DE3544175C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft 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 visko­ sitätsabhängige 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 Visko­ sitäts-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 zurückzufüh­ ren, daß Regelpumpen mit veränderbarem Fördervolumen über­ wiegend als Axialkolbenpumpen ausgebildet sind, die je nach Konstruktion mehr oder weniger empfindlich auf den Unterdruck in ihrer Saugleitung reagieren. Um diese em­ pfindlichen Axialkolbenpumpen zu schützen, verwendet man bevorzugt beim Einsatz dieser Pumpengattung in Fahrzeugen zusätzliche vorgeschaltete Speisepumpen, die aus einem Vorratsbehälter das Hydraulik-Strömungsmittel in die Saug­ leitung der Regelpumpe fördern, um dort ständig ausrei­ chende Drücke sicherzustellen. Die Speisepumpe ist in der Regel eine Pumpe mit nicht veränderbarem Volumenstrom, wie z. B. eine Zahnradpumpe, und muß deshalb so dimen­ sioniert sein, daß sie die maximal mögliche Fördermenge der Regelpumpe zur Verfügung stellt.

Diese Maßnahme bedeutet jedoch, daß in denjenigen Be­ triebszuständen, in denen der durch die Regelpumpe ver­ sorgte Hydraulikkreis wenig oder kein Druckfluid benötigt, die von der Speisepumpe geforderte Menge in den Vorratsbe­ hälter abgespritzt werden muß, was insbesondere bei Ver­ wendung der Steuervorrichtung in Verbindung mit einem landwirtschaftlichen Schlepper zu einem unwirtschaftlichen Betrieb führt, weil in diesem Anwendungsbereich die maxi­ male Fördermenge der Regelpumpe nur sehr selten verlangt wird. Man kann davon ausgehen, daß im genannten Einsatzge­ biet nur während eines Zeitraums von einem Prozent der Gesamt-Betriebsdauer der Regelpumpe eine maximale Förder­ menge 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 Schmierungsfunk­ tion, nur eine mengenmäßige Teilanforderung der Regelpumpe erfüllt. Würde die Regelpumpe jedoch auf Volumenströme geregelt, die diese Teilanforderung übersteigen, so müßte die darüber hinausgehende Hydraulik-Strömungsmittelmenge über eine zusätzliche Versorgungsleitung direkt aus dem Vorratsbehälter angesaugt werden, was für Axialkolben­ pumpen nur zulässig wäre, wenn bestimmte Betriebsbedin­ gungen, wie z. B. ausreichend erwärmtes Hydraulik-Strö­ mungsmittel und ein entsprechender Querschnitt der zusätz­ lichen 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 be­ züglich Kavitation verhältnismäßig empfindliche Regelpumpe nicht ausreichend sichern, da die aus dieser Druckschrift bekannte Sicherung ein verhältnismäßig träges Ansprechver­ halten besitzt und darüber hinaus lediglich viskositätsbe­ dingten Überbeanspruchungen der Regelpumpe entgegenwirken kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 zu schaffen, mit der es gelingt, die Speisepumpe hinsichtlich eines Lastanforderungsprofils für das Hydrau­ liksystem 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. Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Ansteuerung der Überwachungseinrichtung die Regelpumpe auch dann abge­ sichert, wenn der Ansaugdruck aus anderen Gründen, bei­ spielsweise bei Verschmutzung des in der Saugleitung be­ findlichen 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 auf­ einander lassen sich dadurch vermeiden, wobei es von zu­ sätzlichem Vorteil ist, daß der Last-Meldekreis in die Steuervorrichtung einbezogen wird, so daß der vorrich­ tungstechnische Aufwand für die Steuervorrichtung auf ein Minimum beschränkt bleiben kann.

Die Weiterbildung gemäß Patentanspruch 2 hat den Vorteil, daß die Steuervorrichtung ohne weitere Fremdenergie auto­ matisch in Funktion tritt, wodurch mit sehr geringem Auf­ wand eine hohe Betriebszuverlässigkeit der Pumpen-Absiche­ rungseinrichtung gegeben ist.

