DE102017004303A1 - Accumulator system - Google Patents
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Abstract
Ein Druckspeichersystem, insbesondere zur Anpassung der Gasmenge und des statischen Vorspanndruckes bei einem variablen Federungssystem einer Arbeitshydraulik (38, 40, 42, 44, 58, 60) einer mobilen Arbeitsmaschine, mit mindestens einem Hydrospeicher (12, 54), dessen Fluidseite (28) an eine Fluid-Versorgungseinrichtung (P) mittels mindestens einer Ventileinrichtung (14) anschließbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidseite (28) des Hydrospeichers (12, 54) an eine Versorgungsleitung (A) für einen hydraulischen Verbraucher (38 - 44, 58, 60) mittels einer weiteren Ventil-einrichtung (18, 18a - 18d) anschließbar ist, dass die Versorgungsleitung (A) ausgangsseitig an eine Steuerventileinrichtung (22) angeschlossen ist, die eingangsseitig an die Fluid-Versorgungseinrichtung (P) angeschlossen ist, und dass beide Ventileinrichtungen (14, 18, 18a - 18d) an einer gemeinsamen Anschlussstelle (24, 56) angeschlossen sind, die fluidführend mit der Fluidseite (28) des Hydrospeichers (12, 54) verbunden ist. An accumulator system, in particular for adjusting the gas quantity and the static prestressing pressure in a variable suspension system of a working hydraulics (38, 40, 42, 44, 58, 60) of a mobile working machine, having at least one hydraulic accumulator (12, 54), whose fluid side (28) is connectable to a fluid supply device (P) by means of at least one valve device (14), characterized in that the fluid side (28) of the hydraulic accumulator (12, 54) to a supply line (A) for a hydraulic consumer (38 - 44, 58, 60) by means of a further valve device (18, 18a - 18d) can be connected, that the supply line (A) is connected on the output side to a control valve device (22), which is connected on the input side to the fluid supply device (P), and in that the two valve devices (14, 18, 18a - 18d) are connected to a common connection point (24, 56), which is fluid-conducting with the fluid side (28) of the hydraulic accumulator (1 2, 54) is connected.
Description
Die Erfindung betrifft ein Druckspeichersystem, insbesondere zur Anpassung der Gasmenge und des statischen Vorspanndruckes bei einem variablen Federungssystem einer Arbeitshydraulik einer mobilen Arbeitsmaschine, mit mindestens einem Hydrospeicher, dessen Fluidseite an eine Fluid-Versorgungseinrichtung mittels mindestens einer Ventileinrichtung anschließbar ist.The invention relates to an accumulator system, in particular for adjusting the gas quantity and the static preload pressure in a variable suspension system of a working hydraulics of a mobile machine, with at least one hydraulic accumulator whose fluid side can be connected to a fluid supply device by means of at least one valve device.
