DE19735110A1 - Regelvorrichtung mit Druckmittler - Google Patents
Regelvorrichtung mit DruckmittlerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für mehrere in getrennte Arbeitsleitungen
fördernde Hydropumpen.
Eine Regelvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 geht aus der
0 133 870 B1 hervor. Aus dieser Druckschrift ist eine Regelvorrichtung für mehrere in
getrennte Arbeitsleitungen fördernde Hydropumpen bekannt. Die Doppel-Hydropumpen
werden durch eine auf eine gemeinsame Verstellvorrichtung einwirkende Regeleinheit
angesteuert, die einen Leistungsregler umfaßt. Ferner ist in der Regeleinheit ein
Druckmittler vorgesehen, der mit den getrennten Arbeitsleitungen der beiden
Hydropumpen verbunden ist und aus den in den getrennten Arbeitsleitungen herrschenden
Arbeitsdrücken einen gemittelten Arbeitsdruck erzeugt. Der gemittelte Arbeitsdruck dient
zur Ansteuerung der Verstellvorrichtung. Ein derartiger Druckmittler geht im Detail z. B.
aus der DE 34 07 827 C2 hervor. Der dort offenbarte Druckmittler umfaßt einen in einem
Kolbenraum verschiebbaren Stufenkolben, wobei zwischen dem Kolbenraum und dem
Stufenkolben eine erste und eine zweite Steuerkante gebildet sind. Die erste Steuerkante ist
mit einer ersten Druckleitung und die zweite Steuerkante mit einer zweiten Druckleitung
verbunden. Stromabwärts der Steuerkanten sind Ringnuten vorgesehen, die jeweils über
ein Rückschlagventil mit einer Ausgangsleitung verbunden sind. Der Stufenkolben wird
sowohl mit den in den Eingangsleitungen anstehenden Eingangsdrücken als auch mit dem
in der Ausgangsleitung anstehenden Ausgangsdruck beaufschlagt. Dabei ergibt sich eine
solche Einstellung des Stufenkolbens innerhalb des Kolbenraums, daß an der
Ausgangsleitung ein gemittelter Druck ansteht.
Nachteilig bei der bekannten Regelvorrichtung ist jedoch, daß eine Veränderung der
Gesamtregelcharakteristik, insbesondere der durch den Leistungsregler vorgegebenen
Gesamtleistung der beiden Doppelpumpen nicht auf einfacher Weise durch ein Steuersignal
veränderbar ist. Dies ist in der Praxis wünschenswert, da unterschiedliche Betriebszustande
eine unterschiedliche Betriebsleistung der Hydropumpen erfordern. Beim Wechsel der
Betriebszustände soll möglichst schnell zwischen verschiedenen Leistungsbegrenzungen
umgeschaltet werden können. Diese Problematik stellt sich nicht nur bei dem aus
0 133 820 B1 bekannten Leistungsregler, sondern auch bei anderen Regelvorrichtungen
für mehrere in getrennte Arbeitsleitungen fördernde Hydropumpen, z. B. bei einer Druck-
Regelvorrichtung oder einer Drehmoment-Regelvorrichtung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung für mehrere in
getrennte Arbeitsleitungen fördernde Hydropumpen anzugeben, die ein schnelles
Umschalten der Regelcharakteristik ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung
mit den gattungsbildenden Merkmalen löst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch Verändern des Ausgangsdrucks
des Druckmittlers eine besonders effiziente Veränderung der Regelcharakteristik der
Regelvorrichtung erreicht werden kann. Erfindungsgemäß ist an den Druckmittler ein
Geber vorgesehen, der den Druckmittler so beaufschlagt, daß der von dem Druckmittler
erzeugte gemittelte Arbeitsdruck nicht nur von den in den Arbeitsleitungen herrschenden
einzelnen Arbeitsdrücken, sondern zusätzlich von einem auf den Geber einwirkenden
Gebersignal abhängig ist.
Die Ansprüche 2 bis 11 beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Druckmittler kann entsprechend Anspruch 2 einen Ventilkolben aufweisen, wobei der
Geber über eine erste Druckmittler-Feder den Ventilkolben elastisch beaufschlagt. Durch
die dabei von dem Geber auf den Ventilkolben ausgeübte Zusatzkraft wird eine dem
Gebersignal proportionale Verstellung des Ventilkolbens bewirkt und dadurch der
Ausgangsdruck des Druckmittlers in Abhängigkeit von dem Gebersignal und weiterhin in
Abhängigkeit von den Arbeitsdrücken der mit dem Druckmittel verbundenen
Arbeitsleitungen variiert. Entsprechend Anspruch 3 kann an dem Ventilkolben eine zweite
Druckmittler-Feder angreifen, die den Ventilkolben entgegengesetzt zu dem Geber
beaufschlagt, so daß der Ventilkolben durch die beiden Druckmittler-Federn in seinem
Kolbengehäuse zentriert ist. Die Vorspannung zumindest einer der Druckmittler-Federn ist
entsprechend Anspruch 4 vorteilhaft justierbar, um eine Feinabstimmung des
Druckmittlers zu ermöglichen. Entsprechend Anspruch 5 kann der Geber ein
Elektromagnet und das Gebersignal somit eine elektrisches Signal sein. Der Elektromagnet
gewährleistet ein schnelles Ansprechen des Druckmittlers und somit der Regelvorrichtung
auf das elektrische Gebersignal.
Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung hat besondere Vorteile, wenn jeder
Hydrompumpe entsprechend Anspruch 6 jeweils eine separate Verstellvorrichtung
zugeordnet ist und jede Verstellvorrichtung von dem Druckmittler angesteuert wird. Dabei
können zwei konventionelle Ventileinheiten Verwendung finden, wie sie üblicherweise an
Einzel-Hydropumpen eingesetzt werden. Für eine Doppel-Hydropumpe oder Mehrfach-
Hydropumpe sind daher keine besonderen Ventileinheiten zu konstruieren oder
herzustellen, was den Kostenaufwand deutlich reduziert. Es ist jedoch notwendig, die
Ventileinheiten durch ein einheitliches Steuersignal gemeinsam anzusteuern, und über
dieses gemeinsame Steuersignal die Regelcharakteristik beider Regeleinheiten einheitlich
zu verändern. Wenn die Ventileinheiten z. B. als Leistungsregler arbeiten, kann durch den
durch den Druckmittler erzeugten gemittelten Arbeitsdruck die Gesamtleistung der beiden
Hydropumpen vorgegeben werden. Da erfindungsgemäß der gemittelte Arbeitsdruck durch
den an dem Druckmittler vorgesehene Geber zusätzlich variierbar ist, kann durch ein z. B.
elektrisches Steuersignal, welches auf den z. B. als Elektromagneten ausgebildeten Geber
einwirkt, die Gesamtleistung der Hydropumpen schnell und effektiv verändert werden und
somit den Betriebsbedingungen angepaßt werden.
Der Leistungsregler kann entsprechend Anspruch 8 dabei durch einen sogenannten
Hyperbelregler gebildet werden, in dem jede Verstellvorrichtung über einen Schwenkhebel
mit zugehörigen Leistungsregelventilen in Verbindung steht und der von dem Druckmittler
erzeugte gemittelte Arbeitsdruck über einen an dem Schwenkhebel angreifenden
Steuerschieber und den Schwenkhebel auf das Leistungsregelventil übertragen wird.
Entsprechend Anspruch 9 kann der Steuerschieber in einen das Verdrängungsvolumen
verstellenden Stellkolben integriert sein. Dabei ist der Hebelarm, mit welchem der
Steuerschieber an dem Schwenkhebel angreift, von der Stellung des Stellkolbens und somit
von dem Verdrängungsvolumen der zugehörigen Hydropumpe abhängig.
Entsprechend Anspruch 10 kann die Regeleinheit für jede Verstellvorrichtung ein separates
Hubregelventil aufweisen, das die Ausschwenkung der zugeordneten Hydropumpe in
Abhängigkeit von einem Stelldruck regelt. Der Stelldruck wird dem Hubregelventil mittels
einer jeder Hydropumpe separat zugeordneten Stelldruckleitung zugeführt. Dabei ist das
Hubregelventil über eine Hubregelventil-Feder mit dem Stellkolben elastische verbunden.
Unterhalb der Leistungsregel-Kennlinie (Hyperbel-Kennlinie) des durch das
Leistungsregelventil, den Schwenkhebel und den Steuerschieber gebildeten
Leistungsreglers wird das Verdrängungsvolumen der entsprechenden Hydropumpe in
Abhängigkeit von dem in der Stelldruckleitung herrschenden Stelldruck durch das
Hubregelventil geregelt. Bei Überschreiten der Leistungsregler-Kennlinie durch das
eingestellte Verdrängungsvolumen bzw. den sich in der Arbeitsleitung einstellenden
Arbeitsdruck greift der Leistungsregler ein und regelt das Verdrängungsvolumen
entsprechend der Leistungsregler-Kennlinie (Hyperbel-Kennlinie, Kennlinie gleicher
Leistung) zurück. Entsprechend Anspruch 11 kann die Regeleinheit für jede
Verstellvorrichtung zusätzlich oder auch alternativ ein separates Druckabschneideventil
aufweisen, das mit dem Arbeitsdruck in der zugehörigen Arbeitsleistung beaufschlagt wird
und den Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung auf einen vorgegebenen Maximaldruck
begrenzt. Ein weiteres Ausschwenken der entsprechenden Hydropumpe wird bei
Überschreiten des Maximaldrucks in der Arbeitsleitung verhindert.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung in einem
hydraulischen Prinzipschaltbild; und
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des bei der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung
verwendeten Druckmittlers.
Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung wird anhand von Fig. 1 näher beschrieben. Die
Regelvorrichtung des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels arbeitet als kombinierter
Leistungsregler und Druckregler. Zusätzlich ist das Verdrängungsvolumen jeder einzelnen
Hydropumpe im Rahmen der durch den Leistungsregler und den Druckregler
vorgegebenen Regelgrenzen durch einen auf ein Hubregelventil einwirkenden Stelldruck
separat ansteuerbar. Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung kann jedoch auch bei nach
anderen Regelprinzipien arbeitenden Regelvorrichtungen, die sich eines Druckmittlers
bedienen, Verwendung finden.
Die allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete erfindungsgemäße Regelvorrichtung
dient zum Ansteuern zweier in getrennte Arbeitsleitungen 1a bzw. 1b fördernder
Hydropumpen 2a und 2b. Die Hydropumpen 2a und 2b werden über eine gemeinsame
Antriebswelle 3 z. B. von einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor angetrieben. Die
Hydropumpen 2a bzw. 2b saugen Druckfluid über eine zugeordnete, mit einem
Druckfluid-Tank 4 verbundene Saugleitung 5a bzw. 5b an und speisen das Druckfluid
unter einem Arbeitsdruck in die Arbeitsleitungen 1a bzw. 1b ein. In dem
Ausführungsbeispiel arbeiten die beiden Hydropumpen 2a und 2b als Doppelhydropumpe.
können jedoch auch im Rahmen der Erfindung noch weitere Hydropumpen vorgesehen
sein.
Jeder Hydropumpe 2a und 2b ist eine Verstellvorrichtung 6a bzw. 6b zugeordnet, die der
Verstellung des Verdrängungsvolumen Vg zwischen einem Minimalwert Vg min und einem
Maximalwert Vg max dient. Zum besseren Verständnis der Erfindung sind in Fig. 1 die
Verstellvorrichtungen in Richtung auf das maximale Verdrängungsvolumen Vg max und das
minimale Verdrängungsvolumen Vg min durch einen Doppelpfeil gekennzeichnet. Jede
Verstellvorrichtung 6a, 6b besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei
Verstellkolben 7a bzw. 7b und 8a bzw. 8b, die in Stellzylindern 9a bzw. 9b und 10a bzw.
10b bewegbar sind. Die Verstellkolben 7a und 8a bzw. 7b und 8b verstellen je nach
Kolbenhub das Verdrängungsvolumen der zugeordneten Hydropumpe 2a bzw. 2b.
Für jede Hydropumpe 2a bzw. 2b ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein
Leistungsregler vorgesehen, der ein Leistungsregelventil 11a bzw. 11b umfaßt. In den
Stellkolben 7a und 7b ist jeweils ein Steuerschieber 12a bzw. 12b vorgesehen, der durch
jeweils einen in dem Stellkolben 7a bzw. 7b ausgebildeten Druckraum 13a bzw. 13b
beaufschlagbar ist. Der Druckraum 13a bzw. 13b ist über eine in dem Stellkolben 7a bzw.
7b ausgebildete Verbindungsleitung 14a bzw. 14b mit dem zugeordneten Stellzylinder 9a
bzw. 9b verbunden. Eine Erhöhung des Drucks in dem Stellzylinder 9a bzw. 9b bewirkt
eine Verschiebung des Stellkolbens 7a und 7b in Fig. 1 nach links in Richtung auf
maximales Verdrängungsvolumen Vg max. Gleichzeitig wird der Steuerschieber 12a bzw.
12b über die Verbindungsleitung 14a bzw. 14b und den Druckraum 13a bzw. 13b in zur
Bewegungsrichtung des Stellkolbens 7a bzw. 7b senkrechter Richtung beaufschlagt und
wirkt auf einen feststehenden, an einem Lager 15a bzw. 15b gelagerten Schwenkhebel 16a
bzw. 16b ein. Der dem Steuerschieber 12a bzw. 12b gegenüberliegende Arm des
Schwenkhebels 16a bzw. 16b wirkt über ein Gestänge 17a bzw. 17b auf das
Leistungsregelventil 11a bzw. 11b. Der Ventilkolben des Leistungsregelventils 11a bzw.
11b wird dabei gegen eine vorzugsweise justierbare Leistungsregelventil-Feder 18a bzw.
18b verschoben, so daß über das Leistungsregelventil 11a bzw. 11b, das noch zu
beschreibende Hubregelventil 19a bzw. 19b und das ebenfalls noch zu beschreibende
Druckabschneideventil 20a bzw. 20b und die Leitung 21a bzw. 21b der Stellzylinder 10a
bzw. 10b des jeweils gegenüberliegenden Stellkolbens 8a bzw. 8b mit dem Druck pm
beaufschlagt wird. Dadurch wird die Hydropumpe 2a bzw. 2b in Richtung auf minimales
Fördervolumen Vg min zurückgeschwenkt.
Da der Hebelarm, mit welchem der Steuerschieber 12a bzw. 12b an dem Schwenkhebel
16a bzw. 16b angreift, von der Stellung des Stellkolbens 7a bzw. 7b und somit von dem
Verdrängungsvolumen Vg der Hydropumpe 2a und 2b abhängt, ergibt sich insgesamt eine
hyperbolische Kennlinie zwischen dem in den Leitungen 22a bzw. 22b anstehenden
gemittelten Arbeitsdruck pm und dem Verdrängungsvolumen Vg der entsprechende
Hydropumpe 2a und 2b. Die hyperbolische Leistungsregler-Kennlinie stellt dabei in einem
Arbeitsdruck-Verdrängungsvolumen-Diagramm eine Kennlinie konstanter Arbeitsleistung
dar, so daß der Leistungsregler den Arbeitsbereich der entsprechenden Hydropumpe 2a
bzw. 2b auf eine Maximalleistung begrenzt.
Vor dem Ansprechen des Leistungsregelventils 11a bzw. 11b, d. h. vor Erreichen der
Maximalleistung regelt das Hubregelventil 19a bzw. 19b das Verdrängungsvolumen Vg der
entsprechenden Hydropumpe 2a und 2b. Die hydraulischen Steuereingänge Y1 und Y2 sind
über Stelldruckleitungen 23a und 23b mit den jeweiligen Hubregelventil 19a bzw. 19b
verbunden. Durch das über die Eingänge Y1 bzw. Y2 in Form eines Stelldrucks zugeführte
Stellsignal wird der Ventilkolben des Hubregelventils 19a bzw. 19b gegen eine
vorzugsweise justierbare erste Hubregelventil-Feder 24a bzw. 24b verschoben. Je größer
der Stelldruck an dem Eingang Y1 bzw. Y2 ist, desto mehr wird der Stellkolben 8a bzw.
8b mit entsprechenden Arbeitsdruck p1 bzw. p2 beaufschlagt und die zugehörige
Hydropumpe 2a bzw. 2b in Richtung auf minimales Verdrängungsvolumen Vg min
zurückgeschwenkt. Das Verdrängungsvolumen Vg der Hydropumpe 2a bzw. 2b ist daher
dem Stelldruck an den Eingängen Y1 und Y2 umgekehrt proportional (negativer
Regelcharakteristik). Eine Rückkopplung der Stellposition der Verstellvorrichtung 6a bzw.
6b auf das Hubregelventil 19a bzw. 19b erfolgt über den Verlängerungsarm 25a bzw. 25b
und die zweite Hubventil-Feder 26a bzw. 26b. Das den Eingängen Y1 und Y2 zugeführte
Stellsignal kann z. B. auch ein elektrisches Signal sein.
Zusätzlich ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel für jede Hydropumpe 2a
bzw. 2b ein Druckabschneideventil 20a bzw. 20b vorgesehen. Der Ventilkolben des
Druckabschneideventils 20a bzw. 20b wird durch den in der Arbeitsleitung 1a bzw. 1b der
entsprechenden Hydropumpe 2a bzw. 2b herrschenden Arbeitsdruck p1 bzw. p2 gegen eine
vorzugsweise justierbare Druckabschneideventil-Feder 27a bzw. 27b beaufschlagt. Wenn
der Arbeitsdruck p1 bzw. p2 in der entsprechenden Arbeitsleitung 1a bzw. 1b ansteigt,
wird der Ventilkolben des Druckabschneideventils 20a bzw. 20b so verschoben, daß der
Stellkolben 8a bzw. 8b zunehmend über die Leitung 21a bzw. 21b und das
Druckabschneideventil 20a bzw. 20b mit dem Arbeitsdruck p1 bzw. p2 beaufschlagt wird
und somit die zugeordnete Hydropumpe 2a bzw. 2b in Richtung auf minimales
Verdrängungsvolumen Vg min zurückschwenkt. Das Druckabschneideventil 20a bzw. 20b
bewirkt daher eine Druckbegrenzung in der entsprechenden Arbeitsleitung 1a bzw. 1b.
Die Regelcharakteristik der aus dem Leistungsregelventil 11a bzw. 11b, dem
Hubregelventil 19a bzw. 19b und dem Druckabschneideventil 20a bzw. 20b bestehenden
Ventileinheit kann daher dahingehend zusammengefaßt werden, daß das
Leistungsregelventil die Leistung der Hydropumpe 2a bzw. 2b auf eine maximale Leistung
begrenzt, während das Druckabschneideventil 20a bzw. 20b den Arbeitsdruck in den
Arbeitsleitungen 1a bzw. 1b begrenzt. Innerhalb des durch diese Begrenzungen
festgelegten Regelbereichs wird das Verdrängungsvolumen Vg durch den den
hydraulischen Eingängen Y1 bzw. Y2 zugeführten Stelldruck vorgegeben.
Die erfindungsgemäße hydraulische Regeleinheit umfaßt neben den vorstehend
geschilderten Ventileinheiten 11a, 19a, 20a bzw. 11b, 19b, 20b ferner einen Druckmittler
30, der über Verbindungsleitungen 31a bzw. 31b mit den Arbeitsleitungen 1a bzw. 1b in
Verbindung steht. Ein Ventilkolben 32 des Druckmittlers 30 wird durch die in den
Arbeitsleitungen 1a bzw. 1b herrschenden Arbeitsdrücke p1 bzw. p2 beaufschlagt. Der
Druckmittler 30 dient zur Erzeugung eines gemittelten Arbeitsdrucks pm, der über die
bereits beschriebenen Verbindungsleitungen 22a bzw. 22b der Verstellvorrichtung 6a bzw.
6b zugeführt wird. In Gegenrichtung wird der Ventilkolben 32 durch den gemittelten
Arbeitsdruck pm beaufschlagt, so daß sich an den Ventilkolben 32 bei Außerachtlassung
der erfindungsgemäßen Weiterbildung ein gemittelter Arbeitsdruck pm einstellt, der dem
arithmetischen Mittel zwischen den beiden Arbeitsdrücken p1 und p2 entspricht. Das
Gleichgewicht an dem Ventilkolben 32 wird jedoch durch einen erfindungsgemäßen Geber
33 gestört, der an dem Ventilkolben 32 über eine zwischen dem Geber 33 und dem
Ventilkolben 32 angeordnete erste Druckmittler-Feder 34 angreift. Der Geber 33 ist daher
mit dem Ventilkolben 32 elastisch gekoppelt. An dem gegenüberliegenden Ende greift an
dem Ventilkolben 32 eine vorzugsweise justierbare zweite Druckmittler-Feder 35 an, so
daß der Geber 33 den Ventilkolben 32 gegen die zweite Druckmittler-Feder 35
beaufschlagt. Der Geber 33 ist vorzugsweise ein Elektromagnet und wird über elektrische
Verbindungskabel 36 mit einem elektrischen Gebersignal angesteuert.
Wie bereits beschrieben, wird durch den gemittelten Arbeitsdruck pm die Maximalleistung
der Hydropumpen 2a bzw. 2b vorgegeben. Durch Verändern der Gleichgewichtslage des
Ventilkolbens 32 des Druckmittlers 30 mittels des Gebers 33 kann somit der gemittelte
Arbeitsdruck pm abweichend von dem arithmetischen Mittel der beiden Arbeitsdrücke p1
und p2 innerhalb gewisser Grenzen variiert werden, was zu einer Veränderung der
Maximalleistung der beiden Hydropumpen 2a und 2b führt. Durch die erfindungsgemäße
Anordnung des Gebers 33 an dem Druckmittler 30 kann somit in konstruktiv relativ
einfacher und kostengünstiger Bauweise die Regelvorrichtung 1 so erweitert werden, daß
die Maximalleistung der beiden Hydropumpen 2a und 2b durch das den Geber 33
verstellende, vorzugsweise elektrische Gebersignal innerhalb gewisser Grenzen
veränderbar ist. Bei einem Wechsel des Betriebszustands der erfindungsgemäßen
Regelvorrichtung kann daher die Maximalleistung der Hydropumpen 2a und 2b durch das
auf Gebersignal relativ einfach und schnell verändert werden.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte konstruktive Ausbildung des Druckmittlers 30 in einer
Schnittdarstellung.
Der insgesamt mit 30 bezeichnete Druckmittler weist einen als Stufenkolben ausgebildeten
Ventilkolben 32 auf, dessen zwei gleichsinnige Stufenflächen 40 und 41 gleich groß sind.
Die zu den Stufenflächen 40 und 41 gegensinnig angeordnete Arbeitsfläche 42 weist eine
Fläche A auf, die gleich der Summe der Flächen A1 und A2 der beiden Stufenflächen 40
und 41 ist. Der Ventilkolben 32 ist in einem Gehäuse 43 angeordnet, von welchem nur die
inneren Arbeitsräume dargestellt sind. So weist das Gehäuse einen ersten Arbeitsraum 44
auf, in welchen die Zuleitung 31a mit dem Arbeitsdruck p1 einmündet. Des weiteren ist
ein zweiter Arbeitsraum 45 vorgesehen, an welchen die Zuleitung 31b mit dem zweiten
Arbeitsdruck p2 angeschlossen ist. Jedem der beiden Arbeitsräume 44 und 45 bzw. den
Steuerkanten 46 und 47 der Stufenflächen 40 und 41 ist eine Ringnut 48 bzw. 49
zugeordnet. Die Steuerkanten 46 und 47 wirken dabei jeweils mit einer Kante der
Ringnuten 48 bzw. 49 zusammen. Aus den Ringnuten 48 und 49 führen je ein Ableitung
50 bzw. 51 weg. In jeder der Ableitungen 50 und 51 ist je ein Rückschlagventil 52 bzw.
53 angeordnet. Beide Ableitungen 50 und 51 sind mit einer Leitung 22 vereinigt, von
welcher wiederum eine Abzweigung 54 zu der Arbeitsfläche 42 und eine weitere
Abzweigung 55 zu den Verbindungsleitungen 22a und 22b führt. Die Steuerkanten 46, 47
bilden jeweils mit einer Kante der zugehörigen Ringnut 48 bzw. 49 Drosseln die mit 56
und 57 bezeichnet sind.
Der Druckmittler 30 arbeitet folgendermaßen:
Werden die Arbeitsdrücke p1 und p2 über die Zuleitungen 31a und 31b dem Druckmittler 30 zugeleitet, so wirken diese Drücke p1 und p2 auf die Stufenflächen 40 bzw. 41 des Ventilkolbens 32 ein. Sie werden den Ventilkolben 32 nach rechts verschieben, so daß die Steuerkanten 46 bzw. 47 der Ringnuten 48 bzw. 49 freigegeben sind. Damit kann das Druckfluid in die Ableitungen 50 bzw. 51 eindringen und über die Rückschlagventile 52 und 53 in die Leitung 22 gelangen.
Werden die Arbeitsdrücke p1 und p2 über die Zuleitungen 31a und 31b dem Druckmittler 30 zugeleitet, so wirken diese Drücke p1 und p2 auf die Stufenflächen 40 bzw. 41 des Ventilkolbens 32 ein. Sie werden den Ventilkolben 32 nach rechts verschieben, so daß die Steuerkanten 46 bzw. 47 der Ringnuten 48 bzw. 49 freigegeben sind. Damit kann das Druckfluid in die Ableitungen 50 bzw. 51 eindringen und über die Rückschlagventile 52 und 53 in die Leitung 22 gelangen.
Sind die beiden Arbeitsdrücke gleich groß, also p1 = p2, so wird sich über die Leitung 22
und die Abzweigung 54 der Druck p1 = p2 an der Arbeitsfläche 42 aufbauen. Hierdurch
wird auf den Ventilkolben 32 von beiden Seiten mit gleichen Kräften eingewirkt. Die
rechte Anschlagposition des Ventilkolbens 32 ist folglich bei Identität der Arbeitsdrücke
die Gleichgewichtsstellung, da der gemittelte Druck pm identisch ist mit den jeweiligen
Arbeitsdrücken p1 und p2.
Tritt jedoch der Fall auf, daß einer der beiden Arbeitsdrücke p1, p2 höher ist, wird sich die
Gleichgewichtsstellung des Ventilkolbens 32 verändern. Ist beispielsweise der Druck p2
größer als der Druck p1, dann wird, nachdem der Ventilkolben 32 in seine rechte
Anschlagstellung geschoben wurde, das Druckfluid mit dem höheren Druck p2, nachdem
es durch die Ableitung 51 hindurchfließt, in die Leitung 22 fließen. Hierdurch wird das
Rückschlagventil 52 geschlossen. Der Druck p2 steht an der Arbeitsfläche 42. Da nunmehr
der höhere Druck p2 an der Arbeitsfläche 42 ansteht, ist die auf dieser Seite erzeugte,
Links-Schubkraft größer als die von den Drücken p1 und p2 an den Stufenflächen 40, 41
verursachte Rechts-Schubkraft. Der Ventilkolben 32 wird folglich nach links verschoben
bis die Steuerkante 47 der Stufenfläche 41 den Druckfluidstrom mit dem Druck p2 soweit
drosselt, daß das Kräftegleichgewicht wieder hergestellt ist. Dieses Gleichgewicht ist dann
erreicht, wenn die Arbeitsdrücke gemittelt sind, also wenn gilt:
pm = p1/2 + p2/2
Der Ventilkolben 32 wird folglich je nach Differenz zwischen den beiden Betriebsdrücken
p1 und p2 den Druckfluidstrom mehr oder weniger drosseln oder auch ganz freigeben. Er
wird jedoch immer eine Gleichgewichtsstellung einnehmen können.
Wie bereits erwähnt, kann der Druckmittler in gleicher Weise wie dies anhand der
Zeichnung für zwei Arbeitsdrücke beschreiben wurde, auch für die Arbeitsdrücke von
mehr als zwei Arbeitsleitungen ausgelegt werden. Immer wird der Ventilkolben 32 in seine
Gleichgewichtsstellung geschoben, so daß die mehreren Arbeitsdrücke an den mehreren
gleich großen Flächen über die Steuerkanten und Rückschlagventile mit dem Druck an der
Arbeitsfläche 42 im Gleichgewicht stehen.
Die Druckverhältnisse an dem Ventilkolben 32 ergeben sich auch aus der folgenden
Gleichgewichtsbetrachtung: Wenn die Stufenfläche 40 die Fläche A1, die Stufenfläche 41
die Fläche A2 und die Arbeitsfläche 42 die Fläche A hat und ferner gilt:
A1 = A2 = 1/2A
ergibt sich die Gleichgewichtsbeziehung:
p1 × A1 + p2 × A2 = pm × A
(p1 + p2) 1/2A = pm × A
pm = p1/2 + p2/2
Erfindungsgemäß wird die Gleichgewichtslage des Ventilkolbens 32 des Druckmittlers 30
nicht nur durch die Arbeitsdrücke p1 und p2 sondern auch durch den Geber 33 zusätzlich
beeinflußt. Der vorzugsweise als Elektromagnet ausgebildete Geber 33 ist über die erste
Druckmittler-Feder 34 und eine Verlängerung 60 elastisch mit dem Ventilkolben 32
verbunden. An der gegenüberliegenden Seite des Ventilkolbens 32 ist ebenfalls eine
Verlängerung 61 vorgesehen. Zwischen dem Gehäuse 43 und der Verlängerung 61 des
Ventilkolbens 32 ist eine zweite Druckmittler-Feder 35 vorgesehen, die im dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiel justierbar ist. Ein Stößel 62 des Gebers 33 wird in seiner
axialen Position durch ein über die elektrischen Leitungen 35 zugeführte Gebersignal
beeinflußt und übt über die erste Druckmittler-Feder 32 eine entsprechende Kraft auf den
Ventilkolben 32 aus, die diesen in Fig. 2 nach rechts verschiebt.
Durch die zweite Druckmittel-Feder 35 wird eine entsprechende Gegenkraft ausgeübt, so
daß sich eine Gleichgewichtslage ergibt. Bei einer Verschiebung des Ventilkolbens 32 in
Fig. 2 nach rechts erhöht sich der gemittelte Arbeitsdruck pm in der Leitung 22 und stellt
somit nicht mehr exakt das arithmetische Mittel aus den Arbeitsdrücken p1 und p2 dar. Wie
bereits beschrieben kann dadurch z. B. die Leistungsbegrenzung der Leistungsregler
beeinflußt werden. Das Ausmaß der Variationen des gemittelten Arbeitsdrucks pm durch
den Geber 33 ist mittels der justierbaren zweiten Druckmittler-Feder 35 einstellbar. Bei
der in dem Ausführungsbeispiel dargestellten Konzeption der Regeleinheit aus zwei jeweils
den Hydropumpen 2a und 2b zugeordneten hydraulischen Einzelreglern und der
Verwendung eines zentralen Druckmittlers 30 kann durch den Geber 33 erreicht werden,
daß die Hydropumpen 2a und 2b trotz der Verwendung von hydraulischen Einzelreglern
weitgehend parallel aus bzw. zurückschwenken.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel begrenzt, insbesondere
kann der erfindungsgemäß variierte Druckmittler 30 auch in Verbindung mit nach anderen
Regelcharakteristiken arbeitenden Regeleinheiten zur Anwendung kommen, die z. B.
lediglich eine Druckabschneidung und keine Leistungsregelung vorsehen oder als
sogenannte Load-Sensing-Regler ausgelegt sind.
Claims (11)
1. Regelvorrichtung (1) für mehrere in getrennte Arbeitsleitungen (1a, 1b) fördernde
Hydropumpen (2a, 2b) mit
zumindest einer Verstellvorrichtung (6a, 6b) zum Verstellen der Verdrängungsvolumina (Vg) der Hydropumpen (2a, 2b), und
einer einen Druckmittler (30) aufweisenden hydraulischen Regeleinheit (30, 11a, 11b, 19a, 19b, 20a, 20b) zum Ansteuern der zumindest einen Verstellvorrichtung (6a, 6b), wobei der Druckmittler (30) mit den getrennten Arbeitsleitungen (1a, 1b) der Hydropumpen (2a, 2b) verbunden ist und aus den in den getrennten Arbeitsleitung (1a, 1b) herrschenden Arbeitsdrücken (p1, p2) einen gemittelten Arbeitsdruck (pm) erzeugt, der zur Ansteuerung der zumindest einen Verstellvorrichtung (6a, 6b) dient,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckmittler (30) mit einem Geber (33) zusätzlich so beaufschlagbar ist, daß der gemittelten Arbeitsdruck (pm) nicht nur von den in den Arbeitsleitungen (1a, 1b) herrschenden Arbeitsdrücken (p1, p2), sondern zusätzlich von einem auf den Geber (33) einwirkenden Gebersignal abhängig ist.
zumindest einer Verstellvorrichtung (6a, 6b) zum Verstellen der Verdrängungsvolumina (Vg) der Hydropumpen (2a, 2b), und
einer einen Druckmittler (30) aufweisenden hydraulischen Regeleinheit (30, 11a, 11b, 19a, 19b, 20a, 20b) zum Ansteuern der zumindest einen Verstellvorrichtung (6a, 6b), wobei der Druckmittler (30) mit den getrennten Arbeitsleitungen (1a, 1b) der Hydropumpen (2a, 2b) verbunden ist und aus den in den getrennten Arbeitsleitung (1a, 1b) herrschenden Arbeitsdrücken (p1, p2) einen gemittelten Arbeitsdruck (pm) erzeugt, der zur Ansteuerung der zumindest einen Verstellvorrichtung (6a, 6b) dient,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckmittler (30) mit einem Geber (33) zusätzlich so beaufschlagbar ist, daß der gemittelten Arbeitsdruck (pm) nicht nur von den in den Arbeitsleitungen (1a, 1b) herrschenden Arbeitsdrücken (p1, p2), sondern zusätzlich von einem auf den Geber (33) einwirkenden Gebersignal abhängig ist.
2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckmittler (30) einen Ventilkolben (32) aufweist, der über eine erste
Druckmittler-Feder (34) von dem Geber (33) elastisch beaufschlagbar ist.
3. Regelvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Ventilkolben (32) des Druckmittlers (30) eine zweite Druckmittler-Feder (35)
angreift, die den Ventilkolben (32) entgegengesetzt zu dem Geber (33) beaufschlagt.
4. Regelvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspannung zumindest einer der Druckmittler-Federn (34, 35) justierbar ist.
5. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Geber (33) ein Elektromagnet und das Gebersignal ein elektrisches Signal ist.
6. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Hydropumpe (2a, 2b) jeweils eine separate Verstellvorrichtung (6a, 6b) zugeordnet ist, und
daß die Regeleinheit (30, 11a, 11b, 19a, 19b, 20a, 20b) jede Verstellvorrichtung (6a, 6b) in Abhängigkeit von dem Arbeitsdruck (p1; p2), der in der Arbeitsleitung (1a, 1b), der zugeordneten Hydropumpe (2a; 2b) herrscht, und dem gemittelten Arbeitsdruck (pm) ansteuert.
daß jeder Hydropumpe (2a, 2b) jeweils eine separate Verstellvorrichtung (6a, 6b) zugeordnet ist, und
daß die Regeleinheit (30, 11a, 11b, 19a, 19b, 20a, 20b) jede Verstellvorrichtung (6a, 6b) in Abhängigkeit von dem Arbeitsdruck (p1; p2), der in der Arbeitsleitung (1a, 1b), der zugeordneten Hydropumpe (2a; 2b) herrscht, und dem gemittelten Arbeitsdruck (pm) ansteuert.
7. Regelvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regeleinheit (30, 11a, 11b, 19a, 19b, 20a, 20b) für jede Verstellvorrichtung ein
separates Leistungsregelventil (11a, 11b) aufweist.
8. Regelvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Verstellvorrichtung (6a, 6b) über einen Schwenkhebel (16a, 16b) mit dem
zugehörigen Leistungsregelventil (11a, 11b) in Verbindung steht und der gemittelte
Arbeitsdruck (pm) über einen an dem Schwenkhebel (16a, 16b) angreifenden
Steuerschieber (12a, 12b) und den Schwenkhebel (16a, 16b) auf das Leistungsregelventil
(11a, 11b) einwirkt.
9. Regelvorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerschieber (12a, 12b) in einem das Verdrängungsvolumen (Vg) verstellenden
Stellkolben (7a, 7b) integriert ist und der Hebelarm, mit welchem der Steuerschieber (12a,
12b) an dem Schwenkhebel (16a, 16b) angreift, von der Stellung des Stellkolbens (7a, 7b)
und somit von dem Verdrängungsvolumen (Vg) der zugehörigen Hydropumpe (2a, 2b)
abhängig ist.
10. Regelvorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regeleinheit (30, 11a, 11b, 19a, 19b, 20a, 20b) für jede Verstellvorrichtung (6a,
6b) ein separates Hubregelventil (19a, 19b) aufweist, das die Ausschwenkung der
zugeordneten Hydropumpe (2a, 2b) in Abhängigkeit von einem Stelldruck regelt, der dem
Hubregelventil (19a, 19b) mittels jeweils einer jeder Hydropumpe (2a, 2b) separat
zugeordneten Stelldruckleitung (23a, 23b) zugeführt wird, wobei das Hubregelventil (19a,
19b) über eine Hubregelventil-Feder (26a, 26b) mit dem Stellkolben (7a, 7b) elastisch
verbunden ist.
11. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regeleinheit (30, 11a, 11b, 19a, 19b, 20a, 20b) für jede Verstellvorrichtung (6a,
6b) ein separates Druckabschneideventil (20a, 20b) aufweist, das mit dem Arbeitsdruck
(p1; p2), der in der Arbeitsleitung (1a, 1b) der zugeordneten Hydropumpe (2a, 2b)
herrscht, beaufschlagt ist und die Ausschwenkung der zugeordneten Hydropumpe (2a, 2b)
begrenzt, wenn ein vorgegebener Maximaldruck in der Arbeitsleitung (1a, 1b)
überschritten ist.
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