WO1997014889A1 - Leistungsregelung mit load-sensing - Google Patents

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WO1997014889A1
WO1997014889A1 PCT/EP1996/004355 EP9604355W WO9714889A1 WO 1997014889 A1 WO1997014889 A1 WO 1997014889A1 EP 9604355 W EP9604355 W EP 9604355W WO 9714889 A1 WO9714889 A1 WO 9714889A1
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pressure
control valve
control unit
variable displacement
electronic control
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PCT/EP1996/004355
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English (en)
French (fr)
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Mikko Erkkilae
Karl-Heinz Vogl
Bernd Obertrifter
Felix Zu Hohenlohe
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Brueninghaus Hydromatik Gmbh
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    • 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
    • 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
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B2205/00—Fluid parameters
    • F04B2205/09—Flow through the pump

Definitions

  • the present invention relates to a device for regulating the output of at least one variable displacement pump driven by a motor and conveying into a working line, and to a method for regulating the output of a variable displacement pump driven by a motor and conveying into a working line according to the preamble of claim 6.
  • a device for power control is shown, as is known from the generic DE-PS 44 05 234.
  • the hydrostatic variable displacement pumps 1 and 2 shown in Figure 2 are each via a working line 3 to a consumer, not shown, such as the chassis and the swivel motor of an excavator, and via a suction line 4 to a tank 5 connected.
  • Both variable pumps 1, 2 are driven by a common drive motor 6, such as an internal combustion engine, and rotate at the same speed.
  • An adjusting device each consisting of two single-acting hydraulic actuating cylinders 7, 8, is provided for adjusting their delivery volume.
  • An actuating piston 9 is arranged displaceably in each actuating cylinder 7, 8 and is coupled via a piston rod 10 to an actuator 11, 12 of the respective variable displacement pump 1 or 2.
  • the pressure chambers 13 of the actuating cylinders 7 are each connected via an actuating pressure line 14 to the working line 3 assigned to the respective variable pump 1 or 2.
  • a pressure line 15 leads to the pressure chambers 13 of the actuating cylinders 8, in each of which a pressure spring 16 is arranged, which is optionally supported by the working pressure removed from the respective working line 3 via the respective pressure line 15, via the piston 9, which Piston rod 10 and the actuator 12 acts on the swash plate of the variable displacement pump 1 or 2 in the direction of the maximum delivery volume.
  • each Pressure chambers 13 of the actuating cylinders 7 serve to limit the maximum delivery volume of the variable displacement pumps 1, 2 to different values.
  • One control valve 18 each is arranged in the control pressure lines 14 and divides them into a control pressure line section 19, 20 leading to the respective working line 3 or to the respective control cylinder 7.
  • Each control valve 18 is designed as a continuously adjustable 3/2-way valve and has two working connections to the signal pressure line sections 19 and 20 as well as a working connection to a relief line 21 leading to the tank 5, into which a leak oil line 22 of the respective variable displacement pump 1 or 2 flows into. In the starting position shown in FIG. 1, the work connection to the signal pressure line section 19 is blocked, while the remaining work connections are open.
  • a control pressure line 23 leads to a control connection of the associated control valve 18 and enables its adjustment in the direction of an end position in which the working connections to the signal pressure line section 20 and the relief line 21 are open and the remaining work connection is blocked.
  • the device for total power control of the two variable pumps 1, 2 comprises two electrical control elements 24, two measuring sensors 25, an electronic control unit 26 and a setpoint adjustment device 27 assigned to the latter.
  • the electrical control elements 24 are designed as force-controlled proportional magnets and are each assigned to one of the control valves 18 for the purpose of generating a counter pressure counteracting the control pressure. They are each connected to the electronic control unit 26 via a control signal line 28.
  • the transducers 25 are designed as Hall angle sensors, which are assigned to the piston rod 10 of the respective actuating cylinder 7 for the purpose of detecting the respectively set delivery volume of the variable pumps 1, 2 and are connected to the electronic control unit 26 via a signal line 29.
  • the electronic control unit 26 is designed as a microcomputer, in the memory part of which the characteristic curve KLg shown in FIG. 4 is stored.
  • this characteristic curve represents the working pressure p as a function of the delivery volume V of a variable displacement pump, it is referred to below as a torque characteristic curve due to its characteristic curve for the torque or power control.
  • Embodiment are both variable pumps 1, 2 and thus theirs Torque characteristics identical, so that only one of these characteristics is stored in the memory part of the microcomputer 26.
  • the area pxV under the torque characteristic KL g is constant for each delivery volume V or for each working pressure p and in the present exemplary embodiment is equal to the total drive torque of the drive motor 6.
  • the point P on the torque characteristic KLg denotes the transition from the so-called
  • Section of KLg corresponds to the target value of the back pressure at the control valve 18, which is assigned to the variable pump 1 or 2, which transmits or is to transmit the total drive torque.
