AT515369A2 - Anordnung zur Regelung eines hydraulischen Antriebselements - Google Patents

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AT515369A2
AT515369A2 ATA76/2015A AT762015A AT515369A2 AT 515369 A2 AT515369 A2 AT 515369A2 AT 762015 A AT762015 A AT 762015A AT 515369 A2 AT515369 A2 AT 515369A2
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Abstract

Anordnung zur Regelung von Druck und/oder Volumenstrom eines hydraulischen Antriebselementes (Z1), insbesondere eines Arbeitszylinders. Der dem Antriebselement (Z1) von einer Pumpe (P) zugeführte Volumenstrom ist mittels einer Steuer-und/oder Regeleinrichtung (V1) einstellbar, wobei zusätzlich ein Druckspeicher (DS) und eine mittels einer elektrischen oder elektronischen Steu¬ereinrichtung (B) aktivierbare hydraulische Regeleinrichtung (A) vorgesehen sind. Die Regeleinrichtung (A) umfasst mehrere Einrichtungen (A1, A2, A3, A4). Die erste Einrichtung (A1) zur Beeinflussung von Druck und/oder Volumenstrom des Antriebselementes (Z1) umfasst ein Rückschlagventil (RSV), ein Regelventil (RV1) und mindestens einen Drucksensor (PS1). Die zweite Einrichtung (A2) zur Umleitung von Hydraulikflüssigkeit von der Regeleinrichtung (A) zur Steuer- und/oder Regeleinrichtung (V1) ist mit einem Mehrwegeventil (MV) gebildet ist. Die dritte Einrichtung (A3) zur Erfassung eines momentan eingestellten Betriebszustandes am Antriebselement (Z1) umfasst mindestens einen Drucksensor (PS3) und ein Ventil (V3). Die vierte Einrichtung (A4) zum Trennen oder Verbinden von Steuer- und/oder Regeleinrichtung (V1) und Antriebselement (Z1) ist mit einem Regelventil (RV4), insbesondere einem Proportionalventil, gebildet.

Description

Dr. Thomas Löcher 158 P 0343 *
Anordnung zur Regelung eines hydraulischen Antriebselements
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung eines hydraulischen Antriebselements. Ein solches Antriebselement kann an einer Arbeitsmaschine vorhanden sein oder als zusätzliches Element daran angebracht werden. Eine Arbeitsmaschine kann dabei eine Hydraulikanlage aufweisen, mit der unter erhöhtem Druck stehende Hydraulikflüssigkeit für eine Nutzung des Antriebs-elements zur Verfügung gestellt werden kann. Es kann sich im einfachsten Fall um einen entsprechend ausgebildeten Traktor handeln.
Das Antriebselement kann dabei ein Hydraulikzylinder sein, mit dem ein Zusatzelement, das an die Arbeitsmaschine angebaut und mit diesem genutzt werden kann, sein. Mit dem Hydraulikzylinder kann dabei ein Zusatzelement angehoben und abgesenkt werden. Als Zusatzelement kann dabei insbesondere ein Schneepflug oder ein Mähwerk eingesetzt werden.
Beim Einsatz von Zusatzelementen Ist häufig die Einhaltung einer bestimmten
Positionierung gewünscht. So soll beispielsweise die Unterkante eines Schneepflugs den Fahrbahnbelag eines Fahrweges nicht oder nur mit einer reduzierten Kraft bei der Nutzung beaufschlagen. Ein Mähwerk soll mit seinen Schneidmessern in einem bestimmten Abstand vom Erdboden geführt werden. Dies Ist durch manuelle Regelung nur schwer und in der Regel nicht während der gesamten Nutzung erreichbar. Eingesetzte Sensorik erfordert einen erhöhten Aufwand für dfe Regelung und ist ln herkömmlicher Form auch sehr störanfällig.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Regelung eines hydraulischen Antriebselements, das für den Antrieb von Zusatzelementen vorgesehen Ist, anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Anordnung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit In untergeordneten Ansprüchen bezeich-neten Merkmalen realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Regelung eines hydraulischen Antriebselements, das an einer Arbeitsmaschine angebracht oder daran anbringbar ist, weist ein hydraulisches Antriebselement, insbesondere ein hydraulischer Arbeitszylinder auf. Das Antriebselement kann mit einer mittels einer Hydraulikpumpe komprimierten Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden. Bel einem Hydraulikzylinder, als Antriebselement kann so ein Hubzylinder in eine bestimmte Position gebracht und in dieser Position gehalten werden.
