DE102013008793B4 - Method and device for adjusting a variable displacement pump in the open hydraulic circuit - Google Patents

Method and device for adjusting a variable displacement pump in the open hydraulic circuit Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Verstellung einer hydraulischen Verstellpumpe (2) mit einer elektrischen Ansteuerung (3), einem drehzahlvariablen permanentmagneterregten Synchron- oder Schrittmotor (8) und einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (4), die einen Zylinder (5) mit einer oder zwei Wirkflächen enthält und von einem Druckregelventil (7) beaufschlagt ist, das den Druck am Auslass der Verstellpumpe regelt, wobei die elektrische Ansteuerung (3) • ein elektrisches Eingangssignal von einem Sollwertgeber (11) verarbeitet • ein Zustandssignal eines Drehzahl- oder Geschwindigkeitsaufnehmers (13) eines der Verstellpumpe nachgeschalteten Hydraulikmotors (9) verarbeitet • aus den Eingangssignalen entsprechend einem Regelalgorithmus ein erforderliches Drehmoment des Synchron- oder Schrittmotors (8) berechnet, • und das erforderliche Drehmoment des Synchron- oder Schrittmotors (8) durch geeignete Bestromung der Spulen des Synchron- oder Schrittmotors einstellt wobei entsprechend dem Drehmoment des Synchron- oder Schrittmotors (8) eine proportionale Kraft auf die Feder (21) des Druckregelventils (7) bewirkt wird und wobei schließlich das Druckregelventil (7) über den von ihm beaufschlagten Zylinder (5) die Verstellpumpe (2) entsprechend der Vorgabe der elektrischen Ansteuerung (3) verstellt.Method for adjusting a hydraulic variable displacement pump (2) with an electrical control (3), a variable speed permanent magnet synchronous or stepper motor (8) and a hydraulic actuator (4) containing a cylinder (5) with one or two active surfaces and of a Pressure control valve (7) is acted upon, which regulates the pressure at the outlet of the variable displacement pump, wherein the electrical control (3) • an electrical input signal from a setpoint generator (11) processed • a status signal of a speed or speed sensor (13) of a hydraulic pump downstream of the variable displacement pump (9) processed • calculated from the input signals according to a control algorithm a required torque of the synchronous or stepper motor (8), • and sets the required torque of the synchronous or stepper motor (8) by appropriate energization of the coils of the synchronous or stepping motor where appropriate the torque t of the synchronous or stepping motor (8) a proportional force on the spring (21) of the pressure control valve (7) is effected and finally the pressure control valve (7) via the acted upon by him cylinder (5) the variable displacement pump (2) according to the specification the electrical control (3) adjusted.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verstellung einer hydraulischen Verstellpumpe im offenen Kreislauf mit einer elektrischen Ansteuerung und einer hydraulischen Betätigungseinrichtung und eine entsprechende Vorrichtung, wie sie aus der US 2011/0162344 A1 bekannt ist.The invention relates to a method for adjusting a hydraulic variable displacement pump in the open circuit with an electrical control and a hydraulic actuator and a corresponding device, as shown in US 2011/0162344 A1 is known.

