WO2012149929A2 - Verstellpumpe - Google Patents

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WO2012149929A2
WO2012149929A2 PCT/DE2012/100106 DE2012100106W WO2012149929A2 WO 2012149929 A2 WO2012149929 A2 WO 2012149929A2 DE 2012100106 W DE2012100106 W DE 2012100106W WO 2012149929 A2 WO2012149929 A2 WO 2012149929A2
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Ludger Holtmann
Doan Van Nguyen
Michael Sturm
Ante BODROZIC
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Ixetic Bad Homburg Gmbh
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    • F04C14/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C14/22Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members
    • F04C14/223Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members using a movable cam
    • F04C14/226Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members using a movable cam by pivoting the cam around an eccentric axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C2270/00Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/18Pressure
    • F04C2270/185Controlled or regulated

Definitions

  • the invention relates to a variable displacement pump with a arranged between a compensation pressure and a control pressure cam ring, which is adjustable via the pressures in order to control the variable pump up or down, and with a control valve device which is connected between a load and the preferably preloaded cam ring.
  • the invention further relates to a hydraulic system and a method for operating a variable displacement pump.
  • the object of the invention is to provide a fail-safe and cost-manufacturable variable displacement with a arranged between a compensation pressure and a control pressure cam ring, which is adjustable via the pressures to control the variable pump up or down, and with a control valve device which is between a consumer and the pre-preferably biased cam ring is connected.
  • the scheme should be flexible, in particular allow different pressure levels or a variable pressure adjustment and require low control oil, in particular have a better volumetric efficiency. Particularly advantageous is the control quality can be improved.
  • the object is with a variable displacement pump with a arranged between a compensation pressure and a control pressure cam ring, which is adjustable via the pressures to control the variable pump up or down, and with a control valve device which is connected between a consumer and the preferably preloaded cam ring, achieved in that the control valve device is designed as a flow control.
  • a control valve device which is connected between a consumer and the preferably preloaded cam ring, achieved in that the control valve device is designed as a flow control.
  • the control oil is supplied to the Abregein.
  • the bias of the cam ring is generated for example by a spring, which is also referred to as a return spring and applies a spring force on the cam ring.
  • the control pressure and the return spring support each other advantageous, so that the return spring can be made smaller.
  • variable displacement pump is characterized in that the control valve device is designed as a direct control with two pressure levels.
  • direct control the stroke ring is directly (directly) adjusted by the system pressure in the direction of zero stroke.
  • the adjustment pressure in this case the system pressure
  • a compensation piston can be used.
  • the direct control allows a simple structure and / or is inexpensive to produce.
  • the compensation piston is preferably permanently loaded with the system pressure.
  • the control piston is subjected to the control pressure and is controlled, for example via a switching or control valve.
  • a switching or control valve In a basic position of the Switching or control valve is the Abregelung at a high pressure level against the return spring and the control piston. This simultaneously enables a fail-safe control. If the switching or control valve, for example, due to an electrical line interruption, etc. fails, an operation of the variable only at the high pressure level is possible.
  • the Abregeltik is reduced to a lower pressure level, which is defined by the bias of the cam ring, as the pressure on the control piston is reduced to tank pressure.
  • the variable displacement then already adjusted at a lower system pressure in the direction of minimal eccentricity of the cam ring and thus requires a lower drive power.
  • variable displacement pump comprises a 3/2-way valve.
  • the directional control valve is preferably actuated electrically.
  • the directional control valve is preferably biased, for example by a spring, into a position in which the control piston is acted upon by the system pressure.
  • Pressure control piston comprises. With the pressure control valve significantly steeper Abregelkennlinien can be realized. To illustrate the fail-safe control of the pressure control piston is preferably movable against a return spring.
  • a further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the pressure regulating piston has a first control surface, which is permanently acted upon by a system pressure, and a second control surface. With demand-driven control of the second control surface, depending on the design, a pressure level control to different pressure levels is possible. The pressure level can be further reduced by demand-driven control. The return spring for regulating the pressure regulating piston can be very small. As a result, the control deviation is further minimized upon reaching the Abregeltiks.
  • Another preferred embodiment of the adjusting pump is characterized in that the pressure regulating piston by means of a solenoid is movable.
  • the electromagnet can be designed as a pressure magnet or as a pull magnet.
