[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehmomenten-Regeleinrichtung für eine verstellbare
Hydropumpe mit einem hydraulischen Servostellgerät zur stufenlosen Einstellung der
Pumpenfördermenge, wobei die Fördermengeneinstellung in Abhängigkeit von dem Förderdruck
der Hydropumpe und einem Druck in einer Betriebsdruck-Steuerleitung bestimmt ist,
und bei der das Stellgerät eine das Pumpenstellglied in Richtung maximaler Fördermenge
stellende Feder enthält und mindestens einen auf das Pumpenstellglied in Richtung
einer Fördermengenverringerung wirkenden Kolben aufweist, dessen Kolbenfläche über
ein hydraulisch betätigtes Steuerventil mit dem Förderdruck beaufschlagbar oder mit
dem Ablauf verbunden ist, und die Betätigung des Steuerventiles durch den Druck in
der Betriebsdruck-Steuerleitung erfolgt.
[0002] Zweck eines Momentenreglers ist es, das Aufnahmemoment einer Hydropumpe konstant
zu halten. Es gilt die Beziehung, daß das Produkt aus Betriebsdruck und Hubvolumen
der Pumpe konstant sein muß. Ein Maß für das Hubvolumen einer H
ydro- pumpe ist die Stellung des die Pumpenfördermenge einstellenden Pumpenstellgliedes.
[0003] Eine Fördermengen-Regeleinrichtung der eingangs genannten Art, die auch mit einer
Momentenregelung kombiniert sein kann, ist beispielsweise aus der, DE-AS 15 28 55o
bekannt. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fördermengen-Einstelleinrichtung der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, daß zusätzlich eine Momentenregelung geschaffen ist.
[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen,
daß ein Momentenventil vorgesehen ist, dessen Schließkraft von einer Meßfeder/Meßfedersatz
bestimmt ist, die/der mit dem Pumpenstellglied verbunden ist und in Abhängigkeit von
der Fördermengeneinstellung vorgespannt wird und das Momentenventil die Betriebsdruck-Steuerleitung
in Abhängigkeit vom Druck in der Betriebsdruck-Steuerleitung und der Vorspannung der
Meßfeder mit dem drucklosen Ablauf verbindet.
[0005] Leistungsregeleinrichtungen mit Momentventilen, die einerseits von einem durch das
Pumpenstellglied vorgespannten Meßfedersatz und andererseits von einem dem Betriebsdruck
der Pumpe proportionalen Druck beaufschlagt sind, sind ansich aus der DE-AS 2o 38
968 bekanntgeworden. Die Einstellung der Momentenkennlinie erfolgt bei dieser bekannten
Regelung über ein Drosselsystem durch Absenken des Betriebsdruckes, welcher auf das
Momentenventil wirkt. Dies führt zu erheblichen Verlusten. Weitere Verluste treten
dadurch ein, daß bei Ausschwenkung der Pumpe das Stellmittel vor der Kolbenfläche
im Stellgerät über eine Drossel verdrängt werden muß.
[0006] Demgegenüber ist bei der vorliegenden Erfindung dem Momentenventil das als Druckwaage
wirkende, primär der Fördermengeneinstellung dienende Steuerventil nachgeschaltet.
Dies hat den Vorteil, daß unterhalb der ansprechenden Momentenregelung am Momentenventil
die Förderstromeinstellung unbeeinflußt bleibt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil
der Erfindung ist, daß kurze Ausschwenkzeiten (Einstellzeiten für die Pumpe auf maximale
Fördermenge) ermöglicht sind, da der Stellkolben des Stellgerätes unmittelbar mit
dem Ablauf verbunden werden kann. Trotzdem ist eine verlustarme Regelung gegeben,
da im Gegensatz zum genannten Stand der Technik, DE-AS 2o 38 968, die Momentenkennlinie
nicht durch ein Drosselsystem durch Absenken des Betriebsdruckes festgelegt wird,
sondern ausschließlich durch Veränderung der Federvorspannung am Momentventil, das
heißt durch Auslegung der Meßfeder bzw. des Meßfedersatzes.
