DE3445516C1 - Steuervorrichtung fuer eine Regelpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine Regelpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 28 08 082 ist eine Steuervorrichtung vorstehend bezeichneter Art bekannt, bei der eine viskositätsabhängige Steuerung der Regelpumpe derart erfolgt, daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Viskositäts-Grenzwertes in den von der Regelpumpe zu versorgenden Lastkreis eingegriffen wird, wobei die Steuereinrichtung unter Herabsetzung der Pumpenverdrängung übersteuert wird. Zu diesem Zweck wird eine Viskositäts-Fühleinrichtung in Form eines langgestreckten Kanals vorgesehen, über den Strömungsmittel, das von einer viskositätsunabhängigen Strömungssteuereinrichtung versorgt wird, bei ausreichend niedriger Viskosität in einem solchen Umfang nach außen abgegeben werden kann, daß die Pumpenverdrängung frei einstellbar ist Bei Überschreiten eines bestimmten Viskositäts-Grenzwertes baut sich durch den begrenzten Strömungsmittel-Abfluß durch den langgestreckten Kanal ein Gegendruck auf, durch den die Steuereinrichtung im Sinne einer minimalen Pumpenverdrängung positioniert wird.

Es hat sich herausgestellt, daß es mit dieser bekannten Steuervorrichtung nicht in ausreichendem Maße gelingt, die Regelpumpe mit einstellbarem Fördervolumen sicher vor Beschädigungen zu schützen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß Regelpumpen mit veränderbarem Fördervolumen überwiegend als Axialkolbenpumpen ausgebildet sind, die je nach Konstruktion mehr oder weniger empfindlich auf den Unterdruck in ihrer Saugleitung reagieren. Um diese empfindlichen Axialkolbenpumpen zu schützen, verwendet man bevorzugt beim Einsatz dieser Pumpengattung in Fahrzeugen zusätzliche vorgeschaltete Speisepumpen, die aus einem Vorratsbehälter das Hydraulik-Strömungsmittel in die Saugleitung der Regelpumpe fördern, um dort ständig ausreichende Drücke sicherzustellen. Die Speisepumpe ist in der Regel eine Pumpe mit nicht veränderbarem Volumenstrom, wie z. B. eine Zahnradpumpe, und muß deshalb so dimensioniert sein, daß sie die maximal mögliche Fördermenge der Regelpumpe zur Verfügung stellt.

ίο Diese Maßnahme bedeutet jedoch, daß in denjenigen Betriebszuständen, in denen der durch die Regelpumpe versorgte Hydraulikkreis wenig oder kein Druckfluid benötigt, die von der Speisepumpe geförderte Menge in den Vorratsbehälter abgespritzt werden muß, was insbesondere bei Verwendung der Steuervorrichtung in Verbindung mit einem landwirtschaftlichen Schlepper zu einem unwirtschaftlichen Betrieb führt, weil in diesem Anwendungsbereich die maximale Fördermenge der Regelpumpe nur sehr selten verlangt wird. Man kann davon ausgehen, daß im genannten Einsatzgebiet nur während eines Zeitraums von einem Prozent der Gesamt-Betriebsdauer der Regelpumpe eine maximale Fördermenge erforderlich ist.

Es wäre zwar möglich, die Abstimmung zwischen den beiden Pumpen so zu wählen, daß die Speisepumpe neben ihren sonstigen Anforderungen, wie Z.B. der Schmierungsfunktion, nur eine mengenmäßige Teilanforderung der Regelpumpe erfüllt. Würde die Regelpumpe jedoch auf Volumenströme geregelt, die diese Teilanforderung übersteigen, so müßte die darüberhinausgehende Hydraulik-Strömungsmittelmenge über eine zusätzliche Versorgungsleitung direkt aus dem Vorratsbehälter angesaugt werden, was für Axialkolbenpumpen nur zulässig wäre, wenn bestimmte Betriebsbedingungen, wie z. B. ausreichend erwärmtes Hydraulik-Strömungsmittel und ein entsprechender Querschnitt der zusätzlichen Leitung, eingehalten würden. Dies kann jedoch beim Kaltstart insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen nicht sichergestellt werden.