  • the ordinate value of point P thus also corresponds to the maximum torque that this variable displacement pump can transmit, that is, in the present case, the total drive torque of the drive motor 6.
  • the setpoint value of the counterpressure at the control valve assigned to the other variable displacement pump is set to zero in order to prevent that this variable pump overloads the drive motor 6 by driving the consumer connected to it.
  • the setpoint sum of these two counterpressure setpoints and thus the sum of the torques of both variable pumps 1, 2, which must not be greater than the total drive torque of the drive motor 6, is also stored in the memory part of the microcomputer 26 and can be setpoint values of any size by means of the setpoint adjustment device be divided.
  • the object of the present invention is therefore to reduce vibrations in control loops with variable displacement pumps, in particular in so-called load-sensing control systems, in a simple manner.
  • a device is provided according to the preamble of claim 1, which further has a pressure relief valve, through which the maximum Back pressure in the control valve is adjustable.
  • An electronic control unit controls the pressure relief valve as a function of the detected position signal.
  • the electronic control unit can calculate characteristic curves - working pressure p as a function of the flow rate Q - constant pump output and the associated back pressure acting in the control valve. A characteristic curve corresponding to a desired pump output can be selected.
  • a speed sensor can be provided, by means of which the speed of the motor driving the variable displacement pump can be detected and, if the speed falls below a predetermined limit, a characteristic can be selected which corresponds to a lower pump output than that of the previously selected characteristic.
  • the pressure relief valve can be designed so that the largest possible back pressure in the control valve is allowed in the event of a failure of the electronic control unit.
  • An adaptive adjustment of the control parameters in the electronic control unit can be made possible by a device for detecting the temperature of the hydraulic oil.
  • a method is provided according to the preamble of claim 6, wherein a control signal dependent on the position signal is generated by the electronic control unit.
  • the control signal is fed to a pressure relief valve.
  • the maximum back pressure in the control valve is set by the pressure relief valve.
  • Characteristic curves - working pressure p as a function of the flow rate Q - constant pump output and the associated back pressure acting in the control valve are calculated in the electronic control unit. A characteristic curve corresponding to a desired pump output is then selected.
  • a speed sensor detects the speed of the motor driving the variable pump and, if the speed falls below a predetermined limit, a characteristic curve is selected which corresponds to a lower pump output than that of the previously selected characteristic curve.
  • a characteristic curve corresponding to a lower pump output is automatically selected.
  • the maximum back pressure in the control valve is chosen so that the time change of the back pressure during the path of the control valve does not exceed a predetermined rate of change.
  • the maximum back pressure in the control valve can be selected so that the temporal change in the output of the variable pump does not exceed a predetermined rate of change.
  • the temperature of the hydraulic oil can be detected and the control parameters in the electronic control unit are adapted adaptively accordingly.
  • the position of the actuating device is recorded on the basis of the position signal over a predetermined period of time and the control parameters are changed depending on the recording.
  • Figure 1 shows an embodiment of a device according to the invention or a device for executing the inventive
  • FIG. 2 shows a known power control system for variable pumps
  • Figure 3 is a characteristic of a pressure relief valve
  • Figures 4 and 5 a map and a characteristic curve in the electronic
  • Control unit are stored.
  • Figure 1 shows a motor 6 which drives a variable displacement pump 1.
  • the invention is of course also applicable to hydraulic systems in which several variable displacement pumps are driven by one motor, as was explained with reference to FIG. 2.
  • the system shown in FIG. 1 thus represents a universal unit that can be combined as desired.
  • the pump control valve 18 is used in a so-called load-sensing system. It has the task of keeping the pressure difference across a directional control valve 46 in front of a consumer 3 constant in order to improve the efficiency of the hydraulics.
  • the highest load pressure is taken into account and the pressure of the variable pump 1 is adapted to this.
  • the load-sensing control works as follows: If the consumer pressure in line 45 increases, this causes the main spool of control valve 18 to shift to the left. A connection is thus established between the lines 23 and 20, which causes an increase in the actuating pressure of the actuating device 7 and thus a pivoting out of the variable pump 1. Thus, an increase in the consumer pressure 45 also causes an increase in the system pressure upstream of the consumer directional valve 46.
  • a swivel angle sensor 25 is also provided, which detects the swivel angle of the variable displacement pump 1 and outputs a signal proportional to this to an electronic control unit 40.
  • the electronic control unit 40 calculates a characteristic diagram of the variable displacement pump 1, that is to say a large number of characteristic curves (FIG. 4) - working pressure p as a function of the flow rate Q - constant pump output and the associated counterpressure acting in the control valve 18 and, if necessary, stores it.
  • this characteristic diagram can be moved as desired, that is to say a characteristic curve corresponding to a desired pump output can be selected in the electronic control unit.
