DE3629638C2 - Kolbenpumpe mit variierbarer Verdrängung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe mit variierbarer Verdrän­ gung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Kolbenpumpe ist aus der EP 87 773 A1 vorbekannt. Aus der EP 41 273 B1 ist eine Druckregeleinrichtung für ein hydrostatisches Ge­ triebe bekannt.

Bei hydraulisch gesteuerten Kolbenpumpen mit variierbarer Verdrängung, insbesondere Axialkolben­ pumpen, ist es gängige Praxis, zur Steuerung des Neigungswinkels einer Taumelscheibe für die Änderung des Ausgangsflusses den Auslaßdruck in eine Druckkammer eines Steuerkolbens einzuleiten, der als ein variables Element dient und in Abhängigkeit von der Operation eines Druckstellven­ tils öffnet, wenn der Druckstellwert erreicht ist. Auf diese Weise wird eine vollständige Abschaltfunktion erreicht. In diesem Fall wird im voll­ ständigen Abschaltzustand die Druckkammer des Stellkolbens in Verbindung mit der Niederdruckseite gebracht, indem ein Ablaßloch geöffnet wird, das in der Gleithülse des Steuerkolbens ausgebildet ist und in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerkolbens freigegeben wird. Hierbei treten die Nachteile auf, daß die sichere Übereinstimmung zwischen dem Auslaßloch und der Länge des Steuerkolbens sehr schwer zu erreichen ist auf Grund von Toleranzen bei der Herstellung. Hierdurch werden Vibrationen des Steuerkolbens möglich und trotz Anstrengungen, dieses Phänomen zu ver­ meiden, führen die Hilfsmittel zur Unterdrückung der Vibration im allge­ meinen stets dazu, daß die Schärfe der vollständigen An-Aus-Charakteri­ stik abnimmt, wodurch das Druckerschlaffen (pressure drooping) ansteigt.

Andererseits sind Verfahren bekannt, bei denen proportionale elektrohy­ draulische Steuerventile eingesetzt werden, um den Ausgangsfluß und den Auslaßdruck einer Kolbenpumpe mit variierbarer Verdrängung zu steuern. Im Falle des normalen konventionellen Verfahrens wird der Auslaßdruck kontrolliert durch Verwendung eines proportionalen elektrohydraulischen Überdruckventils, wodurch eine Steuerung mit hydraulischer Druckrück­ kopplung erzielt wird, um einen Stelldruck zu erreichen, der seinem Ein­ gangsstrom entspricht. Die Steuerung des Auslaßflusses wird bewirkt durch Steuerung der Verdrängung des variablen Elementes für den Auslaßfluß der Pumpe durch ein separates proportionales elektrohydraulisches Steuerven­ til.

Bei derartigen Kolbenpumpen mit variierbarer Verdrängung müssen, auf Grund des Einsatzes von separaten proportionalen elektrohydraulischen Steuerventilen für die Regelung einerseits des Druckes und andererseits des Flusses, nicht nur die Steuerventile, sondern auch die zugehörigen Komponenten wie beispielsweise Stromstärke für die Speisung der Steuer­ ventile separat vorgesehen werden, wodurch ein unvermeidbares Ansteigen der Größe des Systems und des Stromverbrauchs herrührt. Weiterhin weist die konventionelle Kolbenpumpe mit variierbarer Verdrängung den Auslaß­ fluß variierende Faktoren auf, die Änderungen in der Geschwindigkeit der Stellglieder, wie beispielsweise eines hydraulischen Motors und Zylindern mit dem Ergebnis bewirken, daß, wenn eine Änderung im Schlupf oder An­ trieb des elektrischen Pumpenantriebsmotors auf Grund einer Änderung der Last deren Rotationsgeschwindigkeit ändert, die Geschwindigkeitsänderung sich in einer Änderung des Pumpenauslaßflusses bemerkbar macht, so daß bei Änderung des volumetrischen Wirkungsgrades der Pumpe auf Grund von beispielsweise einem Ansteigen des Lastdruckes, auch eine Änderung im Auslaßfluß resultiert. Wenn eine Temperaturänderung des hydraulischen Arbeitsmittels eine Änderung der Viskosität hervorruft, führt dies auch zu Veränderungen im Auslaßfluß usw. Diese Faktoren werden insbesondere dann bemerkbar, wenn eine präzise Regelung benötigt wird.

Bekannt sind Regelsysteme des Typs, bei dem eine konventionelle Kolben­ pumpe mit variierbarer Verdrängung in Kombination mit hydraulischen Kompensierventilen eingesetzt wird, um eine strenge Regelung zu erreichen. Die konventionellen Steuersysteme dieser Art sind so ausgelegt, daß ihr Druckregelbereich und Flußregelbereich unabhängig voneinander arbeiten. Dadurch wird die Druckkompensation bei Änderungen im Lastfluß während der Druckregelung und die Flußkompensation für Änderungen im Lastdruck während der Flußregelung durch separate hydraulische Kompensationsventi­ le erreicht und die Druck- und Flußsteuersysteme sind in der Form offener Schleifen, wodurch es für das Steuersystem unmöglich ist, die auf Grund einer Hysterese der Solenoideinrichtung des Steuerventils, der Viskosität des Arbeitsfluids usw. hervorgerufenen Effekte zu kompensieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der vorgenannten Pumpen der eingangs genannten Art zu vermeiden und eine Kolbenpumpe der gattungs­ gemäßen Art derart weiterzubilden, daß auf einfache Weise mit größerer Sicherheit ein Überdruck am Pumpenausgang verhindert wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist bei der Kolbenpumpe mit vari­ ierbarer Verdrängung vorgesehen, daß die Kolbenpumpe eine ausfallsichere Funktion hat, so daß bei einem unnormalen Ansteigen des Auslaßdruckes der Pumpe diese unabhängig vom elektrischen Steuersystem abgeschaltet wird.

Nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verändert die Kolbenpumpe mit veränderbarer Verdrängung ihren Ausgangsfluß, indem ein variables Element über die Steuerung durch hydraulischen Druck verschoben wird und die Pumpe hat einen Durchmesser, der ein elektrisches Signal erzeugt, das dem Pumpenauslaßdruck entspricht, ein proportionales elektrohydraulisches Steuerventil, das ein Teil des hydraulischen Ausgangsflusses zu dem variablen Element über einen Eingangskanal für hydraulische Flüssigkeit mit einer Öffnung, die proportional zu einem Eingangsstrom ist, richtet, und einen Regelverstärker, der eingangsseitig ein von außen angelegtes Druckeinstellsignal und das elektrische Ausgangssignal des Druckmessers empfängt und den Eingangsstrom des proportionalen elektrohydraulischen Steuerventils dergestalt steuert, daß das variable Element in einen Abschaltzustand versetzt wird, wenn der vom Druckmesser erfaßte Druck einen vorgegebenen Wert erreicht.

In Übereinstimmung mit einer Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels ist ein Sicherheitsventil in der Eingangsöffnung für hydraulische Flüssigkeit zwischen dem proportionalen elektrohydraulischen Steuerventil und dem variablen Element angeordnet, so daß, wenn der Pumpenauslaßdruck einen vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht, der Auslaßdruck auf das variable Element gelenkt wird und die Pumpe ausgeschaltet wird.

Der Auslaßdruck der Betriebspumpe wird durch den Durchmesser erfaßt und dann mit dem eingestellten Druck durch den Regelverstärker verglichen, wobei dann wenn der erfaßte Wert des Druckmessers dem eingestellten Druckwert gleich ist, die Verschiebung des variablen Elements automatisch kontrolliert wird und der volle Abschaltdruck der Pumpe aufrechterhalten wird. Auf diese Weise ist es möglich, effektiv jegliche Vibrationen des variablen Elements durch die Verstärkungsregelung des Regelverstärkers auszuschalten und es besteht keine Notwendigkeit, irgendwelche Maßnahmen gegen Vibrationen in dem hydraulischen System vorzusehen, hierdurch wird die scharfe volle Abschaltcharakteristik aufrechterhalten. Demzufolge kann die Druckeinstellung elektrisch von einem entfernten Platz wie gewünscht durchgeführt werden, dies hat den Vorteil, daß die Bedienungsqualität verbessert wird und der Auslaßdruck jederzeit elektrisch erfaßt wird. Hierdurch ist es möglich, eine Fernanzeige des Auslaßdruckes vorzunehmen oder für andere Steuerzwecke zu nutzen.

In Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel ist das normale Sicherheitsventil, das den Pumpenauslaßdruck zu den variablen Element lenkt und die Pumpe in den Auszustand versetzt, wenn der Auslaßdruck den vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht, in der hydraulischen Fluidpassage zwischen dem proportionalen elektrohydraulischen Dreiwegesteuerventil und dem variablen Element angeordnet.

