DE2551088C2 - Vorrichtung zur Mengen- und Druckregelung für Verstellpumpen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mengen- und Druckregelung für Versleüpumpen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei der bekannten Mengen-Druckregelung nach der DE-OS 19 22 145 wird neben dem Ventilkolben des Ventils für die Mengenregelung auch der Venlilkolben des den Druck regelnden Ventils vom Druck vor der Meßblende in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Damit entspricht der Verbraucherdruck nicht dem Pumpendruck, sondern ist um den Betrag der an der Meßblende auftretenden Druckdifferenz kleiner als der eingestellte Pumpendruck.

Erst wenn die Fördermenge der Pumpe gegen Null absinkt, steigt der Verbraucherdruck an und entspricht dem Pumpendruck sobald die Fördermenge der Pumpe den Wert Null erreicht hat. Ferner ist die vom Druckregler vom Verstellkolben der Pumpe abzuregelnde Steuerflüssigkeitsmenge über den Mengenregler zum Tank zu leiten. Dies bewirkt im Übergangsbereich von der Druck zur Mengenregelung ein instabiles Verhalten der Regelung. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei fallendem Druck der Druckregler in Richtung Tank öffnet, während der Mengenregler bei fallendem Druck in Richtung Tank schließt. Druck- und Mengenregler wirken somit im Übergangsbereich in ihrer Wirkung gegenläufig. Da weiter bei dieser bekannten Pumpenregelung der vom Pumpendruck unmittelbar beaufschlagte kleine Verstellkolbcn die Pumpe in Richtung größerer Fördermenge verstellt, während der große vom geregelten Steuerdruck beaufschlagte Verstellkolben die Pumpe in Richtung kleinerer Fördermenge verstellt, wird infolge der Trägheit die Regelung die Fördermenge der Pumpe bei einem plötzlichen Druckanstieg an der Pumpe und damit auch am kleinen Ve^rstellkolben die Fördermenge der Pumpe zunächst erhöht, bis sie über den großen Verstellkolben auf eine dem Druckanstieg entsprechenden geringeren Betrag entgegen der Kraft des kleinen Verstellkolbens eingestellt wir±

Nach der DE-OS 20 49 884 ist eine weitere Pumpenregelung bekanntgeworden, bei der ein Leistungsregler mit einem Mengenregler kombiniert ist Der Leistungsregler wird ebenfalls vom Druck vor der Meßblende beaufschlagt, so daß der Druck am Verbraucher wie bei der vorbekannten Regelung ebenfalls um den Betrag der Druckdifferenz an der Meßblende geringer ist als der Pumpendruck und erst bei Fördermenge Null dem Pumpendruck entspricht Die Steuerflüssigkeit wird dem Leistungsregler über den Mengenregler zugeführt und von diesem weiter zum Verstellkolben der Pumpe. Dies hat im Übergangsbereich zwischen Mengen- und Leistungsregelung ebenfalls ein instabiles Regelverhalten zur Folge, da bei steigendem Druck die damit verbundene erhöhte Leckage in der Pumpe die Nutzfördermenge verringert und dadurch die Druckdifferenz an der Meßblende entsprechend kleiner wird, was wiederum ein weiteres öffnen des Mengenreglers in Richtung des größeren Verstellkolbens nach sich zieht, während der Leistungsregler bei steigendem Druck die Verbindung in Richtung des Verstellkolbens weiter schließt Diese gegenläufige Wirkung von Mengen- und Leistungsregelung im Übergangsbereich zwischen Mengen- und Leistungsregelung begründen Instabilitäten der Regelung.

Eine Optimierung der Mengen- und Druckregelung

ist bei diesen bekannten Regelungen ausgeschlossen.

Ferner verändert bei diesen bekannten Regelungen die Einstellung des Meßdruckabfalles an der Meßblende den niedrigst einstellbaren Nullhubdruck.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zur Mengen- und Druckregelung für Versteilpumpen, die zur Erzielung eines guten statisehen und dynamischen Verhaltens der Regelung auch im Übergangsbereich zwischen Druck- und Mengenregelung und umgekehrt eine unabhängige Optimierung der Mengen- und Druckregelung gestattet. Dies wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.

