DE102009010483B4

DE102009010483B4 - Regelventileinrichtung eines hydrostatischen Antriebssystems

Info

Publication number: DE102009010483B4
Application number: DE102009010483.6A
Authority: DE
Inventors: Marcus Dölger; Albert Stoll
Original assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2029-02-26
Also published as: ITMI20100248A1; IT1399188B1; DE102009010483A1

Abstract

Regelventileinrichtung (10), insbesondere Differenzdruckregler, eines hydrostatischen Antriebssystems, wobei die Regelventileinrichtung (10) von einer Signaldifferenz und einer Differenzdruckvorgabeeinrichtung (11) gesteuert ist, wobei die Signaldifferenz aus einem ersten von einem Förderdruck einer Pumpe (1) gebildeten Drucksignal und einem zweiten von einem Lastdruck des Verbrauchers gebildeten Drucksignal gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle einer als Regelfeder ausgebildeten Differenzdruckvorgabeeinrichtung die Differenzdruckvorgabeeinrichtung (11) als ein die Regelventileinrichtung (10) beaufschlagender hydraulischer und/oder pneumatischer Steuerdruck oder als eine elektrische oder mechanische Kraft ausgebildet ist, die unabhängig von dem Regelvorgang der Regelventileinrichtung (10) ist, wobei die Regelventileinrichtung (10) von der Differenzdruckvorgabeeinrichtung (11) gleichsinnig wie das zweite von dem Lastdruck des Verbrauchers gebildeten Drucksignal beaufschlagt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelventileinrichtung, insbesondere Differenzdruckregler, eines hydrostatischen Antriebssystems, wobei die Regelventileinrichtung von einer Signaldifferenz und einer Differenzdruckvorgabeeinrichtung gesteuert ist, wobei die Signaldifferenz aus einem ersten von einem Förderdruck einer Pumpe gebildeten Drucksignal und einem zweiten von einem Lastdruck des Verbrauchers gebildeten Drucksignal gebildet ist.
Derartige Regelventileinrichtungen mittels denen ein Differenzdruck vorgeben wird, werden in hydrostatischen Antriebssystemen zur Differenzdruckanpassung oder Förderstromanpassung eingesetzt. Bei einem beispielsweise als Load-Sensing-System ausgebildeten hydrostatischen Antriebssystem ist in der Regel eine im offenen Kreislauf betriebene Pumpe vorgesehen, die zur Versorgung eines oder mehrerer Verbraucher dient. Bei einem als Load-Sensing-System ausgebildeten Antriebssystem kann die Regelventileinrichtung von einer Druckwaage und/oder einem Förderstromregelventil einer Verstellpumpe, beispielsweise einer Bedarfsstromregeleinrichtung, gebildet sein, deren Aufgabe es ist, einen Differenzdruck an einer Messdrosselstelle eines Steuerventils, mit dem der Verbraucher gesteuert wird, konstant zu halten, so dass sich der Durchflussvolumenstrom zum Verbraucher proportional zum Öffnungsquerschnitt des den Verbraucher steuernden Steuerventils und unabhängig von dem Lastdruck und somit der äußeren Last des Verbrauchers verhält.
Derartige gattungsgemäße hydrostatische Antriebssysteme sind aus der DE 197 20 454 B4 und der DE 103 42 789 A1 bekannt.
Bei derartigen Antriebssystemen ist die von der Druckwaage gebildete Regelventileinrichtung von einer aus dem Förderdruck der Pumpe und somit dem Druck stromauf der Messdrossel des Steuerventils und aus dem Lastdruck des Verbrauchers und somit dem Druck stromab der Messdrossel des Steuerventils gebildeten Signaldifferenz angesteuert. Zusätzlich ist die Druckwaage von einer Regelfeder, beispielsweise einer vorgespannten Druckfeder, beaufschlagt und angesteuert, die eine Differenzdruckvorgabeeinrichtung an der Regelventileinrichtung bildet.