In diesem Fall wird ein Flußsignal von der Verschiebung des variablen Elements der Pumpe abgeleitet, so daß die Differenz zwischen dem Flußsignal und dem eingestellten Wert erreicht wird und der Auslaßfluß im Rückkopplungswege gesteuert wird durch eine elektrohydraulische, geschlossene Schleife. Zur selben Zeit wird der vom Druckmesser erfaßte Auslaßdruck verglichen mit dem Einstellwert, wobei eine Abschaltregelung des Drucks durch die geschlossene elektrohydraulische Schleife erreicht wird. Auf diese Weise ist das einzige proportionale elektrohydraulische Dreiwege­ steuerventil die Kolbenpumpe mit variierbarer Verdrängung der lasterfassenden Regelung, die das gesamte elektrische und hydrau­ lische System innerhalb der Regelschleife umfaßt und eine ausge­ zeichnete Pegeleigenschaft aufweist. Weiterhin ist es nicht not­ wendig, irgendwelche Restriktoren in der Auslaßleitung der Pumpe vorzusehen, die gesamte Pumpe hat eine kompakte Konstruktion. Die notwendigen Maßnahmen gegen Vibration können weitgehend freizügig durch die Verstärkungsregelung des elektrischen Regelsystems innerhalb der Schleife durchgeführt werden, Einstellungen am Ein­ satzort sind vereinfacht und es ist möglich, die Schärfe der An- Aus-Charakteristik zu verbessern, ohne ein Druckabschlaffen auf Grund der Abschaltcharakteristik zu vergrößern.

In Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Er­ findung hat die Kolbenpumpe mit variierbarer Verdrängung ein pro­ portionales elektrohydraulisches Steuerventil, das den hydrau­ lischen Druck in einer Druckkammer eines variablen Auslaßfluß­ elementes regelt, so daß die Verschiebung des variablen Elements gegen eine Federkraft gesteuert wird und dadurch der Auslaßfluß innerhalb eines Bereiches von maximalem Auslaßfluß bis zu vollem Abschalten geregelt wird. Die Pumpe hat einen Flußmesser, der ein elektrisches Signal erzeugt, das dem Auslaßfluß der Pumpe ent­ spricht, einen Druckmesser für die Erzeugung eines elektrischen Signals, das dem Auslaßdruck der Pumpe entspricht, Steuerungsmit­ tel, die auf eine Differenz zwischen dem Flußeinstellsignal und dem Ausgangssignal des Flußmessers ansprechen und ein Antriebs­ steuersignal regeln, das dem proportionalen elektrohydraulischen Steuerventil zugeführt wird und weiterhin auf eine Differenz zwischen einem Druckeinstellsignal und dem Auslaßsignal des Druckmessers ansprechen, um den Treibstrom zu regeln, wenn der erfaßte Auslaßdruck einen vorgegebenen Wert erreicht, eine Daten­ erfassungseinrichtung zur Messung unterschiedlicher Daten während des Pumpbetriebs, wie beispielsweise die Arbeitsgeschwindigkeit des Stellgliedes, die Pumpengeschwindigkeit und die Temperatur des Pumpenarbeitsfluids, und Korrekturmittel, die entsprechend dem erfaßten Ausgangssignal der Datenerfassungseinrichtung eine Korrektur des Treibstroms in Abhängigkeit von der Höhe der verän­ derten Daten durchführen.

In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung dieses Ausfüh­ rungsbeispiels hat die Korrektureinrichtung eine fehleraufzei­ gende Funktion, so daß sie die Größe des erfaßten Ausgangssignals der Datenerfassungseinrichtung überwacht und ein Alarmsignal er­ zeugt, wenn die Größe einen vorgeschriebenen oberen Grenzwert überschreitet.

In diesem Fall ist die Pumpe so ausgelegt, daß für eine Steuerung des Treibstroms des proportionalen elektrohydraulischen Steuerven­ tils für eine hydraulische Steuerung der Verschiebung des variablen Elements des Pumpenauslaßflusses ein Flußrückkopplungs­ signal beispielsweise der Verschiebung des variablen Elementes des Pumpenauslaßflusses erzeugt wird und die Differenz zwischen diesem und einem eingestellten Wert erhalten wird, wobei rückkopplungs­ mäßig der Auslaßfluß gesteuert wird durch die elektrohydraulische geschlossene Schleife, so daß ein Auslaßdruckwert vom Druckwert des Druckmessers oder dergleichen verglichen wird mit einem Druckeinstellwert und eine Abschaltregelung durch die geschlossen elektrohydraulische Schleife erzielt wird. Die variablen Daten während des Pumpenbetriebs, wie beispielsweise die Geschwindigkeit von Stellgliedern, die Pumpengeschwindigkeit und die Temperatur des Pumpenarbeitsfluids werden durch die Datenerfassungsein­ richtung so erfaßt, daß in Antwort auf das erfaßte Ausgangssignal der Datenerfassungseinrichtung die Korrekturmittel Korrekturen entsprechend der Größe der abweichenden Information am Treibstrom machen, der durch die geschlossene Regelschleife gesteuert wird, hierbei wird eine enge Steuerung der geschlossenen Schleife, die im wesentlichen das gesamte hydraulische System umfaßt, realisiert und eine Erkennung von Abweichen und Fehlern wie beispielsweise Defekten in den einzelnen Komponenten in Übereinstimmung mit den erfaßten variierenden Daten erreicht.

Weiter ist in diesem Fall und in Übereinstimmung mit einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, daß es ein zwischen dem proportionalen elektrohydraulischen Steuerventil und der Druckkam­ mer des variablen Elements angeordnetes Sicherheitsventil auf­ weist, so daß der Auslaßdruck auf das variable Element gerichtet wird und die Pumpe in den Abschaltzustand gebracht wird, wenn der Pumpenauslaßdruck einen vorgegebenen Wert erreicht, der durch die druckregulierende Federwirkung gegen den Auslaßdruck erhalten wird, das Sicherheitsventil hat einen Druckeinstellmechanismus zur Steuerung der Federkraft der Druckstellfeder, um dem Auslaßdruck nachfolgen zu können, so daß dieser höher bleibt als bei dem vorgegebenen Druckeinstellwert.

Weiterhin ist vorzugsweise der Druckeinstellmechanismus mit einem Kolben ausgerüstet, der eine Druckaufnahmefläche hat, die größer ist als diejenige des Ventilteils des Sicherheitsventils in Abhän­ gigkeit von dem vorgegebenen Druckwert, wobei der Pumpenauslaß­ druck auf einen Endbereich dieses Kolbens einwirkt und die Druckstellfeder durch den anderen Endbereich des Kolbens in Abhän­ gigkeit vom Pumpenauslaßdruck verformt wird.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel sind Reduziermittel für den Pumpendruck zusätzlich zum Druckeinstellme­ chanismus vorgesehen, die ein Weiterleiten einer Störung des Lade­ drucks auf die Druckeinstellmittel verzögern.

In Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel hat der Druckeinstellmechanismus einen Einlaßkanal für Pilotdruck, der den Auslaßdruck zu dem Kolben leitet und die Reduziermittel für den Pumpdruck schließen eine Öffnung ein, die in diesem Einlaßkanal für Pilotdruck vorgesehen ist, ein Volumenkolben ist mit dem Eingangskanal für Pilotdruck auf der Kolbenseite dieser Begren­ zungsöffnung verbunden. In Übereinstimmung mit einer Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels haben die Reduziermittel für den Pumpendruck ein Druckabschaltventil für die Erfassung des Diffe­ renzdrucks über der Öffnung (dem Durchlaßbegrenzer) und ermög­ lichen es, dem Systemdruck in der Pumpauslaßleitung zur Tank­ leitung auszuweichen.

Auf Grund des Sicherheitsventils mit dem Druckeinstellmechanismus für die Einstellung der Federkraft der Druckstellfeder, die dem Auslaßdruck folgt, so daß er höher ist als ein vorgegebener Druckwert, folgt der Stellwert des Sicherheitsventils dem Pumpen­ arbeitsdruck, so daß er jeweils überwacht wird bei einem Druckwert, der um einen vorgegebenen Druckwert höher ist als der Puppenarbeitsdruck, so daß irgendwelche Systemdrucke, die durch Druckstörungen auf der Lastseite verursacht sind, durch das Sicherheitsventil aufgenommen werden, sobald es den Einstellwert erreicht, der veränderlich geregelt ist in Abhängigkeit vom Pumpenarbeitsdruck.

