[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leistungsregelung von wenigstens Zwei
hydrostatischen Verstellpumpen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Derartige Vorrichtungen sind in der Praxis bekannt und beispielsweise auf Seite 9
des Technischen Merkblattes RD93010/03.87 der Firma Hydromatik GmbH unter der Bezeichnung
Cross-Sensing dargestellt. Die Leistungsregelung dieser bekannten Vorrichtung ist
eine Summenleistungsregelung
, die die vom Antriebsmotor zur Verfügung gestellte Gesamtantriebsleistung bedarfsorientiert
zwischen den beiden Verstellpumpen verteilt. Sie beruht wie jede Leistungsregelung
auf dem Prinzip der Verstellung des Fördervolumens der Verstellpumpen in Abhängigkeit
vom ersten Steuerdruck entlang einer hyperbolisch verlaufenden Kennlinie, so daß das
maximale Antriebsmoment bzw. bei konstanter Antriebsdrehzahl die maximale Leistungsaufnahme
der Verstellpumpen über den gesamten Arbeitsbereich im wesentlichen konstant bleibt.
[0003] Die den Leistungsregelventilen der bekannten Vorrichtung zugeordneten Federanordnungen
bestehen aus je einer Druckfeder, deren Einstellwert den Gegendruck und damit die
maximale Leistungsaufnahme der jeweiligen Verstellpumpe bestimmt. Der Gegendruck ist
so gewählt, daß jede Verstellpumpe auf 100 % Gesamtantriebsleistung eingestellt ist.
Diese Leistung kann von jeder Verstellpumpe solange übertragen werden, wie die am
zugeordneten Leistungsregelventil wirkende Druckdifferenz gleich dem eingestellten
Gegendruck ist, d.h. kein zweiter Steuerdruck ansteht, da die jeweils andere Verstellpumpe
keine Leistung beansprucht.
[0004] Mit zunehmender Leistungsaufnahme der letzteren Verstellpumpe verringert sich infolge
des entsprechend steigenden zweiten Steuerdrucks die Druckdifferenz am Leistungsregelventil
der ersteren Verstellpumpe und damit dessen Leistungseinstellung.
[0005] Sobald jedoch beide Verstellpumpen je 50 % der Gesamtantriebsleistung übertragen,
wird ihre Leistungsaufnahme auf diesen Wert beschränkt. Zu diesem Zweck ist eine entsprechende
Leistungsbeschränkung in Form von Drossel- und Ventileinrichtungen vorgesehen, die
eine Reduzierung der Leistungseinstellung der jeweils anderen Verstellpumpe verhindert.
Diese Einrichtungen sind konstruktiv vergleichsweise aufwendig und nicht Lieferbestandteil
der bekannten Vorrichtung. Sie werden vom Kunden nachträglich bei der Installation
der Leistungsregelungsvorrichtung und der Verstellpumpen in Fahrzeuge etc. mit eingebaut.
[0006] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden,
daß sie die Leistungsbeschränkung in konstruktiv vereinfachter Ausführung bereits
ab Werk als integralen Bestandteil enthält.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches
1 gelöst.
[0008] In konstruktiver Hinsicht umfaßt die Leistungsbeschränkung die ersten Druckfedern,
deren konstruktiver Aufwand vernachlässigbar ist, da sie anstelle der im Stand der
Technik üblichen Rückstellfedern für die Leistungsregelventile verwendet werden.
[0009] Die Funktion der Leistungsbeschränkung ergibt sich aus den Einstellwerten und der
Anordnung der ersten und zweiten, vorzugsweise verstellbar ausgebildeten Druckfedern
im Zusammenwirken mit dem jeweiligen zweiten Steuerdruck. Der die maximale Leistungsaufnahme
(100 % der Gesamtantriebsleistung) jeder Verstellpumpe bestimmende Gegendruck ist
erfindungsgemäß in einen ersten Gegendruck, d.h. den Einstellwert der ersten Druckfeder,
und einen zweiten Gegendruck, d.h. den Einstellwert der zweiten Druckfeder, aufgeteilt.
