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WO2009103412A1 - Hydrostatisches antriebssystem - Google Patents

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WO2009103412A1
WO2009103412A1 PCT/EP2009/000688 EP2009000688W WO2009103412A1 WO 2009103412 A1 WO2009103412 A1 WO 2009103412A1 EP 2009000688 W EP2009000688 W EP 2009000688W WO 2009103412 A1 WO2009103412 A1 WO 2009103412A1
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WO
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valve
consumer
drive system
hydrostatic drive
line
Prior art date
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Ceased
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PCT/EP2009/000688
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WO2009103412A8 (de
Inventor
Thilo Jene
Achim SCHÜTZ
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Tadano Demag GmbH
Original Assignee
Terex Demag GmbH
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Publication date
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Publication of WO2009103412A8 publication Critical patent/WO2009103412A8/de
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    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4061—Control related to directional control valves, e.g. change-over valves, for crossing the feeding conduits

Definitions

  • the invention relates to a hydrostatic drive system having a pump and at least one consumer, which is alternately engageable by means of a directional control valve operable by control signals with the pump and a container in connection to control the movement of a positive or negative load on the consumer.
  • a positive load here means a load which counteracts the movement set by means of the directional control valve on the consumer.
  • a negative load represents a load that supports the movement set by means of the directional control valve on the consumer.
  • a winch for example, which operates a load vertically, is thus subjected to a positive load when lifting the load.
  • a negative load connection is to be understood as the line connection of the consumer, which is connected to the pump when controlling a negative load via the directional control valve. Accordingly, when controlling a negative load, the positive pipe connection is connected to the tank via the directional control valve.
  • BESTATIGUNGSKOPIE This embodiment of the bias is based on the disadvantage that the bias voltage during operation of the system can not be adapted to the currently prevailing conditions. Too low a bias can manifest itself in a deteriorated drive behavior, too high a bias can manifest itself in increased energy consumption and increased heat input. In addition, the selected bias voltage can be viscosity-dependent and thus temperature-dependent.
  • the present invention is based on the object to provide a drive system in which the bias voltage at the negative load terminal when controlling positive loads is freely controllable or regulated.
  • a bias valve is arranged, which is settable when controlling a positive load under a pressure controllable via a programmable logic unit.
  • a preferred embodiment of the invention provides the biasing valve as a directly or indirectly controlled, against a spring force in the direction of the container opening pressure relief valve. It is particularly advantageous if the acting in the closing direction effective surface of the pressure relief valve with the one of a logic unit electroproportionally controlled Pilot valve applied control pressure is applied. To control a negative load then a check valve in a known manner to provide as a bypass of the pressure relief valve.
  • biasing valve is represented by a directly or indirectly controlled directional control valve.
  • preload valve is represented by a directly or indirectly controlled logic valve.
  • preload valve is represented by a directly or indirectly actuated flow control valve.
  • a further embodiment of the invention provides to actively feed oil into the space between the negative line connection and the biasing valve by means of a further pressure source in order to maintain a bias even when the consumer is not activated. This ensures that the bias is present already at the beginning of movement of the consumer and is not built up only by the flowing at the negative line connection oil.
  • Fig. 1 is a circuit diagram of a drive system according to the invention with a designed as an electro-proportional pressure relief valve biasing valve
  • Fig. 2 is a circuit diagram of a drive system according to the invention with a designed as an electro-proportional pressure relief valve preload valve with additional feed of a biasing pressure
  • FIG. 3 shows a further embodiment according to FIG. 1 with a directly or indirectly controlled logic valve
  • Fig. 4 shows a further embodiment according to FIG. 1 with a directly or indirectly controlled directional control valve
  • FIG. 1 shows the circuit diagram for a hydrostatic drive system according to the invention with a driven by a drive motor 2 pump 1 constant or adjustable delivery volume.
  • the pump 1 sucks pressure medium from a container 3 and conveys into a delivery line 10 to the directional control valve 4.
  • the directional control valve 4 is connected by means of the line 12 with a in this embodiment as a hydraulic motor with a driven by this winch 8 and an attached via a cable 30 load 9 consumer 6 in conjunction.
  • the invention is also applicable to linear drives.
  • a line 13 leads to the designed as an electro-proportional pressure relief valve biasing valve 5 and a check valve arranged parallel thereto 7.
  • the biasing valve 5 and arranged parallel thereto check valve 7 can be structurally combined in a valve.
  • a line 14 leads to the directional control valve 4.
  • a line 1 1 leads to the container 3.
  • the directional control valve 4 is controlled in this embodiment by oppositely acting control pressures 15, 16.
  • the invention is also applicable to electrically, mechanically or pneumatically controlled directional control valves.
  • the directional control valve 4 is actuated in the corresponding switching position and connects the delivery line 10 with the line 12 and the line 14 to the outlet 11, which in the illustrated embodiment for lifting a positive load 9 via the hydraulic motor 6 driven winch 8 leads.
  • the thereby discharged from the consumer 6 in the line 13 pressure medium is biased by the biasing valve 5 to a pressure which is predetermined by the logic unit 31 and is transmitted via lines 32 to the biasing valve 5.
  • the check valve 7 prevents bypassing of the biasing valve 5 by the pressure medium.
  • the directional control valve 4 is actuated in the corresponding switching position and connects the delivery line 10 with the line 14 and the line 12 to the outlet 11, which in the illustrated embodiment for lowering a positive load 9 via the hydraulic motor 6 driven winch 8 leads.
  • the pressure medium flows from the line 14 via the check valve 7 in the line 13 to the consumer.
  • pressure medium is fed into the line 13 via a line 41 and a check valve opening in this flow direction.
  • This pressure medium is biased by the biasing valve 5 to the predetermined by the logic unit 31 pressure. By this bias the load 6 is biased in the non-energized state.
  • FIG 3 shows an embodiment according to the invention, in which the preload valve is represented by a logic valve 50.
  • the bias voltage is applied by applying an effective area of the logic valve 50 through one of a pilot valve 51 Pilot pressure generated.
  • the pilot valve 51 is controlled in a known manner by the logic unit 31 via the line 32.
  • FIG 4 shows an embodiment according to the invention, in which the preload valve is represented by a directional control valve 60 which can be activated via the logic unit 31.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem mit einer Pumpe (1) und mindestens einem Verbraucher (6), der mittels eines von Steuersignalen (15, 16) betätigbaren Wegeventils (4) wechselweise mit der Pumpe (1) und einem Behälter (3) in Verbindung bringbar ist, um die Bewegung einer positiven oder einer negativen Last (9) am Verbraucher (6) zu steuern. Hierbei ist vorgesehen, dass in der über das Wegeventil (4) zum Behälter (3) führenden Leitung (13) des negativen Anschluss des Verbrauchers ein Vorspannventil (5, 51, 60) angeordnet ist, das beim Steuern einer positiven Last unter einen über eine programmierbare Logikeinheit (31) steuerbaren Druck setzbar ist.