Wenn eine Reduziervorrichtung für den Pumpendruck zur Verzögerung der Weiterleitung von Lastdruckschwankungen auf den Druckeinstell­ mechanismus zusätzlich zu einem Druckeinstellmechanismus vorgesehen ist, setzt der Druckeinstellmechanismus dann, wenn ein Pumpendruck auf der Lastseite hervorgerufen wird, seine Druck­ regelfunktion bei einem Druckwert fort, der dem Pumpenauslaßdruck vor dem Auftreten des Pumpdrucks entspricht. Dadurch wird der Pumpdruck absorbiert, bis er auf einen relativ geringen Wert abfällt. Insbesondere ist in diesem Fall auf Grund der Tatsache, daß die Öffnung eines Einlasses, der keine Verzögerung in der Operation des Kolbens bei Auslaßdruckvariationen während des Nor­ malzustandes hervorruft, vorgesehen ist in dem Kanal des Druck­ einstellmechanismus, der den Pumpenauslaßdruck dem Kolben zuführt und einen Differenzdruck in Abhängigkeit vom Auftreten eines Pumpdruckes bewirkt, und daß das Pumpdruckabschaltventil in Abhän­ gigkeit von diesem Differentialdruck arbeitet und an den Kanal angeschlossen ist, dadurch ist es möglich, den Pumpdruck auf der Lastseite auf einen sehr kleinen Wert zu reduzieren.

In Übereinstimmung mit der Erfindung hat die Pegeleinheit für die Speisung eines Steuerstromes, der einem eingestellten Eingangssignal des proportionalen elektrohydraulischen Steuerven­ tils entspricht, das den hydraulischen Druck dergestalt regelt, daß die Verschiebung des variablen Elements des Ausgangsflusses der Kolbenpumpe mit variabler Verdrängung mit dem hydraulischen Druck, der der Federkraft entgegengerichtet ist, in einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel einen ersten Differenzsignalerfasser, der ein erstes Signal erzeugt, das der Differenz zwischen dem vorgegebenen Druckstellsignal und dem Ausgangssignal des Druckmes­ sers entspricht, Begrenzer für die Begrenzung des oberen Wertes des ersten Signals auf einen vorgegebenen Schwellwert, Multipli­ zierschaltungen für die Erzeugung eines Ausgangssignals, das dem Produkt des Flußstellsignals und des Ausgangssignals der Begrenzer entspricht, zweite Differenzsignalerfasser, die ein zweites Signal erzeugen, das der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Fluß­ messers und dem Ausgangssignal der Multiplizierschaltung ent­ spricht, und Verstärker für die Verstärkung dieses zweiten Sig­ nales auf einen gewünschten Stromwert und Lieferung dieses Stromes an das proportionale elektrohydraulische Steuerventil.

Weiterhin hat in Übereinstimmung mit der Erfindung die Regelvor­ richtung zusätzlich zur oben erwähnten Auslegung Korrekturmittel, die eine Korrektur des Flußstellsignals vornehmen, um Variationen im volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe auf das Ausgangssignal des Druckmessers zu kompensieren. In diesem Fall erzeugt die Multiplizierschaltung ein Ausgangssignal, das dem Produkt des Ausgangssignals der Korrekturschaltung und dem Ausgangssignal der Begrenzer entspricht.

In Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel haben die Steuermittel weiterhin einen Flußänderungsmesser, der ein Aus­ gangssignal erzeugt, das der Wertänderung des Ausgangssignals des Flußmessers entspricht. In diesem Fall erzeugt der erste Diffe­ renzsignalerfasser als ein erstes Signal ein Signal, das der Differenz zwischen dem Druckstellsignal und dem Ausgangssignal des Druckmessers und dem Ausgangssignal des Flußmessers entspricht. In einem typischen Ausführungsbeispiel hat der Flußänderungsmesser eine Differenzierschaltung, die einen differenzierten Wert des Ausgangssignales des Flußmessers erzeugt.

In Beziehung auf die Drucksteuerung und die Flußsteuerung der Kolbenpumpe mit variierbarer Verdrängung werden ihre tatsächlichen Arbeitsbedingungen unterteilt in die folgenden drei Zustände:

• A: Der Zustand, bei dem der Ladedruck unterhalb des eingestell­ ten Wertes ist und daher nur eine Flußsteuerung durchgeführt wird.
• B: Der Zustand, bei dein eine Drucksteuerung durchgeführt wird bei vorhandenem Fluidfluß, aber der Fluß erreicht noch nicht den vorgegebenen Stellwert.
• C: Der Zustand, bei dem praktisch kein Fluid fließt und nur eine Drucksteuerung durchgeführt wird.

Im Zustand A erzeugt der erste Differenzsignalerfasser ein erstes Signal, das einen Wert hat, der größer ist als der Schwellwert des Begrenzers. Dadurch wird ein Druckrückkopplungssignal, das einen vorgegebenen, durch den Be­ grenzer begrenzten Wert hat, an die Multiplizierschaltung angelegt und dadurch ändert sich der Eingangsstellwert des zweiten Differenz­ signalerfassers in Abhängigkeit von nur dem Flußstellsignal; hierdurch wird die geschlossenschleifige Rückkopplungsregelung durch das Ausgangssignal des Flußmessers erhalten, der als Refe­ renzeingang wirkt.

Im Zustand B, wenn das erste Signal kleiner ist als der Schwell­ wert des Begrenzers, fällt der Ausgang der Multiplizierschaltung entsprechend ab und die Größe des Flußstellsignals wird geändert durch das Druckrückkopplungssignal. Im Ergebnis wird die geschlos­ senschleifige Rückkopplung wirksam und produziert einen Flüssig­ keitsfluß bei dem eingestellten Druckwert.

Wenn zusätzlich ein Flußänderungsmesser vorgesehen ist, wird gleichzeitig der Ausgang des Flußänderungsmessers ebenfalls als eine kleinere Schleife mit negativer Rückkopplung im Druckrück­ kopplungskreis eingeschlossen, so daß, wenn der Flußwert sich abrupt ändert, das erste Signal entsprechend der Änderung des Flusses abfällt und dadurch eine Nennrückkopplung angelegt ist, wodurch eine Druckänderung auf Grund einer abrupten Flußänderung unterdrückt wird, dabei werden die dynamischen Eigenschaften im Flußsteuerungsbereich weiter stabilisiert.

Der Zustand C ist ein Zustand, der praktisch keinen Ladefluß benötigt oder ist ein blockierter Zustand, so daß selbst dann, wenn das Flußstellsignal an der Multiplizierschaltung sich ändert, dies keine Änderung hervorruft, da die Flußeinstellung durch die Druckrückkopplungsschleife, die auf dem ersten Signal und der Regeleinrichtung beruht, eine geschlossenschleifige Regelwirkung auf Grund der Verwendung des ersten Signals oder des Druckdiffe­ renzsignals bewirkt.

Bei der Regeleinheit nach der Erfindung wird der Übergang zwischen der Drucksteuerung und der Flußsteuerung gleitend und weich in Abhängigkeit von der Änderung zwischen den Zuständen A zu B zu C und rückwärts auf Grund der Wirkung der Begrenzer und der Multi­ plizierschaltung erreicht und die beiden Regelungen können durch das einzige proportionale elektrohydraulische Steuerventil durchgeführt werden. Wenn die kleinere Rückkopplungsschleife für Flußänderung vorgesehen ist, werden jegliche Druckänderungen auf Grund einer abrupten Flußänderung effektiv im gesamten Regelbe­ reich begrenzt, insbesondere im Flußreglungsbereich; dadurch wird eine stabile Pumpenregelung mit reduzierten Druckpulsationen er­ halten.

Weiterhin kann, wenn die Korrektureinrichtung vorgesehen ist, im Flußregelzustand eine Flußkorrektur entsprechend dem Druckmeß­ signal beispielsweise genutzt werden, um eine Variation des volumetrischen Wirkungsgrades der Pumpe auf Grund von beispiels­ weise einem Ansteigen des Leckflusses durch erhöhten Ladedruck kompensiert werden.

Die oben genannten und andere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden besser verständlich und deutlicher anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein hydraulisches Schaltbild einer Pumpe nach nicht vor­ veröffentlichtem Stand der Technik,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild eines ersten Ausführungs­ beispiels,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der mechanischen Auslegung des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 ein schematisches elektrisches und hydraulisches Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 5 ein schematisches elektrisches und hydraulisches Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt für eine beispielhafte Ausle­ gung der prinzipiellen Teile des dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 7 ein prinzipielles Schaltbild für eine beispielhafte Auslegung des Regelverstärkers,

Fig. 8 ein prinzipielles Schaltbild einer anderen Auslegung des Regel­ verstärkers und

Fig. 9a, b und c Schaltbilder für spezielle Ausführungsbeispiele des Flußänderungsmessers.

Bevor die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrie­ ben werden, wird eine konventionelle Kolbenpumpe mit variierbarer Verdrängung unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, um das Verständnis der Merkmale der Erfindung zu erleichtern.