Im Betrieb des Antriebssystems nimmt die Druckwaage eine Regelstellung ein, in der die Kräfte an der Druckwaage aus der von dem Förderdruck und dem Lastdruck gebildeten Signaldifferenz der Kraft der Regelfeder entsprechen und somit die an der Druckwaage wirkenden Kräfte ausgeglichen sind. Der von der Pumpe geförderte Volumenstrom wird somit mittels der beispielsweise als Eingangsdruckwaage ausgebildeten Druckwaage bei angesteuerten Verbrauchern in einen Volumenstrom zu dem den Verbraucher ansteuernden Steuerventil und einen Restvolumenstrom aufgeteilt, der über die Eingangsdruckwaage zu einem Behälter abströmt. Am Steuerventil stellt sich bei der Durchströmung der Messblende ein Differenzdruck ein, der der Federkraft der Regelfeder der Druckwaage entspricht. Die Pumpe fördert hierbei einen in der Förderleitung und somit stromauf der Messblende des Steuerventils anstehenden Förderdruck, der um den Betrag des Differenzdruckes und somit der Federkraft der Druckwaage größer als der Lastdruck des Verbrauchers stromab der Messblende des Steuerventils ist.
Bei der Ausbildung der Druckwaage als Eingangsdruckwaage gemäß der DE 103 42 789 A1 strömt bei unbetätigten Verbrauchern der von einer als Konstantpumpe ausgebildeten Pumpe geförderte Volumenstrom vollständig über die Druckwaage als Restvolumenstrom zu einem Behälter. Der sich einstellende Förderdruck der Pumpe entspricht bei unbetätigten Verbrauchern der den Differenzdruck vorgegebenen Federkraft der Regelfeder der Druckwaage, wodurch sich hohe hydraulische Leerlaufverluste ergeben.
Sofern bei einem oder mehreren angesteuerten Verbrauchern der von der Pumpe geförderte Volumenstrom ansteigt, ist es erforderlich, dass zum Konstanthalten des dem Verbraucher zuströmenden Volumenstroms durch eine entsprechenden Regelvorgang der Druckwaage ein zunehmender Volumenstrom als Restvolumenstrom zum Behälter abgeleitet wird. Bei einer derartigen Bewegung der Druckwaage in Richtung einer Öffnungsstellung bewegt sich die Druckwaage gegen die Regelfeder, infolge dessen über die Federrate der Regelfeder mit zunehmender Auslenkung der Druckwaage die Federkraft der Regelfeder auf die Druckwaage ansteigt und somit der von der Regelfeder vorgegebene Differenzdruck ansteigt. Bei gleichbleibender Betätigung des Steuerventils und somit gleichbleibender Öffnungsweite der Messdrossel des Steuerventils stellt sich somit aufgrund der Zunahme des von der Regelfeder vorgegebenen Differenzdrucks ein Volumenstromabstieg zum Verbraucher ein, der eine Bewegungsgeschwindigkeitszunahme des Verbrauchers bewirkt.
Aus der JP H05-187411 A ist eine gattungsgemäße als Unload-Ventil ausgebildete Regelventileinrichtung eines hydrostatischen Antriebssystems bekannt, wobei die Regelventileinrichtung von einer Signaldifferenz und einer Differenzdruckvorgabeeinrichtung gesteuert ist, wobei die Signaldifferenz aus einem ersten von einem Förderdruck einer Pumpe gebildeten Drucksignal und einem zweiten von einem Lastdruck des Verbrauchers gebildeten Drucksignal gebildet ist. Als Differenzdruckvorgebeinrichtung sind eine an der Regelventileinrichtung in Richtung der Sperrstellung wirkende Regelfeder und zusätzlich zur Regelfeder ein hydraulischer Steuerduck einer Konstantpumpe vorgesehen, der in einer Steuerdruckleitung ansteht. Die Beaufschlagung der Regelventileinrichtung mit dem in der Steuerdruckleitung anstehenden Steuerdruck ist mittels eines Zuschaltventil steuerbar. Ist das Zusatzventil nicht angesteuert, ist als Differenzdruckvorgabeeinrichtung nur die Regelfeder aktiv, die einen unteren Differenzdruck erzeugt. Ist das Zusatzventil angesteuert, wird der in der Steuerdruckleitung anstehende Steuerdruck der Konstantpumpe auf die Regeventileinrichtung geschaltet und als Differenzdruckvorgabeeinrichtung ist die Regelfeder und der Steuerduck in der Steuerdruckleitung aktiv, so dass der Differenzdruck der Regelventileinrichtung von dem unteren Differenzdruck durch den Steuerdruck auf einen oberen Differenzdruck angehoben wird.
