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Die Erfindung betrifft ein Ausstoß-Steuerschaltungssystem für eine Pumpe
mit variablem Ausstoß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Als ein System zur Steuerung des Ausstoßes einer Pumpe mit variablem
Ausstoß, wie es beispielsweise in Fig. 4 gezeigt ist, ist ein System bekannt, daß
so gesteuert ist, daß die Differenz zwischen dem Abgabedruck und einem
Lastdruck konstant ist.
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Im einzelnen wird ein Ausstoßsteuerglied 2 der Pumpe 1 mit variablem
Ausstoß in Richtung einer Reduzierung des Ausstoßes mit Hilfe eines großen
Kolbens 3, und in Richtung auf eine Erhöhung des Ausstoßes mit Hilfe eines
kleinen Kolbens 4 gesteuert, derart, daß eine Druckkammer 3a des großen
Kolbens 3 so mit Hilfe eines Lastabtastventils 5 gesteuert wird, daß sie mit
einer Behälterseite oder einem Abgabekanal la verbunden ist, und eine
Druckkammer 4a des kleinen Kolbens 4 ist mit dem Abgabekanal 1a verbunden. Das
oben erwähnte Lastabtastventil 5 steuert die Pumpe 1 mit variablem Ausstoß
derart, daß unter dem Einfluß eines Druckes oder Abgabedruckes P&sub1; in dem
Abgabekanal 1a der Pumpe das Lastabtastventil 5 in eine erste Position I
bewegt wird, in der die Druckkammer 3a des großen Kolbens 3 mit dem
Abgabekanal 1a in Verbindung steht, und unter dem Einfluß eines Druckes oder
Lastdruckes PLS in der Auslaßseite eines Schaltventils 6 das Lastabtastventil
5 in eine zweite Position bewegt wird, in der die Druckkammer 3a mit einem
Behälter in Verbindung steht; und wenn eine Differenz (P&sub1; - PLS) zwischen
dem Abgabedruck P&sub1; und dem Lastdruck PLS zunimmt, der Druck in der
Druckkammer 3a des großen Kolbens 3 erhöht wird zur Betätigung des
Ausstoßsteuergliedes 2 in Richtung einer Reduzierung des Ausstoßes, so daß der
Abgabedurchsatz/Umdrehung reduziert und damit der Abgabedruck P&sub1;
reduziert wird, und wenn die Differenz (P&sub1; - PLS) zwischen dem Abgabedruck P&sub1;
und dem Lastdruck PLS abnimmt, der Druck in der Druckkammer 3a des
großen Kolbens 3 reduziert wird und das Ausstoßsteuerglied 2 in Richtung
Erhöhung des Ausstoßes betätigt, so daß der Abgabedurchsatz/Umdrehung
erhöht und damit der Abgabedruck P&sub1; erhöht wird, wodurch die Pumpe 1
mit variablem Ausstoß hinsichtlich des Ausstoßes so gesteuert wird, daß die
Differenz (P&sub1; - PLS) zwischen dem Abgabedruck P&sub1; und dem Lastdruck PLS
stets konstant gehalten wird.
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In Fig. 4 ist mit 7 ein Druckausgleichsventil und mit 8 ein Umschaltventil zur
Ermittlung des höheren Druckes bezeichnet, der durch das Umschaltventil 8
abgetastet wird, wenn eine Anzahl der Schaltventile 6 gleichzeitig betätigt
wird, wobei der Druck auf das Lastabtastventil 5 und jedes
Druckausgleichsventil 7 einwirkt.
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Da bei einem derartigen Ausstoßsteuersystem die Differenz zwischen dem
Abgabedruck P und dem Lastdruck PLS so gesteuert wird, daß sie konstant
bleibt, ändert sich das Verhältnis Abgabedurchsatz/Zeiteinheit nicht, selbst
wenn die Maschine 9 ihre Drehzahl ändert, sofern die Schaltventile 6
konstant offengehalten werden.
