EP3987119A1 - Mobile work machine - Google Patents

Mobile work machine

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Publication number
EP3987119A1
EP3987119A1 EP20735516.5A EP20735516A EP3987119A1 EP 3987119 A1 EP3987119 A1 EP 3987119A1 EP 20735516 A EP20735516 A EP 20735516A EP 3987119 A1 EP3987119 A1 EP 3987119A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
cylinder
work machine
edge
control edge
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.)
Pending
Application number
EP20735516.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans Knapp
Josef Stock
Rupert Gappmaier
Christoph Kiegerl
Reinhard WINDHOFER
Florian Altenberger
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.)
Liebherr Werk Bischofshofen GmbH
Original Assignee
Liebherr Werk Bischofshofen GmbH
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 Liebherr Werk Bischofshofen GmbH filed Critical Liebherr Werk Bischofshofen GmbH
Publication of EP3987119A1 publication Critical patent/EP3987119A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
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    • E02F9/2271—Actuators and supports therefor and protection therefor
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    • 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
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    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6654—Flow rate control
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    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/76—Control of force or torque of the output member
    • F15B2211/761—Control of a negative load, i.e. of a load generating hydraulic energy

Definitions

  • the present invention relates to a mobile work machine, in particular a wheel loader, with a preferably open hydraulic circuit and with a pump for conveying a hydraulic medium through the hydraulic circuit and with at least one control block with an inlet control edge and a run-off control edge for controlling the flow of the hydraulic medium,
  • the Work machine has a work tool and a cylinder for actuating the work tool and wherein the cylinder has an outlet and an inlet for the hydraulic medium, the outlet being in fluid connection with the outlet control edge and the inlet with the inlet control edge of the control block.
  • the present invention is based on the object of developing a work machine of the type mentioned at the outset in such a way that it works particularly efficiently.
  • the inlet control edge has no or fewer fine control notches than the outlet control edge, which is equipped with one or more fine control notches, so that when the load is pulled on the work tool, the outlet control edge throttles the flow rate through the cylinder outlet.
  • cylinder generally stands for one or more piston-cylinder units, the piston being movably accommodated in the cylinder space and dividing it into at least two sub-areas, one of which is the outlet and one the inlet having.
  • One or more sensors can be provided which detect the pressure conditions.
  • a pressure regulator can be provided which interacts with the pump in such a way that the minimum pressure is maintained on the cylinder side on which the pulling load results in an increase in volume.
  • a controller can be provided which is designed to control or regulate the movement of the control block or blocks.
  • the control block preferably has an inflow and a flow control. According to the invention, however, the inflow is controlled by the delivery rate of the pump and thus preferably has no fine control notch and opens quickly from the central position to the full cross-section.
  • a controller can be present which is designed to control or regulate the delivery rate of the pump through the inlet.
  • the drain side on the control block has the full functionality of a classic control block and accordingly has one or more fine control notches and possibly reduced cross-sections.
  • a classic control block can therefore be used, the inlet control edges of which are completely dethrottled.
  • the function is limited to the assignment to the respective cylinder side (change of direction of movement) and the possibly required discharge throttling.
  • the flow control edge and the inlet control edge can be combined in a control block or in a separate design, i.e. be arranged in separate control blocks.
  • the work machine has a main consumer and an additional consumer, with a control system that is designed so that when the load is pulling on the work tool and the load pressure of the additional consumer is lower than that of the main consumer, the main consumer uses the process control edge closes so far that pressure is built up that is sufficient to operate the additional consumer. This can also be done by a suitable control.
  • the main supplies are preferably also used for subordinate additional functions.
  • the lifting supply could tip out a high-tip shovel or the tilting supply could act on a hold-down device, whereby construction effort is saved.
  • These functions are called 3rd or 4th control circuit etc., which usually have their own slide.
  • the load pressure in the 3rd and, if applicable, the 4th control circuit is lower than that of the main function: a pressure compensator on the 3rd or 4th control circuit, by reporting the high load pressure from the main function, builds up the pressure to such an extent that the main function does not stop, such as this is known from the prior art.
  • the load pressure in the 3rd and possibly 4th control circuit is higher than that of the main function, i.e. the load pressure of the additional consumer is higher than that of the main consumer.
  • the drain control edge of the main consumer or the control block of the main consumer is closed to such an extent that sufficient pressure is built up for the 3rd and, if applicable, 4th control circuit and the additional consumer is moved.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the Flydraulikniklauf with the differently trained inlet and outlet control edges of a control block
  • FIG. 2 a schematic representation of an interconnection of a chopping and a tilting cylinder for a shovel of a working machine
  • FIG. 3 a further schematic illustration of an interconnection of a lifting and a tilting cylinder for a shovel of a working machine.
  • the bucket pulls the tipping cylinder, i.e. the tipping cylinder is moved by the bucket.
  • control block which partially closes the cylinder run-off control edge according to the desired movement speed, i.e. throttles so that the flow rate and thus the speed of movement of the bucket and cylinder can be adjusted.
  • an electrically adjustable pressure regulator of the pump ensures that a minimum pressure is maintained so that the volume created by pulling out the cylinder is filled. This takes place when the inlet edge of the control block is completely open.
  • the inflow is controlled by the delivery rate of the pump and therefore has no fine control notch.
  • the run-off edge of the control block is provided with a fine control notch so that the run-off speed can be adjusted.
  • fine control notch does not only designate a fine control notch as such, but also represents any throttle element.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the hydraulic circuit with the differently designed inlet control edges ZK and flow control edges AK of a control block CB.
