EP0746690A1 - Regeleinrichtung für eine hydropumpe - Google Patents

Regeleinrichtung für eine hydropumpe

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EP0746690A1 EP95909750A EP95909750A EP0746690A1 EP 0746690 A1 EP0746690 A1 EP 0746690A1 EP 95909750 A EP95909750 A EP 95909750A EP 95909750 A EP95909750 A EP 95909750A EP 0746690 A1 EP0746690 A1 EP 0746690A1
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Abstract

Es soll eine Regeleinrichtung für eine hydraulische Verstellpumpe (10) geschaffen werden, die eine hydraulische Verstelleinrichtung aufweist und die zur Druckmittelversorgung eines ersten hydraulischen Verbrauchers (13) bedarfsstromgeregelt und zur Druckmittelversorgung eines zweiten hydraulischen Verbrauchers (14) druckgeregelt verstellbar ist, wobei im letzteren Fall der eingeregelte Druck und die Einstellung eines dem zweiten hydraulischen Verbraucher (14) zugeordneten Steuerventils gemeinsam durch ein Steuersignal vorgebbar sind. Die Regeleinrichtung umfasst ein erstes Regelventil (18), das in Richtung grösseres Hubvolumen der Verstellpumpe vom Lastdruck des ersten Verbrauchers (13) und von einer Feder (23) und in Richtung kleineres Hubvolumen vom Pumpendruck beaufschlagbar ist, und ein zweites Regelventil (19), das in Richtung grösseres Hubvolumen von einer dem Steuersignal (25) entsprechenden Kraft und in Richtung kleineres Hubvolumen vom Pumpendruck beaufschlagbar ist. Die Verstelleinrichtung ist jeweils von dem Regelventil steuerbar, dessen Regelstellung entsprechend der Höhe des Steuersignals und des Lastdrucks den höheren Pumpendruck erfordert.

