DE3914904C2 - Regelung für eine lastabhängig arbeitende Verstellpumpe - Google Patents
Regelung für eine lastabhängig arbeitende VerstellpumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Regelung für eine lastabhängig
arbeitende Verstellpumpe, gemäß dem Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1.
Eine derartige Regelung findet bei sog. Load-Sensing-
Hydrauliksystemen Anwendung, um den von der Verstellpumpe
gelieferten Volumenstrom entsprechend den tatsächlichen
Anforderungen der zu versorgenden Verbraucher zu regeln.
Hierzu ist es erforderlich, den Druckabfall an der Steuer
kante bzw. den Steuerkanten des zumindest einem Verbrau
cher vorgeschalteten Wegeventils, das häufig als Propor
tional-Wegeventil bzw. Servoventil ausgebildet ist, auf
einem vorbestimmten Wert zu halten, d. h. einen Regel
druckabfall bzw. eine Regeldruckdifferenz einzustellen,
die am Verbraucher wirksam ist. Zu diesem Zweck dient die
Differenzdruckregeleinrichtung, die durch ständiges bzw.
kontinuierliches Entlasten bzw. Belasten eines Stell
gliedes der Verstellpumpe deren Volumenstrom an die tat
sächlichen Verbraucheranforderungen anpaßt.
Von einem derartigen Load-Sensing-Verstellpumpenregel
kreis, der schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, auf die
bereits jetzt Bezug genommen werden soll, geht die Erfin
dung aus.
In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 2 eine Verstellpumpe
bezeichnet, die beispielsweise vom Motor eines mobilen
Arbeitsgerätes, wie z. B. eines Ackerschleppers angetrie
ben ist und eine Verbraucher-Versorgungsleitung bzw.
Pumpenleitung 4 speist, die zu einem nicht näher darge
stellten Verbraucher, wie z. B. einem Kraftheber, einem
Arbeitskolben der Lenkung, zur Anhängerbremsanlage oder zu
einem Steuergerät der Komforthydraulik geführt ist. Die
Verbraucher-Versorgungsleitung 4 ist über ein Wegeventil 6
in der Ausbildung als 5/3-Proportional-Wegeventil geführt,
das einen Eingangsanschluß 8, einen Tankanschluß 10, zwei
Arbeitsanschlüsse 12 und 14 sowie einen Anschluß 16 für
eine Lastmeldeleitung 18 aufweist. Die Lastmeldeleitung 18
ist auf eine Steuerfläche 20 eines Differenzdruckreglers
30 geschaltet, der als 3/2-Servoventil ausgebildet ist.
Die andere Steuerfläche 22 ist über eine Steuerleitung 24
vom Pumpendruck P in der Verbraucher-Versorgungsleitung 4
beaufschlagt und kann von der auf die Steuerfläche 22
einwirkenden Druckkraft gegen die Kraft einer Regelfeder
26, die sich mit der über die Lastmeldeleitung 18 an der
Steuerfläche 20 einstellenden Druckkraft summiert, aus der
dargestellten Stellung A in die Stellung B verschoben
werden, in der ein Tankanschluß 28 gesperrt und eine zu
einer Arbeitskammer 32 der Verstellpumpe 2 führende
Steuerdruckleitung 34 mit einer weiteren, den Pumpendruck
P führenden Steuerleitung 36 verbunden wird, um die Ver
stellpumpe 2 im Sinne einer Zurückregelung des Fördervolu
mens zu beeinflussen. Mit 40 ist ein weiteres Servoventil
bezeichnet, das gegen die Kraft einer Rückstellfeder 42
aus einer die Steuerdruckleitung 34 durchschaltenden
Stellung C unter Einwirkung des in einer Steuerleitung 44
wirkenden Pumpendrucks P in die Stellung D verschiebbar
ist, in der ein Steuerdruckleitungszweig 34A gesperrt und
über eine weitere Steuerleitung 46 eine Beaufschlagung der
Steuerdruckleitung 34 mit dem Pumpendruck P in der Ver
braucher-Versorgungsleitung 4 erfolgt.
Das Proportional-Wegeventil 6 hat drei Haupt-Schaltstel
lungen E, F und G, wobei der Kolbenschieber durch die
Federn 48 und 50 in der Neutralstellung F zentrierbar ist
und durch geeignete elektrische oder hydraulische Ansteue
rung in die beiden anderen Schaltstellungen E und G ver
schiebbar ist, um eine Umsteuerung der Druckbeaufschlagung
der Arbeitsanschlüsse 12 und 14 zu bewirken. In den
Schaltstellungen E und G wird der Anschluß 16 der Lastmel
deleitung 18 jeweils mit dem Eingangsanschluß 8 verbunden,
so daß in der Lastmeldeleitung 18 der am Verbraucher
wirksame Druck herrscht. In der Neutralstellung F ist der
Anschluß 16 der Lastmeldeleitung mit dem Tankanschluß T
verbunden, so daß die Lastmeldeleitung 18 entspannt ist.