Der Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit, die dem hydraulischen Antriebselement zugeführt wird, kann mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingestellt werden. Dies kann elektronlsch/elektrisch aber auch manuell über die Ansteuerung von Ventilen erfolgen.
Bei der Erfindung ist zusätzlich eine hydraulische Regeleinheit an den Kreislauf, über den Hydraulikflüssigkeit zum hydraulischen Antriebselement gelangt, geschaltet oder daran angeschlossen. Die Regeleinheit kann mittels einer elektrischen oder elektronischen Steuereinrichtung aktiviert werden. Bel aktivierter Regeleinrichtung ist eine vorgebbare lastabhängige Regelung des dem Antriebselement zugeführten Volumenstroms an Hydraullkflüsslgkelt und/oder eine Regelung auf einen vorgebbaren Druck im Antriebselement erreichbar.
So kann beispielsweise mit Einhaltung eines bestimmten Drucks in einem Hydraulikzylinder eine Kraft eingehalten werden, die der normalen Gravitationskraft eines Zusatzelements (z.B. Schneepflug oder Mähwerk) entgegenwirkt, Das Gewicht kann so vollständig, zumindest aber teilweise kompensiert werden. So kann eine Gewichtskompensation von mindestens 20 % des Gesamtgewichts in vielen Fällen ausreichen.
Die Regeleinrichtung kann in den Hydraulikkreislauf der jeweiligen Arbeitsmaschine integriert werden. Dadurch ist eine einfache Nachrüstung möglich.
Mit der elektrischen oder elektronischen Steuereinrichtung B und/oder einer Bedieneinrichtung C kann die Regeleinrichtung A und/oder die Steuer-und/oder Regeleinrichtung VI aktiviert oder deaktiviert werden, so dass ein allein mit der Regeleinrichtung A geregelter Betrieb oder ein allein mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung VI beeinflusster Betrieb möglich ist. Bevorzugt erfolgt dies mit einer Ansteuerung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung VI durch die elektrische oder elektronische Steuereinrichtung B bzw. die Bedieneinrichtung C.
Die Regeleinrichtung ist vorteilhaft mit einer Einrichtung zur Beeinflussung des Druckes im Antriebselement und/oder des Volumenstroms von dem Antriebselement zugeführter Hydraulikflüssigkeit, einer Einrichtung zur Erfassung eines momentan eingestellten Betriebszustandes am Antriebselement und einer Einrichtung zum Trennen der Verbindung zwischen der Steuer-und/oder Regeleinrichtung und dem Antriebselement gebildet. An den Einrichtungen zur Beeinflussung des Druckes im Antriebselement und zur Erfassung eines momentan eingestellten Betriebszustandes am Antriebselement Ist Jeweils mindestens ein Drucksensor oder Druckschalter zur Erfassung des Druckes der Hydraulikflüssigkeit vorhanden.
Die Regeleinrichtung kann mit der elektrischen oder elektronischen Steuereinrichtung Uber eine manuelle Bedieneinheit angesteuert werden und beein flusst werden. Dies betrifft Insbesondere das Ein- oder Ausschalten bzw. die Aktivierung und Deaktivierung der Regeleinrichtung. Bei ausgeschalteter oder deaktivierter Regeleinrichtung kann das Antriebselement mit der bereits an der Arbeitsmaschine vorhandenen Steuer- und/oder Regeleinrichtung manipuliert werden.
An der Regeleinrichtung kann eine Einrichtung zur Umleitung der Hydraulik-flüssigkeit oder eines Teils der Hydraulikflüssigkeit von der Regeleinrichtung zur Steuer· und/oder Regeleinrichtung vorhanden sein.
Die Regeleinrichtung kann so ausgebildet sein, dass eine Regelung auf eine bestimmte vorgebbare Stellung eines Hubzylinders des Antriebselements erreichbar ist, wie dies bereits vorab erläutert worden ist.