Description

Beschreibung
Regeleinrichtung für eine Hydropumpe
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine Hydro¬ pumpe. Gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 soll mit dieser Regeleinrichtung die Hydropumpe, die eine hydraulische Verstell- einrichtung aufweist, zur Druckmittelversorung eines ersten hydraulischen Verbrauchers bedarfsstromgeregelt und zur Druck¬ mittelversorgung eines zweiten hydraulischen Verbrauchers druck¬ geregelt verstellbar sein, wobei in letzterem Falle der eingere- gelte Druck und die Einstellung eines dem zweiten hydraulischen Verbraucher zugeordneten Steuerventils gemeinsam durch ein Steu¬ ersignal vorgebbar sind.
Die Bedarfsstromregelung einer hydraulischen Verstellpumpe wird auch als load-sensing-Regelung bezeichnet. Kennzeichnend für diese Art der Regelung ist, daß der Pumpendruck um ein bestimm¬ tes Δp über dem höchsten Lastdruck aller in dieser Art und parallel zueinander angesteuerten hydraulischen Verbraucher liegt. Der Pumpendruck fällt über eine dem Verbraucher mit dem jeweils höchsten Lastdruck zugeordnete, verstellbare Blende auf den Lastdruck ab. Je nach dem Offnungsguerschnitt der Blende muß die von der Pumpe geförderte Fluidmenge größer oder kleiner sein, um die vorgegebene Druckdifferenz aufrechtzuerhalten. Für diese Bedarfsstromregelung der Hydropumpe besitzt eine dieser zugeordnete Regeleinrichtung ein Regelventil, das in Richtung größeres Hubvolumen vom höchsten Lastdruck und von einer Feder und in Richtung kleines Hubvolumen vom Pumpendruc 'beaufschlag¬ bar ist.
Aus der DE 43 08 004 AI ist eine Regelung für eine verstellbare Hydropumpe bekannt, die eine Druckregelung ist. Dabei ist der einzuregelnde Druck sowie die Einstellung eines Steuerventils, das einem von einer derart geregelten Hydropumpe mit Druckmittel vorsorgten hydraulischen Verbraucher zugeordnet ist, gemeinsam durch ein Steuersignal vorgebbar. Das Steuersignal kann z.B. ein Steuerdruck sein, der mit Hilfe eines Vorsteuergerätes einge¬ stellt wird und der auf den Schieber des Steuerventils und auf den Regelkolben eines der Verstellpumpe zugeordneten Regelven¬ tils in Richtung größeres Hubvolumen wirkt. In Richtung klei- neres Hubvolumen mag auf den Regelkolben des Regelventils der Pumpendruck wirken, wobei durch einen Größenunterschied der von den Drücken beaufschlagten Flächen eine Regelstellung des Regel¬ kolbens möglich ist. Auch kann der Steuerdruck mit Hilfe eines Kopierventils auf das Niveau des Pumpendrucks angehoben werden, so daß gleich große beaufschlagbare Flächen am Regelkolben mög¬ lich sind. Bei einer Regelung gemäß der DE 43 08 004 AI werden ein bestimmter Pumpendruck eingeregelt und der Schieber eines Steuerventils in eine bestimmte Position gebracht, in der das Steuerventil auch schon offen sein kann. Ist der vorgegebene Pumpendruck kleiner als der zur Bewegung des Verbrauchers not¬ wendige Druck, so bleibt der Verbraucher trotz des offenen Steu¬ erventils in Ruhe. Erst wenn durch eine Erhöhung des Steuersi¬ gnals der Pumpendruck den Lastdruck erreicht, fängt der Verbrau¬ cher an sich zu bewegen. Der Beginn dieser Bewegung liegt also bei einem um so größeren Offnungsguerschnitt des Steuerventils, je höher die Last ist.
Aus der DE 43 08 004 AI ist es auch bekannt, eine verstellbare Hydropumpe, die mehrere hydraulische Verbraucher mit Druckmittel versorgt, für erste Verbraucher bedarfsstromgeregelt und für zweite Verbraucher druckgeregelt zu verstellen. Nach welcher Art von Regelung verfahren wird, hängt davon ab, ob ein gemeldeter höchster Lastdruck der ersten Verbraucher oder das vorgegebene Steuersignal einen höheren Pumpendruck erfordert. Dazu wird der höchste Lastdruck oder ein aus dem Steuersignal mit Hilfe einer Düse und eines verstellbaren Druckbegrenzungsventils generierte Druck über ein Wechselventil zu einem Steuerraum eines Regelven¬ tils der Verstellpumpe durchgeschaltet.
Ziel der Erfindung ist es, für eine Hydropumpe, die bedarfs- stromgeregelt und druckgeregelt verstellbar ist, eine Regelein- richtung zu schaffen, für die auf ein Wechselventil verzichtet werden kann.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die Regeleinrichtung ein erstes Regelventil für die BedarfsStromregelung und ein zweites Regelventil für die Druckregelung umfaßt und daß die Versteil¬ einrichtung jeweils von dem Regelventil steuerbar ist, dessen Regelstellung entsprechend der Höhe des Steuersignals und des Lastdrucks den höheren Pumpendruck erfordert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Regelein- richtung kann man den Unteransprüchen entnehmen.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. Anhand dieser Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert.
Nach der Zeichnung kann eine hydraulische Verteilpumpe 10 Druck- mittel aus einem Tank 11 ansaugen und in eine Druckleitung 12 abgeben. Über diese Leitung sind erste hydraulische Verbraucher 13 load-sensing-geregelt und zweite hydraulische Verbraucher 14 druckgeregelt verfahrbar. Die Verstellpumpe 10 besitzt eine Ver¬ steileinrichtung 15 in Form eines Hydrozylinders, dessen Kolben durch Beaufschlagung eines kolbenseitigen Druckraums 16 mit
Druck gegen die Kraft einer Feder 17 in Richtung einer Verringe¬ rung des Hubvolumens der Pumpe verschoben werden kann. Bei einer Druckentlastung des Druckraums kann die Feder 17 den Kolben im Sinne einer Vergrößerung des Hubvolumens zurückschieben.
