DE4025992A1 - Antriebsbelastungs-steuereinrichtung fuer eine verdraengungsvariable-hydraulikpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängungsva­ riable-Hydraulikpumpe, die in Hydraulikkreisen von In­ dustrie-Fahrzeugen benutzt wird, und insbesondere auf eine Steuereinrichtung für eine beim Betrieb der Pumpe erzeugte Antriebsbelastung.

Bei Verdrängungsvariablen-Hydraulikpumpen sind Taumel­ scheiben-Axialtauchkolbenpumpen allgemein bekannt. Hydraulikpumpen dieses Typs können ihre Auslaßkapazität über eine Regulierung des Neigungswinkels der Taumel­ scheibe (Taumelscheibenwinkel) verändern.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Verdrängungsveränderungs- Einrichtung für eine herkömmliche Taumelscheiben-Axial­ tauchkolbenpumpe 1. Die Verdrängungsveränderungs-Ein­ richtung hat einen Steuerzylinder 2, der in der Nähe einer Seite der Taumelscheibe 3 der Hydraulikpumpe 1 angeordnet ist, und seine Kolbenstange 4 ist ver­ schwenkbar am Ende dieser Seite der Taumelscheibe 3 befestigt. Wenn der Pilotdruck der Auslaßseite der Hydraulikpumpe 1 dem Steuerzylinder 2 zugeführt wird, so verlängert und verkürzt sich die Kolbenstange 4 des Steuerzylinders 2 teleskopisch, wobei der Neigungswin­ kel R der Taumelscheibe 3 verändert wird. Der Pilot­ druck von der Hydraulikpumpe 1 zum Steuerzylinder 2 wird mittels eines Magnetschaltventils 5 gesteuert, das in einer Pilotleitung 6 angeordnet ist, wobei das Schaltventil 5 seine Zustände mittels eines Signals von einem Schaltventil-Antriebskreis 7 schaltet.

Bei einer herkömmlichen Hydraulikpumpe 1 mit einer oben beschriebenen Verdrängungsveränderungs-Einrichtung ist der Pilotdruck der Auslaßseite der Pumpe 1 gleich Null, wenn die Pumpe stillsteht, und der Taumelscheibenwinkel R ist am größten, da an der anderen Seite der Taumel­ scheibe 3 eine Druckfeder 8 angeordnet ist. Dementspre­ chend ist die Auslaßkapazität der Pumpe 1 am größten, wenn die Pumpe gestartet wird, wobei die An­ triebsbelastung der Hydraulikpumpe 1 am größten wird und somit die einer Antriebsquelle 9 beaufschlagte Be­ lastung groß wird, um die Hydraulikpumpe 1 zu betäti­ gen. Insbesondere bei Industrie-Fahrzeugen, bei denen die Hydraulikpumpe 1 als Antriebsquelle für Belade- und Entlade-Vorgänge o.ä. benutzt wird, sollte sie eine re­ lativ hohe Auslaßkapazität haben, wobei die der An­ triebsquelle 9 beaufschlagte Belastung unverhälnismäßig groß ist. Deshalb besteht die Gefahr, daß, wenn die Viskosität des Hydraulik-Fluids oder Arbeitsöls bei niedrigen Temperaturen hoch ist, die Startfähigkeit des Industrie-Fahrzeuges verschlechtert ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsbela­ stungs-Steuereinrichtung für eine Verdrängungsvariable- Hydraulikpumpe zu schaffen, die die Antriebsbelastung der Hydraulikpumpe beim Starten der Pumpe verringern kann.

Um diese Aufgabe zu erfüllen, hat eine erfindungsgemäße Antriebsbelastungs-Steuereinrichtung für eine Verdrängungsvariable-Hydraulikpumpe eine Starterfassungs-Einrichtung, die erfaßt, daß eine Antriebsquelle, die die Verdrängungsvariable-Hydraulik­ pumpe antreibt sich in einem Startzustand befindet, eine Steuereinrichtung, die ein Signal im Ansprechen auf ein Signal von der Starterfassungs-Einrichtung aus­ gibt, um die Antriebsbelastung der Hydraulikpumpe zu verringern, wenn sich die Antriebsquelle im Startzu­ stand befindet, und eine Antriebsbelastungsveränderungseinrichtung, die die Antriebsbelastung der Hydraulikpumpe mittels eines von der Steuereinrichtung kommenden Signals minimiert.