Bei dieser konventionellen Kolbenpumpe mit variierbarer Ver­ drängung werden die Druck- und Flußstellwerte in Form von elektri­ schen Signalen, wie in Fig. 1 gezeigt, geliefert, die Regelung der Verschiebung eines variablen Elements (132) einer Pumpe (131) in Abhängigkeit von einem Druckstellsignal i1 und einem Flußstell­ signal i2 wird erreicht durch eine offenschleifige Regelung eines Kompensiersteuerventils, das mit einem hydraulischen Pilotdruck arbeitet. Spezieller ist in Fig. 1 ein proportionales elektrohy­ draulisches Flußsteuerventil 133 in Tandem mit der Auslaßseite der Pumpe 131 geschaltet und der Eingangsstrom i2 wird in den propor­ tionalen Solenoid geleitet, wodurch seine Spule eine proportionale Wirkung auf der Basis der Beziehung zwischen der anziehenden Kraft des Solenoids und der entgegengerichteten Federkraft bewirkt, um die Öffnung der Steueröffnung zu bestimmen. Der hydraulische Flüs­ sigkeitsdruck in der Druckkammer des variablen Elements 132 wird durch ein Kompensationsventil 134 geregelt, wobei der Differenz­ druck über der Öffnung konstant gehalten und die Verschiebung des variablen Elements 132 der Pumpe 131 kontrolliert wird durch Regelung des Drucks in der Druckkammer gegen die entgegengerich­ tete Federkraft, hierdurch wird ein vorgegebener Ausgangsfluß erreicht, der dem Eingangsstrom i2 entspricht. Auf der anderen Seite kann der Pilotfluß vom Auslaßport der Pumpe 131 ausweichen von einem proportionalen elektrohydraulischen Sicherheitsventil 136 durch eine vorgegebene Öffnung 135. Das proportionale elektro­ hydraulische Sicherheitsventil 136 wird proportional gesteuert durch den Eingangsstrom i1 entsprechend dem Stellwert, so daß dann, wenn der Auslaßdruck den Druckeinstellwert des Sicherheits­ ventils 136 erreicht, es geöffnet wird, und der Pilotfluß aus­ fließen kann. Die Druckdifferenz über der Öffnung 135 wird durch ein Kompensatorventil 137 erfaßt und die hydraulische Flüssigkeit wird in die Druckkammer des variablen Elementes 132 eingeleitet, dadurch wird ein kompensierter Wert für den, vorgegebenen Druck durch das Sicherheitsventil 136 erreicht. Die konventionelle Pumpe ist daher vom lasterfassenden Pegeltyp. In Fig. 1 bezeichnet 138 ein Sicherheitsventil.

Bei der bekannten Pumpe mit variabler Verdrängung vom lasterfassen­ den Regeltyp ist es auf Grund der offenschleifigen hydraulischen Regelung schwierig, die Hysterese des Solenoids und auch die Hysterese in sowohl der Druck- als auch der Flußregelung auf Grund der Effekte der Kompressibilität und Viskosität der Flüssigkeit usw. zu reduzieren und die Regelung macht Schwierigkeiten. Daher umfaßt der Auslaßdruck der Pumpe nicht nur den Ladedruck, sondern auch den Differenzdruck über der Öffnung des Flußsteuerventils 133 im Hauptflußkanal und das Flußsteu­ erventil 133 muß entsprechend dem Wert des Ausgangsflusses groß ausgeführt sein. Da das variable Element verschoben wird, indem als ein Signal die Bewegung des hydraulischen Kompensa­ tionsventiles benutzt wird, gibt es eine Begrenzung hinsichtlich des dynamischen Verhaltens und weiterhin macht es das hydrauli­ sche Steuersystem schwierig, die gewünschten Kompensationen vor­ zunehmen. Eine Verbesserung in der Antwort führt zu Oszillations­ phänomenen und dadurch führt der Einsatz einer Anzahl von Venti­ len wie das Kompensatorventil und das Pilotsicherheitsventil, die schwingfähige Elemente wie eine Hauptspule und Federn haben, dazu, daß zusätzliche Vorkehrungen für die Dämpfung vorgenommen werden, um das Arbeitsverhalten zu stabilisieren und eine entsprechende Operation an der tatsächlichen Einsatzstelle durchzuführen. Weiterhin sind auf Grund der Verwendung einer Pilotdruckregelung die Flußpassagen wesentlich komplizierter und die Anordnung der Kanäle im Pumpengehäuse und Deckel ist schwie­ rig. Weiterhin müßten das proportionale elektrohydraulische Steuer­ ventil für den Empfang eines Druckstellsignales und das propor­ tionale elektrohydraulische Steuerventil für den Empfang eines Flußstellsignales separat vorgesehen sein, dies hat die Folge, daß der Leistungsbedarf ansteigt und die Montage der Ventile an der Pumpe die Gesamtabmessungen der Pumpe vergrößert, wodurch es schwierig ist, die Pumpe kompakter auszubilden. Dadurch hat die konventionelle Pumpe mehrere Nachteile.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem erfolgen die Druck- und die Flußregelung in geschlossenen Regelschleifen. In Fig. 2 bezeichnet 1 die Kolben­ pumpe mit variabler Verdrängung nach diesem Ausführungsbeispiel, sie weist ein Pumpelement 3 auf, das von einem Motor 2 über eine Welle 20 getrieben wird, ein variables Element 4, dessen Ver­ schiebung kontrolliert wird durch den hydraulischen, der Feder­ kraft entgegenwirkenden Druck, wodurch der Ausgangsfluß des Pump­ elementes 3 gesteuert wird, ein proportionales elektrohydrau­ lisches Dreiwegesteuerventil 5, ein Sicherheitsventil 6, einen Verschiebungsmesser 7, der eine Verschiebung des variablen Elemen­ tes 4 erfaßt, einen Druckmesser 8 für die Erfassung des Ausgangs­ drucks der Pumpe, einen Steuerverstärker 19 mit einem ersten und einem zweiten Verstärker 9a und 9b und einem Ausgangsverstärker 9c, einen Auslaßport 10, einen Saugport 11 und elektrische Ein­ gangsanschlüsse 12, 13.

Wenn beispielsweise die Pumpe 1 eine Axialkolbenpumpe ist, hat das variable Element 4 eine Taumelscheibe und einen Steuerkolben, der den Neigungswinkel dieser Taumelscheibe erfaßt. Der Verschiebungs­ messer 7 besteht aus einem Positionsdetektor wie beispielsweise einem Potentiometer oder Differentialtransformator, der die Ver­ schiebung des variablen Elementes 4 in Abhängigkeit vom Rotations­ winkel der Welle der Taumelplatte oder dem Maß der Bewegung des Kontrollkolbens erfaßt.

Der Druckmesser 8 kann ein Halbleiter-Druckmesser sein, er ist im Pumpengehäuse, im Deckel oder im Gehäuse des Steuerventils 5 angeordnet und erfaßt ständig den Auslaßdruck durch einen inneren Deckeldurchlaß, der mit der Auslaßöffnung des Pumpelementes 3 kommuniziert.

Das Sicherheitsventil 6 und das proportionale elektrohydraulische Dreiwegesteuerventil 5 sind im Tandem angeordnet in der hydrau­ lischen Flüssigkeitspassage, die von der Druckkammer des variablen Elements 4 zum Tank 18 führt. Das Sicherheitsventil 6 ist so ausgelegt, daß der Ausgangsdruck direkt auf die Druckkammer des variablen Elementes 4 vom Auslaßport 14 geleitet wird, wenn der Ladedruck abnormal hoch ist auf Grund einer Blockierung des Pum­ penausgangs oder dergleichen und einen oberen Grenzwert erreicht, der durch die Feder eingestellt ist. Im normalen Betriebszustand ist die Druckkammer des variablen Elements 4 mit dem proportiona­ len elektrohydraulischen Dreiwegeventil 5 verbunden.