  • the control block CB is connected to the pressure side of the pump P, a tank T for hydraulic medium and the bottom side and the rod side of a cylinder.
  • the control block CB regulates the inflow and outflow of a hydraulic medium present in the cylinder by connecting the bottom-side B or the rod-side A cylinder reservoir to the pressure side of the pump or the tank via adjustable throttle units, the so-called inlet edges ZK or outlet edges AK can be fluidically connected.
  • the design of the outlet edge AK and the inlet edge ZK in the control block CB ensures that a sufficiently high pressure is present on the outlet side of the consumer (cylinder) even in such a state.
  • the inlet control edge ZK in the bottom reservoir of the cylinder has a shape in which a lot of surface is abruptly released so that a de-throttled inlet from the pump P can flow into the bottom reservoir B of the cylinder.
  • Fig. 2 shows the exemplary embedding of the control block CB for Ansteue tion of a work tool.
  • the adjustable hydraulic pump P is driven mechanically with a motor, for example an internal combustion or electric motor E. Hydraulic fluid is supplied to the hydraulic control block CB via the pump P.
  • the position of the control piston in the control block CB (corresponding to FIG. 1) is set via a control unit VCU, for example via electrohydraulic pilot valves (not shown).
  • the corresponding amount of hydraulic fluid is delivered to the relevant hydraulic cylinder of the working tool LC, TC and thus leads to the desired movement of, for example, the lifting arm and / or shovel / fork of the working machine.
  • the control spool adjustment takes over the control unit VCU.
  • the input variables M1, M2 for the cylinder pressure of the bottom and rod side of the cylinder and M5 for example, the angle of rotation from a rotary encoder of the lifting cylinder LC, which is arranged, for example, on the lifting arm, are read into the control unit VCU.
  • the input variables M3, M4 for the cylinder pressure of the bottom and rod side of the cylinder and M6, for example the angle of rotation are read into the control unit VCU from a rotary encoder of the tilting cylinder TC, for example arranged on the reversing lever.
  • the assessment of whether there is a pulling or a pushing load is carried out by evaluating the lifting / tilting movement using the relevant rotation angle sensors in combination with the cylinder pressures determined.
  • the control piston is adjusted according to the stored valve characteristic.
  • Pushing load means that the effective direction of the hydraulic pressure in the cylinder (resultant of cylinder bottom and rod side pressure) and the direction of movement of the cylinder go in the same direction.
  • Pulling load means that the effective direction of hydraulic pressure in the cylinder (resultant of cylinder bottom and rod side pressure) and the direction of movement of the cylinder go in the opposite direction.
  • the pump pressure regulator PCU of the pump can either be a separate component or be integrated in the VCU.
  • Fig. 3 shows a pump control unit PCU, which is designed as a separate component.

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Abstract

The present invention relates to a mobile work machine, in particular a wheeled loader, having a hydraulic circuit and having a pump (P) for conveying a hydraulic medium through the hydraulic circuit and having at least one control block (CB) having an inflow control edge (ZK) and an outflow control edge (AK) for controlling the flow of the hydraulic fluid, wherein the work machine has a working tool and a cylinder for actuating the working tool and wherein the cylinder has an outflow (A) and an inflow (B) for the hydraulic fluid, the outflow being fluidically connected to the outflow control edge and the inflow being fluidically connected to the inflow control edge, the inflow control edge having no fine control notches or fewer fine control notches than the outflow control edge, which has one or more fine control notches, such that, in the event of a load pulling on the working tool, the outflow control edge throttles the outflow volume through the outflow of the cylinder.

Description

Mobile Arbeitsmaschine Mobile work machine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere einen Radlader, mit einem vorzugsweise offenen Hydraulikkreislauf und mit einer Pumpe zur Förderung eines Hydraulikmediums durch den Hydraulikkreislauf sowie mit zu mindest einem Steuerblock mit einer Zulaufsteuerkante und einer Ablaufsteuerkan te zur Steuerung des Flusses des Hydraulikmediums, wobei die Arbeitsmaschine ein Arbeitswerkzeug und einen Zylinder zur Betätigung des Arbeitswerkzeugs auf weist und wobei der Zylinder einen Ablauf und einen Zulauf für das Hydraulikmedi um aufweist, wobei der Ablauf mit der Ablaufsteuerkante und der Zulauf mit der Zulaufsteuerkante des Steuerblocks in Fluidverbindung stehen. The present invention relates to a mobile work machine, in particular a wheel loader, with a preferably open hydraulic circuit and with a pump for conveying a hydraulic medium through the hydraulic circuit and with at least one control block with an inlet control edge and a run-off control edge for controlling the flow of the hydraulic medium, the Work machine has a work tool and a cylinder for actuating the work tool and wherein the cylinder has an outlet and an inlet for the hydraulic medium, the outlet being in fluid connection with the outlet control edge and the inlet with the inlet control edge of the control block.