[0007] Die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung des Momentenventiles in einer Fördermengenregelung
gestattet es in weiterer Ausbildung der Erfindung, daß das Momentenventil als gesonderte
Baugruppe an der Hydropumpe befestigt werden kann und ein Mitnehmerstift des Pumpenstellgliedes
am Momentenventil zur Änderung der Vorspannung der Meßfeder/Meßfedersatzes in Abhängigkeit
von der Fördermengeneinstellung angreift. Ein solches Momentenventil kann für Pumpen
unterschiedlicher Größe und Leisung verwendet werden, wobei diese Pumpen lediglich
im Verstellweg für das Pumpenstellglied übereinstimmen müssen, also beispielsweise
im Schwenkwinkel bei verstellbaren Schrägachsenpumpen. Eine zweckmäßige Ausgestaltung
eines solchen Momentenventiles sind in den Ansprüchen 4 und 5 gekennzeichnet.
[0008] Da bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die Momentenkennlinie allein durch Auslegung
der Charakteristik der Meßfeder bzw. des Meßfedersatzes bestimmt ist, ergibt sich
eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung, wenn im Momentenventil der
Anschlag für die Meßfeder/Meßfedersatz mittels einer Handhabe von außen einstellbar
ist. Durch die von außen einstellbare Meßfeder bzw. Meßfedersatz können beliebig viele
unterschiedliche Momentenkennlinien vorgewählt werden und auch während des Betriebes
eingestellt bzw. verstellt werden, was besonders bei der optimalen Anpassung des Pumpenmomentes
an das Moment der die Pumpe antreibenden Antriebsmaschine von Vorteil ist. Eine schnelle
Anpassung an beliebige Anwendungsfälle ist ermöglicht.
[0009] In weiterer Ausbildung kann zweckmäßig der Anschlag im Momentenventil stirnseitig
am Ventilgehäuse angeordnet und für den Austausch der Meßfeder/Meßfedersatzes lösbar
sein.
[0010] In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist die Momentenregeleinrichtung auch
als Summenregelung für zwei oder mehrere antriebsseitig mechanisch gekoppelte Hydropumpen
geeignet, wenn erfindungsgemäß daß das Schließglied des Momentenventiles jeder Pumpe
von der Summe des Druckes in der Betriebsdruck-Steuerleitung der einzelnen Pumpe und
dem Druck in der Betriebsdruckleitung der anderen Pumpe/Pumpen beaufschlagt ist und
daß jedes Momentenventil die Betriebsdruck-Steuerleitung seiner Pumpe in Abhängigkeit
vom Summen-Betriebsdruck und der Vorspannung seiner Meßfeder mit dem drucklosen Ablauf
verbindet. Dazu weisen die Schließglieder der Momentenventile mehrere Meßflächen auf,
die parallel wirken und jeweils vom Betriebsdruck einer der Pumpen beaufschlagt sind.
[0011] Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der beiliegenden
Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 schematisch eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung für eine Hydropumpe,
Figur 2 schematisch im Schnitt und im Ausschnitt ein auf einer Hydropumpe angebrachtes
Momentenventil gemäß der Erfindung,
Figur 3 schematisch die erfindungsgemäße Regeleinrichtung für zwei antriebsseitig
gekoppelte Hydropumpen, und
Figur 4 schematisch im Ausschnitt und in vergrößerter Darstellung das Momentenventil
mit einem Schließglied mit mehreren Meßflächen.
[0012] Die Hydropumpe 1 wird über die Welle 2 durch einen nicht- dargestellten Antrieb angetrieben.
