiner als maximaler Fördervolumenstrom, jedoch größer als der Umschalt-Druckmittelbedarf (beispielsweise 80% des maximalen Fördervolumenstroms)) von der Steuereinheit ein Steuersignal an den Proportionalmagneten 84 abgegeben wird, so dass das Deaktivie- rungsventil 6 in Richtung seiner Position (b) verschoben wird und somit das Zusammenschaltventil 40 unabhängig von den Lastdrücken und vom Pumpendruck in seine Grundposition (0) zurückgestellt wird und entsprechend die Summierung deaktiviert ist.
Wenn das Zusammenschaltventil 40 einen Wegsensor 102 (siehe Figur 1) hat, kann man anhand der Position des Wegeventilschiebers erkennen, in welche Richtung summiert wird und welche Druckdifferenz aufgrund der Druckwaagenfunktion des Zu- sammenschaltventils 40 abgeregelt wird. Somit lässt sich mit der Position des Zusam- menschaltventils 40 und aus dem Druckmittelbedarf und den erfassten Lastdrücken ermitteln, ob das Summieren aus energetischer Sicht Sinn macht oder ob die Summierung deaktiviert werden soll.
Als zusätzliches Entscheidungskriterium können noch die Lastdrücke jedes Kreises 1 , 2, beispielsweise über nicht dargestellte Lastdrucksensoren erfasst werden und in dem Fall, in dem eine Summierung vom lastdruckhöheren in den lastdruckniedrigeren Kreis 1 , 2 erfolgt, keine Deaktivierung des entsprechenden Zusammenschaltventils 40 eingestellt wird.
Beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Ansteuerung der beiden Verstellpumpen 8, 10 in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck der Verbraucher des jeweiligen Kreises 1 , 2, wobei die Zumessblende 20, 22 beispielsweise über einen Joystick einstellbar sind, um den Druckmittelvolumenstrom zu den Verbrauchern 1 , 2 einzustellen. Die Schaltung gemäß Figur 1 lässt sich auch bei klassischen LS- Systemen einsetzen, bei denen beispielsweise die Druckwaage der Zumessblende vorgeschaltet ist und in Öffnungsrichtung vom individuellen Lastdruck und in Schließrichtung vom Druck stromaufwärts der Zumessblende beaufschlagt ist. Figur 2 zeigt eine Schaltung mit dem Grundaufbau gemäß Figur 1 , wobei dieses System nach dem EFM-Prinzip betrieben wird. Der Grundaufbau der Schaltung gemäß Figur 2 entspricht weitestgehend demjenigen der Schaltung gemäß Figur 1 , so dass im Hinblick auf den Grundaufbau auf diese Ausführungen verwiesen wird.
Bei der in Figur 2 dargestellten EFM-Lösung erfolgt die Ansteuerung der Verstellpumpe 8, 10 nicht in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck der Verbraucher, sondern in Abhängigkeit von dem über einen Joystick eingestellten Sollwert. Bei einem elektrischen Joystick erfolgt die Bestimmung des gesamten Druckmittelbedarfs durch Summierung der einzelnen Steuersignale (an den Signalleitungen 106, 108). Bei einem hydraulischen Joystick erfolgt die Ermittlung des Druckmittelbedarfs durch Summierung der über den Joystick eingestellten Steuerdrücke (pst), die ggf. auch über nicht dargestellte Drucksensoren erfasst werden.
Aus diesen Steuerdrücken pst bzw. den Steuersignalen kann dann der Druckmittelbedarf (Sollwert) im jeweiligen Kreis 1 , 2 ermittelt werden, so dass gemäß den eingangs beschriebenen Kriterien die Summierung deaktiviert ist, solange der Druckmittelbedarf in einem Kreis unterhalb des maximalen Fördervolumens dieses Kreises liegt. Die Summierung wird aktiviert, sobald der Druckmittelbedarf in dem einen Kreis oberhalb des maximalen Fördervolumenstroms der zugeordneten Pumpe 8, 10 liegt. Diese Summierung vom einen Kreis in den anderen Kreis wird abgeschaltet, wenn der Druckmittelbedarf in dem einen Kreis größer als der Umschalt-Druckmittelbedarf ist, der - wie vorstehend ausgeführt - bei etwa 80% des maximalen Fördervolumenstroms der zugeordneten Pumpe liegen kann.