Mit der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 3 wird die Eingliederung des die Regelpumpe sichernden Ventils in den Last-Meldekreis dahingehend verbessert, daß das Wegeventil als Vorsteuerventil fungieren kann, wobei diese Eingliede­ rung zum einen einen vorrangigen Eingriff in den Regel­ pumpen-Steuerkreis sicherstellt, zum anderen jedoch wei­ terhin der Last-Meldekreis so aufgebaut werden kann, daß über das Rückschlagventil einerseits eine ständige Ent­ lüftung geschaffen, andererseits aber auch sichergestellt ist, daß bei einem den Grenzdruck des Druckbegrenzungsven­ tils übersteigenden Verbraucherdruck eine die Betriebs­ sicherheit des Verbrauchers beeinträchtigende Bewegung des betreffenden Arbeitskolbens ausgeschlossen ist.

Da die von der Steuervorrichtung angesteuerte Regelpumpe in einem verhältnismäßig breiten Drehzahlbereich betrieben werden kann, in dem zusätzlich durch Variation des Schwenkwinkels der Regelpumpe das Fördervolumen der Pumpe in einem verhältnismäßig weiten Spektrum verändert werden kann, ist es vorteilhaft, die Drehzahl und/oder das För­ dervolumen der Regelpumpe in den Steuerkreis einzubezie­ hen. Damit wird in vorteilhafter Weise dem Umstand Rechnung getragen, daß der ertragbare Saugdruck einer als Axialkolbenpumpe ausgeführten Regelpumpe einerseits stark von der jeweils gefahrenen Drehzahl der Pumpe abhängt und zusätzlich zunimmt, wenn bei gegebener Drehzahl der Schwenkwinkel und somit die Fördermenge bzw. das Förder­ volumen der Pumpe vergrößert wird. Bereits eine Berück­ sichtigung der Drehzahl führt zu einer Verbesserung der Pumpenabsicherung. Von besonderem Vorteil ist es, wenn beide Betriebsparameter der Pumpe, d.h. die Drehzahl und das Fördervolumen, in geeignete Steuersignale umgewandelt und auf die Überwachungseinrichtung gegeben werden.

Wenn für die drehzahl- und/oder förderleistungsabhängige Ansteuerung der Überwachungseinrichtung eine elektronische Steuerschaltung gemäß Patentanspruch 4 herangezogen wird, ergeben sich nicht nur Vorteile hinsichtlich des Ansprech­ verhaltens der Steuervorrichtung. Mit dieser Weiterbildung ist es ferner möglich, den verhältnismäßig komplexen Zu­ sammenhang zwischen ertragbarem Saugdruck der Regelpumpe, Drehzahl und gegebenenfalls Fördervolumen der Regelpumpe exakt in den Steuerkreis der Regelpumpe einfließen zu lassen. Auf diese Weise ist es leicht möglich, mit ein­ fachen Maßnahmen, beispielsweise durch Austauschen eines Bausteins der elektronischen Steuervorrichtung, verschie­ denen Verstellgesetzen Rechnung zu tragen, die sich bei­ spielsweise mit der Bauart der Pumpe ändern.

Die Verwendung einer elektronischen Steuerschaltung hat darüber hinaus den Vorteil, daß auch ein mehrdimensionales Betriebspunktefeld der Regelpumpe berücksichtigt werden kann, wodurch die Möglichkeit eröffnet wird, die Absiche­ rung der Regelpumpe noch zuverlässiger zu gestalten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, mit der es gelingt, die Absicherung der Regelpumpe drehzahlabhängig vorzunehmen, ist Gegenstand des Patentanspruchs 5. Bei dieser Weiterbildung wird in vorteilhafter Weise der Saugdruck der Konstantpumpe zur drehzahlabhängigen Verän­ derung des Ansprechdrucks der übergeordneten Überwachungs­ einrichtung herangezogen. Hierzu ist lediglich eine zu­ sätzliche Signaldruckleitung erforderlich, so daß der vorrichtungstechnische Mehraufwand auf ein Minimum be­ schränkt bleibt.

