EP0471166A1 - Regelvorrichtung zur Regelung der Fördervolumeneinstellung mehrerer hydrostatischer Pumpen - Google Patents

Regelvorrichtung zur Regelung der Fördervolumeneinstellung mehrerer hydrostatischer Pumpen Download PDF

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EP0471166A1
EP0471166A1 EP91109890A EP91109890A EP0471166A1 EP 0471166 A1 EP0471166 A1 EP 0471166A1 EP 91109890 A EP91109890 A EP 91109890A EP 91109890 A EP91109890 A EP 91109890A EP 0471166 A1 EP0471166 A1 EP 0471166A1
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EP
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pressure
control
line
pump
throttle
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EP91109890A
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EP0471166B1 (de
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Clemens Krebs
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Brueninghaus Hydraulik GmbH
Original Assignee
Brueninghaus Hydraulik GmbH
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/08—Regulating by delivery pressure

Definitions

  • the invention relates to a control device according to the preamble of claim 1 for controlling the delivery volume setting of several hydrostatic pumps connected in parallel to a common consumer.
  • a control device each comprising a measuring and control unit assigned to the individual pumps with a pressure relief valve, a displacement transducer and a line provided with a throttle point.
  • the latter connects the inlet of the pressure relief valve to a control pressure line connected to the working pressure line of the respective pump and leads to a spring chamber of the pilot valve designed as a 3/2-way valve.
  • a spring in the spring chamber generates the counter pressure, which is opposed by the working pressure prevailing in the working pressure lines and in the consumer line as the first control pressure.
  • the displacement transducer consists of an inclined surface formed on the piston rod of the adjusting piston of the adjusting cylinder and a tracer pin which is held in contact with the inclined surface by a spring, via which it acts on the slide of the pressure relief valve.
  • the pressure relief valve is closed to generate a correspondingly high second control pressure when the assigned pump is set to zero delivery volume. As the pump swings out, it responds more in accordance with the movement of the inclined surface while reducing the second control pressure.
  • Another disadvantage of the known control device is also the high design effort for the measuring and control units for generating the second control pressure.
  • each variable pump in contrast to the prior art, instead of adjusting the delivery volume of each variable pump (swivel angle in the case of axial piston pumps), the delivery flow actually delivered by each variable pump is recorded according to the invention by means of the respectively associated throttle, the pressure loss of which is functionally related to the first control pressure, the system pressure behind the throttle, to the second Control pressure is combined.
  • This second control pressure acts as the only control pressure on the pilot valve assigned to the respective variable displacement pump in the direction of the control position.
  • the second control pressure is therefore representative of the pressure difference present at the respective throttle, a measure of the delivery flow actually delivered by the associated variable displacement pump, so that the control constructed as a pressure control is functionally a delivery flow control.
  • the chokes used in accordance with the invention to achieve these advantages have a constructional expenditure which is negligible compared to the measuring and control units used in the prior art.
  • the back pressure can be a spring pressure and / or a hydraulic back pressure and can be adjustable if necessary.
  • a remote control valve for controlling the hydraulic back pressure is provided, which is common to all pilot valves. In this way it is possible to apply the same back pressure to all pilot valves in order to achieve the highest accuracy in correcting the delivery volume setting in order to achieve the same delivery rates.
  • the remote control valve is designed as a pressure limiting valve, which is connected to a counterpressure control space and via a throttle point to the control pressure line of each pilot valve.
  • the remote control valve is designed as a pressure limiting valve, which is connected to a counterpressure control space and via a throttle point to the control pressure line of each pilot valve.
  • the remote control valve can also be designed as a throttle element arranged in the consumer line, preferably in the form of a variable throttle valve, behind which a branch line leads to the counter-pressure control chamber of each pilot valve.
  • the control device according to the invention is not only functionally but also structurally regulated flow rate.
  • Fig. 1 shows two or more hydrostatic variable pumps 1, 2 with a flow direction, which are connected in parallel via a working pressure line 3, 4 and a suction line 5, 6 to a common consumer line 7 or to the tank 10.
  • the consumer line 7 leads to at least one consumer (not shown).
  • Both variable pumps 1, 2 are driven via a drive shaft 8, 9 by a common or one drive motor (not shown) and discharge their leak oil via a leak oil line 11, 12 each connected to the tank 10.
  • the suction lines 5, 6 can be connected to a common return line leading to the consumer instead of the connection to the tank 10.
  • the adjusting pumps 1, 2 are each assigned an adjusting device in the form of a hydraulic adjusting cylinder 13, 14 for adjusting their delivery volumes.
  • an adjusting piston 15 is slidably arranged and connected to the adjusting part 17 of the respective adjusting pump 1, 2 via a piston rod 16.
  • the adjusting piston 15 delimits a left cylinder chamber 18 with its (smaller) piston ring surface and a right cylinder chamber 19 with its (larger) piston surface.