Dementsprechend ist auch die Druckdifferenz zwischen dem Gegendruck und dem zweiten
Steuerdruck in eine erste Druckdifferenz und eine zweite Druckdifferenz aufgeteilt.
Da der zweite Steuerdruck nur gegen die zweite, nicht jedoch gegen die erste Druckfeder
wirkt, bleibt die erste Druckdifferenz unverändert gleich dem Einstellwert der ersten
Druckfeder. Die am Leistungsregelventil jeder Verstellpumpe wirkende zweite Druckdifferenz
zwischen dem zweiten Steuerdruck und der zweiten Druckfeder ändert sich umgekehrt
proportional zur Leistungsaufnahme der jeweils anderen Verstellpumpe und ist gleich
Null, wenn diese Verstellpumpe die dem Einstellwert der zweiten Druckfeder entsprechende
Leistung aufnimmt. In diesem Fall steht dem ersten Steuerdruck lediglich die erste
Druckdifferenz, d.h. der Gegendruck der ersten Druckfeder entgegen, so daß die Leistungsaufnahme
der Verstellpumpe den mit diesem Gegendruck eingestellten Wert nicht überschreiten
kann, d.h. auf diesen beschränkt ist. Beide erste Druckfedern bestimmen somit die
Leistungseinstellungen, auf welche beide Verstellpumpen beschränkt werden, wenn der
Unterschied zwischen den von ihnen maximal aufgenommenen Leistungen ein Minimum ist,
beispielsweise gleich Null bei einer Leistungsbeschränkung auf 50 % für jede Verstellpumpe.
[0010] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung und zur Erzielung der hyperbolischen Regelkurve
ist je ein zweiarmiger Schwenkhebel mit einem ersten Hebelarm und einem zweiten Hebelarm
jedem Leistungsregelventil zugeordnet und liegt an dessen der ersten Druckfeder gegenüberliegenden
Seite mit dem ersten Hebelarm an, wobei der zweite Hebelarm zwischen einem ersten
und einem zweiten, ihm jeweils anliegenden Kolben angeordnet ist, der erste Kolben
im Stellkolben der als Stellzylinder ausgebildeten Stelleinrichtung senkrecht zu dessen
Bewegungsrichtung verschiebbar gelagert und vom ersten Steuerdruck in Richtung des
zweiten Hebelarmes beaufschlagt ist, und der zweite Kolben von der zweiten Druckfeder
entgegen dem zweiten Steuerdruck in Richtung des zweiten Hebelarmes beaufschlagt ist.
[0011] Nachstehend ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf den Schaltplan gemäß der einzigen Figur näher beschrieben.
[0012] Die Figur zeigt zwei hydrostatische Verstellpumpen 1 und 2, wie z.B. Axialkolbenpumpen
in Schrägscheibenbauweise, die über ein nicht gezeigtes Getriebe mit einem ebenfalls
nicht gezeigten Antriebsmotor konstanter Antriebsdrehzahl in mechanischer Antriebsverbindung
stehen. Nachstehend sind die den Verstellpumpen 1, 2 zugeordneten Bauteile bzw. Einrichtungen
bei Bedarf durch den Zusatz .1 bzw. .2 zum Bezugszeichen gekennzeichnet. Jede Verstellpumpe
1, 2 ist über je eine Saugleitung 3 und je eine Leckölleitung 4 an einen Tank 5 sowie
über je eine Arbeitsleitung 6.1 bzw. 6.2 an einen oder mehrere nicht gezeigte Verbraucher
angeschlossen.
