DE3521815A1

DE3521815A1 - CONTROL DEVICE FOR HYDRAULIC WORKING MACHINES

Info

Publication number: DE3521815A1
Application number: DE19853521815
Authority: DE
Inventors: Erich Eckhardt; Gerhard Nonnenmacher; Roman Romes; Franz Schwede; Dieter Weigle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-06-19
Filing date: 1985-06-19
Publication date: 1987-01-02
Also published as: EP0205925A2; EP0205925A3; DE3683805D1; EP0205925B1

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung für hydraulische Arbeitsmaschinen nach der Gattung des Haupt anspruchs. Die Steuerung derartiger Arbeitsmaschinen er folgt üblicherweise mit Hilfe von Wegeventilen, die außer der Neutralstellung und der maximalen Arbeitsstellung einen Feinsteuerbereich haben, in dem nur ein Teil des Pumpenförderstroms zum Verbraucher (Arbeitszylinder, Hydromotor) geleitet wird. Die Pumpe kann dabei als Kon stantpumpe oder Verstellpumpe ausgebildet sein. In solchen Hydraulikkreisen entstehen zwangsläufig in der Neutral stellung (Umlaufdruck bei maximalem Förderstrom) und im Feinsteuerbereich (Abströmen nicht genutzter Hydraulik flüssigkeit) Drosselverluste, die die Energiebilanz der Anlage verschlechtern.The invention relates to a control device for hydraulic machines according to the type of the main demanding The control of such machines usually follows with the help of directional valves, which except the neutral position and the maximum working position have a fine control area in which only a part of the Pump flow to the consumer (working cylinder, Hydromotor) is passed. The pump can be used as a con be pump or variable displacement pump. In such Hydraulic circuits are inevitably created in neutral position (circulating pressure at maximum flow) and in Fine control range (discharge of unused hydraulics liquid) throttling losses that affect the energy balance of the Deteriorate plant.

Um solche Verluste zu vermeiden, ist es bekannt, soge nannte load-sensing-Systeme einzusetzen, die jedoch eine besondere Gattung von Regelventilen, Steuerleitungen und speziellen Pumpensteuerungen erfordern. Der Aufwand für die Leistungsbegrenzung ist hoch. Trotzdem sind solche Wegeventile nicht frei von Drosselverlusten, vor allem bei hohem Durchfluß.In order to avoid such losses, it is known to called load-sensing systems, but one special kind of control valves, control lines and require special pump controls. The effort for the power limit is high. Still there are Directional valves are not free from throttling losses, especially at high flow.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit den kennzeich nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie sehr einfach ist und es erlaubt, mit geringsten Verlusten zu arbeiten, d. h., die Pumpe stets so einzustellen, daß sie nur gerade den von den Ver brauchern benötigten Förderstrom erbringt.The control device according to the invention with the character features of the main claim has the Advantage that it is very simple and allows using lowest losses to work, d. i.e. the pump always to be set so that they are just those of the ver provides the required flow.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.By the measures listed in the subclaims are further developments of those specified in the main claim Features possible.

Zeichnungdrawing

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei bung näher erläutert. Die Figuren zeigen Steuereinrich tungen für hydraulische Arbeitsmaschinen in schematischer Darstellung.Several embodiments of the invention are in the Drawing shown and in the description below exercise explained in more detail. The figures show Steuereinrich tations for hydraulic machines in a schematic Presentation.

Beschreibung der ErfindungsbeispieleDescription of the invention examples

In Fig. 1 ist mit 10 eine verstellbare Pumpe bezeich net, die Druckmittel aus einem Behälter 11 ansaugt und dieses in eine Förderleitung 12 verdrängt. Die Förder leitung führt zu einem 4/3-Wegeventil 13 mit Proportional verhalten, das durch Elektromagnete 14, 15 betätigbar ist. Vom Wegeventil führen zwei Leitungen 16, 17 zu den Druckräumen 18, 19 eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders 20. In Fig. 1, 10 is an adjustable pump designates net, which sucks pressure medium from a container 11 and displaces it into a delivery line 12 . The delivery line leads to a 4/3-way valve 13 with proportional behavior, which can be actuated by electromagnets 14 , 15 . Two lines 16 , 17 lead from the directional control valve to the pressure chambers 18 , 19 of a double-acting working cylinder 20 .