  • An adjustable stop 20 for limiting the stroke of the adjusting piston 15 is arranged in each cylinder chamber 18, 19.
  • a compression spring 21 in the left-hand cylinder chamber 18 acts on the adjusting piston 15 in the sense of a reduction in the size of the right-hand cylinder chamber 19 and thus in the sense of a pivoting out of the adjusting pump 1, 2 to a larger delivery volume.
  • the cylinder spaces 18, 19 can be pressurized via a connection.
  • each adjusting cylinder 13, 14 takes place via a pilot valve 22, 23 in the form of a continuously adjustable 3/2-way slide valve with a connection to a first actuating pressure branch line 24 and to a second actuating pressure branch line 25.
  • the latter line leads to the right cylinder chamber 19 of the associated adjusting cylinder 13 or 14 and is also connected via a connecting line 27 having a throttle section 26 to a tank connection line 28 leading from the pilot valve 22 or 23 to the tank 10.
  • the first signal pressure branch line 24 leads to a control pressure line 29 which branches off at a branch 30 from the associated working pressure line 3 or 4. Via this control pressure line 29, the slide of the pilot valve 22 or 23 is acted upon in the direction of the control position against the counter pressure p G of a spring 31 arranged in a spring chamber.
  • a control pressure line section 32 leads from the control pressure line 29 to the connection of the left cylinder chamber 18 of the associated adjusting cylinder 13 or 14.
  • Each pilot valve 22, 23 is structurally a directly regulated pressure regulator.
  • Each spring chamber is connected to the tank connection line for relief.
  • a maximum pump pressure P Q builds up at the outlet of each variable pump 1, 2; which is greater than the system pressure P Qges by the pressure difference A p generated by the respective constant throttle 33 or 34 and corresponds to the set back pressure p G or setpoint of the controlled variable. Both variable pumps 1, 2 are continuously adjusted to this setpoint of the pump pressure P Qi and thus the corresponding system pressure p Qges during operation .
  • the assigned characteristic curves are shown in the pQ diagram according to FIG. 4.
  • the system pressure characteristic curve p Qges is a straight line that increases the pump pressure characteristic curve as the delivery volume setting of the variable displacement pumps 1, 2 and thus the pressure difference A p at the constant restrictors 33, 34 decrease p Qi cuts at zero delivery volume.
  • the ordinate difference occurring at each operating point between the two characteristic curves represents the respective pressure difference A p.
  • the pump or second control pressure p Qi prevailing in the respective control pressure line 29 from a mathematical point of view consists of two components, namely the system pressure p Qges as first control pressure and the pressure difference A p is composed.
  • both variable pumps 1, 2 are set to the same delivery volume and ideally deliver the same delivery flow; they therefore follow the same characteristic curve p Qi or p Qges .
  • deviations from the ideal case that are almost unavoidable are corrected with the control device according to the invention in the following manner.
  • variable pumps 1, 2 Different flow rates due to, for example, differing delivery volume settings of the variable pumps 1, 2 generate different pressure differences A p at the constant restrictors 33, 34. Since the system pressure P Qges (first control pressure) in the consumer line 7 is the same for both variable pumps 1, 2, different pump pressures p Qi arise at the outputs of both variable pumps 1, 2, which serve as second control pressures via the control pressure lines 29, the pilot valves 22, 23 act upon.
  • control device shown in FIG. 2 is provided with a remote-controlled pressure control (structural view), but is otherwise identical to the control device according to FIG. 1.
  • the remote-controlled pressure control comprises a remote control valve in the form of a pressure relief valve 35, which via a remote control line 36 and a remote control branch line 37 branching off from each to the spring chamber of each pilot valve 22 or 23 and via a further line 38 with a throttle point 39 to the same pilot valve 22 or 23 leading control pressure line 29 is connected.
  • variable pump 1 or 2 shifts the slide of the respectively assigned pilot valve 22 or 23 to the right against the spring pressure into the control position, the respective variable pump 1 or 2 being pivoted back in the manner already described until force equilibrium prevails at the respective pilot valve 22 or 23.
  • the regulation of both variable pumps 1, 2 to the same delivery flow takes place in the same way as with the directly controlled pressure control according to FIG. 1, namely by means of the second control pressure p Qi and the increasing system pressure characteristic curve with decreasing delivery volume setting.
  • control device shown in FIG. 3 is provided with a flow control (structural view), but is otherwise identical to the control device according to FIG. 1.
  • the flow control comprises a remote control valve in the form of a variable throttle valve 40 arranged in the consumer line 7 and a branch line 41 which branches downstream of the variable throttle valve 40 and leads via branch lines 42 to the spring chamber of each pilot valve 22, 23.
  • each pilot valve 22, 23 is controlled by the pump pressure p Qi in the associated control pressure line 29 in the direction of the control position and by the counter pressure p G as the sum of the spring pressure and the system pressure PO g es in the branch line 41 and the associated branch line 42 in the rest position acted upon.