[0013] Den Verstellpumpen 1, 2 ist je eine Stelleinrichtung in Form eines hydraulischen
Stellzylinders 7.1 bzw. 7.2 zur Verstellung ihrer Fördervolumina zugeordnet. In jedem
Stellzylinder 7 ist ein Stellkolben 8 verschiebbar angeordnet und über eine Kolbenstange
9 mit einem mit der Schrägscheibe der jeweiligen Verstellpumpe 1 bzw. 2 gekoppelten
Stellteil 10 verbunden. Jeder Stellkolben 8 begrenzt im jeweiligen Stellzylinder 7.1
bzw. 7.2 mit seiner (kleineren) Kolbenringfläche einen linken Zylinderraum 11 und
mit seiner (größeren) Kolbenfläche einen rechten Zylinderraum 12. Eine Vorspannfeder
13 im linken Zylinderraum 11 beaufschlagt den Stellkolben 8 im Sinne einer Verkleinerung
des rechten Zylinderraums 12 und damit im Sinne eines Ausschwenkens der jeweiligen
Verstellpumpe 1 bzw. 2 auf größeres Fördervolumen.
[0014] Jede Kolbenstange 9 umfaßt einen Kolbenstangenabschnitt kleineren und einen Kolbenstangenabschnitt
größeren Durchmessers. Letzterer ist mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet und an den
jeweiligen Stellkolben 8 angeformt. Sein mit dem Kolbenstangenabschnitt kleineren
Durchmessers verbundener Endbereich ragt aus dem jeweiligen Stellzylinder 7.1 bzw.
7.2 heraus und ist mit einer senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung verlaufenden Sackbohrung
versehen, in der ein Kolben 15.1 bzw. 15.2, nachstehend als erster Kolben bezeichnet,
verschiebbar gelagert ist.
[0015] Jeder erste Kolben 15.1, 15.2 ist von einem dem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung
6.1 bzw. 6.2 der jeweiligen Verstellpumpe 1 bzw. 2 entsprechenden Steuerdruck, nachstehend
als erster Steuerdruck bezeichnet, beaufschlagbar. Zu diesem Zweck ist je eine erste
Steuerdruckleitung 16.1, 17.1 bzw. 16.2, 17.2 bestehend aus je einem ersten Leitungsabschnitt
16.1 bzw. 16.2 und je einem zweiten Leitungsabschnitt 17.1 bzw. 17.2 vorgesehen. Der
erste Leitungsabschnitt 16.1 bzw. 16.2 verbindet die Arbeitsleitung 6.1 bzw. 6.2 mit
dem linken Zylinderraum 11 des jeweiligen Stellzylinders 7.1 bzw. 7.2. Über den zweiten,
im jeweiligen Kolbenstangenabschnitt 14.1 bzw. 14.2 verlaufenden Leitungsabschnitt
17.1 bzw. 17.2 ist der jeweilige linke Zylinderraum 11.1 bzw. 11.2 an die jeweilige
Sackbohrung angeschlossen.
[0016] Jeder erste Leitungsabschnitt 16.1, 16.2 führt den Arbeitsdruck in der jeweiligen
Arbeitsleitung 6.1 bzw. 6.2 als Stelldruck dem linken Zylinderraum 11 des jeweiligen
Stellzylinders·7.1 bzw. 7.2 zu und dient somit als Stelldruckleitung. Die rechten
Zylinderräume 12 sind über je einen Anschluß ebenfalls mit dem Arbeitsdruck als Stelldruck
beaufschlagbar.
[0017] Jeder Verstellpumpe 1, 2 ist je ein Leistungsregelventil 18.1 bzw. 18.2 in Form eines
drosselnden 3/2-Wegeventils mit je einem Schieber 19 zur Regelung der Stelldruckbeaufschlagung
des jeweiligen Stellzylinders 7.1 bzw. 7.2 zugeordnet. Jedes Leistungsregelventil
18.1, 18.2 ist mit einem Tankanschluß sowie je einem Anschluß an einen dritten Leitungsabschnitt
20.1 bzw. 20.2 und einen vierten Leitungsabschnitt 21.1 bzw. 21.2, die beide als Stelldruckleitungen
dienen, versehen. Jeder dritte Leitungsabschnitt 20 führt zum linken Zylinderraum
11 und jeder vierte Leitungsabschnitt 21 zum Stelldruckanschluß des rechten Zylinderraums
12 des jeweiligen Stellzylinders 7.1 bzw. 7.2.