  • the electromagnet is preferably connected directly to the pressure regulating valve and can exert a force on the pressure regulating valve as a proportional solenoid for setting a variable control pressure. As a result, particularly steep Abregelkennlinien can be achieved.
  • To realize a map control of the electromagnet can be connected via an electrical line to a controller and controlled as needed.
  • variable displacement pump is characterized in that the control valve device comprises a proportional valve.
  • variable displacement pump is characterized in that the proportional valve is combined with a signal feedback of a system pressure signal and a target / actual comparison. This allows a fully variable map control can be realized, which allows a demand-based oil pressure control and allows higher power savings.
  • variable displacement pump is characterized in that one or the pressure control valve between the control piston and the switching valve or the directional control valve or the proportional valve is connected.
  • the pressure control valve is preferably carried out in the same or similar manner as the previously described pressure control valve with a pressure regulating piston and a return spring.
  • variable displacement pump is designed as a vane pump with a rotor having radially extending vane slots, which serve to guide wings, from the vane slots radially outward in the direction of a stroke contour are extendable, which is provided on the Hubhng.
  • the variable displacement pump according to the invention is preferably used to suck in a hydraulic medium, in particular hydraulic oil, from a hydraulic medium reservoir, pressurize it and convey it to at least one consumer.
  • the consumer is, for example, a power steering device of a motor vehicle.
  • the invention further relates to a hydraulic system with a variable displacement pump described above and a method for operating a variable displacement pump described above.
  • variable displacement pump according to the invention is each shown in the form of a hydraulic circuit diagram together with a corresponding Abregelkennline.
  • variable displacement pump 1 according to various exemplary embodiments is shown together with a corresponding regulation characteristic curve.
  • the variable displacement pump 1 serves to convey hydraulic medium, in particular hydraulic oil, from a hydraulic medium reservoir 4, which is also referred to as a tank, to at least one consumer 5.
  • the variable displacement pump 1 is designed as a vane pump with an adjustable cam ring 10.
  • a rotor is arranged with radially extending slots, in which wings are guided in the radial direction.
  • the wings lie with their radially outer ends to a stroke contour, which is provided on the inside of the cam ring 10. If the rotor of the variable displacement pump 1 rotates in a drive rotational direction, then it can in the region of a suction chamber between the rotor and cam 10 to an increase in volume, which causes a suction of the hydraulic medium from the tank 4. At the same time it comes in a pressure range between the rotor and cam 10 to a volume reduction, which causes a conveying of the hydraulic medium to the consumer 5.
  • the delivery rate of the variable displacement pump 1 can be varied by adjusting the cam ring 10 relative to the rotor.
  • adjusting the cam ring 10 performs, for example, a pivoting movement about a bearing surface, which may be provided on the housing or on a spacer ring of the variable displacement pump 1.
  • the cam ring 10 is disposed between a compensation piston 1 1 and a control piston 12. With the help of the two pistons 1 1, 12, the cam ring 10 can be adjusted to vary the flow rate of the variable displacement pump 1.
  • the compensation piston 1 1 is acted upon by a system pressure which is provided at the pressure output of the variable displacement pump 1.
  • the spring 14 of the cam ring 10 is pressed in the direction of full stroke.
  • a connecting line 16 is acted upon by system pressure hydraulic medium to the consumer 5 promoted.
  • the consumer 5 can be relieved via a tank line 17 into the tank 4.
  • the control piston 12 can be acted upon via a control line 18 with pressure.
  • About tank lines 19, 20 (see Figures 2 and 4), the control line 18 can be relieved in the tank 4.
  • the control piston 12 is via the control line 18 by means of a control valve device 21; 22; 23; 24; 25; 26 subjected to a control pressure.
  • the control valve device allows a flow control.
  • a Cartesian coordinate diagram with an x-axis 28 and a y-axis 29 is the associated Abregelkennline 31; 32; 33; 34; 35; 36 is shown.
  • the pressure and on the y-axis 29, the delivery rate or the delivery volume flow at constant pump speed is plotted on the x-axis 28.
  • the various Abregelkennlinien 31; 32; 33; 34; 35; 36 show how the Abregel in the operation of the control valve devices 21; 22; 23; 24; 25; 26 changed.
  • control pressure acting on the control piston 12 is relieved via the control line 18 and the tank line 19, 20 in the tank 4, then the system pressure acting on the compensation piston 1 1 ensures that the variable displacement pump 1 stops, that is, less Hydraulic medium to the consumer 5 promotes.