Mit der oben beschriebenen Anordnung der Hydraulikpumpe kann die der Antriebsquelle beaufschlagte Antriebsbela­ stung vermindert werden, da der Pumpenzustand mittels des Zustands der Antriebsquelle festgestellt wird und die Antriebsbelastung der Hydraulikpumpe kann mittels der Steuereinrichtung beim Starten der Pumpe minimiert werden.

Diese Aufgabe und andere Vorteile der vorliegenden Er­ findung werden anhand der folgenden detaillierten Be­ schreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnun­ gen deutlich.

Fig. 1 zeigt eine schematische Übersicht einer herkömm­ lichen Verdrängungsvariablen-Hydraulikpumpe.

Fig. 2 zeigt eine schematische Übersicht einer Verdrän­ gungsvariablen-Hydraulikpumpe in Verbindung mit einer Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bezugnehmend auf Fig. 2 wird eine Antriebs-Belastungs- Steuereinrichtung für eine Verdrängungsvariable-Hydrau­ likpumpe gezeigt, die der vorliegenden Erfindung ent­ sprechend aufgebaut ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die bei der vorliegenden Er­ findung verwendete Verdrängungsvariable-Hydraulikpumpe 10 eine Taumelscheiben-Axialtauchkolbenpumpe. Die Ver­ drängungs-Veränderungseinrichtung hat im wesentlichen, ähnlich der oben beschriebenen herkömmlichen Ausfüh­ rung, einen Steuerzylinder 11 mit einer Kolbenstange 12, die mit einer Seite einer Taumelscheibe 13 verbun­ den ist, eine Pilotleitung 14, die den Pilotdruck der Auslaßseite der Pumpe 10 dem Steuerzylinder 11 zuführt, ein Magnetschaltventil 15, das in der Pilotleitung 14 angeordnet ist, und einen Schaltventil-Antriebskreis 16, der elektrisch die Position des Magnetschaltventils 15 schaltet. Eine Druckfeder 17 ist der anderen Seite der Taumelscheibe 13 zugeordnet, um die Taumelscheibe 13 so zu belasten, daß der Taumelscheibenwinkel R immer möglichst groß gehalten wird, d.h. die Auslaßkapazität, und die Federkraft der Druckfeder 17 ist so gewählt, daß sie in Abhängigkeit vom Pilotdruck der Auslaßseite der Pumpe 10 verändert wird. Das Bezugszeichen 18 be­ zeichnet eine Dämpfungspilotleitung, die den Pilotdruck zuführt, um die Druckfeder 17 zu stabilisieren.

In der oben beschriebenen Ausführungsform ist eine Antriebsquelle 19 zum Antrieb der Hydraulikpumpe 10 ein Ottomotor oder ein Dieselmotor (im folgenden als "Mo­ tor" bezeichnet), der einen Anlasser 20 hat, der den Motor 19 startet. Ein Startfühler 22 ist in einem elek­ trischen Schaltkreis 21 für den Anlasser 20 so angeord­ net, daß er eine Energiezufuhr zum Anlasser 20 fühlt und daß der Motor 19 im Startzustand ist. Der Startfüh­ ler 22 ist ein Erzeuger eines elektrischen Signals, der im Ansprechen auf das Starten des Motors 19 ein elek­ trisches Signal erzeugt. Im konkreten Fall kann dies ein Relaisschalter sein, der in Serie mit dem Anlasser 20 geschaltet ist oder ein Impulssignalgenerator, der die U/min des Motors 19 erfaßt und ein Signal erzeugt, das den U/min des Motors 19 entspricht. Weiterhin kann der Impulssignalgenerator als ein elektromagnetischer Aufnehmer betrachtet werden, der entgegengesetzt der periodisch ungleichmäßigen Oberfläche des Endes des Schwungrades der Antriebsquelle 19 befestigt ist, eine Primärspannungsseite einer Zündvorrichtung, falls die Antriebsquelle 19 ein Ottomotor ist, oder ein elektro­ magnetischer Aufnehmer in einem Verteiler, falls die Antriebsquelle 19 ein Motor mit elektronisch gesteu­ erter Einspritzung ist. Der Startfühler 22 ist mit der Eingabeeinheit einer Steuereinrichtung (z.B. eines Mi­ krocomputers) 23 verbunden, die den Schaltventil- Antriebskreis 16 steuert. Die Steuereinrichtung 23 be­ stimmt entsprechend einem Signal vom Startfühler 22, daß der Motor 19 sich im Startzustand befindet. Falls der Startfühler 22 ein Relaisschalter ist, so bestimmt die Steuereinrichtung 23 einen Startzeitpunkt dadurch, daß das Signal vom Relaisschalter einer Spannung (ca. 8 V oder höher) einer Batterie 24 entspricht. Falls der Startfühler 22 ein Impulssignalgenerator ist, so be­ stimmt die Steuereinrichtung 23 einen Startzeitpunkt dadurch, daß die Zeitdauer zwischen den Signalen einen vorbestimmten oder höheren Wert erreicht hat. Wenn sich der Motor 19 im Startzustand befindet, gibt die Steuer­ einrichtung 23 ein Steuersignal an den Schaltventil-An­ triebskreis 16 weiter, welches das Schaltventil 15 öff­ net. Dementsprechend wird, wenn ein Startschalter 25 geschlossen wird, um den Motor zu starten, der Schalt­ magnet des Schaltventils 15 angesteuert, um das Schalt­ ventil 15 zum Steuerzylinder 11 hin zu öffnen, und der Pilotdruck des Arbeitsöls, das durch den Start der Ro­ tation der Hydraulikpumpe 10 in einer sehr kleinen Menge gefördert wird, wirkt sofort auf den Steuerzylin­ der 11, der den Taumelscheibenwinkel R verringert. Auf diese Weise wird die Ausströmmenge der Hydraulikpumpe 10 minimiert oder auf Null reduziert, und ebenso die Antriebsbelastung der Hydraulikpumpe 10 minimiert oder auf Null reduziert, wobei die Belastung reduziert wird, die dem Motor 19 durch die Hydraulikpumpe 10 be­ aufschlagt ist.