  • the pressure loss generated by the associated constant throttle 33 or 34 as a function of the delivery flow Qi of the associated adjusting pump 1 or 2 and from the variable throttle valve 40 as a function of the total delivery flow PO g it acts as a pressure difference on each pilot valve 22, 23 A p against the spring pressure.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung zur Regelung der Fördervolumeneinstellung mehrerer hydrostatischer Verstellpumpen (1,2), die über je eine Arbeitsdruckleitung (3, 4) an eine gemeinsame Verbraucherleitung (7) angeschlossen und mit je einer stelldruckbeaufschlagbaren Verstelleinrichtung verbunden sind, der je ein Vorsteuerventil (22, 23) zugeordnet ist, das von einem dem Druck in der Arbeitsdruckleitung (3, 4) der jeweiligen Verstellpumpe korrespondierenden ersten Steuerdruck in Richtung einer Regelstellung gegen einen Gegendruck sowie von einem mit der Fördervolumeneinstellung der zugeordneten Verstellpumpe (1, 2) korrespondierenden zweiten Steuerdruck beaufschlagt ist und in Richtung der Regelstellung die Stelldruckbeaufschlagung der Verstelleinrichtung zur Verringerung des Fördervolumens der zugeordneten Verstellpumpe (1, 2) regelt. Um unter Verringerung des konstruktiven Aufwandes eine Regelung der einzelnen Verstellpumpen (1, 2) ungeachtet von Störeinflüssen auf gleiche tatsächlich geförderte Förderströme zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß der zweite Steuerdruck (pQi) vor einer Drossel (33, 34) in der Arbeitsdruckleitung (3, 4) der jeweiligen Verstellpumpe (1, 2) abgenommen und über eine Steuerdruckleitung (29) das zugeordnete Vorsteuerventil (22 bzw. 23) in Richtung Regelstellung beaufschlagt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur Regelung der Fördervolumeneinstellung mehrerer in Parallelschaltung an einen gemeinsamen Verbraucher angeschlossenen hydrostatischen Pumpen.
  • Aus der DE-PS 37 11 049 ist eine derartige Regelvorrichtung bekannt, die je eine den einzelnen Pumpen zugeordnete Meß- und Steuereinheit mit einem Druckbegrenzungsventil, einem Wegaufnehmer und einer mit einer Drosselstelle versehene Leitung umfaßt. Letztere verbindet den Eingang des Druckbegrenzungsventils mit einer an die Arbeitsdruckleitung der jeweiligen Pumpe angeschlossenen Steuerdruckleitung und führt zu einem Federraum des als 3/2-Wegeventil ausgebildeten Vorsteuerventils. Eine Feder im Federraum erzeugt den Gegendruck, dem der in den Arbeitsdruckleitungen und in der Verbraucherleitung herrschende Arbeitsdruck als erster Steuerdruck entgegensteht. Der Wegaufnehmer besteht aus einer an der Kolbenstange des Verstellkolbens des Verstellzylinders ausgebildeten Schrägfläche und einem Abtaststift, der durch eine Feder, über die er auf den Schieber des Druckbegrenzungsventils wirkt, in Anlage an die Schrägfläche gehalten ist. Das Druckbegrenzungsventil ist unter Erzeugung eines entsprechend hohen zweiten Steuerdrucks geschlossen, wenn die zugeordnete Pumpe auf Null-Fördervolumen eingestellt ist. Es spricht mit zunehmendem Ausschwenken der Pumpe entsprechend der Bewegung der Schrägfläche unter Reduzierung des zweiten Steuerdrucks vermehrt an.
