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Steuerorgan für hydrostatische Einheiten
Die Erfindung betrifft ein Steuerorgan, vorzugsweise einen Leistungsregler oder Leistungsbegrenzer für druckabhängige Steuerung von verstellbaren hydrostatischen Einheiten, insbesondereAxialkolbenpum- pen, deren Förderdruck jeweils auf einen federbelasteten Kolben des zugeordneten Steuerorgans einwirkt.
Bei einem derartigen Steuerorgan für eine Axialkolbenpumpe ist es bekannt, zwei Kolben vorzusehen, von denen der eine ständig vom Förderdruck der Pumpe beaufschlagt wird, während der andere nur bei besonderen Betriebszustanden über ein Ventil an die Druckleitung angeschlossen wird und derart ausgelegt ist, dass dann, wenn dieser zweite Kolben beaufschlagt ist, die gesteuerte Axialkolbeneinheit in eine Extremstellung gefahrenwird, vorzugsweise in die Nullförderanlage. Dabei ist es bekannt die beiden Kolben zu einem Stufenkolben zu vereinigen.
Es ist eine Stufenkolbenanordnung bekannt, bei der die Drücke von zwei Räumen auf einerseits die Stirnfläche, anderseits die Ringfläche des Stufenkolbens einwirken. Dabei ist die Grösse dieser beiden Flächen auf die Räume abgestimmt. Bei dieser Anordnung dient der Stufenkolben zur Betätigung von Ventilen, durch welche Leckverluste ausgeglichen werden sollen.
Die Erfindung bezweckt, die Anwendung von druckbeaufschlagten Steuerorganen, vorzugsweise solchen zur Leistungsbegrenzung oder Leistungsregelung bei Aggregaten mit mehreren Pumpen, insbesondere bei Zweipumpenaggregaten, zu ermöglichen und dabei zu einer besonders einfachen und billigen Gesamtanordnung zu kommen.
Derartige Mehrpumpenaggregate werden benutzt, wenn mehrere voneinander unabhängige hydrauli- sche Kreisläufe betrieben werden müssen, die alle von einer einzigen Energiequelle, beispielsweise einer Kolbenbrennkraftmaschine, aus versorgt werden. Dabei muss dafür gesorgt werden, dass die Gesamtenergie, die von den verschiedenen hydraulischen Kreisläufen gleichzeitig aufgenommen wird, nicht die grösstmögliche Energieabgabe der Energiequelle, beispielsweise die grösstmögliche Leistung der Brennkraftmaschine, übersteigt.
Für solche Zwecke ist bisher vorgesehen, dass auch eine einheitliche hydraulische Energiequelle vorgesehen wird, deren Förderstrom über Mengenteiler, beispielsweise in Form von starr miteinander gekuppelten Pumpen mitkonstanter Fördermenge, insbesondere Zahnradpumpen, auf die einzelnen hydraulischen Kreise verteilt wird.
Da sich dabei ergeben kann, dass in dem einen Kreis nur wenig Leistung aufgenommen wird, während in dem andern Kreis eine sehr hohe Leistung aufgenommen wird, müssen diese Mengenteiler gleichzeitig als Druckumsetzer wirken, denn da die zugeförderte Menge und das Verhältnis von deren Aufteilung auf die einzelnen Teilströme gegeben ist, in den einzelnen Teilkreisläufen der Druck aber abhängig von der aufgenommenen Energie ist, muss gegebenenfalls in des mengenteiler eine Druckumsetzung auf einen Teilkreis mit höherem Druck erfolgen. Das bedingt nicht nur eine sehr hohe Belastung für die Mengenteiler, sondern auch eine sehr teure und aufwendige Einrichtung.
Ist anderseits vorgesehen, dass jeder hydraulische Kreislauf völlig von dem andern getrennt ist, so muss jeder einzelne mit einem Leistungsregler oder Begrenzungsorgan versehen sein, das so bemessen ist, dass dann, wenn in allen Kreisläufen die jeweils höchstzulässige Energie gleichzeitig aufgenommen wird, die maximale Energieabgabe der Energiequelle nicht überschritten wird. Das bedingt aber, dass dann, wenn
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nur ein einzelner derTeilkreisläufebis zur zulässigen Höchstbelastung belastet ist, die Leistungsfähigkeit der Energiequelle nicht ausgeschöpft wird.
Das gleiche ergibt sich, wenn für jeden hydraulischen Kreislauf eine Pumpe vorgesehen ist und die einzelnen Pumpen starr miteinander gekuppelt und von einem einzigen Leistungsregler bzw. Leistungsbegrenzer beeinflusst werden, der vom jeweils höchsten Druck in einem der hydraulischen Kreisläufe beaufschlagt wird. Auch hier muss die Auslegung so erfolgen, dass die Höchstleistung der antreibenden Brenn- kraftmaschine nicht überschritten wird, wenn in allen Kreisläufen der Höchstdruck herrscht. Das aber hat zur Folge, dass die Leistungsfähigkeit der Brennkraftmaschine nicht ausgenutzt wird, wenn nur in einem der hydraulischen Kreisläufe der Höchstdruck herrscht.
Derartige Anwendungsfälle von hydraulischenAnlagen kommen beispielsweise bei Baggern vor, wobei ein Kreislauf, beispielsweise für das Schwenkwerk und ein anderer für das Hub-, Greif- oder Grabwerk dienen kann, wobei gegebenenfalls noch einer der Kreisläufe für das Fahrwerk umschaltbar ist.