  • FIG. 4 this characteristic diagram can be moved as desired, that is to say a characteristic curve corresponding to a desired pump output can be selected in the electronic control unit.
  • the selection of a specific characteristic curve is made by varying the maximum back pressure permitted in the control valve 18.
  • the electronic control unit 40 outputs a control signal to a pressure relief valve 42.
  • a cone in the pressure relief valve 42 opens and oil is drained from the line 45 to the tank 5 .
  • the pressure in the control chamber of the control valve 18 is thus limited.
  • the main piston of the control valve 18 thus moves to the right, a connection of the lines 23 and 20 is created, the variable pump 1 swivels back and the desired maximum system pressure at the input of the directional valve 46 of the consumer 3 is set.
  • a pump control is therefore provided in which an electrically controllable pressure cut-off was superimposed on the load-sensing control, whereby various functions can be implemented by the electronic control unit 40:
  • variable pump 1 The performance of the variable pump 1 can be varied by selecting a characteristic curve.
  • the pressure cut off by the pressure relief valve 42 is variable. For example, you can work at 250 bar and drive at 280 bar.
  • the pressure control valve 42 can be controlled by the electronic control unit 40 in the event that the motor 6 is overloaded that the power of the control pump 1 is reduced and the drive motor 6 is thus brought into a more favorable speed range.
  • the rate of increase of the system pressure upstream of the directional valve 46 can be limited to a preselected value.
  • variable pump In the event that the electronic control unit 40 malfunctions, the variable pump automatically goes to a maximum pressure, which is only due to the position of an adjusting screw 47 on the pressure relief valve.
  • the position signal from the swivel angle sensor 25 can be recorded, for example, in a memory 41 of the electronic control unit 40 over a preselectable period. In the event that oscillations of the regulation can be recognized from the recording, the regulation parameters of the electronic control unit 40 can thus be changed adaptively.
  • the temperature of the hydraulic oil for example in a tank 5
  • the control parameters in the electronic control unit 40 can be changed accordingly.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Leistungsregelung von wenigstens einer von einem Motor (6) angetriebenen, in eine Arbeitsleitung fördernden Verstellpumpe (1) durch Verstellung ihres Fördervolumens mittels einer mit einem Stelldruck (20) beaufschlagbaren, in Richtung maximalen Fördervolumens vorgespannten Stelleinrichtung (7), mit einem der Stelleinrichtung (7) zugeordneten Regelventil (18), das von einem dem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung entsprechenden Gegendruck beaufschlagbar ist, wobei das Regelventil (18) dann anspricht, wenn der Steuerdruck größer als der Gegendruck ist, und die Stelldruckbeaufschlagung der Stelleinrichtung (7) in Richtung einer Verringerung des Fördervolumens der Verstellpumpe (19) so regelt, daß das Produkt aus Arbeitsdruck und Fördervolumen konstant ist. Dabei ist eine Einrichtung (25) vorgesehen, durch die die Stellung der Stelleinrichtung (7) erfaßbar ist und die ein der Stellung proportionales Stellungssignal an eine elektronische Steuereinheit (40) gibt. Weiterhin ist ein Druckbegrenzungsventil (42) vorgesehen, durch das der maximale Gegendruck in dem Regelventil (18) einstellbar ist. Die elektronische Steuereinheit (40) steuert das Druckbegrenzungsventil (42) in Abhängigkeit von dem erfaßten Stellungssginal von dem Stellungssensor (25) an. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Regelung der Leistung von einer von einem Motor (6) angetriebenen, in eine Arbeitsleitung fördernden Verstellpumpe (1).

Description

"Leistungsregelung mit Load-Sensing"
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Leistungsregelung von wenigstens einer von einem Motor angetriebenen, in eine Arbeitsleitung fördernden Verstellpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. auf ein Verfahren zur Regelung der Leistung von einer von einem Motor angetriebenen, in eine Arbeitsleitung fördernden Verstellpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 6.
In Figur 2 ist eine Vorrichtung zur Leistungsregelung dargestellt, wie sie aus der gattungsbildenden DE-PS 44 05 234 bekannt ist. Die in Figur 2 dargestellten hydrostatischen Verstellpumpen 1 und 2, wie zum Beispiel Axialkolbenpumpen in Schrägscheibenbauweise, sind über je eine Arbeitsleitung 3 an je einen nicht dargestellten Verbraucher, wie etwa das Fahrwerk und den Schwenkwerksmotor eines Baggers, sowie über je eine Ansaugleitung 4 an einen Tank 5 angeschlossen. Beide Verstellpumpen 1 , 2 sind durch einen gemeinsamen Antriebsmotor 6, wie beispielsweise einen Brennkraftmotor, angetrieben und drehen mit gleicher Drehzahl. Zur Verstellung ihres Fördervolumens ist je eine Stelleinrichtung, bestehend aus je zwei einfachwirkenden hydraulischen Stellzylindern 7, 8 vorgesehen.