Ein derartiges Druckspeichersystem ist beispielsweise aus
Bei mobilen Arbeitsmaschinen, die beispielsweise in der Landwirtschaft eingesetzt werden, sind Federungssysteme vorgesehen, die für jede einzelne Funktion der angebauten Maschine, wie einer Deichselfederung, einer Frontladerfederung, einer Oberlenkerfederung, einer Mähwerkentlastung oder dergleichen, eine separate Federung aufweisen. Bei vielfältig für unterschiedliche Funktionen einsetzbaren Arbeitsmaschinen sind viele einzelne Federungssysteme aufzubauen. Es ist wünschenswert, hier den Bauraumbedarf und den Konstruktionsaufwand zu verringern, ohne den Einsatzbereich der zugehörigen Arbeitsmaschine einzuschränken.In mobile machines that are used for example in agriculture, suspension systems are provided which have a separate suspension for each individual function of the attached machine, such as a drawbar suspension, a front loader suspension, a top link suspension, a mower unloading or the like. In many different types of work machines can be used to build many individual suspension systems. It is desirable here to reduce the space requirement and the design effort, without restricting the scope of the associated work machine.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Federung bei einer für unterschiedliche Funktionen einsetzbaren mobilen Arbeitsmaschine mit einem vereinfachten Konstruktionsaufwand und einem reduzierten Bauraumerfordernis auszugestalten, ohne die Einsatzbreite und Einsatzmöglichkeiten der mobilen Arbeitsmaschine einzuschränken.The invention is therefore based on the object to design the suspension in a usable for different functions mobile work machine with a simplified design effort and a reduced space requirement, without limiting the scope and applications of the mobile machine.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Druckspeichersystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a pressure accumulator system with the features of claim 1 in its entirety. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Druckspeichersystem zeichnet sich dadurch aus, dass die Fluidseite des Hydrospeichers an eine Versorgungsleitung für einen hydraulischen Verbraucher mittels einer weiteren Ventileinrichtung anschließbar ist, dass die Versorgungsleitung ausgangsseitig an eine Steuerventileinrichtung angeschlossen ist, die eingangsseitig an die Fluid-Versorgungseinrichtung angeschlossen ist, und dass beide Ventileinrichtungen an einer gemeinsamen Anschlussstelle angeschlossen sind, die fluidführend mit der Fluidseite des Hydrospeichers verbunden ist. Hierdurch ist erreicht, dass am hydraulischen Verbraucher Fluid mit einem vorgebbaren Vorspanndruck anliegt. Durch die erfindungsgemäße Verschaltung der Ventileinrichtungen und der Steuerventileinrichtung in einem gemeinsamen Regelkreis ist eine individuelle Anpassung des statischen Vorspanndrucks, vorgegeben über die Gasmenge im Hydrospeicher, erreicht. Die Gasmenge und der statische Vorspanndruck werden in Abhängigkeit der Funktion eines an die Versorgungsleitung angeschlossenen hydraulischen Verbrauchers und dessen Federung gewählt. Somit entfallen für jede Funktion separat auszugestaltende Federungssysteme.An inventive pressure accumulator system is characterized in that the fluid side of the hydraulic accumulator can be connected to a supply line for a hydraulic consumer by means of a further valve device that the supply line is connected on the output side to a control valve device, which is connected on the input side to the fluid supply device, and both Valve devices are connected to a common connection point, which is fluid-conducting connected to the fluid side of the hydraulic accumulator. As a result, it is achieved that fluid is applied to the hydraulic consumer with a presettable biasing pressure. Due to the interconnection of the valve devices and the control valve device according to the invention in a common control circuit, an individual adjustment of the static preload pressure, predetermined by the amount of gas in the hydraulic accumulator, is achieved. The amount of gas and static biasing pressure are selected depending on the function of a hydraulic load connected to the supply line and its suspension. Thus omitted accounts for each function separately ausgestaltaltende suspension systems.
