DE102015202406A1 - Hydraulic arrangement - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine hydraulische Anordnung mit einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine und wenigstens einem hydraulischen Stellzylinder, über den ein Hubvolumen der Axialkolbenmaschine verstellbar ist. Dabei ist der Stellzylinder über wenigstens ein Regelventil in Abhängigkeit eines Sollwertes und eines Istwertes des Hubvolumens mit Druckmittel versorgbar und eine Rückkopplung des Istwertes zum Regelventil erfolgt hydraulisch, über einen zwischen zwei Ventileinrichtungen abgegriffenen Steuerdruck, von denen eine einen vom Istwert abhängigen Durchflussquerschnitt aufweist und als verstellbare Drosselstelle ausgebildet ist.Disclosed is a hydraulic arrangement with a hydrostatic axial piston machine and at least one hydraulic actuating cylinder, via which a stroke volume of the axial piston machine is adjustable. In this case, the actuating cylinder is supplied via at least one control valve in response to a desired value and an actual value of the stroke volume with pressure medium and a feedback of the actual value to the control valve is hydraulically via a tapped between two valve devices control pressure, one of which has a dependent on the actual flow cross-section and as adjustable Throttle is formed.
Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anordnung mit einer verstellbaren, hydrostatischen Axialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a hydraulic arrangement with an adjustable, hydrostatic axial piston machine according to the preamble of patent claim 1.
Eine herkömmliche hydraulische Anordnung hat eine verstellbare hydrostatische Axialkolbenmaschine, die insbesondere in Schrägscheibenbauweise mit verschwenkbarer Schwenkwiege ausgeführt ist, mit wenigstens einem hydraulischen Stellzylinder mit einem beweglichen Stellelement, über das ein Hubvolumen der Axialkolbenmaschine verstellbar ist. Dabei ist ein Druckraum des Stellzylinders über ein Regelventil in Abhängigkeit von einem Istwert und einem Sollwert des Hubvolumens mit Druckmittel versorgbar (Beschickung und Entlassung). Zum Schließen des Regelkreises weist die hydraulische Anordnung eine Einrichtung auf, über die der Istwert des Hubvolumens in eine Kraft gewandelt wird, die an einem Ventilkörper des Regelventils angreift.A conventional hydraulic arrangement has an adjustable hydrostatic axial piston machine, which is designed in particular in swash plate design with pivoting pivoting cradle, with at least one hydraulic actuating cylinder with a movable adjusting element, via which a stroke volume of the axial piston machine is adjustable. In this case, a pressure chamber of the actuating cylinder via a control valve in response to an actual value and a target value of the stroke volume can be supplied with pressure medium (charging and discharge). To close the control loop, the hydraulic arrangement has a device via which the actual value of the stroke volume is converted into a force which acts on a valve body of the control valve.
Gemäß der Offenlegungsschrift
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass zur Kopplung der Schrägscheibe mit der Feder eine vergleichsweise aufwändig aufgebaute Hebelanordnung mit mehreren Hebeln und wenigstens einer Zugfeder benötigt wird. Nachteilig hinzu kommt, dass die Hebelanordnung schwierig zu montieren ist. Zudem ist eine Kalibrierung der hydraulischen Anordnung auf eine Null-, Grund- oder Neutralstellung der Axialkolbenmaschine aufwändig und schwierig. A disadvantage of this solution is that for coupling the swash plate with the spring a comparatively complex design lever assembly with multiple levers and at least one tension spring is needed. A disadvantage is that the lever assembly is difficult to assemble. In addition, a calibration of the hydraulic arrangement to a zero, basic or neutral position of the axial piston machine is complicated and difficult.
Eine gattungsgemäße hydraulische Anordnung zeigt das Patent
Nachteilig an dieser Lösung ist, neben dem hohen vorrichtungstechnischen Aufwand der Hebelanordnung, dass das Druckbegrenzungsventil viel Bauraum beansprucht und ein schwingungsfähiges Feder-Masse-System darstellt, das ein instabiles Regelverhalten bewirken kann.A disadvantage of this solution, in addition to the high device complexity of the lever assembly that the pressure relief valve takes up much space and represents a vibratory spring-mass system that can cause an unstable control behavior.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Anordnung mit einer hydraulischen Rückkopplung zu schaffen, die ein stabileres Regelverhalten ermöglicht. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.In contrast, the invention has for its object to provide a hydraulic arrangement with a hydraulic feedback, which allows a more stable control behavior. This object is achieved by a hydraulic arrangement having the features of patent claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der hydraulischen Anordnung sind in den Patentansprüchen 2 bis 23 beschrieben.Advantageous developments of the hydraulic arrangement are described in the
Eine hydraulische Anordnung hat eine hydrostatische Axialkolbenmaschine, die insbesondere in Schrägscheibenbauweise ausgeführt ist, und wenigstens einen hydraulischen Stellzylinder mit einem beweglichen Stellelement, insbesondere einem Stellkolben, über das ein Hubvolumen der Axialkolbenmaschine verstellbar ist. Vom Stellelement ist im Stellzylinder zumindest abschnittsweise ein erster Druckraum begrenzt, der über ein erstes Regelventil der Anordnung in Abhängigkeit vom Hubvolumen und von dessen Sollwert mit Druckmittel beschickbar ist. Zudem ist über das erste Regelventil aus dem ersten Druckraum in gleicher Abhängigkeit Druckmittel entlassbar. Die Anordnung hat ein erstes Paar Ventileinrichtungen, die zwischen einer Druckmittelquelle und einer Druckmittelsenke fluidisch in Reihe geschaltet angeordnet sind, wobei wenigstens eine der Ventileinrichtungen in Abhängigkeit des Hubvolumens verstellbar ist. Die Anordnung weist zudem zwischen den beiden Ventileinrichtungen einen Abgriff auf, an dem ein vom Hubvolumen abhängiger, erster hydrostatischer Steuerdruck abgreifbar, insbesondere abgegriffen ist. Mit dem ersten Steuerdruck ist eine mit einem ersten Ventilkörper des ersten Regelventils koppelbare, insbesondere gekoppelte, erste Steuerfläche der Anordnung beaufschlagbar, insbesondere beaufschlagt. Erfindungsgemäß ist die wenigstens eine verstellbare Ventileinrichtung des ersten Paares über eine in Abhängigkeit des Hubvolumens verstellbare Drosselstelle ausgebildet. Diese weist einen in Abhängigkeit des Hubvolumens verstellbaren Durchflussquerschnitt auf. A hydraulic arrangement has a hydrostatic axial piston machine, which is designed in particular in swash plate construction, and at least one hydraulic actuating cylinder with a movable adjusting