EP0746690B1 - Regeleinrichtung für eine hydropumpe - Google Patents

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EP0746690B1
EP0746690B1 EP95909750A EP95909750A EP0746690B1 EP 0746690 B1 EP0746690 B1 EP 0746690B1 EP 95909750 A EP95909750 A EP 95909750A EP 95909750 A EP95909750 A EP 95909750A EP 0746690 B1 EP0746690 B1 EP 0746690B1
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pressure
control
control valve
pump
port
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Bosch Rexroth AG
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Mannesmann Rexroth AG
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    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders

Definitions

  • the invention relates to a control device for a hydraulic pump.
  • the hydraulic pump which is a hydraulic adjustment device has, for supplying pressure medium to a first hydraulic consumer demand-controlled and for pressure medium supply of a second hydraulic consumer pressure-controlled be adjustable, the latter being the regulated one Pressure and setting one of the second hydraulic Control valve assigned to consumers together by a control signal can be specified.
  • the demand flow control of a hydraulic variable pump is also known as load sensing control. Characteristic of this type of regulation is that the pump pressure is around a certain ⁇ p above the highest load pressure of all in this type and hydraulic consumers controlled in parallel lies. The pump pressure drops over a to the consumer with the adjustable orifice assigned to the highest load pressure the load pressure. Depending on the opening cross section of the panel the amount of fluid delivered by the pump is larger or smaller to maintain the specified pressure difference.
  • a control valve that in the direction Larger stroke volume from the highest load pressure and from a spring and acted upon by pump pressure in the direction of small stroke volume is.
  • From DE 43 08 004 Al is a regulation for an adjustable Known hydraulic pump, which is a pressure control.
  • the control signal can e.g. a Control pressure, which is set with the help of a pilot control device is and on the slide of the control valve and on the control piston of a control valve assigned to the variable displacement pump acts in the direction of larger displacement.
  • Towards the smaller one Stroke volume may on the control piston of the control valve Pump pressure act, with a difference in size of the pressurized surfaces a control position of the control piston is possible.
  • the control pressure can also be adjusted using a Copy valve are raised to the level of the pump pressure so that it is possible to apply the same size to the control piston are.
  • a regulation according to DE 43 08 004 A1 a certain pump pressure is adjusted and the spool one Control valve placed in a certain position in which the Control valve can also be open. Is the default Pump pressure less than that required to move the consumer Pressure, so the consumer remains despite the open control valve in peace. Only if by increasing the control signal the pump pressure reaches the load pressure, the consumer catches to move on. So the beginning of this movement is with a larger opening cross-section of the control valve, the higher the load.
  • the aim of the invention is for a hydraulic pump that regulates the demand flow and adjustable under pressure, a control device to create, for which dispenses with a shuttle valve can be.
  • control device first control valve for the demand flow control and a second Control valve for pressure control includes and that the adjustment device is controllable by the control valve, the Control position according to the level of the control signal and Load pressure requires the higher pump pressure.
  • a hydraulic variable displacement pump 10 can have pressure medium Aspirate from a tank 11 and into a pressure line 12 submit.
  • the first hydraulic consumers are via this line 13 load sensing regulated and second hydraulic consumer 14 can be moved under pressure control.
  • the variable displacement pump 10 has an adjusting device 15 in the form of a hydraulic cylinder, the piston by acting on a piston-side pressure chamber 16 Pressure against the force of a spring 17 in the direction of a decrease of the stroke volume of the pump can be shifted. At a Relief of pressure in the pressure chamber, the spring 17 in the piston Push back in order to increase the stroke volume.
  • the adjusting device 15 is operated by several control valves 18, 19 and 20 controlled, all designed as a 3/2-way directional valve are and each have an axially movable control piston. All control pistons are in one axial direction in each case one control line 21 from the one prevailing in the pressure line 12 Pump pressure can be applied.
  • the control piston of the first control valve 18 is in the opposite Direction via a control line 22 from the highest to the just actuated first consumer 13 occurring load pressure actable.
  • a compression spring acts in the same direction 23, the bias of which is dimensioned such that an equilibrium of forces then occurs prevails on the control piston of the valve 18 when the Pump pressure is 10 to 20 bar higher than the highest load pressure.
  • An outlet of the control valve 18 becomes overweight of the pump pressure connected to an input which is connected to the Output of the second control valve 19 is connected.
  • At a Overweight of the load pressure in connection with the force of the spring 23 is the output directly bypassing the control valve 19 a tank line 24 connected.
  • the control piston of the control valve 19 is counter to the pump pressure can be acted upon by a control pressure via a control line 25, e.g. from one that works on the basis of pressure reducing valves Pilot control device can be specified. While at Control valve 18 acted upon by the pump pressure or the load pressure Differentiate areas of the control piston the pressure areas on the control piston of the control valve 19, since the Control pressure is generally much lower than the pump pressure is.
  • the area on which the control pressure acts can e.g. be ten times the size of the other area, so that one opposite the pump pressure ten times smaller control pressure an equilibrium of forces manufactured on the control piston of the control valve 19 can be.
  • a maximum system pressure can be set.
  • the control piston of this valve is counteracted the pump pressure is acted upon by an adjustable compression spring 35, the valve in below the maximum system pressure holds a position in which the pressure chamber 16 with the exit of the Control valve 18 is connected.
  • the valve 20 connects the pressure chamber 16 with the Pressure line 12.
  • the pressure chamber 16 When the pump is switched off, the pressure chamber 16 is above the valves 20 and 18, but also in a connection between the Pressure chamber 16 and the tank line 24 lying nozzle 36 for Tank line 24 relieved.
  • the pump 10 is therefore at maximum Stroke volume set. If it is now switched on, build in the pressure line 12 even in the absence of signals in the Lines 22 and 25 a pressure on the control piston of the valve 18 adjusted so that the pressure chamber 16 via the three control valves is connected to the pressure line 12 and the pump 10 swings back.