Die Weiterbildung gemäß Patentanspruch 6 verbessert nicht nur die Genauigkeit der drehzahlabhängigen Steuerung, sondern sie schafft zusätzlich die Voraussetzung dafür, daß neben der Drehzahl auch das Fördervolumen der Regel­ pumpe bei der Beeinflussung der übergeordneten Über­ wachungseinrichtung berücksichtigt werden kann.

Es hat sich gezeigt, daß mit der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 8 jede gängige Regelpumpe drehzahl­ und/oder fördervolumenabhängig überwacht werden kann, indem lediglich die Abstimmung der Drosseln und der Blende aufeinander und auf den Ansprechpunkt der Überwachungsein­ richtung verändert wird.

Die Weiterbildung gemäß Patentanspruch 5 hat den weiteren besonderen Vorteil, daß sich der Mischdruck ohne Zwischen­ schaltung eines weiteren Steuerelements zur direkten An­ steuerung eines auf den Saugdruck ansprechenden Ventils eignet, das einen Last-Meldekreis im Sinne einer Zurückre­ gelung der Meldepumpe beeinflußt. Auf diese Weise kann der sich als vorteilhaft erwiesene Einbau des Last-Melde­ kreises in die Steuervorrichtung zur Absicherung der Regelpumpe beibehalten werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

In den Patentanmeldungen P 34 01 759 und P 34 01 775 wird bereits eine Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Die Regelpumpe ist einer­ seits vom Lastdruck eines Lastkreises und andererseits von einer Überwachungseinrichtung gesteuert, die auf den Saugdruck der Regelpumpe reagiert. Zu diesem Zweck ist ein als Zusatzventil bezeichnetes Umschaltventil vorgesehen, mit dem Zylinderräume der Regelpumpe unmittelbar miteinan­ der verbunden werden, sobald ein bestimmter Saugdruck der Pumpe erreicht ist. Die Einstellung eines Load-Sensing- Ventils wird hierbei nicht beeinflußt. Daraus ergibt sich, daß eine gegenseitige Beeinflussung zwischen dem vom Load- Sensing-Ventil abhängigen Steuerdruck im Druckraum 11 des Pumpenverstellzylinders einerseits und der vom Zusatzven­ til bewirkten Druckänderung im Druckraum vorliegt. Dies führt in gewissen Betriebszuständen der Steuervorrichtung zu keiner eindeutigen Stellung des Stellkolbens am Stell­ zylinder. So wird beispielsweise dann, wenn einerseits vom Verbraucher mehr Arbeitsflüssigkeit gefordert wird, so daß sich der Stellkolben im Stellzylinder in Richtung größerer Fördermenge bewegt, und gleichzeitig der Saugdruck verrin­ gert wird, so daß das Zusatzventil anspricht, infolge der Trägheit der Regelung ein Zurückfahren der Pumpe auf klei­ nere Fördermengen nur mit einer gewissen zeitlichen Verzö­ gerung erfolgen. Zwischenzeitlich hat jedoch in der Regel der Saugdruck so weit abgenommen, daß das Zusatzventil als reines Schaltventil wirksam ist, wodurch ein plötzliches Zurückfahren der Pumpe auf minimale Fördermenge bewirkt wird.

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 Anmeldungsgegen­ stand 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 Fördermengenseinstellung der Flüssigkeitspumpe gegen den Druck eines elastischen Mittels im Sinne einer Leistungsminderung zu verstellen. Durch diese Vorrichtung erfolgt eine gewisse Absicherung der Pumpe, die das Strömungsmittel aus einem Vorratsbehäl­ ter ansaugt. Weil bei dieser Vorrichtung jedoch bei der Verstellung der Leistungsminderung auch das Stellgerät mit beeinflußt wird, kann nicht zuverlässig dafür gesorgt werden, daß in der Saugleitung der Pumpe stets ein aus­ reichend hoher Strömungsmitteldruck herrscht.

