DE102008038793A1

DE102008038793A1 - Hydraulisches Zweikreissystem und Verfahren zum Ansteuern von Verbrauchern eines Zweikreissystems

Info

Publication number: DE102008038793A1
Application number: DE102008038793A
Authority: DE
Inventors: Joachim Rustler; Edwin Heemskerk; Thomas Weickert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2009-10-29
Also published as: WO2009129942A8; WO2009129942A1; EP2279354B1; EP2279354A1

Abstract

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 Pumpenförderstroms liegen.

Description

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 Zusammenschaltventils 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 Druckniveau 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 Zusammenschaltventil, 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 Deaktivierungseinrichtung 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 Verbraucher(s) 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 weitestgehend 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 nachveröffentlichten 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 Zusammenschaltventilanordnung 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 Deaktivierungseinrichtung 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 Deaktivierungsventil, 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 Zusammenschaltventil 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 elektrohydraulische Ansteuerung möglich.
Beim erfindungsgemäßen Zweikreissystem werden vorzugsweise die Pumpen drücke 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 Δ_p 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 Zusammenschaltventilanordnung 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:
1 ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen LUDV-Zweikreissystems mit einem Deaktivierungsventil zur Deaktivierung einer Zusammenschaltventilanordnung;
2 ein Schaltschema eines EFM-Zweikreissystems, dessen Grundaufbau demjenigen aus 1 entspricht;
3 ein EFM-Zweikreissystem mit vereinfachtem Deaktivierungsventil und
4 ein EFM-Zweikreissystem mit zwei einfach aufgebauten Deaktivierungsventilen.
In 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 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 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 Pumpensteuerleitung 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 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 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 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 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 Tankanschluss T sowie vier Eingangsanschlüsse C, E, D, F; die in der Darstellung gemäß 1 außen liegenden Anschlüsse C, F sind dabei an die Lastmeldeleitung 32 bzw. 34 angeschlossen. Die beiden in 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 beauf schlagte 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 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 Steuereinheit 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 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 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 Deaktivierung 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 Deaktivierungsventil 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 1) hat, kann man anhand der Position des Wegeventilschiebers erkennen, in welche Richtungsummiert wird und welche Druckdifferenz aufgrund der Druckwaagenfunktion des Zusammenschaltventils 40 abgeregelt wird. Somit lässt sich mit der Position des Zusammenschaltventils 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 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.
2 zeigt eine Schaltung mit dem Grundaufbau gemäß 1, wobei dieses System nach dem EFM-Prinzip betrieben wird. Der Grundaufbau der Schaltung gemäß 2 entspricht weitestgehend demjenigen der Schaltung gemäß 1, so dass im Hinblick auf den Grundaufbau auf diese Ausführungen verwiesen wird.
Bei der in 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 Druckmittel bedarf 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 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 2 verzichtet werden, da die Steuerdruckdifferenz am Zusammenschaltventil 40 auch durch Ansteuerung der Messblenden 20, 22 variiert werden kann. Bei einem EFM-System gemäß 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 Verstellpumpe 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 3 ist ein EFM-Prinzip dargestellt, das gegenüber der Lösung in 2 etwas vereinfacht ist, im Grundaufbau jedoch identisch ist. Ein Unterschied zwischen den in den 2 und 3 dargestellten Systemen besteht darin, dass bei der Ausführung gemäß 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 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 (3) in ihre Endposition verstellt, in der dieser maximale Lastdruck in die Lastmeldeleitung 32, 34 gemeldet wird. Auch bei der Variante gemäß 3 ist das vorbeschriebene Zusammenschaltventil 40 vorgesehen, das in der Darstellung gemäß 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 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 Deaktivierungseinrichtung 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 An schlüsse 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 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.
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 Eingangsanschluss 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 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 4 ist es vorteilhaft, den Wegsensor 102 zur Erfassung der Ventilschieberposition vorzusehen.
Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist ein einteiliges Zusammenschaltventil 40 beschrieben. Selbstverständlich lässt sich das erfindungsgemäße Konzept auch bei Systemen anwenden, bei denen jedem Kreis 1, 2 ein eigenes Zusammenschaltventil 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 Pumpenförderstroms liegen.

