DE3408105C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Summenleistungs-Regelvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Summenleistungs-Regelvorrichtung dieser Art ist in der DE-OS 20 17 656 beschrieben und dargestellt. Bei dieser bekannten Ausgestaltung gibt der den Pumpen gemeinsame Steuerschieber einen Stelldruck zur Einstellung der Fördermengen der Pumpen vor, der einen gemeinsamen Steuerkolben beaufschlagt, der jeweils mit einem Arm eines doppelarmigen Hebels mit dem Verstellgestänge jeder Pumpe zusammenwirkt. Dabei wird der Stelldruck vom Arbeitsdruck nur einer Pumpe abgeleitet, deren Druckleitung mit der Kantensteuerung des Steuerschiebers verbunden ist. Als Stellzylinder sind Zylinder mit einer durchgehenden Kolbenstange vorgesehen, deren Kolben einerseits mit dem Arbeitsdruck der zugehörigen Pumpe und zum anderen mit einem Druck beaufschlagbar sind, der ein mittlerer Druck der Arbeitsdrücke der Pumpen ist. Jeder Stelleinheit der Pumpen ist in der zugehörigen Druckleitung ein Druckbegrenzungsventil zugeordnet.

Die bekannte Ausgestaltung ist vielgliedrig und kompliziert, weil ein zusätzlicher Steuerkolben vorhanden ist, der mechanisch auf beide Stelleinheiten einwirkt. Dies führt zu einer verhältnismäßig großen Empfindlichkeit und Regelungsungenauigkeit. Außerdem ist der gemeinsame Steuerschieber und somit mittelbar auch der gemeinsame Steuerkolben nur vom Arbeitsdruck einer Pumpe beaufschlagt, wodurch sich erhebliche Ungenauigkeiten bei der Leistungs- Regelung ergeben bzw. keine Verstellenergie vorhanden ist, wenn diese Pumpe mit geringem Druck oder drucklos arbeitet. Außerdem sind bei der bekannten Ausgestaltung erhebliche Leckölverluste vorgegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Summenleistungs- Regelvorrichtung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei der mit geringem baulichen Aufwand bei Ansprechen der Druckbegrenzung ohne zusätzliche Leckölverluste der einen Pumpe die freiwerdende Leistung der/den anderen Pumpe(n) zur Verfügung gestellt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es mit nur einem gemeinsamen Steuerschieber unter Berücksichtigung der Arbeitsdrücke aller Pumpen möglich, die Summe aller sich für jede Pumpe individuell aus dem Produkt aus Arbeitsdruck und Fördervolumen ergebenden Einzelleistungen auch bei unterschiedlichen Arbeitsdrücken der Pumpen konstant zu halten, und zwar durch hydraulische Steuerung der Stellzylinder. Dies wird bei Wahrung einer geringen Anzahl Steuerglieder durch jeder Pumpe eigene Steuerbunde am Steuerschieber ermöglicht, die jeweils den Zu- und Ablauf des Stelldrucks der zugehörigen Pumpe steuern, wobei dieser Stelldruck die größere Fläche der den Stellzylindern zugeordneten Differentialkolben beaufschlagt. Dabei gewährleisten unter Vermeidung zusätzlicher Leckölverluste die Steuerbunde aufweisenden Druckbegrenzungsventile die Funktion der erfindungsgemäßen Summenleistungs- Regelvorrichtung auch dann, wenn in den Arbeitskreisen der Pumpen eine Überlagerung zum Eingriff, z. B. durch Druckabschneidung Δ p oder Hubbegrenzung, wobei die jeweilige Druckbegrenzung als Parameter dient.