Das Stellglied 22 der verstellbaren Pumpe 10 wird durch zwei druckmittelbeaufschlagte Stellkolben 23, 24 betätigt, von denen derjenige mit dem kleineren Durchmesser 24 über eine an die Förderleitung angeschlossene Leitung 25 mit Druck beaufschlagt wird. Vom flächengrößeren Kolben 23 führt eine Leitung 26 zu einem 3/3-Wegeventil 27 mit pro portionalem Verhalten; es wird über einen Elektromagneten 28 entgegen der Kraft einer Regelfeder 21 betätigt, welche sich am Stellkolben 23 abstützt. Vom Wegeventil 27 führt einerseits eine Leitung 30 zur Förderleitung 12, anderer seits eine Leitung 31 zum Behälter 11.The actuator 22 of the adjustable pump 10 is actuated by two actuating pistons 23 , 24 pressurized by pressure medium, of which the one with the smaller diameter 24 is pressurized via a line 25 connected to the delivery line. A line 26 leads from the larger area piston 23 to a 3/3-way valve 27 with proportional behavior; it is actuated by an electromagnet 28 against the force of a control spring 21 , which is supported on the actuating piston 23 . A line 30 leads from the directional control valve 27 to the delivery line 12 on the one hand, and a line 31 to the container 11 on the other hand.

Die Ansteuerung der Wegeventile 13, 27 erfolgt über eine als Sollwertgeber ausgebildete Stelleinrichtung 32 mit Stellhebel 32′, dessen Winkelstellung in ein proportio nales elektrisches Signal umgeformt wird, z. B. durch einen als Drehpotentiometer ausgebildeten Sollwertgeber 33. Die so gebildeten Sollwertsignale des elektrischen Sollwertgebers führen über zwei Leitungen 35, 36 zu den Elektromagneten 14, 15 des Wegeventils 13, und von einem Summierpunkt 38 und dessen Verstärker 44 führt eine Lei tung 39 zum Elektromagneten 28 des Wegeventils 27. Der Stellhebel 32′ des Sollwertgebers ist nach beiden Seiten (- α ; + α) schwenkbar und erzeugt und schickt ent sprechende Sollwertsignale zu den Wegeventilen. In den Leitungen 35, 36 sind Leistungsverstärker 42, 43 angeord net, die den Magnetstrom liefern. In der Leitung 39 be findet sich ebenfalls ein Leistungsverstärker 45.The control of the directional control valves 13 , 27 takes place via a control device 32 designed as a setpoint device with a control lever 32 ', the angular position of which is converted into a proportional electrical signal, e.g. B. by a designed as a rotary potentiometer 33 . The setpoint signals of the electrical setpoint generator thus formed lead via two lines 35 , 36 to the electromagnets 14 , 15 of the directional control valve 13 , and from a summing point 38 and its amplifier 44 , a line 39 leads to the electromagnet 28 of the directional control valve 27 . The control lever 32 'of the setpoint generator is pivotable to both sides (- α; + α) and generates and sends corresponding setpoint signals to the directional control valves. In the lines 35 , 36 , power amplifiers 42 , 43 are net angeord, which supply the magnetic current. In line 39 there is also a power amplifier 45 .

Die Pumpe 10 ist von einer Brennkraftmaschine 48 ange trieben. Mit dem elektrischen Sollwertgeber 33 wird zu sätzlich zum Stellungssignal für das Wegeventil 13 auch ein Stellungssignal für das Wegeventil 27 und damit für die Pumpe 10 gewonnen, das in diesem Ausführungsbeispiel so ausgelegt ist, daß die Verstellung der Pumpe proportional zur Verstellung des Wegeventils 13 ist. Über den Stell hebel 32 wird dem elektrischen Sollwertgeber 33 der Soll wert für die Pumpenfördermenge und die Betätigung des Arbeitszylinders 20 vorgegeben.The pump 10 is driven by an internal combustion engine 48 . With the electrical setpoint generator 33 , in addition to the position signal for the directional control valve 13 , a position signal for the directional control valve 27 and thus for the pump 10 is obtained, which in this exemplary embodiment is designed such that the displacement of the pump is proportional to the displacement of the directional control valve 13 . About the control lever 32 of the electrical setpoint generator 33, the setpoint for the pump delivery and the actuation of the working cylinder 20 is specified.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, das weitgehend demjenigen nach Fig. 1 entspricht, ist in der Leitung 39 noch ein zusätzlicher Summierpunkt 50 mit Verstärker 50′ vorgesehen, dem ein Signal zugeführt wird, welches bewirkt, daß die Verstellung der Pumpe gegenüber der Verstellung des Wegeventils 13 einen etwa konstanten Vorlauf besitzt, d. h. die Pumpe wird früher verstellt als das Wegeventil 13.In the embodiment of FIG. 2, which largely corresponds to that of FIG. 1, an additional summing point 50 with amplifier 50 'is provided in line 39 , to which a signal is supplied, which causes the pump to be adjusted relative to the adjustment of the Directional valve 13 has an approximately constant flow, ie the pump is adjusted earlier than the directional valve 13 .