Die Steuerflüssigkeit dem Verstellkolben der Pumpe über eine feste Drossel zuzuführen, ist durch die DE-OS 23 49 124 bekannt, und zwar in Verbindung mit einer einfachen Drucksteuerung.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem Unteranspruch.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Abbildung der Zeichnung schematisch dargestellt. Die mit 1 bezeichnete Verstellpumpe weist einen Hubring 11 auf, der in der einen Verschieberichtung von einem Verstellkolben 10 und in der anderen Verschieberichtung von einem Verstellkolben 9 beaufschlagt ist. Die Stirnseite 10a des Verstellkolbens 10 wird über die Verbindungsleitung 16 unmittelbar vom Pumpendruck als Steuerdruck beaufschlagt. Die Stirnseite 9a des Verstellkolbens 9 wird über die Verbindungsleitung 17 von einem von dem Regelventil 18 festgelegten Steuerdruck bzw. über die weitere Verbindungsleitung 17a von einem von dem Steuerventil 19 festgelegten Steuerdruck h"> beaufschlagt. Der Regelkolben 4 des Regelventils 18 wird an der einen Stirnseite 4a über die Verbindungsleilutig 20 und Druckleitung la unmittelbar vom Pumpendruck und an der gegenüberliegenden Stirnseite 4b von

der Kraft der Feder 5 sowie über die Verbindungsleitung 23 von einem gegenüber dem Pumpendruck kleineren Druck beaufschlagt, und zwar entsprechend dem an der Meßblende 2 sich einstellenden D.uekgefälle. Der Regelkolben 4 weist eine Sackbohrung 4c mit einer blendenartigen Verengung 7 auf, wobei die Sackbohiung von einer querverlaufenden Bohrung 4d geschnitten ist. Damit steht der Ventilraum 18s ebenfalls unmittelbar über dem Kolbenraum iSb und Verbindungslcilung 20 mil der Druckleitung -la in Verbindung. Solange das Produkt aus dem am Regelkolben 4 wirkenden entgegen der Kraft der Feder 5 gerichteten Druckgefälle und der wirksamen Querschnittsfläche 4a des Steuerkolbens 4 kleiner ist als die Kraft der Feder 5, nimmt der Steuerkolben 4 seine gezeigte Ausgangsstellung ein, in der der Ventilraum 18a über die Steuerkante 6 des Sieuerkolbens 4 zu der Abflußleitung 8 abgeschlossen ist und damit an der Stirnseite 9a des Verstellkolbens 9 derselbe Druck herrscht wie an der Stirnseite 10.-/ des Kolbens 9. Dadurch, daß der Verstellkolben 9 eine größere wirksame Querschnittsfläche aufweist als der Vcrstellkolben 10, verschiebt sie!) bei Druckglcichheil an beiden Verstellkolben der Hubring 11 in Richtung des Verstellkolbens 10, in der sich die Fördermenge der Pumpe 1 vergrößert. Sobald das Produkt aus dem an der Meßblende 2 auftretenden und am Regelkolben 4 wirkende Druckgefälle und dem wirksamen Querschnitt 4a des Regelkolbens 4 größer ist als die Kraft der Feder 5, verschiebt sich der Regelkolben 4 entgegen der Kraft der Feder 5 und verbindet über die Steuerkante 6 den Venlilraum 18a mit der Abflußleitung 8. Durch die damit verbundene Verminderung des Druckes im Venlilraum 18a und somit auch durch die geringere Druckbeaufschlagung des Kolbens 9 verschiebt sich der Hubring 11 in Richtung des Kolbens 9, d. h., in Richtung kleinerer Fördermenge, und zwar so weit, bis das an der Meßblende 2 auftretende Druckgefälle in Verbindung mit mit dem Querschnitt des Regelkolbens 4 der Kraft der Feder 5 entspricht. Hierbei nimmt der Regelkolben 4 eine Regelstellung ein, in der der hiervon festgelegte dem Kolben 9 beaufschlagende Druck im Ventilraum 18a mit der wirksamen Querschnittsfläche 9a des Kolbens 9 dasselbe Produkt bildet, wie der aus dem den Kolben 10 beaufschlagende Pumpendruck mit der wirksamen Querschnittsfläche 10a des Kolbens 10. Ändert sich das Druckgefälle an der Meßblende 2 und damit auch die Durchflußmenge, nimmt zwangsläufig der Regelkolben 4 eine neue Regellage ein, in der ein solcher Steuerdruck für den Verstellkolben 9 erzeugt wird, daß dieser den Hubring in eine Stellung verschiebt, in der infolge der damit sich ändernden Fördermenge der Pumpe 1 das ursprüngliche Druckgefälle an der Meßblende und damit auch die ursprüngliche D'irchflußmenge wieder hergestellt wird.