  • the control valve device 21 shown in Figure 1 consists of a switching valve 41, which is designed as a 3/2-way valve.
  • the switching valve 41 allows a simple way a direct pressure control for the switching of two pressure levels. By a spring, the switching valve 41 is biased in its illustrated switching position. The switching position shown corresponds to a maximum promotion of the variable displacement. 1
  • the switching valve 41 is actuated electrically or electromagnetically to reduce the control pressure in the control line 18 via the tank line 19 into the tank 4.
  • the reduction takes place at a high pressure level.
  • the Abregeltik is lowered to the lower pressure level, which is for example only defined by the spring 14, by the control pressure on the control piston 12 is reduced to tank pressure.
  • the variable displacement pump 1 then adjusts already at a lower system pressure in the direction of minimal eccentricity of the cam ring 10. As a result, the drive power of the variable displacement pump 1 can be reduced.
  • the control valve device 22 shown in Figure 2 allows a flow control with significantly steeper Abregelkennlinien.
  • the control valve device 22 comprises, in addition to a switching valve 44, a pressure regulating valve 45.
  • the pressure regulating valve 45 is connected between the control line 18 and the switching valve 44.
  • the switching valve 44 is designed as a 3/2-way valve and biased by a spring in its switching position shown in Figure 2.
  • the switching valve 44 is actuated electrically or electromagnetically.
  • the pressure regulating valve 45 comprises a pressure regulating piston 46 with a first
  • the pressure regulating piston 46 is stepped.
  • a second control surface 50 is designed as an annular surface.
  • the first control surface 48 is permanently loaded with the system pressure.
  • the second control surface 50 of the pressure regulating piston 46 is acted upon via the switching valve 44 either with the system pressure or relieved via the tank line 20 into the tank 4.
  • control valve means 23; 24 each include a proportional valve 54, which is designed as a 3/2-way valve.
  • the proportional valve 54 is biased by a spring in its illustrated switching position.
  • By an arrow 55 is indicated that the proportional valve 54 is actuated by a proportional solenoid which is controlled by a motor controller 56.
  • the system pressure is compared by means of a signal return 58 and a pressure sensor 59 with a desired value, as indicated by a triangular symbol 60.
  • the control valve device 25 shown in FIG. 5 comprises a pressure regulating valve 65 with a pressure regulating piston 66.
  • the pressure regulating piston 66 is arranged between a return spring 69 and the electromagnet 70, which is embodied as a pressure magnet.
  • the control valve device 26 shown in Figure 6 comprises a pressure control valve 75 with a pressure control piston 76.
  • the solenoid 80 is connected directly to the pressure regulating piston 76 connected and designed as a pull magnet. When the solenoid 80 is actuated, the pressure control piston 76 is pulled against the spring action of a return spring 79.
  • the electromagnet 70 shown in Figures 5 and 6; 80 very steep Abregelkennlinien can be made possible.
  • the electromagnet 70; 80 are connected via an electrical line with an engine control unit and controlled as needed.
  • variable displacement pump 1 can only work at the high pressure level, so that the consumer 5 is always supplied with sufficient oil pressure.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstellpumpe mit einem zwischen einem Kompensationsdruck und einem Regeldruck angeordneten Hubring, der über die Drücke verstellbar ist, um die Verstellpumpe auf oder ab zu regeln, und mit einer Regelventileinrichtung, die zwischen einen Verbraucher und den vorzugsweise vorgespannten Hubring geschaltet ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Regelventileinrichtung als Ablaufregelung ausgeführt ist.

Description

Verstellpumpe
Die Erfindung betrifft eine Verstellpumpe mit einem zwischen einem Kompensationsdruck und einem Regeldruck angeordneten Hubring, der über die Drücke verstellbar ist, um die Verstellpumpe auf oder ab zu regeln, und mit einer Regelventileinrichtung, die zwischen einen Verbraucher und den vorzugsweise vorgespannten Hubring geschaltet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Hydrauliksystem und ein Verfahren zum Betreiben einer Verstellpumpe.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine ausfallsichere und kostengünstig herstellbare Verstellpumpe mit einem zwischen einem Kompensationsdruck und einem Regeldruck angeordneten Hubring zu schaffen, der über die Drücke verstellbar ist, um die Verstellpumpe auf oder ab zu regeln, und mit einer Regelventileinrichtung, die zwischen einen Verbraucher und den vor-zugsweise vorgespannten Hubring geschaltet ist. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Regelungskonzept für eine Verstellpumpe zu schaffen, das eine dynamische und stabile Druckregelung der Pumpe für Automobilanwendungen ermöglicht. Die Regelung soll flexibel sein, insbesondere verschiedene Druckstufen oder eine variable Druckverstellung ermöglichen und geringes Regelöl benötigen, insbesondere einen besseren volumetrischen Wirkungsgrad aufweisen. Besonders vorteilhaft soll die Regelgüte verbessert werden.