Aus der DE-AS 11 88 948 ist schließlich eine Arbeitsflüs­ sigkeitsmengen-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 Vorsteuer­ schieber angesteuert, der über eine Mengenvorgabe-Drossel mit einer Steuerleitung in Verbindung steht. Im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand, bei dem die Drossel als Meßdros­ sel fungiert, die die minimale Verbrauchermenge festlegt, bestimmt die in weiterer Abweichung vom Erfindungsgegen­ stand in einem Ventilkolben ausgebildete Drossel bei der DE-AS 11 88 948 die maximal nachsaugbare Stömungsmittel­ menge, die nach Erreichen eines eingestellten Druck-Grenz­ werts und nach Abfließen von Strömungsmittel von einem Vorsteuerventil durch die Drosselstelle passieren kann.

Aus dem Dokument DE-OS 21 00 112 ist es grundsätzlich bekannt, die Ausgangsdrücke zweier Pumpen über gedrosselte Zweigleitungen zu einem Mischdruck zu überlagern. Hierbei handelt es sich jedoch um eine Steuerung mehrerer gekop­ pelter hydrostatischer Pumpen, wobei das Mischdrucksignal auf einen Druckregler gegeben wird, um die Druckregelung der Pumpen mit geringem Bauvolumen und ohne die Gefahr eines Verkantens vom Kolben im Regelteil zu bewerkstel­ ligen.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines mit der Steuervorrichtung ausgestatteten Hydrauliksystems;

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;

Fig. 3 ein Diagramm zur qualitativen Darstellung der Abhängigkeit des zulässigen Saugdrucks der Regelpumpe von der Drehzahl und

Fig. 4 ein der Fig. 2 ähnliches Blockschaltbild, das eine erweiterte Steuervorrichtung zeigt, mit der die übergeordnete Überwachungseinrichtung drehzahlabhängig angesteuert werden kann.

Das in Fig. 1 dargestellte Hydrauliksystem ist in einem Lastkreis, der von einer Regelpumpe 1, beispielsweise einer Axialkolbenpumpe, versorgt wird, und einen Speise­ kreis, der von einer Speisepumpe 2 versorgt wird, unter­ teilt. Die Speisepumpe, beispielsweise ein Gerotor, lie­ fert einen konstanten Volumenstrom, wobei sich das Hydraulikfluid, z. B Öl, über ein Saugsieb 8 aus einem Vorratsbehälter 4 ansaugt und über Filter und Kühler in den Speisekreis gibt. An diesen sind Schmierstellen und andere Einrichtungen eines Fahrzeugs, die einen annähernd konstanten Volumenstrom erfordern, ebenso wie eine Ansaug­ leitung 5 der Regelpumpe angeschlossen, Diese Ansauglei­ tung 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. Es ist auch kurzzeitiges Ansaugen des Hydraulikfluids im Speisekreis bei Unterbrechung der Versorgung der daran angeschlossenen Verbraucher möglich. Falls dauerhaft mehr Hydraulikfluid benötigt wird, als der Speisekreis unter Aufrechterhaltung seiner Funktion zur Verfügung stellen kann, wird über die Zusatzleitung 6 direkt aus dem Vor­ ratsbehälter in die Regelpumpe angesaugt.

Der Lastkreis ist seinerseits über eine Ventileinrichtung 10 in verschiedene Verbraucherkeise aufgeteilt. So wird mittels einer Speicherladesteuerung I in Zusammenwirkung mit einem Prioritätsventil II für eine Lenkung ein Spei­ cher 11 für eine Fremdkraftbremse versorgt, d.h. der Lenkung wird vorrangig vor den anderen Verbrauchern Hydraulikfluid zugeführt. Ferner sind über ein Hilfskreis­ ventil III der Ventileinrichtung 10 ein Steuerkreis sowie eine Lastschaltung und Wegeventile 12 zur wahlweisen Ver­ sorgung von Zusatzaggregaten wie hydraulischen Hebern oder dergleichen angeschlossen. Die Anforderungswerte der ver­ schiedenen Verbraucherkreise werden von einer Regelein­ richtung 13 erfaßt, die ein entsprechendes Signal an Stellantriebe der Regelpumpe anlegt und somit deren Leistung und Volumenstrom regelt.