Handelt es sich bei der Hydropumpe 1 beispielsweise um eine verstellbare Axialkolbenpumpe,
besteht das Pumpenstellglied aus einem Schwenkglied 3, dessen Schwenkwinkel α dem
Hubvolumen der Hydropumpe 1 proportional ist. Das nicht näher dargestellte Servostellgerät
zur Einstellung des Schwenkwinkels α umfaßt eine Feder 4 und einen druckbeaufschlagbaren
Stellkolben 5, wobei die Feder 4 die Hydropumpe 1 in Richtung maximalem Schwenkwinkel
α , das heißt maximalem Fördervolumen einstellt. Ein Stellkolben 6 des Stellgerätes,
der auch mit dem Kolben 5 funktionell vereinigt sein kann, übernimmt die Rückstellfunktion
in Richtung kleinerer Schwenkwinkel α. Seine Kolbenfläche ist wesentlich größer als
die des Stellkolbens 5. Der-auf den Kolben 6 wirkende Steuerdruck in der Leitung 7
wird über ein Steuerventil 8 und die Leitung 9 von der Förderdruckleitung 1o der Hydropumpe
1 abgenommen. Mit dem Steuerventil 8 in Reihe liegt ein übliches Druckbegrenzungsventil
11. Das Steuerventil 8 ist als Druckwaage ausgebildet und einerseits vom Förderdruck
beaufschlagt und andererseits von einem Steuerdruck in der Betriebsdruck-Steuerleitung
12, welche den Betriebsdruck der Hydropumpe 1 hinter einer den Steuerstrom begrenzenden
Drossel 13 von der Betriebsdruckleitung 14 nach einer gegebenenfalls verstellbaren
Förderstromdrossel 15 abnimmt.
[0013] Ein Momentenventil 16 ist einerseits vom Druck in der Steuerleitung 12 beaufschlagt
und andererseits von einer Meßfeder bzw. Meßfedersatz 17, dessen Vorspannung durch
die Stellung des Kolben 6 bzw. des
Pumpenstellgliedes 3 bestimmt ist. Das Momentenventil 16 kann die Steuerleitung 12
mit dem drucklosen Ablauf 18 verbinden.
[0014] Erreicht der Betriebsdruck in der Steuerleitung 12 den am Momentenventil 16 eingestellten
Wert, so daß dieses beginnt zum Ablauf zu öffnen, entsteht über die Drossel 13 ein
Druckgefälle am Steuerschieber des,Steuerventiles 8. Der Steuerschieber wird in die
Schaltposition II verschoben und versorgt den Kolben 6 mit Steuerdruck, so daß dieser
bestrebt ist, das Stellglied 3 der.Hydropumpe 1 in Richtung kleinerer Fördermengen
zu verstellen. Dabei wird die Meßfeder 17 bzw. der Meßfedersatz des Momentenventiles
16 vorgespannt. Die Meßfedern bzw. der Meßfedersatz ist in ihrer Federcharakteristik
so ausgebildet, daß je nach Vorspannung eine Hüllkurve in der theoretisch gewünschten
Leistungshyperbel entsteht. Einem definierten Betriebsdruck in der Leitung 1o entspricht
ein vorgegebener Schwenkwinkel α . Die Fördermengeneinstellung der Hydropumpe 1 in
dem Bereich, in welchem die Momentenregelung, das heißt das Momentenventil 16'noch
nicht angesprochen hat, erfolgt in üblicher Weise über die Fördermengeldrossel 15
und bedarf keiner besonderten Erläuterung.
[0015] In Figur 2 ist eine Ausführungsform eines Momentenventiles 16 in seiner Zuordnung
zu dem schwenkbaren Pumpenstellglied einer Schrägachsen-Axiälkolbenpumpe dargestellt.
Die Pumpe ist im einzelnen nicht näher erläutert. Das schwenkbare Stellglied weist
einen in das Momentenventil 16 ragenden Mitnehmerstift 2o auf. Das Momentenventil
16 ist bei der gezeigten Ausführungsform als in einem Ventilgehäuse 21 angeordnetes
Sitzventil ausgebildet mit einem Ventilkegel 22 als Schließglied, welches von einem
aus den Federn 23 und 24 gebildeten Meßfedersatz 17 beaufschlagt ist. Der Ventilsitz
für den Ventilkegel 22 ist an einem in dem Ventilgehäuse 21 verschiebbar angeordneten
Ventilkörper 25 ausgebildet, an welchem der Mitnehmerstift 2o des Pumpenstellgliedes
angreift. Der Ventilkörper ist von einer Feder 26 beaufschlagt, welche im Ventilgehäuse
21 abgestützt ist und den Ventilkörper 25 formschlüssig mit dem Mitnehmerstift 2o
in Eingriff hält. Die Feder 23 des Meßfedersatzes 17 ist an einem Anschlag 27 abgestützt
und die Feder 24 an einer Stellschraube 28 in dem Anschlag 27.