Das proportionale elektrohydraulische Dreiwegesteuerventil 5 öffnet vollständig zwischen der Druckkammer des variablen Elementes 4 und dem Tank 18, wenn der Eingangsstrom des Solenoids 15 maximal wird. Danach wird die vollständige Öffnung schrittweise reduziert, wenn der Eingangsstrom abfällt. Hierdurch wird eine proportional hierzu erfolgende Öffnung erzielt. Dann öffnet die Druckkammer des variablen Elementes 4 allmählich zum Pumpenauslaßport, so daß dann, wenn der Eingangsstrom auf Null abfällt, ein Teil des hydraulischen Ausgangsflusses direkt in die Druckkammer des variablen Elementes 4 durch das Sicherheitsventil 6 geleitet wird. In diesem Fall wird die Verschiebung des variablen Elementes 4 gesteuert über den gesamten Bereich zwischen maximalem Ausgangs­ fluß bis zur vollständigen Abschaltposition, wobei eine ausfall­ sichere Funktion bei Unterbrechung des Eingangsstromes gesichert ist. Um den Eingangsstrom dem proportionalen elektrohydraulischen Dreiwegeventil 5 zuzuführen, ist der Regelverstärker 19 vorge­ sehen, der beispielsweise auf dem Dreiwegeventil 5 montiert ist. Der erste Verstärker 9a des Verstärkers 19 empfängt ein Meßsignal vom Verschiebedetektor 7 und das Flußstellsignal von einem äußeren Steller für den Auslaßfluß. Er legt ein der Differenz zwischen diesen beiden Eingangssignalen entsprechendes Ausgangssignal an den Ausgangsverstärker 9c, der wiederum einen entsprechenden Strom in den Solenoid 15 einspeist. Der zweite Verstärker 9b erhält das Meßsignal vom Druckmesser 8 und das Druckstellsignal von dem äußeren Einsteller 17, wenn diese beiden Eingangssignale gleich sind, legt der zweite Verstärker 9b ein Abschaltsignal an den Ausgangsverstärker 9c. Dieser speist einen Ausgangsstrom, der dem Ausgangssignal des ersten Verstärkers 9a entspricht, in den Solenoid 15, bis ein Abschaltsignal anliegt. Wenn dieses anliegt, schickt der Ausgangsverstärker 9c einen Strom durch den Solenoid 15, durch den eine Öffnungsstellung des Steuerventils erreicht wird, durch die ein Teil des Ausgangsdruckes in die Druckkammer des variablen Elementes 4 geleitet wird und die Pumpe 1 wird abgeschaltet, wobei das variable Element 4 in die vollständige Abschaltposition bewegt wird, wo seine Verschiebung im wesent­ lichen Null ist. In anderen Worten ausgedrückt werden die beiden Steuerkreise dergestalt kombiniert, daß entweder ein Flußsteuer­ strom (i2) oder ein Drucksteuerstrom (i1) als Eingangsstrom für den Solenoid 15 des proportionalen elektrohydraulischen Dreiwege­ ventils 5 ausgewählt wird, dies ist abhängig vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Differenz zwischen dem Stelldruck und dem erfaßten Druck des Druckmessers 8. Während der Start­ periode der Pumpe 1 sind die entsprechenden Ventile in der in Fig. 2 gezeigten Position, so daß das variable Element 4 in seine maximale Flußstellung durch die Kraft der Gegenfeder gedrückt wird, bis ein Ausgangsdruck erzeugt ist. Nachdem die Pumpe l gestartet ist, wird ein Strom, der dem Flußstellsignal des Fluß­ einstellers 16 entspricht, dem Solenoid 15 vom Verstärker 19 zugeführt, so daß die Steueröffnung des Dreiwegesteuerventils 5 zum Tank 18 mit einer gewissen Öffnung geöffnet wird und die hydraulische Flüssigkeit in der Druckkammer des variablen Elemen­ tes 4 in die Tankleitung abgelassen wird. Als Ergebnis wird das variable Element 4 in seine Flußeinstellposition durch die gegen­ drückende Feder bewegt, die das variable Element 4 vorbelastet. Seine Verschiebung wird jederzeit erfaßt und dem ersten Verstärker 9a rückgekoppelt über den Verschiebungsdetektor 7. Wenn das variable Element 4 die Flußstellposition erreicht, wird der Diffe­ renzausgang des ersten Verstärkers 9a zu Null und die Öffnung der Steuerpassage des Steuerventils 5 wird geschlossen. Als Ergebnis liefert die Pumpe 1 Flüssigkeit bei eingestelltem Fluß, wobei das variable Element 4 in der erforderlichen Position kontrolliert wird. Auf diese Weise wird der vorgegebene Ausgangsfluß auf recht­ erhalten und hydraulische Flüssigkeit zu dem Stellglied vom Aus­ laßport 10 geleitet, wobei das Stellglied betätigt wird. In diesem Fall wird, wenn das Stellglied beispielsweise am Hubende stoppt, der Ausgangsdruck allmählich erhöht. Gleichzeitig wird der Ausgang des Druckmessers rückgekoppelt an den zweiten Verstärker 9b, so daß dann, wenn der Auslaßdruck den vom Druckstellsignal vorgegebe­ nen Wert erreicht, ein Abschaltsignal vom zweiten Verstärker 9b erzeugt wird und ein vorgegebener Stromwert in den Solenoid 15 vom Ausgangsverstärker 9c eingespeist wird. Dabei wird die Steuer­ öffnung des Dreiwegesteuerventils 5 zur Auslaßöffnung 14 geöffnet und das variable Element in seine Position ohne Verschiebung bewegt, so daß der Pumpenausgangsdruck in die Druckkammer des variablen Elements 4 gelangen kann und die Pumpe 1 abgeschaltet wird, wobei die Verschiebung des variablen Elements 4 Null ist, d. h. die Pumpe 1 reduziert den Ausgangsfluß im wesentlichen auf Null.

Wenn kein Eingangsstrom mehr anliegt, wird das proportionale elektrohydraulische Dreiwegesteuerventil automatisch durch die Federkraft zurückgestellt, dadurch wird die Druckkammer des variablen Elementes 4 mit der Auslaßöffnung 14 bei voller Öffnung verbunden. Dadurch wird, wenn der Eingang zu dem Solenoid 15 durch irgendeinen Fehler des elektrischen Systems unterbrochen wird, die Puppe 1 sofort abgeschaltet und auf diese Weise wird eine ausfall­ sichere Funktion des elektrischen Systems erhalten.

Das Sicherheitsventil 6 ist so geschaltet, daß es die Druckkammer des variablen Elementes 4 mit der Auslaßöffnung 14 in dem Bereich verbindet, der näher liegt als das Steuerventil 5, so daß dann, wenn der Auslaßdruck den oberen Grenzwert erreicht, die Pumpe vorzugsweise durch das Steuerventil 5 abgeschaltet wird.

Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Auslegung einer Axialkolbenpumpe. In dieser Figur entsprechen die Bezugsziffern denjenigen der Fig. 2. In Fig. 3 wird der Neigungswinkel einer Taumelscheibe 23 für die Erfassung des Hubes eines Kolbens 22 des Pumpelements 33 verändert durch einen hydraulischen Druck gegen den Druck der Feder 24 auf Grund eines Steuerkolbens 21, der das variable Ele­ ment 4 bildet. Der Detektor für lineare Verschiebung 7 ist als Differenztransformator ausgebildet und in den Pumpendeckel 25 auf der Rückseite des Steuerkolbens 21 eingearbeitet. Das Dreiwege­ steuerventil 5 und der Druckmesser 8 sind ebenfalls im Deckel 25 angeordnet und Kanäle, die zum Auslaßport 10 und zur Saugseite im Pumpgehäuse und eine hydraulische Flüssigkeitspassage 27, die zum Dreiwegesteuerventil 5 von einer Druckkammer 26 an der Rückseite des Steuerkolbens 21 führt, sind auch im Deckel 25 untergebracht, hierdurch wird die Pumpe 1 kompakt und die erforderlichen Bearbei­ tungen konzentrieren sich auf den Deckel 25. Zu beachten ist, daß das Sicherheitsventil 6 nicht in Fig. 3 gezeigt ist.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dieser Figur sind ebenfalls dieselben Teile mit denselben Bezugs­ ziffern wie zuvor bezeichnet und werden nicht im einzelnen be­ schrieben.

Der Regelverstärker 19a ist im wesentlichen derselbe wie sein Gegenstück in Fig. 2 und hat eine Eingangsklemme 13 für ein Druckstellsignal und eine Klemme 12 für ein Flußstellsignal. Der Verstärker 19a hat weiterhin eine Funktion der Korrektur des Treibstroms in Abhängigkeit von den Werten unterschiedlicher Informationen, auf die im folgenden näher eingegangen wird.

Ein Regelventil 34 für ein Stellglied, das beispielsweise ein Richtungssteuerventil aufweist und mit der Pumpenausgangsleitung verbunden ist, ist in Fig. 4 durch eine Box dargestellt. In dieser Figur sind die Stellglieder, deren Geschwindigkeit und Drehmoment durch den Ausgangsfluß der Pumpe über das Regelventil 34 gesteuert werden soll, gezeigt in Form eines hydraulischen Zylinders 39 und eines hydraulischen Motors 40. Das Bezugszeichen 35 bezeichnet einen Geschwindigkeitsmesser für die Erfassung der Geschwindigkeit eines Elektromotors 2. 36 ist ein Temperaturmesser für die Erfassung der Flüssigkeitstemperatur in der Pumpe 1. 37 ist ein Geschwindigkeitsmesser für die Erfassung der Geschwindig­ keit des Zylinders 39 und 38 ist ein Geschwindigkeitsmesser für die Erfassung der Geschwindigkeit des hydraulischen Motors 40. Beim Arbeiten der Pumpe 1 erfassen die Detektoren unterschiedliche variierende Daten dynamisch und führen sie als Korrekturdaten dem Regelverstärker 19a zu.

