DE10356971B4 - Schaltung zum Regeln der Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe - Google Patents

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Abstract

Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe, umfassend:
– eine hydraulische Verstellpumpe (1), die an einen Motor angeschlossen ist;
– ein Stellglied (4), welches an die hydraulische Verstellpumpe (1) angeschlossen ist;
– ein Wegeschaltventil (7) des Typs mit einem mittleren Bypass, welches in einem Strömungsweg zwischen der hydraulischen Verstellpumpe (1) und dem Stellglied (4) installiert ist, zum Steuern eines Starts, eines Stopps und einer Richtungsschaltung des Stellglieds (4) während einer Schaltbetätigung;
– ein Vorsteuersignal-Erzeugungsmittel (6), welches auf einer stromabwärtigen Seite eines mittleren Bypass-Weges des Wegeschaltventils (7) installiert ist, zum Steuern einer Speisungsmenge der hydraulischen Verstellpumpe (1); und
– ein Speisungsmengen-Einstellventil (8), welches in einem Stellglied-Zuführweg des Wegeschaltventils (7) des Typs mit einem mittleren Bypass installiert ist, zum Regeln einer Speisungsmenge von Hydraulikfluid, welche dem Stellglied zugeführt wird, und einen Öffnungsbereich aufweist, welcher basierend auf einem Differenzdruck zwischen einem Druck einer stromaufwärtigen Seite und einem...

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Regeln bzw. zum Steuern einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe, wobei die Schaltung geeignet ist, eine konstante Strömungsmenge eines Hydraulikfluids einer hydraulischen Pumpe, welches einem Stellglied, wie zum Beispiel einem hydraulischen Zylinder, zugeführt ist, welcher angepasst ist, eine Arbeitsvorrichtung für ein schweres Baugerät anzutreiben, zu erzielen und zuzuführen, ungeachtet eines Belastungsdruckes eines hydraulischen Zylinders, und insbesondere auf eine Schaltung zum Regeln bzw. Steuern einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe, wobei die Schaltung geeignet ist, eine Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe zu einem hydraulischen Zylinder konstant zuzuführen, ungeachtet eines Belastungsdruckes eines Hydraulikzylinders, sogar wenn ein Motor mit einer niedrigen Geschwindigkeit arbeitet.
  • Unter den terminologischen Begriffen, welche vorliegend verwendet werden, stellt der Begriff „negatives System" ein Verfahren zum Vermindern einer Speisungsmenge einer hydraulischen Verstellpumpe dar, in dem Fall, dass ein Vorsteuerdruck, welcher von einem stromaufwärtigen Bereich einer Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, welche in einem stromabwärtigen Bereich eines mittleren Bypass-Weges (Weg eines mittleren Bypasses) installiert ist, hoch ist, und zum Vergrößern einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe, in dem Fall, dass der Vorsteuerdruck niedrig ist.
  • Zudem stellt der terminologische Begriff „positives System" ein Verfahren zum Vergrößern einer Speisungsmenge einer hydraulischen Verstellpumpe dar, in dem Fall, dass der Vorsteuerdruck, welcher an einem Wegeschaltventil, welches angepasst ist, um Hydraulikfluid, welches einem hydraulischen Zylinder zugeführt wird, zu regeln, hoch ist, und zum Vermindern einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe in dem Fall, dass der Vorsteuerdruck niedrig ist.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Die 1 ist eine schematische Ansicht, welche eine Speisungsmengensteuerschaltung für eine hydraulische Pumpe gemäß des Standes der Technik zeigt, und die 2 ist ein Graph, welcher ein Speisungsmengenverhältnis einer hydraulischen Pumpe, basierend auf einem Kolbenhub, gemäß des herkömmlichen Standes der Technik darstellt.
  • Wie in der 1 gezeigt ist, umfasst eine hydraulische Schaltung mit variablem Verstellung (variable displacement hydraulic circuit) zum Steuern einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe gemäß des Standes der Technik eine hydraulische Verstellpumpe (Hydraulikpumpe mit variablem Verstellung) 20, welche an einen Motor angeschlossen ist und durch diesen angetrieben wird, einen Hydraulikzylinder 24, welcher an die hydraulische Verstellpumpe 20 durch einen Versorgungsströmungsweg/Zufuhrströmungsweg 22 angeschlossen ist und eine Last W aufweist, ein Wegeschaltventil 26 des Typs mit einem mittleren Bypass, welches in einem Strömungsweg zwischen der hydraulischen Verstellpumpe 20 und dem Hydraulikzylinder 24 installiert ist und angepasst ist, um einen Start, einen Stopp und eine Richtungsschaltung des Hydraulikzylinders 24 während einer Schaltbetätigung zu steuern, ein Ventil 32 zum Einstellen einer Speisungsmenge, welches in einem Strömungsweg 30, der mit dem mittleren Bypass-Weg (Weg des mitleren Bypasses) 28 des Wegeschaltventils 26 verbunden ist, installiert ist und eine Speisungsmenge Q2 des mittleren Bypasses regelt, und eine Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 36, welche aus einer Öffnung und einem Niederdruck-Ablassventil (nicht gezeigt) ausgebildet ist und in einem stromabwärtigen Bereich des Ventils 32 zum Einstellen der Speisungsmenge installiert ist und die Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 20 regelt.
