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Die
Erfindung betrifft eine hydrostatische Pumpe mit veränderbarem
Fördervolumen, die im geschlossenen Kreislauf betreibbar
ist, wobei zur Steuerung des Fördervolumens der Pumpe eine elektrisch
ansteuerbare Stelleinrichtung vorgesehen ist.
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Derartige
Pumpen für ein hydrostatisches Antriebssystem im geschlossenen
Kreislauf werden zur Versorgung von hydrostatischen Fahrantrieben oder
Drehwerksantrieben bei mobilen Arbeitsmaschinen eingesetzt.
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Mit
einer elektrisch ansteuerbaren Stelleinrichtung der Pumpe kann hierbei
die Pumpe auf einfache Weise in ein Fahrzeugmanagementsystem eingebunden
werden.
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Bei
bekannten Pumpen für den geschlossenen Kreislauf weist
die elektrisch ansteuerbare Stelleinrichtung elektrisch ansteuerbare,
als Magnetventile ausgebildete Vorsteuerventile auf, mittels denen ein
Steuerdruck erzeugbar ist. Der Steuerdruck beaufschlagt eine aus
einem Nehmerkolben bestehende Servoeinrichtung. Der Nehmerkolben
steht mittels eines Gestänges mit einem lagegeregelten,
als Pilotventil ausgebildeten Steuerventil in Verbindung, das die
Beaufschlagung einer Stellkolbeneinrichtung mit einem Stelldruck
steuert, die mit einer Fördervolumenstellvorrichtung, beispielsweise
einer als Schrägscheibe ausgebildeten Schwenkwiege, in
Wirkverbindung steht. Das Pilotventil steht hierzu eingangsseitig
mit einem Behälter und einer Steuerdruckversorgung in Verbindung.
Die Rückmeldung der Position der Fördervolumenstellvorrichtung
erfolgt auf eine verschiebbare Hülse des von dem Steuerventil
gebildeten Pilotventils. Mit einer derartigen elektrisch ansteuerbaren
Stelleinrichtung kann durch ein elektrisches Ansteuersignal an den
Magnetventilen die Fördermenge der Pumpe und die Förderrichtung
der Pumpe gesteuert werden.
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Aufgrund
des lagegeregelten Pilotventils, an dem ein mechanischer Wegabgleich
zur Lageregelung der Fördervolumenstellvorrichtung erfolgt,
und aufgrund des Nehmerkolbens weist eine derartige Pumpe mit einer
elektrischen Verstellung für den geschlossenen Kreislauf
einen hohen Bauaufwand auf. Eine gattungsgemäße
Pumpe für den geschlossenen Kreislauf mit einer elektrisch
ansteuerbaren Stelleinrichtung und einem mechanischen Wegabgleich
der Lageregelung ist beispielsweise aus der
DE 39 03 189 A1 bekannt.
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Zudem
ist bei derartigen Pumpen, die für hydrostatische Fahrantriebe
im geschlossenen Kreislauf von mobilen Arbeitsmaschinen verwendet
werden, für bestimmte Anwendungen mit hohen Sicherheitsstandards,
beispielsweise einer Straßenverkehrszulassung der mobilen
Arbeitsmaschine, sicherzustellen, dass bei einem Fehler der elektrischen Ansteuerung
die Pumpe aktiv und kontrolliert in die als Nullstellung ausgebildete
Neutralstellung zurückschwenkt, in der die Pumpe keinen
Förderstrom liefert, um die mobile Arbeitsmaschine kontrolliert
abzubremsen. Mit einem lagegeregelten Pilotventil bei bekannten
Pumpen kann ein Zurückschwenken der Pumpe in die als Nullstellung
ausgebildete Neutralstellung erzielt werden. Zudem ist es bereits
bekannt, für eine derartige Sicherheitsfunktion eine Rückstellfedereinrichtung
vorzusehen, die die Fördervolumenstellvorrichtung der Pumpe
in die Neutralstellung zurückschwenkt. Eine derartige Rückstellfedereinrichtung
verursacht jedoch einen hohen Bauaufwand und Bauraumbedarf an der
Pumpe.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Pumpe zur Verfügung zu stellen, die einen geringen Bauaufwand
aufweist und auf einfache Weise mit einer Sicherheitsfunktion zum
kontrollierten und aktiven Zurückschwenken der Pumpe versehen
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass die elektrisch ansteuerbare Stelleinrichtung eine elektrisch
betätigbare Stellventileinrichtung aufweist, die einen
Stelldruck erzeugt, der eine Stellkolbeneinrichtung, die mit einer
Fördervolumenstellvorrichtung der Pumpe in Wirkverbindung steht,
beaufschlagt, wobei ein elektrischer Lagerückmeldekreis
der Fördervolumenstellvorrichtung vorgesehen ist und die
Stelleinrichtung mit einer schaltbaren hydraulischen Neutralstellungsregelung
versehen ist, mittels der an der Stellkolbeneinrichtung ein die
Fördervolumenstellvorrichtung in eine Neutralstellung beaufschlagendes
Rückstellmoment erzeugbar ist.