Die VerStelleinrichtung 15 wird von mehreren Regelventilen 18, 19 und 20 gesteuert, die alle als 3/2-Stetig-Wegeventil ausge¬ bildet sind und jeweils einen axial beweglichen Regelkolben auf¬ weisen. Alle Regelkolben sind in die eine axiale Richtung über jeweils eine Steuerleitung 21 vom in der Druckleitung 12 herr- sehenden Pumpendruck beaufschlagbar.
Der Regelkolben des ersten Regelventils 18 ist in die entgegen¬ gesetzte Richtung über eine Steuerleitung 22 vom höchsten an den gerade betätigten ersten Verbraucher 13 vorkommenden Lastdruck beaufschlagbar. In die gleiche Richtung wirkt eine Druckfeder 23, deren Vorspannung so bemessen ist, daß dann ein Kräfte¬ gleichgewicht am Regelkolben des Ventils 18 herrscht, wenn der Pumpendruck um 10 bis 20 bar höher ist als der höchste Last¬ druck. Ein Ausgang des Regelventils 18 wird bei einem Überge¬ wicht des Pumpendrucks mit einem Eingang verbunden, der an den Ausgang des zweiten Regelventils 19 angeschlossen ist. Bei einem Übergewicht des Lastdrucks in Verbindung mit der Kraft der Feder 23 ist der Ausgang direkt unter Umgehung des Regelventils 19 mit einer Tankleitung 24 verbunden.
Der Regelkolben des Regelventils 19 ist entgegen dem Pumpendruck über eine Steuerleitung 25 von einem Steuerdruck beaufschlagbar, der z.B. von einem auf der Basis von Druckreduzierventilen funk- tionierenden Vorsteuergerät vorgegeben werden kann. Während beim Regelventil 18 die vom Pumpendruck bzw. vom Lastdruck beauf¬ schlagten Flächen am Regelkolben gleich groß sind, unterscheiden sich die Druckflächen am Regelkolben des Regelventils 19, da der Steuerdruck im allgemeinen wesentlich kleiner als der Pumpen- druck ist. Die Fläche, an der der Steuerdruck wirkt, kann z.B. zehnmal so groß wie die andere Fläche sein, so daß bei einem ge¬ genüber dem Pumpendruck zehnmal kleineren Steuerdruck ein Kräf¬ tegleichgewicht am Regelkolben des Regelventils 19 hergestellt werden kann. Der mit dem einen Eingang des Regelventils 18 ver- bundene Ausgang des Regelventils 19 ist bei einem Übergewicht des Pumpendrucks mit einem Eingang verbunden, der über eine Lei¬ tung 26 an die Druckleitung 12 angeschlossen ist. Bei einem Übergewicht des Steuerdrucks wird der besagte Ausgang mit der Tankleitung 24 verbunden. Der Regelkolben des Regelventils 19 wird noch von einer leicht vorgespannten Druckfeder 27 beauf¬ schlagt, die dafür sorgt, daß der Regelkolben eine definierte Ruhelage einnimmt, wenn die Pumpe 10 ausgeschaltet ist. Für die Regelung ist dieser Feder nicht notwendig.
Mit dem dritten Regelventil 20 kann ein maximaler Systemdruck eingestellt werden. Der Regelkolben dieses Ventils wird entgegen dem Pumpendruck von einer einstellbaren Druckfeder 35 beauf¬ schlagt, die unterhalb des maximalen Systemdrucks das Ventil in einer Position hält, in der der Druckraum 16 mit dem Ausgang des Regelventils 18 verbunden ist. Wenn der maximale Systemdruck er- reicht wird, verbindet das Ventil 20 den Druckraum 16 mit der Druckleitung 12.
Bei ausgeschalteter Pumpe ist der Druckraum 16 über die Ventile 20 und 18, aber auch über eine in eine Verbindung zwischen dem Druckraum 16 und der Tankleitung 24 liegenden Düse 36 zur Tankleitung 24 hin entlastet. Die Pumpe 10 ist also auf maxima¬ les Hubvolumen eingestellt. Wird sie nun eingeschaltet, so baut sich in der Druckleitung 12 auch bei fehlenden Signalen in den Leitungen 22 und 25 ein Druck auf, der den Regelkolben des Ven¬ tils 18 verstellt, so daß der Druckraum 16 über die drei Regel- ventile mit der Druckleitung 12 verbunden wird und die Pumpe 10 zurückschwenkt. Es regelt sich ein solcher Pumpendruck ein, daß am Regelkolben des Ventils 18 ein Kräftegleichgewicht zwischen der vom Pumpendruck erzeugten Kraft und der Kraft der Feder 23 herrscht. Die Höhe des Drucks beträgt also je nach Vorspannung der Feder 23 10 bis 20 bar.
Bei einem Lastsignal in der Steuerleitung 22 wird der Druckraum 16 zunächst entlastet, so daß die Pumpe 10 ausschwenkt und der Druck in der Druckleitung 12 soweit ansteigt, bis am Regelkolben des Regelventils 18 wieder ein Kräftegleichgewicht besteht, das nun jedoch auf höherem Niveau liegt.
Wird nun ein Drucksignal auf die Steuerleitung 25 gegeben, so ändert sich am Zustand der Regelventile und der Verstelleinrich- tung solange nichts, solange diesem Steuerdruck ein Pumpendruck entspricht, der unterhalb des schon aufgrund des Signals in der Steuerleitung 22 erreichten Pumpendrucks liegt. Steigt der Steu¬ erdruck in der Steuerleitung 25 über einen Wert, der dem augen¬ blicklichen Pumpendruck entspricht an, so wird der mit dem Re¬ gelventil 18 verbundene Ausgang des Regelventils 19 mit der Tankleitung 24 verbunden. Der Druckraum 16 wird druckentlastet. so daß die Pumpe 10 ausschwenkt und der Druck in der Drucklei¬ tung 12 über den dem Druck in der Steuerleitung 22 entsprechen¬ den Druck bis zu einem solchen Wert ansteigt, daß in der Regel¬ stellung des Regelkolbens des Regelventils 19 am Regelkolben ein Kräftegleichgewicht zwischen der vom Pumpendruck erzeugten Kraft und der vom Steuerdruck in der Steuerleitung 25 erzeugten Kraft hergestellt ist. Der höhere Pumpendruck verschiebt den Regelkol¬ ben des Regelventils 18 so, daß dessen Ausgang mit dem Ausgang des Regelventils 19 verbunden ist, so daß nun allein das Regelventil 19 regelt.
Die Versteileinrichtung 15 wird also, sofern der Druck in der Steuerleitung 25 einen höheren Pumpendruck erfordert als der Druck in der Steuerleitung 22, allein vom Regelventil 19 und, sofern der Druck in der Steuerleitung 22 einen höheren Pumpen- druck erfordert als der Druck in der Steuerleitung 25, allein vom Regelventil 18 gesteuert.