Wenn der Motor 19 gestartet ist, wird die Energiezufuhr zum Anlasser 20 gestoppt und ein Signal zur Steuerein­ richtung 23 vom Startfühler 22 übermittelt, das diesen Zustand anzeigt. Wenn die Steuereinrichtung 23 vom Startfühler 22 das Signal erhält, steuert die Steuer­ einrichtung 23 den Schaltmagnet des Steuerventils 15 rückwärts, um dem Schaltventil-Antriebskreis 16 ein Steuersignal für den Steuerzylinder 11 zuzuführen, wo­ bei das Schaltventil 15 geschlossen wird. Im Ergebnis wird die Hydraulikpumpe 10 in einen normalen Arbeitszu­ stand zurückversetzt.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann, falls ein Impulssignalgenerator als Startfühler 22 verwendet wird, der die U/min des Motors erfaßt, die Auslaßkapa­ zität der Hydraulikpumpe gesteuert werden, so daß die Antriebsbelastung der Hydraulikpumpe 10 minimiert oder auf Null reduziert wird, wenn die U/min des Motors 19 einen vorbestimmten Wert oder darunter erreichen. Falls die Antriebsbelastung der Pumpe groß ist, wenn die U/min des Motors 19 reduziert sind, besteht die Gefahr, daß der Motor durch die Belastung der Hydraulikpumpe 10 abgewürgt wird. Jedoch wird das oben erwähnte Problem beseitigt, indem die Auslaßkapazität der Pumpe, die im Ansprechen auf die U/min des Motors gesteuert wird, die Antriebsbelastung der Pumpe steuern kann.

Die Verdrängungsvariable-Hydraulikpumpe 10 ist nicht auf die oben beschriebene Taumelscheiben-Axialtauchkol­ benpumpe beschränkt. Es ist für einen Fachmann leicht verständlich, daß auch andere Arten von Pumpen verwen­ det werden können, wie zum Beispiel Schrägwellenpumpen. Die Antriebsquelle 19, die die Hydraulikpumpe 10 an­ treibt, ist nicht auf Verbrennungsmotoren, wie z.B. Ot­ tomotoren begrenzt. Die Antriebsquelle 19 kann ebenso ein Elektromotor sein. Weiterhin kann die Verdrängungs- Veränderungseinrichtung der Hydraulikpumpe 10 einen Schrittmotor anstatt eines Steuerzylinders 11 haben, um die Taumelscheibe 13 zu bewegen. In diesem Fall ist der Schrittmotor so angeordnet, daß er den Neigungswinkel R der Taumelscheibe 13 reguliert und die Drehrichtung und der Drehwert des Schrittmotors auf der Basis eines Si­ gnals von der Steuereinrichtung 23 gesteuert werden können.

