[0001] Die Leistungsregelung von hydraulischen Pumpen ist bereits bekannt und dient dazu,
die maximale Antriebsleistungsaufnahme zu begrenzen und damit eine Überlastung des
Antriebsmotors zu vermeiden. Durch die Leistungsregelung wird mit steigendem Druck
der Hydraulikflüssigkeit der Förderstrom entsprechend einer Hyperbel verringert. Bei
bisher bekannten Leistungsreglern konnte die ideale Hyperbel aber nur durch eine Kennlinie
angenähert werden, die sich aus Einzelstücken von Geraden entsprechend den Kraftweg-Linien
von Federkombinationen ergeben. Nachteilig an den bisherigen Leistungsreglern ist
ferner der Umstand, daß von der einmal eingestellten Leistung schwer auf eine andere
Leistung umgestellt werden kann. Ferner ist es nicht möglich, den Druck bei Erreichung
einer bestimmten Fördermenge abzuschneiden.
[0002] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, mit der es
leicht möglich ist, die gewünschte Leistung einzustellen bzw. zu verstellen, die Güte
der Regelung, insbesondere bei schnellen Druckänderungen, zu verbessern und gegebenenfalls
den Regelbereich innerhalb zulässiger Grenzen des Förderstromes und des Förderdruckes
zu halten.
[0003] Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Maßnahmen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche
beziehen sich auf Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
[0004] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei
zeigt:
Fig. 1 die Gesamtanordnung,
Fig. 2 ein Kennlinienfeld,
Fig. 3 eine Regelschaltung,
Fig. 4 eine Flügelzellenpumpe im Querschnitt, abgebrochen,
Fig. 5 die eine Hälfte einer Flügelzellenpumpe im Längs-, schnitt,
Fig. 6 die andere Hälfte der Flügelzellenpumpe im Längsschnitt,
Fig. 7 ein elektrisch einstellbares Druckbegrenzungsventil
[0005] Eine Flügelzellenpumpe 1 weist ein äußeres Gehäuse mit Ge- .häusehauptteilen 2, 3
auf, die druckmitteldicht miteinander verschraubt sind (Fig. 5, 6). Das Gehäuse 2,
3 weist einen Innenraum 4 auf, der genügend weit ist, einen Laufring 5 aufzunehmen
und ihn exzentrisch zu einem Rotor 6 zu verschieben. Der Rotor 6 ist mit einer Welle
6a drehfest verbunden, die in dem Gehäuse 2, 3 gelagert ist. Der Laufring 5 besitzt
einen kreiszylindrischen Innenraum 6a (Fig. 4), innerhalb welchem der Rotor 6 und
in dem Rotor geführte Flügel 7 angeordnet sind. Der Laufring 5 wird durch zwei sich
gegenüberstehende Kolben 8, 9 (Fig. 1) und eine Pendelstütze 10 (Fig. 4, 5, 6) abgestützt,
die radial zum Laufring 5 in zylindrischen Bohrungen des Gehäusehauptteils 2 geführt
sind. Das Gehäusehauptteil 2 (Fig. 6) weist einen Einlaßkanal 14 und einen Auslaßkanal
15 auf, die in axialer Richtung des Rotors 6 durch Andruckplatten 16, 17 hindurchgeführt
sind und in einen Saugbereich 18 bzw. einen Druckbereich 19 münden, welche zwischen
Laufring 5, Rotor 6 und den Flügeln 7 liegen und von den Andruckplatten 16, 17 sowie
weiteren Andruckplatten 20, 21 (Fig. 5) in axialer Richtung abgedichtet werden. Die
Andruckplatte 20 weist eine Bohrung 20a auf, die zu einem Druckpolsterraum 22 führt,
dessen Wirkfläche (parallel zur Schnittfläche in Fig. 4) größer ist als die Fläche
des Druckbereichs 19.
[0006] Die Verschiebung des Laufrings 5 erfolgt mit Hilfe der Kolben 8 und 9. Wenigstens
der Kolben 8 weist eine Feder 23 (Fig. 4) auf, die ihn in Anlage an dem Laufring 5
hält und diesen in der Fig. 4 nach rechts zu verschieben versucht. Demgegenüber versuchen
die Pumpenkräfte, den Laufring 5 in seine mittlere Lage (Exzentrizität null) zu verschieben.
Durch Einstellung einer Druckdifferenz zwischen der Rückseite 8a des Kolbens 8 und
dem Innenraum 4 kann die Exzentrizität des Laufrings 5 zum Rotor 6 verändert werden.