1: Kreis
2: Kreis
4: Zusammenschaltventilanordnung
6: Deaktierungseinrichtung
7: Deaktivierungsventil
8: Verstellpumpe
10: Verstellpumpe
12: Verbraucher
14: Verbraucher
16: Zulaufleitung
18: Zulaufleitung
20: Zumessblende
22: Zumessblende
24: Vorlaufleitung
26: Vorlaufleitung
28: LUDV-Druckwaage
30: LUDV-Druckwaage
32: Lastmeldeleitung
34: Lastmeldeleitung
36: Pumpensteuerleitung
38: Pumpensteuerleitung
40: Zusammenschaltventil
42: Druckleitung
44: Druckleitung
46: Steuerfläche
48: Steuerfläche
50: Steuerfläche
52: Steuerfläche
54: Drucksteuerleitung
56: LS-Steuerleitung
58: Drucksteuerleitung
60: LS-Steuerleitung
62: LS-Zweigkanal
64: LS-Zweigkanal
66: LS-Kanal
68: LS-Kanal
70: Rückschlagventil
72: Rückschlagventil
74: Steuerleitung
76: Steuerleitung
78: Feder
80: Drucksteuerleitung
82: Drucksteuerleitung
84: Proportionalmagnet
86: Drucksensor
88: Drucksensor
90: Signalleitung
92: Signalleitung
94: Drehzahlsensor
96: Drehzahlsensor
98: Signalleitung
100: Signalleitung
102: Wegaufnehmer
104: Signalleitung
106: Messblendensteuerleitung
108: Messblendensteuerleitung
110: Drosselrückschlagventil
112: Vorsteuerventil
114: Steuerkanal
116: Steuerkanal
118: Federanordnung
120: Magnetanordnung
122: Druckreduzierventil
124: Druckreduzierventil
126: Steuerkanal
128: Steuerdruckleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 6170261 B1 [0002, 0004]
- DE 102545738 A1 [0005]
- DE 4100988 C2 [0006, 0013]
- DE 102006053897 [0014, 0016, 0043, 0049, 0051]
- DE 10354022 A1 [0014]
- DE 10255738 A1 [0088]

Claims

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 Zusammenschaltventilanordnung (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 Pumpenförderstrom und größer als ein Umschalt-Druckmittelbedarf ist.
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.
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.
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.
Zweikreissystem nach Patentanspruch 4, wobei ein Ventilschieber des Zusammenschaltventils (40) zur Deaktivierung in beiden Richtungen mit den Pumpendrücken im ersten und zweiten Kreis (1, 2) beaufschlagt ist.
Zweikreissystem nach Patentanspruch 4 oder 5, wobei das Deaktivierungsventil (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.
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.
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.
Zweikreissystem nach Patentanspruch 8, wobei dieser Entlastungsdruck der Tankdruck ist.
Zweikreissystem nach Patentanspruch 7, wobei das Vorsteuerventil zumindest ein Druckreduzierventil (122, 124) ist.
Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Deaktivierungseinrichtung (6) elektrisch betätigt ist.
Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit Drucksensoren (86, 88) zum Erfassen des Pumpendrucks und/oder des maximalen Lastdrucks jedes Kreises (1, 2).
Zweikreissystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Wegsensor (102) zum Erfassen einer Schieberposition des Zusammenschaltventils (40).
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).
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).
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 Zusammenschaltventil (40) in seine Sperrstellung zu bringen.
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.
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.
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 Umschalt-Druckmittelbedarf ist.
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.
Verfahren nach Patentanspruch 19 oder 20, wobei die Summierung aktiviert bleibt, wenn vom druckhöheren in den druckniedrigeren Kreis (1, 2) gefördert wird.
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.