Die Einrichtung zur Beeinflussung des Druckes im Antriebselement und/oder des Volumenstroms von dem Antriebselement zugeführter Hydraulikflüssigkeit kann neben einem Drucksensor mit einem Rückschlagventil und einem Regelventil, das bevorzugt als Proportionalventil ausgebildet ist, in einer Hydraulikleitung, die vom Antriebselement zu einem Sammelbehälter für die Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit geführt ist, angeordnet sein. Dabei kann wiederum das Rückschlagventil zwischen einem Druckspeicher und dem Regelventil angeordnet sein.
Die Einrichtung zur Erfassung eines momentan eingestellten Betriebszustandes am Antriebselement kann neben dem Drucksensor mit einem Ventil, das in einer Leitung zwischen den Zu- und Abführleitungen für Hydraulikflüssigkeit des Antriebselements angeordnet und mittels des Drucksensors schaltbar sein.
Die Einrichtung zum Trennen der Verbindung zwischen der Steuer- und/oder Regeleinrichtung und dem Antriebselement kann vorteilhaft mit einem in einer Leitung, in der Hydraulikflüssigkeit zu dem und/oder von dem Antriebselement zu der Steuer- und/oder Regeleinrichtung geführt ist, angeordneten Regelventil, das bevorzug ein Proportionalventll 1st, und die Einrichtung zur Umleitung der Hydraulikflüssigkeit oder eines Teils der Hydraulikflüssigkeit von der Regeleinrichtung zur Steuer- und/oder Regeleinrichtung mit einem
Mehrwegeventil, mit dem Hydraulikflüssigkeit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung zuführbar oder diese Verbindung trennbar ist, gebildet sein.
Dabei kann die gezielte und geregelte Beeinflussung des Antriebselements und hier Insbesondere der Druck der Hydraulikflüssigkeit insbesondere mit Hilfe des Drucksensors, der Bestandteil der Einrichtung zur Beeinflussung des Druckes im Antriebselement und/oder des Volumenstroms von dem Antriebselement zugeführter Hydraulikflüssigkeit ist, erreicht werden. So kann ein bestimmter Innendruck in einem Hydraulikzylinder in Abhängigkeit eines im Hydraulikkreislauf gemessenen Druckes durch eine Regelung eingehalten werden.
Mit der Einrichtung zur Umleitung der Hydraulikflüssigkeit oder eines Teils der Hydraulikflüssigkeit von der Regeleinrichtung zur Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann auf einen Betrieb umgeschaltet werden, bei der die Regeleinrichtung inaktiv ist und eine Steuerung/Regelung allein mit der konventionellen Steuer- und/oder Regeleinrichtung durchgeführt werden kann.
Die Erfindung kann bei Hydraulikkreisläufen mit konstant aber auch mit variabel arbeitenden Hydraulikpumpen eingesetzt werden.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei können die einzelnen technischen Merkmale in mehrfacher Form unabhängig von der jeweiligen Nutzung und Anordnung der in den Figuren beschriebenen Merkmale miteinander kombiniert werden.
Dabei zeigen:
Figur 1 In schematischer Form eine Ausführungsform einer erfindungs-gemäßen Anordnung und
Figur 2 eine Ausführungsform mit einzelnen hydraulischen Elementen, die einzelnen bei dererfindungsgemäßen Anordnung eingesetzten Einrichtungen zugeordnet sind.
Mit dem in Figur 1 gezeigten Blockschaltbild soll eine mögliche Ausführung einer erfindungsgemäßen Anordnung gezeigt sein. Dabei ist in einem an einer Arbeitsmaschine (nicht gezeigt) eine Hydraulikanlage mit einer Hydraulikpumpe P vorhanden. Ober Leitungen wird die Hydraulikflüssigkeit einem Hydraulikzylinder, als hydraulisches Antriebselement ZI zugeführt. Eine Regelung Odersteuerung der dem Hydraulikzylinder zugeführten Hydraullkflüssigkeit kann mit Hilfe der Steuer- und/oder Regeleinrichtung VI erfolgen. Mit ihr kann der Druck im Inneren des Hydraulikzylinders ZI und/oder der Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit, die dem Hydraulikzylinder ZI zugeführt verändert werden. Dies kann manuell oderauch elektrisch/elektronisch gesteuert erreicht werden. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann ebenfalls bereits Bestandteil des Hydraulikkreislaufes der Arbeitsmaschine sein. An der Steuer- und/oder Regeleinrichtung können entsprechend geeignet Ventile vorhanden sein.