Die vorbeschriebene Entscheidung, ob eine Summierung sinnvoll ist oder nicht, kann auch in Abhängigkeit von dem tatsächlichen LS-Druckniveau jedes Kreises getroffen werden. Dieses Druckniveau kann, wie vorstehend beschrieben, über die Drucksensoren erfasst werden. Alternativ ist auch möglich, jedem Verbraucher noch eine eigene LS-Meldekette zum Abgriff des Lastdrucks zuzuordnen, sodass das tatsächliche LS-Druckniveau jedes Kreises bestimmt werden kann.
Falls, wie vorstehend ausgeführt - über eigene Drucksensoren der tatsächliche maximale Lastdruck in den jeweiligen Kreisen 1 , 2 erfasst werden kann, und aus der EFM-Regelung auch die Ist-Volumenströme, die beispielsweise aus der Pumpendrehzahl, dem Schwenkwinkel, dem Pumpendruck und den Kennlinien der Pumpen ermittelt werden können, kann eine leistungsbezogene Beurteilung der Situation durchgeführt werden, und in Abhängigkeit von dieser Leistungsbeurteilung entschieden werden, ob die Summierung in energetischer Hinsicht sinnvoll oder nicht sinnvoll ist. Wie bereits beim LUDV-System erläutert, kann durch Bestimmung der Ventilschieberposition des Zusammenschaltventils 40 erkannt werden, in welche Richtung summiert wird und welche Druckdifferenz am Zusammenschaltventil 40 abgeregelt wird, so dass auch diese Parameter in die Entscheidung eingehen können, ob die Summierung aktiv bleibt oder deaktiviert wird.
In dem Fall, in dem die Pumpe 8, 10 jeweils mit einem Drehzahlsensor ausgeführt ist, kann zusätzlich noch das aktuell zur Verfügung stehende Moment und die tatsächliche Pumpenmenge bei der Entscheidung berücksichtigt werden.
Falls die Dieselsteuerung des Baggers noch das zur Verfügung stehende Dieselmoment oder die aktuelle Drückung des Motors als Signal ausgeben kann, ist es von Vorteil, dies bei der Regelstrategie zu berücksichtigen.
Wie bereits erwähnt, sind die Drucksensoren 86, 88 nicht zwingend notwendig, die Berücksichtigung dieser Signale verbessert jedoch die Genauigkeit, mit der die vorbestimmten Regelstrategien realisiert werden.
Bei der vorbeschriebenen Lösung gemäß Figur 2 wird somit in Abhängigkeit von den erläuterten Kriterien das Deaktivierungsventil 6 über die nicht dargestellte Steuereinheit angesteuert, um die Summierung aktiv zu halten oder zu deaktivieren.