In jedem Stellzylinder 7, 8 ist ein Stellkolben 9 verschiebbar angeordnet und über eine Kolbenstange 10 mit einem Stellglied 11 , 12 der jeweiligen Verstellpumpe 1 bzw. 2 gekoppelt. Jeder Stellkolben 9 begrenzt mit seiner größeren, der Kolbenstange 10 abgewandten Kolbenfläche im jeweiligen Stellzylinder 7 bzw. 8 einen Druckraum 13. Die Druckräume 13 der Stellzylinder 7 sind über je eine Stelldruckleitung 14 an die der jeweiligen Verstellpumpe 1 bzw. 2 zugeordnete Arbeitsleitung 3 angeschlossen. Von diesen Arbeitsleitungen 3 führt je eine Druckleitung 15 zu den Druckräumen 13 der Stellzylinder 8, in denen je eine Druckfeder 16 angeordnet ist, die gegebenenfalls unterstützt durch den über die jeweilige Druckleitung 15 von der jeweiligen Arbeitsleitung 3 abgenommenen Arbeitsdruck, über den Kolben 9, die Kolbenstange 10 und das Stellglied 12 die Schrägscheibe der Verstellpumpe 1 bzw. 2 in Richtung maximalen Fördervolumens beaufschlagt. Die den Kolbenstangen 10 abgewandten Kolbenflächen der Stellkolben 9 in den Stellzylindern 7 sind größer als diejenigen der in den Stellzylindern 8 angeordneten Stellkolben 9, so daß Arbeitsdruck, der sich während des Betriebs der Verstellpumpen 1 , 2 über die Stelldruckleitungen 14 in den Druckräumen 13 der Stellzylinder 7 als Stelldruck aufbaut, über den Kolben 9 und die Kolbenstange 10 die Schrägscheibe der jeweiligen Verstellpumpe 1, 2 in Richtung minimalen Fördervolumens verstellt. Je ein verstellbarer Anschlag 17 in den Druckräumen 13 der Stellzylinder 7 dient dazu, das maximale Fördervolumen der Verstellpumpen 1 , 2 auf unterschiedliche Werte zu begrenzen.
Je ein Regelventil 18 ist in den Stelldruckleitungen 14 angeordnet und teilt diese in je einen zur jeweiligen Arbeitsleitung 3 bzw. zum jeweiligen Stellzylinder 7 führenden Stelldruckleitungsabschnitt 19, 20 auf. Jedes Regelventil 18 ist ein als stetig verstellbares 3/2-Wegeventil ausgebildet und weist zwei Arbeitsanschlüsse an die Stelldruckleitungsabschnitte 19 bzw. 20 sowie einen Arbeitsanschluß an eine zum Tank 5 führenden Entlastungsleitung 21 auf, in die eine Leckölleitung 22 der jeweiligen Verstellpumpe 1 bzw. 2 einmündet. In der in der Figur 1 gezeigten Ausgangsstellung ist der Arbeitsanschluß an den Stelldruckleitungsabschnitt 19 gesperrt, während die verbleibenden Arbeitsanschlüsse offen sind. Von jedem Stelldruckleitungsabschnitt 19 führt eine Steuerdruckleitung 23 zu einem Steueranschluß des zugeordneten Regelventils 18 und ermöglicht dessen Verstellung in Richtung einer Endstellung, in der die Arbeitsanschlüsse an den Stelldruckleitungsabschnitt 20 und die Entlastungsleitung 21 offen und der verbleibende Arbeitsanschluß gesperrt ist.
Die Vorrichtung zur Summenleistungsregelung der beiden Verstellpumpen 1 , 2 umfaßt zwei elektrische Ansteuerelemente 24, zwei Meßwertgeber 25, eine elektronische Steuereinheit 26 und eine diesem zugeordnete Sollwert-Einstelleinrichtung 27.
Die elektrischen Ansteuerelemente 24 sind als kraftgeregelte Proportional magnete ausgebildet und je einem der Regelventile 18 zwecks Erzeugung eines dem Steuerdruck entgegenwirkenden Gegendrucks zugeordnet. Sie sind über je eine Steuersignalleitung 28 mit der elektronischen Steuereinheit 26 verbunden.
Die Meßwertgeber 25 sind als Hall-Winkelsensor ausgebildet, die zwecks Erfassung des jeweils eingestellten Fördervolumens der Verstellpumpen 1 , 2 der Kolbenstange 10 des jeweiligen Stellzylinders 7 zugeordnet und über je eine Signalleitung 29 an die elektronische Steuereinheit 26 angeschlossen sind.