Die DE 199 09 480 A1 offenbart eine gattungsgemäße als Unload-Ventil ausgebildete Regelventileinrichtung eines hydrostatischen Antriebssystems, wobei die Regelventileinrichtung von einer Signaldifferenz und einer Differenzdruckvorgabeeinrichtung gesteuert ist, wobei die Signaldifferenz aus einem ersten von einem Förderdruck einer Pumpe gebildeten Drucksignal und einem zweiten von einem Lastdruck des Verbrauchers gebildeten Drucksignal gebildet ist. Der Förderdruck der Pumpe wirkt in Öffnungsrichtung der Regelventileinrichtung und der Lastdruck des Verbrauchers in Schließrichtung der Regelventileinrichtung. Als Differenzdruckvorgebeinrichtung ist eine an der Regelventileinrichtung in Richtung der Sperrstellung wirkende Regelfeder vorgesehen. In Richtung der Öffnungsstellung der Regelventileinrichtung ist die Regelventileinrichtung zusätzlich durch einen Steuerduck beaufschlagbar, der mittels eines Steuerventils steuerbar ist. Ist das Steuerventil nicht angesteuert, wird kein Steuerdruck erzeugt, so dass die volle Kraft der Regelfeder als Differenzdruck wirksam ist. Wird das Steuerventil angesteuert wird ein Steuerdruck erzeugt, der der Kraft der Regelfeder entgegenwirkt und damit den von der Regelfeder vorgegebenen Differenzdruck reduziert.
Die EP 0 877 168 B1 offenbart eine als Unload-Ventil ausgebildete Regelventileinrichtung eines hydrostatischen Antriebssystems, wobei die Regelventileinrichtung von einer Signaldifferenz gesteuert ist, wobei die Signaldifferenz aus einem ersten von einem Förderdruck einer Pumpe gebildeten Drucksignal und einem zweiten von einem Lastdruck des Verbrauchers gebildeten Drucksignal gebildet ist. Der Förderdruck der Pumpe wirkt in Öffnungsrichtung und der Lastdruck der Verbraucher in Schließrichtung der Regelventileinrichtung. Weiterhin wirkt an der Regelventileinrichtung eine Regelfeder in Schließrichtung. An der Regelventileinrichtung sind zwei zusätzliche Steuerflächen vorgesehen, wobei an der in Schließrichtung wirkenden zusätzlichen Steuerfläche ein Steuerduck stromauf einer Drossel in der Förderleitung einer zusätzlichen Konstantpumpe ansteht und an der in Öffnungsrichtung wirkenden zusätzlichen Steuerfläche ein Steuerduck stromab der Drossel ansteht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Regelventileinrichtung der eingangs genannten Gattung ein verbessertes Betriebsverhalten mit geringen Energieverlusten des hydrostatischen Antriebssystems zu erzielen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass anstelle einer als Regelfeder ausgebildeten Differenzdruckvorgabeeinrichtung die Differenzdruckvorgabeeinrichtung als ein die Regelventileinrichtung beaufschlagender hydraulischer und/oder pneumatischer Steuerdruck und/oder als eine elektrische oder mechanische Kraft ausgebildet ist, die unabhängig von dem Regelvorgang der Regelventileinrichtung ist, wobei die Regelventileinrichtung von der Differenzdruckvorgabeeinrichtung gleichsinnig wie das zweite von dem Lastdruck des Verbrauchers gebildeten Drucksignal beaufschlagt ist. Der erfindungsgemäße Gedanke besteht somit darin, anstelle einer den Differenzdruck vorgebenden Regelfeder, deren Kraft abhängig von dem Regelvorgang und der daraus resultierenden Regelbewegung der Regelventileinrichtung ist, einen hydraulischen oder pneumatischen Steuerdruck bzw. eine elektrisch oder mechanische Kraft zur Beaufschlagung der Regelventileinrichtung vorzusehen, die unabhängig von dem Regelvorgang ist. Der