Die Aufgabe ist bei einer Verstellpumpe mit einem zwischen einem Kompensationsdruck und einem Regeldruck angeordneten Hubring, der über die Drücke verstellbar ist, um die Verstellpumpe auf oder ab zu regeln, und mit einer Regelventileinrichtung, die zwischen einen Verbraucher und den vorzugsweise vorgespannten Hubring geschaltet ist, dadurch gelöst, dass die Regelventileinrichtung als Ablaufregelung ausgeführt ist. Beim Aufregeln wird der Hubring in Richtung zunehmender Fördermenge verstellt. Beim Abregein wird der Hubring in Richtung abnehmender Fördermenge verstellt. Ablaufregelung bedeutet, dass zum Verstellen des Hubrings in Richtung Nullhub Hydraulikmedium, das mit Regeldruck beaufschlagt ist und auf den Hubring wirkt, abgelassen wird. Das mit Regeldruck beaufschlagte Hydraulikmedium wird auch als Regelöl bezeichnet. Im Gegenteil dazu wird bei einer Zulaufregelung das Regelöl zum Abregein zugeführt. Die Vorspannung des Hubrings wird zum Beispiel durch eine Feder erzeugt, die auch als Rückstellfeder bezeichnet wird und eine Federkraft auf den Hubring aufbringt. Der Regeldruck und die Rückstellfeder unterstützen sich vorteilhaft gegenseitig, so dass die Rückstellfeder kleiner gestaltet werden kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung als direkte Regelung mit zwei Druckstufen ausgeführt ist. Bei der direkten Regelung wird der Hubring direkt (unmittelbar) vom Systemdruck in Richtung Nullhub verstellt. Bei dieser Ausführung kann auf einen Regelkolben ganz verzichtet werden. Der Verstelldruck (in diesem Fall der Systemdruck) arbeitet gegen die Vorspannung des Hubrings. Zum Ausgleich der Eigenstellkräfte kann ein Kompensationskolben eingesetzt werden. Die direkte Regelung ermöglicht einen einfachen Aufbau und/oder ist kostengünstig herstellbar.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hubring zwischen einem Kompensationskolben und einem Regelkolben angeordnet ist. Das Verhältnis der druckbeaufschlagten Kolbenflächen von Regelkolben und Kompensationskolben kann, je nach Ausführung, gleich sein. Das Verhältnis der Kolbenflächen kann zur Kompensation innerer Verstellmomente in Folge eines Zellendrucks in einem Verdrängungsraum der Verstellpumpe auch durch unterschiedliche Flächengrößen am Regel- oder Kompensationskolben dargestellt werden. Alternativ oder zusätzlich besteht die Möglichkeit, das Timing beziehungsweise die Steuerzeiten zu verändern, um innere Verstellmomente zu reduzieren beziehungsweise zu vermeiden. Es wird bevorzugt, ein Flächenverhältnis zwischen Regel- und Kompensationskolben von 2:1 zu wählen, um die gleiche Dynamik beim Ab- und Aufregeln zu erreichen. Dann ist der Regeldruck gleich dem halben Systemdruck.