Die elektronische Steuereinheit 26 ist als Mikrocomputer ausgebildet, in dessen Speicherteil die in Figur 4 gezeigte Kennlinie KLg gespeichert ist. Obwohl diese Kennlinie den Arbeitsdruck p in Abhängigkeit vom Fördervolumen V einer Verstellpumpe darstellt, ist sie nachstehend aufgrund ihres für die Drehmomenten- bzw. Leistungsregelung typischen Verlaufs als Drehmomenten-Kennlinie bezeichnet. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel sind beide Verstellpumpen 1, 2 und damit ihre Drehmomenten-Kennlinien identisch, so daß lediglich eine dieser Kennlinien im Speicherteil des Mikrocomputers 26 gespeichert ist.
Die Fläche pxV unter der Drehmomenten-Kennlinie KLg ist für jedes Fördervolumen V bzw. für jeden Arbeitsdruck p konstant und im vorliegenden Ausführungsbeispiel gleich dem Gesamtantriebsmoment des Antriebsmotors 6. Der Punkt P auf der Drehmomenten-Kennlinie KLg kennzeichnet den Übergang vom sogenannten
Anfahrbereich (senkrechter Abschnitt von KLg) zum Regelbereich (hyperbolischer
Abschnitt von KLg), und seinem Ordinatenwert entspricht der Sollwert des Gegendrucks an dem Regelventil 18, das derjenigen Verstellpumpe 1 bzw. 2 zugeordnet ist, die das Gesamtantriebsmoment überträgt bzw. übertragen soll. Der Ordinatenwert des Punktes P entspricht somit auch dem maximalen Drehmoment, das diese Verstellpumpe übertragen kann, das heißt im vorliegenden Fall dem Gesamtantriebsmoment des Antriebsmotors 6. Der Sollwert des Gegendrucks an dem der jeweils anderen Verstellpumpe zugeordneten Regelventil ist auf Null eingestellt, um zu verhindern, daß diese Verstellpumpe durch Antrieb des an sie angeschlossenen Verbrauchers den Antriebsmotor 6 überlastet.
Die Sollwertsumme dieser beiden Gegendruck-Sollwerte und damit die Summe der Drehmomente beider Verstellpumpen 1 , 2, die nicht größer als das Gesamtantriebsmoment des Antriebsmotors 6 sein darf, ist ebenfalls im Speicherteil des Mikrocomputers 26 gespeichert und kann mittels der Sollwert-Einstellvorrichtung in Sollwerte beliebiger Größe aufgeteilt werden.
Bei diesem System sowie insbesondere bei sogenannten Load-Sensing-Systemen, bei denen die Druckdifferenz über einem Wegeventil eines Verbrauchers konstant geregelt wird, tritt dabei das Problem auf, daß die Regelungen gegenüber Regelschwingungen sehr anfällig sind. Diese systembedingten Schwingungen sind mit konventionellen hydraulischen Reglersystemen nur schwer dämpfbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Schwingungen in Regelkreisen mit Verstellpumpen, insbesondere in sogenannten Load-Sensing-Regelsystemen, auf einfache Weise zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 6 gelöst.
Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgesehen, die weiterhin ein Druckbegrenzungsventil aufweist, durch das der maximale Gegendruck in dem Regelventil einstellbar ist. Eine elektronische Steuereinheit steuert das Druckbegrenzungsventil in Abhängigkeit von dem erfaßten Stellungssignal an.
Die elektronische Steuereinheit kann Kennlinien - Arbeitsdruck p in Abhängigkeit vom Förderstrom Q - konstanter Pumpenleistung und den zugehörigen, in dem Regelventil wirkenden Gegendruck berechnen. Eine einer gewünschten Pumpenleistung entsprechende Kennlinie ist auswählbar.
Vorteilhafterweise kann ein Drehzahlsensor vorgesehen sein, durch den die Drehzahl des die Verstellpumpe antreibenden Motors erfaßbar ist und bei Unterschreiten einer vorbestimmten Grenzdrehzahl eine Kennlinie auswählbar ist, die einer niedrigeren Pumpenleistung als die der zuvor gewählten Kennlinie entspricht.
Das Druckbegrenzungsventil kann so ausgeführt sein, daß bei einem Ausfall der elektronischen Steuereinheit der größtmögliche Gegendruck in dem Regelventil zugelassen wird.
Eine adaptive Anpassung der Regelparameter in der elektronischen Steuereinheit kann durch eine Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur des Hydrauliköls ermöglicht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 6 vorgesehen, wobei von der elektronischen Steuereinheit ein von dem Stellungssignal abhängiges Ansteuersignal erzeugt wird. Das Ansteuersignal wird einem Druckbegrenzungsventil zugeführt. Durch das Druckbegrenzungsventil wird der maximale Gegendruck in dem Regelventil eingestellt.