Description

Hydrostatisches Antriebssystem
Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem mit einer Pumpe und mindestens einem Verbraucher, der mittels eines von Steuersignalen betätigbaren Wegeventils wechselweise mit der Pumpe und einem Behälter in Verbindung bringbar ist, um die Bewegung einer positiven oder einer negativen Last am Verbraucher zu steuern.
Derartige Antriebssysteme finden in Arbeitsmaschinen, beispielsweise Fahrzeugkranen, Verwendung. Die Wegeventile steuern in Abhängigkeit eines Steuersignals an dem jeweiligen Verbraucher die Bewegung einer positiven oder negativen Last. Unter einer positiven Last ist hierbei eine Last zu verstehen, die der mittels des Wegeventils am Verbraucher eingestellten Bewegung entgegenwirkt. Eine negative Last stellt dementsprechend eine Last dar, die die mittels des Wegeventils am Verbraucher eingestellten Bewegung unterstützt. Eine Seilwinde, die beispielsweise eine Last vertikal betätigt, ist somit beim Anheben der Last einer positiven Last unterworfen. Unter positivem Verbraucheranschluss sei dementsprechend der Leitungsanschluss des Verbrauchers zu verstehen, der beim Steuern einer positiven Last über das Wegeventil mit der Pumpe verbunden wird. Unter negativem Verbraucheranschluss sei dementsprechend der Leitungsanschluss des Verbrauchers zu verstehen, der beim Steuern einer negativen Last über das Wegeventil mit der Pumpe verbunden wird. Entsprechend ist beim Steuern einer negativen Last der positive Leitungsanschluss über das Wegeventil mit dem Behälter verbunden.
Bei der Betätigung einer positiven Last kann es zu Betriebszuständen kommen, in denen auf der Auslassseite des Verbrauchers gegen die Leitungswiderstände und die Widerstände des Wegeventils nur ein geringer Druck aufgebaut wird. Dies ist insbesondere bei geringen Verbrauchergeschwindigkeiten und damit verbundenen geringen über das Wegeventil zugeführten Ölmengen der Fall. Um in derartigen Betriebszuständen ein feinfühliges Ansteuerverhalten der Lastbewegung zu erreichen ist es bekannt, die Auslassleitung zum Behälter hin mit einem Vorspannventil vorzuspannen. Eine übliche Ausführungsform stellen federbelastete Vorspannventile dar, die den Druck üblicherweise auf 3 bis 5 bar aufstauen.
BESTATIGUNGSKOPIE Dieser Ausführungsform der Vorspannung liegt der Nachteil zu Grunde, dass die Vorspannung während des Betriebes der Anlage nicht den momentan vorherrschenden Bedingungen angepasst werden kann. Eine zu geringe Vorspannung kann sich in einem verschlechterten Ansteuerverhalten äußern, eine zu hohe Vorspannung kann sich in erhöhtem Energieverbrauch und erhöhtem Wärmeeintrag äußern. Zudem kann die gewählte Vorspannung viskositätsabhängig und damit temperaturabhängig sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Antriebssystem zur Verfügung zu stellen, bei dem die Vorspannung am negativen Verbraucheranschluss beim Steuern positiver Lasten frei steuerbar oder regelbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der über das Wegeventil zum Behälter führenden Leitung des negativen Anschluss des Verbrauchers ein Vorspannventil angeordnet ist, das beim Steuern einer positiven Last unter einen über eine programmierbare Logikeinheit steuerbaren Druck setzbar ist.
Beim Ansteuern einer negativen Last wird das Vorspannventil nicht angesteuert, es wird kein Vorspanndruck erzeugt. Es wird somit keine Beeinflussung beim Steuern negativer Lasten bewirkt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung stellt das Vorspannventil als ein direkt oder indirekt gesteuertes, entgegen einer Federkraft in Richtung zu dem Behälter öffnendes Druckbegrenzungsventil dar. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die in Schließrichtung wirkende Wirkfläche des Druckbegrenzungsventils mit dem von einem von einer Logikeinheit elektroproportional angesteuerten Vorsteuerventil aufgebrachten Steuerdruck beaufschlagt wird. Zum Steuern einer negativen Last ist dann ein Rückschlagventil in bekannter Weise als Umgehung des Druckbegrenzungsventil vorzusehen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das Vorspannventil durch ein direkt oder indirekt angesteuertes Wegeventil dargestellt wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Vorspannventil durch ein direkt oder indirekt angesteuertes Logikventil dargestellt wird. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Vorspannventil durch ein direkt oder indirekt angesteuertes Stromregelventil dargestellt wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, in den Raum zwischen dem negativen Leitungsanschluss und dem Vorspannventil durch eine weitere Druckquelle aktiv Öl einzuspeisen, um auch bei nicht angesteuertem Verbraucher eine Vorspannung aufrecht zu erhalten. Dadurch wird erreicht, dass die Vorspannung schon zu Bewegungsbeginn des Verbrauchers ansteht und nicht erst durch das am negativen Leitungsanschluss abfließende Öl aufgebaut wird.