Der Verstärker 19a legt ein Korrektursignal, das beispielsweise einer vorgegebenen Änderung der volumetrischen Wirksamkeit der Puppe entspricht, an den Speisestrom des Solenoids 15 des Steuer­ ventils 5 in Abhängigkeit von dem Wert der Abweichung. Der Ver­ stärker 19a ist so ausgelegt, daß die Größen der abweichenden angelegten Daten verglichen werden mit separaten, vorgegebenen Referenzwerten und überwacht werden, so daß ein Alarm individuell oder in Kombination mit denjenigen, die die oberen Grenzwerte erreichen, ausgegeben wird. Auf diese Weise wird jegliche Ab­ weichung der Einzelbauteile im System erfaßt, bevor Fehler auftreten.

Während im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 die unterschiedlichen elektrischen Kompensationsschaltungen in der geschlossenen Schleife angeordnet sind, die das elektrische System und das mechanische System umfaßt, geben die Kompensationskreise gegenläu­ fige Nachteile, so daß die Gefahr besteht, daß die Nachfolge­ charakteristik des variablen Elements der Pumpe verzögert wird, wenn auf eine Druckabweichung auf der Lastseite reagiert wird, und dies führt in einigen Fällen zu Schwierigkeiten.

Gewöhnlich ist das Sicherheitsventil zwischen dem proportionalen elektrohydraulischen Steuerventil und der Druckkammer des variablen Elements angeordnet, so daß der Auslaßdruck in das variable Element der Pumpe eingeleitet wird, wenn das elektrische Signal verschwindet oder der Ladedruck ungewöhnlich steigt, wenn beispielsweise der maximale Arbeitsdruck der Pumpe 140 kg×f/cm beträgt, der Stellwert des Sicherheitsventils (140 + α) kg×f/cm ist und dieser Stellwert unabhängig von dem Arbeitsdruck der Pumpe eingestellt ist. Als Ergebnis tritt dann, wenn eine Verzögerung im Nachlauf des variablen Elementes der Pumpe, wenn auf eine Druckstörung auf der Lastseite, wie zuvor erwähnt, geantwortet werden soll, vorliegt, ein hoher Pumpdruck auf Grund der Störung auf, bis diese den Druckwert erreicht, bei dem das Sicherheitsven­ til in Funktion tritt. Hierdurch treten unerwartete Probleme bei den Anordnungen auf.

Das in den Fig. 5 und 6 gezeigte dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist so ausgelegt, daß ein Pumpendruck auf der Lastseite der Pumpe sofort in die Tankleitung entweichen kann, so daß er unabhängig von Verzögerungselementen im elektrischen Regelsystem reduziert wird. Unabhängig vom Arbeitsdruck der Pumpe oder alter­ nativ ist ein Abschaltventil für den Pumpdruck, das als Differenz­ druckventil ausgelegt ist, vorgesehen, im Fall von Systemen, die anfällig gegen Pumpendruck sind.

In Fig. 5 sind verschiedene Kompensierelemente und Stellglieder nicht gezeigt, um die Darstellung zu vereinfachen. In Fig. 5 sind ebenfalls dieselben Teile mit denselben Bezugsziffern wie zuvor bezeichnet. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 hat zusätzlich zur Konstruktion nach den Fig. 2 und 3 einen Kolben 29, der auf Ladedruck anspricht und das Maß der Deformation einer Druckstell­ feder 28 für die Einstellung eines Arbeitsdrucks des Sicherheits­ ventils 16 kontrolliert, einen Restriktor 31, der in einem Einlaß­ kanal 30 für Pilotdruck ausgebildet ist und bewirkt, daß der Puppenauslaßdruck oder Ladedruck auf den Kolben 39 wirkt, einen Volumenkolben 32, der mit dem Einlaßkanal 30 auf der Kolbenseite des Durchlaßbegrenzers 31 verbunden ist, und ein Druckabschaltven­ til 33, das bewirkt, daß ein Teil des Pumpenausgangsstromes zur Tankleitung entweichen kann, wenn der Differenzdruck über dem Durchlaßbegrenzer 31 einen Wert erreicht, der durch die Feder vorgegeben ist.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, die die Konstruktion der ihm zugehörigen Teile zeigt, ist das Sicherheitsventil 6 so ausgelegt, daß die Druckstellfeder 28 ein Ventilteil 6a des Sicherheitsven­ tils 6 an seinem einen Ende gegen den Ausgangsdruck unterstützt. Weiterhin stützt die Feder 28 zugleich gleitend den auf den Lade­ druck ansprechenden Kolben an ihrem anderen Ende ab. In diesem Fall hat der Kolben 29 einen Durchmesser d2, der größer ist als der Durchmesser d1 des Ventilteils 6a, so daß eine Differenz der druckaufnehmenden Fläche vorliegt. Die Hydraulikflüssigkeit auf der Auslaßseite der Pumpe wirkt auf den Kolben 29 durch den Ein­ laßkanal 30 für Pilotdruck. Der Druckbegrenzer 31 ist auf halbem Wege in dem Einlaßkanal 30 für Pilotdruck angeordnet. Der Volumen­ kolben 32 ist mit dem Einlaßkanal 30 auf der Seite des Kolbens 29 des Durchlaßbegrenzers 31 verbunden. Da das Ventilteil 6a und der Kolben 29 so ausgelegt sind, daß d2 größer ist als d1, ist die Druckeinstellfeder 28 um das Verhältnis von d2/d1 auf einen größeren Druckwert als der Ausgangsdruck eingestellt.

Das Ventilteil 6a des Sicherheitsventils und die Druckeinstellfe­ der 28 sind im Tandem angeordnet. Der Volumenkolben 32 wird durch eine Feder 32b abgestützt, die in einer Volumenkammer 32c angeord­ net ist, die mit der Tankleitung verbunden ist. Dadurch werden jegliche abrupte Druckänderungen auf den Kolben 29 abgefangen. In diesem Fall ist die Öffnung des Durchlaßbegrenzers 31 so ausge­ wählt, daß der Kolben 29 zufriedenstellend nachfolgt oder an­ spricht auf Änderungen des stationären Zustandes des Ausgangs­ druckes ohne Verzögerung.

Wenn die Pumpe 1 arbeitet und das Stellglied (nicht dargestellt), das mit dem Auslaßport 10 verbunden ist, arbeitet, wird der Arbeitsdruck auf den Kolben 29, der auf Ladedruck anspricht, durch den Durchlaßbegrenzer 31 gerichtet, so daß der Kolben 29 durch den auftretenden Druck des Ausgangsstromes vorbelastet ist und die Druckstellfeder 28 in Abhängigkeit von der Last verformt wird. Als ein Ergebnis wird das Sicherheitsventil 6 in Abhängig­ keit von der Last eingestellt auf einen Druck, der etwas höher ist als der zuvor erwähnte Druck. In diesem Zustand steigt, wenn beispielsweise das Stellglied gegen ein Ende gefahren ist und dadurch eine Druckstörung auf der Lastseite auftritt, in Überein­ stimmung mit der Beziehung zwischen dem Durchlaßbegrenzer 31 und dem Volumenkolben 32a und der Feder 32b der Druck auf dieser Seite des Durchlaßbegrenzers 31 (auf der Auslaßportseite) momen­ tan an, wohingegen auf der Seite des Kolbens 29 des Durchlaßbe­ grenzers 31 der Druck allmählich in Übereinstimmung mit einer Verzögerungskurve erster Ordnung ansteigt. Dadurch wird ein Dif­ ferenzdruck über den Durchlaßbegrenzer 31 erzeugt, das Sicher­ heitsventil 6 bleibt im Betriebszustand, der dem Ladedruck vor dessen Antwort auf die Druckstörung entspricht, hierdurch wird der Systemdruck, der durch die Störung hervorgerufen wurde, ent­ sprechend reduziert.

Gleichzeitig wird, wenn das Druckabschaltventil 33 wie in der Figur angeordnet ist, das Lastabschaltventil 33 sofort durch den Differenzdruck, der über dem Durchlaßbegrenzer 31 hervorgerufen ist, betätigt, und der Systemdruck wird weiter reduziert.