Bei dem gezeigten Beispiel ist eine Bedieneinheit C vorhanden, mit der eine weitere elektrische oder elektronische Steuerung B, beispielsweise ein- und ausgeschaltet werden kann.
Die elektrische oder elektronische Steuerung B ist mit der Regeleinrichtung A verbunden. Von ihr werden eine Einrichtung Al zur Beeinflussung des Druckes Im Antriebselement ZI und/oder des Volumenstroms von dem Antriebselement ZI zugeführter Hydraulikflüssigkeit, eine Einrichtung A3 zur Erfassung eines momentan eingestellten Betriebszustandes am Antriebselement ZI und eine Einrichtung A4 zum Trennen der Verbindung zwischen der Steuer-und/oder Regeleinrichtung VI und dem Antriebselement ZI angesteuert.
Eine Ansteuerung der Einrichtung A2 2ur Umleitung der Hydraulikflüssigkeit oder eines Teils der Hydraulikflüssigkeit von der Regeleinrichtung A zur Steuer- und/oder Regeleinrichtung VI ist fakultativ möglich.
An die Einrichtung Al zur Beeinflussung des Druckes im Antriebselement ZI und/oder des Volumenstroms von dem Antriebselement ZI zugeführter Hydraulikflüssigkeit ist bei dem gezeigten Beispiel ein Druckspeicher DS angeschlossen. Er kann auch in die Einrichtung Al integriert sein. Wie Insbesondere der Figur 2 entnommen werden kann, kann der Druckspeicher DS mit einem Regelventil RV1 verbunden sein, wobei in der Verbindungsleitung ein Rückschlagventil RSV vorhanden ist, mit dem ein Rückfluss der Hydraulikflüssigkeit vom Regelventil RV1 in Richtung Hydraulikleitung, die zum Hydraulikzylinder ZI führt, vermieden werden kann.
In einer Rücklaufleitung für Hydraulikflüssigkeit vom Hydraulikzylinder ZI in den Sammelbehälter ist ein weiteres Regelventil RV2 angeordnet, mit dem Druck und Volumenstrom bevorzugt stufenlos verändert werden können. Die beiden Regelventile RV der Einrichtung Al werden in Abhängigkeit des mit dem Drucksensor PSI gemessenen Drucks in der Hydraulikleitung zwischen Hydraulikzylinder ZI und Sammelbehälter geöffnet oder geschlossen.
An die Verbindungsleitung zwischen Hydraulikzylinder ZI und Sammelbehälter ist ein zweiter Drucksensor PS3, der Bestandteil der Einrichtung A3 zur Erfassung eines momentan eingestellten Betriebszustandes am Antriebselement ZI ist, angeschlossen. Mit einem Ventil V3 kann der Drucksensor PS3 angesteuert werden. Das Ventil V3 ist in einer Verbindungsleitung zwischen den Zuleitungen für Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikzylinder ZI von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung VI angeordnet Ist.
In einer der Leitungen zwischen der Steuer- und/oder Regeleinrichtung VI und dem Hydraulikzylinder ZI Ist ein weiteres Regelventil RV4 angeordnet, mit dem der durch diese Leitung strömende Volumenstrom an Hydraullkflüs-sigkelt beeinflusst werden kann. Mit dem Regelventil RV4 kann die Einrichtung A4 gebildet sein.
Bei diesem Beispiel Ist auch eine Einrichtung A2 vorhanden, die in diesem Fall mit einem Mehrwegeventil MV gebildet ist, das eine hydraulische Verbindung zwischen der Steuer- und/oder Regeleinrichtung VI und dem Hydraulikzylinder ZI über die Einrichtung Al und/oder eine Verbindungzwischen der Hydraulikpumpe P und dem Hydraulikzylinder ZI über die Einrichtung Al ermöglicht. ln den Figuren sind weitere Elemente, wie z.B. eine weitere Steuer- und/oder Regeleinrichtung und ein weiterer Hydraulikzylinder eingezeichnet. Diese haben aber keinen Einfluss auf das Verständnis und die unmittelbare Funktionalität der Erfindung.

