DE4214770C1 - Regelvorrichtung zur Regelung des Verdrängungsvolumens einer hydrostatischen Maschine - Google Patents
Regelvorrichtung zur Regelung des Verdrängungsvolumens einer hydrostatischen MaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung zur Regelung des Verdrängungs
volumens einer hydrostatischen Maschine nach dem Oberbegriff des Patentan
spruchs 1.
Regelvorrichtungen dieser Art sind aus der Praxis als sogen. Druckregler
oder auch als Leistungsregler bekannt, die den Volumenstrom in einem
Hydrauliksystem durch Verstellung des Verdrängungsvolumens der hydrostati
schen Maschine so an die Bedürfnisse des Verbrauchers anpassen, daß der
Arbeitsdruck im Hydrauliksystem oder die Leistung der hydrostatischen
Maschine auf einem dem Gegendruck am jeweiligen Regelventil entsprechenden
Sollwert konstant gehalten wird. Durch Veränderung des dem Regelventil über
die Steuerdruckleitung zugeführten Steuerdruckes ist es möglich, den
eingestellten Sollwert des Arbeitsdrucks bzw. der Leistung ferngesteuert zu
verstellen.
Bei Einsatz von derart druck- oder leistungsgeregelten hydrostatischen
Maschinen in Arbeitsantrieben für beispielsweise Löffel von Baggerfahrzeugen
können Situationen auftreten, in denen die Leistung der beim Graben gegen
erhöhte Widerstände auf geringeres Fördervolumen (bei Hydropumpen) bzw.
größeres Schluckvolumen (bei Hydromotoren) verstellten hydrostatischen
Maschinen nicht ausreicht, um diese erhöhten Widerstände zu überwinden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Regelvorrichtung der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, daß die beim Arbeiten gegen erhöhte
Widerstände auf kleineres bzw. größeres Verdrängungsvolumen eingestellte
hydrostatische Maschine bei unveränderter Drehzahl eine erhöhte Leistung
aufbringen kann.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1
gelöst. In der Zwischenstellung des Stellkolbens des Stellzylinders, die bei
Hydropumpen einer verringerten und bei Hydromotoren einer vergrößerten
Verdrängungsvolumen-Einstellung entspricht, wird der mit dem Gegendruck am
Regelventil eingestellte Sollwert der Regelgröße (Arbeitsdruck oder
Leistung) entsprechend dem angelegten Steuerdruck erhöht, so daß die
hydrostatische Maschine, beispielsweise die Hydropumpe, bei verringertem
Fördervolumen einen größeren Arbeitsdruck erzeugen kann und somit die
Möglichkeit bietet, größere Widerstände zu überwinden. Vorzugsweise ist der
mit dem Gegendruck am Regelventil eingestellte Sollwert der Regelgröße
gleich dem Nenndruck und der um den Steuerdruck erhöhte Sollwert gleich dem
Höchstdruck der hydrostatischen Maschine.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Stellkolben einen an
seiner Mantelfläche ausmündenden und in den Druckraum des Stellzylinders
einmündenden Durchgang auf, der eine Verbindung zwischen dem Druckraum und
dem Anschluß an die Steuerdruckleitung herstellt, wenn der Stellkolben seine
Zwischenstellung bzw. seinen Zwischenstellungsbereich erreicht. Durch
entsprechende Auslegung der Öffnungsquerschnitte des Durchgangs und des
Anschlusses an die Steuerdruckleitung und/oder durch Verwendung von
beispielsweise in den letztgenannten Anschluß einmündenden Kerben (auch
Drosselkerben) kann die Zwischenstellung zu einem Zwischenstellungsbereich
erweitert werden. In diesem Falle ist es vorteilhaft, mit Hilfe eines
verstellbaren Anschlags den Stellkolben auf verschiedene Zwischenstellungen
innerhalb des Zwischenstellungsbereichs einzustellen.