  • Durch den so gesteuerten, im Federraum des Vorsteuerventils anstehenden zweiten Steuerdruck nimmt die dem Gegendruck als Sollwert der Regelgröße entgegenwirkende Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerdruck mit abnehmendem Fördervolumen der Pumpe zu. Es ergibt sich demzufolge eine mit abnehmendem Fördervolumen der Pumpe ansteigende p-Q-Reglerkennlinie, die von dem dem konstanten Gegendruck entsprechenden Sollwert um die sogenannte bleibende Sollwert-Abweichung abweicht. Derartig druckgeregelte Pumpen weisen ein sogenanntes Proportionalverhalten und infolgedessen u. a. den Vorteil auf, daß sie bei gleicher Einstellung des Gegendrucks ungeachtet unterschiedlicher Ausgangsstellungen auf gleiche Fördervolumeneinstellung, d.h. im Fall von beispielsweise Axialkolbenmaschinen auf gleichen Schwenkwinkel, eingeregelt werden; vorausgesetzt, daß ihre Verstelleinrichtungen gleiche Verstellcharakteristik aufweisen. Jedoch können trotz gleicher Fördervolumeneinstellung die von den einzelnen Pumpen tatsächlich geförderten Förderströme unterschiedlich sein, und zwar aufgrund von Störeinflüssen, wie z.B. unterschiedliche Pumpendrehzahlen, unterschiedliche
  • bauliche Toleranzen, unterschiedliche Reibung und Eigenstellkräfte, auch voneinander abweichende Verstellcharakteristika der Verstelleinrichtungen usw. Ein weiterer Nachteil der bekannten Regelvorrichtung ist auch der hohe konstruktive Aufwand für die Meß- und Steuereinheiten zur Erzeugung des zweiten Steuerdrucks.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Regelvorrichtung der eingangs genannten Art unter Verringerung des konstruktiven Aufwands so weiterzubilden, daß eine Regelung der einzelnen Pumpen ungeachtet von Störeinflüssen auf gleiche tatsächlich geförderte Förderströme möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Im Unterschied zum Stand der Technik wird statt der Fördervolumeneinstellung jeder Verstellpumpe (Schwenkwinkel im Fall von Axialkolbenpumpen) erfindungsgemäß der tatsächlich von jeder Verstellpumpe geförderte Förderstrom mittels der jeweils zugeordneten Drossel erfaßt, deren Druckverlust funktionell mit dem ersten Steuerdruck, dem Systemdruck hinter der Drossel, zum zweiten Steuerdruck vereinigt wird. Dieser zweite Steuerdruck beaufschlagt als einziger Steuerdruck das der jeweiligen Verstellpumpe zugeordnete Vorsteuerventil in Richtung Regelstellung.
  • Da der jeweils erforderliche Systemdruck bei beispielsweise zu geringem Förderstrom einer der Verstellpumpen durch entsprechende Vergrößerung des Förderstroms der jeweils anderen, parallelgeschalteten Verstellpumpen selbsttätig aufrechterhalten wird, ist eine konstruktive Berücksichtigung des ersten Steuerdrucks bei der Beaufschlagung des Vorsteuerventils nicht erforderlich. Somit ist der zweite Steuerdruck stellvertretend für die an der jeweiligen Drossel anstehende Druckdifferenz ein Maß für den von der zugeordneten Verstellpumpe tatsächlich geförderten Förderstrom, so daß die baulich als Druckregelung ausgebildete Regelung funktionell eine Förderstromregelung ist.
  • Da über den gesamten Betriebsbereich die Druckverluste an den Drosseln mit abnehmendem Förderstrom abnehmen und damit der Systemdruck gegenüber dem zweiten Steuerdruck wächst, ergibt sich ebenfalls eine für sämtliche Verstellpumpen ansteigende p-Q-Kennlinie und damit eine Regelung mit proportionalem Verhalten.
  • Unterschiede zwischen den von den einzelnen Verstellpumpen tatsächlich geförderten Förderströmen werden durch die Drosselverluste bzw. stellvertretend für diese durch die zweiten Steuerdrücke erfaßt und mittels dieser Drücke durch Korrektur der Fördervolumeneinstellung der Verstellpumpen bis zur Erzielung jeweils gleicher Förderströme ausgeglichen. Auf diese Weise können sogar Verstellpumpen unterschiedlicher Größe so betrieben wer-
  • den, daß sie jeweils gleiche Förderströme in die gemeinsame Verbraucherleitung fördern. Die zur Erzielung dieser Vorteile erfindungsgemäß eingesetzten Drosseln weisen einen gegenüber der im Stand der Technik verwendeten Meß- und Steuereinheiten vernachlässigbaren konstruktiven Aufwand auf.
  • Der Gegendruck kann als Federdruck und/oder als hydraulischer Gegendruck vorliegen und gegebenenfalls verstellbar sein.
  • Vorzugsweise ist ein Fernsteuerventil zum Steuern des hydraulischen Gegendrucks vorgesehen, das sämtlichen Vorsteuerventilen gemeinsam ist. Auf diese Weise ist es möglich, sämtliche Vorsteuerventile mit dem gleichen Gegendruck zu beaufschlagen, um dadurch höchste Genauigkeit der Korrektur der Fördervolumeneinstellung zur Erzielung jeweils gleicher Fördermengen zu erreichen.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Fernsteuerventil als Druckbegrenzungsventil ausgebildet, welches an einen Gegendruck-Steurraum sowie über eine Drosselstelle an die Steuerdruckleitung jedes Vorsteuerventils angeschlossen ist. Abgesehen von dem Vorteil der Erzielung höchster Genauigkeit der Fördervolumeneinstellung besteht die Möglichkeit, die p-Q-Kennlinie für die Gesamtheit der parallelgeschalteten Verstellpumpen durch Veränderung des Ansprechverhaltens (Federdruck und Federcharakteristik) des Druckbegrenzungsventils in beliebiger Weise zu verschieben oder gar in ihrer Form zu verändern. Für die einzelnen Verstellpumpen kann diese Verschiebung oder Formänderung durch Verstellung des Gegendrucks am jeweiligen Vorsteuerventil bzw. durch Änderung der Drosselcharakteristik und des Durchflußquerschnittes der jeweiligen Drossel erzielt werden.