[0018] Der Schieber 19 jedes Leistungsregelventils 18.1 bzw. 18.2 ist auf der in der Figur
linken Seite von einer einstellbaren ersten Druckfeder 22 in Richtung der gezeigten
Ausgangsstellung beaufschlagt, in der der Tankanschluß geöffnet und der Anschluß an
den dritten Leitungsabschnitt 20 geschlossen ist.
[0019] Auf der der ersten Druckfeder 22 gegenüberliegenden Seite jedes Leistungsregelventils
18.1 bzw. 18.2 ist je ein zweiarmiger, um je ein Schwenklager 32.1 bzw. 32.2 schwenkbarer
Schwenkhebel mit einem ersten Hebelarm 23.1 bzw. 23.2 und einem zweiten Hebelarm 24.1
bzw. 24.2 angeordnet. Der erste Hebelarm 23 liegt dem Schieber 19 des jeweiligen Leistungsregelventils
18.1 bzw. 18.2 an. Der zweite Hebelarm 24 ist zwischen dem ersten Kolben 15 und der
Kolbenstange 25 eines zweiten Kolbens 26, die ihm beide anliegen, angeordnet. Daher
ist die Anordnung der Kolben 15, 26 gegenüber dem zweiten Hebelarm 24 so getroffen,
daß der erste Steuerdruck gegen den Druck der ersten und der zweiten Druckfeder 22
bzw. 30 wirkt. Jeder zweite Kolben 26.1, 26.2 ist in je einem Zylinder 27.1 bzw. 27.2
verschiebbar gelagert und begrenzt mit seiner (kleineren) Kolbenringfläche einen Steuerraum
28 und mit seiner (größeren) Kolbenfläche einen Federraum 29, in dem eine einstellbare
zweite Druckfeder 30 angeordnet ist. Die Steuerräume 28.1, 28.2 der den beiden Verstellpumpen
1, 2 zugeordneten Zylinder 27.1 bzw. 27.2 sind über je eine zweite Steuerdruckleitung
31.2 bzw. 31.1 sozusagen über Kreuz mit der Arbeitsleitung 6.2 bzw. 6.1 der jeweils
anderen Verstellpumpe 2 bzw. 1 verbunden. Auf diese Weise ist der dem Leistungsregelventil
18.1 der Verstellpumpe 1 zugeordnete zweite Kolben 26.1 mit dem Arbeitsdruck in der
Arbeitsleitung 6.2 der Verstellpumpe 2 als zweiten Steuerdruck beaufschlagbar. Gleiches
gilt sinngemäß für den zweiten Kolben 26.2.
[0020] Nachstehend ist die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand einer Leistungsbeschränkung
der Verstellpumpen 1, 2 im Verhältnis von 60/40 beschrieben. Dementsprechend sind
die Druckfedern 22.1 sowie 30.2 auf 60 % und die Druckfedern 22.2 sowie 30.1 auf 40
% der vom Antriebsmotor zur Verfügung gestellten Gesamtantriebsleistung, d.h. auf
einen Wert entsprechend dem Quotienten aus 100 % Gesamtantriebsleistung und max. Fördervolumen
der jeweiligen Verstellpumpe, eingestellt. Die Leistungsregelventile 18.1, 18.2 befinden
sich in ihrer Ausgangsstellung, so daß beide Verstellpumpen 1,2 auf maximales Fördervolumen
eingestellt sind.
[0021] Beide Verstellpumpen werden durch den Antriebsmotor mit gleicher und konstanter Drehzahl
angetrieben. Wenn dabei die Verstellpumpe 2 beispielsweise keine Leistung aufnimmt
und dementsprechend der zweite Steuerdruck den Wert Null hat, ist die zweite Druckdifferenz
am zweiten Kolben 26.1 gleich dem Einstellwert der zweiten Druckfeder 30.1, so daß
das Leistungsregelventil 18.1 und damit die Verstellpumpe 1 auf 100 % Leistung eingestellt
ist.