Um sicherzustellen, daß nur dann der erhöhte Sollwert der Regelgröße am
Regelventil eingestellt ist, wenn sich der Stellkolben in seiner Zwischen
stellung befindet, ist es vorteilhaft, den Stellzylinder mit einem Anschluß
an eine zum Tank führende Entlastungsleitung und den Stellkolben mit einem
weiteren, zweiten Durchgang zu versehen, der eine Verbindung zwischen dem
Anschluß an die Steuerdruckleitung und dem Anschluß an die Entlastungslei
tung herstellt, wenn der Stellkolben eine andere als seine Zwischenstellung,
vorzugsweise seine Ausgangsstellung, einnimmt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Stelldruckleitung über das
Regelventil an die Arbeitsleitung angeschlossen, so daß bei in der Zwischen
stellung befindlichem Stellkolben der Arbeitsdruck als Steuerdruck das
Regelventil beaufschlagt und auf diese Weise den mit dem Gegendruck,
vorzugsweise dem Druck einer Feder, eingestellten Sollwert der Regelgröße
maximal verdoppelt.
Durch entsprechende Einstellung einer in der Steuerdruckleitung gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung angeordneten, vorzugsweise verstellbaren Drossel
ist es in Verbindung mit dem zweiten Durchgang im Stellkolben und der
Entlastungsleitung möglich, jeden beliebigen Steuerdruck und damit erhöhten
Sollwert der Regelgröße einzustellen. Statt oder vorzugsweise zusätzlich zu
der in der Steuerdruckleitung angeordneten Drossel kann der in den Druckraum
des Stellyzlinders einmündende Durchgang im Stellkolben gedrosselt sein.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf den Schaltplan der einzigen Figur näher beschrieben.
Die in der Figur gezeigte hydrostatische Maschine 1 ist eine Axialkolben-
Verstellpumpe in Schrägscheibenbauart für den Mitteldruckbereich, die für
einen Nenndruck von 250 bar und einen Höchstdruck von 315 bar ausgelegt ist.
Die Verstellpumpe 1 ist von einem nicht gezeigten Antriebsmotor antreibbar
und über eine Ansaugleitung 2 sowie eine Leckölleitung 3 an den Tank 4 und
über eine Arbeitsleitung 5 an einen nicht gezeigten Hydromotor angeschlos
sen.
Der Verstellpumpe 1 ist eine Regelvorrichtung zur Regelung ihres Verdrän
gungsvolumens zugeordnet. Diese Regelvorrichtung umfaßt einen doppeltwirken
den Stellzylinder 6 und ein Regelventil 7.
Der Stellzylinder 6 dient zur Verstellung des Verdrängungsvolumens der
Verstellpumpe 1. Er umfaßt einen Differential-Stellkolben 8, dessen Kolben
stange 9 mit dem mit der Schrägscheibe der Verstellpumpe 1 verbundenen
Stellglied 10 gekoppelt ist. Der Stellkolben 8 begrenzt im Stellzylinder 6
mit seiner (kleineren) Kolbenringfläche einen in der Figur linken Zylinder
raum 11 und mit seiner (größeren) Kolbenfläche einen in der Figur rechten
Zylinderraum 12, der nachstehend als Druckraum bezeichnet und in dem ein
verstellbarer Anschlag 13 für den Stellkolben 8 angeordnet ist. Eine
Vorspannfeder 14 im linken Zylinderraum 11 beaufschlagt den Stellkolben 8 im
Sinne einer Verkleinerung des Druckraums 12 und damit im Sinne eines
Ausschwenkens der Verstellpumpe 1 auf größeres Verdrängungsvolumen.