  • Das Fernsteuerventil kann unter Erzielung der gleichen Vorteile auch als ein in der Verbraucherleitung angeordnetes Drosselelement ausgebildet sein, vorzugsweise in Form eines Verstelldrosselventils, hinter welchem eine Abzweigleitung zum Gegendruck-Steuerraum jedes Vorsteuerventils führt. Mit diesem Fernsteuerventil ist die erfindungsgemäße Regelvorrichtung nicht nur funktionell, sondern auch baulich förderstromgeregelt.
  • Nachstehend ist die Erfindung anhand dreier bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1 einen Schaltplan einer Regelvorrichtung gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit direkter Druckregelung (bauliche Betrachtungsweise),
    • Fig. 2 einen Schaltplan einer Regelvorrichtung gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit ferngesteuerter Druckregelung (bauliche Betrachtungsweise),
    • Fig. 3 einen Schaltplan einer Regelvorrichtung gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Förderstromregelung (bauliche Betrachtungsweise) und
    • Fig. 4 ein p-Q-Diagramm.
  • Fig. 1 zeigt zwei oder mehr hydrostatische Verstellpumpen 1, 2 mit einer Stromrichtung, die in Parallelschaltung über je eine Arbeitsdruckleitung 3, 4 und je eine Saugleitung 5, 6 an eine gemeinsame Verbraucherleitung 7 bzw. an den Tank 10 angeschlossen sind. Die Verbraucherleitung 7 führt zu wenigstens einem Verbraucher (nicht gezeigt). Beide Verstellpumpen 1, 2 werden über je eine Antriebswelle 8, 9 von einem gemeinsamen oder je einem Antriebsmotor (nicht dargestellt) angetrieben und führen über je eine an den Tank 10 angeschlossene Leckölleitung 11, 12 ihr Lecköl ab. Die Saugleitungen 5, 6 können beispielsweise im Fall eines im geschlossenen Kreislauf arbeitenden hydrostatischen Getriebes anstelle des Anschlußes an den Tank 10 an eine gemeinsame, zum Verbraucher führende Rückleitung angeschlossen sein.
  • Den Verstellpumpen 1, 2 ist je eine Verstelleinrichtung in Form eines hydraulischen Verstellzylinders 13, 14 zur Verstellung ihrer Fördervolumina zugeordnet. In jedem Verstellzylinder 13, 14 ist ein Verstellkolben 15 verschiebbar angeordnet und über eine Kolbenstange 16 mit dem Stellteil 17 der jeweiligen Verstellpumpe 1, 2 verbunden. In jedem Verstellzylinder 13, 14 begrenzt der Verstellkolben 15 mit seiner (kleineren) Kolbenringfläche einen linken Zylinderraum 18 und mit seiner (größeren) Kolbenfläche einen rechten Zylinderraum 19. In jedem Zylinderraum 18, 19 ist ein verstellbarer Anschlag 20 zur Hubbegrenzung des Verstellkolbens 15 angeordnet. Eine Druckfeder 21 im linken Zylinderraum 18 beaufschlagt den Verstellkolben 15 im Sinne einer Verkleinerung des rechten Zylinderraums 19 und damit im Sinne eines Ausschwenkens der Verstellpumpe 1, 2 auf größeres Fördervolumen. Die Zylinderräume 18, 19 sind über je einen Anschluß stelldruckbeaufschlagbar.
  • Die Regelung der Stelldruckbeaufschlagung jedes Verstellzylinders 13, 14 erfolgt über je ein Vorsteuerventil 22, 23 in Form eines stetig verstellbaren 3/2-Wege-Schieberventils mit einem Anschluß an eine erste Stelldruckzweigleitung 24 und an eine zweite Stelldruckzweigleitung 25. Letztere Leitung führt zum rechten Zylinderraum 19 des zugeordneten Verstellzylinders 13 bzw. 14 und ist außerdem über eine eine Drosselstrecke 26 aufweisende Verbindungsleitung 27 mit einer vom Vorsteuerventil 22 bzw. 23 zum Tank 10 führende Tankanschlußleitung 28 verbunden.
  • Die erste Stelldruckzweigleitung 24 führt zu einer Steuerdruckleitung 29, die an einer Abzweigung 30 von der zugeordneten Arbeitsdruckleitung 3 bzw. 4 abzweigt. Über diese Steuerdruckleitung 29 wird der Schieber des Vorsteuerventils 22 bzw 23 gegen den Gegendruck pG einer in einem Federraum angeordneten Feder 31 in Richtung Regelstellung beaufschlagt. Von der Steuerdruckleitung 29 führt ein Stelldruckleitungsabschnitt 32 zum Anschluß des linken Zylinderraums 18 des zugeordneten Verstellzylinders 13 bzw. 14. Jedes Vorsteuerventil 22, 23 stellt baulich einen direktgeregelten Druckregler dar. Jeder Federraum ist zur Entlastung mit der Tankanschlußleitung verbunden.