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Zylinderantriebe für Arbeitsmaschinen, wie z.B. für Radlader, mit Pumpen im offenen Kreislauf in Verbindung mit Steuer blöcken in hydraulischen Regelsystemen zu betreiben. Dies gilt vorzugsweise für Radlader mit LS (Load-Sensing) Systemen. Für diese Regelung ist ein erheblicher Energieaufwand erforderlich. Werden mehrere Verbraucher durch die Pumpe ver sorgt, kommen noch Verluste durch unterschiedliche Lastdrücke hinzu, da die Pumpe stets den Gesamtförderstrom mit dem Druck des lastdruckhöchsten Ver brauchers erzeugen muss, um dessen Funktion zu gewährleisten. Denkbar ist es, mehrere Pumpen einzusetzen, die es ermöglichen, mehrere Drücke zu erzeugen. Durch eine variable Zuteilung von Kolbengruppen für verschiedene Verbraucher soll erreicht werden, dass die Pumpen jederzeit für jeden Verbraucher die erforderliche Ölmenge mit dem individuell zugehörigen Druck versorgen. Dies ermöglicht eine reine Verdrängersteuerung der Verbraucher, d.h. die Pumpen för dern die jeweils erforderliche Menge ohne hydraulische Regelung durch elektrische Vorgabe dieser Menge. Dadurch werden Verluste für unterschiedliche Lastdrücke und für die Regelung vermieden und die Energieeffizienz der Arbeitsmaschine wird gesteigert. From the prior art it is known to operate cylinder drives for work machines, such as for wheel loaders, with pumps in the open circuit in conjunction with control blocks in hydraulic control systems. This is especially true for wheel loaders with LS (load sensing) systems. A considerable amount of energy is required for this regulation. If several consumers are supplied by the pump, there are also losses due to different load pressures, since the pump always has to generate the total flow rate with the pressure of the consumer with the highest load pressure in order to guarantee its function. It is conceivable to use several pumps that make it possible to generate several pressures. A variable allocation of piston groups for different consumers is intended to ensure that the pumps supply the required oil quantity for each consumer with the individually associated pressure at all times. This enables a pure displacement control of the consumer, ie the pumps deliver the required amount without hydraulic control by electrical specification of this amount. This avoids losses for different load pressures and for the regulation and increases the energy efficiency of the machine.
Für drückende Lasten, wie z.B. beim Anheben der Schaufel des Radladers wird aus dem Fahrerwunsch in Form der Bedienhebelauslenkung oder dergleichen eine Wunschmenge ermittelt. Diese wird an die Pumpe weitergeleitet, die dann die För dermenge bereitstellt. Der LS-Regelaufwand entfällt. Der Steuerblock wird voll ge öffnet und nimmt an der Mengenzuteilung keinen Anteil mehr. For pressing loads, such as When the bucket of the wheel loader is raised, a desired amount is determined from the driver's request in the form of the operating lever deflection or the like. This is forwarded to the pump, which then provides the delivery rate. There is no LS control effort. The control block is fully opened and no longer takes part in the quantity allocation.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Arbeitsmaschine der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass diese besonders effi zient arbeitet. The present invention is based on the object of developing a work machine of the type mentioned at the outset in such a way that it works particularly efficiently.
Diese Aufgabe wird durch eine Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a work machine with the features of claim 1.
Danach ist vorgesehen, dass die Zulaufsteuerkante keine oder weniger Feinsteuer kerben als die Ablaufsteuerkante aufweist, die mit einer oder mehreren Feinsteuer kerben ausgestattet ist, so dass bei einer ziehenden Last am Arbeitswerkzeug die Ablaufsteuerkante die Ablaufmenge durch den Ablauf des Zylinders drosselt. It is then provided that the inlet control edge has no or fewer fine control notches than the outlet control edge, which is equipped with one or more fine control notches, so that when the load is pulled on the work tool, the outlet control edge throttles the flow rate through the cylinder outlet.
Bei einer ziehenden Last, wie z.B. beim Kippen der Schaufel eines Radladers über den Kipppunkt hinaus, wird der Zylinder durch die Last gezogen, d.h. der Zylinder wird durch die äußere Kraft bewegt. In diesem Fall wird die Mengensteuerung für das Hydraulikmedium, insbesondere Öl, vom Steuerblock übernommen. Dieser verschließt die Ablaufsteuerkante des Steuerblocks entsprechend der gewünschten Bewegungsgeschwindigkeit des Ar beitswerkzeuges, die z.B. durch die Auslenkung des Fahrerbedienhebels vorgege ben wird, teilweise und drosselt auf diese Weise die Ablaufmenge aus dem Zylin der. In the case of a pulling load, such as when the shovel of a wheel loader is tilted beyond the tipping point, the cylinder is pulled by the load, ie the cylinder is moved by the external force. In this case, the quantity control for the hydraulic medium, in particular oil, is taken over by the control block. This closes the flow control edge of the control block according to the desired speed of movement of the Ar beitswerkzeuges, which is provided for example by the deflection of the driver's control lever, partially and in this way throttles the flow rate from the cylinder.
An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass der Begriff„Zylinder“ allgemein für eine oder mehrere Kolben-Zylindereinheiten steht, wobei der Kolben in dem Zylin derraum beweglich aufgenommen ist und diesen in zumindest zwei Teilbereiche unterteilt, von denen einer den Ablauf und einer den Zulauf aufweist. At this point it should be noted that the term “cylinder” generally stands for one or more piston-cylinder units, the piston being movably accommodated in the cylinder space and dividing it into at least two sub-areas, one of which is the outlet and one the inlet having.
Es können ein oder mehrere Sensoren vorgesehen sein, die die Druckverhältnisse erfassen. One or more sensors can be provided which detect the pressure conditions.
Auf der gegenüberliegenden Seite, d.h. im Bereich des sich bei ziehender Last ver größernden Volumens des Zylinders wird ein bestimmter Mindestdruck aufrecht erhalten, so dass die durch das Ausziehen des Zylinders entstehende Volumenver größerung befüllt wird. Die Menge wird über die voll geöffnete Steuerkante im Steuerblock nahezu verlustlos zugemessen. On the opposite side, i.e. a certain minimum pressure is maintained in the area of the volume of the cylinder, which increases when the load is pulled, so that the increase in volume caused by pulling out the cylinder is filled. The amount is measured almost losslessly via the fully open control edge in the control block.