In der elektronischen Steuereinheit werden Kennlinien - Arbeitsdruck p in Abhängigkeit vom Förderstrom Q - konstanter Pumpenleistung und der zugehörige, in dem Regelventil wirkende Gegendruck berechnet. Eine einer gewünschten Pumpenleistung entsprechende Kennlinie wird dann ausgewählt.
Ein Drehzahlsensor erfaßt die Drehzahl des die Verstellpumpe antreibenden Motors und bei Unterschreiten einer vorbestimmten Grenzdrehzahl wird eine Kennlinie ausgewählt, die einer niedrigeren Pumpenleistung als die der zuvor gewählten Kennlinie entspricht.
Bei einer Fehlfunktion des Drehzahlsensors wird automatisch eine einer niedrigeren Pumpenleistung entsprechende Kennlinie ausgewählt. Der maximale Gegendruck in dem Regelventil wird so gewählt, daß die zeitliche Änderung des Gegendrucks während des Wegevorgangs des Regelventils eine vorbestimmte Änderungsrate nicht überschreitet.
Bei einem Ausfall der elektronischen Steuereinheit kann der größtmögliche Gegendruck in dem Regelventil zugelassen werden.
Der maximale Gegendruck in dem Regelventil kann so gewählt werden, daß die zeitliche Änderung der Leistung der Verstellpumpe eine vorbestimmte Änderungsrate nicht überschreitet.
Die Temperatur des Hydrauliköls kann erfaßt werden und die Regelparameter in der elektronischen Steuereinheit werden dementsprechend adaptiv angepaßt.
Die Stellung der Stelleinrichtung wird anhand des Stellungssignals über einen vorgegebenen Zeitraum aufgezeichnet und die Regelparameter werden abhängig von der Aufzeichnung verändert.
Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen näher ersichtlich. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens,
Figur 2 ein bekanntes Leistungsregelungssystem für Verstellpumpen,
Figur 3 eine Kennlinie eines Druckbegrenzungsventils, und
Figuren 4 und 5 ein Kennfeld bzw. eine Kennlinie, die in der elektronischen
Steuereinheit gespeichert sind.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Bauteile, die denen entsprechen, die bezugnehmend auf Figur 2 erläutert wurden, sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen. Figur 1 zeigt einen Motor 6, der eine Verstellpumpe 1 antreibt. Die Erfindung ist selbstverständlich auch Hydrauliksysteme anwendbar, bei dem mehrere Verstellpumpen von einem Motor angetrieben werden, wie bezugnehmend auf Figur 2 erläutert wurde. Das in Figur 1 dargestellte System stellt somit eine beliebig kombinierbare Universaleinheit dar. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Pumpenregelventil 18 in einem sogenannten Load-Sensing-System eingesetzt. Es hat dabei die Aufgabe, die Druckdifferenz über einem Wegeventil 46 vor einem Verbraucher 3 konstant zu halten, um den Wirkungsgrad der Hydraulik zu verbessern. Bei mehreren Verbrauchern wird der höchste Lastdruck berücksichtigt und der Druck der Verstellpumpe 1 diesem angepaßt. Die Load-Sensing-Regelung arbeitet wie folgt: Wenn der Verbraucherdruck in der Leitung 45 ansteigt, bewirkt dies ein Verschieben des Hauptkolbens des Regelventils 18 nach links. Somit wird eine Verbindung zwischen den Leitungen 23 und 20 hergestellt, was eine Erhöhung des Stelldrucks der Stelleinrichtung 7 bewirkt und somit ein Ausschwenken der Verstellpumpe 1. Somit bewirkt ein Ansteigen des Verbraucherdrucks 45 auch ein Ansteigen des Systemdrucks vor dem Verbraucher-Wegeventil 46.
Umgekehrt wird, wenn der Verbraucherdruck in der Leitung 45 absinkt, der Hauptkolben des Regelventils 18 nach rechts verschoben. Somit wird eine Verbindung der Leitungen 21 und 20 bewirkt, wodurch die Verstellpumpe 1 einschwenkt und der Systemdruck vor dem Wegeventil 46 des Verbrauchers 3 fällt. Somit bleibt das Druckgefalle über das Wegeventil 46 konstant.
Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Schwenkwinkelaufnehmer 25 vorgesehen, der den Schwenkwinkel der Verstellpumpe 1 erfaßt und ein diesem proportionales Signal an eine elektronische Steuereinheit 40 abgibt. Die elektronische Steuereinheit 40 berechnet ein Kennfeld der Verstellpumpe 1 , das heißt eine Vielzahl von Kennlinien (Fig. 4) - Arbeitsdruck p in Abhängigkeit vom Förderstrom Q - konstanter Pumpenleistung sowie der zugehörige, in dem Regelventil 18 wirkende Gegendruck und speichert es gegebenenfalls ab. Dieses Kennfeld ist, wie in Figur 4 dargestellt, beliebig verschiebbar, das heißt eine einer gewünschten Pumpenleistung entsprechende Kennlinie ist in der elektronischen Steuereinheit auswählbar. Wie in Figur 4 gezeigt wird die Auswahl einer bestimmten Kennlinie durch Variierung des in dem Regelventil 18 maximal zulässigen Gegendrucks. Die elektronische Steuereinheit 40 gibt ein Ansteuersignal an ein Druckbegrenzungsventil 42. Wenn der Druck im Steuerraum des Regelventils 18 den durch das Druckbegrenzungsventil 42 vorgewählten Maximaldruck übersteigt, so öffnet sich ein Kegel in dem Druckbegrenzungsventil 42 und es wird Öl von der Leitung 45 zum Tank 5 abgelassen. Somit wird der Druck im Steuerraum des Regelventils 18 begrenzt. Der Hauptkolben des Regelventils 18 verschiebt sich somit nach rechts, es wird eine Verbindung der Leitungen 23 und 20 geschaffen, die Verstellpumpe 1 schwenkt zurück und es stellt sich der gewünschte maximale Systemdruck am Eingang des Wegeventils 46 des Verbrauchers 3 ein. Es ist also eine Pumpensteuerung vorgesehen, bei der der Load-Sensing-Regelung eine elektrisch ansteuerbare Druckabschneidung überlagert wurde, wobei durch die elektronische Steuereinheit 40 verschiedenartige Funktionen realisiert werden können:
- Die Leistung der Verstellpumpe 1 ist durch Wahl einer Kennlinie variabel.
- Die Druckabschneidung durch das Druckbegrenzungsventil 42 ist variabel. So kann zum Beispiel mit 250 bar gearbeitet und mit 280 bar gefahren werden.
- Durch Vorsehen eines Sensors 43, der die Drehzahl des die Verstellpumpe 1 antreibenden Motors 6 erfaßt und Zuführen dieses Drehzahlsignals zu der elektronischen Steuereinheit 40 kann für den Fall, daß der Motor 6 überlastet wird, durch die elektronische Steuereinheit 40 das Druckbegrenzungsventil 42 so angesteuert werden, daß die Leistung der Stellpumpe 1 herabgesetzt wird und der Antriebsmotor 6 somit in einen günstigeren Drehzahlbereich gebracht wird.
- Bei einer Fehlfunktion des Drehzahlsensors 43 kann automatisch eine geringere Leistung der Pumpe 1 angesteuert werden.
- Die Anstiegsgeschwindigkeit des Systemdrucks vor dem Wegeventil 46 kann auf einen vorgewählten Wert begrenzt werden.
- Für den Fall, daß die elektronische Steuereinheit 40 eine Fehlfunktion aufweist, geht die Verstellpumpe automatisch auf einen Maximaldruck, der nur durch die Stellung einer Einstellschraube 47 an dem Druckbegrenzungsventil bedingt ist.
- Das Stellungssignal von dem Schwenkwinkelsensor 25 kann beispielsweise in einem Speicher 41 der elektronischen Steuereinheit 40 über einen vorwählbaren Zeitraum aufgezeichnet werden. Für den Fall, daß aus der Aufzeichnung Schwingungen der Regelung zu erkennen sind, können somit die Regelparameter der elektronischen Steuereinheit 40 adaptiv verändert werden.
- Alternativ oder zusätzlich kann die Temperatur des Hydrauliköls, beispielsweise in einem Tank 5, durch einen Temperatursensor 44 erfaßt werden und bei einer unzulässigen Erhöhung der Temperatur des Hydrauliköls in dem Tank 5 entsprechend die Regelparameter in der elektronischen Steuereinheit 40 adaptiv verändert werden.
In Figur 1 ist eine Einheit dargestellt, bei der ein Motor 6 nur eine Pumpe 1 antreibt. Wie durch das Bezugszeichen indessen angedeutet ist, läßt sich das erfindungsgemäße Prinzip indessen leicht auf Systeme mit mehrere von einem Motor angesteuerten Verstellpumpen anwenden, beispielsweise für den Fall einer Summenleistungsregelung, wie sie aus der DE-PS 44 05 234 bekannt ist.