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Der
erfindungsgemäße Gedanke besteht somit darin,
bei einer Pumpe mit einer elektrischen Verstellung von der elektrisch
betätigten Stellventileinrichtung direkt einen die Stellkolbeneinrichtung
beaufschlagenden Stelldruck und somit das die Pumpe ausschwenkende
Stellmoment der Fördervolumenstellvorrichtung zu erzeugen,
und einen elektrischen Lagerückmeldekreis mit einem elektrischen
Wegabgleich für die Lageregelung der Fördervolumenstellvorrichtung
der Pumpe vorzusehen. Hierdurch kann auf ein lagegeregeltes Pilotventil
und einen Nehmerkolben verzichtet werden, wodurch die erfindungsgemäße
Pumpe einen einfachen Bauaufwand aufweist. Darüber hinaus
wird bei der erfindungsgemäßen Pumpe für
die Sicherheitsfunktion, mittels der ein aktives und kontrolliertes
Zurückschwenken der Pumpe in die Neutralstellung erzielt
wird, die als Nullstellung ausgebildet ist und in der die Pumpe
keinen Förderstrom liefert, eine schaltbare hydraulische
Neutralstellungsregelung eingesetzt, mittels der direkt an der Stellkolbeneinrichtung
ein Rückstellmoment erzeugbar ist, um die Fördervolumenstellvorrichtung aktiv
und kontrolliert in die als Nullstellung ausgebildete Neutralstellung
zu beaufschlagen, wodurch die Sicherheitsfunktion ebenfalls mit
geringem Bauaufwand und auf einfache Weise erzielbar ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stelleinrichtung
zwischen der elektrischen Betätigung und der hydraulischen
Neutralstellungsregelung umschaltbar. Die Pumpe kann hierbei im
normalen Betrieb durch eine elektrische Betätigung der
Stellventileinrichtung und der elektrischen Wegrückmeldung
der Fördervolumenstellvorrichtung mittels des elektrischen
Lagerückmeldekreises mit einer elektro-hydraulischen Lageregelung
mit elektrischem Wegabgleich betrieben werden und im Notbetrieb,
beispielsweise einem Stromausfall, bei dem die elektrische Wegrückmeldung
kein Signal liefert, auf die hydraulische Neutralstellungsregelung umgeschalten
werden, um ein sicheres und exaktes Zurückführen
der Fördervolumenstellvorrichtung in die Neutralstellung
zu erzielen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Pumpe
beidseitig im Fördervolumen verstellbar, wobei die Stellkolbeneinrichtung
einen ersten Stelldruckraum aufweist, der die Fördervolumenstellvorrichtung
in Richtung einer ersten Förderrichtung beaufschlagt, und
einen zweiten Stelldruckraum aufweist, der die Fördervolumenstellvorrichtung
in Richtung einer zweiten Förderrichtung beaufschlagt,
wobei mittels der elektrisch betätigbaren Stellventileinrichtung
ein in dem ersten Stelldruckraum und dem zweiten Stelldruckraum
anstehender Stelldruck erzeugbar ist. Mit einer derartigen elektrisch
angesteuerten Stelleinrichtung ergibt sich für eine beidseitig
verstellbare Pumpe, mittels der in einem hydrostatischen Fahrantrieb
im geschlossenen Kreislauf die Vorwärtsfahrt und die Rückwärtsfahrt gesteuert
werden kann, ein geringer Bauaufwand.