Zur Vermeidung von für die Regelpumpe unzulässigen Be­ triebszuständen ist eine übergeordnete Überwachungsein­ richtung 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 Regelpumpe kontinuierlich durch Veränderung ihres Schwenkwinkels zurücknimmt, bis zulässige Betriebszustände erreicht sind. Erst bei einem Ansteigen des Drucks in der Ansaugleitung 5, beispiels­ weise durch Zurückgehen der kaltstartbedingten Saugdruck­ abfälle bei Erwärmung, wird die Beeinflussung der Regel­ einrichtung 13 durch die Überwachungseinrichtung zurückge­ nommen, so daß die Regeleinrichtung die Pumpe wieder auf die vom Lastkreis geforderten Druck- und Volumenstromwerte einstellen kann.

Fig. 2 zeigt einen Schaltplan für ein Hydrauliksystem im Detail mit einem 2/2-Wegeventil als hauptsächlichen Be­ standteil der Überwachungseinrichtung. Mit gestrichelten Linien ist ein gewöhnlicherweise zu einem Modul 27 zusam­ mengefaßter Steuerkreis bezeichnet. Die Regelpumpe 1 umfaßt hierbei zwei Stellzylinder 1 a und 1 b, die zur Veränderung ihres Schwenkwinkels 7 dienen und von denen der eine direkt mit ihrem Ausgangsdruck beaufschlagt ist, während der andere über eine Steuerleitung 20 dem durch ein Regelventil 19 als Bauteil der Regeleinrichtung be­ stimmten Stelldruck unterliegt. Das Regelventil 19 ist als 3/2-Wegeventil mit einem Stellkolben ausgebildet, der auf seiner einen Stirnseite über eine Steuerleitung 21 dem Ausgangsdruck der Regelpumpe und auf seiner anderen Stirn­ seite einer Federbelastung und dem über die Steueran­ schlüsse herbeigeführten Druck einer einem Last-Meldekreis angehörenden Steuerleitung 23 unterliegt, der die Anforde­ rungen 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 Stell­ zylinder der Schwenkwinkel der Regelpumpe verändert. Dieses Steuerungsprinzip ist an sich bekannt.

Die Überwachungseinrichtung 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 den Vorratsbehälter bzw. Tank her­ stellt bzw. unterbricht. Der Stellkolben des Wegeventils 22 ist auf seiner einen Seite druckfrei, d.h. diese unter­ liegt dem Druck des Vorratsbehälters bzw. Tanks, während seine andere Stirnseite federbelastet und über eine Unter­ druckleitung 24 mit der Ansaugseite der Regelpumpe 1 ver­ bunden ist. Ferner ist die ausgangsseitig der Regelpumpe angeschlossene Steuerleitung 21 über eine Drossel 25 mit der Steuerleitung 23 und somit mit dem einen Anschluß des Wegeventils 22 der Überwachungseinrichtung verbunden.

Nachstehend wird die Funktionsweise der Überwachungsein­ richtung im Zusammenwirken mit der Regeleinrichtung be­ schrieben.

Sofern der durch die Unterdruckleitung 24 erfaßte Unterdruck an der Ansaugseite der Regelpumpe einen be­ stimmten Wert nicht unterschreitet, hält der Stellkolben des Wegeventils 22 dessen beide 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 Abhängig­ keit von dem über die Steueranschlüsse angelegten Druck ein.

Sobald der Ansaugdruck der Regelpumpe unter den bestimmten Wert abfällt und damit unzulässige Betriebszustände er­ reicht sind, wird der Stellkolben des Wegeventils 22 aufgrund des über die Leitung 24 anliegenden hohen Unterdrucks in seine Öffnungslage verschoben, wodurch die Leitung 23 mit dem Vorratsbehälter verbunden wird. Durch die Anordnung des Rückschlagventils 26 wird der Ver­ braucher nicht beeinflußt. Es erfolgt eine Verschiebung des Stellkolbens des Wegeventils 19 im Sinne kleinerer Fördermengen der Regelpumpe. Ferner findet über die als Meßdrossel arbeitende Drossel 25 ein zusätzlicher Druckab­ fall in der Steuerleitung 21 statt, so daß die Verstell­ einrichtung der Regelpumpe zu kleineren Fördermengen unterstützt wird und zulässige Betriebszustände erhalten werden. Erst nach dem Aufbau eines Ansaugdruckes oberhalb des bestimmten Wertes wird der Stellkolben in seine Sperr­ lage verschoben, in der die Anschlüsse des 2/2-Wegeventils 22 getrennt sind, so daß das Regelventil 19 unabhängig von der Saugabsicherungseinrichtung entsprechend den Drücken der Steueranschlüsse bzw. der Steuerleitungen 21 und 28 arbeitet.