Der Regelverstärker 19 ist beispielsweise so ausgelegt, wie es in Fig. 7 beispielhaft gezeigt ist. Die entsprechenden Stellsignale werden an die Eingangsklemme 13 für das Druckstellsignal und die Klemme 12 für das Flußstellsignal gelegt. Ein Addierer/Subtrahie­ rer 42 erzeugt ein Druckdifferenzsignal (erstes Signal) X, das der Differenz zwischen dem Druckstellsignal und dem Ausgangssignal des Druckinessers 8 entspricht. Das Drucksignal X wird dem Verstärker 43 mit Begrenzer 44 durch einen Verstärkungsregler 41a zugeleitet, so daß das Signal X nur insoweit an die Multiplizierschaltung 46 weitergeleitet wird, als es tiefer als der Schwellwert des Begren­ zers 44 ist. Ist das Signal X höher als dieser Schwellwert, wird es der Multiplizierschaltung 46 als ein Signal mit festem Wert, das durch den Schwellwert des Begrenzers 44 begrenzt ist, zugelei­ tet. Das Flußstellsignal Y von der Klemme 12 wird ebenfalls der Multiplizierschaltung 46 zugeführt. Im gezeigten Ausführungsbei­ spiel wird eine Korrektur auf das Flußstellsignal Y durch das Druckstellsignal X ausgeübt über einen Korrekturkreis für den Volumenwirkungsgrad der Pumpe. Die Korrekturschaltung hat einen Verstärker 45a und einen Differenzverstärker 45b. Die Multipli­ zierschaltung 46 erzeugt einen Ausgang, der dem Produkt Z (= X×Y) der Signale X und Y entspricht (wobei 0 kleiner gleich X kleiner gleich a und a kleiner gleich Y kleiner gleich 1). Ein weiterer Addierer/Subtrahierer 47 erzeugt ein Ausgangssignal, das der Dif­ ferenz zwischen dem Ausgangssignal Z der Multiplizierschaltung 46 und dem Ausgangssignal des Verschiebungsdetektors 7 entspricht. Dieses Ausgangssignal wird verstärkt durch einen Differenzverstär­ ker 48 und einen Stromverstärker 49 über einen Verstärkungsregler 41b und der Solenoidspule 15 des proportionalen elektrohydrau­ lischen Ventils 5 zugeleitet.

Es wird nun angenommen, daß das Flußstellsignal und das Druck­ stellsignal so angelegt sind, daß ein vorgegebener Fluß vorliegt, aber der Lastdruck geringer ist als der vorgegebene Druckwert. Der Addierer/Subtrahierer 42 erzeugt ein großes Druckdifferenzsignal X. Dieses wird durch den Verstärker 43 verstärkt und dabei auf einen vorgegebenen Schwellwert durch den Begrenzer 44 begrenzt, wobei angenommen ist, daß es größer ist als der vorgegebene Schwellwert. Das Signal X mit vorgegebenem Wert wird der Multiplizierschaltung 46 zugeleitet, wo es mit dem Flußstellsignal Y multipliziert wird. Da das Signal X einen festen Wert hat, variiert der Ausgang Z der Multiplizierschaltung 46 lediglich durch das Signal Y, wodurch ein Flußsteuersignal erzeugt wird, das proportional dem Flußstell­ signal Y ist. Die Differenz zwischen dem Flußsteuersignal Z und dem erfaßten Wert des Verschiebungsdetektors 7 wird durch den Addierer/Sutrahierer 47 erfaßt und dann der Solenoidspule 15 durch die Verstärker 48 und 49 zugeführt, dabei wird eine geschlossen­ schleifige Rückkopplungsregelung erreicht.

Wenn der Lastdruck während der Flußsteuerung ansteigt, nimmt das Differenzsignal X zwischen dem Druckstellwert und dem erfaßten Drucksignal des Addierers/Subtrahierers 42 ab. Wenn der Lastdruck sich sehr nahe an den vorgegebenen Druckstellwert annähert, weicht der Wert des Ausgangssignals des Differenzverstärkers 43 vom Schwellwert des Begrenzers 44 ab und beginnt, auf Null abzufallen. Der Ausgang Z der Multiplizierschaltung 46, der durch das Fluß­ stellsignal Y bestimmt wurde, fällt nun in Übereinstimmung mit dem Abfall des Signals X ab und dies führt zu einem Fluß bei einge­ stelltem Druckwert. Der Grund hierfür ist, daß die Druckrückkopp­ lungsregelung vorhanden ist und eine Drucküberwachung durchgeführt wird, insoweit der Differenzverstärker 43 bei Spannungen arbeitet, die geringer sind als die Schwellwertspannung des Begrenzers 44.

Wenn der Lastdruck ansteigt, so daß ein Lastfluß praktisch nicht benötigt wird, das ist bei einem blockierten Zustand, ist auch dann, wenn das Flußstellsignal Y an der Multiplizierschaltung 46 variiert wird, diese Änderung ohne Effekt, da die Flußeinstellung durch die Rückkopplungsschleife für den Druck auf dem Signal Y basiert, so daß zu dieser Zeit die Multiplizierschaltung 46 pro­ portional in Abhängigkeit von lediglich dem Druckdifferenzsignal allein arbeitet, wobei der Flußstellwert Y als konstant vorausge­ setzt ist. Dieser Regelzustand ist die Druckrückkopplungsregelung.

Diese Arbeitsweisen sind dieselben im Falle von umgekehrten Ände­ rungen, d. h., im Falle eines Übergangs von der Drucksteuerung auf eine Flußsteuerung.

Fig. 8 zeigt eine Abwandlung für den Kontrollverstärker 19, dieselben Bezugsziffern sind wie in der Schaltung gemäß Fig. 7 für dieselben Bauteile verwendet.

In Fig. 8 bezeichnet 50 einen Flußänderungsmesser, der eine Differenzierschaltung hat, die ein Ausgangssignal von dem Ver­ schiebungsdetektor 7 erhält und ein differenziertes Signal D er­ zeugt. Ein Addierer/Subtrahierer 42a empfängt das Druckstellsignal von der Eingangsklemme 13 an seinem positiven Eingang, er empfängt ebenfalls das Ausgangssignal des Druckmessers 8 und den differen­ zierten Ausgang des Flußänderungsmessers 50 an den jeweiligen negativen Eingängen. Dabei wird ein Druckdifferenzsignal (erstes Signal) X erzeugt. Dieses wird durch den Verstärker 43 verstärkt, so daß im Fall, daß das Signal X höher ist als ein vorgegebener oberer Grenzwert, es auf einen konstanten Wert durch den Begrenzer 44 begrenzt wird. Dieses Signal X mit konstantem Wert wird der Multiplizierschaltung 46 zugeführt, wo es mit einem anderen Ein­ gangssignal oder dem Flußstellsignal Y multipliziert wird. Wenn das Signal X konstant ist, variiert der Ausgang Z der Multipli­ zierschaltung 46 ausschließlich auf Grund des Signales Y und demzufolge wird ein Flußsteuersignal, das proportional dem Fluß­ stellsignal Y ist, erzeugt. Die Differenz zwischen dem Flußregel­ signal Z und dem erfaßten Ausgang des Verschiebungsdetektors 7 wird durch den Addierer/Subtrahierer 47 erfaßt und dann über die Verstärker 48 und 49 dem Solenoid 15 zugeleitet. Dabei wird eine geschlossene Rückkopplungsschleife für Flußregelung ausgebildet. In diesem Fall erzeugt, wenn das variable Element 4 der Pumpe 1 rasch verschoben wird, so daß der Fluß eine Tendenz zur Änderung hat, der Flußänderungsmesser 50 ein differenziertes Signal und der Einfluß seiner Nennrückkopplung ist gering, sofern der Ausgang des Druckmessers 8 klein ist.

Wenn der Lastdruck während der Flußsteuerung ansteigt, fällt der Wert des Differenzsignals X zwischen dem Druckstellsignal und dem Druckpreßsignal, erzeugt durch den Addierer/Subtrahierer 42, ent­ sprechend ab. Wenn der Lastdruck sehr nahe am eingestellten Druckwert ist, weicht der Wert des Ausgangssignals des Differenz­ verstärkers 43 vom Schwellwert des Begrenzers 44 ab und beginnt, auf Null zu fallen. Der Ausgang Z der Multiplizierstufe, der durch das Flußeinstellsignal bestimmt wurde, fällt nun ab mit dem Abfall des Signals X und in Übereinstimmung hiermit. Dies führt zu einem Flüssigkeitsfluß bei eingestelltem Druck. Dies erfolgt auf Grund der Tatsache, daß dann, wenn der Differenzverstärker 43 bei gerin­ gen Spannungen unterhalb der Begrenzerspannung arbeitet, die Druckrückkopplung bestimmend ist und eine Druckregelung durchge­ führt wird. Bei diesem Zustand erzeugt, wenn das variable Element 4 rasch verschoben wird, so daß der Ausgangsfluß eine Tendenz zur Änderung hat, der Flußänderungsmesser 50 einen differenzierten Ausgang und der Wert des Differenzsignals zwischen dem Druckstell­ signal und dem gemessenen Druckwert in dem Addierer/Subtrahierer 42 wird einer variablen dynamischen Regelung unterworfen, so daß eine Druckänderung auf Grund der Flußänderung vermieden wird.

