用于为至少两个液压负载供应压力介质的液压控制装置

摘要

本发明涉及用于为至少两个液压负载供应压力介质的液压控制装置，具有在其工作容积方面可调节的液压泵，其调节根据所操纵的液压负载的最高负荷压力通过泵调节器以下述方式改变：泵压力超过同时操控的液压负载的最高负荷压力一个泵压力差。存在至少两个阀装置，其中每一个阀装置包括计量孔板以及与计量孔板成排地布置的单个保压阀，并且其中第一阀装置布置在由液压泵出发的泵管路与第一液压负载之间，并且第二阀装置布置在泵管路与第二液压负载之间。通过下述方式来操控泵调节器：在该泵压力差的高度上考虑泵管路中的不同的压力降，并且分配给负荷压力最高的液压负载的单个保压阀在该泵管路中的不同压力降的情况下至少几乎完全打开。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于为至少两个液压负载供应压力介质的液压控制装置，具有在其工作容积(Hubvolumen)方面可调节的液压泵，其调节根据所操纵的液压负载的最高负荷压力通过泵调节器以下述方式改变：泵压力超过同时操控的液压负载的最高负荷压力一个泵压力差。存在至少两个阀装置，其中每一个阀装置都包括计量孔板(Zumessblende)以及与计量孔板成排地布置的单个保压阀(Individualdruckwaage)，并且其中第一阀装置布置在由液压泵出发的泵管路与第一液压负载之间，并且第二阀装置布置在泵管路与第二液压负载之间，因为泵压力根据最高负荷压力进行调节，故这样的液压控制装置亦称为根据负载感测或负载传感原理的控制装置。在下文中将这样的控制装置简称为LS-控制装置。

背景技术

例如，从DE 197 14 141 A1已知一种这样的液压LS控制装置。在这种已知的液压LS-控制装置中，与计量孔板成排地布置的保压阀沿着打开方向由相应的计量孔板下游的压力并且由弹簧加载，而沿着关闭方向由该计量孔板上游的压力加载。通常该保压阀布置在计量孔板的上游，从而使得计量孔板下游的压力是相应液压负载的负荷压力。

在其他类型的液压LS-控制装置中，保压阀布置在计量孔板后面，并且沿着打开方向由相应的计量孔板后面的压力加载，而沿着关闭方向由处于控制腔内的控制压力加载，该控制压力通常对应于所有由同一液压泵供应的液压负载的最高负荷压力。如果在同时操纵多个液压负载时计量孔板张开如此之大，使得由被调整直至止动部的液压泵提供的压力介质量小于总体要求的压力介质量，则流入各液压负载的压力介质量与液压负载的相应负荷压力无关地比例相同地减少。因而，论及一种具有与负荷压力无关的流量分配装置(LUDV-控制装置)的液压控制装置。因为即使在LUDV-控制装置的情况下也检测(abfühlen)到最高的负荷压力，并且由液压泵产生比最高负荷压力高出一定的压力差的泵压 力，所以LUDV-控制装置是LS-控制装置的特例。

在已知的LS-控制装置中由液压泵输送的容积流量如此调整，使得在泵出口处得到比最高负荷压力高出恒定的泵压力差的泵压力。典型的泵压力差例如为22巴。但对于通过计量孔板而进行的负载传感量调节而言，典型地需要比其高出仅10巴，它们在具有在计量孔板上游和下游被加载压力的单个保压阀的负载传感控制装置中由这些保压阀进行调整。所谓过压的其余12巴与容积流量有关地划分为泵管路内的压力降和通过分配给负荷压力最高的液压负载的保压阀本身不需要的压力降。现在如此选择该过压，使得在最大的容积流量情况下和/或在不利的容积流量分配的情况下，在每个计量孔板上仍有所期望的压力差可供使用。反之这意味着，在与泵管路内小的压力降有联系的小的容积流量情况下和/或在有利的容积流量分配情况下，分配给负荷压力最高的液压负载的保压阀抑制整个过压。于是，分配给其他同时操纵的且负荷压力较低的液压负载的保压阀必须从相应阀装置的输入端上的增大了的压力水平抑制至一压力，该压力等于较低的负荷压力加上该计量孔板上的压力差。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种LS-控制装置，该LS-控制装置在相对于已知的LS-控制装置只有小的改变时具有较高的能量效率。