Auch die aus der DE-OS 28 08 082 bekannte Steuervorrichtung kann die insbesondere bezüglich Kavitation verhältnismäßig empfindliche Regelpumpe nicht ausreichend sichern, da die aus dieser Druckschrift bekannte Sicherung ein verhältnismäßig träges Ansprechverhalten besitzt und darüberhinaus lediglich viskositätsbedingten Überbeanspruchungen der Regelpumpe entgegenwirken kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Paso tentanspruchs 1 zu schaffen, mit der es gelingt, die Speisepumpe hinsichtlich eines Lastanforderungsprofils für das Hydrauliksystem energetisch optimal auszulegen und unzulässige Betriebszustände der Regelpumpe sicher zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weil erfindungsgemäß der Saugdruck der Regelpumpe die Überwachungseinrichtung steuert, wird zum einen direkter in den Steuerkreis für die Regelpumpe eingegriffen, so daß bei Auftreten unzulässiger Betriebszustände der Regelpumpe schneller in den Regelkreis eingegriffen werden kann. Darüberhinaus wird durch die erfindungsgemäße Ansteuerung der Überwachungseinrichtung die Regelpumpe auch dann abgesichert, wenn der Ansaugdruck aus anderen Gründen, beispielsweise bei Verschmutzung des in der Saugleitung befindlichen Filters, unter einen bestimmten zulässigen Saugdruck-

Grenzwert abfällt. Von zusätzlichem Vorteil ist dabei, daß die Ansteuerung der Überwachungseinrichtung von Saugdruck mit einfachen vorrichtungstechnischen Maßnahmen, wie z. B. einer Signaldruck-Leitung, realisierbar ist. Komplizierte Abstimmungen von Steuerungs-Bauteilen aufeinander lassen sich dadurch vermeiden.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mit der Weiterbildung gemäß Unteranspruch 2 wird in vorteilhafter Weise der Last-Meldekreis in die Steuervorrichtung einbezogen, so daß der vorrichtungstechnische Aufwand für die Steuervorrichtung auf ein Minimum beschränkt bleiben kann.

Die Weiterbildung gemäß Patentanspruch 3 hat den Vorteil, daß die Steuervorrichtung ohne weitere Fremdenergie automatisch in Funktion tritt, wodurch mit sehr geringem Aufwand eine hohe Betriebszuverlässigkeit der Pumpen-Absicherungseinrichtung gegeben ist.

Mit der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 4 wird die Eingliederung des die Regelpumpe sichernden Ventils in den Last-Meldekreis dahingehend verbessert, daß das Wegeventil als Vorsteuerventil für das die Regelpumpe ansteuernde Regelventil fungieren kann, wobei diese Eingliederung zum einen einen vorrangigen Eingriff in den Regelpumpen-Steuerkreis sicherstellt, zum anderen jedoch weiterhin der Last-Meldekreis so aufgebaut werden kann, daß über das Rückschlagventil einerseits eine ständige Entlüftung, andererseits aber auch sichergestellt ist, daß bei einem den Grenzdruck des Druckbegrenzungsventils übersteigenden Verbraucherdruck eine die Betriebssicherheit des Verbrauchers beeinträchtigende Bewegung des betreffenden Arbeitskolbens ausgeschlossen ist.

In der DE-OS 25 02 792 ist ein Hydrauliksystem mit einer Regelpumpe und einer zusätzlichen Pumpe beschrieben, die das Verstellorgan der Regelpumpe mit Öl beaufschlagt. Die zusätzliche Pumpe wird durch eine im Saugkreis wirkende Regelung mengenmäßig gesteuert, wobei zur Verbesserung der Regelgenauigkeit das Hydraulik-Strömungsmittel stets auf konstanter Temperatur gehalten wird, um auf diese Weise viskositätsbedingte Mengenänderungen beim Durchfluß durch Blenden zu unterbinden. Im Gegensatz zum Anmeldungsgegenstand erfolgt jedoch bei diesem Hydrauliksystem keine vom Saugdruck der Regelpumpe gesteuerte Überwachung.