[0016] Der Anschlag 27 ist stirnseitig in das Ventilgehäuse 21 eingeschraubt. Durch die
Drehstellung des Anschlages 27 ist die Vorspannung des Meßfedersatzes 17 und damit
die Lage der gewünschten Momentenkennlinien sowie der Ansprechpunkt des Momentenventiles
16 einstellbar. Dazu weist der Anschlag 27 eine Handhabe 29 auf. Der Verlauf der Momentenkennlinien
bzw. der Federcharakteristik kann durch Veränderung der Vorspannung der Feder 24 mit
Hilfe der Stellschraube 28 erfolgen.
[0017] Der in der Betriebsdruck-Steuerleitung 12 anstehende Druck wirkt durch den Kanal
3o in dem Ventilkörper 25 auf das Schließglied 22 gegen die Kraft des Meßfedersatzes
17. Die Weite des Ventilsitzes bestimmt dabei die für den Druck in der Leitung 12
wirksame Meßfläche am Schließglied 22. Übersteigt die durch den Druck in der Leitung
12 auf die Meßfläche ausgeübte Kraft die Vorspannkraft des Meßfedersatzes 17, hebt
der Ventilkegel des Schließgliedes 22 vom Ventilsitz im Ventilkörper 25 ab und öffnet
die Steuerleitung,32 zum drucklosen Ablauf, gebildet durch den Innenraum 31 des fest
mit der Hydropumpe verbundenen Ventilgehäuses 21, wobei der Innenraum 31 mit dem drucklosen
Innenraum 32 der Hydropumpe in Verbindung steht.
[0018] Durch die Bewegung des Pumpenstellgliedes in Richtung kleinerer Fördermengen bewegt
der Mitnehmerstift 2o den Ventilkörper 25 in Figur 2 nach rechts gegen das Schließglied
22 und erhöht damit die Vorspannung des Federsatzes 17 entsprechend dem gewünschten
Verlauf der Momentenkennlinie.
[0019] In Figur 3 ist die erfindungsgemäße Regeleinrichtung als Summenmomentenregelung für
zwei Hydropumpen 33, 34 dargestellt, deren Antriebswellen direkt oder über ein entsprechendes
Verteilergetriebe 35 (nur schematisch durch einen Strich angedeutet) von einer gemeinsamen
nicht dargestellten Antriebsmaschine angetrieben werden. Die Regeleinrichtungen für
die einzelnen Pumpen entsprechen der in Figur 1 dargestellten Regeleinrichtung. Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals erläutert.
Lediglich die in Figur 1 mit 16 bezeichneten Momentenventile sind hier als Summenmomentenventile
36 ausgebildet und unterscheiden sich von dem Momentenventil 16 dadurch, daß das Schließglied
22 gemäß Figur 4 eine zusätzliche Meßfläche 37 aufweist. Auf diese Meßfläche 37 wirkt
jeweils über eine Steuerleitung 38, 39 der Betriebsdruck der anderen Pumpe. Das Ansprechen,
das heißt öffnen der
Momentenventile 36 für das Steuerdruckmittel in den Leitungen 12 zum drucklosen Ablauf
erfolgt somit in Abhängigkeit von der Summe der Betriebsdrücke. Solche Regelungen
sind zum Beispiel erforderlich, wenn zwei Hydropumpen von einer gemeinsamen Antriebswelle
oder über ein Verteilergetriebe angetrieben werden und die Summe beider Aufnahmemomente
der Pumpen das Antriebsmoment nicht überschreiten darf.