erfindungsgemäß Gedanke besteht somit darin, an der Regelventileinrichtung anstelle einer Regelfeder eine von Außen während des Betriebs verstellbare Krafteinleitung anstelle der Regelfeder vorzusehen, die unabhängig von dem Regelvorgang und somit der Regelbewegung der Regelventileinrichtung ist. Ein derartiger Steuerdruck oder eine derartige externe Kraft kann auf einfache Weise unabhängig von der Auslenkung der Regelventileinrichtung konstant gehalten werden, so dass ein von der Auslenkung der Regelventileinrichtung unabhängiger und konstanter Differenzdruck erzielt werden kann. Eine aufgrund der Regelbewegung bei einem Regelvorgang der Regelventileinrichtung auftretende Bewegungsgeschwindigkeitszunahme des angesteuerten Verbrauchers kann somit wirksam vermieden werden und dadurch das Betriebsverhalten des Antriebssystems verbessert werden. Zudem ist ein derartiger Steuerdruck bzw. eine von dem Regelvorgang unabhängige elektrische oder mechanische Kraft auf einfache Weise im Betrieb der Regelvorrichtung in der Höhe veränderbar und somit der Differenzdruck der Regelventileinrichtung veränderbar, wodurch durch eine Absenkung des von dem Steuerdruck oder der externen Kraft bestimmten Differenzdruckes die Energieverluste des Antriebssystems auf einfache Weise reduziert werden können.
Bei der Erfindung ist die Signaldifferenz aus einem ersten von dem Förderdruck einer Pumpe gebildeten Drucksignal, und einem zweiten von dem Lastdruck gebildeten Drucksignal gebildet, wobei die Regelventileinrichtung von der Differenzdruckvorgabeeinrichtung gleichsinnig wie das zweite von dem Lastdruck gebildete Drucksignal beaufschlagt ist.
Besondere Vorteile ergeben sich, dass die Regelventileinrichtung einen von der Signaldifferenz beaufschlagten Regelkolben aufweist, wobei der Regelkolben mit einer von dem Steuerdruck beaufschlagbaren Zusatzsteuerfläche versehen ist. Eine derartige Zusatzsteuerfläche ist auf einfache Weise an dem Regelkolben der Regelventileinrichtung herstellbar und ermöglicht somit mit geringem Bauaufwand die Beaufschlagung des Regelkolbens von dem den Differenzdruck vorgebenden hydraulischen bzw. pneumatischen Steuerdruck.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Regelkolben mit einer von dem ersten Drucksignal beaufschlagbaren, in Richtung einer ersten Regelstellung wirkenden, ersten Steuerfläche und einer von dem zweiten Drucksignal beaufschlagbaren, in Richtung einer zweiten Regelstellung wirkenden, zweiten Steuerfläche versehen, wobei die Zusatzsteuerfläche den Regelkolben in Richtung der zweiten Regelstellung beaufschlagt. Eine derartige Regelventileinrichtung, die beispielsweise von dem Lastdruck und dem Steuerdruck entgegen dem Förderdruck beaufschlagt ist, kann als Druckwaage, die stromauf bzw. stromab einer Messdrossel eines Steuerventils angeordnet sein kann, als Eingangsdruckwaage, die eine Förderleitung einer Pumpe mit einem Behälter verbindet, oder als ein das Fördervolumen einer Verstellpumpe steuerndes Förderstromregelventil, beispielsweise ein Bedarfsstromregelventil, einer Verstellpumpe bzw. eines Verstellmotors, eines Load-Sensing-Systems ausgebildet sein. Zudem kann die Regelvorrichtung als Grenzlastregelventil einer Verstellpumpe eines hydrostatischen Antriebssystems, ausgebildet sein, wobei das erste Drucksignal und das zweite Drucksignal stromauf bzw. stromab einer die Drehzahl einer Antriebsmaschine erfassenden Drosseleinrichtung abgegriffen werden.