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Die
Stellventileinrichtung weist gemäß einer vorteilhaften
Ausgestaltungsform der Erfindung ein erstes Stellventil auf, das
an eine zu dem ersten Stelldruckraum geführte erste Stelldruckleitung
angeschlossen ist, und ein zweites Stellventil auf, das an eine
zu dem zweiten Stelldruckraum geführte zweite Stelldruckleitung
angeschlossen ist, wobei die Stellventile mit jeweils einer Steuerdruckversorgungszweigleitung
und einer Behälterzweigleitung in Verbindung stehen und
mittels jeweils einer elektrischen Betätigungseinrichtung
betätigbar sind. Mit zwei elektrisch betätigten
Stellventilen kann auf einfache Weise jeweils ein in dem entsprechenden
Stelldruckraum der Stellkolbeneinrichtung anstehender Stelldruck
zum Ausschwenken der Pumpe erzeugt werden.
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Die
Stellkolbeneinrichtung kann gemäß einer Ausgestaltungsform
der Erfindung von zwei einfachwirkenden Stellkolben, insbesondere
federbelasteten Stellkolben, gebildet werden.
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Es
ist jedoch gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform
der Erfindung ebenfalls möglich, dass die Stellkolbeneinrichtung
einen doppeltwirkenden Stellkolben, insbesondere einen federbelasteten Stellkolben,
aufweist.
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Bevorzugt
sind die Stellventile mittels einer Federeinrichtung in eine die
Stelldruckleitung mit der Behälterzweigleitung verbindende
Steuerstellung beaufschlagbar und mittels der Betätigungseinrichtung in
Richtung einer die Stelldruckleitung mit der Steuerdruckversorgungszweigleitung
verbindenden Steuerstellung betätigbar. Hierdurch ergibt
sich eine hohe Betriebssicherheit, da bei nicht angesteuerten Stellventilen
die Stelldruckleitungen zum Behälter entlastet sind.
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Mit
besonderem Vorteil sind die Betätigungseinrichtungen von
jeweils einem Regelmagneten gebildet. Mit Regelmagneten kann auf
einfache Weise bei einer elektrisch angesteuerten Stelleinrichtung überein
elektrisches Steuersignal die Fördermenge der Pumpe exakt
gesteuert werden.
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Für
den elektrischen Lagerückmeldekreis der Fördervolumenstellvorrichtung
ergibt sich ein geringer Bauaufwand, wenn der elektrische Lagerückmeldekreis
gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der
Erfindung eine mit der Fördervolumenstellvorrichtung der
Pumpe in Wirkverbindung stehende Sensoreinrichtung aufweist, die
eingangsseitig mit einer elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung
steht, die eingangsseitig mit einer Sollwertvorgabeeinrichtung in
Verbindung steht und ausgangsseitig mit der elektrisch betätigbaren
Stellventileinrichtung. Mit der elektronischen Steuereinrichtung,
der den Sollwert für die Fördermenge der Pumpe
vorgebenden Sollwertvorgabeeinrichtung sowie der den Istwert der
Fördermenge der Pumpe erfassenden und somit die Position
der Fördervolumenstellvorrichtung zurückmeldenden
Sensoreinrichtung kann ein elektrischer Regelkreis für
die Fördermengensteuerung der Pumpe mit einer elektrischen
Lagerückmeldung und somit einer elektrischen Wegrückmeldung
der Fördermengensteuerung auf einfache Weise und mit geringem
Bauaufwand erzielt werden, wobei in der elektronischen Steuereinrichtung ein
elektrischen Wegabgleich durchgeführt wird.