Gemäss der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere hydrostatische Einheiten miteinander gekuppelt sind, beispielsweise für jeden hydraulischen Kreislauf eine verstellbare Pumpe vorgesehen ist und deren verstellbare Teile miteinander gekuppelt sind, und dass das Steuerorgan auf diese miteinander gekuppelten hydrostatischen Einheiten einwirkt, und dass im Steuerorgan für jede hydrostatische Einheit ein Kolben vor- gesehen ist, der vom Druck in der Förderleitung einer jeweils zugeordneten hydrostatischen Einheit beaufschlagt ist, wobei alle Kolben gemeinsam auf die miteinander gekuppelten, verstellbaren Teile der hydrostatischen Einheit einwirken,
wobei die Arbeitsfläche jedes Kolbens der Leistungsaufnahme der zugeordneten hydrostatischen Einheit und gegebenenfalls der Kennlinie der zugeordneten Feder und/oder der Hebelübersetzung des zugeordneten Gestänges zwischen dem Kolben und der Feder bzw. dem Kuppelglied der hydrostatischen Einheiten entspricht. Dadurch wird erzielt, dass die Verstellung der hydrostatischen Ein- heiten jeweils der Summe der aufgenommenen Energien entspricht. Es wird also einwandfrei gesichert, dass die Höchstenergieabgabe der Energiequelle nicht überschritten wird.
Anderseits wird, wenn in einem Kreislauf ein hoher Druck herrscht, die Fördermenge der diesem Kreislauf zugeordneten Pumpe nicht diesem Druck allein entsprechend heruntergeregelt, sondern nur der Gesamtenergieaufnahme in den verschiedenenKreisläufenentsprechend, so dass in diesem Kreislauf mit einem grösseren Förderstrom und damit schneller gearbeitet werden kann, als wenn auf den Druck in diesem Kreislauf oder auf den höchsten in einem der Kreisläufe auftretenden Druck allein geregelt würde.
Zweckmässigerweise sind, wie an sich bekannt, die einzelnen Kolben zu einem Stufenkolben vereinigt. Bei diesem muss also die Anzahl der Stufen der Anzahl der gesteuerten hydrostatischen Einheiten und diearbeitsflächejeder Stufe muss der Leistungsaufnahme der zugeordneten hydrostatischenEinheitentsprechen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes halbschematisch dargestellt.
Die hydrostatische Pumpe 1 saugt aus einem Speicherbehälter 2 an und fördert in eine Förderleitung 3, die zu einem nicht weiter dargestellten hydrostatischen Kreislauf führt. Die Pumpe 4 saugt ebenfalls aus einem Speicherbehälter 2 an und fördert in eine Förderleitung 5, die zu einem andern ebenfalls nicht weiter dargestellten hydrostatischen Kreislauf führt. Die verstellbaren Teile der beiden hydrostatischen Pumpen 1 und 4 sind durch ein Kuppelglied 6 miteinander gekuppelt und werden in- folgedessenstets in gleichem Masse ausgeschwenkt. Auf den verstellbaren Teil der hydrostatischen Pumpe 1 bzw. aufdasKuppelglied 6 wirkt ein Leistungsregler ein, der aus einem Stufenkolben 7 besteht, der in einem Gehäuse 8 gegen die Krafteiner Feder 9 verschiebbar ist. Der Stufenkolben 7 weist zwei Arbeitsflächen 10 und 11 auf.
Der Raum vor der Arbeitsfläche 10 ist über eine Steuerleitung 12 mit
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Förderleitungder Förderleitung 5 verbunden. Die beiden hydrostatischen Pumpen 1 und 4 werden gemeinsam von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetrieben.
Herrscht sowohl in der Förderleitung 3 wie in der Förderleitung 5 ein so hoher Druck, dass die Summe der von den hydrostatischen Pumpen 1 und 4 aufgenommenen Energien die höchstzulässige Energieabgabe der Brennkraftmaschine erreicht, so wird durch den Druck vor den Arbeitsflächen 10 und 11 der Stufenkolben 7 soweit gegen die Kraft der Feder 9 verschoben, dass die hydrostatischen Pumpen l, und 4 auf ihre Minimalfördermenge eingesteuert werden.
Herrscht in einer der beiden Förderleitungen 3 oder 5 ein geringer Druck, so wird der Stufenkolben 7 entsprechend weniger gegen die Kraft der Feder 9 verschoben, so dass die hydrostatischen Pumpen 1 und 4 weniger in Richtung auf die Minimalfördermenge aufgesteuert werden und somit eine grössere Fördermenge liefern und somit wieder die höchstzulässige Energieabgabe der Brennkraftmaschine voll ausgeschöpft wer-
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den kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Steuerorgan, vorzugsweise Leistungsregler oder Leistungsbegrenzer für die druckabhängige Steuerung einer verstellbaren hydrostatischen Einheit, vorzugsweise einer Axialkolbenpumpe, deren Förderdruck auf einen federbelasteten Kolben des Steuerorgans einwirkt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Steuerorgan auf mehrere, vorzugsweise zwei miteinander gekuppelte hydrostatische Einheiten (1, 4) ein- wirkt, und dass vom Druck in der Förderleitung (3, 5) jeder hydrostatischen Einheit (l, 4) jeweils ein Kolben (7) beaufschlagt ist, wobei alle Kolben (7) gemeinsam auf die miteinander gekuppelten (6) verstellbaren Teile der hydrostatischen Einheiten (1, 4) einwirken, wobei die Arbeitsfläche (10,11)
jedes Kolbens der Leistungsaufnahme der zugeordneten Einheit und gegebenenfalls der Charakteristik der zugeordneten Feder (9) und/oder der Hebelübersetzung des zugeordneten Gestänges entspricht.