Bei Verschiebung des Proportional-Wegeventils 6 aus der
Neutralstellung F stellt sich an der Steuerkante dieses
Ventils ein Regeldruckabfall ein, dessen Sollwert durch
die Kraft der Regelfeder 26 des Differenzdruckreglers 30
vorgegeben wird. In der Neutralstellung F, in der die
Lastmeldeleitung 18 auf Tank geschaltet ist, geht die
Verstellpumpe 22 in sog. Stand-by-Betrieb, wobei in diesem
Fall die Regelfeder 26 den Stand-by-Druck bestimmt. Das
Servoventil 40 wirkt im Sinne einer Druckbegrenzung auf
den Verstellmechanismus der Pumpe 2, d. h. auf die Ar
beitskammer 32 ein, wenn der Pumpendruck P einen maximalen
Druck überschreitet. Dieser Grenzdruck kann durch die
Feder 42 vorbestimmt werden.
Eine auf diese Weise geregelte Pumpe wird in mobilen
Arbeitsgeräten, wie z. B. Ackerschleppern, Planierraupen
oder dgl., zur Versorgung unterschiedlichster Verbraucher,
wie z. B. der Lenkung, des Krafthebers, der Anhängerbrems
anlage, der Komforthydraulik und anderer Zusatzsteuerge
räte herangezogen, die allerdings regelmäßig auch unter
schiedliche Anforderungen an die Volumenstromregelung
stellen. So werden Lenkung, Kraftheber und Anhängerbrems
anlage jeweils in übergeordneten, geschlossenen Regelkrei
sen betrieben, an die hohe Anforderungen hinsichtlich
Reaktionsschnelligkeit und Stabilität gestellt werden. Die
verschiedenen Schaltfunktionen der Komforthydraulik benö
tigen darüber hinaus kurzzeitig die Bereitstellung relativ
großer Volumenströme. An den Zusatzsteuergeräten muß häu
fig die gesamte Pumpenfördermenge zur Verfügung stehen.
Als weitere wichtige Randbedingung ist bei derartigen
Pumpenregelungen zu berücksichtigen, daß die Reaktions
schnelligkeit der Regelung, insbesondere im Hinblick auf
eine ausreichende Lenkungs- und Schaltfunktion der Kom
forthydraulik bereits bei sehr niedrigen Motordrehzahlen
gegeben sein muß. Andererseits ist zu berücksichtigen, daß
mit zunehmender Motordrehzahl die absolute Fördermenge und
damit auch die Kreisverstärkung des Volumenstrom-Regel
kreises ansteigt, was sich in einer Erhöhung der Schwin
gungsneigung äußern und schlimmstenfalls zur Instabilität
der Regelung führen kann. Diese Gefahr ist insbesondere
dann in Betracht zu ziehen, wenn kleinste Volumenströme
geregelt werden müssen, was im Bereich des Krafthebers und
der Anhängerbremsanlage häufig der Fall ist.
Bislang konnte diesen unterschiedlichen Anforderungen nur
dadurch Rechnung getragen werden, daß für die Einstellung
der Regeldruckdifferenz zur Bereitstellung der Load-
Sensing-Regelung (Volumenstromregelung) ein Kompromiß
zwischen den unterschiedlichen Betriebsanforderungen der
zu versorgenden Einheiten eingegangen wurde, indem die
Charakteristik der Regelfeder 26 an die schwerpunktmäßig
auftretenden Betriebsanforderungen angepaßt wurde. Es hat
sich allerdings gezeigt, daß ein derartiger Kompromiß den
immer weiter steigenden Anforderungen an die Dynamik der
Regelung nicht gerecht wird. Denn heutzutage wird bereits
bei niedriger Drehzahl ein solches Reaktionsvermögen des
Reglers verlangt, daß bei hohen Drehzahlen im Feinsteuer
bereich eine Tendenz zu Schwingungen des Regelkreises
gegeben ist. Man kann deshalb bislang nicht umhin, die
Regeldruckdifferenz möglichst groß zu wählen, was jedoch
zur Folge hatte, daß das konstruktiv mögliche, d. h. von
der Pumpenbauart theoretisch realisierbare niedrigste
Stand-by-Druckniveau nicht erreicht werden konnte, weil
der einmal festgelegte Regeldruckabfall auch das Stand-by-
Druckniveau bestimmte. Aus diesem Grunde mußten bislang
erhöhte Energieverluste in Kauf genommen werden.