Der Stellzylinder 6 weist vier Anschlüsse auf: einen Anschluß des linken
Zylinderraums 11 an eine Rückstelldruckleitung 15, einen Anschluß des
Druckraums 12 an eine Stelldruckleitung 16, einen Anschluß an eine Steuer
druckleitung 17 und einen Anschluß an eine Entlastungsleitung 18. Die beiden
letztgenannten Anschlüsse sind in demjenigen Bereich angeordnet, der vom
Stellkolben 8 ständig überdeckt ist. Ein Durchgang 19 ist im Stellkolben 8
ausgebildet und verbindet dessen Mantelfläche mit dem Druckraum 12. Der
Stellkolben 8 weist einen weiteren, radial verlaufenden Durchgang 20 auf.
Es ist zu erkennen, daß der Stellzylinder 6 nicht nur zur Verstellung des
Verdrängungsvolumens der Verstellpumpe 1 dient, sondern gleichzeitig auch
als 2/3-Wegeventil ausgebildet ist, dessen Ventilkörper vom Stellkolben 8
gebildet ist, dessen Steueranschlüsse die Anschlüsse an die Stelldrucklei
tung 16 sowie die Rückstelldruckleitung 15 und dessen Arbeitsanschlüsse die
Anschlüsse an die Steuerdruckleitung 17 und die Entlastungsleitung 18 sind.
In der in der Figur gezeigten (rechten) Ausgangsstellung des Stellkolbens 8,
die der Einstellung der Verstellpumpe 1 auf maximales Verdrängungsvolumen
entspricht, verbindet der Durchgang 20 die Arbeitsanschlüsse miteinander,
während die Verbindung des Druckraums 12 mit der Steuerdruckleitung 17
gesperrt ist. In einer (nicht gezeigten) Zwischenstellung des Stellkolbens
8, in der die Verstellpumpe 1 auf ein entsprechend geringeres Verdrängungs
volumen eingestellt ist, verbindet der Durchgang 19 den Druckraum 12 mit der
Steuerdruckleitung 17, während der Anschluß an die Entlastungsleitung 18
gesperrt ist. In der in der Figur linken Endstellung des Stellkolbens 8, in
der die Verstellpumpe 1 auf minimales oder Null-Verdrängungsvolumen
eingestellt ist, sind beide Arbeitsanschlüsse gesperrt. Durch Erweiterung
der Öffnungsquerschnitte des Arbeitsanschlusses an die Steuerdruckleitung 17
und/oder des Durchganges 19, z. B. mittels entsprechend breiter Ringnuten im
Außenumfang des Stellkolbens 8 und/oder in der Innenwand des Stellzylinders
6, ist es möglich, die Verbindung zwischen dem Druckraum 12 und der
Steuerdruckleitung 17 nicht nur in der Zwischenstellung, sondern in einem
sich gegebenenfalls bis zur Endstellung des Stellkolbens 8 erstreckenden
Zwischenstellungsbereich aufrechtzuerhalten.
Andere Ausführungsformen des 2/3-Wegeventils sind denkbar. Beispielsweise
kann die Verbindung zwischen der Stelldruckleitung 16 und dem Druckraum 12
anstelle des im Gehäuse des Stellzylinders 6 ausgebildeten Anschlusses über
eine axiale Durchgangsbohrunq im Stellkolben 8 erfolgen, während statt des
Durchgangs 20 sowie des im Gehäuse des Stellzylinders 6 ausgebildeten
Anschlusses an die Steuerdruckleitung 17 ein Durchgang mit einem radialen,
an der Mantelfläche des Stellkolbens 8 ausmündenden Abschnitt und einem
axial durch den Stellkolben 8 bis zu dessen dem Druckraum 12 gegenüberlie
genden Stirnfläche verlaufenden und dort an die Steuerdruckleitung 17
angeschlossenen Abschnitt verwendet werden kann. Die Verbindung zwischen dem
Druckraum 12 und der Steuerdruckleitung 17 erfolgt in diesem Fall über einen
an die axiale Durchgangsbohrung angeschlossenen und an der Mantelfläche des
Stellkolbens 8 ausmündenden Radialkanal, der bei in der Zwischenstellung
bzw. im Zwischenstellungsbereich befindlichen Stellkolben 8 über eine
Ringnut im Gehäuse des Stellzylinders 6 mit dem radialen Abschnitt des an
die Steuerdruckleitung 17 angeschlossenen Durchganges in Verbindung steht.