Bei der Ausbildung der Differenzdruckvorgabeeinrichtung als elektrische Kraft kann der Regelkolben mit geringem Bauaufwand von einem Elektromagneten, insbesondere einem Regelmagneten, beaufschlagt sein, mittels dem der Regelkolben gleichsinnig wie das zweite Drucksignal in Richtung der zweiten Regelstellung beaufschlagbar ist.
Sofern der Regelkolben gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit einer stufenkolbenförmigen Erweiterung versehen ist, an der eine in Richtung der zweiten Regelstellung wirkende Ringfläche ausgebildet, kann die von dem Steuerdruck beaufschlagte Zusatzsteuerfläche auf einfache Weise durch die Ringfläche der stufenkolbenförmigen Erweiterung hergestellt werden.
Eine in Richtung der ersten Regelstellung wirkende Ringfläche an der stufenförmigen Erweiterung der stufenkolbenförmigen Erweiterung ist zweckmäßigerweise zu einem Behälter entlastet, wodurch eine Entlastung der an der stufenkolbenförmigen Erweiterung gebildeten gegenüberliegenden Ringfläche der stufenkolbenförmigen Erweiterung auf einfache Weise erzielt wird.
Hinsichtlich eines geringen Energieverbrauchs und geringer Energieverluste eines erfindungsgemäßen Antriebssystems ergeben sich besondere Vorteile, wenn der Steuerdruck oder die Kraft vollständig abschaltbar ist, insbesondere bei unbetätigtem Verbraucher des Antriebssystems. Durch ein Abschalten des Differenzdruckes, insbesondere bei unbetätigten Verbrauchern, kann beispielsweise bei einer als Eingangsdruckwaage ausgebildeten Regelventileinrichtung ein nahezu druckloses Abströmen des von der Pumpe geförderten Förderstroms zum Behälter auf einfache Weise erzielt werden kann.
Das Betriebsverhalten eines erfindungsgemäßen Antriebssystems kann auf einfache Weise verbessert werden, wenn der Steuerdruck als variabler Steuerdruck oder die elektrische oder mechanische Kraft als variable Kraft zur Erzielung verschiedener Betriebsarten des Antriebssystems ausgebildet ist. Durch Veränderung der externen Kraft oder des Steuerdrucks, beispielsweise mittels eines verstellbaren Druckregelventils, können unterschiedliche Differenzdrücke der Regelventilvorrichtung auf einfache Weise erzielt werden, so dass für ein weiches Betriebsverhalten des Antriebssystem durch einen geringen Steuerdruck bzw. eine geringe externe Kraft ein geringer Differenzdruck und für ein spontanes Betriebsverhalten des Antriebssystems durch einen hohen Steuerdruck bzw. eine hohe externe Kraft ein hoher Differenzdruck einstellbar ist.
Die Regelventileinrichtung kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung als Druckwaage ausgebildet ist. Die Druckwaage kann hierbei zur lastunabhängigen Steuerung eines Verbrauchers einer Messblende eines Steuerventils zugeordnet sein, beispielsweise stromauf oder stromab der Messblende des Steuerventils angeordnet sein. Es ist ebenfalls möglich, eine derartige Druckwaage als Eingangsdruckwaage eines Antriebssystems, beispielsweise eines Load-Sensing-Systems mit einer Konstantpumpe, auszubilden, die die Verbindung der Förderleitung der Pumpe des Antriebssystems mit einem Behälter steuert.
Zudem ist möglich, die Regelventileinrichtung als Ablaufstromregler auszubilden, die zur Konstanthaltung der Senkengeschwindigkeit eines Verbrauchers, beispielsweise eines Hubantriebs einer Arbeitsmaschine, vorgesehen ist.
Darüber hinaus kann die Regelventileinrichtung als Förderstromregelventil, insbesondere Bedarfstromregeleinrichtung, und/oder Grenzlastregelventil einer Verstellpumpe oder eines Verstellmotors ausgebildet. Bei einem hydrostatischen Antriebssystem mit einer Verstellpumpe und/oder einem Verstellmotor, die im offenen oder geschlossenen Kreislauf betrieben sein können, beispielsweise einem Load-Sensing-System, können somit verringerte Energieverluste und ein verbessertes Betriebsverhalten erzielbar ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen

1 den Schaltplan eines hydrostatischen Antriebssystems mit einer erfindungsgemäßen Regelventileinrichtung und
2 eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung in einer Schnittdarstellung.

In der 1 ist ein hydrostatisches Load-Sensing-Antriebssystem mit einer als Konstantpumpe ausgebildeten Pumpe 1 dargestellt, die im offenen Kreislauf betrieben ist und zur Versorgung nicht mehr dargestellter Verbraucher vorgesehen ist. Zur Steuerung der Verbraucher ist jeweils ein als Wegeventil ausgebildetes und in Zwischenstellungen drosselndes Steuerventil 2 vorgesehen, das mit zunehmender Betätigung und somit zunehmender Auslenkung in Richtung einer Schaltstellung 2a bzw. 2b eine Messdrossel 3a bzw. 3b mit zunehmendem Öffnungsquerschnitt von einer Förderleitung 4 zu einer Verbraucherleitung 5a bzw. 5b freigibt.
Das Antriebssystem ist mit einer als Eingangsdruckwaage ausgebildeten, als Differenzdruckregler ausgebildeten Regelventileinrichtung 10 versehen, die in einer die Förderleitung 4 der Pumpe 1 mit einem Behälter 6 verbindenden Zweigleitung 7 angeordnet ist.
Die Regelventileinrichtung 10 ist von einer Signaldifferenz, die aus dem höchsten Lastdruck der angesteuerten Verbraucher als zweiten Drucksignal und dem Förderdruck der Pumpe als erstem Drucksignal gebildet ist, und einer Differenzdruckvorgabeeinrichtung 11 gesteuert. Die Differenzdruckvorgabeeinrichtung 11 wirkt hierbei gleichsinnig zu dem Lastdruck.
Die Regelventileinrichtung 10 weist - wie in der 2 gezeigt ist - einen in einer Gehäusebohrung 15 verschiebbaren Regelkolben 16 auf, der mittels einer nutförmigen Steuerausnehmung 17 die Verbindung der Förderleitung 4 mit der Zweigleitung 7 steuert.
An der rechten Stirnfläche des Regelkolbens 16 ist eine erste Steuerfläche 20 ausgebildet, die den Regelkolben in Richtung einer als Durchflussstellung ausgebildeten ersten Regelstellung 10a beaufschlagt. Diese erste Steuerfläche 20 ist mittels einer Steuerdruckleitung 21 mit der Förderleitung 4 verbunden und somit von dem als ersten Drucksignal ausgebildeten Förderdruck der Pumpe 1 beaufschlagt.
An der linken Stirnfläche des Regelkolbens 16 ist eine zweite Steuerfläche 22 ausgebildet, die den Regelkolben 16 in Richtung einer als Sperrstellung ausgebildeten zweiten Regelstellung 10b beaufschlagt. Die zweite Steuerfläche 22 ist mittels einer Lastdruckmeldeleitung 23 mit dem von dem höchsten Lastdruck der angesteuerten Verbraucher ausgebildeten zweiten Drucksignal beaufschlagt. Der Lastdruck des entsprechenden Verbrauchers wird hierbei an dem Steuerventil 2 stromab der Messdrosseln 3a, 3b abgegriffen. Bei mehreren Verbrauchern kann über eine entsprechende Wechselventilkette der höchste Lastdruck der angesteuerten Verbraucher in die Lastdruckmeldeleitung 23 gemeldet werden.
Erfindungsgemäß ist die den Differenzdruck der Regelventileinrichtung 10 vorgebende Differenzdruckvorgabeeinrichtung 11 als ein die Regelventileinrichtung 10 beaufschlagender hydraulischer Steuerdruck ausgebildet, der in einer Steuerdruckleitung 25 ansteht. Der Regelkolben 16 ist hierzu mit einer stufenkolbenförmigen Erweiterung 26 versehen, an der eine in Richtung der zweiten Regelstellung 10b und somit in Richtung der Sperrstellung wirkende Zusatzsteuerfläche 28 ausgebildet ist, die von einer von dem in der Steuerdruckleitung 25 anstehenden Steuerdruck beaufschlagbare Ringfläche ausgebildet ist. Die Zusatzsteuerfläche 28 ist unabhängig von der zweiten Steuerfläche 22, an der der Lastdruck ansteht, mit dem den Differenzdruck vorgebenden Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 25 beaufschlagt.