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Die
schaltbare hydraulische Neutralstellungsregelung weist gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine mit der
Fördervolumenstellvorrichtung der Pumpe in Wirkverbindung stehendes
Rückstellventil auf, mittels dem an der Stellkolbeneinrichtung
das die Fördervolumenstellvorrichtung in die Neutralstellung
beaufschlagende Rückstellmoment erzeugbar ist. Mit einem
derartigen Rückstellventil, das mit der Fördervolumenstellvorrichtung
der Pumpe in Wirkverbindung steht, wodurch die hydraulische Neutralstellungsregelung
eine mechanische Wegrückmeldung für eine mechanische
Lageregelung der Fördervolumenstellvorrichtung der Pumpe
aufweist, kann mit geringem Bauaufwand an der Stellkolbeneinrichtung
ein Rückstellmoment zum aktiven und kontrollierten Zurückschwenken
der Pumpe in die als Nullstellung ausgebildete Neutralstellung und
somit die Sicherheitsfunktion erzielt werden.
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Das
Rückstellventil ist mit besonderem Vorteil an die erste
Stelldruckleitung und die zweite Stelldruckleitung angeschlossen
und ist mit einer Behälterleitung und einer Steuerdruckversorgungsleitung in
Verbindung bringbar. Hierdurch kann auf einfache Weise mittels des
Rückstellventils der entsprechende, in Rückschwenkrichtung
wirkende Stelldruckraum der Stellkolbeneinrichtung an die Steuerdruckversorgungsleitung
angeschlossen werden, um in dem entsprechenden Stelldruckraum der
Stellkolbeneinrichtung das die Pumpe in die Neutralstellung zurückschwenkende
Rückstellmoment zu erzeugen.
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Mit
besonderem Vorteil steht das Rückstellventil derart mit
der Fördervolumenstellvorrichtung in Wirkverbindung, dass
sich in einer Neutralstellung der Fördervolumenstellvorrichtung
das Rückstellventil in einer Neutralstellung befindet,
bei in der ersten Stelldruckleitung anstehendem Stelldruck in Richtung
einer ersten Schaltstellung beaufschlagt ist, in der die erste Stelldruckleitung
mit der Behälterleitung und die zweite Stelldruckleitung
mit der Steuerdruckversorgungsleitung in Verbindung bringbar ist,
und bei in der zweiten Stelldruckleitung anstehendem Stelldruck
in Richtung einer zweiten Schaltstellung beaufschlagt ist, in der
die zweite Stelldruckleitung mit der Behälterleitung und
die erste Stelldruckleitung mit der Steuerdruckversorgungsleitung
in Verbindung bringbar ist. Mit einem derartigen, als Dreistellungsventil
ausgebildeten Rückstellventil kann auf einfache Weise eine
hydraulisch lagegeregelte Neutralstellung der Pumpe mit mechanischem Wegableich
erzielt werden, um die Pumpe im Fehlerfall zur Erzielung der Sicherheitsfunktion
exakt in die Neutralstellung zurückzuschwenken.
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Die
mechanische Wirkverbindung des Rückstellventils mit der
Fördervolumenstellvorrichtung der Pumpe zur mechanischen
Wegrückmeldung auf das Rückstellventil und somit
für die mechanische Lageregelung der hydraulischen Neutralstellungsregelung wird
gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der
Erfindung dadurch erzielt, dass das Rückstellventil mittels
einer Abgleicheinrichtung, insbesondere einer Hebeleinrichtung,
mit der Fördervolumenstellvorrichtung in Wirkverbindung
steht.
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Sofern
das Rückstellventil einen Steuerschieber und eine Steuerhülse
aufweist und der Steuerschieber mit der Fördervolumenstellvorrichtung
der Pumpe mittels der Abgleicheinrichtung verbunden ist, kann durch
ein Verstellen, beispielsweise ein Verschieben, der Steuerhülse
in einem Gehäuse der Pumpe die Neutralstellung der Pumpe
eingestellt werden, um eine exakte als Nullstellung ausgebildete Neutralstellung
der Pumpe zu erzielen, in der die Fördervolumenstellvorrichtung
auf Schwenkwinkel Null steht und die Pumpe keinen Förderstrom
liefert.