Verstellpumpen werden zusammen mit Hydraulikmotoren zum Aufbau von hydraulischen Antrieben verwendet, wobei häufig eine Verstellpumpe mehrere Hydraulikmotoren versorgt. Da die Verstellpumpe die Druckflüssigkeit aus einem Tank ansaugt und die zwischen Verstellpumpe und Hydraulikmotoren geschalteten Steuerventile die Druckflüssigkeit zum Tank zurückleiten, bezeichnet man diese Art von Antrieb als offenen Kreislauf. Zur Verstellung einer Verstellpumpe werden üblicherweise mechanischhydraulische oder elektrohydraulische Verstelleinrichtungen eingesetzt, wie sie zum Beispiel in den Druckschriften DE4127342A1 , DE4416723A1 und DE 10 2008 054 880 A1 beschrieben sind. Die Druckschrift US20110162344A1 beschreibt eine elektromechanische Verstellung einer Kraftstoffförderpumpe. Zur Begrenzung des Drucks am Auslass der Pumpe wird ein Druckregler verwendet und zur Regelung des Volumenstroms wird meist ein Druckdifferenzregler verwendet, der die Druckdifferenz an einem nachgeschalteten Wegeventil misst und die Pumpe so verstellt, dass diese Druckdifferenz einem vorgewählten Sollwert entspricht. Die bekannten Verstelleinrichtungen sind bewährt und sie erfüllen die Mehrzahl der an sie gerichteten Anforderungen, aber ihre hydraulische Leistungsaufnahme ist recht hoch, was insbesondere im Teillastbetrieb des hydraulischen Antriebs den Gesamtwirkungsgrad des Antriebssystems negativ beeinflusst. Vor allem bei einer Regelung des Volumenstroms mit Hilfe der Druckdifferenzregelung ergibt sich eine recht hohe Verlustleitung. Daneben weisen die bekannten Verstelleinrichtungen noch eine Temperaturabhängigkeit ihrer Verstellgeschwindigkeit insbesondere bei niedrigen Temperaturen auf.Variable displacement pumps are used together with hydraulic motors to build hydraulic drives, often with a variable displacement pump supplying several hydraulic motors. Since the variable displacement pump sucks the pressure fluid from a tank and the control valves connected between the variable displacement pump and the hydraulic motors return the pressure fluid to the tank, this type of drive is referred to as an open circuit. To adjust a variable displacement usually mechanical or electro-hydraulic adjusting devices are used, as described for example in the publications DE4127342A1 . DE4416723A1 and DE 10 2008 054 880 A1 are described. The publication US20110162344A1 describes an electromechanical adjustment of a fuel delivery pump. To limit the pressure at the outlet of the pump, a pressure regulator is used and to regulate the volume flow, a pressure difference controller is usually used, which measures the pressure difference at a downstream directional control valve and adjusts the pump so that this pressure difference corresponds to a preselected setpoint. The known adjusting devices are proven and they meet the majority of the requirements directed to them, but their hydraulic power consumption is quite high, which in particular affects the overall efficiency of the drive system in the partial load operation of the hydraulic drive. Especially with a control of the volume flow by means of the pressure difference control results in a fairly high power loss. In addition, the known adjustment still have a temperature dependence of their adjustment speed, especially at low temperatures.

Aufgaben der ErfindungObjects of the invention

Die vorliegende Erfindung soll Verstelleinrichtungen beschreiben, die die hydraulische Leistungsaufnahme erheblich vermindern und insbesondere im Teillastbetrieb den Wirkungsgrad des Antriebssystems verbessern. Zusätzlich soll die Temperaturabhängigkeit der Verstellung bei niedrigen Temperaturen vermindert werden.The present invention is intended to describe adjusting devices which considerably reduce the hydraulic power consumption and in particular improve the efficiency of the drive system in partial load operation. In addition, the temperature dependence of the adjustment should be reduced at low temperatures.

Lösungsolution

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die hohe hydraulische Leistungsaufnahme der bekannten elektrohydraulischen Verstellsysteme wird vor allem durch die Druckdifferenzregelung und die Verwendung von hydraulischen Regelventilen hervorgerufen, die nicht beliebig klein ausgeführt werden können und aus Gründen der kostengünstigen Herstellbarkeit gewisse interne Leckagen zulassen. Auch die Temperaturabhängigkeit der Verstellung ist eine Folge der Verwendung von regelnden Ventilen. Es ist bekannt, in hydraulischen Systemen größerer Leistung verstellbare Pumpen oder Pumpen mit variabler Drehzahl zu verwenden, und damit Ventile zur Regelung zu vermeiden, in der Verstellung von verstellbaren Pumpen macht aber der Einsatz von Verstellpumpen keinen Sinn, denn diese müssten ihrerseits ein Verstellsystem haben. Der Einsatz von Elektromotoren mit variabler Drehzahl zur Ventilverstellung ist zwar z. B. aus der Druckschrift DE 10 2008 054 880 A1 bekannt, allerdings in der beschriebenen Art hier nicht einsetzbar, weil das betreffende Ventil auf die Druckdifferenzregelung wirkt.This object is achieved by a method according to claim 1 and by a device according to claim 3. Advantageous embodiments are specified in the respective dependent claims. The high hydraulic power consumption of the known electro-hydraulic adjustment systems is mainly caused by the pressure difference control and the use of hydraulic control valves that can not be made arbitrarily small and allow for reasons of cost manufacturability certain internal leaks. Also, the temperature dependence of the adjustment is a consequence of the use of regulating valves. It is known to use variable displacement pumps or variable speed pumps in hydraulic systems of greater power, and thus to avoid valves for control, but the use of variable displacement pumps makes no sense in the adjustment of variable displacement pumps because they would need to have an adjustment system. The use of electric motors with variable speed for valve timing is indeed z. B. from the document DE 10 2008 054 880 A1 known, but not applicable here in the manner described, because the valve in question acts on the pressure difference control.