  • In den Zeichnungen repräsentiert das Bezugszeichen 34 eine Ventilfeder zum Einstellen eines Öffnungsgrades des Ventils 32 zum Einstellen einer Speisungsmenge. Zudem repräsentiert 38 ein Haupt-Ablassventil/Haupt-Sicherheitsventil, um zu verhindern, dass der Druck in der hydraulischen Schaltung ein vorgegebenes Niveau überschreitet, und 40 repräsentiert einen Hydrauliktank.
  • Das Ventil 32 zum Einstellen der Speisungsmenge wird durch einen Differenzdruck ΔP zwischen einem stromaufwärtigen Druck (welcher als Lieferdruck/Speisungsdruck der hydraulischen Verstellpumpe 20 bezeichnet wird) des mittleren Bypass-Weges 28 und einem stromabwärtigen Druck (welcher als ein Arbeitsdruck des Hydraulikzylinders 24 bezeichnet wird) und durch eine elastische Kraft der Ventilfeder 34 geöffnet und geschlossen. Das Ventil 32 zum Einstellen der Speisungsmenge wird basierend auf einem Öffnungsbereich des mittleren Bypass-Weges 28 eingestellt und gesteuert.
  • In dem Fall nämlich, dass der Öffnungsbereich des öffnenden und schließenden Bereiches des mittleren Bypass-Weges 28 groß ist (wenn der Differenzdruck ΔP klein ist), dann wird das Ventil 32 zum Einstellen der Speisungsmenge durch die Ventilfeder 34 vollständig und weit geöffnet. In dem Fall, dass der Öffnungsbereich klein ist (der Differenzdruck ΔP ist groß), dann wird der Öffnungsbereich vermindert, während einer elastischen Kraft der Ventilfeder 34 Widerstand entgegengesetzt wird.
  • Daher wird die Bypass-Speisungsmenge Q2 in dem mittleren Bypass-Weg 28 auf eine konstante Speisungsmenge eines Hydraulikfluids gesetzt, entsprechend des Öffnungsbereichs des sich öffnenden und schließenden Bereichs des mittleren Bypass-Weges 28, ungeachtet des Druckes des Strömungszufuhrweges 22.
  • Zudem wird in dem Fall, dass der Vorsteuerdruck, welcher von dem stromaufwärtigen Bereich der Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 36 geliefert wird, hoch ist, die Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 36 derart gesteuert, dass die Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 20 vermindert wird, und im Gegenteil dazu in dem Fall, dass der Vorsteuerdruck niedrig ist, wird die Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 36 derart gesteuert, dass die Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 20 vergrößert wird (was als ein negatives System bezeichnet wird).
  • Gleichzeitig wird der Vorsteuerdruck, welcher die Speisungsmenge der hydraulischen Verstellpumpe 20 steuert, derart eingestellt, dass die Speisungsmenge der hydraulischen Verstellpumpe 20 ein Minimum während eines neutralen Zustandes des Kolbens des Wegeschaltventils 26 ist.
  • Wie in der 2 gezeigt ist, ist die Speisungsmenge Q3, welche dem Hydraulikzylinder 24 zugeführt wird, gleich der Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 20 minus der Bypass-Speisungsmenge Q2 des mittleren Bypass-Weges 28 (Speisungsmenge Q3, welche dem Hydraulikzylinder 24 zugeführt wird = [Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 20] – [Bypass-Speisungsmenge Q2 des mittleren Bypass-Weges 28]). Die Speisungsmenge Q3 des Hydraulikfluids, welches dem Hydraulikzylinder 24 zugeführt wird, wird nämlich derart geregelt, dass sie eine konstante Speisungsmenge entsprechend des Öffnungsbereiches des sich öffnenden und schließenden Bereichs des Bypass-Weges 28 aufweist, basierend auf der Position des Kolbens/des Kolbenhubs des Wegeschaltventils 26, und ungeachtet des Lastdruckes des Hydraulikzylinders 24 eingestellt wird.