该任务通过一种液压控制装置来解决，该液压控制装置具有在其工作容积方面可调节的液压泵，其调节根据所操纵的液压负载的最高负荷压力通过泵调节器以下述方式改变：泵压力超过同时操控的液压负载的最高负荷压力一个泵压力差；并且具有至少两个阀装置，其中每一个阀装置都包括计量孔板以及与计量孔板成排地布置的单个保压阀，并且其中第一阀装置布置在由液压泵出发的泵管路与第一液压负载之间，并且第二阀装置布置在泵管路与第二液压负载之间。根据本发明，以下述方式操控所述泵调节器：在该泵压力差的高度上考虑该泵管路中的不同的压力降，并且分配给负荷压力最高的液压负载的单个保压阀在该泵管路中的不同压力降的情况下至少几乎完全打开。如果刚好只操控一个唯一的由该泵供应的液压负载，则该液压负载自然也就是负荷压力最高的液压负载。

于是本发明的基本思想在于，过压相应地匹配于直至相应计量孔板的预期的压力降，从而通过分配给负荷压力最高的液压负载的保压阀而进行的抑制、 即该单个保压阀上的压力降非常小。于是，分配给其他同时操控的液压负载的保压阀上的压力降也相应地减小，从而获得了较高的能量效率。

根据本发明的液压控制装置的有利的改进方案可以由从属权利要求得出。

就LS-控制装置而言以特别有利的方式来实现本发明，其中至少两个单个保压阀沿着关闭方向由相应的计量孔板上游的压力加载，而沿着打开方向由相应的计量孔板下游的压力并且由调节弹簧加载。于是在此不涉及具有与负荷压力有关的流量分配装置的LUDV-控制装置，而是涉及常规的LS-控制装置，其中在供应不足时，负荷压力最高的液压负载不再获得所期望的压力介质量，并且其与负荷压力较小的液压负载相比变得更为缓慢。但是即使在LUDV-控制装置的情况下仍可有利地利用本发明，因为在计量孔板的一定的开口横截面的情况下流过该计量孔板的压力介质量可以做到与该泵管路内的压力降无关。

该泵管路内的压力降主要取决于流过的容积流量。因而可能通过传感器来检测该液压泵的转速和该液压泵的工作容积，借助于该转速和工作容积来求出该泵管路内的容积流量，并且根据容积流量来调整所述泵压力差，并且以这种方式负责使阀装置的输入端上的压力对应于所期望的压力，从而负荷压力最高的液压负载的单个保压阀不抑制或仅少量抑制，或者在LUDV-控制装置的情况下确定该计量孔板上的压力差。

有利地从所存储的特性曲线中取出所述泵压力差，在所述特性曲线中存储了与容积流量有关的泵压力差的数值。作为替代方案，可以在考虑物理关系和参数的情况下以在线的方式算出该泵压力差。

通常将可调节的泵用在LS-控制装置中，为所述泵分配了调节阀作为泵调节器，所述调节阀在液压泵的工作容积减小的情况下由泵压力来加载，而在液压泵的工作容积增大的情况下由最高负荷压力并且尤其由调节弹簧来加载。现在该泵压力差可以简单地以下述方式改变：该调节阀能够朝两个作用方向中的一个作用方向附加地被能电操控的执行元件加载。如果该执行元件利用泵压力起作用，那么该泵压力差越小，由该执行元件施加的力就越大。如果该执行元件逆着泵压力起作用，那么该泵压力差越大，由该执行元件施加的力就越大。这种设计方案中的优点主要在于，与已知的系统相比，当执行元件出故障时，该系统在没有功能限制的情况下继续工作。

也可行的是，所述最高负荷压力通过电压力传感器来检测，并且由所检测 的最高负荷压力、容积流量以及分配给该容积流量的泵压力差来求出泵压力。随后可以对所述液压泵进行压力调节，并且该液压泵具有能电操控的泵调节器，其中将所求出的泵压力作为泵压力额定值输送给所述液压泵的泵调节器。有利地，将所述泵压力额定值经过滤波输送给所述泵调节器。如果该泵调节器还具有在泵调节器上逆着泵压力起作用的调节弹簧，则该泵压力额定值比所述泵压力额定值小调节弹簧的压力当量。