  • In der Arbeitsdruckleitung 3, 4 jeder Verstellpumpe 1, 2 ist zwischen der Abzweigung 30 und der Verbraucherleitung 7 je eine Konstantdrossel 33, 34 angeordnet, die zusammen mit dem zugeordneten Vorsteuerventil 22 bzw. 23 eine Druckreglereinheit darstellt. Die Gesamtheit sämtlicher Druckreglereinheiten bildet die erfindungsgemäße Regelvorrichtung mit folgender Funktion:
    • Die durch den Antriebsmotor angetriebenen Verstellpumpen 1, 2 erzeugen Förderströme Qi, die durch die Arbeitsdruckleitungen 3, 4 in die Verbraucherleitung 7 strömen und sich dort zu einem mit einem Systemdruck PQges beladenen Gesamtförderstrom Qges vereinigen. Dabei baut sich am Ausgang jeder Verstellpumpe 1, 2, d.h. vor der jeweiligen Konstantdrossel 33 bzw. 34, ein gegenüber dem Druck hinter der Drossel, d.h. gegenüber dem Systemdruck POges, um den Druckverlust A p an dieser Drossel höherer Pumpendruck pQi auf, der als zweiter Steuerdruck über die zugeordnete Steuerdruckleitung 29 das jeweilige Vorsteuerventil 22 bzw. 23 beaufschlagt.
  • Solange die hydraulische Kraft dieses Pumpendrucks pQi kleiner als die Federkraft des eingestellten Gegendrucks pG (Sollwert der Regelgröße) ist, befindet sich das Vorsteuerventil 22 bzw. 23 in der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung, in der der rechte Zylinderraum 19 des Verstellzylinders 13 bzw. 14 an die zum Tank 10 führende Tankanschlußleitung 28 angeschlossen und der Verstellkolben 15 durch die Feder 21 und den im linken Zylinderraum 18 anstehenden Arbeitsdruck bis zum Anschlag 20 im rechten Zylinderraum 19 verschoben und damit die Verstellpumpe 1 bzw. 2 auf maximales Fördervolumen ausgeschwenkt ist.
  • Sobald die hydraulische Kraft des Pumpendrucks PQ; die Federkraft übersteigt, verschiebt sie den Schieber des Vorsteuerventils 22 bzw. 23 nach rechts in die Regelstellung, in der der Pumpendruck als Stelldruck die größere Kolbenfläche im rechten Zylinderraum 19 des Verstellzylinders 13 bzw. 14 beaufschlagt und den Verstellkolben 15 unter Zurückschwenken der Verstellpumpe 1 bzw. 2 solange nach links verschiebt, bis Kraftgleichgewicht am Vorsteuerventil 22 bzw. 23 herrscht. Die von den zurückgeschwenkten Verstellpumpen 1, 2 erzeugten Förderströme Qi ergeben in der Verbraucherleitung 7 den vom Verbraucher benötigten, mit dem Systemdruck PQges beladenen Gesamtförderstrom Qges.
  • Dabei baut sich am Ausgang jeder Verstellpumpe 1, 2 ein maximaler Pumpendruck PQ; auf, der um die von der jeweiligen Konstantdrossel 33 bzw. 34 erzeugte Druckdifferenz A p größer als der Systemdruck PQges ist und dem eingestellten Gegendruck pG oder Sollwert der Regelgröße entspricht. Beide Verstellpumpen 1, 2 werden während des Betriebs ständig auf diesen Sollwert des Pumpendrucks PQi und damit den entsprechenden Systemdruck pQges eingeregelt. Die zugeordneten Kennlinien sind im p-Q-Diagramm nach Fig. 4 dargestellt. Während die Pumpendruck-Kennlinie pQi parallel zur x-Achse verläuft, ist die Systemdruck-Kennlinie pQges eine mit abnehmender Fördervolumeneinstellung der Verstellpumpen 1, 2 und damit abnehmender Druckdifferenz A p an den Konstantdrosseln 33, 34 ansteigende Gerade, die die Pumpendruck-Kennlinie pQi bei Null-Fördervolumen schneidet. Die an jedem Betriebspunkt auftretende Ordinatendifferenz zwischen beiden Kennlinien stellt die jeweilige Druckdifferenz A p dar. Es zeigt sich, daß der in der jeweiligen Steuerdruckleitung 29 herrschende Pumpen- bzw. zweiter Steuerdruck pQi bei mathematischer Betrachtungsweise aus zwei Komponenten, nämlich dem Systemdruck pQges als ersten Steuerdruck und der Druckdifferenz A p zusammengesetzt ist.