Steigt der Druck am bzw. vor dem Verbraucher 3 auf einen Wert der über dem Einst.ellwert der den Steuerkolben 14 des Steuerventils 19 in Schließstellung belastenden Feder 12 liegt, verschiebt sich der Steuerkolben 14 infolge der Druckbeaufschlagung dessen Stirnfläche 14a durch das Arbeitsmittel, und zwar über die Leitung 21 gegen die Kraft der Feder 12 und gibt über die Steuerkante 13 die Verbindung zwischen dem Ventilraum 19a und der Ablußleitung 15 frei. Durch die damit verbundene Entlastung des Ventilraumes 19a sowie über die Verbindungsleitung 17a und über den Ventilraum 18a und die Verbindungsleitung 17 und damit auch des Verstellkolbens 9 verschiebt sich der Hubring in Richtung des Verstellkolbens 9 und damit in Richtung geringerer Fördermenge der Pumpe 1, und zwar ί,ο weit, bis der Druck am bzw. vor dem Verbraucher 3 wieder den an der Feder 12 des Steuerventils 19 eingestellten Wert erreicht bzw. unterschritten hat. Mit Erreichen dieses Wertes schließt der Steuerkolben 14 wieder die Verbindung zwischen Ventilraum 19;/ und der Abflußleitung 15.

Solange das Steuerventil 19 geöffnet >st und damit den maximal zulässigen Druck an der Pumpe 1 durch

in entsprechende SteuerdriickbeKufschlagung des Verstellkolbens 9 steuert, ist das die Durchflußmenge regelnde Regelventil 18 außer Funklion. Die Verstärkung des die Durchflußmenge regelnden Regelventils 18 wird an der Feder 5 eingestellt und die Verstärkung des den Druck der Pumpe begrenzenden Steuerventils 19 wird an der Feder 12 eingestellt. Damit die während der Steuer- bzw. Regelbcwcgung des Steuer- bzw. des Regelkolbens 14, 4 abzuführende Steuerflüssigkeitsmenge klein zu halten ist, erhält die Drosselstelle 7, über die die Steuerflüssigkeil dem Steuer- bzw. Regelkreis zugeführt wird, einen möglichst kleinen Querschnitt.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Mengen- und Druckregelung für Verstellpumpen, wobei der Mengen- und der Druckregelung jeweils ein getrenntes Regelventil zugeordnet ist und der Ventilkoiben des Regelventils für die Mengenregelung in Öffnungsrichtung vom Druck- in Durchflußrichtung des Arbeitsmittels gesehen — vor einer verstellbaren Meßblende und in Schließrichtung vom Druck nach der Meßblende sowie zusätzlich von der Kraft einer Feder belastet ist und der Ventilkolben des den Druck regelnden Ventils in Öffnungsrichtung druckbelastet und in Schließrichtung federbelastet ist und die von der Steuerflüssigkeit beaufschlagte wirksame Fläche des Verstellkolbens größer ist als die vom Pumpendruck beaufschlagte wirksame Fläche des Verstellkolbens, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (14) des den Druck regelnden Ventils in Öffnungsrichtung vom Druck /wischen Verbraucher (3) und der Meßblende (2) beaufschlagt ist und die Steuerflüssigkeit den Verstellkolben (9) über eine feste Drossel (7) von der Druckseite (ladder Pumpe zugeführt ist und die Ventilkolben der Regelventile in den Regelstellungen den Verstellkolben (9) jeweils mit dem Tank verbinden.

2. Vorrichtung zur Mengen- und Druckregelung für Verstellpumpen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steueröl den Ventilräumen (19a, 18a; von Steuer- und Regelventil (19, 18) über eine gemeinsame Drossel (7) zugeführt ist.