  • Such a pump pressure regulates itself that on the control piston of the valve 18 a balance of forces between the force generated by the pump pressure and the force of the spring 23 prevails. The amount of pressure is therefore depending on the preload the spring 23 10 to 20 bar.
  • a pressure signal is now given to the control line 25, then changes in the state of the control valves and the adjustment device as long as nothing, as long as this control pressure is a pump pressure corresponds to that already below due to the signal in the Control line 22 reached pump pressure.
  • the control pressure increases in the control line 25 via a value that corresponds to the current Pump pressure corresponds to that with the control valve 18 connected output of the control valve 19 with the Tank line 24 connected.
  • the pressure chamber 16 is relieved of pressure, so that the pump 10 swings out and the pressure in the pressure line 12 over the pressure corresponding to the control line 22 Pressure rises to such a level that in the control position of the control piston of the control valve 19 on the control piston Force balance between the force generated by the pump pressure and the force generated by the control pressure in the control line 25 is made.
  • the higher pump pressure moves the control piston of the control valve 18 so that its output with the output of the control valve 19 is connected, so that now only that Control valve 19 regulates.
  • the adjusting device 15 is thus provided that the pressure in the Control line 25 requires a higher pump pressure than that Pressure in the control line 22, solely from the control valve 19 and, provided the pressure in the control line 22 is a higher pump pressure required as the pressure in the control line 25, alone controlled by the control valve 18.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine Hydropumpe. Gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 soll mit dieser Regeleinrichtung die Hydropumpe, die eine hydraulische Verstelleinrichtung aufweist, zur Druckmittelversorung eines ersten hydraulischen Verbrauchers bedarfsstromgeregelt und zur Druckmittelversorgung eines zweiten hydraulischen Verbrauchers druckgeregelt verstellbar sein, wobei in letzterem Falle der eingeregelte Druck und die Einstellung eines dem zweiten hydraulischen Verbraucher zugeordneten Steuerventils gemeinsam durch ein Steuersignal 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 bestimmtes 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 Öffnungsquerschnitt 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 Pumpendruck beaufschlagbar ist.
Aus der DE 43 08 004 Al 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 eingestellt wird und der auf den Schieber des Steuerventils und auf den Regelkolben eines der Verstellpumpe zugeordneten Regelventils in Richtung größeres Hubvolumen wirkt. In Richtung kleineres Hubvolumen mag auf den Regelkolben des Regelventils der Pumpendruck wirken, wobei durch einen Größenunterschied der von den Drücken beaufschlagten Flächen eine Regelstellung des Regelkolbens 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 möglich sind. Bei einer Regelung gemäß der DE 43 08 004 Al 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 notwendige Druck, so bleibt der Verbraucher trotz des offenen Steuerventils in Ruhe. Erst wenn durch eine Erhöhung des Steuersignals der Pumpendruck den Lastdruck erreicht, fängt der Verbraucher an sich zu bewegen. Der Beginn dieser Bewegung liegt also bei einem um so größeren Öffnungsquerschnitt des Steuerventils, je höher die Last ist.
Aus der DE 43 08 004 A1 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 Regelventils der Verstellpumpe durchgeschaltet.
Ziel der Erfindung ist es, für eine Hydropumpe, die bedarfsstromgeregelt und druckgeregelt verstellbar ist, eine Regeleinrichtung 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 Verstelleinrichtung jeweils von dem Regelventil steuerbar ist, dessen Regelstellung entsprechend der Höhe des Steuersignals und des Lastdrucks den höheren Pumpendruck erfordert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung 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 Vertellpumpe 10 Druckmittel 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 Verstelleinrichtung 15 in Form eines Hydrozylinders, dessen Kolben durch Beaufschlagung eines kolbenseitigen Druckraums 16 mit Druck gegen die Kraft einer Feder 17 in Richtung einer Verringerung 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 ausgebildet sind und jeweils einen axial beweglichen Regelkolben aufweisen. Alle Regelkolben sind in die eine axiale Richtung über jeweils eine Steuerleitung 21 vom in der Druckleitung 12 herrschenden Pumpendruck beaufschlagbar.
Der Regelkolben des ersten Regelventils 18 ist in die entgegengesetzte 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 Kräftegleichgewicht am Regelkolben des Ventils 18 herrscht, wenn der Pumpendruck um 10 bis 20 bar höher ist als der höchste Lastdruck. Ein Ausgang des Regelventils 18 wird bei einem Übergewicht 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 funktionierenden Vorsteuergerät vorgegeben werden kann. Während beim Regelventil 18 die vom Pumpendruck bzw. vom Lastdruck beaufschlagten Flächen am Regelkolben gleich groß sind, unterscheiden sich die Druckflächen am Regelkolben des Regelventils 19, da der Steuerdruck im allgemeinen wesentlich kleiner als der Pumpendruck ist. Die Fläche, an der der Steuerdruck wirkt, kann z.B. zehnmal so groß wie die andere Fläche sein, so daß bei einem gegenüber dem Pumpendruck zehnmal kleineren Steuerdruck ein Kräftegleichgewicht am Regelkolben des Regelventils 19 hergestellt werden kann. Der mit dem einen Eingang des Regelventils 18 verbundene Ausgang des Regelventils 19 ist bei einem Übergewicht des Pumpendrucks mit einem Eingang verbunden, der über eine Leitung 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 beaufschlagt, 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 beaufschlagt, 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 erreicht 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 maximales 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 Ventils 18 verstellt, so daß der Druckraum 16 über die drei Regelventile 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 Verstelleinrichtung solange nichts, solange diesem Steuerdruck ein Pumpendruck entspricht, der unterhalb des schon aufgrund des Signals in der Steuerleitung 22 erreichten Pumpendrucks liegt. Steigt der Steuerdruck in der Steuerleitung 25 über einen Wert, der dem augenblicklichen Pumpendruck entspricht an, so wird der mit dem Regelventil 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 Druckleitung 12 über den dem Druck in der Steuerleitung 22 entsprechenden Druck bis zu einem solchen Wert ansteigt, daß in der Regelstellung 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 Regelkolben des Regelventils 18 so, daß dessen Ausgang mit dem Ausgang des Regelventils 19 verbunden ist, so daß nun allein das Regelventil 19 regelt.
Die Verstelleinrichtung 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 Pumpendruck erfordert als der Druck in der Steuerleitung 25, allein vom Regelventil 18 gesteuert.