Aus der DE-PS 11 73 048 ist eine Vorrichtung zum Regeln der Vorschubgeschwindigkeit hydraulisch betriebener Schrämmaschinen bekannt, bei der Maßnahmen getroffen sind, die von Hand vorgegebene Fördermengeneinstellung der Flüssigkeitspumpe gegen den Druck eines elastischen Mittels im Sinne einer Leistungsminderung zu verstellen. Durch diese Vorrichtung in Verbindung steht. Im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand, bei dem die Drossel als Meßdrossel fungiert, die die minimale Verbrauchermenge festlegt, bestimmt die in weiterer Abweichung vom Erfindungsgegenstand in einem Ventilkolben ausgebildete Drossel bei der DE-AS 11 88 948 die maximal nachsaugbare Strömungsmittelmenge, die nach Erreichen eines eingestellten Druck-Grenzwerts und nach Abfließen von Strömungsmittel von einem Vorsteuerventil durch die Drosselstelle passieren kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines mit der Steuervorrichtung ausgestatteten Hydrauliksystems, und

Fig.2 ein Blockschaltbild eines mit der Steuervorrichtung versehenen Hydraulikkreises, bei dem über eine Regelpumpe, die von einem Last-Meldekreis angesteuert wird, mehrere Verbraucher versorgt werden.

Das in F i g. 1 dargestellte Hydrauliksystem ist in einen Lastkreis, der von einer Regelpumpe 1, beispielsweise einer Axialkolbenpumpe, versorgt wird, und einen Speisekreis, der-von einer Speisepumpe 2 versorgt wird, unterteilt. Die Speisepumpe, beispielsweise ein Gerotor, liefert einen konstanten Volumenstrom, wobei sie das Hydraulikfluid z. B. öl, über ein Saugsieb 3 aus einem Vorratsbehälter 4 ansaugt und über Filter und Kühler in den Speisekreis gibt. An diesen sind Schmierstellen und andere Einrichtungen eines Fahrzeuges, die einen annähernd konstanten Volumenstrom erfordern, ebenso wie eine Ansaugleitung 5 der Regelpumpe angeschlossen. Diese Ansaugleitung ist ferner über ein Rückschlagventil 7 durch eine Zusatzleitung 6 direkt unter Umgehung der Speisepumpe mit dem Vorratsbehälter 4 verbunden. Die Förderleistung der Speisepumpe 2 ist so eingestellt, daß sie eine gewisse Menge über das im Speisekreis benötigte Hydraulikfluid fördert, so daß diese Überschußmenge mit ausreichendem Druck ansaugseitig der Regelpumpe 1 zur Verfügung steht, wobei er auch kurzseitiges Ansaugen des Hydraulikfluids im Speisekreis bei Unterbrechung der Versorgung der daran angeschlossenen Verbraucher möglich ist. Falls dauerhaft mehr Hydraulikfluid benötigt wird, als der Speisekreis unter Aufrechterhaltung seiner Funktionen zur Verfügung stellen kann, wird über die Zusatzleitung 6 direkt aus dem Vorratsbehälter in die Regelpumpe angesaugt. Der Lastkreis ist seinerseits über eine Ventileinrichtung 10 in verschiedene Verbraucherkreise aufgeteilt. So wird mittels einer Speicherladesteuerung I in Zusammenwirkung mit einem Prioritätsventil II für eine Lenkung ein Speicher 11 für eine Fremdkraftbremse versorgt, d. h. der Lenkung wird vorrangig vor den anderen Verbrauchern Hydraulikfluid zugeführt. Ferner sind über ein Hilfskreisventil III der Ventileinrichtung 10 ein

tung erfolgt eine gewisse Absicherung der Pumpe, die 55 Steuerkreis sowie eine Lastschaltung und Wegeventile das Strömungsmittel aus einem Vorratsbehälter an- 12 zur wahlweisen Versorgung von Zusatzaggregaten saugt. Weil bei dieser Vorrichtung jedoch bei der Ver- wie hydraulischen Hebern oder dergleichen angeschlosstellung der Leistungsminderung auch das Stellgerät mit sen. Die Anforderungswerte der verschiedenen Ver

beeinflußt wird, kann nicht zuverlässig dafür gesorgt werden, daß in der Saugleitung der Pumpe stets ein ausreichend hoher Strömungsmitteldruck herrscht.