Der Kompensationskolben ist vorzugsweise permanent mit dem Systemdruck beaufschlagt. Der Regelkolben ist mit dem Regeldruck beaufschlagt und wird zum Beispiel über ein Schalt- oder Regelventil angesteuert. In einer Grundstellung des Schalt- oder Regelventils erfolgt die Abregelung auf einem hohen Druckniveau entgegen der Rückstellfeder und dem Regelkolben. Dadurch wird gleichzeitig eine Fail- Safe-Regelung ermöglicht. Wenn das Schalt- oder Regelventil, zum Beispiel aufgrund einer elektrischen Leitungsunterbrechung etc. ausfällt, ist ein Betrieb der Verstellpumpe nur auf dem hohen Druckniveau möglich. Bei einer Ansteuerung des Schalt- oder Regelventils wird der Abregeldruck bis auf ein unteres Druckniveau, das durch die Vorspannung des Hubrings definiert wird, gesenkt, da der Druck am Regelkolben bis auf Tankdruck verringert wird. Die Verstellpumpe verstellt dann bereits bei einem kleineren Systemdruck in Richtung minimaler Exzentrizität des Hubrings und benötigt dadurch eine geringere Antriebsleistung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung ein 3/2-Wegeventil umfasst. Das Wegeventil wird vorzugsweise elektrisch betätigt. Zur Darstellung der Fail-Safe- Regelung ist das Wegeventil vorzugsweise, zum Beispiel durch eine Feder, in eine Stellung vorgespannt, in welcher der Regelkolben mit dem Systemdruck beaufschlagt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung ein Druckregelventil mit einem
Druckregelkolben umfasst. Mit dem Druckregelventil können deutlich steilere Abregelkennlinien realisiert werden. Zur Darstellung der Fail-Safe-Regelung ist der Druckregelkolben vorzugsweise gegen eine Rückstellfeder bewegbar.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregelkolben eine erste Regelfläche, die permanent mit einem Systemdruck beaufschlagt ist, und eine zweite Regelfläche aufweist. Bei bedarfsgerechter Ansteuerung der zweiten Regelfläche ist, je nach Auslegung, eine Druckstufenregelung auf verschiedene Druckniveaus möglich. Das Druckniveau kann durch bedarfsgerechte Ansteuerung weiter gesenkt werden. Die Rückstellfeder zur Aufregelung des Druckregelkolbens kann sehr klein ausfallen. Dadurch wird die Regelabweichung bei Erreichen des Abregeldrucks weiter minimiert. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstell pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregelkolben mit Hilfe eins Elektromagneten bewegbar ist. Der Elektromagnet kann als Druckmagnet oder als Zugmagnet ausgeführt sein. Der Elektromagnet ist vorzugsweise direkt an das Druckregelventil angebunden und kann als Proportionalmagnet zur Einstellung eines variablen Regeldrucks eine Kraft auf das Druckregelventil ausüben. Dadurch können besonders steile Abregelkennlinien erreicht werden. Zur Realisierung einer Kennfeldregelung kann der Elektromagnet über eine elektrische Leitung mit einem Steuergerät verbunden und bedarfsgerecht angesteuert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung ein Proportionalventil umfasst. Dadurch kann ohne Verwendung eines zusätzlichen Druckregelventils im gesamten Regelbereich eine größere Anzahl von steilen Abregelkennlinien erreicht werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil mit einer Signalrückführung eines Systemdrucksignals und einem Soll/Ist-Vergleich kombiniert ist. Dadurch kann eine vollvariable Kennfeldregelung realisiert werden, die eine bedarfsgerechte Öldruckregelung erlaubt und eine höhere Leistungseinsparung ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein beziehungsweise das Druckregelventil zwischen den Regelkolben und das Schaltventil beziehungsweise das Wegeventil beziehungsweise das Proportionalventil geschaltet ist. Das Druckregelventil ist vorzugsweise in gleicher oder ähnlicher Weise wie das vorab beschriebene Druckregelventil mit einem Druckregelkolben und einer Rückstellfeder ausgeführt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellpumpe als Flügelzellenpumpe mit einem Rotor ausgeführt ist, der radial verlaufende Flügelschlitze aufweist, die zur Führung von Flügeln dienen, die aus den Flügelschlitzen radial nach außen in Richtung einer Hubkontur ausfahrbar sind, die an dem Hubhng vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Verstellpumpe dient vorzugsweise dazu, ein Hydraulikmedium, insbesondere Hydraulikol, aus einem Hydraulikmediumreservoir anzusaugen, mit Druck zu beaufschlagen und zu mindestens einem Verbraucher zu fördern. Bei dem Verbraucher handelt es sich zum Beispiel um eine Lenkhilfseinrichtung eines Kraftfahrzeugs.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Hydrauliksystem mit einer vorab beschriebenen Verstellpumpe und ein Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen Verstellpumpe.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Gleiche oder ähnliche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In den Figuren 1 bis 6 sind verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verstellpumpe jeweils in Form eines Hydraulikschaltplans zusammen mit einer entsprechenden Abregelkennlinie dargestellt.