Es kann ein Druckregler vorgesehen sein, der mit der Pumpe derart zusammen wirkt, dass auf der Zylinderseite, auf der sich durch die ziehende Last eine Volu menvergrößerung ergibt, der Mindestdruck aufrechterhalten wird. A pressure regulator can be provided which interacts with the pump in such a way that the minimum pressure is maintained on the cylinder side on which the pulling load results in an increase in volume.
Dabei kann es sich um einen elektrisch verstellbaren Druckregler der Pumpe han deln. This can be an electrically adjustable pressure regulator for the pump.
Es kann eine Steuerung vorgesehen sein, die ausgebildet ist, die Bewegung des oder der Steuerblöcke zu steuern oder zu regeln. Vorzugsweise weist der Steuerblock eine Zulauf- und eine Ablaufsteuerung auf. Der Zulauf wird jedoch erfindungsgemäß durch die Fördermenge der Pumpe ge steuert und weist somit vorzugsweise keine Feinsteuerkerbe auf und öffnet aus der Mittellage schnell und auf den Vollquerschnitt. Es kann eines Steuerung vorhanden sein, die ausgebildet ist, die Fördermenge der Pumpe durch den Zulauf zu steuern oder zu regeln. A controller can be provided which is designed to control or regulate the movement of the control block or blocks. The control block preferably has an inflow and a flow control. According to the invention, however, the inflow is controlled by the delivery rate of the pump and thus preferably has no fine control notch and opens quickly from the central position to the full cross-section. A controller can be present which is designed to control or regulate the delivery rate of the pump through the inlet.
Flingegen weist die Ablaufseite am Steuerblock die volle Funktionalität eines klassi schen Steuerblocks auf und weist dementsprechend eine oder mehrere Feinsteu erkerben auf und ggf. reduzierte Querschnitte. On the other hand, the drain side on the control block has the full functionality of a classic control block and accordingly has one or more fine control notches and possibly reduced cross-sections.
Erfindungsgemäß kann somit ein klassischer Steuerblock zum Einsatz kommen, dessen Zulaufsteuerkanten vollständig entdrosselt sind. Die Funktion beschränkt sich auf die Zuordnung zur jeweiligen Zylinderseite (Wechsel der Bewegungsrich tung) und die ggf. erforderliche Ablaufdrosselung. According to the invention, a classic control block can therefore be used, the inlet control edges of which are completely dethrottled. The function is limited to the assignment to the respective cylinder side (change of direction of movement) and the possibly required discharge throttling.
Die Ablaufsteuerkante und die Zulaufsteuerkante können in einem Steuerblock ver einigt sein oder in aufgelöster Bauweise, d.h. in getrennten Steuerblöcken ange ordnet sein. The flow control edge and the inlet control edge can be combined in a control block or in a separate design, i.e. be arranged in separate control blocks.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Arbeitsmaschine einen Hauptverbraucher und einen Zusatzverbraucher auf, wobei eine Steuerung vorhan den ist, die ausgebildet ist, dass bei einer ziehenden Last an dem Arbeitswerkzeug und bei einem geringeren Lastdruck des Zusatzverbrauchers als des Hauptver brauchers die Ablaufsteuerkante des Hauptverbrauchers so weit schließt, dass Druck aufgestaut wird, der zur Betätigung des Zusatzverbrauchers ausreicht. Auch dies kann durch eine geeignete Steuerung erfolgen. In a further embodiment of the invention, the work machine has a main consumer and an additional consumer, with a control system that is designed so that when the load is pulling on the work tool and the load pressure of the additional consumer is lower than that of the main consumer, the main consumer uses the process control edge closes so far that pressure is built up that is sufficient to operate the additional consumer. This can also be done by a suitable control.
Vorzugsweise werden für untergeordnete Zusatzfunktionen die Hauptversorgungen mit genutzt. Beispielsweise könnte die Hubversorgung eine Hochkippschaufel aus kippen oder die Kippversorgung einen Niederhalter beaufschlagen, wodurch Bau- aufwand eingespart wird. Diese Funktionen werden 3. oder ggf. 4. Steuerkreis etc. genannt, die üblicherweise eigene Schieber aufweisen. The main supplies are preferably also used for subordinate additional functions. For example, the lifting supply could tip out a high-tip shovel or the tilting supply could act on a hold-down device, whereby construction effort is saved. These functions are called 3rd or 4th control circuit etc., which usually have their own slide.
Wenn ein Druckniveau verschiedene Verbraucher versorgt, entsteht das Problem, dass der lastdruckniedrigste Verbraucher einen Hauptanteil der Menge schluckt und der lastdruckhöchste Verbraucher stehen bleibt, da das Öl bzw. das Hydrau likmedium stets den Weg des kleinsten Widerstandes wählt. Im Stand der Technik werden diese Druckunterschiede über Druckwaagen vernichtet und so durch Dros selung die gewünschte Bewegungsgeschwindigkeit eingestellt. Die Pumpe liefert den höchsten Lastdruck mit der Gesamtmenge. If a pressure level supplies various consumers, the problem arises that the consumer with the lowest load pressure swallows a major part of the amount and the consumer with the highest load pressure remains because the oil or the hydraulic medium always chooses the path of the least resistance. In the prior art, these pressure differences are eliminated using pressure compensators and the desired speed of movement is set by throttling. The pump delivers the highest load pressure with the total amount.