Erfindungsgemäß wird die Belastung der Antriebsquelle reduziert, da die Auslaßkapazität der Hydraulikpumpe reduziert wird, wenn die Antriebsquelle gestartet wird, um die Antriebsbelastung der Pumpe zu verringern. Ins­ besondere ist dieser Effekt bemerkenswert, wenn die Viskosität des Arbeitsöls bei niedriger Temperatur hoch ist. Dementsprechend werden die Start-Eigenschaften verbessert, wenn ein Otto- oder Dieselmotor als An­ triebsquelle verwendet werden. Zusätzlich wird die von einem Anlasser benötigte und von einer Batterie zur Verfügung gestellte Energie reduziert, und die Lebens­ dauer des Anlassers verlängert. Wenn die Antriebsquelle ein Elektromotor ist, so wird die vom Motor beim Star­ ten benötigte Energie verringert.

Die vorliegende Erfindung und viele ihrer zugehörigen Vorteile werden aus der vorstehenden Beschreibung ver­ ständlich und es ist offensichtlich, daß viele Verände­ rungen an der Form, an der Konstruktion und an der An­ ordnung vorgenommen werden können ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die oben erwähnte Ausfüh­ rungsform ist lediglich eine bevorzugte oder bei­ spielhafte Ausführungsform.

Eine Steuereinrichtung, die einen Startzustand erfaßt, wobei die Steuereinrichtung eine Verdrängungsverände­ rungs-Einrichtung einer Pumpe steuert, indem das Ergeb­ nis des Startzustands erfaßt wird, um die Auslaßkapazi­ tät der Pumpe zu reduzieren, und damit die Antriebsbe­ lastung der Pumpe zu verringern. Auf diese Weise werden die Starteigenschaften des Motors verbessert und der Energieverbrauch beim Starten reduziert.

Claims (7)

1. Antriebsbelastungs-Steuereinrichtung für eine Verdrängungsva­ riable-Hydraulikpumpe mit
einer Starterfassungs-Einrichtung, die erfaßt, daß eine Antriebs­ quelle, die die Verdrängungsvariable-Hydraulikpumpe antreibt sich in einem Startzustand befindet,
einer Steuereinrichtung, die ein Signal im Ansprechen auf ein Si­ gnal von der Starterfassungs-Einrichtung ausgibt, um die Antriebs­ belastung der Hydraulikpumpe zu verringern, wenn sich die An­ triebsquelle im Startzustand befindet, und
eine Antriebsbelastungsveränderungseinrichtung, die die Antriebs­ belastung der Hydraulikpumpe mittels eines von der Steuereinrich­ tung kommenden Signals minimiert.

2. Antriebsbelastungs-Steuereinrichtung für eine Verdrängungsva­ riable-Hydraulikpumpe nach Anspruch 1, wobei die Antriebsquelle eine Verbrennungskraftmaschine ist, wie z.B. ein Otto- oder Die­ selmotor.

3. Antriebsbelastungs-Steuereinrichtung für eine Verdrängungsva­ riable-Hydraulikpumpe nach Anspruch 1, wobei die Antriebsquelle ein Elektromotor ist.

4. Antriebsbelastungs-Steuereinrichtung für eine Verdrängungs­ variable-Hydraulikpumpe nach Anspruch 2, wobei die Starterfas­ sungs-Einrichtung ein Relaisschalter ist, der in Serie mit ei­ nem Anlasser geschaltet ist, und wobei die Steuereinrichtung einen Startzeitpunkt dadurch erfaßt, daß das Signal vom Relais­ schalter einer Spannung einer Batterie entspricht.

5. Antriebsbelastungs-Steuereinrichtung für eine Verdrängungsva­ riable-Hydraulikpumpe nach Anspruch 2, wobei die Starterfassungs- Einrichtung ein Impulssignalgenerator ist, der die U/min der An­ triebsquelle erfaßt und ein Signal erzeugt, das den U/min der An­ triebsquelle entspricht, und wobei die Steuereinrichtung einen Startzeitpunkt dadurch erfaßt, daß die Zeitdauer zwischen Impulsen einen vorbestimmten oder höheren Wert erreicht.

6. Antriebsbelastungs-Steuereinrichtung für eine Verdrängungsva­ riable-Hydraulikpumpe nach Anspruch 1, wobei die Verdrängungsva­ riable-Hydraulikpumpe eine Taumelscheiben-Axialtauchkolbenpumpe ist.

7. Antriebsbelastungs-Steuereinrichtung für eine Verdrängungsva­ riable-Hydraulikpumpe nach Anspruch 1, wobei die Antriebsbelast­ ungsveränderungseinrichtung eine Verdrängungsveränderungseinrich­ tung der Hydraulikpumpe hat, die die Auslaßkapazität der Hydrau­ likpumpe mittels eines Signals von der Steuereinrichtung auf Null oder ein Minimum reduziert, wobei die Antriebsbelastung der Hy­ draulikpumpe minimiert wird.