Es hat sich darüber hinaus gezeigt, daß es grundsätzlich
schwierig war, bei Verbrauchern, die in geschlossenen
Regelkreisen mit ständiger Umkehr der Wirkungsrichtung
arbeiten, eine ausreichend gute Regeldynamik bereitzustel
len.
Durch die dem Erfindungsgegenstand am nächsten kommende
Druckschrift EP-OS 0 010 860 ist ein Stand der Technik
bekannt geworden, welcher ebenfalls eine gattungsgemäße
Regelung für eine lastabhängig arbeitende Verstellpumpe
betrifft.
Gemäß dieser Druckschrift ist ein Hydraulikkolben
über ein Wegeventil manuell mit einem Arbeitsdruck beaufschlagbar,
der von einer Vertellpumpe entsprechend
dem Druckbedarf des Hydraulikkolbens erzeugt wird. Zur
lastabhängigen Einregelung der Pumpe auf den benötigten
Arbeitsdruck ist eine Steuerleitung an eine Versorgungsleitung
des Kolbens angeschlossen, über die die
Steuerseite eines Regelventils mit einem Steuerdruck beaufschlagbar
ist. Entsprechend diesem Steuerdruck verbindet
das Regelventil einen Verstellzylinder der Pumpe
wahlweise mit einer den Pumpendruck führenden Druckleitung
oder mit einem Tank, wodurch die Förderleistung der
Pumpe erhöht oder erniedrigt wird.
Ferner sieht die EP-OS 0 010 860 ein weiteres Wegeventil
vor, welches in die Steuerdruckleitung des Regelventils
zwischengeschaltet ist. Das Wegeventil ist dabei
als Servoventil ausgebildet, welches entsprechend dem Ausgangssignal
einer elektronischen Steuereinrichtung die
Steuerdruckleitung zwischen der Versorgungsleitung
des Kolbens und dem Regelventil unterbricht und
gleichzeitig die vorstehend genannte Steuerseite des Regelventils
mit dem Tank verbindet. Auf diese Weise ist es
demnach möglich, den Steuerdruck zur Steuerung des Regelventils
lastunabhängig zu verringern und damit die Fördermenge
der Pumpe zu erhöhen. Die vorstehend genannten
technischen Maßnahmen erlauben daher, die Druckdifferenz an
den Steuerkanten des Wegeventils innerhalb eines durch
den maximalen sowie lastabhängig eingestellten Pumpendruck
definierten Bereichs zu variieren und somit bei Bedarf eine
kürzere Ansprechzeit des Kolbens bei Betätigung des Wegeventils
zu verwirklichen.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine
Regelung für eine lastabhängig arbeitende Verstellpumpe
vorstehend beschriebener Art zu schaffen, die in allen
Betriebspunkten der Verstellpumpe eine erhöhte Stabilität
sicherstellt, auch wenn Verbraucher mit unterschied
lichsten Anforderungen an die Regelung versorgt werden.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß wirkt das Wegeventil mit der Blende derart
zusammen, daß entsprechend einer bestimmten Drosselstellung
der Blende ein Zwischendruck in der den Steuerdruck führenden
Steuerleitung und damit an einer Steuerseite des Servoventils
aufgebaut wird, der in Abhängigkeit von der jeweiligen
Stellung des Wegeventils entweder größer oder
kleiner sein kann als der über die der Blende vorgeschalteten
Steuerleitung zugeführte Lastdruck.
Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird die Möglichkeit
geschaffen, am dem Verbraucher vorgeschalteten Wegeventil
die Druckdifferenz für die durchströmende Arbeitsflüssigkeit
zum Verbraucher auf einen beliebigen Wert festzulegen.
Ist beispielsweise eine feinfühlige Ansteuerung des Verbrauchers
erforderlich, wird mit Hilfe des Wegeventils zur
Regelung des Steuerdrucks eine kleine Druckdifferenz am Wegeventil
zur Steuerung des Verbrauchers eingestellt, während
bei einer groben Ansteuerung, bei der für eine verkürzte
Reaktionszeit eine größere Arbeitsflüssigkeitsmenge
zum Verbraucher geleitet werden soll, eine höhere Druckdifferenz
einstellbar ist.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird ferner erreicht, daß
während des laufenden Betriebs das Regeldruckgefälle ge
zielt in der Weise beeinflußbar wird, daß die Leistungsfä
higkeit der Regelung an den jeweiligen Betriebspunkt des
Verbrauchers einerseits und/oder der Verstellpumpe
andererseits optimal angepaßt wird. Es ist somit bei
spielsweise möglich, die Regeldruckdifferenz für maximale
Drehzahlen der Verstellpumpe derart festzulegen, daß keine
Instabilität auftritt. Mit abnehmender Drehzahl wird dann
der am Servoventil wirksame Steuerdruck derart beeinflußt,
daß die Regeldruckdifferenz angehoben wird, um auch bei
kleinen Drehzahlen ein schnelles Ansprechverhalten, d. h.
eine gute Regeldynamik sowie eine ausreichende Verstärkung
im Load-Sensing-Bereich zu erhalten. Die erfindungsgemäßen
Maßnahmen schaffen darüber hinaus die Voraussetzung dafür,
daß das Regeldruckgefälle an den jeweils wichtigsten Ver
braucher der mobilen Arbeitsmaschine angepaßt werden kann.