Der bestimmte Wert als maßgebende Größe für das Eingreifen der Überwachungseinrichtung in den Regelkreis der Regel­ einrichtung ist durch die Größe der Stirnfläche des Stell­ kolbens des Wegeventils 22 und durch die Kraft der Feder 29 festlegbar. Durch diese Festlegung wird der zulässige Saugdruck p _{S 1} der Regelpumpe 1 bestimmt.

Wie vorstehend bereits erwähnt, ist der zulässige Saugdruck p _{S 1} je nach Bauart der Pumpe mehr oder weniger stark abhängig von der Verdrängungsleistung der Regelpumpe 1, d.h. von dem eingestellten Fördervolumen und der Pum­ pendrehzahl n.

Fig. 3 zeigt diese Abhängigkeit von der Drehzahl, wobei die ausgezogene Linie die Grenzkurve der Pumpe darstellt. Mit der gestrichelten Linie ist die Saugregelkurve darge­ stellt, d.h. die Kurve, entlang der sich der Grenzdruck in der Saugleitung S 1 ändern sollte, um die Regelpumpe 1 über den gesamten Drehzahlspektrum sicher vor Beschädigungen zu schützen. Für eine gängige Regelpumpen-Bauart ergibt sich beispielsweise bei Höchstdrehzahl ein maximal ertragbarer Saugdruck von etwas über 0,2 bar, so daß der Grenzdruck für diesen Betriebszustand auf beispielsweise -0,2 bar eingestellt werden kann. Bei Leerlaufdrehzahl n _L beträgt der zulässige Saugdruck p _{S 1} beispielsweise -0,55 bar, so daß der Umschalt-Grenzdruck auf einen Ünterdruck einge­ stellt werden kann, der geringfügig niedriger als 0,55 bar ist.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Steuervorrich­ tung dargestellt, mit der drehzahlabhängig der Umschaltpunkt der übergeordneten Überwachungseinrichtung verändert werden kann. Die in der Figur gezeigte Vorrich­ tung enthält einige Bauelemente, die unmittelbar denjeni­ gen vergleichbar sind, die bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 verwendet werden. Diese Bauelemente sind mit iden­ tischen Bezugszeichen versehen. Etwas vereinfacht darge­ stellt ist die Regeleinrichtung für die Regelpumpe 1. Ferner ist in der Darstellung gemäß Fig. 4 der Last- Meldekreis weggelassen. Es soll jedoch hervorgehoben werden, daß die Weiterbildung gemäß Fig. 4 selbstver­ ständlich auch in Verbindung mit der Verschaltung des Last-Meldekreises gemäß Fig. 2 anwendbar ist.

In Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 enthält der Hydraulikkreis zwei Pumpen, eine Regelpumpe 1 und eine Speisepumpe 2, die von einer Zahnradpumpe gebildet ist, die auf Saugunterdrücke wesentlich unem­ pfindlicher als die Regelpumpe 1 reagiert. Diese Pumpen 1 und 2 werden zusammen angetrieben, was durch die Doppel­ linie angedeutet ist. Die Regelpumpe 1 saugt Hydraulik- Strömungsmittel über eine Filtereinrichtung 3 in die Saug­ leitung S 1 an. Gleichermaßen saugt die Zahnradpumpe 2 aus einem Vorratsbehälter 4 Strömungsmittel in eine Sauglei­ tung S 2. Wesentliches Element der den Saugdruck p _{S 1} über­ wachenden Überwachungseinrichtung ist ein Regelelement 30, das dem 2/2 Wegeventil 22 gemäß Fig. 2 entspricht. Dieses Regelelement 30 in Form des Wegeventils dient als Vor­ steuerventil für ein Regelventil 31, das dem Regelventil 19 gemäß Fig. 2 entspricht. Der Ventilschieber dieses Regelventils 31 ist auf der einen Seite über eine Steuer­ leitung 32 mit dem Ausgangsdruck der Regelpumpe 1 und auf seiner anderen Seite mit einem Steuerdruck in einer Zweig- Steuerleitung 33 und durch eine nicht näher bezeichnete Feder beaufschlagt. Diese Zweig-Steuerleitung 33 ist zum Regelelement 30 geführt, dessen Stellkolben auf der einen Seite vom Druck in einer Entlastungsleitung 34 und auf der anderen Seite vom Druck in einer Saugdruck-Meldeleitung 35 und einer Feder 29 beaufschlagt ist. Die Kolbenflächen des Schiebers des Regelelements 30 sind so auf die Kraft der Feder 29 abgestimmt, daß das Regelelement 30 bei ausrei­ chend hohem Druck in der Saugdruck-Meldeleitung in der gezeigten Anschlagstellung bleibt. In diesem Fall erfolgt eine lastabhängige Regelung der Regelpumpe 1 über das Regelventil 31, wobei der Saugdruck p _{S 1} keine Rolle spielt.

Sobald der Druck in der Saugdruck-Meldeleitung 35 unter ein vorbestimmtes Niveau abfällt, wird die Kraft der Feder 29 überwunden und die Zweig-Steuerleitung 33 wird zu einer Rücklaufleitung 36 entlastet. Der Druckabfall bewirkt dann, daß das Regelventil 31 in eine Lage verschoben wird, in der eine Zurückregelung der Regelpumpe 1 erfolgt.

Um sicherzustellen, daß der Druck in der Saugdruck-Melde­ leitung 35 immer dann unterschritten wird, wenn der Saugdruck p _{S 1} der Regelpumpe 1 den Wert unterschreitet, der für die betreffende Drehzahl n der Pumpe 1 kritisch ist, entspricht dieser Druck in der Saugdruck-Meldeleitung 35 einem überlagerten Druck aus dem Saugdruck p _{S 1} der Regelpumpe 1 und dem Saugdruck p _{S 2} der Konstantpumpe 2. Zu diesem Zweck ist in die Saugleitung S 2 der Konstantpumpe 2 eine Blende 38 eingegliedert, stromab der eine Mischlei­ tung 40 abzweigt. Diese Mischleitung vereinigt sich mit einer von der Saugleitung S 1 abzweigenden zweiten Misch­ leitung 42. In den Mischleitungen sind vorzugsweise ein­ stellbare Drosseln 44 bzw. 46 angeordnet.

Bei geeigneter Abstimmung des Ansprechdrucks des Regelele­ ments 30, der Querschnitte der Drosseln 44 und 46 sowie des Querschnitts der Blende 38 ergibt sich für das Anspre­ chen der Überwachungseinrichtung der Regelpumpe 1 eine drehzahlabhängige Einstellung. Wenn beispielsweise davon ausgegangen wird, daß die Regelpumpe 1 bei Leerlauf des antreibenden Motors einen maximal ertragbaren Saugunter­ druck von 0,55 bar und bei Maximaldrehzahl des Antriebs­ motors einen maximal ertragbaren Saugunterdruck von 0,2 bar hat, kann die Abstimmung der Blende mit der Drossel auf den Ansprechdruck des Regelelements 30 wie folgt vor­ genommen werden. Zunächst wird der maximale Saugunterdruck der Zahnradpumpe 2 in der Saugleitung S 2 bei Maximaldreh­ zahl festgestellt. Wenn dieser beispielsweise bei Maximal­ drehzahl 0,5 bar beträgt, muß die widerstandsfreie Saug­ leitung der Zahnradpumpe mit einer Blende 38 versehen werden, die einen Durchmesser von 8,3 mm hat. Wird dann die Blende 44 mit einem Durchmesser von 2 mm und die Blende 46 mit einem Durchmesser von 2,3 mm ausgelegt und der Ansprechdruck des Regelelements 30 auf einen Unterdruck von 0,83 bar festgesetzt, so ergibt sich bei Leerlauf der Pumpe 1 ein Ansprechen des Regelelements 330 bei einem Saugdruck p _{S 1} in der Saugleitung S 1 von -0,55 bar. Bei Maximaldrehzahl der Pumpe 1 reicht bereits ein Ansaugunterdruck von 0,2 bar in der Saugleitung S 1 aus, um ein Umschalten des Regelelements 30 zu bewirken.