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Wenn beispielsweise die Drehzahl der Maschine 9 abnimmt, damit die
Drehzahl der Pumpe 1 mit variablem Ausstoß und damit das Verhältnis
Abgabedurchsatz/Zeiteinheit verringert wird, nimmt die Differenz zwischen dem
Abgabedruck P&sub1; und dem Lastdruck PLS ab, so daß das Ausstoßsteuerglied 2
in Richtung einer Erhöhung des Ausstoßes mit Hilfe des kleinen Kolbens 4
bewegt wird, so daß das Verhältnis Abgabedurchsatz/Umdrehung und
Abgabedurchsatz/Zeiteinheit erhöht wird, wodurch die Differenz zwischen dem
Abgabedruck P&sub1; und dem Lastdruck PLS konstant gehalten wird, und daher
ändert sich das Verhältnis Abgabedurchsatz/Zeiteinheit nicht, selbst wenn
sich die Drehzahl der Maschine 9 ändert. Beispielsweise ist es in dem Falle,
in dem die Schaltventile in der größten Öffnungsstellung stehen, konstant,
wie in Fig. 7 durch A gezeigt ist.
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Wenn das System daher beispielsweise auf einen Hydraulikkreis für eine
Arbeitseinheit einer Baumaschine angewendet wird, so ist es daher, da der
Strömungsdurchsatz, der an ein Betätigungsorgan für die Arbeitseinheit
abgegeben wird, konstant gehalten wird, damit sich die Arbeitseinheit mit
konstanter Arbeitsgeschwindigkeit bewegt, selbst wenn die Drehzahl der
Maschine geändert wird, während die Schaltventile 6 offengehalten werden,
unmöglich, mit der Arbeitseinheit feine Bewegungsvorgänge für eine sehr
genaue Arbeit durchzuführen.
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Selbst wenn beispielsweise eine Baggerschaufel verwendet wird, ist es
unmöglich, Rohrverlegungsarbeiten und normale Planierungsarbeiten bei der
Rohrverlegung durchzuführen.
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Soweit es den Stand der Technik im allgemeinen betrifft, wird Bezug
genommen auf die JP-A 57-131891 und die WO-A 85/01326. Gemäß dieser
Druckschrift wird ein Druckausgleichsventil vorgeschlagen, das einen
Ausgangssteuerdruck abgibt, der proportional zum Quadrat der Pumpendrehzahl ist.
Der Steuerdruck wird im Sinne einer Erhöhung mit der Drehzahl geändert.
Der Ausstoß der Pumpe nimmt daher ab, wenn die Drehzahl hoch wird.
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Im Hinblick auf diese Umstände ist die vorliegende Erfindung entstanden,
deren eine Aufgabe es ist, ein Ausstoßsteuersystem für eine Pumpe mit
variablem Ausstoß zu schaffen, das in der Lage ist, den Ausstoß der Pumpe zu
steuein, so daß der Ausstoß zunimmt oder abnimmt in bezug auf einen Ausstoß,
der auf der Basis einer Differenz zwischen dem Abgabedruck der Pumpe und
dem Lastdruck entsprechend hohen oder niedrigen Drehzahlen der
Maschine, die die Pumpe antreibt, so daß Rohrverlegungsarbeiten und normale
Planierungsarbeiten mit Hilfe der Baggerschaufel erleichtert werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Schaltsystem der vorliegenden Erfindung
durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
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Zur Lösung der obigen Aufgabe ist entsprechend einem Aspekt der Erfindung
ein Ausstoßsteuersystem für eine Pumpe mit variablem Ausstoß vorgesehen,
das folgende Merkmale umfaßt: eine Pumpe mit variablem Ausstoß, die durch
eine Maschine angetrieben wird; einen Kolben mit großem Durchmesser, der
mit einer Druckkammer versehen ist, der das abgegebene Drucköl der
Pumpe zugeführt wird, wobei der Kolben großen Durchmessers ein
Ausstoßsteuerglied der Pumpe in Richtung einer Verringerung des Ausstoßes betätigt
wenn das Abgabedrucköl der Druckkammer zugeführt wird; einen Kolben
kleinen Durchmessers mit einer Druckkammer, der ein Abgabedrucköl der
Pumpe zugeführt wird, wobei der Kolben kleinen Durchmessers das
Ausstoßsteuerglied der Pumpe in Richtung einer Verringerung des Ausstoßes
betätigt unter dem Einfluß des Abgabedrucköls; und ein Lastabtastventil, das
selektiv umgeschaltet wird zwischen einer ersten Position (in der das
Lastabtastventil ermöglicht, daß die Druckkammer des Kolbens großen
Durchmessers
mit einem Abgabekanal der Pumpe in Verbindung steht) oder einer
zweiten Position (in der das Lastabtastventil ermöglicht, daß die
Druckkammer mit einem Behälter in Verbindung steht), entsprechend einer
Druckdifferenz zwischen dem Druck des Abgabedrucköls und einem Lastdruck; wobei
die Verbesserung des Ausstoßsteuersystems besteht in einem Drehzahlsensor
zum Abtasten der Umdrehungen der Maschine und einer Einrichtung, die
das Lastabtastventil so schaltet, das es in der zweiten Position steht, wenn die
Maschinendrehzahl hoch ist, und in der ersten Position, wenn die
Maschinendrehzahl niedrig ist.