Aus der DE-AS 11 88 948 ist schließlich eine Arbeitsflüssigkeitsmengen-Regeleinrichtung für hydrostatische Pumpen und Motoren bekannt, die gegen Überdruck abgesichert ist. In Übereinstimmung mit den Merkmalen des' Patentanspruchs 4 ist der Verstellkolben der Pumpe über einen Vorsteuerschieber angesteuert, der über eine Mengenvorgabe-Drossel mit einer Steuerleibraucherkreise werden von einer Regeleinrichtung 13 erfaßt, die ein entsprechendes Signal an Stellantriebe der Regelpumpe anlegt und somit deren Leistung und Volumenstrom regelt.

Zur Ausschaltung von für die Regelpumpe unzulässigen Betriebszuständen ist eine übergeordnete Überwachungseinrichtung 14 vorgesehen, die den direkt vor der Regelpumpe herrschenden Ansaugdruck erfaßt und bei Unterschreiten eines zulässigen Maßes die Regeleinrichtung so beeinflußt, daß diese den Volumenstrom der

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Regelpumpe kontinuierlich durch Veränderung ihres genden hohen Unterdrucks in seine Öffnungslage ver-Schwenkwinkels zurücknimmt, bis zulässige Betriebszu- schoben, wodurch die Leitung 23 mit dem Vorratsbehälstände erreicht sind. Erst bei einem Ansteigen des ter verbunden wird. Durch die Anordnung des RückDrucks in der Ansaugleitung 5 beispielsweise durch Zu- schlagventils 26 wird der Verbraucher nicht beeinflußt, rückgehen der kaltstartbedingten Saugdruckabfälle bei 5 Hierdurch erfolgt eine Verschiebung des Stellkolbens Erwärmung, wird die Beeinflussung der Regeleinrich- des Regelventils 19 im Sinne kleinerer Fördermengen tung 13 durch die Überwachungseinrichtung zurückge- der Regelpumpe. Ferner findet über die als Meßdrossel nommen, so daß die Regeleinrichtung die Pumpe wieder arbeitende Drossel 25 ein zusätzlicher Druckabfall in auf die vom Lastkreis geforderten Druck- und VoIu- der Steuerleitung 21 statt, so daß die Verstelleinrichtung menstromwerte einstellen kann. io der Regelpumpe zu kleineren Fördermengen unter-

F i g. 2 zeigt einen Schaltplan für ein Hydrauliksystem stützt wird und zulässige Betriebszustände erhalten im Detail mit einem 2/2-Wegeventil als hauptsächlichen werden. Erst nach dem Aufbau eines Ansaugdruckes Bestandteil der Überwachungseinrichtung. Mit gestri- oberhalb des bestimmten Werts wird der Stellkolben in chelten Linien ist ein gewöhnlicherweise zu einem Mo- seine Sperrlage verschoben, in der die Anschlüsse des dus 27 zusammengefaßter Steuerkreis bezeichnet. Die 15 2/2-Wegeventils 23 getrennt sind, so daß das Regelven-Regelpumpe 1 umfaßt hierbei zwei Stellzylinder la und til 19 unabhängig von der Saugabsicherungseinrichtung Xb, die zur Veränderung ihres Schwenkwinkels dienen entsprechend den Drücken der Steueranschlüsse bzw. und von denen der eine direkt mit ihrem Ausgangsdruck der Steuerleitung 22 arbeitet.

beaufschlagt ist, während der andere über eine Steuer- Der bestimmte Wert als maßgebende Größe für das

leitung 20 dem durch ein Regelventil 19 als Bauteil der 20 Eingreifen der Überwachungseinrichtung in den Regel-Regeleinrichtung bestimmten Stelldruck unterliegt. Das kreis der Regeleinrichtung ist durch die Größe der Regelventil 19 ist als 3/2-Wegeventil mit einem Stellkol- Stirnfläche der Stellkolben des Wegeventils 22 und ben ausgebildet, der auf seiner einen Stirnseite über eine durch die Federkraft festlegbar.