element, in particular an actuating piston, via which a stroke volume of the axial piston machine is adjustable. From the adjusting element, a first pressure chamber is at least partially limited in the actuating cylinder, which can be charged via a first control valve of the arrangement as a function of the stroke volume and its desired value with pressure medium. In addition, via the first control valve from the first pressure chamber in the same dependence pressure medium can be discharged. The arrangement has a first pair of valve means fluidically connected in series between a pressure medium source and a pressure medium sink, at least one of the valve means being adjustable in dependence on the stroke volume. The arrangement also has a tap between the two valve devices, at which a first hydrostatic control pressure dependent on the stroke volume can be tapped off, in particular tapped off. The first control pressure can be acted upon, in particular acted upon, by a first control surface of the arrangement that can be coupled to a first valve body of the first control valve, in particular coupled. According to the invention, the at least one adjustable valve device of the first pair is formed via an adjustable throttling point as a function of the stroke volume. This has a variable depending on the stroke volume flow area.
Verglichen mit der Lehre des Standes der Technik, ein Druckbegrenzungsventil für eine in Abhängigkeit des Hubvolumens verstellbare Ventileinrichtung zu verwenden, bietet die verstellbare Drosselstelle den Vorteil, dass sie kein schwingungsfähiges Feder-Masse-System aufweisen muss, wodurch ein stabileres Regelverhalten erzielbar ist. Zudem erweist sich diese Lösung als kostengünstiger.Compared to the teaching of the prior art to use a pressure limiting valve for a variable depending on the stroke volume valve device, the adjustable throttle body has the advantage that it does not have to have a vibratory spring-mass system, which a more stable control behavior can be achieved. In addition, this solution proves to be cheaper.
Vorzugsweise weist die Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise zur Verstellung ihres Hubvolumens eine verschwenkbare Schwenkwiege auf, die vom wenigstens einen Stellelement angelenkt ist. Preferably, the axial piston machine in swash plate construction for adjusting its stroke volume on a pivoting pivoting cradle, which is articulated by at least one adjusting element.
Die Druckmittelquelle kann über eine Hochdruckseite der Axialkolbenmaschine oder über eine zusätzliche Speisepumpe der Anordnung ausgebildet sein. Die Druckmittelsenke kann beispielsweise über eine Niederdruckseite der Axialkolbenmaschine oder einen Tank oder ein anderes Reservoir niederen Drucks der Anordnung ausgebildet sein. The pressure medium source can be formed via a high-pressure side of the axial piston machine or via an additional feed pump of the arrangement. The pressure medium sink can be formed for example via a low pressure side of the axial piston machine or a tank or other low pressure reservoir of the arrangement.
Besonders bevorzugt ist die Axialkolbenmaschine über ein Hubvolumen von null hinaus in beide Richtungen verstellbar und im Falle der Schrägscheibenbauweise durchschwenkbar ausgestaltet. Vorzugsweise ist die Axialkolbenmaschine derart ausgestaltet, dass sie in einem 2- oder 4-Quadrantenbetrieb betreibbar ist. Sie kann als Axialkolbenpumpe oder als Axialkolbenmotor ausgebildet sein.Particularly preferably, the axial piston machine is adjustable beyond a stroke volume of zero in both directions and in the case of the swashplate design designed to swing through. Preferably, the axial piston machine is configured such that it can be operated in a 2- or 4-quadrant operation. It can be designed as an axial piston pump or as an axial piston motor.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der Stellzylinder doppeltwirkend ausgebildet. Dabei hat die Anordnung einen zumindest abschnittsweise vom Stellelement begrenzten, dem ersten Druckraum entgegenwirkenden, zweiten Druckraum. Je nach Variante ist der zweite Druckraum entweder über das erste Regelventil oder über ein zweites Regelventil der Anordnung in Abhängigkeit vom Hubvolumen und von dessen Sollwert mit Druckmittel beschickbar, und aus dem zweiten Druckraum heraus ist, je nach Variante, über das erste Regelventil oder über das zweite Regelventil in Abhängigkeit vom Hubvolumen und vom Sollwert Druckmittel entlassbar. Weiterhin hat diese Weiterbildung, unabhängig von der Variante, ein zweites Paar Ventileinrichtungen, die zwischen der Druckmittelquelle und der Druckmittelsenke fluidisch in Reihe und zum ersten Paar fluidisch parallel geschaltet sind. Von den beiden Ventileinrichtungen des zweiten Paares ist wenigstens eine in Abhängigkeit des Hubvolumens verstellbar, wobei zwischen den beiden ein vom Hubvolumen abhängiger, zweiter hydrostatischer Steuerdruck abgreifbar, insbesondere abgegriffen ist. Mit dem zweiten Steuerdruck ist eine, je nach Variante mit dem ersten Ventilkörper oder mit einem zweiten Ventilkörper des zweiten Regelventils koppelbare, insbesondere gekoppelte, zweite Steuerfläche der Anordnung beaufschlagbar, insbesondere beaufschlagt. Dabei ist die wenigstens eine Ventileinrichtung des zweiten Paares über eine in Abhängigkeit des Hubvolumens verstellbare Drosselstelle ausgebildet. In a particularly preferred embodiment, the actuating cylinder is double-acting. In this case, the arrangement has an at least partially limited by the control element, the first pressure chamber counteracting, second pressure chamber. Depending on the variant of the second pressure chamber is either via the first control valve or a second control valve of the arrangement in response to the displacement and its setpoint with pressure medium chargeable, and is out of the second pressure chamber, depending on the variant, via the first control valve or via the second control valve in response to the stroke volume and the setpoint pressure medium discharged. Furthermore, this development, regardless of the variant, a second pair of valve means which are fluidly connected in series between the pressure medium source and the pressure medium sink in series and the first pair in fluidic parallel. Of the two valve devices of the second pair is at least one adjustable in dependence of the stroke volume, wherein between the two a dependent on the stroke volume, second hydrostatic control pressure can be tapped off, in particular tapped. With the second control pressure is a, depending on the variant with the first valve body or with a second valve body of the second control valve coupled, in particular coupled, second control surface of the arrangement acted upon, in particular acted upon. In this case, the at least one valve device of the second pair is formed via an adjustable throttling point as a function of the stroke volume.