1. Drehmomenten-Regeleinrichtung für eine verstellbare Hydropumpe mit einem hydraulischen
Servostellgerät zur stufenlosen Einstellung der Pumpenfördermenge, wobei die Fördermengeneinstellung
in Abhängigkeit von dem Förderdruck der Hydropumpe und einem Druck in einer Betriebsdruck-Steuerleitung
bestimmt istund bei der das Stellgerät eine das Pumpenstellglied in Richtung maximaler
Fördermenge stellende Feder enthält und mindestens einen auf das Pumpenstellglied
in Richtung einer Fördermengenverringerung wirkenden Kolben aufweist, dessen Kolbenfläche
über ein hydraulisch betätigtes Steuerventil mit dem Förderdruck beaufschlagbar oder
mit dem Ablauf verbunden ist, und die Betätigung des Steuerventiles durch den Druck
in der Betriebsdruck-Steuerleitung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Momentenventil (16, 36) vorgesehen ist, dessen Schließkraft von einer Meßfeder/ Meßfedersatz
(17) bestimmt ist, die/der mit dem PumpenStellglied (3) verbunden ist und in Abhängigkeit
von der Fördermengeneinstellung vorgespannt wird und das Momentenventil (16, 36) die
Betriebsdruck-Steuerleitung (12) in Abhängigkeit vom Druck in der Betriebsdruck-Steuerleitung
(12) und der Vorspannung der Meßfeder (17) mit dem drucklosen Ablauf (18) verbindet.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf das Steuerventil
(8) und das Momentenventil (16) bzw. deren Schließglieder wirkende Druck in der-Betriebsdruck-Steuerleitung
(12) als Druck hinter einer Drossel (13) in der von der Betriebsdruckleitung (14)
der Pumpe (1) abzweigenden Steuerleitung abgenommen ist und aufstrom der Abzweigung
der Steuerleitung (12) eine gegebenenfalls veränderbare FörderstromDrossel (15) in
der Betriebsdruckleitung vorgesehen ist.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Momentenventil
(16, 36) als gesonderte Baugruppe an der Hydropumpe (1) befestigt ist und ein Mitnehmerstift
(2o) des Pumpenstellgliedes am Momentenventil (16, 36) zur Änderung der Vorspannung
der Meßfeder/ Meßfedersatzes (17) in Abhängigkeit von der Fördermengeneinstellung
angreift.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Momentenventil
(16) als Sitzventil ausgebildet ist, bei dem das als Ventilkegel ausgebildete Schließglied
(22) von der Meßfeder bzw. dem Meßfedersatz (17) beaufschlagt ist, die/der sich anderseits
an einem verstellbaren Anschlag (27) im Ventilgehäuse (21) abstützt, und bei dem der
Ventilsitz in einem verschiebbaren Ventilkörper (25) angeordnet ist, an welchem der
Mitnehmerstift (2o) angreift.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper
(25) von einer Feder belastet ist, welche ihn in formschlüssiger Anlage an dem Mitnehmerstift
(2o) hält.
6. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (27)
für die Meßfeder/Meßfedersatz mittels einer Handhabe (29) von außen einstellbar ist.
7. Regeleinrichtung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag
(27) stirnseitig am Ventilgehäuse (21) angeordnet und für den Austausch der Meßfeder/Meßfedersatzes
(17) lösbar ist.
8. Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Summenregelung für
zwei oder mehrere antriebsseitig mechanisch gekoppelte Hydropumpen,-dadurch gekennzeichnet,
daß das Schließglied (22) des Momentenventiles jeder Pumpe (33, 34) von der Summe
des Druckes in der Betriebsdruck-Steuerleitung (12) der einzelnen Pumpe und dem Druck
in der Betriebsdruckleitung (14) der anderen Pumpe/Pumpen beaufschlagt ist und daß jedes Momentenventil
(36) die Betriebsdruck-Steuerleitung (12) seiner Pumpe in Abhängigkeit vom Summen-Betriebsdruck
und der Vorspannung seiner Meßfeder (17) mit dem drucklosen Ablauf (18) verbindet.
9. Regeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließglieder
der Momentenventile mehrere Meßflächen aufweisen, die parallel wirken und jeweils
vom Betriebsdruck einer der Pumpen beaufschlagt sind.