Wenn der Lastdruck ansteigt, so daß praktisch kein Lastfluß benö­ tigt wird, erfolgt eine Druckrückkopplungsregelung wie im Falle der Schaltung nach Fig. 7.

In der beschriebenen abgewandelten Ausbildung hat der Flußände­ rungsmesser 50 eine Differenzierschaltung. Diese kann irgendeine Ausbildung haben und beispielsweise ein Differenzierkreis sein, der, wie in Fig. 9a gezeigt ist, eine Kombination von einem Verstärker 51, einem Widerstand R und einem Kondensator C auf­ weist, wobei eine differenzierte Ausgangsspannung Eo produziert wird in Abhängigkeit von einer Eingangsspannung Ei mit einer Übergangsfunktion -T × S = -C × R × dEi/dt. Eine Pseudodifferenzier­ schaltung hat beispielsweise eine Kombination eines Verstärkers 51, Widerstände R1 und R2 und einen Kondensator C, wie in Fig. 9b gezeigt ist. Eine pseudodifferenzierte Ausgangsspannung Eo wird elektrisch produziert in Abhängigkeit von einer Eingangsspannung Ei, wobei die Übergangsfunktion -T2×S/(1+T1×S) ist. Oder es wird eine Pseudodifferenzierschaltung gemäß Fig. 9c eingesetzt, die eine Kombination von einem Verstärker 51, Widerständen R1 und R2 und Kondensatoren C1 und C2 aufweist, eine pseudodifferenzierte Ausgangsspannung Eo wird in Abhängigkeit von einer Eingangs­ spannung Ei mit einer Übertragungsfunktion -T3×S/(1+T1×S) (1+T2×S) erzeugt.

Claims (13)

1. Kolbenpumpe mit variierbarer Verdrängung des Typs, bei dem der Aus­ gangsfluß durch Steuerung eines hydraulischen Flusses variiert wird, um ein variierbares Element gegen eine Federkraft zu verschieben, wobei die Pumpe aufweist einen Druckmesser (8) für die Erzeugung ei­ nes Ausgangssignales, das dem Pumpenausgangsdruck entspricht, ein proportionales elektrohydraulisches Steuerventil (5), das eine Druck­ kammer des variierbaren Elements (4) mit einem Tank (18) oder einer Auslaßöffnung (14) der Pumpe mit einer Öffnung, die proportional zu einem Eingangsstrom ist, verbindet und Regelverstärker (9, 19, 19a), die eingangsseitig ein von außen angelegtes Druckeinstellsignal und ein elektrisches Ausgangssignal aufnehmen und das Eingangssignal des pro­ portionalen elektrohydraulischen Steuerventils (5) dergestalt regeln, daß der Pumpenausgangsdruck in die Druckkammer des variierbaren Elements (4) eingeleitet wird, um die Pumpe (1) abzuschalten, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Druckmessers als elektri­ sches Signal vorliegt und es das elektrische Ausgangssignal ist, das die Regelverstärker (9, 19, 19a) eingangsseitig aufnehmen, daß die Pum­ pe (1) abgeschaltet wird, wenn der vom Druckmesser (8) erfaßte Druck einen vorgegebenen Druckwert erreicht, daß das proportionale elektro­ hydraulische Steuerventil (5) eine automatische Rückstellfunktion hat, und daß der Pumpenausgangsdruck dem variierbaren Element (4) zugelei­ tet wird, um die Pumpe (1) abzuschalten, wenn der Eingangsstrom nicht vorhanden ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das variierbare Element (4) mit einem Flußmesser (7) für den Nachweis eines Pumpen­ ausgangsflusses in Abhängigkeit von der Verschiebung des variierbaren Elements (4) verbunden ist, und daß der Regelverstärker (19, 19a) eine Steuerschaltung (9a, 47) aufweist, die auf eine Differenz zwischen einem äußerlich angelegten Flußstellsignal und dem Flußmeßwert des Flußmes­ sers (7) anspricht, um die Größe des genannten Eingangsstromes zu re­ geln.

3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Datenerfassungseinrichtung (35, 36, 37, 38) für die Messung unterschiedlicher Daten während des Pumpbetriebs auf­ weist, daß diese Daten zumindest eine Information über die Arbeitsge­ schwindigkeit eines Stellgliedes, die Rotationsgeschwindigkeit der Pum­ pe und die Temperatur des Arbeitsfluids der Pumpe aufweisen, und daß Korrekturmittel (19a) vorgesehen sind, die entsprechend den erfaßten Signalen der Datenerfassungseinrichtung (35, 36, 37, 38) eine Korrektur des treibenden Eingangsstroms des Steuerventils (5) durchführen, die der Größe der erfaßten variablen Information entspricht.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmittel (19a) eine Fehlererfassungsfunktion haben, um die Größe eines gemessenen Ausgangssignals zu überwachen und ein Alarm­ signal zu erzeugen, wenn das Ausgangssignal einen vorgegebenen oberen Schwellwert überschreitet.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker (19, 19a) einen ersten Differenzsignalerfasser (42, 42a), der ein erstes Signal (X) erzeugt, das der Differenz zwischen dem Druckstellsignal und dem Ausgangssignal des Druckmessers (8) entsp­ richt, einen Begrenzer (43, 44) für die Begrenzung des oberen Amplitu­ dengrenzwertes des ersten Signals auf einen vorgegebenen Schwellwert, eine Multiplizierschaltung (46) für die Erzeugung eines Ausgangssignals (Z), das dem Produkt aus dem Flußstellsignal und dem Ausgangssignal des Begrenzers (43, 44) entspricht, einen zweiten Differenzsignalerfasser (47) für die Erzeugung eines zweiten Signals, das der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Flußmessers (7) und dem Ausgangssignal der Multiplizierschaltung (46) entspricht, und einen Verstärker (48, 49) für die Verstärkung des zweiten Signals auf einen gewünschten Stromwert und Speisung dieses Stromes in das proportionale elektrohydraulische Steuerventil (5) aufweist.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin Korrekturmittel (45a, 45) aufweist, die auf das Ausgangs­ signal des Druckmessers (8) ansprechen und das Flußstellsignal korri­ gieren, um eine Änderung im volumetrischen Pumpwirkungsgrad zu kom­ pensieren.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen Flußänderungsmesser (50) aufweist, der ein Aus­ gangssignal erzeugt, das dem Änderungsmaß des Ausgangssignals des Flußmessers (7) entspricht, und daß der erste Differenzsignalerfasser (42a) ein erstes Signal (X) erzeugt, das der Differenz zwischen dem Druckstellsignal und dem Ausgangssignal des Druckmessers (8) und dem Ausgangssignal des Flußänderungsmessers (50) entspricht.

8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flußänderungsmesser (50) einen Differenzierkreis aufweist.

9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein Sicherheitsventil (6) aufweist, das dann, wenn der Pumpenausgangsdruck einen oberen Grenzwert erreicht, der durch eine Druckstellfeder (28) vorgegeben ist, den Pumpenauslaßdruck auf das variierbare Element (4) gibt, um die Pumpe (1) abzuschalten.

10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (6) Druckeinstellmittel (29) aufweist, die auf den Pumpenauslaßdruck ansprechen und eine Nachlaufsteuerung der Feder­ kraft der Druckstellfeder (28) auf einen höheren Wert als der Pumpen­ auslaßdruck bei einem vorgegebenen Druckwert ermöglichen.

11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseinstellmittel einen Kolben (29) aufweisen, der eine Druck­ aufnahmefläche hat, die größer ist als diejenige des Ventilteils (6a) des Sicherheitsventils (6) in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Druckwert, wobei der Pumpenauslaßdruck auf einen Endbereich dieses Kolbens (29) einwirkt und die Druckstellfeder (28) durch den anderen Endbereich des Kolbens (29) in Abhängigkeit vom Pumpenauslaßdruck verformt wird.

12. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin Reduziermittel (31, 32, 33) für den Pumpdruck aufweist, die ein Weiterleiten einer Störung des Ladedrucks auf das Druckein­ stellmittel (29) verzögern.

13. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinstellmittel einen Kolben (29) aufweisen, der eine druckauf­ nehmende Fläche hat, die größer ist als diejenige des Ventilteils (6a) des Sicherheitsventils (6) in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Druckwert, und daß ein Einlaßkanal (30) für Pilotdruck vorgesehen ist, um den Pumpenauslaßdruck auf den Kolben (29) zu geben, daß die Redu­ ziermittel (31, 32, 33) einen begrenzten Durchlaß (31) in dem Einlaßkanal (30) für Pilotdruck aufweisen, und daß ein Volumenkolben (32) mit dem Einlaßkanal (30) für Pilotdruck auf der Kolbenseite (29) des Durchlaß­ begrenzers (31) verbunden ist.