Alternativ zum doppeltwirkenden Stellzylinder kann ein zweiter, dem ersten entgegenwirkender Druckraum von einem anderen Stellelement eines anderen Stellzylinders begrenzt sein. Dann weist die Anordnung zwei einfachwirkende Stellzylinder mit einander entgegengerichteter Stellwirkung auf. Dabei sind in einer Variante beide Druckräume über das erste Regelventil mit Druckmittel versorgbar und in einer anderen Variante ist der erste Druckraum über das erste Regelventil und der zweite Druckraum über das zweite Regelventil mit Druckmittel versorgbar. As an alternative to the double-acting actuator cylinder, a second, the first counteracting pressure chamber may be limited by another actuator of another actuator cylinder. Then, the arrangement has two single-acting actuator cylinder with opposing actuator action. In one variant, both pressure chambers can be supplied with pressure medium via the first control valve, and in another variant, the first pressure chamber can be supplied with pressure medium via the first control valve and the second pressure chamber can be supplied via the second control valve.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das erste und/oder ist das zweite Regelventil elektromagnetisch, insbesondere elektroproportional betätigbar. Dabei ist ein Elektromagnet der Anordnung in Abhängigkeit vom Sollwert, und insbesondere proportional zu diesem, bestrombar. In a preferred embodiment, the first and / or the second control valve is electromagnetically, in particular electrically proportional actuated. In this case, an electromagnet of the arrangement in dependence on the desired value, and in particular proportional to this, can be supplied with current.
In einer möglichen Weiterbildung ist eine andere der Ventileinrichtungen des ersten Paares und/oder eine andere der Ventileinrichtungen des zweiten Paares über eine Konstantdrossel ausgebildet. Diese ist stromabwärts oder stromaufwärts der bereits genannten verstellbaren Drosselstelle des betreffenden Paares angeordnet. In a possible development, another of the valve devices of the first pair and / or another of the valve devices of the second pair is formed via a constant throttle. This is arranged downstream or upstream of the aforementioned adjustable throttle point of the respective pair.
In einer dazu alternativen, bevorzugten Weiterbildung sind andere Ventileinrichtungen der beiden Paare jeweils über eine verstellbare Drosselstelle ausgebildet. In an alternative, preferred development, other valve devices of the two pairs are each formed via an adjustable throttle point.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist über die vier verstellbaren Drosselstellen zwischen den beiden genannten Steuerflächen eine hydraulische Vollbrücke ausbildbar, insbesondere ausgebildet. Dabei erfolgt über die beiden Drosselstellen eines jeden Paares jeweils eine Druckteilung zwischen den Druckniveaus der Druckmittelquelle und der Druckmittelsenke, woraus der betreffende Steuerdruck des jeweiligen Paares resultiert. In a particularly preferred development, a hydraulic full bridge can be formed, in particular formed, via the four adjustable throttling points between the two mentioned control surfaces. In this case, in each case via the two throttle points of each pair, a pressure division between the pressure levels of the pressure medium source and the pressure medium sink, resulting in the respective control pressure of the respective pair results.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind Verstellungen der verstellbaren Drosselstellen eines jeden Paares zueinander gegensinnig. So bewirkt beispielsweise eine Vergrößerung des Durchflussquerschnitts einer der Drosselstellen eine Verringerung des Durchflussquerschnitts der anderen Drosselstelle des betreffenden Paares, und umgekehrt. In a preferred embodiment, adjustments of the adjustable throttle points of each pair are opposite to each other. For example, an increase in the flow cross-section of one of the throttle points causes a reduction in the flow cross-section of the other throttle point of the respective pair, and vice versa.
Eine gleichzeitige und insbesondere gegensinnige Verstellung der verstellbaren Drosselstellen ergibt sich in einer bevorzugten Weiterbildung, wenn Steuerkanten der verstellbaren Drosselstellen gemeinsam an einem Ventilkörper ausgebildet sind. A simultaneous and in particular opposing adjustment of the adjustable throttle points results in a preferred embodiment, when control edges of the adjustable throttle points are formed together on a valve body.
Eine räumlich besonders kompakte und vorrichtungstechnisch einfache Anordnung der Drosselstellen ergibt sich, wenn der Ventilkörper über einen Drehschieber eines Drehschieberventils ausgebildet ist. In einer bevorzugten Weiterbildung ist die wenigstens eine Drosselstelle mit besonders wenig Aufwand fertigbar, wenn sie zumindest abschnittsweise über eine in eine Außenmantelfläche des Drehschiebers eingebrachte, beispielsweise gefräste, Abflachung ausgebildet ist. Besonders bevorzugt sind mehrere oder alle vier Drosselstellen derart ausgebildet.A spatially particularly compact and device-technically simple arrangement of the throttle bodies results when the valve body is formed via a rotary valve of a rotary slide valve is. In a preferred embodiment, the at least one throttle point can be manufactured with particularly little effort if it is formed at least in sections via a flattening, for example milled, introduced into an outer circumferential surface of the rotary valve. Particularly preferably, several or all four throttle points are designed in this way.