Eine verstellbare Drossel 21 ist in der Steuerdruckleitung 17 angeordnet.
Die Entlastungsleitung 18 mündet in eine zum Tank 4 führende Ablaufleitung
22 ein, die über eine Verbindungsleitung 23 mit einer Drosselstelle 24 an
die Stelldruckleitung 16 angeschlossen ist.
Das Regelventil 7 ist ein stetig verstellbares 3/2-Wegeventil mit jeweils
einem Arbeitsanschluß an die Ablaufleitung 22, die Stelldruckleitung 16 bzw.
eine zur Arbeitsleitung 5 führende Anschlußleitung 25.
Der Ventilkörper 26 des Regelventils 7 ist durch die Kraft einer
einstellbaren Feder 27 in der in der Zeichnung gezeigten (linken)
Ausgangsstellung gehalten und mit einem von der Anschlußleitung 25 über eine
Leitung 28 abgenommenen Regeldruck gegen die Kraft der Feder 27 in Richtung
(rechte) Endstellung ansteuerbar. In der Ausgangsstellung des Regelventils 7
sind die Anschlüsse an die Stelldruckleitung 16 und die Ablaufleitung 22
geöffnet, während der verbleibende Anschluß gesperrt ist. In der Endstellung
sind die Anschlüsse an die Stelldruckleitung 16 und die Anschlußleitung 25
vollständig geöffnet, während der Anschluß an die Ablaufleitung 22 gesperrt
ist. Mit der Feder 27 wird der Sollwert der Regelgröße eingestellt; er
entspricht dem Nenndruck der Verstellpumpe 1.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung ist wie folgt:
Die Verstellpumpe 1 ist auf maximales Verdrängungsvolumen eingestellt.
Dementsprechend befinden sich der Stellkolben 8 des Stellzylinders 6 und der
Ventilkörper 26 des Regelventils 7 jeweils in der in der Figur gezeigten
Ausgangsstellung, in der die Stelldruckleitung 16 und die Steuerdruckleitung
17 zum Tank 4 hin entlastet sind. Sobald die Verstellpumpe 1 durch den
Antriebsmotor angetrieben wird, fördert sie einen entsprechenden Volumen
strom in die Arbeitsleitung 5, in der sich ein der Belastung am Hydromotor
entsprechender Arbeitsdruck aufbaut, der als Regeldruck über die Leitung 28
das Regelventil 7 ansteuert. Sobald die hydraulische Kraft des Arbeitsdrucks
und damit des Regeldrucks die Federkraft der Feder 27 übersteigt, verschiebt
sie den Ventilkörper 26 des Regelventils 7 in der Figur nach rechts in eine
Regelstellung, in der der Arbeitsdruck als Stelldruck über den Druckraum 12
den Stellkolben 8 des Stellzylinders 6 beaufschlagt und unter Zurückschwen
ken der Verstellpumpe 1 auf kleineres Verdrängungsvolumen so lange in
Richtung Endstellung verschiebt, bis Kraftgleichgewicht am Regelventil 7
herrscht.