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist auch die Dreh zahl der Brennkraftmaschine 48 mit in den Steuerkreis einbezogen. In die Leitung 39 ist ein elektronisches Dividierglied 52 eingesetzt, dem über eine Leitung 53 als Divisor die Drehzahl der Brennkraftmaschine einge geben wird. Außerdem befindet sich in der Leitung 39 hinter dem Dividierglied wieder der Leistungsverstärker 45, der den Magnetstrom liefert. Mit dieser Anordnung erreicht man, daß die Verstellung der Pumpe proportional zur Verstellung der Wegeventile erfolgt, dividiert durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine; d. h. der Förder strom bleibt unabhängig von der Drehzahl, weil z. B. bei langsam drehender Brennkraftmaschine die Pumpe weiter ausgestellt wird als bei hoher Drehzahl.In the embodiment of FIG. 3, the number of revolutions of the internal combustion engine 48 is also included in the control circuit. In the line 39 , an electronic divider 52 is used, the speed of the internal combustion engine is entered via a line 53 as a divisor. In addition, the power amplifier 45 , which supplies the magnetic current, is located in line 39 behind the divider. With this arrangement it is achieved that the adjustment of the pump is proportional to the adjustment of the directional valves, divided by the speed of the internal combustion engine; ie the flow rate remains independent of the speed, because z. B. with a slowly rotating internal combustion engine, the pump is turned off more than at high speed.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 schließt sich an das jenige nach Fig. 1 an, jedoch mit dem Unterschied, daß hier ein zweiter Arbeitszylinder 55 mit zugehörigem 4/3- Wege-Proportionalventil 56 vorgesehen ist, sowie eine zweite Stelleinrichtung 57 mit Stellhebel 57′ und elek trischem Sollwertgeber 58. Auf Einzelheiten ist - so weit nicht ohne weiteres verständlich - nur insoweit einge gangen, als von der Stelleinrichtung 57 eine Leitung 59 zu einem zweiten Summierpunkt 60 der Leitung 39 geführt ist, so daß also auch von der Betätigung des zweiten Ver brauchers 55 her ein Signal zum Wegeventil 27 gegeben wird, wodurch der Pumpenförderstrom entsprechend diesem Zusatzbedarf erhöht wird.The embodiment of FIG. 4 follows that of FIG. 1, but with the difference that here a second working cylinder 55 with associated 4/3-way proportional valve 56 is provided, and a second adjusting device 57 with adjusting lever 57 ' and electrical setpoint device 58 . Details are - so far not easily understandable - only to the extent that a line 59 is guided from the actuating device 57 to a second summing point 60 of the line 39 , so that a signal from the actuation of the second consumer 55 is also forth is given to the directional control valve 27 , whereby the pump flow is increased according to this additional need.

Eine Kombination des zuletztgenannten Ausführungsbei spiels mit demjenigen nach Fig. 3 stellt das Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 5 dar, wo also wieder die Brenn kraftmaschine 48 in den Steuerkreis einbezogen ist. Deren Lastzustand wird in einem elektronischen Steuergerät mit einem Sollwert für die Maximallast verglichen. Vom Steuer gerät 62 führen zwei Leitungen 63, 64 zu elektrischen Be grenzern 65 und 66, die die Sollwertsignale der Stell einrichtungen 32, 57 verringern können. Beim Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes, z. B. der Leistungsgrenze der Brennkraftmaschine, werden nach einem vorprogrammierten Prioritätsplan die Sollwerte für die Verstellung der Wege ventile reduziert. Die Zurückstellung der Pumpe 10 erfolgt dann wie im Fall der vorherigen Ausführungsbeispiele.A combination of the last-mentioned exemplary embodiment with that according to FIG. 3 represents the exemplary embodiment according to FIG. 5, where the internal combustion engine 48 is again included in the control circuit. Their load state is compared in an electronic control unit with a target value for the maximum load. From the control device 62 lead two lines 63 , 64 to electrical loading limiters 65 and 66 , which can reduce the setpoint signals of the actuators 32 , 57 . When a predetermined limit is reached, e.g. B. the power limit of the internal combustion engine, the setpoints for adjusting the directional valves are reduced according to a preprogrammed priority plan. The pump 10 is then reset as in the case of the previous exemplary embodiments.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß mit herkömmlichen Wegeventilen eine Ener gieeinsparung erzielt wird, die sonst allenfalls mit load- sensing-Technik erreicht werden kann. Des weiteren bietet die erfindungsgemäße Einrichtung auch Eingriffsmöglich keiten für übergeordnete Signale, die bisher bekannte Grenzlastregelungen oder Leistungsregelungen weit über treffen. Die Einrichtung macht sich, wie aus Obigem zu erkennen ist - die Überlegung zunutze, zur Vermeidung langer Gestänge und Hydraulikleitungen die Verstellung der Re gelventile elektrisch vorzunehmen; dasselbe gilt auch für die Pumpe.The device according to the invention also has the advantage that with conventional directional valves an Ener energy saving is achieved, which would otherwise only be possible with load sensing technology can be achieved. Furthermore offers the device according to the invention also possible for higher-level signals, the previously known Limit load regulations or performance regulations far above to meet. The facility closes, as from the above is recognizable - take advantage of the consideration to avoid long Linkage and hydraulic lines adjusting the re make gel valves electrically; the same applies for the pump.