Claims (4)

  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 gemeinsam durch ein Steuersignal vorgebbar sind, gekennzeichnet durch ein erstes Regelventil (18), das in Richtung größeres Hubvolumen der Hydropumpe (10) vom Lastdruck des ersten Verbrauchers (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 erfordert.
  2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Regelventil (19) über das andere Regelventil (18) mit der Verstelleinrichtung (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 gekennzeichnet, daß ein Anschluß des ersten Regelventils (18) unabhängig vom zweiten Regelventil (19) und ein Anschluß des zweiten Regelventils (19) unabhängig vom ersten Regelventil (18) mit einem Tank (11) verbunden ist.
  4. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Regelventile (18, 19) 3/2-Stetig-Wegeventile sind, daß ein mit der Verstelleinrichtung (15) verbundener 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 Regelventils (19) verbindbar ist.
EP95909750A 1994-02-26 1995-02-21 Regeleinrichtung für eine hydropumpe Expired - Lifetime EP0746690B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4406318A DE4406318A1 (de) 1994-02-26 1994-02-26 Regeleinrichtung für eine Hydropumpe
DE4406318 1994-02-26
PCT/EP1995/000611 WO1995023292A1 (de) 1994-02-26 1995-02-21 Regeleinrichtung für eine hydropumpe

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