Um den Bauaufwand gering zu halten, werden der 3. und ggf. der 4. Steuerkreis mit dem Hydraulikkreis gemäß Anspruch 1 kombiniert. In order to keep the construction costs low, the 3rd and possibly the 4th control circuit are combined with the hydraulic circuit according to claim 1.
Dabei können folgende Fälle auftreten: The following cases can occur:
Der Lastdruck im 3. und ggf. 4. Steuerkreis ist geringer als der der Hauptfunktion: eine Druckwaage am 3. bzw. 4. Steuerkreis staut durch Rückmeldung des hohen Lastdrucks aus der Hauptfunktion den Druck soweit an, dass die Hauptfunktion nicht stehen bleibt, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. The load pressure in the 3rd and, if applicable, the 4th control circuit is lower than that of the main function: a pressure compensator on the 3rd or 4th control circuit, by reporting the high load pressure from the main function, builds up the pressure to such an extent that the main function does not stop, such as this is known from the prior art.
Im zweiten Fall ist der Lastdruck im 3. und ggf. 4. Steuerkreis höher als der der Hauptfunktion, d.h. der Lastdruck des Zusatzverbrauchers ist höher als der des Hauptverbrauchers. Um zu erreichen, dass der oder die Zusatzverbraucher nicht zum Stehen kommen, wird erfindungsgemäß bei einer ziehenden Last die Ablauf steuerkante des Hauptverbrauchers bzw. des Steuerblocks des Hauptverbrauchers so weit geschlossen, dass ausreichend Druck für den 3. und ggf. 4. Steuerkreis aufgebaut wird und der Zusatzverbraucher bewegt wird. In the second case, the load pressure in the 3rd and possibly 4th control circuit is higher than that of the main function, i.e. the load pressure of the additional consumer is higher than that of the main consumer. In order to ensure that the additional consumer or consumers do not come to a standstill, according to the invention, when the load is pulling, the drain control edge of the main consumer or the control block of the main consumer is closed to such an extent that sufficient pressure is built up for the 3rd and, if applicable, 4th control circuit and the additional consumer is moved.
Der Vorteil besteht darin, dass keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden und solange die Hauptfunktion alleine genutzt wird, der volle energetische Vorteil ge nutzt werden kann. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe„ein“ und„eine“ nicht zwingend auf genau eines der Elemente verweisen, wenngleich dies eine mögliche Ausführung darstellt, sondern auch eine Mehrzahl der Elemente bezeichnen kön nen. Ebenso schließt die Verwendung des Plurals auch das Vorhandensein des fraglichen Elementes in der Einzahl ein und umgekehrt umfasst der Singular auch mehrere der fraglichen Elemente. The advantage is that no additional components are required and as long as the main function is used alone, the full energy advantage can be used. At this point it should be noted that the terms “a” and “an” do not necessarily refer to exactly one of the elements, although this represents a possible embodiment, but can also designate a plurality of the elements. The use of the plural also includes the presence of the element in question in the singular, and conversely, the singular also includes several of the elements in question.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines im Folgen den beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen: Further details and advantages of the invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment described below. Show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Flydraulikkreislaufs mit den unter schiedlich ausgebildeten Zu- und Ablaufsteuerkanten eines Steuer blocks, Fig. 1 is a schematic representation of the Flydraulikkreislauf with the differently trained inlet and outlet control edges of a control block,
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Verschaltung eines hiebe- und ei nes Kippzylinders für eine Schaufel einer Arbeitsmaschine, und FIG. 2: a schematic representation of an interconnection of a chopping and a tilting cylinder for a shovel of a working machine, and FIG
Fig. 3: eine weitere schematische Darstellung einer Verschaltung eines Hebe- und eines Kippzylinders für eine Schaufel einer Arbeitsmaschine. 3: a further schematic illustration of an interconnection of a lifting and a tilting cylinder for a shovel of a working machine.
Wird bei einem Radlader der Kipppunkt der Schaufel überschritten, zieht die Schaufel den Kippzylinder, d.h. der Kippzylinder wird durch die Schaufel bewegt. If the tipping point of the bucket is exceeded in a wheel loader, the bucket pulls the tipping cylinder, i.e. the tipping cylinder is moved by the bucket.
Die Mengensteuerung wird nun vom Steuerblock übernommen, der die Zylinderab laufsteuerkante entsprechend der gewünschten Bewegungsgeschwindigkeit teil weise verschließt, d.h. drosselt, so dass die Ablaufmenge und somit die Bewe gungsgeschwindigkeit der Schaufel und des Zylinders eingestellt werden kann. The quantity control is now taken over by the control block, which partially closes the cylinder run-off control edge according to the desired movement speed, i.e. throttles so that the flow rate and thus the speed of movement of the bucket and cylinder can be adjusted.
Auf der anderen Seite, d.h. auf der Seite des sich vergrößernden Zylinderraums sorgt ein elektrisch verstellbarer Druckregler der Pumpe dafür, dass ein Mindest- druck aufrecht erhalten wird, so dass das durch das Ausziehen des Zylinders ent stehende Volumen gefüllt wird. Dies erfolgt bei vollständig geöffneter Zulaufkante des Steuerblocks. On the other side, ie on the side of the expanding cylinder space, an electrically adjustable pressure regulator of the pump ensures that a minimum pressure is maintained so that the volume created by pulling out the cylinder is filled. This takes place when the inlet edge of the control block is completely open.