In den Figuren 1 bis 6 ist eine Verstellpumpe 1 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen jeweils zusammen mit einer entsprechenden Abregelkennlinie dargestellt. Die Verstellpumpe 1 dient dazu, Hydraulikmedium, insbesondere Hydraulikol, aus einem Hydraulikmediumreservoir 4, das auch als Tank bezeichnet wird, zu mindestens einem Verbraucher 5 zu fördern.
Die Verstellpumpe 1 ist als Flügelzellenpumpe mit einem verstellbaren Hubring 10 ausgeführt. Innerhalb des Hubrings 10 ist ein Rotor mit radial verlaufenden Schlitzen angeordnet, in denen Flügel in radialer Richtung geführt sind. Die Flügel liegen mit ihren radial äußeren Enden an einer Hubkontur an, die innen an dem Hubring 10 vorgesehen ist. Wenn sich der Rotor der Verstellpumpe 1 in einer Antriebsdrehrichtung dreht, dann konnnnt es im Bereich eines Saugraums zwischen Rotor und Hubring 10 zu einer Volumenvergrößerung, die ein Ansaugen des Hydraulikmediums aus dem Tank 4 bewirkt. Gleichzeitig kommt es in einem Druckbereich zwischen Rotor und Hubring 10 zu einer Volumenverkleinerung, die ein Fördern des Hydraulikmediums zu dem Verbraucher 5 bewirkt.
Die Fördermenge der Verstellpumpe 1 kann variiert werden, indem der Hubring 10 relativ zu dem Rotor verstellt wird. Beim Verstellen führt der Hubring 10 zum Beispiel eine Schwenkbewegung um eine Auflagefläche aus, die an dem Gehäuse oder an einem Distanzring der Verstellpumpe 1 vorgesehen sein kann.
Der Hubring 10 ist zwischen einem Kompensationskolben 1 1 und einem Regelkolben 12 angeordnet. Mit Hilfe der beiden Kolben 1 1 , 12 kann der Hubring 10 verstellt werden, um die Fördermenge der Verstellpumpe 1 zu variieren. Der Kompensationskolben 1 1 ist mit einem Systemdruck beaufschlagt, der am Druckausgang der Verstellpumpe 1 bereitgestellt wird. Durch die Feder 14 wird der Hubring 10 in Richtung Vollhub gedrückt.
Über eine Verbindungsleitung 16 wird mit Systemdruck beaufschlagtes Hydraulikmedium zum Verbraucher 5 gefördert. Der Verbraucher 5 kann über eine Tankleitung 17 in den Tank 4 entlastet werden. Der Regelkolben 12 kann über eine Regelleitung 18 mit Druck beaufschlagt werden. Über Tankleitungen 19, 20 (siehe Figuren 2 und 4) kann die Regelleitung 18 in den Tank 4 entlastet werden.
Der Regelkolben 12 wird über die Regelleitung 18 mit Hilfe einer Regelventileinrichtung 21 ; 22; 23; 24; 25; 26 mit einem Regeldruck beaufschlagt. Die Regelventileinrichtung ermöglicht eine Ablaufregelung. In einem kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse 28 und einer y-Achse 29 ist die zugehörige Abregelkennlinie 31 ; 32; 33; 34; 35; 36 dargestellt. Dabei ist auf der x-Achse 28 der Druck und auf der y-Achse 29 die Fördermenge beziehungsweise der Fördervolumenstrom bei konstanter Pumpendrehzahl aufgetragen. Die verschiedenen Abregelkennlinien 31 ; 32; 33; 34; 35; 36 zeigen, wie sich das Abregelverhalten im Betrieb der Regelventileinrichtungen 21 ; 22; 23; 24; 25; 26 verändert. Wenn der Regeldruck, der auf den Regelkolben 12 wirkt, über die Regelleitung 18 und die Tankleitung 19, 20 in den Tank 4 entlastet wird, dann sorgt der auf den Kompensationskolben 1 1 wirkende Systemdruck dafür, dass die Verstellpumpe 1 abregelt, das heißt, weniger Hydraulikmedium zum Verbraucher 5 fördert.