Die jeweilige Abflachung erstreckt sich vorzugsweise entlang und quer zu einer Drehachse des Drehschiebers. In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Abflachung von einem Boden einer in die Außenmantelfläche quer zu einer Drehachse des Drehschiebers eingebrachten Nut gebildet, wodurch die Abflachung in Richtung der Drehachse begrenzt ist. Aufgrund der Erstreckung entlang der Drehachse ist die wenigstens eine Drosselstelle oder sind die Drosselstellen unempfindlich gegen einen Versatz des Drehschiebers in Richtung der Drehachse. Voraussetzung dafür ist, dass die Erstreckung entlang der Drehachse auf den möglichen Versatz geometrisch abgestimmt ist, so dass der Versatz den jeweiligen Drosselquerschnitt nicht beeinflusst.The respective flattening preferably extends along and transversely to a rotational axis of the rotary valve. In a preferred embodiment, the flattening is formed by a bottom of a groove introduced into the outer circumferential surface transversely to a rotational axis of the rotary valve, whereby the flattening in the direction of the axis of rotation is limited. Due to the extension along the axis of rotation, the at least one throttle point or the throttle points are insensitive to an offset of the rotary valve in the direction of the axis of rotation. The prerequisite for this is that the extent along the axis of rotation is geometrically matched to the possible offset, so that the offset does not influence the respective throttle cross-section.
Die Abflachung kann beispielsweise einen, bezogen auf eine Drehschieberbohrung, in der der Drehschieber aufgenommen ist, zumindest abschnittsweise kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen.The flattening, for example, one, based on a rotary valve bore, in which the rotary valve is received, at least partially have circular segment-shaped cross-section.
In einer besonders einfach fertigbaren Ausführung ist die Abflachung zumindest abschnittsweise plan. Alternativ oder ergänzend dazu, insbesondere um eine Abhängigkeit des ersten Steuerdrucks oder beider Steuerdrücke vom Drehwinkel des Drehschiebers, und damit vom Hubvolumen, zu beeinflussen, ist es möglich, dass die Abflachung quer zur Drehachse zumindest abschnittsweise konkav oder konvex gewölbt ist.In a particularly easily manufacturable embodiment, the flattening is at least partially planar. Alternatively or additionally, in particular in order to influence a dependence of the first control pressure or both control pressures on the rotational angle of the rotary valve, and thus the stroke volume, it is possible that the flattening is transversely to the axis of rotation at least partially concave or convex.
Eine besonders einfach zu fertigende Anordnung der Abflachungen ist gegeben, wenn über sie zumindest abschnittsweise ein viereckiger Vielflach ausgebildet ist.A particularly easy to manufacture arrangement of the flats is given if at least in sections, a quadrangular Vielflach is formed over them.
Über von den Abflachungen aufgespannte Winkel und / oder über Abstände der Abflachungen zueinander oder zur Drehachse ist die Abhängigkeit des ersten Steuerdrucks oder beider Steuerdrücke vom Drehwinkel des Drehschiebers, und damit vom Hubvolumen, gezielt beeinflussbar.About spanned by the flats angle and / or distances of the flats to each other or to the axis of rotation, the dependence of the first control pressure or both control pressures on the rotation angle of the rotary valve, and thus the stroke volume, can be selectively influenced.
Eine zusätzliche Möglichkeit, die Abhängigkeit des ersten Steuerdrucks oder beider Steuerdrücke vom Drehwinkel des Drehschiebers gezielt zu beeinflussen, ist in einer Weiterbildung gegeben, in der in die Außenmantelfläche zumindest zwischen den Drosselstellen des ersten Paares, quer zu einer Drehachse des Drehschiebers, eine Sacklochausnehmung, insbesondere eine Sacklochbohrung, eingebracht ist. Auf diese Weise sind Strömungsquerschnitte, die sich zwischen der Drehschieberbohrung und an die Sacklochausnehmung grenzenden Endabschnitten der Abflachungen ergeben, aufgeweitet. Das hat zur Folge, dass sich diese Drosselstellen in Strömungsrichtung jeweils kurz erstrecken, wodurch sie ein temperaturunabhängiges oder nahezu temperaturunabhängiges Verhalten zeigen.An additional possibility to selectively influence the dependence of the first control pressure or both control pressures on the rotational angle of the rotary valve is given in a development in which in the outer circumferential surface at least between the throttle points of the first pair, transverse to a rotational axis of the rotary valve, a blind hole, in particular a blind hole, is introduced. In this way, flow cross sections, which arise between the rotary valve bore and the blind hole adjacent end portions of the flats, expanded. This has the consequence that these throttles each extend short in the flow direction, whereby they show a temperature-independent or almost temperature-independent behavior.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die wenigstens eine Drosselstelle, besonders bevorzugt sind es alle vier, derart geometrisch ausgestaltet, dass der ihr zugeordnete Steuerdruck oder die beiden Steuerdrücke im Wesentlichen linear vom Hubvolumen abhängt oder abhängen. Hierzu sind die bereits besprochenen Parameter (Winkel zwischen den Abflachungen, Abstand der Abflachungen und Sacklochausnehmung zur Drehachse) geeignet, die verglichen mit herkömmlichen Lösungen, wie beispielsweise die Verwendung von Hebelpaaren, eine fertigungstechnisch günstige Alternative sind.In a particularly preferred development, the at least one throttle point, more preferably all four, are configured geometrically in such a way that the control pressure assigned to it or the two control pressures depend or depend essentially linearly on the stroke volume. For this purpose, the parameters already discussed (angle between the flats, distance of the flats and blind hole recess to the axis of rotation) are suitable, which are compared to conventional solutions, such as the use of lever pairs, a manufacturing technology favorable alternative.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind über den Drehschieber vier Druckkammern zumindest abschnittsweise begrenzt. Von diesen ist eine erste fluidisch mit der ersten Steuerfläche und eine zweite fluidisch mit der zweiten Steuerfläche verbindbar, insbesondere verbunden. Eine dritte der Druckkammern ist fluidisch mit der Druckmittelquelle und eine vierte der Druckkammern fluidisch mit der Druckmittelsenke verbindbar, insbesondere verbunden. In a preferred embodiment, four pressure chambers are at least partially limited via the rotary valve. Of these, a first fluidically connected to the first control surface and a second fluidly connected to the second control surface, in particular connected. A third of the pressure chambers is fluidically connected to the pressure medium source and a fourth of the pressure chambers fluidly connected to the pressure medium sink, in particular connected.