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Sofern
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung das Rückstellventil, insbesondere ein Steuerschieber
des Rückstellventils, mittels eines Gestänges
mit der Abgleicheinrichtung verbunden ist, kann eine Einstellung
der Neutralstellung der Pumpe auf einfache Weise durch eine Veränderung
des Koppelpunktes des Gestänges an der Abgleicheinrichtung
erzielt werden. Durch eine Korrektur des Koppelpunktes des Gestänges
an der Abgleicheinrichtung, beispielsweise einem exzentrischer Eingriff
des Gestänges auf die Abgleicheinrichtung, kann auf einfache
Weise die als Nullstellung ausgebildete Neutralstellung der Pumpe
eingestellt werden, um mit der hydraulischen Neutralstellungsregelung
eine exakte Neutralstellung der Pumpe zu erzielen, in der die Fördervolumenstellvorrichtung
auf Schwenkwinkel Null steht und die Pumpe keinen Förderstrom
liefert.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist zum Schalten der hydraulischen Neutralstellungsregelung
eine elektrisch betätigbare Schaltventileinrichtung vorgesehen.
Mit einer derartigen Schaltventileinrichtung kann die Pumpe auf
einfache Weise von der elektro-hydraulischen Lageregelung mit elektrischem
Wegabgleich auf die hydraulische Neutralstellungsregelung mit mechanischer
Lageregelung umgeschalten werden, um im Fehlerfall und somit im Notfall
zur Erzielung der Sicherheitsfunktion die Pumpe aktiv und gesteuert
in die Neutralstellung zurückzuschwenken.
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Die
Schaltventileinrichtung steuert hierbei bevorzugt die von dem Rückstellventil
steuerbaren Verbindungen der Stelldruckleitungen mit der Behälterleitung
und der Steuerdruckversorgungsleitung.
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Die
Schaltventileinrichtung kann hierbei in der Verbindung des Rückstellventils
mit den Stelldruckleitungen angeordnet sein. Hinsichtlich eines einfachen
Aufbaus ergeben sich Vorteile, wenn die Schaltventileinrichtung
die Verbindung des Rückstellventils mit der Steuerdruckversorgungsleitung
und der Behälterleitung steuert.
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Das
Rückstellventil steht hierzu bevorzugt mittels einer ersten
Verbindungsleitung und einer zweiten Verbindungsleitung mit der
Schaltventileinrichtung in Verbindung, wobei die Schaltventileinrichtung
mit der Steuerdruckversorgungsleitung und der Behälterleitung
in Verbindung steht. Von der Schaltventileinrichtung kann somit
die Verbindung des Rückstellventils mit der Steuerdruckversorgungsleitung
und der Behälterleitung auf einfache Weise gesteuert werden.
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Die
Schaltventileinrichtung weist gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung eine Betriebsstellung auf,
in der die erste Verbindungsleitung des Rückstellventils
und die zweite Verbindungsleitung des Rückstellventils
abgesperrt sind, und eine Sicherheitsstellung auf, in der erste
Verbindungsleitung des Rückstellventils mit der Steuerdruckversorgungsleitung
und die zweite Verbindungsleitung des Rückstellventils
mit der Behälterleitung verbunden ist. Mit einem derartigen,
als Zweistellungsventil ausgebildeten Schaltventil kann auf einfache
Weise die Verbindung des Rückstellventils mit dem Behälter
und der Steuerdruckversorgung zum Einschalten der hydraulischen
Neutralstellungsregelung in der Sicherheitsstellung der Schaltventileinrichtung
bzw. zum Ausschalten der hydraulischen Neutralstellungsregelung
in der Betriebsstellung der Schaltventileinrichtung gesteuert werden.
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Die
Steuerdruckversorgungszweigleitungen der Stellventile können
hierbei an die Steuerdruckversorgungsleitung und die Behälterzweigleitungen der
Stellventile an einen Behälter angeschlossen sein. Durch
den ständigen Anschluss der elektrisch betätigbaren
Stellventile an die Steuerdruckversorgungsleitung und die Behälterleitung
ist die hydraulische Neutralstellungsregelung, die von dem Rückstellventil
und der Schaltventileinrichtung gebildet ist, der aus den Stellventilen
und dem elektrischen Lagerückmeldekreis gebildeten elektro-hydraulischen
Lageregelung mit elektrischem Wegabgleich überlagert.