Es ist zwar aus der DE-OS 19 22 145 und der DE-OS 19 22 269 an sich bekannt, einen Kolben für einen Stellzylinder als Differentialkolben auszubilden, dessen kleine Fläche vom Pumpenarbeitsdruck beaufschlagt ist und auf dessen größere Fläche der Stelldruck wirkt, jedoch handelt es sich bei diesen bekannten Ausgestaltungen jeweils um eine Leistungs-Regelvorrichtung für nur eine Pumpe, wobei Druckbegrenzungsventile im Sinne der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nicht vorhanden sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäß ausgestaltete Summenleistungs-Regelvorrichtung teils vereinfacht, teils prinzipiell dargestellt.

Es sind zwei hydraulische Pumpen 1, 2 vorhanden, deren veränderliches Fördervolumen durch jeweils einen allgemein mit 3 und 4 bezeichneten Leistungsregler einstellbar ist und die jeweils in einen Arbeitskreis bzw. in eine Druckleitung 5, 6 fördern. Zur Verstellung des Fördervolumens dient jeweils ein Stellzylinder 7, 8 mit einem Stellkolben 9, 10 und Arbeitsräumen 11, 12; 13, 14, von denen die Arbeitsräume 11, 13 bei Druckbeaufschlagung eine Verstellung in Richtung des Pfeils 15 und in Richtung maximales Fördervolumen und die Arbeitsräume 12, 14 eine Verstellung in Richtung des Pfeils 16 und in Richtung minimales Fördervolumen bewirken. Die Arbeitsräume 11, 13 sind jeweils durch eine Druckleitung 17, 18 mit der Druckseite der Pumpen 1, 2 verbunden. Die Arbeitsräume 12, 14 sind jeweils durch eine allgemein mit 19, 20 bezeichnete erste Verbindungsleitung mit den Druckleitungen 5, 6 verbunden. Jedem Stellkolben 9, 10 ist eine Druckfeder 21, 22 zugeordnet, die die Stellkolben 9, 10 in Richtung auf maximales Fördervolumen (Pfeil 15) beaufschlagen. Die Stellkolben 9, 10 ragen aus den Stellzylindern 7, 8 um ein beträchtliches Maß heraus und tragen in diesen Abschnitten jeweils einen radial verstellbaren Druckkolben 22, 23, deren Arbeitsräume 24, 25 durch eine jeweils innerhalb des Stellkolbens 9, 10 verlaufende Leitung 26, 27 mit den Arbeitsräumen 11, 13 in Verbindung stehen und somit mit dem Druck in den Druckleitungen 5, 6 beaufschlagbar sind.

Für beide Leistungsregler 3, 4 ist ein parallel zu den Stellkolben 9, 10 verschiebbarer Steuerschieber 30 vorgesehen, der mittels je einer Drucksteuereinrichtung 31, 32 an die ersten Verbindungsleitungen 19, 20 angeschlossen ist. Die Drucksteuereinrichtungen 31, 32 werden durch zwei einen axialen Abstand voneinander aufweisende zweiseitige Steuerschultern 33, 34 gebildet, die jeweils mit zwei Steuerkanten der Steuerschieberführung 35 jeweils zwei verstellbare Ringdrosseln 36, 37; 38, 39 bilden. Die jeweils zwei Ringdrosseln 36, 37 bzw. 38, 39 umfassenden, sogenannten Doppelkantensteuerungen sind durch die Steuerschieberführung 35 gegeneinander abgedichtet.

Von der Mitte des Steuerschiebers 30 aus gesehen, schließt die erste Verbindungsleitung 19 der Pumpe 1 außenseitig an die ihr zugeordnete Drucksteuereinrichtung 31 an. Dagegen schließt die erste Verbindungsleitung 20 der Pumpe 2 innenseitig an die ihr zugeordnete Drucksteuereinrichtung 32 an. Jeweils zwischen den Ringdrosseln 36, 37 bzw. 38, 39 führen von den Drucksteuereinrichtungen 31, 32 die ersten Verbindungsleitungen 19, 20 weiter, und zwar zu den Arbeitsräumen 12, 14 der Stellzylinder 7, 8.