Die in Figur 1 dargestellte Regelventileinrichtung 21 besteht aus einem Schaltventil 41 , das als 3/2-Wegeventil ausgeführt ist. Das Schaltventil 41 ermöglicht auf einfache Art und Weise eine direkte Druckregelung zur Schaltung von zwei Druckstufen. Durch eine Feder ist das Schaltventil 41 in seine dargestellte Schaltstellung vorgespannt. Die dargestellte Schaltstellung entspricht einer maximalen Förderung der Verstellpumpe 1 . Das Schaltventil 41 wird elektrisch beziehungsweise elektromagnetisch betätigt, um den Regeldruck in der Regelleitung 18 über die Tankleitung 19 in den Tank 4 abzubauen.
In der dargestellten Grundstellung des Schaltventils 41 erfolgt die Abregelung auf einem hohen Druckniveau. Wenn das Schaltventil 41 angesteuert wird, dann wird der Abregeldruck auf das untere Druckniveau, das zum Beispiel nur noch durch die Feder 14 definiert wird, gesenkt, indem der Regeldruck am Regelkolben 12 auf Tankdruck verringert wird. Die Verstellpumpe 1 verstellt dann bereits bei einem kleineren Systemdruck in Richtung minimaler Exzentrizität des Hubrings 10. Dadurch kann die Antriebsleistung der Verstellpumpe 1 verringert werden.
Die in Figur 2 dargestellte Regelventileinrichtung 22 ermöglicht eine Ablaufregelung mit deutlich steileren Abregelkennlinien. Zu diesem Zweck umfasst die Regelventileinrichtung 22 zusätzlich zu einem Schaltventil 44 ein Druckregelventil 45. Das Druckregelventil 45 ist zwischen die Regelleitung 18 und das Schaltventil 44 geschaltet. Das Schaltventil 44 ist als 3/2-Wegeventil ausgeführt und durch eine Feder in seine in Figur 2 dargestellte Schaltstellung vorgespannt. Das Schaltventil 44 wird elektrisch beziehungsweise elektromagnetisch betätigt. Das Druckregelventil 45 umfasst einen Druckregelkolben 46 mit einer ersten
Regelfläche 48 an einem Ende. An dem anderen Ende des Druckregelkolbens 46 greift eine Rückstellfeder 49 an. Der Druckregelkolben 46 ist gestuft ausgeführt. Eine zweite Regelfläche 50 ist als Ringfläche ausgeführt. Die erste Regelfläche 48 ist permanent mit dem Systemdruck beaufschlagt. Die zweite Regelfläche 50 des Druckregelkolbens 46 wird über das Schaltventil 44 entweder mit dem Systemdruck beaufschlagt oder über die Tankleitung 20 in den Tank 4 entlastet.
Die in den Figuren 3 und 4 dargestellten Regelventileinrichtungen 23; 24 umfassen jeweils ein Proportionalventil 54, das als 3/2-Wegeventil ausgeführt ist. Das Proportionalventil 54 ist durch eine Feder in seine dargestellte Schaltstellung vorgespannt. Durch einen Pfeil 55 ist angedeutet, dass das Proportionalventil 54 von einem Proportionalmagneten betätigt wird, der von einer Motorsteuerung 56 angesteuert wird. Der Systemdruck wird mittels einer Signalrückführung 58 und eines Drucksensors 59 mit einem Sollwert verglichen, wie durch ein dreieckiges Symbol 60 angedeutet ist. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine vollvariable Kennfeldregelung realisiert werden, die eine bedarfsgerechte Öldruckregelung erlaubt und eine höhere Leistungseinsparung ermöglicht.
Die in Figur 4 dargestellte Regelventileinrichtung 24 umfasst, im Vergleich zu der in Figur 3 dargestellten Regelventileinrichtung 23, zusätzlich zu dem Proportionalventil 54 ein Druckregelventil 45, das dem Druckregelventil 45 aus Figur 2 entspricht. Das in Figur 4 dargestellte Proportionalventil 54 kann für die Variation des Druckniveaus durch einen Elektromagneten 70; 80 substituiert werden.
Die in Figur 5 dargestellte Regelventileinrichtung 25 umfasst ein Druckregelventil 65 mit einem Druckregelkolben 66. Der Druckregelkolben 66 ist zwischen einer Rückstellfeder 69 und dem Elektromagneten 70 angeordnet, der als Druckmagnet ausgeführt ist.
Die in Figur 6 dargestellte Regelventileinrichtung 26 umfasst ein Druckregelventil 75 mit einem Druckregel kolben 76. Der Elektromagnet 80 ist direkt an den Druckregel- kolben 76 angebunden und als Zugmagnet ausgeführt. Wenn der Elektromagnet 80 betätigt wird, dann wird der Druckregel kolben 76 gegen die Federwirkung einer Rückstellfeder 79 gezogen.