Dabei ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß die Regel
feder des Servoventils allein im Hinblick auf einen Stand
by-Druck ausgelegt werden kann, der möglichst geringe
Druckverluste nach sich zieht.
Die willkürliche Beeinflussung des am Servoventil wirk
samen Steuerdrucks mittels des separat steuerbaren
3-Stellungs/Mehrwegeventils führt in Verbindung mit der Verwendung
eines in die Verbraucher-Versorgungsleitung eingeglieder
ten Servoventils mit Neutral-Zentrierstellung zu dem zu
sätzlichen Vorteil, daß die Ölsäule in der Lastmeldelei
tung nicht bei jedem Durchgang des Servoventils durch die
Neutralstellung entspannt werden muß. Hierdurch ergibt
sich eine wesentliche Verbesserung der Regeldynamik, die
gleichzeitig die dynamische Materialbeanspruchung der
beteiligten Komponenten drastisch reduziert, weil ein
schnelles Be- und Entlasten dieser Bauteile nicht mehr
auftritt. Dies ist um so bedeutsamer, als die ständige,
wenn auch kurzzeitige Entlastung der Lastmeldeleitung auch
eine Entspannung der Ölsäule zwischen Verstellpumpe und
Servoventil nach sich zieht. Durch die erfindungsgemäßen
Maßnahmen wird die Möglichkeit eröffnet, die Ölsäule
zwischen Pumpe und Servoventil beim Durchgang durch die
Neutralstellung unbeeinflußt zu lassen, wodurch sich eine
Verbesserung der Regelkreisdynamik und gleichzeitig eine
Verminderung der dynamischen Pumpenbeanspruchung ergibt.
Es hat sich gezeigt, daß das separat steuerbare Mehrwegeventil
ohne weiteres in der Weise ausgebildet werden
kann, daß sich eine Einstellung des am Verbraucher wirk
samen Regeldruckabfalls zwischen Null und dem maximalen
Systemdruck erzielen läßt. Auf diese Weise gelingt es, das
gesamte Spektrum abzudecken, das von den unterschied
lichsten Verbrauchern eines mobilen Arbeitsgeräts, wie z.
B. eines Ackerschleppers, verlangt wird.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Regelung
ergibt sich mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2, und
zwar insbesondere dann, wenn die Verbraucher in geschlos
senen Regelkreisen betrieben werden, die mit ständiger
Umkehr der Wirkungsrichtung arbeiten. Durch die erfin
dungsgemäßen Maßnahmen wird zuverlässig vermieden, daß die
Ölsäule zwischen Verstellpumpe und Proportional-Wegeventil
bei jedem Neutraldurchgang entlastet wird. Es hat sich
gezeigt, daß damit eine erhebliche Verbesserung der Regel
kreisdynamik erzielbar ist, wobei der zusätzliche Vorteil
gegeben ist, daß auch die Pumpenbeanspruchung stark ver
ringert wird. Die Maßnahmen gemäß Patentanspruch 2 schaf
fen die Voraussetzung dafür, daß bei einfacher Gestaltung
der Stelleinrichtung eine stufenlose Einstellung des am
Verbraucher wirksamen Regeldruckabfalls möglich wird,
indem die Blende mit unterschiedlich hohem Druck vorge
spannt wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Regel
druckabfall zwischen Null und dem maximalen Systemdruck
gezielt einzustellen. Dies bedeutet, daß es z. B. möglich
ist, in einer bestimmten Stellung der Stelleinrichtung die
Pumpe als Konstantdruckquelle zu betreiben, was immer dann
vorteilhaft ist, wenn die Load-Sensing-Regelung zur Insta
bilität neigt, was beispielsweise im Feinsteuerbereich und
bei hoher Antriebsdrehzahl der Fall ist.
Die Stelleinrichtung ist in der einfachsten Ausführungs
form als Wegeventil ausgebildet, wodurch sich eine stufen
weise Veränderung des Regeldruckabfalls einstellen läßt.