Ein der Zusatzsteuerfläche 28 gegenüberliegende Ringfläche 29 an der stufenkolbenförmigen Erweiterung 26 des Regelkolbens 16 ist mittels einer Zweigleitung 30 zum Behälter entlastet.
Mit einer derartigen, als Eingangsdruckwaage ausgebildeten Regelventileinrichtung 10 kann der von der Pumpe 1 geförderte und den Bedarf eines angesteuerten Verbrauchers übersteigender Volumenstrom zum Behälter 6 abgeleitet werden.
Der von dem Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 25 an der Regelventilvorrichtung 10 erzeugte Differenzdruck ist hierbei unabhängig von dem Kolbenhub des Regelkolbens 16 und über den Kolbenhub des Regelkolbens 16 konstant, so dass bei einem hohen über die Regelventileinrichtung 10 zum Behälter abzuführenden Volumenstrom eine Bewegungsgeschwindigkeitszunahme des Verbrauchers durch eine Zunahme des von der Regelventileinrichtung 10 vorgegebenen Differenzdruckes vermieden wird.
Über die Größen und Größenverhältnisse der von der Stirnfläche des Regelkolbens 16 gebildeten Steuerfläche 22 und der von der Ringfläche der kolbenförmigen Erweiterung 26 gebildeten Zusatzsteuerfläche 28 kann das Proportionalitätsverhältnis beeinflusst werden.
Es ist ebenfalls möglich, die Beaufschlagung des Regelkolbens 16 von dem den Differenzdruck bestimmenden und in Richtung der Sperrstellung wirkenden Steuerdruck und des ebenfalls in Richtung der Sperrstellung wirkenden Lastdrucks zu vertauschen, indem die ringförmige Steuerfläche der stufenkolbenförmigen Erweiterung 26 von dem Lastdruck in der Lastdruckmeldeleitung 23 beaufschlagt ist und die Stirnfläche des Regelkolben 16 als Zusatzsteuerfläche ausgebildet ist, die von dem in der Steuerleitung 25 anstehenden Steuerdruck beaufschlagt ist.
Der in der Steuerdruckleitung 25 anstehende Steuerdruck ist bei nicht betätigten Verbrauchern vollständig abgeschaltet. Der Förderstrom der Pumpe 1 kann dadurch nahezu verlustfrei über die in die in die als erste Regelstellung 10a ausgebildete Durchflussstellung beaufschlagte Regelventileinrichtung 10 zum Behälter 6 als Restvolumenstrom abgeführt werden.
Zudem kann der in der Steuerdruckleitung 25 anstehende Steuerdruck auf einfache Weise verändert und variiert werden, beispielsweise mittels eines verstellbaren und/oder elektrisch angesteuerten Druckregelventils. Hierdurch können für unterschiedliche Betriebsmodi des Antriebssystems auf einfache Weise unterschiedliche Differenzdrücke vorgegeben werden.
Bei einer Ausbildung der den Differenzdruck der Regelventileinrichtung 10 vorgebenden Differenzdruckvorgabeeinrichtung 11 als eine die Regelventileinrichtung 10 beaufschlagende elektrische Kraft, kann der Regelkolben 16 anstelle der Zusatzsteuerfläche 28 von einem Elektromagneten, insbesondere einem Regelmagneten beaufschlagt sein. An dem Regelkolben 16 ist hierbei keine stufenkolbenförmigen Erweiterung 26 erforderlich.
Die erfindungsgemäße, als variable Differenzdruckregeleinrichtung ausgebildete Regelventileinrichtung 10 kann hierbei als Eingangsdruckwaage oder als eine einem Verbraucher zugeordnete Druckwaage eines hydrostatischen Antriebssystems ausgebildet sein.