[0022] Wenn nun die Verstellpumpe 1 diese eingestellte Leistung aufnimmt und bei entsprechender
Belastung durch den angeschlossenen Verbraucher die über den ersten Kolben 15.1 und
den Schwenkhebel 23.1, 24.1 auf das Leistungsregelventil 18.1 wirkende hydraulische
Kraft des Arbeitsdrucks in der Arbeitsleitung 6.1 und damit des ersten Steuerdrucks
die Einstellkraft der beiden Druckfedern 28.1 und 30.1 übersteigt, wird der Schieber
19.1 des Leistungsregelventils 18.1 nach links in die Regelstellung verschoben, in
der die beiden Zylinderräume 11.1 und 12.1 des Stellzylinders 7.1 miteinander verbunden
sind. Der Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung 6.1 beaufschlagt nun als Stelldruck die
größere Kolbenfläche des Stellkolbens 8.1 und verschiebt diesen unter Zurückschwenken
der Verstellpumpe 1 so lange nach links, bis Kraftgleichgewicht am Leistungsregelventil
18.1 herrscht. Dabei verkürzt sich die Hebellänge des zweiten Hebelarmes 24.1, so
daß der Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung 6.1 im gleichen Verhältnis ansteigen kann,
wie sich das Fördervolumen der Verstellpumpe 1 verringert. Das Produkt aus Arbeitsdruck
und Fördervolumen wird auf diese Weise konstant gehalten, d.h. die Verstellpumpe 1
entlang einer hyperbolischen Kennlinie geregelt.
[0023] Bei maximaler Leistungsaufnahme der Verstellpumpe 1 wirkt der Arbeitsdruck in der
Arbeitsleitung 6.1 über die zweite Steuerdruckleitung 31.1 als zweiter Steuerdruck
auf den zweiten Kolben 26.2 und reduziert die gegen den ersten Steuerdruck wirkende
Druckdifferenz gegenüber der zweiten Druckfeder 30.2 auf den Wert Null. Das Leistungsregelventil
18.2 und damit die Verstellpumpe 2 ist nun entsprechend dem Einstellwert der ersten
Druckfeder 22.2 auf 40 % der Gesamtantriebsleistung eingestellt.
[0024] Wenn nun die Verstellpumpe 2 diese Leistung von 40 % aufnimmt, wird ihr Fördervolumen
in der vorstehend anhand der Yerstellpumpe 1 bereits beschriebenen Weise verringert
und entlang einer hyperbolischen Kennlinie geregelt, wenn die hydraulische Kraft des
Arbeitsdrucks in der Arbeitsleitung 6.2 bei entsprechender Belastung durch den angeschlossenen
Verbraucher die Einstellkraft der ersten Druckfeder 22.2 übersteigt. Gleichzeitig
wirkt der Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung 6.2 über die zweite Steuerdruckleitung
31.2 als zweiter Steuerdruck auf den zweiten Kolben 26.1 und reduziert die gegen den
ersten Steuerdruck wirkende Druckdifferenz gegenüber der zweiten Druckfeder 30.1 auf
den Wert Null. Das Leistungsregelventil 18.1 und damit die Verstellpumpe 1 ist nun
entsprechend dem Einstellwert der ersten Druckfeder 22.1 auf 60 % der Gesamtantriebsleistung
eingestellt.
[0025] Wenn beide Verstellpumpen 1, 2 diese eingestellten Leistungswerte von 60 % bzw. 40
% der Gesamtantriebsleistung übertragen, sind sie auf diese Werte beschränkt, da die
Leistungseinstellung jeder Verstellpumpe auch bei Überschreiten des Einstellwertes
der zugeordneten zweiten Druckfeder 30 durch den der Leistungsaufnahme der jeweils
anderen Verstellpumpe entsprechenden zweiten Steuerdruck nicht reduziert wird; in
einem solchen Fall hebt die Kolbenstange 25 des vom zweiten Steuerdruck beaufschlagten
zweiten Kolbens 26 nämlich vom zweiten Hebelarm 24 ab, so daß die Leistungseinstellung
der jeweiligen Verstellpumpe durch die Leistungsaufnahme der jeweils anderen Verstellpumpe
nicht mehr beeinflußt werden kann.