Steuerleitung 21 dem Ausgangsdruck der Regelpumpe :

und auf seiner anderen Stirnseite einer Federbelastung 25 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

und dem über die Steueranschlüsse herbeigeführten

Druck einer einen Last-Meldekreis angehörenden Steuerleitung 23 unterliegt, der die Anforderungen des Lastkreises repräsentiert. In. die Steuerleitung 23 ist ein Rückschlagventil 26 vor einem Wechselventil 28 eingegliedert. Je nach der Lage des Stellkolbens wird somit die Steuerleitung 20 mit dem Vorratsbehälter oder Tank oder der den Ausgangsdruck der Regelpumpe führenden Steuerleitung 21 verbunden und dadurch über die Stellzylinder der Schwenkwinkel der Regelpumpe verändert. Dieses Steuerungsprinzip an sich ist bekannt.

Die Überwachsungseinrichtung umfaßt ein 2/2-Wegeventil 22, das je nach der Lage seines Stellkolbens eine Verbindung zwischen der den Druck der Steueranschlüsse führenden und den Stellkolben des Regelventils 19 beaufschlagenden Steuerleitung 23 und dem Vorratsbehälter bzw. Tank erstellt bzw. unterbricht. Der Stellkolben des Wegeventils 22 ist auf seiner einen Stirnseite druckfrei, d. h., diese unterliegt dem Druck des Vorratsbehälters bzw. Tanks, während seine andere Stirnseite federbelastet und über eine Unterdruckleitung 24 mit der Ansaugseite der Regelpumpe 1 verbunden ist. Ferner ist die ausgangsseitig der Regelpumpe angeschlossene Steuerleitung 21 über eine Drossel 25 mit der Steuerleitung 23 und somit mit dem Anschluß des Wegeventils 22 der Überwachungseinrichtung verbunden.

Nachstehend wird die Funktionsweise der Überwachungseinrichtung im Zusammenwirken mit der Regeleinrichtung beschrieben.

Sofern der durch die Unterdruckleitung 24 erfaßte Unterdruck an der Ansaugseite der Regelpumpe einen bestimmten Wert nicht unterschreitet, hält der Stellkolben des Wegeventils 22 dessen beiden Anschlüsse getrennt, so daß keine Verbindung zwischen der Steuerleitung 23 und dem Tank besteht. Das Regelventil 19 arbeitet somit unabhängig von dem ansaugseitigen Druck der Regelpumpe und stellt diese gemäß den Anforderungen des Lastkreises in Abhängigkeit von dem über die Steueranschlüsse angelegten Druck ein.

Sobald nun der Ansaugdruck der Regelpumpe unter den bestimmten Wert abfällt und damit unzulässige Betriebszustände erreicht sind, wird der Stellkolben des Wegeventils 22 aufgrund des über die Leitung 24 anlie-

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für eine einerseits vom Lastdruck eines Lastkreises und andererseits von einer übergeordneten Überwachungseinrichtung gesteuerte Regelpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die übergeordnete Überwachungseinrichtung (14) vom Saugdruck der Regelpumpe (1) gesteuert ist

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugdruck auf ein auf einen bestimmten Saugdruck ansprechendes Ventil (22) gegeben wird, das einen Last-Meldekreis im Sinne einer Zurückregelung der Regelpumpe (1) beeinflußt.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ventilkolben des Ventils (22) einerseits der Saugdruck der Regelpumpe (1) und andererseits der Tankdruck anliegt, und daß das Ventil (22) den Last-Meldekreis des Wegeventils (22) bei Unterschreiten eines bestimmten Saugdrucks mit dem Tank verbindet

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Last-Meldekreis mit dem Tank verbindende Anschluß des Ventils (22) zwischen einer an die Druckseite der Pumpe (1) angeschlossenen Drossel (25) und einem in Richtung der Verbraucher öffnenden Rückschlagventil (26) angeordnet ist.