Claims (11)

  1. Dr. Thomas Löcher 158P0343 Patentansprüche 1. Anordnung zur Regelung eines hydraulischen Antriebselements, das an einer Arbeitsmaschine angebracht oder daran anbringbar ist, bei dem ein hydraulisches Antriebselement insbesondere ein hydraulischer Arbeitszylinder mit einer mittels einer Hydraulikpumpe (P) komprimierter Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar ist und dabei der Volumenstrom der HydraullkflQssigkeit, die dem hydraulischen Antriebselement (ZI) zugeführt wird, mittels einer Steuer-und/oder Regeleinrichtung (VI) einstellbar ist, wobei zusätzlich eine hydraulische Regeleinheit (A) an den Kreislauf, über den Hydraulikflüssigkeit zum hydraulischen Antriebselement (ZI) gelangt, geschaltet ist, die mittels einer elektrischen oder elektronischen Steuereinrichtung (B) aktivierbar ist, bei aktivierter Regeleinrichtung (A) eine vorgebbare lastabhängige Regelung des dem Antriebselement (ZI) zugeführten Volumenstroms an HydraullkflQssigkeit und/oder eine Regelung auf einen vorgebbaren Druck im Antriebselement (ZI) erreichbar ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der elektrischen oder elektronischen Steuereinrichtung (B) und/oder einer Bedieneinrichtung (C) die Regeleinrichtung (A) und/oder die Steuer-und/oder Regeleinrichtung (VI) aktivierbar oder deaktivierbar ist/slnd.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (A) mit einer Einrichtung (Al) zur Beeinflussung des Druckes im Antriebselement (ZI) und/oder des Volumenstroms von dem Antriebselement (Zl) zugeführter Hydraulikflüssigkeit, einer Einrichtung (A3) zur Erfassung eines momentan eingestellten Betriebszustandes am Antriebselement (ZI) und eine Einrichtung (A4) zum Trennen der Verbindung zwischen der Steuer- und/oder Regeleinerichtung (VI) und dem Antriebselement (ZI) gebildet ist; wobei an den Einrichtungen (Al) und (A3) jeweils mindestens ein Drucksensor (PSI, PS3) oder Druckschalter zur Erfassung des Druckes der Hydraulikflüssigkeit vorhanden ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (A) mit der elektrischen oder elektronischen Steuereinrichtung (B), die über die manuelle Bedieneinheit (C) ansteuerbar ist, beeinflussbar ist.
  5. 5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Regeleinrichtung (A) eine Einrichtung (A2) zur Umleitung der HydraullkflÜssigkeit oder eines Teils der Hydraulikflüssigkeit von der Regeleinrichtung (A) zur Steuer- und/oder Regeleinrichtung (VI) vorhanden ist.
  6. 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (A) so ausgebildet ist, dass eine Regelung auf eine bestimmte vorgebbare Stellung eines Hubzylinders des Antriebselements (zi) erreichbar ist.
  7. 7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (Al) neben mindestens einem Drucksensor (PSI) oder Druckschalter mit einem Rückschlagventil (RSV) und einem Regelventil (RV1), das bevorzugt als Proportionalventil ausgebildet ist, in einer Hydraulikleitung, die vom Antriebselement (ZI) zu einem Sammelbehälter für die Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit geführt ist, angeordnet ist
  8. 8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (RSV) zwischen einem Druckspeicher (DS) und dem Regelventil (RV1) angeordnet ist.
  9. 9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (A3) neben dem Drucksensor (PS3) mit einem Ventil (V3), das in einer Leitung zwischen den Zu- und Abführleitungen für Hydraulikflüssigkeit des Antriebselements (ZI) angeordnet und mittels des Drucksensors (PS3) schaltbar ist.
  10. 10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (A4) mit einem in einer Leitung, in der Hydraulikflüssigkeit zu dem und/oder von dem Antriebselement (ZI) zu der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (VI) geführt ist, angeordneten Regelventil (RV4), das bevorzug ein Proportionalventil 1st, gebildet ist.
  11. 11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (A2) mit einem Mehrwegeventil (MV) gebildet Ist, mit dem Hydraulikflüssigkeit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (VI) zuführbar oder diese Verbindung trennbar ist, gebildet ist.
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