Um in einer Grund- oder Neutralstellung des Drehschiebers, die vorzugsweise dann gegeben ist, wenn das Hubvolumen der Axialkolbenmaschine etwa null ist, einen konstanten ersten und zweiten Steuerdruck zu erhalten, sind in einer bevorzugten Weiterbildung die erste Druckkammer und die zweite Druckkammer über die Drosselstellen sowohl mit der dritten Druckkammer als auch mit der vierten Druckkammer permanent fluidisch verbunden. Es strömen somit permanent zwei Leckageströme von der mit der Druckmittelquelle verbundenen dritten Druckkammer hin zur mit der Druckmittelsenke verbundenen vierten Druckkammer. Ein erster Leckagestrom über das erste Paar Drosselstellen tangiert dabei die erste Druckkammer, ein zweiter Leckagestrom über das zweite Paar Drosselstellen tangiert die zweite Druckkammer.In order to obtain a constant first and second control pressure in a basic or neutral position of the rotary valve, which is preferably given when the stroke volume of the axial piston is about zero, in a preferred embodiment, the first pressure chamber and the second pressure chamber via the throttle points both permanently fluidly connected to the third pressure chamber and the fourth pressure chamber. Thus, two leakage streams constantly flow from the third pressure chamber connected to the pressure medium source to the fourth pressure chamber connected to the pressure medium sink. A first leakage flow via the first pair of throttle points thereby affects the first pressure chamber, a second leakage flow via the second pair of throttle points affects the second pressure chamber.
Um die Steuerdrücke in der Neutralstellung niedrig zu halten, sind in einer bevorzugten Weiterbildung Drosselquerschnitte derjenigen Drosselstellen, über die die erste Druckkammer und die zweite Druckkammer mit der vierten Druckkammer, also mit der Druckmittelsenke, verbunden sind, größer sind als diejenigen Drosselquerschnitte der Drosselstellen, über die die erste Druckkammer und die zweite Druckkammer mit der dritten Druckkammer, also mit der Druckmittelquelle, verbunden sind. In order to keep the control pressures in the neutral position low, in a preferred development, throttle cross sections of those throttle points via which the first pressure chamber and the second pressure chamber are connected to the fourth pressure chamber, that is to say to the pressure fluid sink, are larger than those throttle cross sections of the throttle bodies the first pressure chamber and the second Pressure chamber with the third pressure chamber, that is connected to the pressure medium source.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind am Drehschieber vier Steuerkanten der vier verstellbaren Drosselstellen angeordnet, wobei über eine erste der Steuerkanten eine Druckmittelverbindung der ersten Druckkammer mit der dritten Druckkammer (Druckmittelquelle) steuerbar ist. Über eine zweite der Steuerkanten ist eine Druckmittelverbindung der ersten Druckkammer mit der vierten Druckkammer (Druckmittelsenke) steuerbar. Über eine dritte der Steuerkanten ist eine Druckmittelverbindung der zweiten Druckkammer mit der dritten Druckkammer steuerbar und über eine vierte der Steuerkanten ist eine Druckmittelverbindung der zweiten Druckkammer mit der vierten Druckkammer steuerbar. In a preferred development, four control edges of the four adjustable throttling points are arranged on the rotary valve, wherein a pressure medium connection of the first pressure chamber to the third pressure chamber (pressure medium source) can be controlled via a first of the control edges. Via a second of the control edges, a pressure medium connection of the first pressure chamber with the fourth pressure chamber (pressure medium sink) is controllable. Via a third of the control edges, a pressure medium connection of the second pressure chamber with the third pressure chamber is controllable and via a fourth of the control edges is a pressure medium connection of the second pressure chamber with the fourth pressure chamber controllable.