Zudem kann die erfindungsgemäße Regelventileinrichtung 10 zur Differenzdruckanpassung bzw. Förderstromanpassung in Verstellpumpen oder Verstellmotoren verwendet werden. Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung 10 kann beispielsweise als Förderstromregelventil, insbesondere Bedarfstromregeleinrichtung, und/oder Grenzlastregelventil, die von einer drehzahlabhängigen Signaldifferenz einer Antriebsmaschine gesteuert ist, einer Verstellpumpe oder eines Verstellmotors, die im offenen oder geschlossenen Kreislauf betrieben werden können, ausgebildet sein.
Erfindungswesentlich ist, anstelle einer den Differenzdruck vorgebenden Regelfeder an der Regelventileinrichtung 10 eine während des Betriebs verstellbare äußere Krafteinleitung vorzusehen, die unabhängig von dem Kolbenhub des Regelkolbens 16 während einer Regelbewegung und somit eines Regelvorgangs der Regelventileinrichtung 10 ist, beispielsweise einen hydraulischen oder pneumatischen Steuerdruck oder eine externe elektrische oder mechanische Kraft, die unabhängig von der Regelbewegung der Regelventileinrichtung 10 ist.

Claims

Regelventileinrichtung (10), insbesondere Differenzdruckregler, eines hydrostatischen Antriebssystems, wobei die Regelventileinrichtung (10) von einer Signaldifferenz und einer Differenzdruckvorgabeeinrichtung (11) gesteuert ist, wobei die Signaldifferenz aus einem ersten von einem Förderdruck einer Pumpe (1) gebildeten Drucksignal und einem zweiten von einem Lastdruck des Verbrauchers gebildeten Drucksignal gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle einer als Regelfeder ausgebildeten Differenzdruckvorgabeeinrichtung die Differenzdruckvorgabeeinrichtung (11) als ein die Regelventileinrichtung (10) beaufschlagender hydraulischer und/oder pneumatischer Steuerdruck oder als eine elektrische oder mechanische Kraft ausgebildet ist, die unabhängig von dem Regelvorgang der Regelventileinrichtung (10) ist, wobei die Regelventileinrichtung (10) von der Differenzdruckvorgabeeinrichtung (11) gleichsinnig wie das zweite von dem Lastdruck des Verbrauchers gebildeten Drucksignal beaufschlagt ist.
Regelventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung (10) einen von der Signaldifferenz beaufschlagten Regelkolben (16) aufweist, wobei der Regelkolben (16) mit einer von dem Steuerdruck beaufschlagbaren Zusatzsteuerfläche (28) versehen ist.
Regelventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkolben (16) mit einer von dem ersten Drucksignal beaufschlagbaren, in Richtung einer ersten Regelstellung (10a) wirkenden, ersten Steuerfläche (20) und einer von dem zweiten Drucksignal beaufschlagbaren, in Richtung einer zweiten Regelstellung (10b) wirkenden, zweiten Steuerfläche (22) versehen ist, wobei die Zusatzsteuerfläche (28) den Regelkolben (16) in Richtung der zweiten Regelstellung (10b) beaufschlagt.
Regelventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kraft mittels eines Elektromagneten, insbesondere eines Regelmagneten, erzeugbar ist, der den Regelkolben gleichsinnig wie das zweite Drucksignal beaufschlagt.
Regelventileinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkolben (10b) mit einer stufenkolbenförmigen Erweiterung (26) versehen ist, an der eine in Richtung der zweiten Regelstellung (10b) wirkenden Ringfläche ausgebildet.
Regelventileinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Richtung der ersten Regelstellung (10a) wirkende Ringfläche (29) der stufenkolbenförmigen Erweiterung (26) zu einem Behälter (6) entlastet ist.
Regelventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck oder die Kraft vollständig abschaltbar ist, insbesondere bei einem unbetätigten Verbraucher des Antriebssystems.
Regelventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck als variabler Steuerdruck oder die Kraft als variable Kraft zur Erzielung verschiedener Betriebsarten des Antriebssystems ausgebildet ist.
Regelventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung (10) als Druckwaage ausgebildet ist.
Regelventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung (10) als Ablaufstromregler ausgebildet ist.
Regelventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung (10) als Förderstromregelventil, insbesondere Bedarfstromregeleinrichtung, und/oder Grenzlastregelventil einer Verstellpumpe oder eines Verstellmotors ausgebildet ist.