Prinzipiell kann bei EFM-Lösungen auf das Deaktivierungsventil 6 gemäß Figur 2 verzichtet werden, da die Steuerdruckdifferenz am Zusammenschaltventil 40 auch durch Ansteuerung der Messblenden 20, 22 variiert werden kann. Bei einem EFM- System gemäß Figur 2 steuert die nicht dargestellte Steuereinheit sowohl die Pumpenmenge als auch den Öffnungsquerschnitt der Zumessblende 20, 22, die in Abhängigkeit vom Druckmittelbedarf eingestellt wird. Die Pumpenmenge und der Öffnungsquerschnitt stehen üblicherweise in einem definierten Verhältnis. Wenn beispielsweise über den Joystick ein Druckmittelbedarf von 80 l/min angefordert wird, dann wird die Pumpe dementsprechend auf einen Förderstrom von 80 l/min eingestellt werden. Zudem wird die Zumessblende 20, 22 in eine Position gestellt, bei der über der Zumessblende ein vorbestimmter Druckverlust von beispielsweise 10 bar erzeugt wird. Mit diesem Verhältnis ist dann das Δp an den einander zugeordneten Steuerflächen, beispielsweise 56, 50 des Zusammenschaltventils 40 definiert. Solange im anderen Kreis entsprechend vorgegangen wird, werden auch die beiden anderen Steuerflächen 48, 52 mit einem entsprechenden Δp beaufschlagt, so dass der Ventilschieber des Zusammenschaltventils 40 in seiner dargestellten Grundposition (0) verbleibt. Über die Steuereinheit kann bei einem EFM-System nunmehr dieses Δp bewusst verändert werden, indem man die Zumessblende 20, 22 oder den Fördervolumenstrom der zugeordneten Ver- stellpumpe 8, 10 eines Kreises verstellt und somit auch bewusst das Δp einseitig verstellt, so dass das Zusammenschaltventil 40 in Abhängigkeit von diesem neu eingestellten Δp verstellt und somit die Summierung aktiviert oder deaktiviert wird.
Diese reine EFM-Steuerung ohne Deaktivierungsventil 6 kann wiederum nach den eingangs beschriebenen Kriterien in Abhängigkeit vom Druckmittelbedarf, von der hydraulischen Leistung, vom eingestellten Sollwert usw. erfolgen. Dieses Konzept kann auch in einer eigenen Anmeldung weiter verfolgt werden.
In Figur 3 ist ein EFM-Prinzip dargestellt, das gegenüber der Lösung in Figur 2 etwas vereinfacht ist, im Grundaufbau jedoch identisch ist. Ein Unterschied zwischen den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Systemen besteht darin, dass bei der Ausführung gemäß Figur 3 die LUDV-Druckwaagen 28, 30 als 3-Wege-Druckwaagen ausgeführt sind, die in ihrer Grundposition abgesperrt sind und bei Ansteuerung eines Verbrauchers - genau wie bei den LUDV-Druckwaagen in Figur 2 - in eine Regelposition verstellt werden, in der der stromabwärts der Zumessblenden 20, 22 anliegende maximale Lastdruck des jeweiligen Kreises auf den individuellen Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers 12, 14 abgedrosselt wird. In dem Fall, in dem am zugeordneten Verbraucher 12, 14 der maximale Lastdruck des jeweiligen Kreises 1 , 2 anliegt, wird die LUDV-Druckwaage 28, 30 nach links (Fig. 3) in ihre Endposition verstellt, in der dieser maximale Lastdruck in die Lastmeldeleitung 32, 34 gemeldet wird. Auch bei der Variante gemäß Figur 3 ist das vorbeschriebene Zusammenschaltventil 40 vorgesehen, das in der Darstellung gemäß Figur 3 in seine Summierstellung (b) verstellt ist, indem Druckmittel vom Kreis 1 in den Kreis 2 summiert wird.
Die Steuerflächen 46, 48, 50, 52 sind mit den gleichen Druckdifferenzen wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 beaufschlagt, so dass diesbezüglich weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass in der LS-Steuerleitung 60, über die die Steuerfläche 50 mit dem in der Lastmeldeleitung 34 anliegenden höchsten Lastdruck des Kreises 2 beaufschlagt ist, ein Drosselrückschlagventil 110 vorgesehen ist, das einen Steuerölstrom in Richtung zu dem von der Steuerfläche 50 begrenzten Steuerraum zulässt, während die Rückströmung über den Drosselabschnitt erfolgt.