Um ein Regelverhalten beeinflussen zu können, weist die Anordnung in einer bevorzugten Weiterbildung ein erstes Ventil mit zwei Eingängen auf, von denen ein erster fluidisch mit der ersten Druckkammer und ein zweiter fluidisch mit dem ersten Druckraum verbindbar, insbesondere verbunden ist. Dabei ist ein Ausgang des ersten Ventils fluidisch mit der ersten Steuerfläche verbindbar, insbesondere verbunden. Das erste Ventil ist dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sein Ausgang in Abhängigkeit eines gewünschten Regelverhaltens oder eines Schaltkriteriums entweder mit seinem ersten Eingang oder mit seinem zweiten Eingang verbunden ist. Auf diese Weise ist eine einfache Umschaltbarkeit zwischen einer Regelung des Hubvolumens („Lageregelung“) und einer Regelung des Stelldrucks im ersten Druckraum („Druckregelung“) möglich. Ist der erste Eingang mit dem Ausgang des ersten Ventils verbunden, erfolgt eine Rückmeldung des Hubvolumens, das der Lage oder Position des Stellelementes entspricht. Im anderen Fall erfolgt die Rückmeldung des im ersten Druckraum anstehenden Stelldrucks. Bei der Rückmeldung des Stelldrucks arbeitet das erste Regelventil im Sinne eines den Druck im ersten Druckraum regelnden Druckreduzierventils und die Axialkolbenmaschine zeigt ein „weicheres“ Verhalten. Im anderen Fall zeigt die Axialkolbenmaschine ein „steiferes“ Verhalten. In order to be able to influence a control behavior, the arrangement in a preferred development has a first valve with two inputs, of which a first fluidly connected to the first pressure chamber and a second fluidly connected to the first pressure chamber, in particular. In this case, an outlet of the first valve can be fluidly connected to the first control surface, in particular connected. The first valve is preferably designed such that its output is connected depending on a desired control behavior or a switching criterion either with its first input or with its second input. In this way, a simple reversibility between a control of the stroke volume ("position control") and a control of the control pressure in the first pressure chamber ("pressure control") is possible. If the first input connected to the output of the first valve, there is a feedback of the stroke volume, which corresponds to the position or position of the actuating element. In the other case, the feedback of the signal pressure in the first pressure chamber takes place. During the feedback of the control pressure, the first control valve operates in the sense of a pressure reducing valve regulating the pressure in the first pressure chamber and the axial piston engine shows a "softer" behavior. In the other case, the axial piston machine shows a "stiffer" behavior.
Alternativ oder ergänzend dazu weist die Anordnung ein zweites Ventil mit wenigstens zwei Eingängen auf, von denen ein erster fluidisch mit der zweiten Druckkammer und ein zweiter fluidisch mit dem zweiten Druckraum verbindbar, insbesondere verbunden ist. Zudem hat auch das zweite Ventil einen Ausgang, der fluidisch mit der zweiten Steuerfläche verbindbar, insbesondere verbunden ist. Dabei ist das zweite Ventil analog zum ersten Ventil derart ausgestaltet, dass sein Ausgang in Abhängigkeit eines Schaltkriteriums oder eines gewünschten Regelverhaltens entweder mit seinem ersten Eingang oder mit seinem zweiten Eingang verbunden ist. An dieser Stelle gelten für das zweite Ventil die gleichen Bemerkungen bezüglich der Umschaltbarkeit des Regelverhaltens und des „weicheren“ oder „steiferen“ Verhaltens der Axialkolbenmaschine wie sie bereits zum ersten Regelventil erläutert wurden.Alternatively or additionally, the arrangement has a second valve with at least two inputs, of which a first fluidly connected to the second pressure chamber and a second fluidly connected to the second pressure chamber, in particular is connected. In addition, the second valve has an output which is fluidly connected to the second control surface, in particular connected. In this case, the second valve is configured in a manner analogous to the first valve such that its output is connected either to its first input or to its second input as a function of a switching criterion or a desired control behavior. At this point, the same comments apply to the second valve with respect to the switchability of the control behavior and the "softer" or "stiffer" behavior of the axial piston machine as already explained for the first control valve.
In beiden genannten Varianten, mit dem ersten oder mit dem ersten und zweiten Ventil, ist es möglich, dass einer der Druckräume im Sinne der Lageregelung mit Druckmittel versorgt wird und der jeweils andere Druckraum im Sinne der Druckregelung mit Druckmittel versorgt wird. Auf diese Weise kann das Hubvolumen, insbesondere bei Verwendung des doppeltwirkenden Stellzylinders, konstant gehalten werden, indem das Stellelement hydraulisch eingespannt ist. In both variants mentioned, with the first or with the first and second valves, it is possible that one of the pressure chambers in the sense of position control is supplied with pressure medium and the other pressure chamber is supplied in the sense of pressure control with pressure medium. In this way, the stroke volume, in particular when using the double-acting actuator cylinder, be kept constant by the actuator is hydraulically clamped.
Das erste Ventil und/oder das zweite Ventil ist jeweils vorzugsweise über ein Wechselventil ausgebildet, wobei das Schaltkriterium eine Druckdifferenz zwischen dessen beiden Eingängen ist. Alternativ ist das erste Ventil und/oder das zweite Ventil jeweils über ein Wegeschaltventil, insbesondere ein 3/2-Wegeschaltventil ausgebildet, wobei das Schaltkriterium ein gewünschtes oder gefordertes Regelverhalten oder ein „weiches“ oder „steifes“ Betriebsverhalten der Axialkolbenmaschine ist. Alternativ ist das erste Ventil oder das zweite Ventil über ein Prioritätsventil ausgebildet. Über das Wechselventil ist eine Priorisierung des höheren der an den Eingängen anstehenden Drücke zum Zwecke seiner Rückmeldung an das entsprechende Regelventil möglich. The first valve and / or the second valve is preferably each formed via a shuttle valve, wherein the switching criterion is a pressure difference between the two inputs. Alternatively, the first valve and / or the second valve in each case via a way switching valve, in particular a 3/2-way switching valve is formed, wherein the switching criterion is a desired or required control behavior or a "soft" or "stiff" performance of the axial piston machine. Alternatively, the first valve or the second valve is formed via a priority valve. About the shuttle valve, a prioritization of the higher of the pending at the inputs pressures for the purpose of his feedback to the corresponding control valve is possible.