Ein erfindungsgemäßes Druckspeichersystem ermöglicht die Ausbildung eines einzelnen, dynamisch anpassbaren Federungssystems auf der Zugmaschine einer beispielsweise in der Landwirtschaft eingesetzten mobilen Arbeitsmaschine, wie einem Traktor. An dieses Federungs- oder Entlastungssystem sind die zu federnden hydraulischen Verbraucher einschließlich zugehöriger Zylinder über Versorgungsleitungen anschließbar. Neben Federungssystemen auf angebauten Maschinen sind auch Federungssysteme auf der Zugmaschine selbst, wie Frontlader, Heckhubwerk, Fronthubwerk, Zugmaul und dergleichen, realisierbar. Entsprechend der Last und dem zu verdrängenden Volumen im jeweiligen Federungssystem passen sich die Gasmenge und der Arbeitsdruck im erfindungsgemäßen Druckspeichersystem an und sind bedarfsoptimiert auf die durch Last, Zylinderabmessung und gewünschten Federweg bestimmte Situation eingestellt. Bei einer dynamisch verstellbaren Federung durch das erfindungsgemäße Druckspeichersystem wird in der Regel zunächst die Position der Arbeitshydraulik angefahren und parallel die Federung eingestellt. Anschließend wird der Federungsspeicher mit der Arbeitshydraulik verbunden.An inventive accumulator system allows the formation of a single, dynamically adjustable suspension system on the tractor of a used for example in agriculture mobile work machine, such as a tractor. At this suspension or relief system to be resilient hydraulic consumers including associated cylinders can be connected via supply lines. In addition to suspension systems on mounted machines and suspension systems on the tractor itself, such as front loader, Heckhubwerk, front lift, Zugmaul and the like, can be realized. Corresponding to the load and the volume to be displaced in the respective suspension system, the gas quantity and the working pressure in the pressure accumulator system according to the invention adapt and are optimized to the specific situation determined by load, cylinder size and desired travel. With a dynamically adjustable suspension by the Inventive accumulator system is usually first approached the position of the working hydraulics and set the suspension in parallel. Then the suspension accumulator is connected to the working hydraulics.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems ist der eine Hydrospeicher mit seiner Fluidseite als Arbeitsspeicher an die Versorgungsleitung anschließbar, und die Gasseite des Arbeitsspeichers ist über ein Trennventil an mindestens eine weitere Speichereinrichtung mit einem Gasvorrat anschließbar. Zur Einstellung der Gasmenge auf der Gasseite des Hydrospeichers wird das Trennventil bedarfsgerecht geöffnet und nach Überleitung einer anforderungsindividuellen Gasmenge von der weiteren Speichereinrichtung auf die Gasseite des Hydrospeichers wieder geschlossen. Es versteht sich, dass auch ein Gasaustausch in umgekehrter Richtung, von der Gasseite des Hydrospeichers zur weiteren Speichereinrichtung, stattfinden kann.In a preferred embodiment of the accumulator system according to the invention of a hydraulic accumulator is connected with its fluid side as a working memory to the supply line, and the gas side of the main memory is connected via a separating valve to at least one further storage device with a gas supply. To set the amount of gas on the gas side of the hydraulic accumulator, the separating valve is opened as needed and closed again after transfer of a request-specific amount of gas from the other storage device to the gas side of the hydraulic accumulator. It is understood that a gas exchange in the opposite direction, from the gas side of the hydraulic accumulator to the further storage device, can take place.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems ist die weitere Speichereinrichtung aus einem Gasspeicher, insbesondere einem Stickstoffspeicher, gebildet oder aus einem Nachladespeicher über eine weitere Ventileinrichtung an die Fluid-Versorgungseinrichtung anschließbar. Typischerweise ist Stickstoff in den Hydrospeicher eingefüllt und dementsprechend als Gasvorrat vorgesehen. Es ist jedoch auch denkbar, jedwedes andere Arbeitsgas oder Gasgemisch einzusetzen.In a further preferred embodiment of the pressure accumulator system according to the invention, the further storage device is formed from a gas storage, in particular a nitrogen storage, or can be connected from a recharging store via a further valve device to the fluid supply device. Typically, nitrogen is filled in the hydraulic accumulator and accordingly provided as a gas supply. However, it is also conceivable to use any other working gas or gas mixture.