Eine einfache stufenlose Einstellung des Regeldruckabfalls
ergibt sich dann, wenn das Wegeventil als Proportional-
Wegeventil gemäß Patentanspruch 3 ausgebildet wird. Dabei
ist es weiter von Vorteil, dieses Proportional-Wegeventil
elektrisch anzusteuern, weil dadurch der schaltungstech
nische Aufwand auf seiten des Hydraulikkreises weiter
reduziert werden kann. Darüber hinaus hat diese Art der
Ansteuerung inbesondere bei elektrisch betätigten Verbrau
chern den zusätzlichen Vorteil, daß die Einstellung des
wirksamen Regeldruckabfalls über das Proportional-Wegeven
til automatisch, und zwar entsprechend dem jeweiligen
Betriebszustand des Verbrauchers einerseits und/oder der
Verstellpumpe andererseits vorgenommen werden kann. Es
soll jedoch hervorgehoben werden, daß es
auch möglich ist, die Schwingungsneigung der hydrau
lischen Load-Sensing-Regelung auch dann zu verringern und
die Leistungsfähigkeit anzuheben, wenn die Stelleinrich
tung manuell betätigt wird. Auf diese Weise gelingt es,
die Feinsteuereigenschaften des Verbrauchers zu verbessern
und den Volumenstrombereich, in dem der Verbraucher stabil
gesteuert bzw. geregelt werden kann, gezielt zu beein
flussen und an die übrigen Randbedingungen anzupassen.
Ein besonderer Vorteil des Erfindungsgegenstandes liegt
darüber hinaus darin, daß die Regelfeder des Differenz
druckreglers nicht mehr auf die maximal erforderliche
Regeldruckdifferenz abgestimmt werden muß, weil durch die
erfindungsgemäßen Maßnahmen im Laufe des Betriebs eine
veränderbare Unterstützung dieser Regelfeder eingestellt
werden kann. Dies hat zur Folge, daß der Stand-by-Druck
auf einem niedrigeren Niveau mit geringerer Pumpenbean
spruchung und mit geringerem Energieverlust gehalten
werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen
Unteransprüche.
In Fig. 2 sind diejenigen Bauteile, die mit den Bauteilen
des Hydraulikkreises gemäß Fig. 1 identisch sind, mit
gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so daß sich eine nähere
Beschreibung dieser Elemente erübrigt. Unterschiede zum
Hydraulikkreis gemäß Fig. 1 bestehen im Bereich des Pro
portional-Wegeventils 60 und in der Art und Weise, wie die
Steuerfläche 20 des Differenzdruckreglers 30 mit dem
Steuerdruck x beaufschlagt wird.
Das in die Verbraucher-Versorgungsleitung 4 eingegliederte
Servoventil 60 ist als 4/3-Proportional-Wegeventil ausge
bildet, das elektrisch über die Steuersignale i1 ange
steuert ist. Die drei Schaltstellungen sind mit E, F und G
bezeichnet. Das Proportional-Wegeventil 60 hat einen Ein
gangsanschluß 68, einen Tankanschluß 70 und zwei Arbeits
anschlüsse 72 und 74, die wechselweise mit Pumpendruck
beaufschlagt sind. Über das Proportional-Wegeventil 60
kann auf diese Weise ein Verbraucher in einem geschlos
senen Regelkreis betrieben werden, in dem durch ständiges
Umsteuern des Proportional-Wegeventils 60 eine Umkehr der
Wirkungsrichtung herbeigeführt wird. In der in Fig. 2
gezeigten Neutralstellung F, die unter Einwirkung der
Zentrierfedern 76 und 78 beispielsweise für den Fall ein
gehalten wird, wenn die Steuersignale i1 nicht anliegen
bzw. gleich groß sind, sind sämtliche Anschlüsse 68, 70,
72 und 74 geschlossen. In der Schaltstellung E wird eine
zum Verbraucher führende Arbeitsleitung 80 mit dem Ein
gangsanschluß 68 der Verbraucher-Versorgungsleitung 4
verbunden, während die vom Verbraucher kommende weitere
Arbeitsleitung 82 zum Tankanschluß 70 entlastet wird. In
der Schaltstellung G erfolgt eine entsprechende Umsteue
rung der Druckbeaufschlagung.
Zur Sicherstellung eines vorbestimmten Druckabfalls an der
jeweils wirksamen Steuerkante des Proportional-Wegeventils
60 wird der jeweils höchste Druck in den Arbeitsleitungen
80 und 82 abgegriffen. Zu diesem Zweck sind Zweig-Steuer
leitungen 84 und 86 auf ein Wechselventil 88 geführt, von
der aus eine Lastmeldeleitung 90 zur Steuerfläche 20 des
Differenzdruck-Regelventils 30 führt. In die Lastmeldelei
tung 90 ist eine Drossel 92 eingebaut, deren Funktion
später im einzelnen erläutert wird.