Insbesondere dann, wenn die Anordnung die zwei Druckräume aufweist und deren Druckmittelbeaufschlagung / -entlassung nur über den ersten Ventilkörper des ersten Regelventils gesteuert ist (4-Kantensteuerung), ist es vorteilhaft, wenn eine Möglichkeit der Kalibrierung vorgesehen ist. Dazu ist in einer bevorzugten Weiterbildung der Drehschieber zumindest im Bereich der Drosselstellen zumindest abschnittsweise von einer Hülse umgriffen, deren Drehwinkel gehäusefest einstellbar ist. Über die Hülse ist ein Durchflussquerschnitt wenigstens einer der verstellbaren Drosselstellen zumindest abschnittsweise abdeckbar, so dass über eine Veränderung des Drehwinkels der zugeordnete Durchflussquerschnitt der Drosselstelle, und in der Konsequenz der davon abhängige Steuerdruck, unabhängig vom tatsächlichen Hubvolumen veränderbar ist. Insbesondere kann dadurch vorrichtungstechnisch einfach die Kalibrierung eines Nullpunktes, an dem die Axialkolbenmaschine ein Hubvolumen von Null aufweist, erfolgen.In particular, when the arrangement has the two pressure chambers and their Druckmittelbeaufschlagung / discharge is controlled only via the first valve body of the first control valve (4-edge control), it is advantageous if a possibility of calibration is provided. For this purpose, in a preferred development of the rotary valve is at least partially encompassed by a sleeve, at least in the region of the throttle points, whose rotation angle is fixed to the housing. A flow cross-section of at least one of the adjustable throttle points can be covered at least in sections via the sleeve, so that the associated flow cross-section of the throttle point, and consequently the control pressure dependent thereon, can be changed independently of the actual stroke volume via a change in the rotational angle. In particular, the calibration of a zero point at which the axial piston machine has a stroke volume of zero can be carried out in terms of device technology.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat die Anordnung einen Kopplungshebel oder eine Kopplungshebelanordnung, wobei an einem Endabschnitt des Kopplungshebels oder der Kopplungshebelanordnung der Drehschieber angeordnet oder ausgebildet ist. Der Drehschieber kann dabei beispielsweise in einem Gehäuse als Welle drehbar gelagert sein. Bei der Verwendung des einfachen Kopplungshebels kann verglichen mit dem Stand der Technik wenigstens ein Hebelpaar eingespart werden.In a particularly preferred development, the arrangement has a coupling lever or a coupling lever arrangement, wherein the rotary slide valve is arranged or formed on an end section of the coupling lever or the coupling lever arrangement. The rotary valve can do this be rotatably mounted, for example, in a housing as a shaft. When using the simple coupling lever can be saved compared to the prior art at least one pair of levers.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist ein anderer Abschnitt des Kopplungshebels oder der Kopplungshebelanordnung, insbesondere ein Endabschnitt, über ein Loslager am Stellelement gelagert. Auf diese Weise ist mit nur geringem vorrichtungstechnischem Aufwand eine Übertragung des Istwertes des Hubvolumens – dieser entspricht einer Position des Stellelementes – auf den Drehschieber möglich. In a particularly preferred embodiment, another portion of the coupling lever or the coupling lever assembly, in particular an end portion, mounted on the actuating element via a floating bearing. In this way, a transfer of the actual value of the stroke volume - this corresponds to a position of the actuating element - on the rotary valve is possible with only a small device technical effort.
Die wenigstens eine verstellbare Drosselstelle oder wenigstens eine der verstellbaren Drosselstellen ist vorzugsweise über eine verstellbare Drossel oder eine verstellbare Blende oder eine verstellbare Düse ausgebildet. The at least one adjustable throttle point or at least one of the adjustable throttle points is preferably formed via an adjustable throttle or an adjustable aperture or an adjustable nozzle.
Alternativ dazu kann die wenigstens eine verstellbare Drosselstelle oder kann wenigstens eine der verstellbaren Drosselstellen über ein Druckreduzierventil mit einem in Abhängigkeit des Hubvolumens verstellbaren Sollwert ausgebildet sein. Alternatively, the at least one adjustable throttle point or at least one of the adjustable throttle points may be formed via a pressure reducing valve with a setpoint value which can be adjusted as a function of the stroke volume.
Alternativ zur genannten elektromagnetischen Betätigung des ersten und/oder des zweiten Regelventils kann das erste und/oder zweite Regelventil hydraulisch betätigbar sein. Dabei erfolgt die hydraulische Betätigung vorzugsweise über ein Pilotventil.As an alternative to the mentioned electromagnetic actuation of the first and / or the second control valve, the first and / or second control valve may be hydraulically actuated. The hydraulic actuation preferably takes place via a pilot valve.
Das Pilotventil weist in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Anordnung einen Druckteiler auf oder ist als solcher ausgestaltet. Ist der Druckteiler mit der gleichen Druckmittelquelle und Druckmittelsenke fluidisch verbindbar, insbesondere verbunden, mit denen auch die genannte hydraulische Vollbrücke – insbesondere die dritte und vierte Druckkammer des Drehschieberventils – verbunden sind, unterliegen der vom Pilotventil gelieferte, dem Sollwert entsprechende Steuerdruck, und die von der hydraulischen Vollbrücke gelieferten Steuerdrücke den gleichen Schwankungen. Aus Schwankungen des Druckes der Druckmittelquelle und der Druckmittelsenke resultierende Sollwert- und Istwert-Fehler sind auf diese Weise gut kompensierbar. In a particularly advantageous development of the arrangement, the pilot valve has a pressure divider or is designed as such. If the pressure divider with the same pressure fluid source and pressure fluid sink fluidly connected, in particular connected, with which said hydraulic full bridge - in particular the third and fourth pressure chamber of the rotary valve - are connected, subject to the pilot valve supplied, the desired value corresponding control pressure, and of the hydraulic full bridge delivered control pressures the same fluctuations. Fluctuations in the pressure of the pressure medium source and the pressure medium sink resulting setpoint and actual value errors are well compensated in this way.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist drehfest mit dem Drehschieber ein Geber oder ein Sensor einer Einrichtung zur Erfassung des Drehwinkels des Drehschiebers verbunden. In Abhängigkeit des erfassten Drehwinkels kann dann beispielsweise über eine Steuereinheit der Anordnung das Hubvolumen ermittelt werden.In a preferred development, a transmitter or a sensor of a device for detecting the angle of rotation of the rotary valve is non-rotatably connected to the rotary valve. Depending on the detected angle of rotation can then be determined, for example, via a control unit of the arrangement, the displacement.