Weiter ist vorteilhaft, dass mehrere Gasspeicher mittels eines zugehörigen Trennventils an die Gasseite des Arbeitsspeichers anschließbar sind. Die Einstellung der Gasmenge und des Drucks im Arbeitsspeicher, welcher insoweit einen Hauptarbeitsspeicher darstellt, erfolgt vorzugsweise mittels einer Lookup-Tabelle oder einem vergleichbaren Datenbanksystem, welche je nach angeschlossenem Zylinder-Kolben-Federungssystem und den ermittelten Sensorwerten eine zugehörige Gasmenge und den Druck einstellt. Bei Verwendung mehrerer Gasspeicher ist die Verbindung von diesen zum Arbeitsspeicher solange geöffnet, bis die geforderte Soll-Gasmenge erreicht ist. Anschließend wird die Verbindung über die Trennventile geschlossen.It is also advantageous that a plurality of gas storages can be connected to the gas side of the main memory by means of an associated isolation valve. The setting of the amount of gas and the pressure in the main memory, which represents a main working memory, preferably takes place by means of a lookup table or a comparable database system, which adjusts an associated amount of gas and the pressure depending on the connected cylinder-piston-suspension system and the determined sensor values. When using multiple gas storage, the connection of these is open to the working memory until the required target gas quantity is reached. Then the connection is closed via the isolation valves.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems ist die Steuerventileinrichtung ausgangsseitig an einen weiteren Nutzanschluss angeschlossen, und die Steuerventileinrichtung ist eingangsseitig an einen Tankanschluss mit und ohne Zwischenschalten eines Tankzuschaltventils angeschlossen. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass eine zugehörige Arbeitshydraulik in optimaler Weise gedämpft und gefedert werden kann.In a further preferred embodiment of the pressure accumulator system according to the invention, the control valve device is connected on the output side to a further user port, and the control valve device is connected on the input side to a tank port with and without interposition of a Tankzuschaltventils. This results in the advantage that an associated working hydraulics can be optimally damped and sprung.
Besonders bevorzugt ist zwischen die Fluid-Versorgungseinrichtung und der einen Ventileinrichtung für die Fluidseite des Arbeitsspeichers ein Ansteuerventil geschaltet. Über das Ansteuerventil kann die Fluidseite des Arbeitsspeichers anforderungsgerecht mit dem Versorgungsanschluss oder dem Tankanschluss verbunden werden.Particularly preferably, a control valve is connected between the fluid supply device and the one valve device for the fluid side of the main memory. Via the control valve, the fluid side of the working memory can be connected to the supply connection or the tank connection as required.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Ventile zur Speicheranpassung zumindest des Arbeitsspeichers, wie die eine Ventileinrichtung und das Ansteuerventil, in einem Modul zusammengefasst, das ausgangsseitig zusammen mit dem Ausgang auf der Fluidseite des Arbeitsspeichers auf die Eingangsseite eines Modulblocks mit einzelnen Federungszuschaltventilen oder eines weiteren Modulblocks zur Druckanpassung unter Einsatz von Logikventilen führt. Hieraus ergibt sich der Vorteil eines kompakten, bauraumsparenden Aufbaus des Druckspeichersystems und seiner Komponenten. Die einzelnen Module und Modulblöcke werden zweckmäßigerweise separat voneinander gefertigt und auf einer mobilen Arbeitsmaschine zu einem erfindungsgemäßen Druckspeichersystem zusammengesetzt.In a preferred embodiment of the invention, the valves for memory adjustment of at least the main memory, such as a valve device and the control valve, combined in a module, the output together with the output on the fluid side of the main memory on the input side of a module block with individual suspension switching valves or another Module block for pressure adjustment using logic valves leads. This results in the advantage of a compact, space-saving construction of the accumulator system and its components. The individual modules and module blocks are advantageously made separately from each other and assembled on a mobile machine to a pressure accumulator system according to the invention.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems wirkt der jeweilige Modulblock mit einem weiteren dritten Modulblock zusammen, der an der Arbeitsmaschine bereits vorhandene Steuergeräte der Arbeitsmaschine als hydraulische Verbraucher ansteuert. Auf diese Weise ist eine besonders kompakte, minimalen zusätzlichen Konstruktionsaufwand erforderliche Bauweise des erfindungsgemäßen Druckspeichersystem gewährleistet. Besonders bevorzugt sind die Modulblöcke benachbart zueinander an der mobilen Arbeitsmaschine angeordnet.In a further preferred embodiment of the pressure accumulator system according to the invention, the respective module block interacts with a further third module block, which activates control units of the working machine already existing on the working machine as hydraulic consumers. In this way, a particularly compact, minimal additional design effort required construction of the pressure accumulator system according to the invention is ensured. Particularly preferably, the module blocks are arranged adjacent to each other on the mobile machine.