Es ist ebenfalls bekannt, Verstellpumpen mechanisch über ein Getriebe mittels eines Elektromotors zu verstellen, dabei wird aber das Getriebe durch die starken Wechselkräfte an der Verstelleinrichtung der Pumpe stark belastet und es werden starke Geräusche über das Getriebe übertragen.It is also known to adjust adjusting pumps mechanically via a gear by means of an electric motor, but the gearbox is heavily loaded by the strong alternating forces on the adjustment of the pump and strong noises are transmitted through the gearbox.

Die bekannten mit regelnden Ventilen ausgerüsteten hydraulischen Verstellsysteme verwenden den Druck am Auslass der Verstellpumpe zur Energieversorgung und enthalten einen oder eine Mehrzahl von Verstellzylindern, die dem Arbeitsdruck und den erforderlichen Verstellkräften entsprechende Kolbenflächen aufweisen. Dies bewirkt eine ausreichend hohe Verstellgeschwindigkeit, Steifigkeit und Dämpfung des Verstellsystems. Die Verstellzylinder werden durch ein Druckregelventil beaufschlagt, das den Arbeitsdruck am Auslass der Verstellpumpe mit einem Solldruck vergleicht.The known hydraulic adjusting systems equipped with regulating valves use the pressure at the outlet of the variable displacement pump for power supply and contain one or a plurality of adjusting cylinders which have piston surfaces corresponding to the working pressure and the required adjusting forces. This causes a sufficiently high adjustment speed, stiffness and damping of the adjustment system. The adjusting cylinders are acted upon by a pressure regulating valve, which compares the working pressure at the outlet of the variable displacement pump with a desired pressure.

Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung nutzt ebenfalls den oder die Verstellzylinder und das Druckregelventil, um die hohe Verstellgeschwindigkeit zu übernehmen. Bei bekannten elektrohydraulischen Verstellsystemen, die ein elektrisches Eingangssignal zur bedarfsgerechten Verstellung des Arbeitsdrucks der Verstellpumpe verwenden, wird die Vergleichskraft am Druckregelventil durch ein elektrohydraulisches Ventil verändert, das seine hydraulische Leistung aus dem Auslass der Verstellpumpe entnimmt.The adjusting device according to the invention also uses the adjusting cylinder or cylinders and the pressure regulating valve in order to take over the high adjusting speed. In known electro-hydraulic adjustment systems that use an electrical input signal to adjust the demand of the working pressure of the variable displacement, the comparison force is changed at the pressure control valve by an electro-hydraulic valve that takes its hydraulic power from the outlet of the variable.

Bei der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung wird die Änderung der Vergleichskraft durch eine Verschiebung der Federauflage der Feder bewirkt, die den Solldruck des Druckregelventils bestimmt. Dazu wird über ein Getriebe, das eine Drehbewegung in einen Hub wandelt und von einem Elektromotor mit variabler Drehzahl angetrieben wird, die Federauflage verschoben. Daher fallen auch nur vernachlässigbare hydraulischen Drosselverluste bei einer Verstellung und nur sehr geringe Leckverluste an. Auch die sehr geringe Temperaturabhängigkeit der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung beruht auf der Nutzung der elektromechanischen Komponenten, es fehlen regelnde elektrohydraulische Ventile mit ihren kleinen Querschnitten. Wenn nicht, wie oben beschrieben, der Arbeitsdruck der Verstellpumpe geregelt werden soll, sondern der Volumenstrom und indirekt die Drehzahl oder die Geschwindigkeit eines nachgeschalteten Hydraulikmotors, wird der Schwenkwinkel der Verstellpumpe mit einem Winkelsensor gemessen und der Arbeitsdruck so eingeregelt, dass sich der geforderte Schwenkwinkel ergibt. Es entfällt daher die Druckdifferenzregelung und der zugehörige Druckverlust.In the adjusting device according to the invention, the change of the comparison force is effected by a displacement of the spring support of the spring, which determines the target pressure of the pressure control valve. For this purpose, the spring support is moved via a gear that converts a rotary motion into a stroke and is driven by a variable-speed electric motor. Therefore, only negligible hydraulic throttle losses occur during an adjustment and only very small leakage losses. The very low temperature dependence of the adjusting device according to the invention is based on the use of electromechanical components, there are no regulatory electrohydraulic valves with their small cross-sections. If not, as described above, the working pressure of the variable is to be regulated, but the flow rate and indirectly the speed or the speed of a downstream hydraulic motor, the pivot angle of the variable displacement pump is measured with an angle sensor and the working pressure adjusted so that the required swing angle results , It therefore eliminates the pressure difference control and the associated pressure loss.