此外，这里有利的是，可以利用电子化的执行机构来要求泵压力，而不必产生液压的额定压力信号。在某些情况下，省去通向液压泵的液压控制管路。在具有多个压力传感器的多个液压负载中，可以对各个压力询问进行评价并确定优先级。在多个液压负载的情况下可以省去用于选择最高负荷压力的换向阀或止回阀。

有利的是，存在温度传感器，其中由温度反推压力介质的黏度，并且其中在考虑该压力介质的黏度的情况下调节所述泵压力差。

同样有利的是，存在压力传感器，借助于所述压力传感器来获知一个计量孔板或多个计量孔板上的压力差。由此可以识别出机器中实际出现的压力降，并且在某些情况下对其进行调整。这主要在LUDV-控制装置中是有利的。

最后可以将其他参数例如：容积流量额定值、容积流量实际值、计量孔板或保压阀的位置结合压力信息融入到所述泵压力差的计算中。

在附图中示出了根据本发明的液压控制装置的两个实施例。现将根据这些附图对本发明作较详细的说明。

附图说明

附图中：

图1示出了第一实施例，其中在泵调节器上将可变的磁力加在由最高负荷压力和弹簧施加的力上；而

图2示出了第二实施例，其中在泵调节器上将可变的磁力加在由弹簧施加的力上，所述磁力对应于最高负荷压力与泵压力差的可变份额的加和。

具体实施方式

所示的液压控制装置是具有多个阀装置的LS-控制装置，其中在这些图中示出了两个阀装置10和11。通常将多个阀装置以整体块或以圆盘结构方式组装成控制块。在方向和速度方面，构造为液压差动气缸的液压负载12可以由阀装置 10控制，而同样构造为差动气缸的液压负载13可以由阀装置11控制。

为此，阀装置10具有计量孔板14，该计量孔板通常构造在仅仅示意地作为矩形而示出的控制活塞上，并且其开口横截面确定流入液压负载12的压力介质量。此外，如此构造所述控制活塞，使得利用该控制活塞还可以选择，流过计量孔板14的压力介质量流入差动气缸12的哪个气缸室，并且压力介质从哪个气缸室被挤出并流出到油箱15。对压力介质流入哪个气缸室的选择在计量孔板14的下游进行，从而在原理上计量孔板14便足以用于该差动气缸的这两个气缸室。然而，通常存在两个计量孔板，它们布置在该阀装置的两个控制腔之间，并且其中视控制活塞的操纵方向而定使其中一个或另一个计量孔板起作用。

控制活塞-计量孔板14位于该控制活塞上-可以从中间位置向两个相反的方向连续地调整，其中随着调节(程度)的增大，计量孔板14的开口横截面变得越来越大。

在计量孔板14的上游布置了单个保压阀16，该单个保压阀是具有可调节的流过横截面的节流阀，其未详细示出的节流活塞在开口横截面增大的情况下由计量孔板14下游的压力并且由调节弹簧加载，而在开口横截面减小的情况下由计量孔板14上游的压力加载。该保压阀根据所描述的操控通过该计量孔板保持对应于调节弹簧的压力当量的压力差。当前例如想要的是10巴。

与阀装置10相对应，阀装置11有计量孔板24，该计量孔板通常构造在仅仅示意地作为矩形而示出的控制活塞上，并且其开口横截面确定流入液压负载13的压力介质量。此外，如此构造所述控制活塞，使得利用该控制活塞还可以选择，流过计量孔板的压力介质量流入差动气缸13的哪个气缸室，并且压力介质从哪个气缸室被挤出并流出到油箱15。对压力介质流入哪个气缸室的选择在计量孔板24的下游进行，从而在原理上计量孔板24便足以用于该差动气缸13的这两个气缸室。然而，通常存在两个计量孔板，它们布置在该阀装置的两个控制腔之间，并且其中视控制活塞的操纵方向而定使其中一个或另一个计量孔板起作用。