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Gemäß der Erfindung ist unter dem obigen Aspekt das Lastabtastventil 5 in
die zweite Position II geschaltet, die eine Verbindung mit dem Behälter
herstellt, wenn die Drehzahl der Maschine 9 hoch ist, so daß der Ausstoß der
Pumpe 1 mit variablem Ausstoß größer wird als der Ausstoß auf der Basis der
Differenz zwischen dem Abgabedruck P&sub1; und dem Lastdruck PLS. Wenn
andererseits die Drehzahl der Maschine 9 niedrig ist, wird das Lastabtastventil
5 in die erste Position I geschaltet, die eine Verbindung mit dem
Pumpenabgabekanal 1a herstellt, so daß der Ausstoß der Pumpe 1 mit variablem
Ausstoß kleiner wird als der Ausstoß auf der Basis der Differenz zwischen dem
Abgabedruck P&sub1; und dem Lastdruck PLS.
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Folglich ist, wenn ein Schaltventil in dem Abgabekanal der Pumpe 1 mit
variablem Ausstoß konstant offengehalten wird, die Möglichkeit gegeben, eine
Differenz des Abgabedurchsatzes der Pumpe mit variablem Ausstoß zwischen
einer Zeit, in der die Maschine mit hoher Drehzahl läuft, und einer Zeit, in
der die Maschine mit niedriger Drehzahl läuft, zu erhöhen, so daß es möglich
wird, den Abgabedurchsatz der Pumpe mit variablem Ausstoß durch
Reduzierung der Drehzahl der Maschinen zu senken und die Arbeitsmaschine fein zu
betätigen, so daß mit hoher Genauigkeit gearbeitet werden kann. Damit ist es
möglich, Rohrverlegungsarbeiten und normale Planierungsarbeiten bei der
Verlegung unter Verwendung der Baggerschaufel zu erleichtern.
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Die obige Aufgabe, weitere Aufgaben und zusätzliche Aspekte und Vorteile der
vorliegenden Erfindung sollen im folgenden erläutert werden unter
Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung in Verbindung mit den
Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
entsprechend den Prinzipien der Erfindung darstellen.
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Fig. 1 ist ein hydraulisches Schaltdiagramm zur Veranschaulichung einer
Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Drehzahlen der
Maschine und dem Öldruck einer Modifikation der Druckölquelle, die durch die
Maschine angetrieben wird, veranschaulicht;
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Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Drehzahl der
Maschine und dem Abgabedurchsatz der Pumpe mit variablem Ausstoß zeigt, die
durch die Maschine angetrieben wird, sofern die in Fig. 2 dargestellte
Modifikation verwendet wird;
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Fig. 4 ist ein hydraulisches Schaltdiagramm zur Veranschaulichung eines
herkömmlichen Beispiels; und
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Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Drehzahl der
Maschine und dem Abgabedurchsatz der Pumpe mit variablem Ausstoß, die
durch die Maschine angetrieben wird, bei dem herkömmlichen Beispiel
gemäß Fig. 4 veranschaulicht.
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Anschließend soll eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im
einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben
werden.