Wie ohne weiteres einsehbar, verändert sich der Förderstrom der Pumpe in Abhängigkeit
von dem Sinus der Exzentrizität und damit von der Lage der Kolben 8 und 9.
[0007] Die Druckdifferenz, unter welcher der Kolben 8 steht, wird durch einen Kompensator
30 bestimmt. Dieser enthält in einem Gehäuse 31, 32 wenigstens eine Feder 33 und einen
Schieberkolben 34, die als Druckwaage für den Pumpendruck wirken, der über Kanäle
25, 35 zugeführt wird. Über entsprechende Kanäle 36, 37, 38 wird dem Raum 8a entweder
Hydraulikflüssigkeit zugeführt oder abgeführt. Wenn der Förderdruck über die durch
die Feder 33 eingestellte Grenze ansteigt, wird der Raum 8a kurzzeitig mit dem drucklosen
Kanal 36 verbunden und somit die Füllmenge im Raum 8a hinter dem Kolben 8 erniedrigt,
so daß die Exzentrizität des Laufrings 5 zurückgeht und die Fördermenge der Pumpe
demnach entsprechend abnimmt.
[0008] Ein elektrischer Weg-Spannungs-Wandler 40 (Fig. 1) dient als Förderstrommesser der
Pumpe. Solche Weg-Spannungs-Wandler 40 sind an sich bekannt und am Markt erhältlich
(z.B. von der Firma ETO, Unteruhldingen/Bodensee, Bundesrepublik Deutschland). Der
Weg-Spannungs-Wandler 40 steht mit einem Abtaststift 41 in Verbindung mit dem Kolben
9. Die Lage des Kolbens 9 (ebenso wie die des Kolbens 8) ist ein Maß der Exzentrizität
des Laufrings 5. Der Weg-Spannungs-Wandler 40 gibt ein elektrisches Signal ab, welches
dem aufgenommenen Weg (der Exzentrizität des Laufrings 5) entspricht, also proportional
zum geförderten Hydraulikstrom ist.
[0009] An das Kompensatorgehäuse 31 ist ein elektrisch verstellbares, als Pilotventil wirksames
Druckbegrenzungsventil 45 (Fig. 1 und 7) befestigt, dessen Raum 46 in hydraulischer
Verbindung zur Förderleitung 15 der Pumpe 1 bzw. der Hochdruckleitung 35 im Kompensator
steht. Ein Ventilkegel 47 verschließt den Raum 46 und steht dabei unter dem Druck
einer Ventilfeder 48, deren Federwiderlager 49 axial einstellbar ist.
[0010] Hierzu dient ein Elektromagnet 50, dessen Anker 51 mit dem Federwiderlager 49 über
eine Stange 52 verbunden ist. Die Stange 52 trägt eine Platte 53, welche mit einem
zweiten Weg-Spannungs-Wandler 55 zusammenarbeitet, der als Druckbegrenzungsgeber dient.
Die axiale Lage des Ankers 51 und der Stange 52 bestimmen die Kraft der Ventilfeder
48 und damit .den Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils 45. Der zweite Weg-Spannungs-Wandler
55 gibt ein elektrisches Signal über den jeweils eingestellten Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils
45 ab.
[0011] Die Ausgangssignale der elektrischen Wandler 40 und 55 werden einer Regelschaltung
60 (Fig. 1) zugeführt, welche die angebotenen Werte mit einem Soll-Wert vergleicht
und einen elektrischen Strom als Stellgröße an den Elektromagneten 50 des Druckbegrenzungsventils
45 abgibt, wodurch dessen Ansprechgrenze laufend eingestellt wird. Die Regelschaltung
60 ist so gebaut, daß Linien konstanter Leistungen, z.B. 61,62, 63 (Fig. 2) gefahren
werden können. Es ist aber auch möglich daß die Regelschaltung außerdem Grenzen für
einen maximalen Druck 64 und/oder eine maximale Fördermenge 65 setzt. Fig. 3 zeigt
eine derartige Regelschaltung.
[0012] Eine Multiplikatorschaltung 70 weist zwei Eingänge 71, 72 auf, die mit den elektrischen
Wandlern 40 bzw. 55 verbunden sind. Die Multiplikatorschaltung 70 multipliziert die
Eingangsgrößen auf den Leitungen 71 und 72 miteinander und bildet auf der Ausgangsleitung
73 ein elektrisches Signal, welches der augenblicklichen Leistung der Pumpe 1 entspricht.