[0026] Eine höhere Leistungsaufnahme durch eine der beiden Verstellpumpen ist nur dann möglich,
wenn die Leistungsaufnahme der jeweils anderen Verstellpumpe unter den Einstellwert
der ihr zugeordneten ersten Druckfeder 22 fällt.
1. Vorrichtung zur leistungsregelung von wenigstens zwei durch einen gemeinsamen Antriebsmotor
angetriebenen, in jeweils eine Arbeitsleitung fördernden hydrostatischen Verstellpumpen
durch Verstellung ihres Fördervolumens In Abhängigkeit vom Arbeitsdruck in beiden
Arbeitsleitungen mittels je einer mit einem Stelldruck beaufschlagbaren, in Richtung
maximalen Fördervolumens vorgespannten Stelleinrichtung,
mit je einem jeder Stelleinrichtung zugeordneten Leistungsregelventil, das von einem
dem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung der durch die Stelleinrichtung zu verstellenden
Verstellpumpe entsprechenden ersten Steuerdruck gegen eine Druckdifferenz in Richtung
einer Regelstellung beaufschlagt ist, in der das Leistungsregelventil die Stelldruckbeaufschlagung
der Stelleinrichtung in Richtung einer Verringerung des Fördervolumens der Verstellpumpe
entlang einer hyperbolischen Regelkurve regelt,
wobei die Druckdifferenz aus einem dem ersten Steuerdruck entgegenwirkenden Gegendruck
einer Federanordnung und einem dem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung der jeweils
anderen Verstellpumpe entsprechenden zweiten Steuerdruck resultiert und mit zunehmendem
zweiten Steuerdruck von einem vorgegebenen Maximalwert bis auf einen vorgegebenen
Minimalwert abfällt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federanordnung in eine erste und eine zweite Druckfeder (22,30) aufgeteilt
ist, daß die erste Druckfeder (22) auf eine dem Minimalwert (Δpmin) der Druckdifferenz und die zweite Druckfeder (30) auf eine der Differenz (Δpmax-Δpmin) zwischen dem Maximalwert (Δpmax) und dem Minimalwert (Δpmin) der Druckdifferenz entsprechende Kraft eingestellt ist, und daß die erste Druckfeder
(22) mit ihrer eingestellten Kraft und die zweite Druckfeder (30) mit einer mit zunehmendem
zweiten Steuerdruck abnehmenden Kraft das Leistungsregelventil (18.1 bzw. 18.2) beaufschlagen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und die zweite Druckfeder (22, 30) einstellbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß je ein zweiarmiger Schwenkhebel (23.1, 24.1 bzw. 23.2, 24.2) mit einem ersten
Hebelarm (23.1 bzw. 23.2) und einem zweiten Hebelarm (24.1 bzw. 24.2) jedem Leistungsregelventil
(18.1, 18.2) zugeordnet ist und an dessen der ersten Druckfeder (22) gegenüberliegenden
Seite mit dem ersten Hebelarm (23.1 bzw. 23.2) anliegt, und daß der zweite Hebelarm
(24.1 bzw. 24.2) zwischen einem ersten und einem zweiten, ihm jeweils anliegenden
Kolben angeordnet ist, wobei der erste Kolben (15.1 bzw. 15.2) im Stellkolben (8)
der als Stellzylinder (7.1 bzw. 7.2) ausgebildeten Stelleinrichtung senkrecht zu dessen
Bewegungsrichtung verschiebbar gelagert und vom ersten Steuerdruck in Richtung des
zweiten Hebelarmes (24.1 bzw. 24.2) beaufschlagt ist, und wobei der zweite Kolben
(26.1 bzw. 26.2) von der zweiten Druckfeder (30.1 bzw. 30.2) entgegen dem zweiten
Steuerdruck in Richtung des zweiten Hebelarmes (24.1 bzw. 24.2) beaufschlagt ist.