Ist die Messung des Schwenkwinkels nicht möglich oder für den Zweck der Regelung nicht genau genug, wird man auf eine Messung der Drehzahl beziehungsweise der Geschwindigkeit des nachgeschalteten Hydraulikmotors ausweichen. Alternativ zur Messung der Drehzahl des nachgeschalteten Hydraulikmotors verbessert man die Genauigkeit der Drehzahlregelung bei einer verwendeten Messung des Pumpenschwenkwinkels durch eine Korrektur des Sollwertsignals für den Pumpenschwenkwinkel um eine dem Sollwert des Drucks proportionale Größe. Der Lastdruck ist zwar hier als elektrisches Signal nicht bekannt, aber der Sollwert des Drucks wird von der elektrischen Ansteuerung vorgegeben und ist im geschlossenen Regelkreis für den Pumpenschwenkwinkel von dem Lastdruck nur wenig verschieden. Wenn zur Verbesserung der Dynamik und Stabilität der Schwenkwinkelregelung eine stärkere Verminderung des Volumenstroms der Verstellpumpe erforderlich ist, als sie sich durch Leckage von selbst ergibt, so wird man die oben beschriebene Korrektur des Sollwertsignals nicht mit positiver, sondern mit negativer Wirkung durchführen, also den Volumenstrom druckabhängig weiter vermindern.If the measurement of the swivel angle is not possible or not accurate enough for the purpose of the control, one will resort to a measurement of the speed or the speed of the downstream hydraulic motor. As an alternative to measuring the speed of the downstream hydraulic motor to improve the accuracy of the speed control in a used measurement of the pump swing angle by a correction of the setpoint signal for the pump swing angle by a value proportional to the desired value of the pressure. Although the load pressure is not known here as an electrical signal, the desired value of the pressure is predetermined by the electrical control and is only slightly different in the closed control loop for the pump swivel angle from the load pressure. If, in order to improve the dynamics and stability of the swivel angle control, a greater reduction in the volume flow of the variable displacement pump is required than is the result of leakage, then the above-described correction of the setpoint signal will be carried out not with positive but with negative effect, ie the volumetric flow Reduce pressure dependent further.

Die Funktion der elektrischen Ansteuerung für die Regelung der Verstelleinrichtung wird anhand des Ausführungsbeispiels beschrieben.The function of the electrical control for the control of the adjusting device will be described with reference to the embodiment.

Als Antrieb für das Verstellgetriebe ist ein Elektromotor vorzusehen, der sich für Positionieraufgaben eignet und auch im Stillstand betrieben werden kann. Erfindungsgemäß wird bevorzugt ein permanentmagneterregter bürstenloser Motor eingesetzt, in der Bauart des Synchronmotors oder des Schrittmotors.As the drive for the adjustment, an electric motor is provided which is suitable for positioning tasks and can also be operated at standstill. According to the invention, a permanent-magnet-excited brushless motor is preferably used, in the design of the synchronous motor or of the stepping motor.

Anwendungapplication

Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung findet ihre Anwendung bei Verstellpumpen, die im offenen hydraulischen Kreis arbeiten sowie auf einen bestimmten Druck und/oder auf einen Volumenstrom eingeregelt werden. Diese Größen bestimmen dann die Kraft, das Drehmoment, die Geschwindigkeit oder die Drehzahl eines nachgeschalteten Hydraulikmotors, Kraft oder Geschwindigkeit, wenn der Hydraulikmotor ein Zylinder ist, und Drehmoment oder Drehzahl, wenn der Hydraulikmotor drehend wirkt.The adjusting device according to the invention finds its application in variable displacement pumps, which operate in the open hydraulic circuit and are adjusted to a certain pressure and / or to a volume flow. These quantities then determine the force, torque, speed or speed of a downstream hydraulic motor, force or velocity when the hydraulic motor is a cylinder, and torque or speed when the hydraulic motor is rotating.

Bilder: 1 zeigt den Schaltplan der VerstelleinrichtungImages: 1 shows the circuit diagram of the adjustment

Beispielhafte Ausführung:Exemplary embodiment:

Eine Verstelleinrichtung 1 für eine hydraulische Verstellpumpe 2 ist mit einer elektrischen Ansteuerung 3 und einer hydraulischen Betätigungseinrichtung 4 versehen, die einen Zylindern 5 mit einer oder zwei Wirkflächen enthält und von einem Druckregelventil 7 beaufschlagt wird, das den Druck am Auslass der Verstellpumpe regelt. Dabei wird die Vorspannkraft einer den Sollwert des Regeldrucks bestimmenden Feder 21 des Druckregelventils 7 über ein Getriebe 6 von einem drehzahlvariablen Elektromotor 8 verstellt, wobei der Elektromotor 8 von der elektrischen Ansteuerung 3 mit einem geregelten elektrischen Strom oder einer Mehrzahl von geregelten elektrischen Strömen definierter Frequenz und Phasenlage versorgt wird. Vorteilhafterweise arbeitet die elektrische Ansteuerung 3 in einem geschlossenen Regelkreis, indem ihr ein Signal eines Sollwertgebers 11, ein Zustandssignal eines Schwenkwinkelaufnehmers 12 der hydraulischen Verstellpumpe 2 und/oder erforderlichenfalls ein weiteres Zustandssignal eines Drehzahl- oder Geschwindigkeitsaufnehmers 13 eines dieser Verstellpumpe nachgeschalteten Hydraulikmotors 9 zugeführt wird und die elektrische Ansteuerung 3 mittels eines Regelalgorithmus daraus die geregelten elektrische Ströme für die Ansteuerung des Elektromotors 8 generiert.An adjusting device 1 for a hydraulic variable pump 2 is with an electrical control 3 and a hydraulic actuator 4 provided a cylinders 5 containing one or two active surfaces and by a pressure regulating valve 7 is applied, which regulates the pressure at the outlet of the variable displacement pump. In this case, the biasing force of a setpoint of the control pressure determining spring 21 of the pressure control valve 7 via a gearbox 6 from a variable speed electric motor 8th adjusted, the electric motor 8th from the electrical control 3 is supplied with a regulated electrical current or a plurality of regulated electrical currents defined frequency and phase angle. Advantageously, the electrical control works 3 in a closed loop by sending a signal from a setpoint generator 11 , a status signal of a swivel angle sensor 12 the hydraulic variable pump 2 and / or if necessary, another status signal of a speed or speed sensor 13 one of these variable displacement pump downstream hydraulic motor 9 is supplied and the electrical control 3 by means of a control algorithm from the regulated electrical currents for the control of the electric motor 8th generated.

Die Verstellpumpe 2 und der nachgeschaltete Hydraulikmotor 9 arbeiten vorzugsweise in einem offenen Hydraulikkreis, wobei zwischen die beiden Verdrängereinheiten in bekannter Weise ein Wegeventil 10 geschaltet ist, das eine Richtungsumkehr des Hydraulikmotors 9 ermöglicht und die von dem Hydraulikmotor zurückströmende Druckflüssigkeit zum Tank zurückleitet.The variable pump 2 and the downstream hydraulic motor 9 operate preferably in an open hydraulic circuit, wherein between the two displacement units in a known manner a directional control valve 10 is switched, the direction reversal of the hydraulic motor 9 allows and returns the hydraulic fluid flowing back from the hydraulic motor to the tank.

Statt eines Hydraulikmotors kann auch in bekannter Weise eine Mehrzahl von Hydraulikmotoren von einer Verstellpumpe versorgt werden, dann ist auch eine Mehrzahl von Wegeventilen erforderlich. Das Wegeventil 10 oder die Mehrzahl von Wegeventilen wird von der elektrischen Ansteuerung 3 in Abhängigkeit von dem Signal des Sollwertgebers 11 geschaltet. Bei einer Blockierung des Hydraulikmotors 9 verstellt der schnell ansteigende Druck in der Leitung zwischen der Verstellpumpe 2 und dem Hydraulikmotor 9 das Druckregelventil 7 gegen die Kraft der Feder 21; in der Folge beaufschlagt der genannte Druck die große Wirkfläche des Zylinders 5 und der Zylinder regelt die Verstellpumpe 2 ab. Dabei stellt die elektrische Ansteuerung 3 eine außergewöhnliche Regelabweichung für den Schwenkwinkel der Verstellpumpe fest und sendet ein Störungssignal an einen Störungsmelder 16.Instead of a hydraulic motor, a plurality of hydraulic motors can be supplied by a variable displacement pump in a known manner, then a plurality of directional valves is required. The directional valve 10 or the plurality of directional control valves is powered by the electric 3 depending on the signal of the setpoint generator 11 connected. At a blockage of the hydraulic motor 9 adjusts the rapidly increasing pressure in the line between the variable displacement pump 2 and the hydraulic motor 9 the pressure control valve 7 against the force of the spring 21 ; As a result, said pressure acts on the large effective area of the cylinder 5 and the cylinder controls the variable displacement pump 2 from. In this case, the electrical control 3 an exceptional control deviation for the swivel angle of the variable pump fixed and sends a fault signal to a fault detector 16 ,