Vier Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.Four embodiments of a hydraulic arrangement according to the invention are shown in the drawings. With reference to the figures of these drawings, the invention will now be explained in more detail.
Es zeigenShow it
Gemäß
Die hydraulische Anordnung
Im Betrieb wird der Elektromagnet
Auf eine weitere Beschreibung des grundlegenden Aufbaus der Axialkolbenmaschine
Das erste Regelventil
Der Ventilkörper
Über eine erste Stelldruckleitung
Im Gehäuse
Der Drehschieber
In einem Betrieb der hydraulischen Anordnung
Die Steuerkanten
Da der Ventilkörper
In
Aufgrund der Verwendung der zwei über die Kopplungsfeder
Aufbauend auf dem in
Die
Der Drehschieber
Eine Außenmantelfläche
Um einen tatsächlich drosselnd wirksamen Abschnitt der jeweiligen Drosselstelle
Im den
Offenbart ist eine hydraulische Anordnung mit einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine und wenigstens einem hydraulischen Stellzylinder, über den ein Hubvolumen der Axialkolbenmaschine verstellbar ist. Dabei ist der Stellzylinder über wenigstens ein Regelventil in Abhängigkeit eines Sollwertes und eines Istwertes des Hubvolumens mit Druckmittel versorgbar und eine Rückkopplung des Istwertes zum Regelventil erfolgt hydraulisch, über einen zwischen zwei Ventileinrichtungen abgegriffenen Steuerdruck, von denen eine einen vom Istwert abhängigen Durchflussquerschnitt aufweist und als verstellbare Drosselstelle ausgebildet ist.Disclosed is a hydraulic arrangement with a hydrostatic axial piston machine and at least one hydraulic actuating cylinder, via which a stroke volume of the axial piston machine is adjustable. In this case, the actuating cylinder is supplied via at least one control valve in response to a desired value and an actual value of the stroke volume with pressure medium and a feedback of the actual value to the control valve is hydraulically via a tapped between two valve devices control pressure, one of which has a dependent on the actual flow cross-section and as adjustable Throttle is formed.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1; 101; 201; 301; 4011; 101; 201; 301; 401
- hydraulische Anordnung hydraulic arrangement
- 22
- Axialkolbenmaschine axial piston
- 44
- Gehäuse casing
- 66
- Triebwelle drive shaft
- 8; 108; 208; 3088th; 108; 208; 308
- erstes Regelventil first control valve
- 109; 209; 309109; 209; 309
- zweites Regelventil second control valve
- 10, 1210, 12
- Elektromagnet electromagnet
- 1414
- Schrägscheibe swash plate
- 1616
- Kolbenstange piston rod
- 1818
- Stellelement actuator
- 2020
- Stellzylinder actuating cylinder
- 2222
- erster Druckraum first pressure chamber
- 2424
- zweiter Druckraum second pressure chamber
- 2626
- Gehäuse casing
- 2828
- Ventilbohrung valve bore
- 30; 13030; 130
- erster Ventilkörper first valve body
- 131131
- zweiter Ventilkörper second valve body
- 3232
- erste Stange first pole
- 3636
- zweite Stange second pole
- 34, 38; 134, 13834, 38; 134, 138
- Endabschnitt end
- 40, 4140, 41
- Steuerbund control collar
- 42, 43, 48, 4942, 43, 48, 49
- Steuerkante control edge
- 44, 4544, 45
- Hochdruckraum High-pressure chamber
- 46, 4746, 47
- Stelldruckraum Adjusting pressure chamber
- 50; 150; 15150; 150; 151
- Niederdruckraum Low-pressure chamber
- 5252
- erster Stelldruckkanal first signal pressure channel
- 5353
- zweiter Stelldruckkanal second signal pressure channel
- 5454
- Drehschieber rotary vane
- 5555
- Drehschieberbohrung Rotary valve bore
- 5656
- Kopplungshebel coupling lever
- 5757
- Drehachse axis of rotation
- 5858
- Kugelkopf ball head
- 5959
- Außenmantelfläche Outer casing surface
- 60; 26060; 260
- erste Druckkammer first pressure chamber
- 64; 26464; 264
- zweite Druckkammer second pressure chamber
- 6868
- dritte Druckkammer third pressure chamber
- 7070
- vierte Druckkammer fourth pressure chamber
- 7272
- erste Steuerkante first control edge
- 7373
- erste Drosselstelle first throttle point
- 7474
- zweite Steuerkante second control edge
- 7575
- zweite Drosselstelle second throttle point
- 7676
- dritte Steuerkante third control edge
- 7777
- dritte Drosselstelle third throttle point
- 7878
- vierte Steuerkante fourth control edge
- 7979
- vierte Drosselstelle fourth throttle point
- 8080
- Hülse shell
- 94, 96, 98, 10094, 96, 98, 100
- Abflachung flattening
- 182182
- Kopplungsfeder coupling spring
- 284284
- erste Steuerfläche first control surface
- 285285
- zweite Steuerfläche second control surface
- 386386
- erstes Ventil first valve
- 388, 390388, 390
- Eingang entrance
- 392392
- Ausgang output
- 402, 404402, 404
- Sacklochbohrung Blind hole
- PP
- Druckmittelquelle Pressure medium source
- TT
- Druckmittelsenke Pressure medium sink
- isis
- Stellstrom alternate current
- VV
- Hubvolumen displacement
- Vsvs
- Sollwert-Hubvolumen Setpoint displacement
- α0 α 0
- Drehwinkel in Neutrallage Angle of rotation in neutral position
- dd
- Durchmesser Nut Diameter groove
- DD
- Durchmesser erste / zweite Druckkammer Diameter first / second pressure chamber
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008038435 A1 [0003] DE 102008038435 A1 [0003]
- US 4478136 [0005] US 4478136 [0005]
Claims (23)
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---|---|---|---|
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |