DE2331617A1

DE2331617A1 - Regeleinrichtung fuer hydropumpen

Info

Publication number: DE2331617A1
Application number: DE2331617A
Authority: DE
Inventors: Paul Bosch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-06-22
Filing date: 1973-06-22
Publication date: 1975-01-16
Also published as: US3891354A; JPS5037001A; FR2234799A5

Description

R. 1522

14.6.1975 Wd/Gü

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, STUTTGART Regeleinrichtung; für Hydropumpen

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zum Begrenzen des Druckes und des Drehmoments wenigstens zweier, von einer gemeinsamen Antriebsmaschine angetriebener, gekoppelter und verstellbarer Pumpen, sowie zum Verhindern des Überlastens und Abwürgens der Antriebsmaschine, wobei der Förderdruck der Pumpen derart auf die Regeleinrichtung einwirkt, daß die Fördermenge der Pumpen verringerbar ist.

Bei Baggern und Arbeitsmaschinen, bei denen mehrere Hydromotoren (Arbeitszylinder) gleichzeitig mit verschiedenen, durch die Lasten aufgezwungenen Drücken arbeiten müssen, ist es· bekannt, die Hydromotoren in wenigstens zwei getrennten Kreisen anzuordnen. Jeder Kreis wird von einer'Hydropumpe beliefert. Deren Fördermengen werden von Reglern so eingestellt, daß das Drehmoment der Antriebsmaschine voll ausgenutzt wird, eine

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Überlastung aber vermieden wird"(sogenannte Einzel- oder Summenleistungsregler). Beide Pumpen werden dabei synchron verstellt. Die synchrone Verstellung ist nicht in allen Fällen zweckmäßig und bei manchen Bauarten von Verstellpumpen auch schwierig durchzuführen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Regeleinrichtung für Verstellpumpen zu schaffen, die ohne Synchronisierung auskommt, welche die Pumpen und die Antriebsmaschine vor Überlastung schützt und dabei doch einfach im Aufbau ist.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß jeder Pumpe ein eigener Druckregler zugeordnet ist, von denen jeder einen •Steuerkolben mit zwei wirksamen Druckflächen besitzt und daß ein Belastungsmeßgerät für die Antriebsmaschine vorgesehen ist, das kurz vor der Überlastung derselben einen Steuerimpuls an die Druckregler zwecks Verringern der Fördermenge mindestens einer der Pumpen liefert.

Auf diese Weise wird zuerst die Fördermenge derjenigen Pumpe verringert, die den höheren Förderdruck führt. Reicht die Entlastung dann immer noch nicht aus, so wird auch die Fördermenge der anderen Pumpe oder der anderen Pumpen verringert.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der anschließenden Beschreibung, der Zeichnung und den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist- in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. Ί eine vereinfachte Darstellung einer Regeleinrichtung

für zwei Pumpen,
Fj,g. 2 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig.

in vereinfachter Darstellung, Fig. 3 Einzelheiten der Regeleinrichtung.

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In Fig. 1 sind mit 10 und 11 zwei verstellbare Pumpen bezeichnet, die beide von einer Brennkraftmaschine 12 angetrieben sind. Beide Pumpen 10 und 11 besitzen eine gemeinsame Antriebswelle 15· Die Verstellung der Pumpen 10 und 11 erfolgt in bekannter Weise durch sogenannte Hubringe 14, 15, die gegenüber den Pumpenkörpern 10', 11' querverschiebbar sind. Am Innenumfang dieser Hubringe gleiten Flügel oder Kolben, deren Hub durch die Einge 14, 15 veränderbar ist. Daraus ist zu ersehen, daß es sich bei den Pumpen um vorzugsweise Radialkolbenpumpen oder Flügelzellenpumpen handelt. Beide Pumpen besitzen genau dieselbe Regeleinrichtung. Aus diesem Grunde sind sämtliche Bezugszahlen der Regeleinrichtung für die Pumpe 11 mit einem Indexstrich versehen. Da also diese Teile dieselben 'sind, sind sie bei der Pumpe 11 nicht beschrieben, sondern nur bei der Pumpe 10. .

Die Regeleinrichtung für die Pumpe 10 besitzt ein Verstellgehäuse 16, an dem ein Druckregler 17 angeflanscht ist. Im Ver- · stellgehäuse sind zwei Bohrungen 18, 19 ausgebildet, die in derselben Achsrichtung verlaufen, aber quer zur Achse der Antriebswelle 15. In der Bohrung 18, deren Durchmesser wesentlich größer ist als der der Bohrung 19, ist ein Kolben 20 dicht gleitend geführt. Der Kolben 20 legt sich unter der Kraft einer Feder 21 und unter Flüssigkeitsdruck an den Außenumfang des Hubrings 14. In der Bohrung 19 ist ein Kolben 22 dicht gleitend geführt, der sich ebenfalls unter der Kraft einer Feder 23 und unter Flüssigkeitsdruck an den Außenumfang des Hubrings 14 legt, und zwar genau an der entgegengesetzten Stelle wie der Kolben 20. ' .

Im Druckregler 17 ist eine Sackbohrung 24 ausgebildet, in welcher ein Steuerschieber 25 dicht gleitend geführt ist. Auf diesen wirkt von seiner einen Seite her eine Reglerfeder 26 ein, die sich an einer die Bohrung 24 verschließenden Schraube 27 abstützt. Auf dem .der Feder 26 abgewandten Seite ist im Steuerschieber 25 eine mittige Sackbohrung 28 ausgebildet, in welcher ein Kölbchen 29 dicht gleitend geführt ist. Dieses stützt

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sich am Ende der Sackbohrung 24 a"b und besitzt den Querschnitt Fp, während der Querschnitt der Ringfläche des Steuerschiebers mit F,, bezeichnet ist.

Am Außenumfang des Steuerschiebers 25 sind zwei Ringnuten 30 und 31 ausgebildet. Von der Ringnut 30 führt eine Querbohrung 32 in die Sackbohrung 28. Zwischen den beiden Ringnuten 30 und 31 entsteht am Steuerschieber ein Bund 3^· Dieser überdeckt in Neutralstellung des Steuerschiebers eine im Reglergehäuse verlaufende Bohrung 351 welche in die den Kolben 20 aufnehmende Bohrung 18 mündet. Unterhalb der Bohrung 35 geht von der Sackbphrung 24 ein Kanal 36 aus, der zu einem Behälter 37 Verbindung hat. Oberhalb der Bohrung 35 geht von der Sackbohrung 24 ein Kanal 38 aus, der an eine Leitung 39 angeschlossen ist. Die Leitung 39 mündet in eine im Verstellgehäuse 16 verlaufende Bohrung 40, welche in die den Kolben 22 aufnehmende Bohrung 19 mündet. Die Leitung 39 ist an die Pumpenförderleitung 41 angeschlossen. Von der Pumpenförderleitiing 41 verläuft eine. Leitung 42 zu einem Wechselventil 43, das zwei Ventilsitze 44, 45 hat, die von einem Ventilglied 46 gesteuert werden.

Vom Wechselventil 43 führt eine Leitung 47 zur Förderleitung der Pumpe 11. Außerdem führt von der Mitte des Wechselventils 43 eine Leitung 49 zu einem Elektromagnetventil 50, das eine Sperrstellung I und eine Durchflußstellung II besitzt. Vom Steuermagneten 51 des Ventils 50 führt eine elektrische Leitung 52 zu einem elektronischen Steuergerät 53 ₅ dem einerseits ein Sollwert η für die Drehzahl der Brennkraftmaschine eingegeben wird, andererseits über ein Drehzahlmeßgerät 5^- der Istwert n· dieser Drehzahl.

Von der Sackbohrung 24 geht noch eine Bohrung 55 aus, die zur Außenseite des Druckreglers 17 führt und an welche Bohrung eine Leitung 56 angeschlossen ist, die Verbindung zum Magnetventil hat. Von der entsprechenden Bohrung 55' des Druckreglers 17¹ verläuft eine Leitung 57 zum Behälter 37 ♦ Diese Leitung ist auch an die Leitung 56 angeschlossen. Im Endteil der Leitung 57 ist eine Drossel 58 angeordnet.

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Die Regeleinrichtung arbeitet wie folgt;

Ist der Förderdruck einer oder beider Pumpen niedrig, so sind sie auf maximale Fördermenge eingestellt, das heißt die Hubringe 14, 15 werden durch die Kolben 20, 22; 20', 22* auf maximale Exzentrizität eingestellt. Dies kommt daher, daß der Förderdruck in der Leitung 39 einmal über die Bohrung 40 in die Bohrung 29 eindringen kann, andererseits über den Kanal 38, die Ringnut 30 sowie die Bohrungen 28 und 35 in die Bohrung 18 eindringen kann. Der Steuerschieber ist dabei durch die Reglerfeder 26 nach unten geschoben. Obwohl in beiden Bohrungen 18, derselbe Druck herrscht, überwiegt doch die Kraft am Kolben 20, da dieser eine wesentlich größere Fläche "besitzt.

Wenn der Förderdruck den durch die Vorspannkraft der Feder 26 eingestellten Wert erreicht hat, wird der Steuerschieber 25 entgegen der Kraft der Feder.26 nach oben verschoben. Die Kraft für dieses Verschieben rührt davon her,daß nun der Förderdruck über den Kanal 38,,die Ringnut 30 und die Querbohrung 32 in die Sackbohrung 28 eindringen kann. Die "beaufschlagte Fläche entspricht nun also dem Querschnitt Fp des Körbchens 29. Durch das nach oben Schieben des Steuerschiebers 25 kann Druckmittel aus der Bohrung 18 über die Bohrung 35» die Ringnut 31 und den Kanal 36 zum Behälter 37 abströmen. Der Druck in der Bohrung 18 sinkt stark ab, in der Bohrung 19 herrscht nach wie vor Förderdruck, so daß der Kolben 22 nun den Hubring 14 nach links verschiebt. Förderstrom und Förderdruck fallen. Herrscht wieder Gleichgewicht, so verschließt der Bund 3^ am Steuerschieber 25 wieder die Bohrung 35- Insoweit handelt es sich um eine übliche Druckreglung.

Eine wesentliche Aufgabe der Regeleinrichtung "besteht aber auch darin, das Überlasten und Abwürgen der Brennkraftmaschine.12 zu verhindern. (Dient als Antriebsmaschine ein Elektromotor, so gilt hier im Prinzip dasselbe, das heißt er wird vor dem Überlasten und damit Ausglühen der Wicklungen geschützt.) Übersteigt das Ahtriebsmoment der Pumpen das maximale Moment der

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Antriebsmaschine, so fällt die Istdrehzahl, n. der Brennkraftmaschine ab. Dieses Abfallen der Drehzahl wird dem elektronischen Steuergerät 53 über das Drehzahlmeßgerät 54 eingegeben. Da Soll- und Istwert nun nicht mehr miteinander übereinstimmen, gibt das elektronische Steuergerät ein Signal an das Magnetventil 50· Nun wird dieses von seiner Sperrstellung I in seine Durchflußstellung II geschaltet. Dadurch werden die Leitungen

56 und 49 miteinander verbunden und die Leitung 49 über das Wechselventil 43 mit derjenigen der F order leitung en 4Ί oder 48, welche den höheren Druck führt. Diese."Druck aus der den höheren Druck führenden Leitung 41, 48 wirkt nun über die Leitungen 56,

57 auf die Ringflächen F. beziehungsweise Fl der Steuerschieber 25 beziehungsweise 25'. Angehoben wird nun derjenige Steuerschieber, dessen Kölbchen 29 beziehungsweise 29'. unter dem · höheren der beiden Förderdrücke steht. Es sei angenommen, daß in der Leitung 41 der höhere Förderdruck herrsche. Dieser wirkt über die Leitung 39 und den Kanal 38 sowie die Ringnut 30 und die Querbohrung 32 in der Sackbohrung 28 auf das Kölbchen 29· Nun wird der Steuerschieber 25 angehoben, wodurch, wie oben beschrieben, die Bohrung 18 entlastet und die Pumpe 14 auf kleinere Fördermenge eingestellt wird. Diese, nun den höheren Förderdruck führende Pumpe 14 wird so lange auf geringere Fördermenge zurückgestellt, bis infolge der Entlastung der Brennkraftmaschine 12 deren Drehzahl wieder auf den Sollwert angestiegen ist. Darauf steuert das Magnetventil 50 den Zufluß von Druckmittel zum Steuerschieber 25 und zur Drossel 58 derart, daß dieser in seine Neutralstellung geht, in der sein Bund 24 die Bohrung 35 wieder abschließt. Steigt die Drehzahl der Brennkraftmaschine 12 über den Sollwert an, so wird das Magnetventil 50 in seine Sperrstellung I gebracht,und der Steuerschieber 25 Wird durch die Reglerfeder 26 nach unten verschoben, v/orauf Druckmittel von der Förderleitung 41 in die Bohrung 28 dringen kann und die Pumpe auf größere Fördermenge einstellt. Dadurch steigt deren Belastung wieder an, worauf die Drehzahl der Brennkraftmaschine 12 sinkt. Das vom Steuerschieber 25 aus der Bohrung 24 verdrängte Druckmittel strömt über die Leitung 56 und die Dämpf drossel 58 zum Behälter 37·

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Reicht die Zurückstellung einer der beiden Pumpen zur Entlastung der Brennkraftmaschine nicht aus oder fällt infolge der Verkleinerung ihres Förderstroms der Förderdruck stärker ab, so kann, unter der Wirkung des Drucks auf die Ringfläche F* des Steuerschiebers 25% an der zweiten Pumpe 15 der obenbeschriebene Vorgang eingeleitet werden. Dabei wird die Bohrung 18' zum Kanal 36' entlastet, worauf der Kolben 19' den Hubring 15 ebenfalls auf kleinere Exzentrizität einstellt. Dadurch wird die Brennkraftmaschine 12 weiter entlastet. Zurückgestellt wird dabei immer zuerst die Pumpe, deren Steuerventil durch das Kölbchen 29 beziehungsweise 29' am stärksten belastet ist. Im oben beschriebenen Fall fördern die Pumpen in getrennte Förderleitungen.

Fördern beide Pumpen in dieselbe Förderleitung und damit gegen denselben Druck - zum Beispiel bei Förderstromsummierung - so wird ebenfalls zuerst die eine und danach, wenn nötig, die andere Pumpe zurückgestellt. Die Reihenfolge kann durch die Vorspannkräfte der Federn 26, 26' vorgewählt werden.

Als Istwertgeber für die Belastung der Brennkraftmaschine können auch andere. Mittel als das Drehzahlmeßgerät ^A vorgesehen sein. Ist die Brennkraftmaschine 12 ein Dieselmotor, so kann die Istwertbelastung, durch die Regelstange der Einspritzpumpe dem elektronisphen Steuergerät gemeldet werden. Anstelle eines elektrischen Signals kann auch ein hydraulisches Signal vorgesehen sein.

Es kann zweckmäßig sein, bei Überlastung der Brennkraftmaschine nicht die Pumpe mit dem höheren Förderdruck, sondern wahlweise die eine oder andere Pumpe zurückzustellen. Dies ist möglich mit einer Schaltung nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2. Gleiche Teile wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind mit denselben Ziffern bezeichnet. Jeder der beiden Druckregler 17» 17' ist nun an ein eigenes Magnetventil 60 beziehungsweise 61 angeschlossen. Vom elektronischen Steuergerät 55' führen elektrische Leitungen 62 beziehungsweise 63 zu den Magneten dieser Magnet-

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ventile. Diese sind genau so aufgebaut wie oben beschrieben. Vom Druckregler 17 führt eine Leitung 64 zum Hagnetventil 60, während vom Druckregler 17' zwei Leitungen 65, 66 zum Magnetventil 61 führen. Beide Magnetventile sind durch eine Leitung 67 miteinander verbunden. Von dieser Leitung führt eine Leitung 68 zum Wechselventil 4-3.

Die Reihenfolge der Pumpenrückstellungen kann nun von dem zu Bedienenden über eine entsprechende Eingabe in das elektronische Steuergerät 53' gewählt werden. Dies geschieht beispielsweise durch eine entsprechende Ausbildung an zwei Steuerhebeln 7Q und 70' nach Fig. 3· Diese besitzen einen Schaltknopf 71 beziehungsweise 71' mit einem Betätigungsstift 72 beziehungsweise 72' . Je nach Betätigung des einen oder anderen Schaltstifte.s wird entweder das Magnetventil 60 oder das Magnetventil 61 beim Abfallen der Antriebsmaschinendrehzahl als erstes wirksam. Damit wiederum wird entweder der eine oder der andere Druckregler 17 beziehungsweise 17' vorrangig beaufschlagt. Mit den Schalthebeln 70 und 70' werden die Steuerventile gesteuert, die zwischen die Pumpen 14 und 15 und die Verbraucher geschaltet sind.

Durch den Schaltstift 72 beziehungsweise 72' werden entsprechende elektrische Signale dem elektronischen Steuergerät 53 eingegeben, das dann, wie gewünscht, die Magnetventile 60, 61 betätigt. Zweckmäßig ist es, zuerst die Pumpe mit dem höheren Förderdruck zurückzustellen. Werden die Schaltstifte nicht betätigt, so wird die Pumpe mit dem höheren Förderdruck - wie oben beschrieben - automatisch zurückgestellt. Wird dagegen zum Beispiel der Schaltstift 72 gedruckt, so wird zuerst die Pumpe zurückgestellt, welche die vom Schalthebel 70' gesteuerten Wegeventile versorgt.

Selbstverständlich können auf diese Weise auch mehr als zwei miteinander gekoppelte und von einer gemeinsamen Antriebsmaschine angetriebene Pumpen eingestellt_werden. Das Überlastsignal kann ein Drehzahlsignal sein oder von dem Regelstangenweg der Einspritzpumpe eines Dieselmotors kommen.

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Claims

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Ansprüche

/i.) Regeleinrichtung zum Begrenzen des Druckes und des Drehmoments wenigstens zweier, von einer gemeinsamen Antriebsmaschine angetriebener, gekoppelter und verstellbarer Pumpen, sowie zum Verhindern des Überlastens und Abwürgens der Antriebsmaschine, wobei der Förderdruck der Pumpen derart auf die Regeleinrichtung einwirkt, daß die Fördermenge der Pumpen verringerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Pumpe (14-, 15) ein eigener Druckregler (17» 17') zugeordnet ist, von denen jeder einen Steuerkolben (25, 25') mit zwei wirksamen Druckflächen (F^, Fp', F' F£,) besitzt und daß ein Belastungsmeßgerät (5^) für die Antriebsmaschine vorgesehen ist, das kurz vor der Überlastung derselben einen Steuerimpuls an die Druckregler zwecks Verringern der Fördermenge mindestens einer der Pumpen liefert.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Belastungsmeßgerat (5^) ein Drehzahlmeßgerät ist, das bei Unterschreiten der Solldrehzahl der Antriebsmaschine ein elektrisches Signal zu einem Magnetventil (50; 60, 61) gibt, welches den Druck der am höchsten belasteten Pumpe zu einer der Druckflächen (?,,, Fi) des im Druckregler geführten Steuerkolbens (29, 29') leitet.

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3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Steuerkolben (25, 25¹) einerseits eine Reglerfeder (26, 26') einwirkt, andererseits ein Flüssigkeitsdruck, daß im Steuerkolben ein zweiter Kolben (29, 29') dicht gleitend geführt ist, der aus dem Steuerkolben herausragt und sich stets im Reglergehäuse abstützt und auf den vom Innern des Steuerkolbens her ebenfalls ein Flüssigkeitsdruck einwirkt, und daß der Steuerkolben einen Durchgang (35, 38, 40)

■ zu zwei Druckräumen (18, 19) steuert, in denen Verstellkolben (20, 22) für die Verstellglieder (14, 15) der Pumpen angeordnet sind.
4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,' daß beide Pumpenauslässe 'an ein Wechselventil (43) angeschlossen sind, von dem eine Leitungsverbindung (49) zum Magnetventil (50) besteht und daß vom Magnetventil Leitungsverbindungen (56, 57; 65, 66) zu den Druckreglern führen.
5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die bei Überlastung der Antriebsmaschine wahlweise erst die eine Pumpe, dann die andere Pumpe in beliebiger Reihenfolge zurückgestellt wird.
6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zwei Magnetventile (60, 61) sind, welche Verbindung zum Wechselventil (43) haben und daß

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jedes dieser Ventile auf ein elektrisches Signal hin die

Verbindung zu einem der Druckregler steuert.
7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Soll- und Istwert der Antriebsmaschinenbelastung oder -drehzahl einem elektronischen Steuergerät (53) eingegeben werden, welches das oder die Magnetventile steuert.
8. Regeleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Steuerhebel (70> 70') vorgesehen sind mit jeweils einem Betätigungsglied (72,-72')? durch welches elektrische Impulse in das elektronische Steuergerät (53¹) eingegeben werden, von dem dann eines der beiden Magnetventile (60, 61) bei Überlastung der Antriebsmaschine derart eingestellt wird, daß die dem Magnetventil zugeordnete Pumpe auf kleineres Fördervolumen eingestellt wird. ^

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