In Abwandlung der gezeigten Ausführungsbeispiele ist es auch möglich, den zulässigen Grenzdruck in der Saugleitung S 1 nicht nur drehzahlabhängig, sondern zusätzlich auch fördervolumenabhängig zu steuern, um dem Umstand Rechnung zu tragen, daß mit abnehmendem Schwenkwinkel der Regel­ pumpe 1 bei gleichbleibender Drehzahl der Pumpe der zuläs­ sige Saugunterdruck zunimmt. Dies kann bei der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 4 durch geeignete Beeinflussung der Drosseln 44 und 46 oder durch geeignete Beeinflussung der Justiergrößen des Regelelements 30 erfolgen.

Um der Komplexität des Verstellgesetzes in diesem Be­ triebszustand Rechnung zu tragen, können in weiterer Ab­ wandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels anstelle mechanischer Elemente elektronisch geregelte Elemente bzw. elektronische Steuerschaltungen Anwendung finden. In diesem Fall wird ein Unterdruckgeber in der Saugleitung S 1 der Regelpumpe 1, ein Drehzahlmesser an der Antriebswelle beider Pumpen, eine entsprechende Steuerelektronik und eine geeignete elektromagnetische Einrichtung zur Betäti­ gung des Regelelements 30 vorgesehen.

Claims (8)

1. Steuervorrichtung für eine einerseits vom Lastdruck eines Lastkreises und andererseits von einer übergeordneten Überwachungseinrichtung gesteuerte Regelpumpe, deren Saug­ druck die Regelpumpe steuert, indem der Saugdruck auf ein auf einen bestimmten Saugdruck ansprechendes Ventil gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das auf einen bestimmten Saugdruck ansprechende Ventil (22; 30) einen Last-Meldekreis im Sinne einer Zurückregelung der Regelpumpe (1) über ein vom Last-Meldekreis beaufschlagtes Regelventil (19; 31) be­ einflußt.

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

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der den Last-Meldekreis mit dem Tank verbin­ dende Anschluß des Ventils (22) zwischen einer an der Druckseite der Pumpe (1) angeschlossenen Drossel (25) und einem in Richtung der Verbraucher öffnenden Rückschlagven­ til (26) angeordnet ist.

4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugdruck, bei dem das Ventil (22; 30) anspricht, über eine elektronische Steuer­ schaltung beeinflußbar ist, die Steuersignale erzeugt, welche ausgewählten Betriebspunkten aus einem Betriebs­ punktefeld der Regelpumpe (1) zugeordnet sind.

5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der gemeinsam mit der Regelpumpe (1) eine Konstant­ pumpe (2) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugdruck (p _{S 1}) der Regelpumpe (1) mit dem Saugdruck (p _{S 2}) der Konstantpumpe (2) zu einem Mischdruck (p ₃₅) vereinigt ist, der auf das auf Saugdruck ansprechende Ventil (22; 30) wirkt.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Saugdrücke (p _{S 1}, p _{S 2}) über je­ weils eine Drossel (46 bzw. 44) zusammengeführt sind.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Saugleitung (S 2) der Konstantpumpe (2) eine Blende (38) aufweist, und der Saugdruck (p _{S 2}) zwischen Blende (38) und Pumpe (2) abgenommen wird.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querschnitte der Drosseln (44, 46) und der Blende (38) aufeinander und auf den Saugdruck abstimm­ bar sind, bei dem das Ventil anspricht.