Der Steuerschieber 30 ist durch eine Druckfeder 41 gegen ein allgemein mit 42 bezeichnetes Hebelsystem vorgespannt, das aus zwei doppelarmigen Hebeln 43, 44 mit jeweils rechtwinklig zueinander verlaufenden ersten Hebelarmen 45 und zweiten Hebelarmen 46, wobei die ersten Hebelarme 45 aufeinander zu gerichtet sind sowie sich unterhalb des Steuerschiebers 30 überlappen, und die zweiten Hebelarme sich längs des Steuerschiebers 30 zu den Steuerkolben 9, 10 hin erstrecken. Die Hebel 43, 44 sind um Schwenkachsen 47, 48 schwenkbar.

Im Überlappungsbereich sind die ersten Hebelarme wechselseitig verjüngt, so daß sie in einer etwa durch die Schwenkachsen 47, 48 gehenden Ebene aneinanderliegen, und zwar mittels eines vom einen Hebelarm 45 abstehenden keilförmigen Ansatzes 49, der an dem verjüngten Abschnitt des anderen ersten Hebelarms 45 anliegt. Der Steuerschieber 30 weist eine kegelförmige Spitze 51 oder eine schneidenförmige Spitze auf, deren Schneide sich parallel zu den Schwenkachsen 47, 48 erstreckt. Infolgedessen liegen die übereinander angeordneten ersten Hebelarme 45 und der Steuerschieber 30 punkt- bzw. schneidenförmig aneinander an, wodurch eine genaue Übertragung der noch zu beschreibenden Bewegungen bei der Funktion der Summenleistungs- Regelvorrichtung gewährleistet ist. Die zueinander gerichteten Druckkolben 22, 23 liegen mit reibungsvermindernden Kugeln oder Walzen 52 an den Außenseiten der zweiten Hebelarme 46 an.

In den ersten Verbindungsleitungen 19, 20 ist zwischen den Druckleitungen 5, 6 und den Drucksteuereinrichtungen 1, 32 jeweils ein Druckbegrenzungsventil 53, 54 angeordnet, die jeweils durch eine Federkraft 55 beaufschlagt sind und die jeweils oberhalb eines bestimmten Arbeitsdruckes mittels einer jeweils zwei Ringdrosseln 56, 57; 58, 59 aufweisenden Doppelkantensteuerung 60 bzw. 61 die Verbindungsleitung 19 bzw. 20 mit einem Rücklauf 62 bzw. 63 und/oder einer zweiten Verbindungsleitung in Form eines Bypasses 64 bzw. 65 verbinden. Die Bypässe 64 bzw. 65 sind jeweils zwischen den Ringdrosseln 56, 57; 58, 59 an die Druckbegrenzungsventile 53, 54 angeschlossen. Während der Bypass 64 des Leistungsreglers 3 - von der Mitte des Steuerschiebers 30 aus gesehen - innenseitig von der Ringdrossel 37 an die Drucksteuereinrichtung 31 angeschlossen ist, ist der Bypass 65 außenseitig von der Ringdrossel 39 an die Drucksteuereinrichtung 32 angeschlossen.

Im folgenden wird die Funktion beschrieben.

In der Zeichnung bedeuten:

F _F = die Kraft, mit der der Steuerschieber 30 gegen die ersten Hebelarme 45 wirkt,F₁ bzw. F₂= die Kräfte, mit denen die aus den Druckleitungen 5, 6 beaufschlagten Druckkolben 22, 23 gegen die zweiten Hebelarme 46 wirken, a 1 bzw. a 2= wirksame Länge der ersten Hebelarme 45, s 1 bzw. s 2= wirksame Länge der zweiten Hebelarme 46, p 1= der Druck in der Druckleitung 5, p 2= der Druck in der Druckleitung 6.