Der Zulauf wird durch die Fördermenge der Pumpe gesteuert und weist somit keine Feinsteuerkerbe auf. Flingegen ist die Ablaufkante des Steuerblocks mit einer Fein steuerkerbe versehen, so dass die Ablaufgeschwindigkeit einstellbar ist. The inflow is controlled by the delivery rate of the pump and therefore has no fine control notch. On the other hand, the run-off edge of the control block is provided with a fine control notch so that the run-off speed can be adjusted.
An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass der Begriff „Feinsteuerkerbe“ nicht nur eine Feinsteuerkerbe als solche bezeichnet, sondern stellvertretend für jedes beliebige Drosselorgan steht. At this point, it should be noted that the term “fine control notch” does not only designate a fine control notch as such, but also represents any throttle element.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Hydraulikkreislaufs mit den unter schiedlich ausgebildeten Zulaufsteuerkanten ZK und Ablaufsteuerkanten AK eines Steuerblocks CB. Fig. 1 shows a schematic representation of the hydraulic circuit with the differently designed inlet control edges ZK and flow control edges AK of a control block CB.
Der Steuerblock CB ist dabei mit der Druckseite der Pumpe P, einem Tank T für Hydraulikmedium sowie der Bodenseite und der Stangenseite eines Zylinders ver bunden. Der Steuerblock CB regelt dabei den Zu- und Ablauf von einem in dem Zylinder vorhandenen Hydraulikmedium, indem das bodenseitige B bzw. das stan genseitige A Zylinderreservoir über verstellbare Drosseleinheiten, den sogenannten Zulaufkanten ZK bzw. Ablaufkanten AK mit der Druckseite der Pumpe bzw. dem Tank fluidisch verbunden werden können. The control block CB is connected to the pressure side of the pump P, a tank T for hydraulic medium and the bottom side and the rod side of a cylinder. The control block CB regulates the inflow and outflow of a hydraulic medium present in the cylinder by connecting the bottom-side B or the rod-side A cylinder reservoir to the pressure side of the pump or the tank via adjustable throttle units, the so-called inlet edges ZK or outlet edges AK can be fluidically connected.
Kommt es nun zu einer auf den Zylinder wirkenden Zugkraft, so kommt es zur Auf gabe durch gezieltes Androsseln der Ablaufkante die kontinuierliche und gleichblei bende Zylinderbewegung sicherstellen. Ein unerwünschter Effekt könnte hier das Auftreten einer stark vom Fahrerwunsch abweichenden Bewegung sein. If there is now a tensile force acting on the cylinder, the task is to ensure the continuous and steady cylinder movement by targeted throttling of the run-off edge. An undesirable effect here could be the occurrence of a movement that deviates significantly from the driver's request.
Am Beispiel eines Radladers kann sich ein solcher ungewünschter Effekt einstellen, wenn eine Radladerschaufel beim Abkippen ihren Kipppunkt überschritten hat und der vormals drückende Zylinder durch die Gewichtskraft der Schaufel und der da- rauf befindlichen Ladung zu einem gezogenen Zylinder wird. In anderen Worten zieht die nun von alleine herabkippende Schaufel den Zylinder aus (mit der in Fig. 1 dargestellten Kraft F), die Ölfördermenge der Pumpe zur Zulaufseite (Kante) spielt für die Kontrollierbarkeit kaum mehr eine Rolle und die Bewegung muss über die Ablaufseite (Kante) dosiert werden. Using the example of a wheel loader, such an undesirable effect can occur if a wheel loader shovel has exceeded its tipping point when tipping and the previously pressing cylinder is caused by the weight of the shovel and the the load on top becomes a drawn cylinder. In other words, the shovel, which now tilts down by itself, pulls out the cylinder (with the force F shown in Fig. 1), the oil delivery rate of the pump to the inlet side (edge) no longer plays a role for controllability and the movement must be via the outlet side ( Edge).
Mit der vorliegenden Erfindung wird durch die Gestaltung der Ablaufkante AK und der Zulaufkante ZK in dem Steuerblock CB sichergestellt, dass auch in einem sol chen Zustand ein ausreichend hoher Druck auf der Ablaufseite des Verbrauchers (Zylinders) vorhanden ist. With the present invention, the design of the outlet edge AK and the inlet edge ZK in the control block CB ensures that a sufficiently high pressure is present on the outlet side of the consumer (cylinder) even in such a state.
In Fig. 1 weist die Zulaufsteuerkante ZK in das bodenseitige Reservoir des Zylin ders eine Form auf, bei der abrupt viel Fläche freigegeben wird, so dass ein ent- drosselter Zulauf von der Pumpe P in das bodenseitige Reservoir B des Zylinders einströmen kann. In Fig. 1, the inlet control edge ZK in the bottom reservoir of the cylinder has a shape in which a lot of surface is abruptly released so that a de-throttled inlet from the pump P can flow into the bottom reservoir B of the cylinder.
Anders sieht dies beim Ablauf des Hydraulikmediums aus dem stangenseitigen Re servoir A des Zylinders aus, da hier die Ablaufkante AK eine drosselnde Funktion besitzt, die bspw. durch einen linearen Verlauf der Kante geschaffen werden kann. Dadurch kann durch kleine Änderungen an der Schieberposition der Druck, bei spielhaft auf der Stangenseite M4, effektiv und gut dosierbar aufgebaut werden. Hierdurch kann trotz verlustoptimierter Zulaufkante auch für fordernde Situationen ein sauberes Bewegungsverhalten gewährleistet werden. This looks different when the hydraulic medium drains from the rod-side Re reservoir A of the cylinder, since here the drainage edge AK has a throttling function that can be created, for example, by a linear profile of the edge. As a result, the pressure, for example on the rod side M4, can be built up effectively and easily metered by making small changes to the slide position. In this way, despite the loss-optimized inlet edge, clean movement behavior can be guaranteed even in demanding situations.