Mit Hilfe der in den Figuren 5 und 6 dargestellten Elektromagneten 70; 80 können sehr steile Abregelkennlinien ermöglicht werden. Zur Realisierung einer Kennfeldregelung kann der Elektromagnet 70; 80 über eine elektrische Leitung mit einem Motorsteuergerät verbunden und bedarfsgerecht angesteuert werden.
Alle in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Lösungen ermöglichen auf einfache Art und Weise eine Ausfallsicherung im Sinne einer Fail-Safe-Regelung. Bei fehlendem elektrischen Signal kann die Verstellpumpe 1 nur noch auf dem hohen Druckniveau arbeiten, so dass der Verbraucher 5 jederzeit mit ausreichendem Öldruck versorgt wird.
Bezuqszeichenliste
I Verstellpumpe
4 Hydraulikmediunnreservoir
5 Verbraucher
10 Hubring
I I Kompensationskolben
12 Regelkolben
14 Feder
16 Verbindungsleitung
17 Tankleitung
18 Regelleitung
19 Tankleitung
20 Tankleitung
21 Regelventileinrichtung
22 Regelventileinrichtung
23 Regelventileinrichtung
24 Regelventileinrichtung
25 Regelventileinrichtung
26 Regelventileinrichtung
28 x-Achse
29 y-Achse
31 Abregelkennlinie
32 Abregelkennlinie
33 Abregelkennlinie
34 Abregelkennlinie
35 Abregelkennlinie
36 Abregelkennlinie
41 Schaltventil
44 Schaltventil Druckregelventil Druckregelkolben erste Regelfläche Rückstellfeder zweite Regelfläche Proportionalventil Pfeil
Motorsteuerung Signalrückführung Drucksensor Symbol
Druckregelventil Druckregelkolben Rückstellfeder Elektromagnet Druckregelventil Druckregelkolben Rückstellfeder Elektromagnet

Claims

Patentansprüche
Verstellpunnpe mit einem zwischen einem Kompensationsdruck und einem Regeldruck angeordneten Hubring (10), der über die Drücke verstellbar ist, um die Verstellpumpe (1 ) auf oder ab zu regeln, und mit einer Regelventileinrichtung (21 ;22;23;24;25;26), die zwischen einen Verbraucher (5) und den vorzugsweise vorgespannten Hubring (10) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung (21 ;22;23;24;25;26) als Ablaufregelung ausgeführt ist.
Verstellpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung (21 ) als direkte Regelung mit zwei Druckstufen ausgeführt ist.
Verstellpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubring (10) zwischen einem Kompensationskolben (1 1 ) und einem Regelkolben (12) angeordnet ist.
Verstellpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung (21 ;22) ein 3/2-Wegeventil (41 ;44) umfasst.
Verstellpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung (22;24;25;26) ein Druckregelventil (45;65;75) mit einem Druckregelkolben (46;66;76) umfasst.
Verstellpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregelkolben (46) eine erste Regelfläche (48), die permanent mit einem Systemdruck beaufschlagt ist, und eine zweite Regelfläche (50) aufweist.
7. Verstell pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregelkolben (66;76) mit Hilfe eines Elektromagneten (70;80) bewegbar ist.
8. Verstellpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung (23;24) ein Proportionalventil (54) um- fasst.
9. Verstellpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (54) mit einer Signalrückführung (58) eines Systemdrucksignals und einem Soll/Ist-Vergleich (60) kombiniert ist.
10. Verstellpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein beziehungsweise das Druckregelventil (45) zwischen den Regelkolben (12) und das Schaltventil (44) beziehungsweise das Wegeventil beziehungsweise das Proportionalventil (54) geschaltet ist.
1 1 . Verstellpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellpumpe (1 ) als Flügelzellenpumpe mit einem Rotor ausgeführt ist, der radial verlaufende Flügelschlitze aufweist, die zur Führung von Flügeln dienen, die aus den Flügelschlitzen radial nach außen in Richtung einer Hubkontur ausfahren, die an dem Hubring (10) vorgesehen ist.
12. Hydrauliksystem mit einer Verstellpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder Verfahren zum Betreiben einer Verstellpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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