控制活塞-计量孔板24位于该控制活塞上-可以从中间位置向两个相反的方向连续地调整，其中随着调节(程度)的增大，计量孔板24的开口横截面变得越来越大。在计量孔板24的上游布置了单个保压阀26，该单个保压阀是具有可调节的流过横截面的节流阀，其未详细示出的节流活塞在开口横截面增大的 情况下由计量孔板24下游的压力并且由调节弹簧加载，而在开口横截面减小的情况下由计量孔板24上游的压力加载。该保压阀根据所描述的操控通过该计量孔板保持对应于调节弹簧的压力当量的压力差。当前例如想要的是10巴。正如考虑到计量孔板14和单个保压阀16一样，当前例如想要10巴。

这两个差动气缸12和13由一个唯一的液压泵30提供压力介质。液压泵13在其工作容积方面是可调整的，其中所述工作容积是在液压泵的驱动轴旋转时由该液压泵输送的压力介质量。输送量或由该液压泵产生的容积流量由瞬时的工作容积和驱动液压泵的转速得出。

液压泵30配备有负载传感调节阀31，该负载传感调节阀通常安装在泵客体上，并具有第一接头，该第一接头跟与液压泵的调节活塞(Stellkolben)相邻的调节腔流体相连。调节阀31的第二接头与该液压泵的压力接头流体相连。最后，第三接头与油箱连接。该调节阀具有调整活塞(Regelkolben)，利用该调整活塞可以控制这三个接头之间的压力介质流路径。调整活塞沿着第一接头与第二接头连接的方向在第一平面上被施加泵压力，而沿着第一接头与第三接头连接的方向被施加一力，该力等于由最高负荷压力在在其大小方面相当于第一平面的第二平面上产生的力，此外，还被调节弹簧32加载。调节弹簧32的压力当量例如等于12巴。如果由泵压力施加的力超过反作用力，则该调节腔与液压泵的压力接头连接。由此，压力介质流入调节腔，从而使得该液压泵的工作容积缩小。如果由泵压力施加的力小于反作用力，则该调节腔与油箱连接。由此例如可以通过对调节活塞加载的弹簧把压力介质从该调节腔挤入油箱，从而使得该液压泵的工作容积增大。

液压泵30通过泵管路33与阀装置10和11流体相连。

所有同时操纵的液压负载的最高负荷压力通过换向阀34来选择，并且通过负载通报管路(Lastmeldeleitung)35在按照图1的实施例中通报给该调节阀31，而在按照图2的实施例中通报给压力传感器39。

在没有进一步措施的情况下，在泵压力和最高负荷压力之间的泵压力差恒定，并且对应于调节阀31的调节弹簧32的压力当量。在此，泵压力差可以如此设定，使得分配给瞬时负荷压力最高的液压负载的计量孔板上的压力差尽管在泵管路直至相应的单个保压阀内有压力降，也不下降到低于相关的单个保压阀力求调节的数值。泵管路内的压力降随着流过该管路的容积流量而增大，并 且在该容积流量最大时最大。于是如果该压力降例如为12巴，则泵压力必须高于最高负荷压力22巴，以便保证在负荷压力最高的液压负载的计量孔板上仍存在10巴的压力差。于是，12巴是所谓的过压。

但这另一方面意味着，在容积流量较小且在泵管路33内的压力降较小时，单个保压阀现在必须以比过压减去泵管路内的压力降低一数值的方式抑制泵压力，其中这一点也适用于同时操纵的负荷压力较低的液压负载的单个保压阀，所述单个保压阀当然总归必须抑制泵压力。

在按照图1的实施例中，调节阀31的调节活塞沿着第一接头与第二接头连接的方向在第一平面上被施加泵压力，而沿着第一接头与第三接头连接的方向在其大小方面相当于第一平面的第二平面上施加最高负荷压力，并且此外，还被调节弹簧32加载。

为了可以较有效地配置能量输入，在该第一实施例中调节阀31的调节活塞除了最高负荷压力和调节弹簧32外沿着第二接头与第三接头连接的方向还被比例可调的电磁铁36加载。该电磁铁根据泵管路33中的容积流量来控制。