  • Aufgrund der Verwendung von Konstantdrosseln 33, 34 mit jeweils gleicher Drosselcharakteristik und Einstellung der Gegendrücke pG an beiden Vorsteuerventilen 22, 23 auf den jeweils gleichen Wert, sind beide Verstellpumpen 1, 2 auf jeweils gleiches Fördervolumen eingestellt und fördern im Idealfall jeweils den gleichen Förderstrom; sie folgen somit der gleichen Kennlinie pQi bzw. pQges. In der Praxis nahezu unvermeidbare Abweichungen vom Idealfall werden mit der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung in folgender Weise korrigiert.
  • Unterschiedliche Förderströme infolge beispielsweise voneinander abweichender Fördervolumeneinstellungen der Verstellpumpen 1, 2 erzeugen an den Konstantdrosseln 33, 34 unterschiedliche Druckdifferenzen A p. Da der Systemdruck PQges (erster Steuerdruck) in der Verbraucherleitung 7 für beide Verstellpumpen 1, 2 der gleiche ist, entstehen an den Ausgängen beider Verstellpumpen 1, 2 unterschiedliche Pumpendrücke pQi, die als zweite Steuerdrücke über die Steuerdruckleitungen 29 die Vorsteuerventile 22, 23 beaufschlagen. Infolgedessen wird die Verstellpumpe mit größerem Förderstrom und damit größerem Pumpendruck pQi bzw. größerer Druckdifferenz A P1 in Richtung kleineres Fördervolumen zurückgeschwenkt und die Verstellpumpe mit geringererm Förderstrom und damit geringerem Pumpendruck pQi bzw. kleinerer Druckdifferenz A p2 in Richtung maximales Fördervolumen ausgeschwenkt, bis die von beiden Verstellpumpen 1, 2 jeweils erzeugten Förderströme und damit die sich einstellenden Pumpendrücke pQi bzw. Druckdifferenzen A p ohne Veränderung des Gesamtförderstroms und des Systemdrucks PQges gleich sind.
  • Die in Fig. 2 dargestellte Regelvorrichtung ist mit einer ferngesteuerten Druckregelung (bauliche Betrachtungsweise) versehen, ansonsten jedoch identisch mit der Regelvorrichtung nach Fig. 1.
  • Die ferngesteuerte Druckregelung umfaßt ein Fernsteuerventil in Form eines Druckbegrenzungsventils 35, das über eine Fernsteuerleitung 36 und je eine davon abzweigende Fernsteuerzweigleitung 37 an den Federraum jedes Vorsteuerventils 22 bzw. 23 und über eine weiterführende Leitung 38 mit einer Drosselstelle 39 an die zum selben Vorsteuerventil 22 bzw. 23 führende Steuerdruckleitung 29 angeschlossen ist.
  • Bei angetriebenen Verstellpumpen 1, 2 pflanzt sich bei geschlossenem Druckbegrenzungsventil 35 der Pumpendruck pQi am Ausgang jeder Verstellpumpe 1, 2 bis in die jeweils zugeordnete Fernsteuerzweigleitung 37 sowie die Fernsteuerleitung 36 fort und steht als im Federraum des jeweiligen Vorsteuerventils 22 bzw. 23 an. Hier bildet er gemeinsam mit dem eingestellten Federdruck den Gegendruck pG und hebt die Wirkung des Pumpendrucks pQi auf das jeweilige Vorsteuerventil 22 bzw. 23 auf. Infolgedessen bleiben beide Vorsteuerventile 22, 23 unter der alleinigen Wirkung des Federdrucks solange in der Ruhestellung, bis der Pumpendruck pQi am Ausgang einer oder beider Verstellpumpen 1 bzw. 2 das Druckbegrenzungsventil 35 bei Überschreiten eines an ihm eingestellten Maximalwerts öffnet und den Durchfluß zum Tank 10 freigibt. Die dabei an der der jeweiligen Verstellpumpe 1 bzw. 2 zugeordneten Drosselstelle 39 entstehende Druckdifferenz verschiebt den Schieber des jeweils zugeordneten Vorsteuerventils 22 bzw. 23 gegen den Federdruck nach rechts in die Regelstellung, wobei die jeweilige Verstellpumpe 1 bzw. 2 in bereits beschriebener Weise solange zurückgeschwenkt wird, bis Kraftgleichgewicht am jeweiligen Vorsteuerventil 22 bzw. 23 herrscht. Die Regelung beider Verstellpumpen 1, 2 auf jeweils gleichen Förderstrom erfolgt in gleicher Weise wie mit der direktgesteuerten Druckregelung nach Fig. 1, nämlich mittels des zweiten Steuerdrucks pQi und der mit abnehmender Fördervolumeneinstellung ansteigenden Systemdruck-Kennlinie.
  • Die in Fig. 3 dargestellte Regelvorrichtung ist mit einer Förderstromregelung (bauliche Betrachtungsweise) versehen, ansonsten jedoch identisch mit der Regelvorrichtung nach Fig. 1.