Wenn dabei der Stellkolben 8 seine Zwischenstellung erreicht und bei
gesperrtem Anschluß an die Entlastungsleitung 18 die Verbindung zwischen
Druckraum 12 und Steuerdruckleitung 17 herstellt, gelangt Druckmittel aus
der Arbeitsleitung 5 über das Regelventil 7 und den Stellzylinder 6 in die
Steuerdruckleitung 17 und strömt durch die Drossel 21, um mit dem sich
hinter derselben einstellenden Druck als Steuerdruck den mit der Feder 27 am
Regelventil 7 eingestellten Sollwert der Regelgröße zu erhöhen und bei
unverändertem Arbeitsdruck das Regelventil 7 zurück in Richtung Ausgangs
stellung zu verstellen. Mit der dabei eintretenden Entlastung der Stell
druckleitung 16 zum Tank 4 hin wird der Stellkolben 8 durch den durch die
Rückstelldruckleitung 15 herangeführten Arbeitsdruck und die Vorspannfeder
14 in Richtung Ausgangsstellung verschoben, bis die Steuerdruckleitung 17
über den Durchgang 20 im Stellkolben 8 zum Tank 4 hin entlastet und damit
der ursprüngliche, mit der Feder 27 am Regelventil 7 eingestellte Sollwert
der Regelgröße wieder erreicht ist.
Nun beginnt erneut der vorbeschriebene Zyklus der Verstellung des Regelven
tils 7 und Verschiebung des Stellkolbens 8 zwischen der jeweiligen
Ausgangsstellung und der Regel- bzw. Zwischenstellung mit der entsprechenden
periodischen Schwankung des Sollwerts der Regelgröße zwischen dem ursprüng
lichen, mit der Feder 27 eingestellten und dem um den Steuerdruck erhöhten
Wert und wiederholt sich, solange der Arbeitsdruck den Nenndruck der
Verstellpumpe 1 von 250 bar übersteigt. Dabei ist die Drossel 21 so
eingestellt, daß sich aufgrund ihrer Dämpfung ein Steuerdruck von 65 bar in
der Steuerdruckleitung einstellt und somit der Sollwert der Regelgröße am
Regelventil 7 auf 315 bar, d. h. den Höchstdruck der Verstellpumpe 1,
eingestellt ist. Auf diese Weise kann die Verstellpumpe 1 bei der der
Zwischenstellung des Stellkolbens 8 entsprechenden verringerten Verdrän
gungsvolumen-Einstellung bis zu ihrem Höchstdruck belastet werden.
Sobald der Arbeitsdruck diesen Höchstdruck von 315 bar übersteigt, wird das
Regelventil 7 in Richtung Endstellung verstellt und damit der Stellkolben 8
des Stellzylinders 7 ausgehend von seiner Zwischenstellung in seine
Endstellung verschoben und damit die Verstellpumpe 1 auf minimales bzw.
Null-Verdrängungsvolumen eingestellt. Wenn sodann infolge entsprechender
Verringerung des Arbeitsdrucks das Regelventil 7 durch die Feder 27 und den
Steuerdruck zurück in seine Ausgangsstellung verstellt wird, erfolgt die
Verschiebung des Stellkolbens 8 ebenfalls in Richtung Ausgangsstellung und
damit das Ausschwenken der Verstellpumpe 1 auf größeres Verdrängungsvolumen.
Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung kann bei entsprechender Anpassung des
Stellzylinders und seiner Anschlüsse auch mit reversierbaren Hydromotoren
und Hydropumpen eingesetzt werden. Ferner ist es möglich, der mit ihr
durchführbaren Druck- bzw. Leistungsregelung eine Förderstromregelung
zuzuordnen.
Claims (9)
1. Regelvorrichtung zur Regelung des Verdrängungsvolumens einer hydrostati
schen Maschine, die an wenigstens eine Arbeitsleitung angeschlossen und
mit einem zur Verstellung ihres Verdrängungsvolumens vorgesehenen
Stellzylinder gekoppelt ist, der wenigstens einen an eine Stelldrucklei
tung angeschlossenen Druckraum aufweist und dessen Stellkolben durch den
Stelldruck im Druckraum von einer Ausgangsstellung in wenigstens einer
Richtung bis in eine Endstellung verschiebbar ist, mit einem Regelventil,
das von einem dem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung proportionalen
Regeldruck gegen einen Gegendruck und einen über eine Steuerdruckleitung
zugeführten Steuerdruck in Richtung einer Regelstellung beaufschlagt ist,
in der das Regelventil die Stelldruckbeaufschlagung des Stellzylinders
regelt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerdruckleitung (17) an den Stellzylinder (6) angeschlossen
ist, und daß der Stellkolben (8) den Anschluß an die Steuerdruckleitung
(17) in einer vorgegebenen Zwischenstellung bzw. einem Zwischenstellungs
bereich des Stellkolbens (8) zwischen seiner Ausgangs- und seiner
Endstellung öffnet, wodurch die Steuerdruckleitung (17) mit dem in der
Stelldruckleitung (16) herrschenden Druck beaufschlagt wird.