In einer ersten Ausführung ist der Elektromotor 8 ein bürstenloser permanentmagnetisch erregter Synchronmotor, dessen Spulensystem ein von der elektrischen Ansteuerung 3 bestimmtes Drehfeld erzeugt. Der Rotor des Elektromotors 8 ist vorzugsweise mit einer Winkelmesseinrichtung 15 gekoppelt, die ein Winkelsignal an die elektrische Ansteuerung 3 zurückmeldet. In einer zweiten Ausführung ist der Elektromotor 8 ein bürstenloser permanentmagnetisch erregter Schrittmotor, dessen Spulensystem ein von der elektrischen Ansteuerung 3 bestimmtes Drehfeld erzeugt. Der Schrittmotor benötigt keine Winkelmesseinrichtung. Durch die Verstelleinrichtung wird vorzugsweise sowohl der Druck am Auslass der Verstellpumpe 2 als auch der Volumenstrom, den die Verstellpumpe fördert, begrenzt, wobei der Druck am Auslass der Verstellpumpe durch das Druckregelventil 7 im Zusammenwirken mit der hydraulischen Betätigungseinrichtung 4 begrenzt wird und der Volumenstrom durch die Messung einer dem Volumenstrom proportionalen Größe und die überlagerte Regelung des Sollwerts des Druckregelventils begrenzt wird, wobei ein von dem Sollwertgeber 11 erzeugtes Signal für den Volumenstrom von einem in der elektrischen Ansteuerung 3 erzeugten zweiten Signal korrigiert wird, das in einem funktionalen Verhältnis zum den eingestellten Sollwert für den Druck am Auslass der Verstellpumpe steht.In a first embodiment, the electric motor 8th a brushless permanent magnetically excited synchronous motor whose coil system is one of the electrical control 3 generated specific rotating field. The rotor of the electric motor 8th is preferably with an angle measuring device 15 coupled, which sends an angle signal to the electrical 3 reports back. In a second embodiment, the electric motor 8th a brushless permanent magnetically excited stepping motor whose coil system is one of the electrical control 3 generated specific rotating field. The stepper motor does not require an angle measuring device. By the adjusting device is preferably both the pressure at the outlet of the variable 2 as well as the volume flow, which promotes the variable, limited, the pressure at the outlet of the variable by the pressure control valve 7 in cooperation with the hydraulic actuator 4 is limited and the flow rate is limited by the measurement of the volume flow proportional size and the superimposed control of the setpoint of the pressure control valve, wherein one of the setpoint generator 11 generated signal for the volume flow of one in the electrical control 3 corrected second signal which is in a functional relationship to the set value for the pressure at the outlet of the variable displacement pump.

Die Einstellung des Regeldrucks des Druckregelventils 7 erfolgt durch eine Kraftregelung.The setting of the control pressure of the pressure control valve 7 is done by a force control.

Die elektrische Ansteuerung 3 ist so aufgebaut und programmiert, dass

  • – ein elektrisches Eingangssignal von einem Sollwertgeber 20 verarbeitet wird
  • – zur Verbesserung der Regelgenauigkeit erforderlichenfalls zusätzlich elektrische Rückmeldungssignale von einem Drehzahlaufnehmer 13 oder einem Geschwindigkeitsaufnehmer an einem der Verstellpumpe nachgeschalteten Hydraulikmotor 9 verarbeitet werden
  • – aus den Eingangssignalen entsprechend einem Regelalgorithmus ein erforderliches Drehmoment des Elektromotors 8 berechnet wird, wobei dieser Regelalgorithmus erforderlichenfalls das Signal des Sollwertgebers 11 um ein von dem Solldruck abhängiges Korrektursignal verändert
  • – und das erforderliche Drehmoment des Elektromotors 8 durch geeignete Bestromung der Spulen der Elektromotors eingestellt wird
  • – entsprechend dem Drehmoment des Elektromotors 8 eine proportionale Kraft auf die Feder (21) des Druckregelventils (7) bewirkt wird
  • – und das Druckregelventil 7 über den von ihm beaufschlagten Zylinder 5 die Verstellpumpe 2 entsprechend der Vorgabe der elektrischen Ansteuerung 3 auf den zur Erreichung des vorgegebenen Drucks am Auslass der Verstellpumpe erforderlichen Schwenkwinkel verstellt, entweder auf einen geregelten Druck am Auslass der Verstellpumpe oder auf einen geregelten Schwenkwinkel der Verstellpumpe.
The electrical control 3 is so constructed and programmed that
  • - An electrical input signal from a setpoint generator 20 is processed
  • - If necessary, in addition to electrical feedback signals from a Drehzahlaufnehmer to improve the control accuracy 13 or a speed sensor on a hydraulic motor connected downstream of the variable displacement pump 9 are processed
  • - From the input signals according to a control algorithm, a required torque of the electric motor 8th is calculated, this control algorithm, if necessary, the signal of the setpoint generator 11 changed by one of the target pressure-dependent correction signal
  • - And the required torque of the electric motor 8th is set by suitable energization of the coils of the electric motor
  • - According to the torque of the electric motor 8th a proportional force on the spring ( 21 ) of the pressure regulating valve ( 7 ) is effected
  • - and the pressure control valve 7 over the cylinder acted upon by him 5 the variable pump 2 according to the specification of the electrical control 3 adjusted to the required to achieve the predetermined pressure at the outlet of the variable displacement pivot angle, either to a regulated pressure at the outlet of the variable or to a controlled pivot angle of the variable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Verstelleinrichtungadjustment
22
Verstellpumpevariable
33
Elektrische AnsteuerungElectric control
44
Hydraulische BetätigungseinrichtungHydraulic actuator
55
Zylindercylinder
66
Getriebetransmission
77
DruckregelventilPressure control valve
88th
Elektromotorelectric motor
99
Hydraulikmotorhydraulic motor
1010
Wegeventilway valve
1111
SollwertgeberSetpoint generator
1212
SchwenkwinkelaufnehmerSwivel angle transducer
1313
DrehzahlaufnehmerSpeed Sensor
1515
WinkelmesseinrichtungAngle measuring device
1616
Störungsmelderfault indicator
2121
Federfeather