Für das leichtere Verständnis ist die Strömungsrichtung des Hydraulikmediums durch Pfeile in der Fig. 1 dargestellt. For easier understanding, the direction of flow of the hydraulic medium is shown by arrows in FIG. 1.
Fig. 2 zeigt dabei die beispielhafte Einbettung des Steuerblocks CB zur Ansteue rung eines Arbeitswerkzeugs. Fig. 2 shows the exemplary embedding of the control block CB for Ansteue tion of a work tool.
Der Antrieb der verstellbaren Hydraulikpumpe P erfolgt dabei mechanisch mit ei nem Motor, bspw. einem Verbrennungs- bzw. Elektromotor E. Es wird dem hydraulischen Steuerblock CB über die Pumpe P Hydraulikflüssigkeit zugeführt. Über eine Steuereinheit VCU wird die Position des Steuerkolbens im Steuerblock CB (entsprechend Figur 1 ) eingestellt, beispielhaft über elektrohydrau lische Vorsteuerventile (nicht dargestellt). Je nach Steuerkolbenstellung wird die entsprechende Hydraulikflüssigkeitsmenge an betreffende Hydraulikzylinder des Arbeitswerkzeugs LC, TC abgegeben und führt so zur gewünschten Bewegung von bspw. Hubarm und/oder Schaufel/Gabel der Arbeitsmaschine. The adjustable hydraulic pump P is driven mechanically with a motor, for example an internal combustion or electric motor E. Hydraulic fluid is supplied to the hydraulic control block CB via the pump P. The position of the control piston in the control block CB (corresponding to FIG. 1) is set via a control unit VCU, for example via electrohydraulic pilot valves (not shown). Depending on the control piston position, the corresponding amount of hydraulic fluid is delivered to the relevant hydraulic cylinder of the working tool LC, TC and thus leads to the desired movement of, for example, the lifting arm and / or shovel / fork of the working machine.
Die Steuerschieberverstellung übernimmt die Steuereinheit VCU. Dazu werden die Eingangsgrößen M1 , M2 für den Zylinderdruck der Boden- und Stangenseite des Zylinders sowie M5 bspw. der Drehwinkel von einem Drehwinkelgeber des Hebezy linders LC, der bspw. am Hubarm angeordnet ist, in die Steuereinheit VCU eingele sen. Es wird darauf hingewiesen, dass abseits eines Drehwinkelgebers auch ande re Positionserfassungssysteme in der Kinematik der Arbeitsmaschine eingesetzt werden könnten. Dazu werden die Eingangsgrößen M3, M4 für den Zylinderdruck der Boden- und Stangenseite des Zylindes sowie M6 bspw. der Drehwinkel von einem Drehwinkelgeber des Kippzylinders TC, bspw. am Umlenkhebel angeordnet, in die Steuereinheit VCU eingelesen. The control spool adjustment takes over the control unit VCU. For this purpose, the input variables M1, M2 for the cylinder pressure of the bottom and rod side of the cylinder and M5, for example, the angle of rotation from a rotary encoder of the lifting cylinder LC, which is arranged, for example, on the lifting arm, are read into the control unit VCU. It should be noted that apart from a rotary encoder, other position detection systems could also be used in the kinematics of the machine. For this purpose, the input variables M3, M4 for the cylinder pressure of the bottom and rod side of the cylinder and M6, for example the angle of rotation, are read into the control unit VCU from a rotary encoder of the tilting cylinder TC, for example arranged on the reversing lever.
Die Beurteilung, ob eine ziehende oder eine drückende Last anliegt, erfolgt durch die Auswertung der Hub-Kippbewegung über betreffende Drehwinkelsensoren in Kombination mit den ermittelten Zylinderdrücken. Es erfolgt eine Verstellung des Steuerkolbens nach hinterlegter Ventilkennlinie. Drückende Last bedeutet, dass die Wirkrichtung von Hydraulikdruck im Zylinder (Resultierende aus Zylinder boden- und stangenseitigem Druck) und Bewegungsrichtung des Zylinders in dieselbe Richtung gehen. Ziehende Last bedeutet, dass die Wirkrichtung von Hydraulikdruck im Zylinder (Resultierende aus Zylinder boden- und stangenseitigem Druck) und die Bewegungsrichtung des Zylinders in die entgegengesetzte Richtung gehen. The assessment of whether there is a pulling or a pushing load is carried out by evaluating the lifting / tilting movement using the relevant rotation angle sensors in combination with the cylinder pressures determined. The control piston is adjusted according to the stored valve characteristic. Pushing load means that the effective direction of the hydraulic pressure in the cylinder (resultant of cylinder bottom and rod side pressure) and the direction of movement of the cylinder go in the same direction. Pulling load means that the effective direction of hydraulic pressure in the cylinder (resultant of cylinder bottom and rod side pressure) and the direction of movement of the cylinder go in the opposite direction.
Der Pumpen-Druckregler PCU der Pumpe kann sowohl ein separates Bauteil bzw. in der VCU integriert sein. Fig. 3 zeigt eine Pumpensteuereinheit PCU, die als separates Bauteil ausgeführt ist. The pump pressure regulator PCU of the pump can either be a separate component or be integrated in the VCU. Fig. 3 shows a pump control unit PCU, which is designed as a separate component.