Von weiterem Vorteil ist es, das Vorspannventil in ein Senkbremsventil oder Lasthalteventil, das zum Steuern negativer Lasten erforderlich ist, zu integrieren
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 einen Schaltplan zu einem erfindungsgemäßen Antriebssystem mit einem als elektroproportionales Druckbegrenzungsventil ausgeführtem Vorspannventil
Fig. 2 einen Schaltplan zu einem erfindungsgemäßen Antriebssystem mit einem als elektroproportionales Druckbegrenzungsventil ausgeführtem Vorspannventil mit zusätzlicher Einspeisung eines Vorspanndruckes
Fig. 3 eine weitere Ausführung gemäß der Fig. 1 mit einem direkt oder indirekt angesteuerten Logikventil
Fig. 4 eine weitere Ausführung gemäß der Fig. 1 mit einem direkt oder indirekt angesteuerten Wegeventil
Die Fig. 1 zeigt den Schaltplan zu einem erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebssystem mit einer von einem Antriebsmotor 2 angetriebenen Pumpe 1 konstanten oder verstellbaren Fördervolumens. Die Pumpe 1 saugt Druckmittel aus einem Behälter 3 an und fördert in eine Förderleitung 10 zu dem Wegeventil 4. Das Wegeventil 4 steht mittels der Leitung 12 mit einem in diesem Ausführungsbeispiel als Hydraulikmotor mit einer durch diesen angetriebenen Winde 8 und einer über ein Seil 30 angehängten Last 9 dargestellten Verbraucher 6 in Verbindung. Die Erfindung ist jedoch auch für Linearantriebe anwendbar. Von dem Verbraucher 6 führt eine Leitung 13 zu dem als elektroproportionales Druckbegrenzungsventil ausgeführtem Vorspannventil 5 und einem parallel dazu angeordneten Rückschlagventil 7. Dabei können das Vorspannventil 5 und das parallel dazu angeordneten Rückschlagventil 7 konstruktiv in einem Ventil vereint sein. Von dem Vorspannventil 5 und dem parallel dazu angeordneten Rückschlagventil 7 führt eine Leitung 14 zum Wegeventil 4. Vom Wegeventil 4 führt eine Leitung 1 1 zum Behälter 3. Das Wegeventil 4 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch entgegengesetzt wirkende Steuerdrücke 15, 16 angesteuert. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar für elektrisch, mechanisch oder pneumatisch angesteuerte Wegeventile. Bei einem Steuerdruck in der Leitung 15 ist das Wegeventil 4 in die entsprechende Schaltstellung betätigbar und verbindet die Förderleitung 10 mit der Leitung 12 sowie die Leitung 14 mit der Auslassleitung 11 , was in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zum Anheben einer positiven Last 9 über die durch den Hydraulikmotor 6 angetriebene Winde 8 führt. Das dabei vom Verbraucher 6 in die Leitung 13 abgeführte Druckmittel wird von dem Vorspannventil 5 auf einen Druck vorgespannt, der durch die Logikeinheit 31 vorgegeben wird und über Leitungen 32 an das Vorspannventil 5 übermittelt wird. Das Sperrventil 7 verhindert ein Umgehen des Vorspannventils 5 durch das Druckmedium. Bei einem Steuerdruck in der Leitung 16 ist das Wegeventil 4 in die entsprechende Schaltstellung betätigbar und verbindet die Förderleitung 10 mit der Leitung 14 sowie die Leitung 12 mit der Auslassleitung 11 , was in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zum Absenken einer positiven Last 9 über die durch den Hydraulikmotor 6 angetriebene Winde 8 führt. Das Druckmedium fließt von der Leitung 14 über das Rückschlagventil 7 in die Leitung 13 zum Verbraucher 6.
In der Fig. 2 wird über eine Leitung 41 und ein in diese Fließrichtung öffnendes Sperrventil 40 Druckmedium in die Leitung 13 eingespeist. Dieses Druckmedium wird über das Vorspannventil 5 auf den durch die Logikeinheit 31 vorgegebenen Druck vorgespannt. Durch diese Vorspannung ist der Verbraucher 6 auch im nicht angesteuerten Zustand vorgespannt.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der das Vorspannventil durch ein Logikventil 50 dargestellt ist. Die Vorspannung wird durch Beaufschlagen einer Wirkfläche des Logikventils 50 durch einen von einem Vorsteuerventil 51 aufgebrachten Vorsteuerdruck erzeugt. Das Vorsteuerventil 51 wird in bekannter Art und Weise von der Logikeinheit 31 über die Leitung 32 angesteuert.
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der das Vorspannventil durch ein über die Logikeinheit 31 ansteuerbares Wegeventil 60 dargestellt ist.