Stromab der Drossel mündet in die den Steuerdruck x des
Differenzdruckreglers 30 führende Lastmeldeleitung 90 eine
weitere Steuerleitung 94, die zu einem Ausgangsanschluß 96
eines 3/3-Proportional-Wegeventils 100 führt. Dieses Ser
voventil ist vorzugsweise elektrisch über das Steuersignal
i2 angesteuert, so daß es unter Einwirkung einer Rück
stellfeder 102 stufenlos zwischen den Schaltstellungen H,
I und K verschoben werden kann. Das Proportional-Wegeven
til 100 hat darüber hinaus einen Eingangsanschluß 98, der
über einen Steuerleitungszweig 104 mit Pumpendruck P be
aufschlagt ist. Mit 106 ist ein Tankanschluß bezeichnet.
Mit einem solchen Aufbau des Hydraulikkreises ergibt sich
folgende Funktionsweise:
Solange das Servoventil 100 unter Anliegen eines Steuer signals i2, das der Kraft der Feder 102 das Gleichgewicht hält, in der Schaltstellung I gehalten ist, verhält sich die Schaltung wie die Load-Sensing-Regelung gemäß Fig. 1. Das heißt, die Regelfeder 26 bestimmt den jeweiligen Re geldruckabfall an der Steuerkante des Servoventils 60, so daß eine Volumenstromregelung durchgeführt werden kann. Da jedoch die Lastmeldeleitung 90 bei jedem Durchgang des Servoventils 60 durch die Neutralstellung F nicht zum Tank entlastet wird, wird auch die Ölsäule zwischen Pumpe 2 und Ventil 60 in diesem Fall nicht entlastet, wodurch sich eine Verbesserung der Regelkreisdynamik und eine Vermin derung der dynamischen Pumpenbeanspruchung einstellt. Andererseits müßte die Pumpe ohne zusätzliche Vorkehrungen im Stand-by-Betrieb auf einem höheren Druckniveau betrie ben werden, weil über das Wechselventil 88 auf der Steuer fläche 20 der jeweils höhere Lastdruck einwirkt. Um die sich dadurch ergebenden zusätzlichen Energieverluste aus zuschalten, wird das Servoventil 100 für die Bereitstel lung des Stand-by-Betriebes der Verstellpumpe 2 in die Schaltstellung verschoben, in der eine Entlastung der Lastmeldeleitung 90 zum Tank T erfolgt. Die Zurückver schwenkung der Pumpe, d. h. die Verringerung des Förder volumens der Verstellpumpe 2 erfolgt bereits bei einem Druckniveau, das ausreichend ist, um unter Einwirkung auf die Steuerfläche 22 des Differenzdruckregelventils 30 die Kraft der Regelfeder 26 zu überwinden, so daß unter Durchschalten der Steuerleitung 36 zur Arbeitskammer 32 der Verstellpumpe 2 der Zurückschwenkvorgang gegen die Kraft einer Rückstellfeder 31 eingeleitet wird.
Solange das Servoventil 100 unter Anliegen eines Steuer signals i2, das der Kraft der Feder 102 das Gleichgewicht hält, in der Schaltstellung I gehalten ist, verhält sich die Schaltung wie die Load-Sensing-Regelung gemäß Fig. 1. Das heißt, die Regelfeder 26 bestimmt den jeweiligen Re geldruckabfall an der Steuerkante des Servoventils 60, so daß eine Volumenstromregelung durchgeführt werden kann. Da jedoch die Lastmeldeleitung 90 bei jedem Durchgang des Servoventils 60 durch die Neutralstellung F nicht zum Tank entlastet wird, wird auch die Ölsäule zwischen Pumpe 2 und Ventil 60 in diesem Fall nicht entlastet, wodurch sich eine Verbesserung der Regelkreisdynamik und eine Vermin derung der dynamischen Pumpenbeanspruchung einstellt. Andererseits müßte die Pumpe ohne zusätzliche Vorkehrungen im Stand-by-Betrieb auf einem höheren Druckniveau betrie ben werden, weil über das Wechselventil 88 auf der Steuer fläche 20 der jeweils höhere Lastdruck einwirkt. Um die sich dadurch ergebenden zusätzlichen Energieverluste aus zuschalten, wird das Servoventil 100 für die Bereitstel lung des Stand-by-Betriebes der Verstellpumpe 2 in die Schaltstellung verschoben, in der eine Entlastung der Lastmeldeleitung 90 zum Tank T erfolgt. Die Zurückver schwenkung der Pumpe, d. h. die Verringerung des Förder volumens der Verstellpumpe 2 erfolgt bereits bei einem Druckniveau, das ausreichend ist, um unter Einwirkung auf die Steuerfläche 22 des Differenzdruckregelventils 30 die Kraft der Regelfeder 26 zu überwinden, so daß unter Durchschalten der Steuerleitung 36 zur Arbeitskammer 32 der Verstellpumpe 2 der Zurückschwenkvorgang gegen die Kraft einer Rückstellfeder 31 eingeleitet wird.