Die Deaktivierung des Zusammenschaltventils 40 erfolgt über eine Deaktivie- rungseinrichtung 6, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem stetig verstellbaren 3/3-Wege- Vorsteuerventil 112 ausgeführt ist. Dieses hat drei Anschlüsse A, B und T, wobei der letztgenannte Tankanschluss T mit einem Tank verbunden ist. Die beiden Anschlüsse A, B sind über Kanäle 114, 116 mit den Steuerräumen verbunden, die durch die Steuerflächen 50 bzw. 52 begrenzt sind.
Ein Ventilschieber des Vorsteuerventils 112 ist über eine Federanordnung 118 in eine Mittelstellung (0) vorgespannt, in der die Anschlüsse A, B, T abgesperrt sind. Die stetige Verstellung des Ventilschiebers erfolgt über eine Magnetanordnung 120, wobei der Ventilschieber in Richtung einer Position (a) verstellbar ist, in der die beiden Anschlüsse A, B und damit die Steuerkanäle 114, 116 miteinander verbunden sind. Bei einer Verstellung des Ventilschiebers in Richtung (b) wird der Anschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden, so dass der Steuerkanal 114 zum Tank hin entlastet wird, während der Anschluss B abgesperrt bleibt. Demzufolge wird bei einem Verstellen des Vorsteuerventils 112 in Richtung (a) die in Richtung (b) auf die Steuerflächen 50, 52 wirkende Druckkraftresultierende erhöht, während bei einer Verstellung in Richtung (b) diese Druckkraftresultierende verringert wird. Dementsprechend kann durch Verstellen des Vorsteuerventils 112 in die Entlastungsstellung (b) oder die Druckaufbaustellung (a) der Wegeventilschieber des Zusammenschaltventils 40 gesteuert in Richtung seiner Mittelposition verstellt werden, um die Summierung (siehe Figur 3) zu deaktivieren. Die Ansteuerung erfolgt wiederum nach den gleichen Kriterien und Regelstrategien wie bei den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen, so dass hierauf nicht mehr eingegangen wird. Dabei wird über den Wegsensor 102 überwacht, ob der Wegeventilschieber seine Mittelposition erreicht hat.
Figur 4 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel, bei dem anstelle des einzigen Vorsteuerventils 112 zwei stetig verstellbare Druckreduzierventile 122, 124 vorgesehen sind, über die die auf den Ventilschieber des Zusammenschaltventils 40 wirksame Steuerdruckdifferenz eingestellt wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel kann über diese Druckreduzierventile 122, 124 der die Steuerflächen 50, 48 beaufschlagende Steuerdruck variiert werden. Gemäß den vorherigen Ausführungen wirkt auf diese Steuerflächen 48, 50 normaler weise, d.h. bei aktiviertem Zusammenschaltventil 40 der höchste Lastdruck der Kreise 1 , 2, der jeweils über die Lastmeldeleitung 32, 34 abgegriffen wird. Der Ausgang jedes Druckreduzierventils 122, 124 ist über einen Steuerkanal 114 bzw. 126 mit dem von der Steuerfläche 48 bzw. von der Steuerfläche 50 begrenzten Steuerraum des Zusammenschaltventils 40 verbunden. Der Eingangs- anschluss der 3-Wege-Druckreduzierventile 122, 124 ist jeweils an eine Steuerdruckleitung 128 angeschlossen, in der ein vergleichsweise hoher Steuerdruck anliegt, der durch Ansteuerung der elektrisch verstellbaren Druckreduzierventile 122, 124 auf einen vorbestimmten Steuerdruck reduzierbar ist, der dann im Steuerkanal 114 bzw. 126 anliegt. Die Ansteuerung der beiden Druckreduzierventile 122, 124 erfolgt über die Steuereinheit in Abhängigkeit von den vorbeschriebenen Regelstrategien. Durch geeignete Einstellung dieser Druckreduzierventile 122, 124 lässt sich der Ventilschieber des Zusammenschaltventils 40 in seine Grundposition (0) verstellen, um eine Summierung zu deaktivieren. Wie in Figur 4 angedeutet, kann es bei einer Deaktivierung der Summierung vorteilhaft sein, die LS-Steuerleitungen 56, 60 über nur angedeutete Ventilelemente zur Lastmeldeleitung 34, 32 hin abzusperren und die von den Steuerflächen 46, 52 begrenzten Steuerräume zum Tank T hin zu entlasten und die Drucksteuerleitungen 58 bzw. 54 zur Druckleitung 42 bzw. 44 hin abzusperren, so dass im Wesentlichen alleine die über die Druckreduzierventile 122, 124 eingestellte Druckdifferenz auf den Ventilschieber des Zusammenschaltventils 40 wirkt. Prinzipiell ist es auch möglich, die Verstellung des Zusammenschaltventils alleine über die Druckreduzierventile 122, 124 zu steuern, so dass die auf die komplexe Kanalführung zur Druckmittelbeaufschlagung der Steuerflächen 46, 48, 50, 52 mit Lastdruck und Pumpendruck verzichtet werden kann.
Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Drucksignale der Drucksensoren 86, 88 zur Regelung der Wegenventilschieberposition des Zusammenschaltventils 40 herangezogen werden. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist es vorteilhaft, den Wegsensor 102 zur Erfassung der Ventilschieberposition vorzusehen.
Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist ein einteiliges Zusammen- schaltventil 40 beschrieben. Selbstverständlich lässt sich das erfindungsgemäße Konzept auch bei Systemen anwenden, bei denen jedem Kreis 1 , 2 ein eigenes Zusam- menschaltventil zugeordnet ist. Eine derartige Lösung ist beispielsweise in der eingangs genannten DE 102 55 738 A1 der Anmelderin erläutert.
Prinzipiell lassen sich die anhand einer EFM-Lösung beschriebenen Vorsteuerventile 112 und die Druckreduzierventile 122, 124 auch bei LUDV- oder LS-Systemen zur Deaktivierung der Summierfunktion einsetzen.
Offenbart sind ein hydraulisches Zweikreissystem zur Ansteuerung von Verbrauchern und ein Verfahren zum Ansteuern von Verbrauchern eines hydraulischen Zweikreissystems, wobei die beiden Kreise über eine Zusammenschaltventilanordnung miteinander verbindbar sind, so dass die Verstellpumpe eines Kreises Druckmittel in den anderen Kreis summiert. Das Zweikreissystem hat eine Deaktivierungseinrichtung, über die die Summierung deaktiviert wird, wenn der Druckmittelbedarf in dem hinzugeschalteten Kreis kleiner als der maximale Pumpenförderstrom und größer als ein Umschalt- Druckmittelbedarf ist. Dieser kann beispielsweise bei etwa 80% des maximalen Pum- penförderstroms liegen.

Claims

Patentansprüche
1. Hydraulisches Zweikreissystem zur Ansteuerung von Verbrauchern (12, 14), wobei jedem hydraulischen Kreis (1 , 2) eine Verstellpumpe (8, 10) zugeordnet ist, über die diesem Kreis (1 , 2) zugeordnete Verbraucher (12, 14) mit Druckmittel versorgbar sind, wobei die beiden Kreise (1 , 2) mittels einer Zusam- menschaltventilanordnung (4) derart miteinander verbindbar sind, dass die Verstellpumpe (8, 10) des einen Kreises (1 , 2) Druckmittel in den anderen Kreis (2, 1 ) summiert, gekennzeichnet durch eine Deaktivierungseinrichtung (6), über die der Druckmittelbedarf in beiden Kreisen (1 , 2) erfassbar ist und über die die Zusammenschaltventilanordnung (4) deaktivierbar ist, wenn der Druckmittelbedarf im einen Kreis (1 , 2) kleiner als der maximale Pumpenför- derstrom und größer als ein Umschalt-Druckmittelbedarf ist.