Claims

A N S P R U C H E
1. Vorrichtung zur Leistungsregelung von wenigstens einer von einem Motor angetriebenen, in eine Arbeitsleitung fördernden Verstellpumpe (1) durch Verstellung ihres Fördervolumens mittels einer mit einem Stelldruck (20) beaufschlagbaren, in Richtung maximalen Fördervolumens vorgespannten Stelleinrichtung (7), mit einem der Stelleinrichtung zugeordneten Regelventil (18), das von einem dem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung entsprechenden Gegendruck beaufschlagt ist, wobei das Regelventil (18) dann anspricht, wenn der Steuerdruck größer als der Gegendruck ist, und die Stelldruckbeaufschlagung der Stelleinrichtung (17) in Richtung einer Verringerung des Fördervolumens der Verstellpumpe (1) so regelt, daß das Produkt aus Arbeitsdruck und Förderleistung einem vorgegebenen Wert entspricht, wobei eine Einrichtung (25) vorgesehen ist, durch die die Stellung der Stelleinrichtung (7) erfaßbar ist und die ein der Stellung proportionales Stellungssignal an eine elektronische Steuereinheit (40) gibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckbegrenzungsventil (42) vorgesehen ist, durch das der maximale Gegendruck in dem Regelventil (18) einstellbar ist, wobei die elektronische Steuereinheit (40) das Druckbegrenzungsventil (42) in Abhängigkeit von dem erfaßten Stellungssignal ansteuert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen
Steuereinheit (40) Kennlinien - Arbeitsdruck p in Abhängigkeit vom Förderstrom Q - konstanter Pumpenleistung und der zugehörige in dem Regelventil (18) wirkende
Gegendruck berechenbar sind, und eine einer gewünschten Pumpenleistung entsprechende
Kennlinie auswählbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehzahlsensor vorgesehen ist, durch den die Drehzahl des die Verstellpumpe ( 1) antreibenden Motors erfaßbar ist und bei Unterschreiten einer vorbestimmten Grenzdrehzahl eine Kennlinie auswählbar ist, die einer niedrigeren Pumpenleistung als die der zuvor gewählten
Kennlinie entspricht.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil so ausgeführt ist, daß bei einem Ausfall der elektronischen Steuereinheit (40) der größtmögliche Gegendruck in dem Regelventil (18) zugelassen wird.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur adaptiven Anpassung der Regelparameter eine Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur des Hydrauliköls vorgesehen ist.
6. Verfahren zur Regelung der Leistung von einer von einem Motor angetriebenen, in eine Arbeitsleitung fördernden Verstellpumpe (1) durch Verstellung ihres Fördervolumens mittels je einer mit einem Stelldruck (20) beaufschlagbaren, in Richtung maximalen Fördervolumens vorgespannten Stelleinrichtung (7), mit einem der Stelleinrichtung zugeordneten Regelventil (18), das von einem dem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung entsprechenden Gegendruck beaufschlagt ist, wobei das Regelventil (18) dann anspricht, wenn der Steuerdruck größer als der Gegendruck ist, und die Stelldruckbeaufschlagung der Stelleinrichtung (7) in Richtung einer Verringerung des Fördervolumens der Verstellpumpe (1) so regelt, daß das Produkt aus Arbeitsdruck und Förderleistung einem vorgegebenen Wert entspricht, wobei die Stellung der Stelleinrichtung erfaßt wird und ein der erfaßten Stellung proportionales Stellungssignal an eine elektronische Steuereinheit (40) gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß
- von der elektronischen Steuereinheit (40) ein von dem Stellungssignal abhängiges Ansteuersignal erzeugt wird, - das Ansteuersignal einem Druckbegrenzungsventil (42) zugeführt wird und
- durch das Druckbegrenzungsventil (42) der maximale Gegendruck in dem Regelventil (18) eingestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen
Steuereinheit (40) Kennlinien - Arbeitsdruck p in Abhängigkeit vom Förderstrom Q - konstanter Pumpenleistung und der zugehörige in dem Regelventil (18) wirkende Gegendruck berechnet werden, und eine einer gewünschten Pumpenleistung entsprechende Kennlinie ausgewählt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehzahlsensor die Drehzahl des die Verstellpumpe antreibenden Motors erfaßt und bei Überschreiten einer vorbestimmten Grenzdrehzahl eine Kennlinie ausgewählt wird, die einer niedrigeren Pumpenleistung als die der zuvor gewählten Kennlinie entspricht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Fehlfunktion des Drehzahlsensors automatisch eine einer niedrigeren Pumpenleistung entsprechende Kennlinie gewählt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Gegendruck in dem Regel ventil (18) so gewählt wird, daß die zeitliche Änderung des Gegendrucks während des Regelvorgangs des Regelventils (18) eine vorbestimmte Änderungsrate nicht überschreitet.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Ausfall der elektronischen Steuereinheit (40) der größtmögliche Gegendruck in dem Regelventil (18) zugelassen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Gegendruck in dem Regelventil (18) so gewählt wird, daß die zeitliche Änderung der Leistung der Verstellpumpe (1) eine vorbestimmte Änderungsrate nicht überschreitet.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperatur des Hydrauliköls in einem Tank erfaßt wird und Regelparameter in der elektronischen Steuereinheit (40) adaptiv angepaßt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Stelleinrichtung (7) mittels des Stellungssignals über einen vorgegebenen Zeitraum aufgezeichnet wird und abhängig von der Aufzeichnung die Regelparameter verändert werden.
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