In der dritten Schaltstellung H des Servoventils 100 er
folgt umgekehrt eine zusätzliche Druckbeaufschlagung der
Lastmeldeleitung 90 und damit der den am Differenzdruck
regler 30 wirksamen Steuerdruck x führenden Leitung. Der
Steuerdruck x kann auf diese Weise soweit angehoben
werden, daß die Pumpe als Konstantdruckquelle betrieben
werden kann, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn
sich Instabilitäten der Load-Sensing-Regelung zeigen soll
ten. Diese Betriebsart wird beispielsweise dann von Vor
teil sein, wenn der Verbraucher im Feinsteuerbereich be
trieben wird und die Verstellpumpe 2 mit hoher Drehzahl
läuft.
Die vorstehend beschriebenen Schaltstellungen H, I und K
stellen allerdings lediglich Grenz-Schaltstellungen dar.
Die Ausführung als Servoventil erlaubt es dem Kolbenschie
ber, jegliche Zwischenstellungen einzunehmen, so daß in
Verbindung mit der Drossel bzw. Blende 92 eine stufenlose
Einstellung des Steuerdrucks x in weiten Grenzen möglich
wird. Der am Verbraucher wirksame Regeldruckabfall kann
auf diese Weise zwischen Null und dem maximalen System
druck eingestellt werden. Um dafür zu sorgen, daß der
Verbraucher beispielsweise ein Kraftheber im Stand-by-
Betrieb der Pumpe in der Lage ist, die Last zu halten, ist
es von Vorteil, in die zu den Verbraucher führende Ar
beitsleitung ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagven
til einzugliedern.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltung, die eine willkürliche
Beeinflussung des am Servoventil 30 wirksamen Steuerdrucks
x während des Betriebs der Verbraucher ermöglicht, kann
die Regelfeder 26 so ausgelegt werden, daß sich bei
Volleistung ein stabiler Regelbetrieb ergibt. Mit sinken
der Drehzahl wird man dann die Regeldruckdifferenz durch
zunehmende Druckbeaufschlagung der Steuerleitung 94 strom
ab der Blende 92 anheben. Die Blende 92 wird somit mit
abnehmender Drehzahl n der Verstellpumpe 2 immer mehr
druckbeaufschlagt, so daß sich bereits bei kleinsten Drehzahlen
eine ausreichende Verstärkung der Load-Sensing-Regelung
ergibt wie eine gute Reaktionsschnelligkeit beispielsweise
des Lenkungssystems und der Komforthydraulik schon bei
niedrigen Drehzahlen gewährleistet. Mit strichpunktierten
Linien ist ein Signalfluß angedeutet, der einerseits von
der Verstellpumpe 2 über das Drehzahlsignal n und anderer
seits vom Verbraucher auf eine Signallogik bzw. einen
Signal-Umwandler gegeben ist, über den automatisch das
Steuersignal i2 für das Servoventil 100 an den Be
triebspunkt der Pumpe 2 und/oder des Verbrauchers angepaßt
wird.
Es ist in Abweichung vom dargestellten
Ausführungsbeispiel möglich, die Einstellung des wirksamen
Regeldruckabfalls manuell vorzunehmen, um die Schwingungs
neigung der hydraulischen Load-Sensing-Regelung zu verrin
gern und die Leistungsfähigkeit zu erhöhen. Es ist bei
spielsweise auch möglich, anstelle eines Servoventils 100
ein gewöhnliches Wegeventil vorzusehen, um auf diese Weise
lediglich in vorbestimmten Betriebspunkten eine optimale
Regeldruckdifferenz einzustellen.
Die Erfindung schafft somit eine vorzugsweise elektro
hydraulische Regelung für eine lastabhängig arbeitende
Verstellpumpe, die mit einer Differenzdruckregeleinrich
tung zur Sicherstellung eines vorbestimmten Druckabfalls
an der Steuerkante eines in die Verbraucher-Versorgungs
leitung eingegliederten Wegeventils ausgestattet ist. Die
Differenzdruckregeleinrichtung weist ein Servoventil auf,
dessen Ventilschieber gegen die Druckkraft einer Feder und
eines vom Versorgungsdruck stromauf des Wegeventils abge
leiteten Steuerdrucks durch den Pumpendruck aus einer das
Fördervolumen der Verstellpumpe vergrößernden ersten
Stellung in eine das Fördervolumen verringernde zweite
Stellung bringbar ist. Um die Volumenstromregelung an die
unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Verbraucher,
insbesondere eines mobilen Arbeitsgeräts, wie z. B. eines
Ackerschleppers, anpassen zu können und dadurch die Quali
tät der Regelung zu verbessern, wird der am Servoventil
wirksame Steuerdruck mittels einer separat steuerbaren
Stelleinrichtung, vorzugsweise in der Ausgestaltung eines
Servoventils, willkürlich beeinflußt.