为了求出容积流量，由转速传感器40来检测驱动液压泵30的转速。液压泵的工作容积由位置传感器41来检测，该位置传感器例如检测泵的调节活塞的位置。于是，所述容积流量通过工作容积乘以转速给出，并且如果想要其非常准确，则在电子控制单元42中乘以液压泵的容积有效系数。现在根据所存储的特性曲线43求出，为此要关注哪个泵压力差，使得在液压泵30的容积流量给定的情况下，在分配给负荷压力最高的液压负载的单个保压阀的输入端上的压力刚好如此之高，使得单个保压阀必须抑制仅仅还非常小的压力。比较理想的是该压力处于负荷压力以上刚好10巴。

现在根据所求出的泵压力差来操控电磁铁36。如果该容积流量较小，则小的泵压力差例如12巴或更小就已经足够。调节阀31的调节弹簧32应调整在12巴的压力当量上，从而在所观察的容积流量较小时不对电磁铁36进行操控。如果确定了该瞬时的容积流量要求例如16巴的泵压力差，则电磁铁36以下述方式进行通电：除了调节弹簧32之外该电磁铁还产生等效于4巴压力的力。因此，泵压力上升至16巴。相应地在其他容积流量情况下对该电磁铁进行操控。

电磁铁还可以在与泵压力相同的意义上作用到调节阀31的调节活塞上。于是，该调节弹簧必须具有22巴的压力当量。于是，该电磁铁在容积流量较小时 可以被通电，以便产生处于最高负荷压力以上仅10至12巴的泵压力。在容积流量非常大时不对该电磁铁进行操控，从而泵压力以调节弹簧的压力当量为幅度超过最高负荷压力。

在按照图2的实施例中，正如按照图1的实施例那样地求出液压泵30的容积流量。同样根据所存储的特性曲线43求出为此要关注哪个泵压力差，使得在液压泵30的容积流量给定的情况下，在分配给负荷压力最高的液压负载的单个保压阀的输入端上的压力刚好如此之高，使得单个保压阀必须抑制仅仅还非常小的压力。

在按照图2的实施例中，由压力传感器39检测的最高负荷压力由分析线路44——在该分析线路中也可以对信号进行滤波——递送给求和点45，在该求和点中将对应于压力差的信号加到与最高的负荷压力相应的电信号上，以便在容积流量给定的情况下该泵压力差应该超过调节弹簧32的压力当量。根据相加的数值对比例可调的电磁铁46进行操控。与根据图1的实施例的电磁铁36不同——该电磁铁仅施加这样一种力，该力被加到调节弹簧32的力上并且被加到由最高负荷压力产生的力上——按照图2的实施例的电磁铁46的力对应于由最高负荷压力产生的力与一个力的加和，该力被需要，以便与由该调节弹簧32施加的力一起获得在容积流量给定的情况下所期望的泵压力差。

该最高负荷压力例如应等于180巴。如果该容积流量较小，则小的泵压力差例如12巴或更小已经足够。调节阀31的调节弹簧32在按照图2实施例的情况下也要调节到12巴的压力当量上，从而在所观察的容积流量较小时如此操控所述电磁铁46，使得由该电磁铁施加到调节阀31的调节活塞上的力对应于180巴的负荷压力。如果确定了瞬时的容积流量要求例如16巴的泵压力差，则电磁铁46以下述方式进行通电：由该电磁铁施加的力对应于184巴的力，即对应于最高负荷压力加上与调节弹簧32的12巴一起得出16巴的泵压力差所需要的4巴。

附图标记列表：

10 阀装置

11 阀装置

12 差动气缸

13 差动气缸

14 计量孔板

15 油箱

16 单个保压阀

24 计量孔板

26 单个保压阀

30 液压泵

31 负载传感调节阀

32 调节弹簧

33 泵管路

34 换向阀

35 负载通报管路

36 电磁铁

39 压力传感器

40 转速传感器

41 位置传感器

42 电子控制单元

43 特性曲线

44 分析线路

45 求和点

46 电磁铁。