Claims (6)

Verfahren zur Verstellung einer hydraulischen Verstellpumpe (2) mit einer elektrischen Ansteuerung (3), einem drehzahlvariablen permanentmagneterregten Synchron- oder Schrittmotor (8) und einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (4), die einen Zylinder (5) mit einer oder zwei Wirkflächen enthält und von einem Druckregelventil (7) beaufschlagt ist, das den Druck am Auslass der Verstellpumpe regelt, wobei die elektrische Ansteuerung (3) • ein elektrisches Eingangssignal von einem Sollwertgeber (11) verarbeitet • ein Zustandssignal eines Drehzahl- oder Geschwindigkeitsaufnehmers (13) eines der Verstellpumpe nachgeschalteten Hydraulikmotors (9) verarbeitet • aus den Eingangssignalen entsprechend einem Regelalgorithmus ein erforderliches Drehmoment des Synchron- oder Schrittmotors (8) berechnet, • und das erforderliche Drehmoment des Synchron- oder Schrittmotors (8) durch geeignete Bestromung der Spulen des Synchron- oder Schrittmotors einstellt wobei entsprechend dem Drehmoment des Synchron- oder Schrittmotors (8) eine proportionale Kraft auf die Feder (21) des Druckregelventils (7) bewirkt wird und wobei schließlich das Druckregelventil (7) über den von ihm beaufschlagten Zylinder (5) die Verstellpumpe (2) entsprechend der Vorgabe der elektrischen Ansteuerung (3) verstellt.Method for adjusting a hydraulic variable displacement pump ( 2 ) with an electrical control ( 3 ), a variable speed permanent magnet synchronous or stepper motor ( 8th ) and a hydraulic actuator ( 4 ), which is a cylinder ( 5 ) with one or two active surfaces and by a pressure regulating valve ( 7 ) is applied, which regulates the pressure at the outlet of the variable displacement pump, wherein the electrical control ( 3 ) • an electrical input signal from a setpoint generator ( 11 ) • a status signal of a speed or speed sensor ( 13 ) of the variable displacement pump hydraulic motor ( 9 ) processed • from the input signals according to a control algorithm a required torque of the synchronous or stepper motor ( 8th ) and • the required torque of the synchronous or stepper motor ( 8th ) by appropriate energization of the coils of the synchronous or stepping motor adjusts wherein according to the torque of the synchronous or stepping motor ( 8th ) a proportional force on the spring ( 21 ) of the pressure regulating valve ( 7 ) and finally the pressure regulating valve ( 7 ) over the cylinder acted upon by it ( 5 ) the variable displacement pump ( 2 ) according to the specification of the electrical control ( 3 ) adjusted. Verfahren zur Verstellung einer hydraulischen Verstellpumpe (2) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich der Druck am Auslass der Verstellpumpe (2) durch das Druckregelventil (7) im Zusammenwirken mit der hydraulischen Betätigungseinrichtung (4) auf einen von der elektrischen Ansteuerung (3) vorgegebenen und mittels des Synchron- oder Schrittmotors (8) eingestellten Druck begrenzt wird.Method for adjusting a hydraulic variable displacement pump ( 2 ) according to claim 1, characterized in that in addition the pressure at the outlet of the variable displacement pump ( 2 ) through the pressure regulating valve ( 7 ) in cooperation with the hydraulic actuator ( 4 ) to one of the electrical control ( 3 ) and by means of the synchronous or stepping motor ( 8th ) is limited. Vorrichtung zur Verstellung einer hydraulischen Verstellpumpe (2) mit einer elektrischen Ansteuerung (3) und einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (4) zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1 oder 2.Device for adjusting a hydraulic variable displacement pump ( 2 ) with an electrical control ( 3 ) and a hydraulic actuator ( 4 ) for carrying out the method according to claim 1 or 2. Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor des Elektromotors (8) mit einer Winkelmesseinrichtung (15) gekoppelt ist, die ein Winkelsignal an die elektrische Ansteuerung (3) zurückmeldet.Device according to claim 3, characterized in that the rotor of the electric motor ( 8th ) with an angle measuring device ( 15 ), which sends an angle signal to the electrical control ( 3 ) reports back. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellpumpe (2) über ein Wegeventil (10) einen hydraulischen Motor (9) oder über eine Mehrzahl von Steuerventilen eine Mehrzahl von Motoren mit Druckflüssigkeit antreibt, wobei das Steuerventil (14) oder die Mehrzahl von Steuerventilen von der elektrischen Ansteuerung (3) elektrisch geschaltet wird.Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the variable displacement pump ( 2 ) via a directional control valve ( 10 ) a hydraulic motor ( 9 ) or via a plurality of control valves, a plurality of motors with hydraulic fluid drives, wherein the control valve ( 14 ) or the plurality of control valves of the electrical control ( 3 ) is switched electrically. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Blockierung des Motors (9) der schnell ansteigende Druck in der Leitung zwischen der Verstellpumpe (2) und dem Motor (9) das Druckregelventil (7) gegen die Kraft der Feder (21) verstellt, in der Folge beaufschlagt der genannte Druck die große Wirkfläche des Zylinders (5) und der Zylinder regelt die Verstellpumpe (2) ab, wobei die elektrische Ansteuerung (3) eine außergewöhnliche Regelabweichung für den Schwenkwinkel der Verstellpumpe (2) feststellt und ein Störungssignal an einen Störungsmelder (16) aussendet.Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that at a blocking of the engine ( 9 ) the rapidly increasing pressure in the line between the variable displacement pump ( 2 ) and the engine ( 9 ) the pressure control valve ( 7 ) against the force of the spring ( 21 ), as a result, said pressure acts on the large effective area of the cylinder ( 5 ) and the cylinder controls the variable displacement pump ( 2 ), wherein the electrical control ( 3 ) an exceptional control deviation for the swivel angle of the variable displacement pump ( 2 ) and a fault signal to a fault detector ( 16 ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107881881B (en) * 2017-01-24 2023-03-31 徐州徐工筑路机械有限公司 Cold regenerator milling rotor electro-hydraulic control method, device and system
CN109030269B (en) * 2018-09-11 2023-10-27 四川省机械研究设计院(集团)有限公司 Wide temperature controllable atmosphere in-situ ball disc friction and wear testing machine
CN114634128B (en) * 2022-05-18 2022-08-19 徐工集团工程机械股份有限公司建设机械分公司 Crane steel wire rope pre-tightening device and control method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4127342A1 (en) * 1991-08-19 1993-02-25 Danfoss As HYDRAULIC SYSTEM WITH PUMP AND CONSUMER
DE4416723A1 (en) * 1994-05-11 1995-11-16 Rexroth Mannesmann Gmbh Hydraulic system with working cylinder, two hydrostatic machines and load
DE102008054880A1 (en) * 2008-12-18 2010-07-01 Deere & Company, Moline hydraulic system
US20110162344A1 (en) * 2010-01-05 2011-07-07 Honeywell International Inc. Fuel metering system electrically servoed metering pump

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4127342A1 (en) * 1991-08-19 1993-02-25 Danfoss As HYDRAULIC SYSTEM WITH PUMP AND CONSUMER
DE4416723A1 (en) * 1994-05-11 1995-11-16 Rexroth Mannesmann Gmbh Hydraulic system with working cylinder, two hydrostatic machines and load
DE102008054880A1 (en) * 2008-12-18 2010-07-01 Deere & Company, Moline hydraulic system
US20110162344A1 (en) * 2010-01-05 2011-07-07 Honeywell International Inc. Fuel metering system electrically servoed metering pump

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