Claims (9)
1. Regelung für eine lastabhängig arbeitende Verstell
pumpe, mit einer Differenzdruckregeleinrichtung zur Si
cherstellung eines vorbestimmten Druckabfalls an zumin
dest einer Steuerkante eines in die Verbraucher-Versor
gungsleitung eingegliederten Wegeventils, wobei die Dif
ferenzdruckregeleinrichtung ein Servoventil aufweist,
dessen Ventilschieber gegen die Druckkraft einer Feder
und eines vom Versorgungsdruck stromab des Wegeventils
abgeleiteten Steuerdrucks durch den Pumpendruck stromauf
des Wegeventils aus einer das Fördervolumen der Verstellpumpe
vergrößernden ersten Stellung in eine das Fördervolumen
verringernde zweite Stellung bringbar ist, wobei
der am Servoventil (30) wirksame Steuerdruck (x) mittels
eines separat steuerbaren 3-Stellungs/Mehrwegeventils
(100) willkürlich beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerdruck über eine Blende (92) abgeleitet
ist und das Wegeventil (100) mit dem einen Anschluß (96)
mit der den Steuerdruck führenden Leitung (94) zwischen
Blende (92) und Servoventil (30) verbunden ist, mit einem
Anschluß (98) mit der den Pumpendruck führenden Leitung
(104) und mit einem Anschluß (106) mit dem Tank in Verbindung
steht, wobei in einer Neutralstellung (I) des Wegeventils
(100) alle Anschlüsse gesperrt sind und in den
der Neutralstellung benachbarten Stellungen (K, H) entweder
eine Verbindung des Steueranschlusses (96) mit dem
Tank oder der Pumpe hergestellt ist.
2. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß
das Wegeventil (60) von einem Proportional-Wegeventil
gebildet ist, das in einer Neutralstellung (F) alle
Anschlüsse (68, 70, 72, 74) schließt, und daß der
Steuerdruck (x) über die Blende (92) vom jeweils höchsten
Lastdruck in den zum Verbraucher führenden Leitungen (80,
82) stromab des Proportional-Wegeventils (60) abgeleitet
ist, wobei der zwischen Blende (92) und Servoventil (30)
wirksame Druck mittels des 3-Stellungs-/Mehrwegeventils
(100) veränderbar ist.
3. Regelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das 3-Stellungs-/Mehrwegeventil (100)
ein vorzugsweise elektrisch angesteuertes Proportional-
Wegeventil ist.
4. Regelung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß
das Steuersignal (i2) des Proportional-Wegeventils (100)
abhängig von der Drehzahl (n) der Verstellpumpe (2) ist.
5. Regelung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber des Proportional-
Wegeventils (100) gegen die Kraft einer Feder (102) in der
Neutralstellung (I) zentrierbar ist.
6. Regelung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das in die Verbraucher-
Versorgungsleitung (4) eingegliederte Wegeventil (60)
elektrisch angesteuert ist.
7. Regelung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Servoventil (30) der
Differenzdruckregeleinrichtung ein 3/2-Servoventil ist,
das in der das Fördervolumen der Verstellpumpe (2)
vergrößernden ersten Stellung (A) eine zu einer
Arbeitskammer (32) der Verstellpumpe (2) führende Leitung
(34, 34A) zum Tank (T) entlastet und in der zweiten
Stellung (B) diese Leitung (34) bei gleichzeitiger Sperrung
des Tankanschlusses (28) mit der Pumpenleitung (4, 36)
verbindet.
8. Regelung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß
die zur Arbeitskammer (32) der Verstellpumpe (2) führende
Leitung (34A, 34) über ein Druckbegrenzungsventil (40)
geführt ist, das bei Überschreiten eines eingestellten
Pumpen-Maximaldrucks diese Leitung (34) mit Pumpendruck
beaufschlagt und einen Anschluß zum 3/2-Servoventil (30)
sperrt.
9. Regelung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckbegrenzungsventil von einem 3/2-Wegeventil
gebildet ist, dessen Ventilschieber gegen die Kraft einer
Feder (42) vom Pumpendruck (P) aus einer den Anschluß zur
Arbeitskammer (32) der Verstellpumpe (2) mit einem zum 3/2-
Servoventil (30) führenden anschlußverbindenden
Durchgangsstellung (C) in die weitere Stellung (D)
verschiebbar ist, in der ein Pumpendruckanschluß zur
Arbeitskammer (32) durchgeschaltet ist.
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