Claims

1. Steuereinrichtung für hydraulische Arbeitsmaschinen mit einer verstellbaren Pumpe, deren druckbeaufschlagter Stellkolben für ihr Stellglied (22) über ein elektrisch betätigbares Steuerventil angesteuert wird und die Druck mittel über ein elektrisch betätigbares Wegeventil zu wenigstens einem Verbraucher steuert, dadurch gekennzeich net, daß von mindestens einem von einem Stellhebel (32′, 57′) betätigbaren elektrischen Sollwertgeber (32, 57) sowohl das Wegeventil (13) wie auch das elektrisch be tätigbare Steuerventil (27) ansteuerbar ist.1. Control device for hydraulic machines with an adjustable pump, the pressurized control piston for its actuator ( 22 ) is controlled via an electrically actuated control valve and controls the pressure medium via an electrically actuated directional control valve to at least one consumer, characterized in that at least one from an actuating lever ( 32 ', 57 ') actuable electrical setpoint device ( 32 , 57 ) both the directional valve ( 13 ) and the electrically operable control valve ( 27 ) can be controlled.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Wegeventil wie auch das Steuerventil pro portional arbeitende Ventile sind.2. Device according to claim 1, characterized in that both the directional valve and the control valve pro are proportional valves.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und/oder 2, da durch gekennzeichnet, daß der Pumpenförderstrom durch einen zusätzlichen Sollwert am Summierpunkt (50) gegenüber der Ventilauslenkung geringfügig voreilt. 3. Device according to one of claims 1 and / or 2, characterized in that the pump delivery flow is slightly ahead of the valve deflection by an additional setpoint at the summing point ( 50 ).

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß bei Auslenkung des elektrischen Sollwertgebers (32) dem der Pumpenauslenkung zugeordneten Steuerventil ein Signal zugeführt wird, das geringfügig größer ist als es der Auslenkung des Ventils (13) ent spricht.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that upon deflection of the electrical setpoint generator ( 32 ) the control valve assigned to the pump deflection, a signal is supplied which is slightly greater than the deflection of the valve ( 13 ) speaks ent.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von der die Pumpe antreibenden An triebsmaschine (48) ein Drehzahlsignal einem elektroni schen Dividierglied (52) zugeleitet wird, das in den Be tätigungskreis für das Steuerventil (27) eingreift.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that from the pump driving drive machine ( 48 ) a speed signal is fed to an electronic dividing element's ( 52 ) which engages in the actuation circuit for the control valve ( 27 ).

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von der Pumpe mehrere Verbraucher ver sorgt werden, deren jedem ein elektrisch betätigbares Wegeventil zugeordnet ist.6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the pump ver several consumers are provided, each of which is electrically operated Directional control valve is assigned.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von der Pumpe (10) mehrere Verbraucher versorgt werden, deren jedem ein elektrisch betätigbares Wegeventil und elektronische Stelleinrichtungen zuge ordnet sind, daß sich in beiden Verbraucherkreisen Be grenzer (65, 66) befinden, welche mit einem elektroni schen Steuergerät (62) in Verbindung stehen, dem das Lastsignal der Antriebsmaschine und ein Sollwert für die Maximallast eingespeist werden.7. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pump ( 10 ) supplies several consumers, each of which is assigned an electrically actuated directional control valve and electronic actuating devices that in both consumer groups Be limiters ( 65 , 66 ) are located, which are connected to an electronic control unit ( 62 ), to which the load signal of the drive machine and a setpoint for the maximum load are fed.