Für die vorbeschriebene Summenleistungs-Regelvorrichtung läßt sich folgende Summenleistungsformel entwickeln:

Da F _F · a konstant ist, s dem Fördervolumen Q entspricht und F₁ bzw. F₂ p₁ bzw. p₂ entspricht, gilt:
Leistung P=Q · (p 1+p 2)=Konstant (Summenleistungsformel).

In der in der Zeichnung dargestellten Funktionsstellung befindet sich die symmetrisch ausgebildete Summenleistungs- Regelvorrichtung (Pumpen 1, 2) sind ebenfalls gleich groß bemessen) in einer Funktionsstellung mit gleich großer Fördervolumeneinstellung.

Es sei angenommen, daß der Förderstrom der Pumpe 1 in der Druckleitung 5 einen Widerstand zu überwinden hat, was zu einer Druckerhöhung in der Druckleitung 5 führt. Die Druckerhöhung wird durch die Druckleitung 17 dem Arbeitsraum 11 des Stellzylinders 7 sowie dem Arbeitsraum 24 des Druckkolbens 22 übertragen, wobei der Druckkolben 22 um einen bestimmten Betrag ausgeschoben wird (F₁ größer), was zu einer Anhebung des Steuerschiebers 30 führt. Gleichzeitig wird die Druckerhöhung durch die erste Verbindungsleitung 19 und die durch das Anheben des Steuerschiebers 30 vergrößerte Ringdrossel 36 dem Arbeitsraum 12 des Stellzylinders 7 übertragen, wodurch sich der Steuerdruck im Arbeitsraum 12 erhöht und der Stellkolben 9 um einen gewissen Betrag im Sinne einer Reduzierung des Fördervolumens ausgeschoben wird. Dies führt zu einer Störung des Gleichgewichtes im Hebelsystem 42, weil s 1 sich verringert (siehe vorgenannte erste Formel). Es stellt sich ein neues Gleichgewicht im Hebelsystem 42 ein, dem eine bestimmte Position des Stellkolbens 9 und eine bestimmte Position des Steuerschiebers 30 zugeordnet ist. Die neue Position des Stellkolbens 9 ist gegenüber der früheren im Sinne einer Reduzierung des Fördervolumens um einen bestimmten Betrag ausgeschoben; der Steuerschieber 30 ist um einen bestimmten Betrag gesenkt worden, wodurch die Ringdrossel 36 und der Steuerdruck im Arbeitsraum 12 verkleinert worden sind.

Gleichzeitig ist wie die Ringdrossel 36 auch die Ringdrossel 38 gesteuert worden, so daß der Stellkolben 10 die gleiche Position einnimmt wie der Stellkolben 9.

Wenn die Druckerhöhung einen vorbestimmten Wert übersteigt, kommt eine Überlagerung zum Eingriff (Druckabschneidung), weil das Druckbegrenzungsventil 53 die Ringdrossel 56 öffnet. Folglich vergrößert sich durch die Ringdrossel 37 der Steuerdruck im Arbeitsraum 12, so daß der Stellkolben 9 im Sinne einer Fördervolumenverringerung (Pfeil 16) verstellt wird. Da s 1 sich verringert, wird das Gleichgewicht im Hebelsystem 42 gestört, und es stellt sich ein neues Gleichgewicht ein, indem der Steuerschieber 40 durch die Druckfeder 41 gesenkt wird.

Auch in diesem Fall erfolgt gleichzeitig zur Steuerung der Ringdrosseln 36 und 37 die Steuerung der Ringdrossel 38, die verkleinert worden ist. Folglich wird der Arbeitsdruck im Arbeitsraum 14 des Stellzylinders 8 verringert, was zu einer Einschiebung des Stellkolbens 10 und somit zu einer Vergrößerung des Fördervolumens für die Pumpe 2 führt. Die Verschiebung erfolgt so lange, bis wieder Gleichgewicht der sowohl an den Stellkolben 9, 10 wirkenden Kräfte als auch der am Hebelsystem 42 wirkenden Kräfte herrscht, wobei der Leistungsüberschuß der Pumpe 1 der Pumpe 2 übertragen worden ist.