  • Die Förderstromregelung umfaßt ein in der Vebraucherleitung 7 angeordnetes Fernsteuerventil in Form eines Verstelldrosselventils 40 und eine Abzweigleitung 41, die in Strömungsrichtung hinter dem Verstelldrosselventil 40 abzweigt und über Stichleitungen 42 zum Federraum jedes Vorsteuerventils 22, 23 führt.
  • Im Betrieb wird jedes Vorsteuerventil 22, 23 von den in der zugeordneten Steuerdruckleitung 29 herrschenden Pumpendruck pQi in Richtung Regelstellung und von dem Gegendruck pG als Summe des Federdrucks und des Systemdrucks POges in der Abzweigleitung 41 sowie der Zugeordneten Stichleitung 42 in Richtung Ruhestellung beaufschlagt. Auf diese Weise wirkt an jedem Vorsteuerventil 22, 23 der von der jeweils zugeordneten Konstantdrossel 33 bzw. 34 in Abhängigkeit vom Förderstrom Qi der zugeordneten Versteilpumpe 1 bzw. 2 und von dem Verstelldrosselventil 40 in Abhängigkeit von dem Gesamtföderstrom POges insgesamt erzeugte Druckverlust als Druckdifferenz A p gegen den Federdruck. Da diese Druckdifferenz A p mit abnehmendem Fördervolumen geringer wird, ergibt sich eine Förderstromregelung mit einer Systemdruck-Kennlinie PQges, die ebenfalls wie die Druckregelungen nach Fig. 1 und 2 proportionales Verhalten zeigt und die Regelung der Verstellpumpen 1, 2 auf gleiche Förderströme ermöglicht. Durch Verstellen des Verstelldrosselventils 40 wird erreicht, daß die Vorsteuerventile 22, 23 bei einem größeren oder kleineren Gesamtförderstrom Qges ihre Regelstellung einnehmen, d.h. der Gegendruck pG als Sollwert der Regelgröße wird für sämtliche Vorsteuerventile 22, 23 in gleichem Maße verändert und somit die Systemdruck-Kennlinie PQges verschoben. Eine Veränderung der Drosselcharakteristik bzw. der Durchflußkennlinie des Verstelldrosselventils 40 bewirkt eine Formänderung der Systemdruck-Kennlinie POges.

Claims (8)

1. Regelvorrichtung zur Regelung der Fördervolumeneinstellung mehrerer hydrostatischer Verstellpumpen, die über je eine Arbeitsdruckleitung in Parallelschaltung an eine zu wenigstens einem gemeinsamen Verbraucher führende Verbraucherleitung angeschlossen und mit je einer stelldruckbeaufschlagbaren Verstelleinrichtung zum Verstellen ihres Fördervolumens verbunden sind, mit je einem jeder Verstelleinrichtung zugeordneten Vorsteuerventil, das von einem dem Druck in der Arbeitsdruckleitung der jeweiligen Verstellpumpe korrespondierenden ersten Steuerdruck in Richtung einer Regelstellung gegen einen Gegendruck sowie von einem mit der Fördervolumeneinstellung der zugeordneten Verstellpumpe korrespondierenden zweiten Steuerdruck beaufschlagt ist und in der Regelstellung die Stelldruckbeaufschlagung der Verstelleinrichtung in Richtung einer Verringerung des Fördervolumens der zugeordneten Verstellpumpe regelt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Steuerdruck (Po;) vor einer Drossel (33, 34) in der Arbeitsdruckleitung (3, 4) der jeweiligen Verstellpumpe (1, 2) abgenommen wird und über eine Steuerdruckleitung (29) das zugeordnete Vorsteuerventil (22 bzw. 23) in Richtung Regelstellung beaufschlagt.
2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Drossel als Konstantdrossel (33, 34) ausgebildet ist.
3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gegendruck (pG) der Druck einer Feder (31) und/oder ein je einen Gegendruck-Steuerraum der Vorsteuerventile (22, 23) beaufschlagender hydraulischer Gegendruck ist.
4. Regelvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gegendruck (pG) verstellbar ist.
5. Regelvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch ein
sämtlichen Vorsteuerventilen (22, 23) gemeinsames Fernsteuerventil (35, 40) zum Steuern des hydraulischen Gegendrucks.
6. Regelvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Fernsteuerventil als Druckbegrenzungsventil (35) ausgebildet und an den Gegendruck-Steuerraum sowie über eine Drosselstelle (39) an die Steuerdruckleitung (29) jedes Vorsteuerventils (22, 23) angeschlossen ist.
7. Regelvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Fernsteuerventil als ein in der Verbraucherleitung (7) angeordnetes Drosselelement (40) ausgebildet ist, hinter welchem eine Abzweigleitung (41) zum Gegendruck-Steuerraum jedes Vorsteuerventils (22, 23) führt.
8. Regelvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Drosselelement als Verstelldrosselventil (40) ausgebildet ist.
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