2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stellkolben (8) einen an seiner Mantelfläche ausmündenden und in
den Druckraum (12) des Stellzylinders (6) einmündenden Durchgang (19)
aufweist, der eine Verbindung zwischen dem Druckraum (12) und dem
Anschluß an die Steuerdruckleitung (17) herstellt, wenn der Stellkolben
(8) seine Zwischenstellung bzw. seinen Zwischenstellungsbereich erreicht.
3. Regelvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stellzylinder (6) einen Anschluß an eine zum Tank (4) führende
Entlastungsleitung (18) und der Stellkolben (8) einen weiteren, zweiten
Durchgang (20) aufweist, der eine Verbindung zwischen dem Anschluß an die
Steuerdruckleitung (17) und den Anschluß an die Entlastungsleitung (18)
herstellt, wenn der Stellkolben (8) eine andere als seine Zwischenstel
lung einnimmt.
4. Regelvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Durchgang (20) die Verbindung zwischen dem Anschluß an die
Steuerdruckleitung (17) und dem Anschluß an die Entlastungsleitung (18)
herstellt, wenn der Stellkolben (8) sich in seiner Ausgangsstellung bzw.
im Bereich derselben befindet.
5. Regelvorrichtung nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stelldruckleitung (16) über das Regelventil (7) an die
Arbeitsleitung (5) angeschlossen ist.
6. Regelvorrichtung nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß der in den Druckraum (12) des Stellzylinders (6) einmündende
Durchgang (19) im Stellkolben (8) als Drosselstelle ausgebildet ist.
7. Regelvorrichtung nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Steuerdruckleitung (17) eine Drosselstelle (21) angeordnet
ist.
8. Regelvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drosselstelle (21) in der Steuerdruckleitung (19) verstellbar
ist.
9. Regelvorrichtung nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
gekennzeichnet durch einen für den Stellkolben (8) vorgesehenen verstell
baren Anschlag (13) im Druckraum (12) des Stellzylinders (6).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924214770 DE4214770C1 (de) | 1992-05-04 | 1992-05-04 | Regelvorrichtung zur Regelung des Verdrängungsvolumens einer hydrostatischen Maschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924214770 DE4214770C1 (de) | 1992-05-04 | 1992-05-04 | Regelvorrichtung zur Regelung des Verdrängungsvolumens einer hydrostatischen Maschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4214770C1 true DE4214770C1 (de) | 1993-10-07 |
Family
ID=6458171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924214770 Expired - Fee Related DE4214770C1 (de) | 1992-05-04 | 1992-05-04 | Regelvorrichtung zur Regelung des Verdrängungsvolumens einer hydrostatischen Maschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4214770C1 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1917488A1 (de) * | 1969-04-05 | 1970-10-08 | Bosch Gmbh Robert | Steuer- und Regeleinrichtung fuer eine Hydromaschine |
DE2516765A1 (de) * | 1975-04-16 | 1976-10-21 | Rexroth Gmbh G L | Regelbare fluegelzellenpumpe |
DE4025638C1 (de) * | 1990-08-13 | 1991-12-05 | Brueninghaus Hydraulik Gmbh, 7240 Horb, De |
-
1992
- 1992-05-04 DE DE19924214770 patent/DE4214770C1/de not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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