Bei einer Druckerhöhung in der Druckleitung 6 bzw. beim Eingriff einer Überlagerung im Arbeitskreis der Pumpe 2 funktioniert die Summenleistungs-Regelvorrichtung entsprechend umgekehrt.

Die erfindungsgemäße Summenleistungs-Regelvorrichtung weist folgende Vorteile auf:

Es ist nur ein Steuerschieber 30 für zwei oder mehrere Pumpen bzw. Pumpengruppen notwendig.

Es ist eine exakte Leistungsregelung jedes Arbeitskreises und beim Eingriff einer Überlagerung eine exakte Leistungsverzweigung oder Leistungsaufteilung bei konstanter Einhaltung der Summenleistung möglich.

Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung ergibt eine günstige Bauanordnung und dadurch eine platzsparende Bauweise.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung läßt sich auch bei einer Drei-Kreis-Regelung einsetzen.

Es ist möglich, durch unterschiedlich lang bemessene erste Hebelarme 45 (a 1 ungleich a 2) bzw. unterschiedliche Bemessung der Durchmesser der Druckkolben 22, 23 unterschiedliche Leistungen in den Arbeitskreisen der Pumpen 1, 2 zu fahren.

Es ist nur eine Leistungseinstellung notwendig, und zwar durch Verändern der den Steuerschieber 30 beaufschlagenden Federkraft 41.

Claims (3)

1. Summenleistungs-Regelvorrichtung für hydraulische Pumpen mit veränderlichem Fördervolumen, bei der den Pumpen ein Leistungsregler zugeordnet ist, bestehend aus einem jeder Pumpe zugeordneten Stellzylinder, der einen vom Arbeitsdruck beaufschlagten Meßkolben enthält, und bestehend aus einem jedem Meßkolben zugeordneten Winkelhebel, auf dessen einen Hebelarm der Meßkolben wirkt und dessen anderer Hebelarm auf einen gemeinsamen Steuerschieber gegen Federkraft einwirkt, der einen Stelldruck zur Verringerung der Fördermenge der Pumpen vorgibt, und bei der in der Druckleitung jeder Pumpe je ein Druckbegrenzungsventil angeordnet ist, bei dessen Ansprechen die Leistungsaufnahme der einen Pumpe vermindert wird und der/den anderen Pumpe(n) zur Verfügung steht, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerschieber (30) des Leistungsreglers für den Stellzylinder (3, 4) jeder Pumpe (1, 2) eigene Steuerbunde (33, 34) aufweist, die den Zu- und Ablauf eines Stelldrucks jeder Pumpe (1, 2) steuern,
daß jede Pumpe (1, 2) einen eigenen Stellzylinder (3, 4) mit Differentialkolben aufweist, dessen kleine Fläche vom Pumpenarbeitsdruck beaufschlagt ist und auf dessen größere Fläche der Stelldruck wirkt, und
daß die Druckbegrenzungsventile (60, 61) einen Schieber (53, 54) aufweisen, dessen Steuerbund (57, 59) bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzdruckes den Ablauf des Stelldruckes sperrt und eine Verbindung des Pumpendruckes über die Steuerbunde (33 oder 34) des Steuerschiebers (30) zu den jeweiligen Stellzylindern (3, 4) herstellt.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Steuerschieber (30) zugeordneten Hebelarme (45) der Winkelhebel (43, 44) mit ihren freien Enden aufeinander zu gerichtet sind und sich überlappen.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Hebelarme (45) in der Längsachse des Steuerschiebers (30) gekröpft oder verjüngt sind und in einer durch die Schwenkachsen (47, 48) der Winkelhebel (43, 44) gehenden Ebene (E) punkt- oder querschneidenförmig aneinander anliegen.