  • In einem Hochgeschwindigkeitsmodus des Motors wird dem Hydraulikzylinder 24 die gewünschte Menge an Hydraulikfluid zugeführt, nämlich die verbleibende Speisungsmenge Q3. Die hydraulische Verstellpumpe 20 fördert Hydraulikfluid in der Speisungsmenge Q1. Der Anteil Q2 (Bypss-Speisungsmenge) wird durch den mittleren Bypass-Weg 28 in den Hydrauliktank 40 gefördert, wobei die Speisungsmenge Q2 konstant ist.
  • Wenn jedoch der Motor in einem Betriebsmodus mit einer kleinen Geschwindigkeit (Niedriggeschwindigkeitsmodus) arbeitet, ist es unmöglich, dem Hydraulikzylinder 24 die gewünschte Menge Hydraulikfluid zuzuführen, da eine konstante Speisungsmenge Q2 des Hydraulikfluids dem Hydrauliktank 40 über den Bypass zugeführt wird. Es tritt somit eine Speisungsmengen-Fehlerscheinung auf. Dies führt zu Kavitation. Zudem wird, weil die Kolbenhübe des schaltenden Ventils häufiger geschaltet werden, um eine Speisungsmenge zu erzielen, durch die Fehlspeisungsmenge, ein Nachtstellungs-Kontrollintervall (inching control interval) verkleinert, und die Betriebsfähigkeit der Einrichtung wird vermindert.
  • Das Dokument EP 07 73 370 B1 beschreibt ein hydraulisches Steuersystem mit einem Pumpenregler zur Steuerung der Verdrängung einer hydraulischen Verstellpumpe gemäß einer Zustandsgröße des hydraulischen Arbeitssystems. Das Steuersystem umfasst eine hydraulische Verstellpumpe, ein Stellglied in Form eines hydraulischen Zylinders, welcher an die hydraulische Verstellpumpe angeschlossen ist, sowie ein Wegeschaltventil des Typs mit einem mittleren Bypass (6/3-Wegeventil), welches in einem Strömungsweg zwischen der hydraulischen Verstellpumpe und dem Stellglied installiert ist. Ferner ist ein Vorsteuersignal-Erzeugungsmittel in Form einer Drossel vorgesehen, welches auf einer stromabwärtigen Seite eines mittleren Bypass-Weges des Wegeschaltventils installiert ist.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe darzustellen, wobei die Schaltung geeignet ist, eine Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe einem Hydraulikzylinder konstant zuzuführen, ungeachtet eines Lastdruckes des Hydraulikzylinders, bei einer Drehung eines Motors mit niedriger Geschwindigkeit.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe darzustellen, wobei die Schaltung geeignet ist, eine Kavitation aufgrund eines Fehlens einer Speisungsmenge zu vermeiden und eine Betriebsfähigkeit der Einrichtung zu verbessern, weil ein Nachstellungs-Kontrollintervall (inching control interval) nicht verkleinert wird.
  • Es ist ferner eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung zum Steuern einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe darzustellen, wobei die Schaltung geeignet ist, eine konstante Speisungsmenge von Hydraulikfluid einem Hydraulikzylinder zuzuführen, ungeachtet eines Lastdruckes, weil es möglich ist, denselben Effekt wie eine Lasterfassung in einem negativen oder positiven System zu erzielen.
  • Um die obigen Aufgaben zu lösen, wird in einer Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe, umfassend eine hydraulische Verstellpumpe, die an einen Motor angeschlossen ist, ein Stellglied, welches an die hydraulische Pumpe angeschlossen ist, ein Wegeschaltventil des Bypass-Typs / Wegeschaltventil des Typs mit einem Bypass (bypass type switching valve), welches in einem Strömungsweg zwischen der hydraulischen Pumpe und dem Stellglied zum Steuern eines Starts, eines Stopps und eines Richtungsschaltens des Stellglieds während einer Schaltbetätigung installiert ist, und eine Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit, die auf einer stromabwärtigen Seite eines mittleren Bypass-Weges (Weg des mittleren Bypasses) des Wegeschaltventils installiert ist, zum Regeln einer Speisungsmenge der hydraulischen Pumpe, eine Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe vorgesehen, wobei die Schaltung ein Speisungsmengen-Einstellventil bzw. ein Ventil zur Speisungsmengeneinstellung aufweist, welches in einem Zuführweg des Stellglieds des Wegeschaltventils des mittleren Bypass-Typs installiert ist, zum Regeln einer Speisungsmenge von Hydraulikfluid, welches dem Stellglied zugeführt wird, und welches einen Öffnungsbereich aufweist, der geöffnet und geschlossen wird, basierend auf einem Differenzdruck zwischen einem Druck auf der stromaufwärtigen Seite und einem Druck auf der stromabwärtigen Seite des Zufuhrweges des Stellglieds und ferner basierend auf einer elastischen Kraft einer Ventilfeder.
  • Das Ventil zur Speisungsmengeneinstellung umfasst eine variable Öffnung, welche geeignet ist, einen Differenzdruck zwischen einem Druck auf der stromaufwärtigen Seite und einem Druck auf der stromabwärtigen Seite des Zuführweges des Stellglieds zu erzeugen, und welche einen Öffnungsbereich aufweist, der durch ein externes Signal gesteuert wird.
  • Das Ventil zur Einstellung der Speisungsmenge (Speisungsmengen-Einstellventil) ist außerhalb des Kolbens des Wegeschaltventils des mittleren Bypass-Typs installiert.
  • Die Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit ist eine druckerzeugende Vorrichtung, welche aus einer Öffnung und einem Niederdruck-Ablassventil zum Ausgeben eines Vorsteuerdruckes auf einer stromaufwärtigen Seite der Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit und zum Steuern der Speisungsmenge der hydraulischen Verstellpumpe, basierend auf einem negativen System, ausgebildet ist.
  • Die Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit umfasst eine Vorsteuerpumpe, welche den Vorsteuerdruck liefert, ein Fernsteuerventil, welches angepasst ist, um den Vorsteuerdruck, welcher dem Schaltventil des mittleren Bypass-Typs zugeführt wird, zu steuern, und ein Zweiwegeventil, welches einen Einlassbereich aufweist, der mit dem Schaltventil des mittleren Bypass-Typs verbunden ist, und einen Auslassbereich, der mit der hydraulischen Pumpe verbunden ist, wobei die hydraulische Verstellpumpe basierend auf einem Steuerverfahren einer positiven Speisungsmenge gesteuert wird, so dass die Speisungsmenge der hydraulischen Verstellpumpe proportional zu dem Vorsteuerdruck, welcher an dem Schaltventil des mittleren Bypass-Typs angelegt wird, gesteuert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, welche nur im Wege eines Beispiels gegeben sind und daher nicht beschränkend für die vorliegende Erfindung sind, wobei in den Zeichnungen:
  • die 1 eine schematische Darstellung einer Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge für eine hydraulische Pumpe gemäß des herkömmlichen Standes der Technik ist;
  • die 2 ein Graph des Verhältnisses einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe, basierend auf einem Kolbenhub, gemäß des herkömmlichen Standes der Technik ist;
  • die 3 eine schematische Ansicht ist, welche eine Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • die 4 eine schematische Ansicht ist, welche eine Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • die 5 eine schematische Ansicht ist, welche eine Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe gemäß noch einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • die 6 eine schematische Ansicht ist, welche eine Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe gemäß noch einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • die 7 ein Graph eines Verhältnisses einer Speisungsmenge, basierend auf einem Kolbenhub, gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
    •
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORZUZIEHENDEN AUSFÜHRUNGEN
  • Wie in den 3 und 6 gezeigt ist, wird eine hydraulische Verstellpumpe 1 vorgesehen, welche an einem Motor angeschlossen ist, ein Stellglied 4 (auf welches als ein Hydraulikzylinder, etc. Bezug genommen wird), welches mit der hydraulischen Verstellpumpe 1 durch einen Strömungszufuhrweg 2 verbunden ist, ein Wegeschaltventil 7 des mittleren Bypass-Typs, welches in einem Strömungsweg zwischen der hydraulischen Verstellpumpe 1 und dem Stellglied 4 installiert ist und angepasst ist, um einen Start, einen Stopp und eine Richtungsschaltbetätigung des Stellglieds 4 während einer Schaltbetätigung zu steuern, und eine Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 6, welche in einem stromabwärtigen Bereich des mittleren Bypass-Weges 3 des Wegeschaltventils 7 installiert ist und angepasst ist, um eine Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 1 zu regeln. Der gerade beschriebene Aufbau ist tatsächlich derselbe wie der aus 1. Daher wird die detaillierte Beschreibung des Aufbaus und des Betriebs eingespart.
  • Wie in der 3 gezeigt ist, umfasst eine Schaltung zum Steuern einer Speisungsmenge einer hydraulischen Verstellpumpe gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Speisungsmengen-Einstellventil 8, welches in einem Stellglied-Zuführweg 5 des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs installiert ist, zum Steuern einer Speisungsmenge Q3 von Hydraulikfluid, welche dem Stellglied 4 zugeführt wird. Das Speisungsmengen-Einstellventil 8 weist einen öffnenden und schließenden Bereich auf, welcher durch einen Differenzdruck ΔP zwischen einem stromaufwärtigen Druck des Stellglied-Zuführweges 5 und einem stromabwärtigen Druck desselben und einer elastischen Kraft einer Ventilfeder 16 geöffnet und geschlossen wird.
  • Das Ventil 8 zum Einstellen der Speisungsmenge kann innerhalb (wie in den 3 und 5 gezeigt) oder außerhalb (wie in den 4 und 6 gezeigt) des Kolbens des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs installiert sein.
  • Dieses Ventil 8 zum Einstellen der Speisungsmenge umfasst eine variable Öffnung 9, welche derart angepasst ist, dass sie einen bestimmten Differenzdruck ΔP zwischen einem stromaufwärtigen Druck und einem stromabwärtigen Druck des Stellglied-Zuführweges 5 erzeugt, und welche derart eingestellt ist, dass der Öffnungsbereich durch ein externes Signal gesteuert wird.
  • In dem Fall, dass der Öffnungsbereich des sich öffnenden und schließenden Bereichs des Stellglied-Zuführweges 13 groß ist, wird das Ventil 8 zum Einstellen der Speisungsmenge vollständig durch die Ventilfeder 16 geöffnet. Im Gegensatz dazu, in dem Fall, dass der Öffnungsbereich des Zuführweges 13 klein ist, wird der Öffnungsbereich verkleinert, wobei einer elastischen Kraft der Ventilfeder 16 ein Widerstand entgegengesetzt wird.
  • Die Speisungsmenge Q3, welche von der hydraulischen Verstellpumpe 1 ausgegeben wird und durch den Stellglied-Zuführweg 5 durchtritt und dem Stellglied 4 zugeführt wird, wird nämlich derart eingestellt, dass sie mit dem Öffnungsbereich des sich öffnenden und schließenden Bereiches des Stellglied-Zuführweges 13 übereinstimmt, ungeachtet des Druckes in dem Zuführweg 2.
  • Die Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 6, welche angepasst ist, um die Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 1 zu steuern, ist eine druckerzeugende Vorrichtung, welche aus einer Öffnung 6a und einem Niederdruck-Ablassventil 6b ausgebildet ist. Die Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 6 gibt einen Vorsteuerdruck an einen stromaufwärtigen Bereich der Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 6 ab und steuert die hydraulische Verstellpumpe 1.
  • Dabei wird diese in dem Fall, dass der Vorsteuerdruck, welcher stromaufwärts der Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 6 abgegeben wird, hoch ist, so gesteuert, dass die Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 1 vermindert wird. Im Gegensatz dazu wird diese in dem Fall, dass der Vorsteuerdruck niedrig ist, derart gesteuert, dass die Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 1 vergrößert wird (negatives System). Die Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 1 wird derart eingestellt, dass sie während des neutralen Zustandes des Kolbens des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs minimiert ist.
  • In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Hauptablassventil, 11 bezeichnet einen Hydrauliktank, 12 bezeichnet ein Rückschlagventil und 14 bezeichnet ein Zweiwegeventil.
  • Die Arbeitsweise der Schaltung zum Steuern einer Speisungsmenge der hydraulischen Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
  • Wie in den 3 und 7 gezeigt ist, wird, wenn der Kolben des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs in die Richtung nach rechts, wie in der 3 gezeigt ist, geschaltet wird, die Speisungsmenge Q1 des Hydraulikfluids, welches von der hydraulischen Verstellpumpe 1 geliefert wird, dem Stellglied 4 durch den Zuführweg 2 und den Stellgliedzuführweg 13 zugeführt. Gleichzeitig wird ein Teil der Speisungsmenge Q1 zu dem Hydrauliktank (Bypass-Tank Q2) durch das Ventil 8 zur Einstellung der Speisungsmenge, den mittleren Bypass-Weg 3 und die Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 6 umgeleitet.
  • Gleichzeitig wird die Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 1 durch den Vorsteuerdruck, welcher durch die stromaufwärtige Seite der Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 6 geregelt wird, derart geregelt, dass sie eine bestimmte Größe entsprechend des Öffnungsbereiches des sich öffnenden und schließenden Bereichs des Stellzylinder-Zuführweges 13, basierend auf der Position des Kolbenhubs des Ventils 8 zur Einstellung der Speisungsmenge, aufweist. Die Speisungsmenge Q3 von Hydraulikfluid, welche dem Stellglied 4 zugeführt wird, wird nämlich derart bestimmt, dass sie eine konstante Speisungsmenge entsprechend der Position des Kolbenhubs, ungeachtet des Lastdruckes, aufweist.
  • Die 7 stellt eine Beziehung zwischen der Speisungsmenge Q1 aus der hydraulischen Verstellpumpe 1, der Speisungsmenge Q2, welche durch den mittleren Bypass-Weg 3 umgeleitet wird, und der Speisungsmenge Q3 an Hydraulikfluid, welche dem Stellglied 4 zugeführt wird, dar.
  • Die Speisungsmenge Q3 des Stellglieds 4 ist nämlich gleich der Differenz zwischen der Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 1 und der umgeleiteten Speisungsmenge Q2 ([Speisungsmenge Q3 = Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 1 – umgeleitete Speisungsmenge Q2]).
  • Die Speisungsmenge Q3 an Hydraulikfluid, welche dem Stellglied 4 zugeführt wird, wird derart geregelt, dass sie eine konstante Speisungsmenge entsprechend der Position des Kolbenhubs des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs aufweist, nämlich entsprechend des Öffnungsbereiches der variablen Öffnung 9, welche in dem Stellglied-Zuführweg 13 installiert ist. Die Speisungsmenge Q3 wird ungeachtet des Lastdruckes des Stellglieds 4 eingestellt.
  • Die gesamte Menge der Speisungsmenge Q1, welche von der hydraulischen Verstellpumpe 1 ausgegeben wird, wird in den Hydrauliktank durch den mittleren Bypass-Weg 3 und die Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 6 während des neutralen Zustandes des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs ausgegeben (Bypass-Speisungsmenge Q2).
  • Gleichzeitig, weil der Öffnungsbereich des sich öffnenden und schließenden Bereichs des mittleren Bypass-Weges 3 auf ein Maximum eingestellt ist, wird die Speisungsmenge Q2, welche umgeleitet wird, maximiert, und die Speisungsmenge Q1 von Hydraulikfluid, welche von der hydraulischen Verstellpumpe Q1 ausgegeben wird, wird auf ein Minimum eingestellt.
  • Die 4 ist eine Darstellung, welche eine Schaltung zum Steuern einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Wie hierin gezeigt wird, ist das Ventil 8 zum Einstellen einer Speisungsmenge, welches in dem Stellglied-Zuführweg 5 zum Regeln der Speisungsmenge Q3 von Hydraulikfluid, welches von der hydraulischen Verstellpumpe 1 dem Stellglied 4 zugeführt wird, installiert ist, auf der stromaufwärtigen Seite des mittleren Bypass-Weges 3 außerhalb des Kolbens des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs installiert. Hierbei sind die Konstruktionen des Stellglieds 4, welches an der hydraulischen Verstellpumpe 1 angeschlossen ist, des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs, welches angepasst ist, um die Strömungsrichtung des Hydraulikfluids, welches dem Stellglied 4 zugeführt wird, zu steuern, und die Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 6, welche auf der stromabwärtigen Seite des mittleren Bypass-Weges 3 installiert ist, dieselben wie die Konstruktionen aus der 3. Daher wird eine detaillierte Beschreibung der Konstruktion und des Betriebs eingespart. Dieselben Bezugszeichen sind im Hinblick auf dieselben Konstruktionen vergeben.
  • Die 5 ist eine Ansicht, welche eine Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Wie darin gezeigt ist, ist dort eine Vorsteuerpumpe (nicht gezeigt) vorgesehen, welche einen Vorsteuerdruck ausgibt und als eine Vorsteuersignal-Erzeugungseinheit 6 arbeitet, welche angepasst ist, um die Speisungsmenge Q1 der hydraulischen Verstellpumpe 1 zu steuern, ferner ein Fernsteuerventil (RCV: remote control valve) 15 zum Steuern eines Vorsteuersignals, welches von der Vorsteuerpumpe zu dem Wegeschaltventil 7 des mittleren Bypass-Typs zugeführt wird, ein Zweiwegeventil 14, bei welchem eine Einlassseite mit dem Wegeschaltventil 7 des mittleren Bypass-Typs verbunden ist und eine Auslassseite mit der hydraulischen Verstellpumpe 1 verbunden ist.
  • Daher wird der Vorsteuerdruck, welcher der linken und der rechten Seite des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs zugeführt wird, durch das Zweiwegeventil 14 gespeist, während des Betriebs des Fernsteuerventils 15, so dass die Speisungsmenge der hydraulischen Verstellpumpe 1 proportional zu dem Vorsteuerdruck geregelt wird (positives System). In dem Fall nämlich, dass der Vorsteuerdruck hoch ist, wird die Speisungsmenge der hydraulischen Verstellpumpe 1 vergrößert. In dem Fall, dass der Vorsteuerdruck niedrig ist, erfolgt die Steuerung derart, dass die Speisungsmenge der hydraulischen Verstellpumpe 1 vermindert wird.
  • Hierbei sind die Konstruktionen des Stellglieds 4, welches an der hydraulischen Verstellpumpe 1 angeschlossen ist, des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs, welches angepasst ist, um die Strömungsrichtung von Hydraulikfluid, welches dem Stellglied 4 zugeführt wird, zu steuern, und das Ventil 8 zum Einstellen der Speisungsmenge, welches angepasst ist, um die Speisungsmenge des Hydraulikfluids, welches dem Stellglied 7 zugeführt wird, zu regeln, dieselben wie die Konstruktionen der 3. Daher wird eine detaillierte Beschreibung der Konstruktionen und des Betriebs eingespart. Dieselben Bezugszeichen sind denselben Konstruktionen gegeben.
  • Die 6 ist eine Ansicht, welche eine Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge von hydraulischen Verstellpumpen gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Wie hierin gezeigt ist, kann das Ventil 8 zum Einstellen einer Speisungsmenge, welches in dem Stellglied-Zuführweg 5 zum Regeln der Speisungsmenge Q3 von Hydraulikfluid, welches von der hydraulischen Verstellpumpe 1 zu dem Stellglied 4 zugeführt wird, installiert ist, auf einer stromaufwärtigen Seite des mittleren Bypass-Weges 3 außerhalb des Kolbens des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs installiert sein.
  • Gleichzeitig sind die Konstruktionen des Stellglieds 4, welches an der hydraulischen Verstellpumpe 1 angeschlossen ist, des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs, welches angepasst ist, um die Strömungsrichtung von Hydraulikfluid, welches dem Stellglied 4 zugeführt wird, zu steuern, und das Fernsteuerventil 15, welches angepasst ist, um die hydraulische Verstellpumpe 1 zu steuern (positives System), durch Speisen eines Vorsteuerdruckes aus der Vorsteuerpumpe, zum Schalten des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs und zum Regeln der maximalen Speisungsmenge der hydraulischen Verstellpumpe 1, dieselben wie die Konstruktionen aus der 5. Daher wird eine detaillierte Beschreibung der Konstruktionen und des Betriebs eingespart. Dieselben Bezugszeichen sind im Hinblick auf dieselben Konstruktionen gegeben.
  • Wie in der 7 gezeigt ist, wird in einer Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge der hydraulischen Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung eine konstante Speisungsmenge, welche in dem Stellglied 4 benötigt wird, basierend auf dem Öffnungsbereich des Wegeschaltventils 7 des mittleren Bypass-Typs durch einen Differenzdruck ΔP zwischen einem Betriebsdruck, welcher von der hydraulischen Verstellpumpe 1 ausgegeben wird, und einem Betriebsdruck, welcher dem Stellglied 4 zugeführt wird, implementiert. Eine Speisungsmenge, welche nicht in dem Stellglied 4 benötigt wird, wird in den Hydrauliktank durch den mittleren Bypass-Weg 3 gespeist. Daher ist es möglich, eine Speisungsmenge, welche in dem Stellglied 4 benötigt wird, in dem Niedriggeschwindigkeitsmodus des Motors vollständig zuzuführen.
  • Weil nämlich der Hubstartpunkt des Kolbens, welcher angepasst ist, um Hydraulikfluid dem Stellglied 4 zuzuführen, in beidem nicht geändert wird, dem Hochgeschwindigkeitsmodus und dem Niedriggeschwindigkeitsmodus des Motors, ist es möglich, eine Erscheinung zu verhindern, dass das Nachstellungskontrollintervall (inching control interval) verkleinert wird. Zudem ist es möglich, weil die Speisungsmenge aus der hydraulischen Verstellpumpe 1 direkt dem Stellglied 4 zugeführt wird, eine Kavitation zu verhindern.
  • Die Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung hat die nachfolgenden Vorteile:
    Es ist möglich, einen Verlust in einer Speisungsmenge zu verhindern, weil eine bestimmte Dosierung (metering) aufrechterhalten wird, ungeachtet eines Lastdrucks eines Hydraulikzylinders in solch einer Art, dass eine Speisungsmenge basierend auf einem Differenzdruck zwischen einer hydraulischen Verstellpumpe und einem Hydraulikzylinder eingestellt wird.
  • Weil eine Speisungsmenge eines hydraulischen Fluids konstant einem Hydraulikzylinder in dem Niedriggeschwindigkeitsmodus des Motors zugeführt wird, wird eine Kavitation verhindert. Weil ein Nachstellkontrollintervall vergrößert wird, ist es möglich, eine Verminderung in der Arbeitsfähigkeit einer Einrichtung zu vermeiden.
  • Zudem, weil es möglich ist, dieselbe Wirkung wie bei der Belastungsmessung in beidem, dem negativen und positiven System, zu erreichen, wird eine konstante Speisungsmenge dem Hydraulikzylinder zugeführt, ungeachtet des Lastdruckes, um dadurch die Einrichtung genau steuern zu können.

Claims (8)

  1. Schaltung zum Regeln einer Speisungsmenge einer hydraulischen Pumpe, umfassend: – eine hydraulische Verstellpumpe (1), die an einen Motor angeschlossen ist; – ein Stellglied (4), welches an die hydraulische Verstellpumpe (1) angeschlossen ist; – ein Wegeschaltventil (7) des Typs mit einem mittleren Bypass, welches in einem Strömungsweg zwischen der hydraulischen Verstellpumpe (1) und dem Stellglied (4) installiert ist, zum Steuern eines Starts, eines Stopps und einer Richtungsschaltung des Stellglieds (4) während einer Schaltbetätigung; – ein Vorsteuersignal-Erzeugungsmittel (6), welches auf einer stromabwärtigen Seite eines mittleren Bypass-Weges des Wegeschaltventils (7) installiert ist, zum Steuern einer Speisungsmenge der hydraulischen Verstellpumpe (1); und – ein Speisungsmengen-Einstellventil (8), welches in einem Stellglied-Zuführweg des Wegeschaltventils (7) des Typs mit einem mittleren Bypass installiert ist, zum Regeln einer Speisungsmenge von Hydraulikfluid, welche dem Stellglied zugeführt wird, und einen Öffnungsbereich aufweist, welcher basierend auf einem Differenzdruck zwischen einem Druck einer stromaufwärtigen Seite und einem Druck einer stromabwärtigen Seite des Stellglied-Zuführwegs und ferner basierend auf einer elastischen Kraft einer Ventilfeder (16) geöffnet und geschlossen wird.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Speisungsmengen-Einstellventil (8) eine variable Öffnung (9) umfasst, welche geeignet ist, einen Differenzdruck zwischen einem Druck einer stromaufwärtigen Seite und einem Druck einer stromabwärtigen Seite des Stellglied-Zuführwegs zu erzeugen und welche einen Öffnungsbereich aufweist, der durch ein externes Signal gesteuert wird.
  3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Speisungsmengen-Einstellventil (8) in dem Inneren eines Kolbens des Wegeschaltventils (7) des Typs mit einem mittleren Bypass installiert ist.
  4. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Speisungsmengen-Einstellventil (8) außerhalb des Kolbens des Wegeschaltventils (7) des Typs mit einem mittleren Bypass installiert ist.
  5. Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Vorsteuersignal-Erzeugungsmittel (6) eine druckerzeugende Vorrichtung ist, welche aus einer Öffnung (6a) und einem Niederdruck-Ablassventil (6b) ausgebildet ist, zum Speisen eines Vorsteuerdruckes auf eine stromaufwärtige Seite des Vorsteuersignal-Erzeugungsmittels (6) und zum Regeln der Speisungsmenge der hydraulischen Verstellpumpe (1) basierend auf einem negativen System.
  6. Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Vorsteuersignal-Erzeugungsmittel (6) umfasst: eine Vorsteuerpumpe, welche einen Vorsteuerdruck ausgibt; ein Fernsteuerventil (15), welches angepasst ist, um den Vorsteuerdruck zu regeln, welcher an das Wegeschaltventil (7) des Typs mit einem mittleren Bypass angelegt wird; und ein Zweiwegeventil (14), welches einen Einlassbereich aufweist, der an dem Wegeschaltventil (7) des Typs mit einem mittleren Bypass angeschlossen ist, und einen Auslassbereich, der an der hydraulischen Verstellpumpe (1) angeschlossen ist, wobei die hydraulische Verstellpumpe (1) basierend auf einem positiven Speisungsmengensteuerverfahren gesteuert wird, so dass die Speisungsmenge der hydraulischen Verstellpumpe (1) proportional zu dem Vorsteuerdruck, welcher an dem Wegeschaltventil (7) des Typs mit einem mittleren Bypass angelegt wird, geregelt wird.
  7. Schaltung nach Anspruch 6, wobei das Speisungsmengen-Einstellventil (8), welches in dem Stellglied-Zuführweg installiert ist, innerhalb des Kolbens des Wegeschaltventils (7) des Typs mit einem mittleren Bypass installiert ist.
  8. Schaltung nach Anspruch 6, wobei das Speisungsmengen-Einstellventil (8), welches in dem Stellglied-Zuführweg installiert ist, außerhalb des Kolbens des Wegeschaltventils (7) des Typs mit einem mittleren Bypass installiert ist.
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