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems steuern in Mehrfachausgestaltung zwei oder mehr voneinander separierbare und koppelbare Arbeitsspeicher hydraulische Verbraucher an und federn diese in ihrer Bewegung, wobei die hydraulischen Verbraucher an unterschiedlichen Positionen, beispielsweise auf vor- und rückwärtigen Seiten, der Arbeitsmaschine angeordnet sind. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass sämtliche zu federnde und zu dämpfende Systeme bzw. Verbraucher von einem Druckspeichersystem anforderungsgerecht versorgt werden.In a preferred embodiment of the pressure accumulator system according to the invention control in multiple design two or more separately separable and coupled memory hydraulic consumers and feathers this in their movement, the hydraulic consumers are arranged at different positions, for example, on front and rear sides of the machine. This results in the advantage that all resilient and to be damped systems or consumers are supplied by a pressure storage system requirements.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems übernehmen bei Einsatz von Federungszuschaltventilen diese immer paarweise die Kopplung und Federung einer Art eines hydraulischen Verbrauchers. Durch die paarweise den hydraulischen Verbrauchern zugeordneten Federungszuschaltventile ist ein hochflexibles, dynamisch anpassbares System zur Federung und Dämpfung der an eine mobile Arbeitsmaschine anzuschließenden Komponenten und Anbauteile realisiert.In a further preferred embodiment of the pressure accumulator system according to the invention assume the use of Federungsschaltaltventilen this always in pairs the coupling and suspension of a kind of hydraulic consumer. By the pairs of hydraulic consumers associated suspension switching valves a highly flexible, dynamically adjustable system for suspension and damping of the connected to a mobile machine components and attachments is realized.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren und der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung. Die vorstehend genannten und die weiter angeführten Merkmale können erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen an einem erfindungsgemäßen Druckspeichersystem verwirklicht sein. Die in den Figuren gezeigten Merkmale sind rein schematisch und nicht maßstäblich zu verstehen. Es zeigen:
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1 einen Schaltplan für ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckspeichersystems; -
2 einen Schaltplan für ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems; -
3 einen Schaltplan für ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems; -
4 einen Schaltplan für ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems; -
5 das Druckspeichersystem aus4 mit daran auf einer Seite angeschlossenen hydraulischen Verbrauchern als ein fünftes Ausführungsbeispiel; -
6 einen Schaltplan für ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems mit zwei Arbeitsspeichern und daran an zwei Seiten angeschlossenen hydraulischen Verbrauchern; und -
7 einen Schaltplan für ein siebtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems, vergleichbar zu dem in1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel.
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1 a circuit diagram for a first embodiment of a pressure accumulator system according to the invention; -
2 a circuit diagram for a second embodiment of the accumulator system according to the invention; -
3 a circuit diagram for a third embodiment of the pressure accumulator system according to the invention; -
4 a circuit diagram for a fourth embodiment of the accumulator system according to the invention; -
5 the accumulator system off4 with hydraulic consumers connected thereto on one side as a fifth embodiment; -
6 a circuit diagram for a sixth embodiment of the pressure accumulator system according to the invention with two main memories and connected thereto on two sides hydraulic consumers; and -
7 a circuit diagram for a seventh embodiment of the pressure accumulator system according to the invention, comparable to that in1 shown first embodiment.
Zwischen einem weiteren Nutzanschluss
Die zum Tankanschluss
Das Druckspeichersystem
Das in
Als Eingangsgrößen zur elektronischen Regelung der Gasmenge und des Drucks über die Regulierungseinrichtung im Arbeitsspeicher
In dem in
Das in
Der Arbeitsspeicher
Zwischen dem Druckspeichersystem
Im Modulblock
Über die Anschlusseinheiten
Die Besonderheit der in
Durch den kolbenseitigen Druck in der Zylinder-Kolben-Einheit wird die zweite Ventileinheit
Der Speicherdruck wird über die Anschlussstelle
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