2. Zweikreissystem nach Patentanspruch 1 , wobei die Zusammenschaltventilanordnung (4) ein Zusammenschaltventil (40) hat, dessen Ventilschieber (2) in einer Richtung wirksame Steuerflächen (46, 48) hat, die vom höchsten Lastdruck im ersten Kreis (1 , 2) bzw. vom Pumpendruck im zweiten Kreis (2, 1 ) beaufschlagbar sind und zwei in der anderen Richtung wirksame Steuerflächen (50, 52) hat, die vom höchsten Lastdruck im zweiten Kreis (2, 1 ) bzw. vom Pumpendruck im ersten Kreis (1 , 2) beaufschlagbar sind.
3. Zweikreissystem nach Patentanspruch 2, wobei das Zusammenschaltventil (40) über die Deaktivierungseinrichtung (6) unabhängig von den gemäß Patentanspruch 2 anliegenden Steuerdrücken in seine Nullstellung verstellbar ist.
4. Zweikreissystem nach Patentanspruch 3, wobei die Deaktivierungseinrichtung (6) ein Deaktivierungsventil (7) hat, über das zum Deaktivieren jeweils eine der beiden in einer Richtung wirksamen, mit dem Pumpendruck im ersten und dem Lastdruck im zweiten Kreis (1 , 2) beaufschlagten Steuerflächen (46, 48; 50, 52) mit dem Lastdruck bzw. dem Pumpendruck im jeweils anderen Kreis (2, 1 ) beaufschlagbar sind, so dass die resultierende Steuerdruckdifferenz gleich Null ist.
5. Zweikreissystem nach Patentanspruch 4, wobei ein Ventilschieber des Zu- sammenschaltventils (40) zur Deaktivierung in beiden Richtungen mit den Pumpendrücken im ersten und zweiten Kreis (1 , 2) beaufschlagt ist.
6. Zweikreissystem nach Patentanspruch 4 oder 5, wobei das Deaktivierungs- ventil (7) ein stetig verstellbares Regelventil ist, wobei in einer Grundstellung an zwei Eingangsanschlüssen der Lastdruck im ersten bzw. im zweiten Kreis (1 , 2) anliegt und über zugeordnete Ausgangsanschlüsse (A, B) die entsprechenden Steuerflächen (48, 50) mit dem jeweiligen Lastdruck beaufschlagt sind, wobei beim Verstellen aus einer Grundstellung (a) diese Eingangsanschlüsse (C, D) zusteuerbar und zwei weitere Eingangsanschlüsse (E, F) aufsteuerbar sind, über die jeweils diejenige Steuerfläche (48, 50) die in der Grundstellung mit dem Lastdruck eines Kreises (1 , 2) beaufschlagt ist, beim Verstellen des Ventilschiebers mit dem Pumpendruck des anderen Kreises (2,1 ) beaufschlagt ist.
7. Zweikreissystem nach Patentanspruch 4, wobei die Deaktivierungseinrichtung (4) ein proportional verstellbares Vorsteuerventil (112) hat, über das zumindest eine der Steuerflächen (50, 52) mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, so dass der Ventilschieber des Zusammenschaltventils (40) in eine vorbestimmte Richtung verstellbar ist.
8. Zweikreissystem nach Patentanspruch 7, wobei das Vorsteuerventil (112) ein stetig verstellbares Wegeventil ist, über das zwei in einer Richtung wirksame Steuerflächen (50, 52) mit dem gleichen Steuerdruck beaufschlagbar oder eine dieser Steuerflächen (50) entlastbar ist.
9. Zweikreissystem nach Patentanspruch 8, wobei dieser Entlastungsdruck der Tankdruck ist.
10. Zweikreissystem nach Patentanspruch 7, wobei das Vorsteuerventil zumindest ein Druckreduzierventil (122, 124) ist.
11. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Deaktivierungseinrichtung (6) elektrisch betätigt ist.
12. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit Drucksensoren (86, 88) zum Erfassen des Pumpendrucks und/oder des maximalen Lastdrucks jedes Kreises (1 , 2).
13. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Wegsensor (102) zum Erfassen einer Schieberposition des Zusammenschaltventils (40).
14. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit Drehzahlsensoren (94, 96) zur Erfassung der Pumpendrehzahl und mit Schwenkwinkelsensoren zur Erfassung des Schwenkwinkels der Pumpen (8, 10).
15. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Steuereinheit, zum Ansteuern jeweils einer einem Verbraucher (12, 14) eines Kreises (1 , 2) zugeordneten Zumessblende (20, 22) und der in diesem Kreis angeordneten Verstellpumpe (8, 10) in Abhängigkeit von einem von einer Bedienperson eingestellten Stellsignal (EFM).
16. Zweikreissystem nach einem der Patentansprüche 12 bis 15, mit einer Steuereinheit zum Ansteuern der Deaktivierungseinrichtung (6) in Abhängigkeit vom Druckmittelbedarf der angesteuerten Verbraucher, um das Zusammen- schaltventil (40) in seine Sperrstellung zu bringen.
17. Zweikreissystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 16, wobei jeder Kreis (1 , 2) als LS- oder LUDV-System ausgeführt ist und jedem Verbraucher (12, 14) eine Zumessblende (20, 22) und eine Individualdruckwaage (28, 30) zugeordnet ist und die Verstellpumpe (8, 10) in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck im jeweiligen Kreis (1 , 2) ansteuerbar ist.
18. Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentsansprüche, wobei jedem Kreis (1 , 2) eine LS-Leitung zum Abgreifen des individuellen Lastdruck jedes Verbrauchers 12, 14 zugeordnet ist.
19. Verfahren zum Ansteuern von Verbrauchern eines Zweikreissystems, wobei jedem hydraulischen Kreis (1 , 2) eine Verstellpumpe (8, 10) zugeordnet ist, über die in diesem Kreis (1 , 2) angeordnete Verbraucher (12, 14) mit Druckmittel versorgt werden, wobei die beiden Kreise (1 , 2) mittels einer Zusam- menschaltventilanordnung (4) derart miteinander verbunden werden können, dass die Verstellpumpe (8, 10) des einen Kreises (1 , 2) Druckmittel in den anderen Kreis (2, 1) summiert, gekennzeichnet durch die Schritte:
- Erfassen des Druckmittelbedarfs in beiden Kreisen (1 , 2)
- Vergleichen des Druckmittelbedarfs in dem einen Kreis (1 , 2) mit einem maximalen Pumpenförderstrom der diesem Kreis (1 , 2) zugeordneten Pumpe (8, 10) und mit einem unterhalb des maximalen Pumpenförderstroms liegenden Umschalt-Druckmittelbedarfs des diesem Kreis (1 , 2) zugeordneten Verbrauchers (12, 14) und - Deaktivieren der Zusammenschaltventilanordnung (4) falls der Druckmittelbedarf kleiner als der maximale Pumpenförderstrom und größer als der Um- schalt-Druckmittelbedarf ist.
20. Verfahren nach Patentanspruch 19, wobei die Zusammenschaltventilanordnung (4) deaktiviert wird, wenn der Druckmittelbedarf in beiden Kreisen (1 , 2) kleiner als der maximale Pumpenförderstrom jeweils einer Verstellpumpe (8, 10) ist.
21. Verfahren nach Patentanspruch 19 oder 20, wobei die Summierung aktiviert bleibt, wenn vom druckhöheren in den druckniedrigeren Kreis (1 , 2) gefördert wird.
22. Verfahren nach einem der Patentansprüche 19 - 21 , wobei der Pumpendruck und/oder der maximale Lastdruck jedes Kreises erfasst wird und in Abhängigkeit von einer zu erwartenden Leistungserhöhung entschieden wird, ob eine Summierung sinnvoll ist oder nicht.
EP09734747.0A 2008-04-24 2009-04-09 Hydraulisches zweikreissystem und verfahren zum ansteuern von verbrauchern eines zweikreissystems Active EP2279354B1 (de)

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