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Wie in Fig. 1 gezeigt ist, besitzt ein Lastabtastventil 5 einen ersten
Druckaufnahmebereich 5&sub1; an einem Ende, der dem Abgabedruck P&sub1; des
Pumpenausgangskanals 1a zugewandt ist, so daß das Ventil in die Position II gedrückt
wird, und einen zweiten Druckaufnahmebereich 5&sub2; und einen
Hilfsdruckaufnahmebereich 10 am anderen Ende, die dem Lastdruck des Öldrucks
ausgesetzt sind, so daß das Ventil in die Position I gedrückt wird. Der
Druckaufnahmebereich 5&sub1; ist mit dem Pumpenausgangskanal 1a verbunden, und der
zweite Druckaufnahmebereich 5&sub2; ist mit einer Auslaßseite eines
Wechselventils 8 verbunden. Der Hilfsdruckaufnahmebereich 10 ist mit einer
Druckölquelle 11 verbunden. Da die übrigen Teile, ausgenommen der
Hilfsdruckaufnahmebereich 10, die Druckölquelle 11 und deren Zubehörteile ähnlich
denjenigen des oben erwähnten herkömmlichen Systems sind (siehe Fig. 4), soll
die Beschreibung der anderen Teile fortgelassen werden.
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Die Druckölquelle 11 erzeugt Drucköl im Verhältnis zu der abgetasteten
Drehzahl einer Maschine 9, welche Drehzahl durch einen Drehzahlsensor 12
abgetastet wird.
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Das Lastabtastventil 5 steuert die Verbindung zwischen dem
Pumpenausgangskanal 1a und einer Druckaufnahmekammer 3a eines Kolbens mit
großem Durchmesser, derart, daß eine Unterbrechung der Verbindung
ermöglicht wird, entsprechend einer Druckdifferenz zwischen dem Abgabedruck
P&sub1; und dem Lastdruck PLS + Öldruck der Druckölquelle, d.h. Vorspannkraft,
die durch den Hilfsdruckaufnahmebereich 10 erzeugt wird, so daß das
Verhältnis Abgabedurchsatz/Drehzahl der Pumpe mit variablem Ausstoß so
gesteuert wird, daß die Differenz konstant bleibt.
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Wenn, wie oben beschrieben wurde, die Maschine 9 mit hoher Drehzahl läuft,
wird der Öldruck der Druckölquelle 11 hoch, so daß die Druckdifferenz
zwischen dem Abgabedruck P&sub1; und dem Lastdruck PLS + der Öldruck, der auf
den Hilfsdruckaufnahmebereich 10 einwirkt, abnimmt, so daß das
Lastabtastventil 5 so bewegt wird, daß es in die zweite Position 11 gelangt, in der die
Verbindung zwischen dem Pumpenausgangskanal 1a und der
Druckaufnahmekammer 3a des Kolbens großen Durchmessers unterbrochen wird, so daß der
Druck in der Druckaufnahmekammer 3a des Kolbens großen Durchmessers
abnimmt und das Ausstoßsteuerventil 2 in Richtung einer
Ausstoßvergrößerung bewegt wird, so daß das Verhältnis Abgabedurchsatz/Drehzahl zunimmt
und das Verhältnis Abgabedurchsatz/Zeiteinheit erhöht wird.
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Wenn auf der anderen Seite die Maschinendrehzahl niedrig ist, wird der
Öldruck der Druckölquelle 11 niedrig, so daß der Schub im
Hilfsdruckaufnahmebereich 10 gesenkt wird, so daß die Druckdifferenz zwischen dem
Abgabedruck P&sub1; und dem Lastdruck PLS + der Öldruck, der auf den
Hilfsdruckaufnahmebereich 10 einwirkt, zunimmt und das Lastabtastventil 5 in
die Position I bewegt, in der die Verbindung zwischen dem
Pumpenausgangskanal 1a und der Druckaufnahmekammer 3a des Kolbens großen
Durchmessers in die Lage versetzt wird, den Druck in der Druckaufnahmekammer 3a
des Kolbens großen Durchmessers zu erhöhen, so daß das Drucksteuerglied 2
in Richtung einer Verkleinerung des Ausstoßes bewegt wird, so daß das
Verhältnis Abgabedurchsatz/Drehzahl abnimmt und das Verhältnis
Abgabedurchsatz/Zeiteinheit sinkt.
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Außerdem ist es bei einer Abwandlung der obigen Ausführungsform möglich,
den Öldruck der Druckölquelle 11 in einem Bereich der Drehzahlen, die
über einer vorgegebenen Drehzahl N&sub1; liegt, zu erhöhen, wie es in Fig. 2
gezeigt ist. Diese Konstruktion ermöglicht es, den Zufuhrdurchsatz (der durch
das Betätigungsventil 6 strömt), bei der Drehzahl oberhalb der vorgegebenen
Drehzahl zu erhöhen, wie in Fig. 3 gezeigt ist.