Claims

Patentansprüche
1 Hydrostatisches Antriebssystem mit einer Pumpe (1) und mindestens einem Verbraucher (6), der mittels eines von Steuersignalen (15, 16) betatigbaren Wegeventils (4) wechselweise mit der Pumpe (1) und einem Behalter (3) in Verbindung bringbar ist, um die Bewegung einer positiven oder einer negativen Last (9) am Verbraucher (6) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass in der über das Wegeventil (4) zum Behalter (3) fuhrenden Leitung (13) des negativen Anschluss des Verbrauchers ein Vorspannventil (5, 51 ,60) angeordnet ist, das beim Steuern einer positiven Last unter einen über eine programmierbare Logikeinheit (31) steuerbaren Druck setzbar ist
2 Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandenseins eines Steuersignals (15) zur Steuerung der Bewegung einer positiven Last eine in Schließrichtung des Vorspannventils (5) wirkende Wirkflache zusätzlich durch einen Druck beaufschlagbar ist
3 Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine in ihrem Querschnitt veränderbare Drossel als Vorspannventil vorgesehen ist
4 Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im Querschnitt veränderbare Drossel als ein in Zwischenstellungen drosselndes Wegeventil (60) ausgeführt ist
5 Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im Querschnitt veränderbare Drossel ein Logikventil (50) ist
6 Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (13) zwischen dem negativen Anschluss des Verbrauchers (6) und dem Vorspannventil (5) durch einen aus einer weiteren Leitung (41) zufließenden Ölstrom vorspannbar ist.
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