Bezuqszeichenliste: Reference list:
VCU Vehicle control unit VCU vehicle control unit
PCU Pump control unit PCU pump control unit
CB Control block/Steuerblock CB control block / control block
E Engine/Motor E engine / motor
M1 Drucksensor LC Lift Cylinder - Bodendruck M1 pressure sensor LC Lift Cylinder - ground pressure
M2 Drucksensor LC Stangendruck M2 pressure sensor LC rod pressure
M3 Drucksensor TC Tilt Cylinder - Bodendruck M3 TC Tilt Cylinder pressure sensor - ground pressure
M4 Drucksensor TC Stangendruck M4 pressure sensor TC rod pressure
M5 Winkelsensor LC M5 angle sensor LC
M6 Winkelsensor TC M6 angle sensor TC
P Pumpe P pump
AK Ablaufkante AK trailing edge
ZK Zulaufkante ZK inlet edge
A stangenseitiges Reservoir A rod-side reservoir
B bodenseitiges Reservoir B bottom reservoir
T Tank T tank
F Zugkraft auf Zylinderkolben F tensile force on cylinder piston

Claims

Ansprüche Expectations
1. Mobile Arbeitsmaschine, insbesondere Radlader, mit einem Hydraulikkreis lauf und mit einer Pumpe zur Förderung eines Hydraulikmediums durch den Hydraulikkreislauf sowie mit zumindest einem Steuerblock mit einer Zulauf steuerkante und einer Ablaufsteuerkante zur Steuerung des Flusses des Hydraulikmediums, wobei die Arbeitsmaschine ein Arbeitswerkzeug und ei nen Zylinder zur Betätigung des Arbeitswerkzeugs aufweist und wobei der Zylinder einen Ablauf und einen Zulauf für das Hydraulikmedium aufweist, wobei der Ablauf mit der Ablaufsteuerkante und der Zulauf mit der Zulauf steuerkante in Fluidverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufsteuerkante keine oder weniger Feinsteuerkerben als die Ablaufsteu erkante aufweist und somit weitgehend entdrosselt arbeitet, während die Ab laufsteuerkante mit einer oder mehreren Feinsteuerkerben ausgestattet ist, so dass bei einer ziehenden Last am Arbeitswerkzeug die Ablaufsteuerkante die Ablaufmenge durch den Ablauf des Zylinders drosselt. 1. Mobile work machine, especially wheel loader, with a hydraulic circuit and with a pump for conveying a hydraulic medium through the hydraulic circuit and with at least one control block with an inlet control edge and an outlet control edge for controlling the flow of the hydraulic medium, the work machine having a work tool and egg Has cylinder for actuating the working tool and wherein the cylinder has an outlet and an inlet for the hydraulic medium, the outlet being in fluid connection with the outlet control edge and the inlet being in fluid connection with the inlet control edge, characterized in that the inlet control edge has no or fewer fine control notches than the flow control has edge and thus works largely de-throttled, while the flow control edge is equipped with one or more fine control notches, so that when a load is pulled on the work tool, the flow control edge dros the flow rate through the flow of the cylinder seldom.
2. Mobile Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, die ausgebildet ist, die Bewegung des oder der Steuerblöcke zu steuern. 2. Mobile work machine according to claim 1, characterized in that a controller is provided which is designed to control the movement of the control block or blocks.
3. Mobile Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpensteuerung vorgesehen ist, die ausgebildet ist, die Förder menge durch die Pumpe zu steuern. 3. Mobile work machine according to claim 1 or 2, characterized in that a pump control is provided which is designed to control the delivery amount by the pump.
4. Mobile Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckregler vorgesehen ist, der mit der Pumpe derart zusammenwirkt, dass auf der Zylinderseite, auf der sich durch die ziehende Last eine Volumenvergrößerung ergibt, ein Mindestdruck auf rechterhalten wird. 4. Mobile work machine according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure regulator is provided which cooperates with the pump in such a way that a minimum pressure is maintained on the cylinder side on which the pulling load increases the volume.
5. Mobile Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Druckregler um einen elektrisch verstellbaren Druckregler der Pumpe handelt. 5. Mobile work machine according to claim 4, characterized in that the pressure regulator is an electrically adjustable pressure regulator of the pump.
6. Mobile Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufsteuerkante und die Zulaufsteuer kante in einem Steuerblock vereinigt sind oder in aufgelöster Bauweise, d.h. in getrennten Steuerblöcken angeordnet sind. 6. Mobile work machine according to one of the preceding claims, characterized in that the flow control edge and the inflow control edge are combined in a control block or in a separate design, i.e. are arranged in separate control blocks.
7. Mobile Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine einen Hauptverbraucher und einen Zusatzverbraucher aufweist und dass eine Steuerung vorhanden ist, die ausgebildet ist, dass bei einem geringeren Lastdruck des Zusatzver brauchers als des Hauptverbrauchers die Ablaufsteuerkante des Hauptver brauchers so weit schließt, dass Druck aufgestaut wird, der zur Betätigung des Zusatzverbrauchers ausreicht. 7. Mobile work machine according to one of the preceding claims, characterized in that the work machine has a main consumer and an additional consumer and that a controller is available which is designed that at a lower load pressure of the Zusatzver consumer than the main consumer, the flow control edge of the Hauptver consumer far concludes that pressure is built up that is sufficient to operate the additional consumer.
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