Claims

Patentansprüche
1. Regeleinrichtung für eine Hydropumpe (10), die eine hydraulische VerStelleinrichtung (15) aufweist und die zur Druckmittelversorgung eines ersten hydraulischen Verbrauchers (13) bedarfsstromgeregelt und zur Druckmittelversorgung eines zweiten hydraulischen Verbrauchers (14) druckgeregelt ist, wobei der eingeregelte Druck und die Einstellung eines dem zweiten hydraulischen Verbraucher (14) zugeordneten Steuerventils ge¬ meinsam durch ein Steuersignal vorgebbar sind, gekennzeichnet durch ein erstes Regelventil (18), das in Richtung größeres Hub¬ volumen der Hydropumpe (10) vom Lastdruck des ersten Verbrau¬ chers (13) und von einer Feder (23) und in Richtung kleineres Hubvolumen vom Pumpendruck beaufschlagbar ist, und durch ein zweites Regelventil (19) , das in Richtung größeres Hubvolumen von einer dem Steuersignal entsprechenden Kraft und in Richtung kleineres Hubvolumen vom Pumpendruck beaufschlagbar ist, wobei die VerStelleinrichtung (15) jeweils von dem Regelventil (18, 19) steuerbar ist, dessen Regelstellung entsprechend der Höhe des Steuersignals und des Lastdrucks den höheren Pumpendruck er- fordert.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß das eine Regelventil (19) über das andere Regelventil (18) mit der Versteileinrichtung (15) und letzteres Regelventil (18) über ersteres Regelventil (19) mit der Druckseite (12) der Hydropumpe (10) verbindbar ist.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ein Anschluß des ersten Regelventils (18) unabhän¬ gig vom zweiten Regelventil (19) und ein Anschluß des zweiten Regelventils (19) unabhängig vom ersten Regelventil (18) mit ei- nem Tank (11) verbunden ist.
4. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Regelventile (18, 19) 3/2-Stetig-Wege- ventile sind, daß ein mit der Versteileinrichtung (15) verbunde¬ ner Anschluß des einen Regelventils (18) wechselweise mit einem an den Tank angeschlossenen Anschluß oder mit einem mit einem Anschluß des anderen Regelventils (19) verbundenen Anschluß des einen Regelventils (18) verbindbar ist und daß der mit dem einen Anschluß des einen Regelventils (18) verbundene Anschluß des an¬ deren Regelventils (19) wechselweise mit einem an den Tank (11) angeschlossenen Anschluß oder mit einem mit der Druckseite (12) der Hydropumpe (10) verbundenen Anschluß des anderen Regelven¬ tils (19) verbindbar ist.
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