An einem Potentiometer 74 wird ein Leistungsvorgabesignal gebildet und über eine Leitung
75 einer Soll- Wert-Vergleichsschaltung 80 zugeführt. Das Ergebnis des Vergleichs
wird auf einer Ausgangsleitung 81 entweder direkt oder unter Zwischenfügung weiterer
Vergleicher einem Leistungsverstärker 90 zugeführt, der einen entsprechenden Strom
als Stellgröße über die Leitung 91 dem Elektromagneten 50 zuführt, so daß der passende
Ansprechwert des Druckbegrenzungsventils 45 eingestellt wird.
[0013] In Fig. 3'steht der elektrische Wandler 55 über eine Leitung 82 mit der Eingangsseite
eines Lageregelungsvergleichers 83 in Verbindung, dem außerdem das Signal auf der
Leitung 81 zugeführt wird. Wenn keine einstellbare Begrenzung des maximalen Druckes
und des maximalen Förderstromes (entsprechend den Linien 64 und 65 in Fig. 2) durch
die Regelschaltung 60'gewünscht wird, dann wird die Leitung 84 eingangsseitig mit
dem Leistungsverstärker 90 verbunden. In der Schaltung nach Fig. 3 ist aber die wählbare
Einstellung des maximalen Förderdruckes und -stromes vorgesehen und hierzu ist ein
Maximalstrom-Begrenzer-Vergleicher 85 mit Soll- wert-Vorgabe-Potentiometer 86 und
ein Druckabschneidung-Vergleicher 87 mit Druckbegrenzer-Sollwert-Potentiometer 88,
vorgesehen. Der Druckabschneidung-Vergleicher 87 vergleicht die ihm eingangsseitig
zugeführten Signale der,Vergleicher 83 und 85 sowie des Potentiometers 88 miteinander
und führt auf einer Ausgangsleitung 89 das Ergebnis des Vergleichs dem Leistungsverstärker
90 zu. Auf diese Weise ist es möglich, die Pumpe innerhalb des Leistungsfeldes zu
fahren, wie dieses durch die Linien 63, 64, 65 in Fig. 2 umgrenzt ist.
1. Anordnung mit Flügelzellenpumpe für einstellbare Leistung des Förderstromes, mit
folgendem Aufbau:
die Flügelzellenpumpe (1) weist eine hydraulische Verstelleinrichtung des Förderstroms
auf, die einen Kompensator (30) und einen Stellkolben (8) einschließt,
gekennzeichnet durch:
der Kompensator (30) steht in hydraulischer Verbindung (35, .46) mit einem elektrisch
verstellbaren Druckbegrenzungsventil (45), welches zufolge eines Magneten (50) eine
laufend einstellbare Ansprechgrenze aufweist;
eine Regelschaltung (60) ist zur Abgabe eines Stellgrößenstroms an den Magneten (50)
des elektrisch verstellbaren Druckbegrenzungsventils (45) vorgesehen, ist von einem
ersten elektrischen Wandler (40) für den Förderstrom der Pumpe sowie von einem zweiten
elektrischen Wandler (55) für die eingestellte Ansprechgrenze ansteuerbar und weist
einen Multiplikator (70) für die Wandlersignale, einen Sollwert-Vergleicher (80) zum
Vergleich des Multiplikator-Ausgangssignals mit einem Leistungsvorgabesignal (74)
und einen Ausgangsverstärker (90) für den Stellgrößenstrom auf.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Wandler (40) für den Förderstrom der Pumpe
aus einem Weg-Spannungs-Wandler besteht, der über Zwischenglieder (5, 9) mit der Bewegung
des Stellkolbens (8) gekoppelt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Wandler (55) für die eingestellte Ansprechgrenze
aus einem Weg-Spannungs-Wandler besteht, der die Stellung eines Federwiderlagers (49)
des Druckbegrenzungsventils (45) abtastet.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Sollwert-Vergleicher (80) ein Lageregelungs-Vergleicher
(83) nachgeschaltet ist, dem das Ausgangssignal des Sollwert-Vergleichers und des
elektrischen Wandlers (55) für die eingestellte Ansprechgrenze zugeführt werden.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsverstärker (90) ein Druckabschnddungs-Vergleicher
(87) vorgeschaltet ist, dem das Ausgangssignal des Sollwert-Vergleichers (80) bzw.
des Lagerregelungs-Vergleichers (83) und ein Druckbegrenzungs-Sollwert (88) zugeführt
werden.
6. Anordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckabschneidungs-Vergleicher (87) das Ausgangssignal
eines Maximalstrom-Begrenzer-Vergleichers (85) zugeführt wird.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Verstelleinrichtung der Pumpe (1) einen
Laufring (5) mit kreiszylindrischem Innenraum (5a) einschließt, der den Rotor (6)
samt den Flügeln (7) aufnimmt, und daß der Laufring (5) mittels des Stellkolbens (8)
in eine exzentrische Position zum Rotor (6) verschiebbar ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Stellkolben (9) vorgesehen ist, dessen Position
mittels des ersten elektrischen Wandlers (40) feststellbar und als Größe des Förderstromes
der Pumpe bewertbar ist.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 86(2) EPÜ.
1. Regelanordnung für eine hydrostatische Pumpe (1), die eine hydraulische Förderstrom-Verstelleinrichtung
einschließlich eines Stellkolbens (8) und eines Kompensators (30) aufweist, wobei
ein Förderstromsignal (71) durch eine Wegmessung (bei 9, 40, 41) und ein Drucksignal
(72) gebildet, in einem Multiplikator (70) miteinander multipliziert und daraus ein
Leistungssignal (73) gewonnen werden, welches nach Vergleich (80) mit einem Leistungsvorgabesignal
(74) und gegebenenfalls mit weiteren Signalen (86, 88) sowie nach Verstärkung die
hydraulische Förderstromeinstellung beeinflußt,
gekennzeichnet durch
folgende Merkmale:
der Kompensator (30) steht in hydraulischer Verbindung (35, 46) mit einem elektrisch
verstellbaren Druckbegrenzungsventil (45), welches zufolge eines Magneten (50) eine
laufend einstellbare Ansprechgrenze aufweist;
eine elektrische Regelschaltung (60) ist zur Abgabe eines Stellgrößenströms (91) an
den Magneten (50) des elektrisch verstellbaren Druckbegrenzungsventils (45) vorgesehen,
ist von einem ersten elektrischen Weg-Spannungs-Wandler (40) zur Abgabe des Förderstromsignals
(71) sowie von einem zweiten elektrischen Weg-Spannungs-Wandler (55) zur Abgabe eines
eingestellten Ansprechgrenzen-Signals (72) ansteuerbar und weist eine elektrische
Multiplikatorschaltung (70) für die elektrischen Wandlersignale, einen elektrischen
Sollwert-Vergleicher (80) zum Vergleich des elektrischen Leistungssignals (73) mit
dem - elektrischen - Leistungsvorgabesignal (74) und den elektrischen - Ausgangsverstärker
(90) für den Stellgrößenstrom (91) auf.
2. Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste elektrische
Wandler (40) über Zwischenglieder (5, 9) mit der Bewegung des Stellkolbens (8) gekoppelt
ist.
3. Regelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeicbnet, daß der zweite elektrische
Wandler (55) die Stellung eines Federwiderlagers (49) des Druckbegrenzungsventils
(45) abtastet.
4. Regelanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch.gekennzeichnet, daß dem Sollwert-Vergleicher
(80) ein elektrischer Lageregelungs-Vergleicher (83) nachgesschaltet ist, dem das
Ausgangssignal (81) des Sollwert-Vergleichers (80) und ein Signal (82) des zweiten
elektrischen Wandlers (55) zugeführt werden.
5. Regelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 bzw. 4.
dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsverstärker (90)
ein elektrischer Druckabschneidungs-Vergleicher (87) vorgeschaltet ist, dem das Ausgangssignal
(81 bzw. 84) des Sollwert-Vergleichers (80) bzw. des Lageregelungs-Vergleichers (83)
und ein Druckbegrenzungs-Sollwertsignal (88) zugeführt werden.
6. Regelanordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckabschneidungs-Vergleicher (87) das Ausgangssignal
eines Maximalstrom-Begrenzer-Vergleichers (85) zugeführt wird.
7. Regelanordnung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die hydraulische Verstelleinrichtung
der Pumpe (1) einen Laufring (5) mit kreiszylindeischem Innenraum (5a) einschließt,
der den Rotor (6) samt den Flügeln (7) aufnimmt, und wobei der Laufring (5) mittels
des Stellkolbens (8) in eine exzentrische Position zum Rotor (6) verschiebbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Stellkolben (9) vorgesehen ist, dessen Position
mittels des ersten elektrischen Wandlers (40) ferstellbar und als Größe des Förderstromes
der Pumpe bewertbar ist.