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Sofern
gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung
in den Steuerdruckversorgungszweigleitung und/oder in den Behälterzweigleitungen der
Stellventile jeweils eine Drosseleinrichtung angeordnet ist, kann
eine Volumenstrombegrenzung der Stellventile im Zulauf und Ablauf
auf einfache Weise erzielt werden, um durch die hydraulische Neutralstellungsregelung
ein Zurückschwenken der Pumpe zu erzielen.
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Mit
besonderem Vorteil ist mittels der Schaltventileinrichtung die Verbindung
der Stellventile mit der Steuerdruckversorgungsleitung und der Behälterleitung
steuerbar. Die Schaltventileinrichtung der Neutralstellungsregelung
steuert somit ebenfalls die Verbindung der elektrisch betätigbaren
Stellventile mit der Steuerdruckversorgungsleitung und der Behälterleitung.
Hierdurch kann ein Umschalten der Pumpe zwischen der aus den Stellventilen
und dem elektrische Lagerückmeldekreis gebildeten elektro-hydraulischen
Lageregelung mit elektrischem Wegabgleich und der von dem Rückstellventil
und der Schaltventileinrichtung gebildeten Neutralstellungsregelung
mit mechanischer Lageregelung erzielt werden.
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Die
Schaltventileinrichtung ist hierbei an die Stelldruckversorgungszweigleitungen
der Stellventile und an die Behälterzweigleitungen der
Stellventile angeschlossen, wobei die Schaltventileinrichtung in der
Betriebsstellung die Stelldruckversorgungszweigleitungen der Stellventilen
mit der Steuerdruckversorgungsleitung verbindet und die Behälterzweigleitungen
der Stellventile mit der Behälterleitung verbindet sowie
in der Sicherheitsstellung die Verbindung der Stelldruckversorgungszweigleitungen
der Stellventilen mit der Steuerdruckversorgungsleitung und die
Verbindung der Behälterzweigleitungen der Stellventile
mit der Behälterleitung absperrt.
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Die
Schaltventileinrichtung ist mit besonderem Vorteil im normalen Berieb
in die Betriebsstellung beaufschlagt und bei einer Betriebsstörung
in die Sicherheitsstellung beaufschlagbar. Im normalen Betrieb wird
somit durch die in die Betriebsstellung beaufschlagte Schaltventileinrichtung
ein Betrieb der Pumpe durch eine elektrische Ansteuerung der Stellventile
erzielt und somit die Pumpe mit der elektro-hydraulischen Lageregelung
mit dem elektrischen Wegabgleich betrieben. Bei einer Störung,
insbesondere einem Stromausfall, in der der elektrische Lagerückmeldekreis
kein Signal liefert, kann durch die Beaufschlagung der Schaltventileinrichtung
in die Sicherheitsstellung die Pumpe auf die hydraulische Neutralstellungsregelung
mit einem mechanischen Wegabgleich umgeschalten werden, um eine
sicher Beaufschlagung der Pumpe in die als Nullstellung ausgebildete
Neutralstellung zu erzielen.
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Mit
besonderem Vorteil ist die Schaltventileinrichtung mittels einer
Federeinrichtung in die Sicherheitsstellung beaufschlagt und mittels
einer Betätigungseinrichtung in Richtung der Betriebsstellung beaufschlagbar.
Hierdurch ist eine hohe Betriebssicherheit erzielbar, da im Fehlerfall,
beispielsweise einem Stromausfall, einem Kurzschluss oder einem Kabelbruch,
die Schaltventileinrichtung von der Feder in die Sicherheitsstellung
beaufschlagt wird und somit die Pumpe auf die hydraulische Neutralstellungsregelung
umgeschaltet wird, um die Sicherheitsfunktion durch ein aktives
und kontrolliertes Zurückschwenken der Pumpe in die Neutralstellung
zu aktivieren.
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Die
Betätigungseinrichtung kann als elektrische Betätigungseinrichtung
oder als hydraulische Betätigungseinrichtung oder als pneumatische
Betätigungseinrichtung oder als mechanische Betätigungseinrichtung
ausgebildet sein.
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Die
Betätigungseinrichtung ist bevorzugt als Schaltmagnet ausgebildet,
der mit der elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung steht,
wodurch ein geringer Bauaufwand zur Ansteuerung des Schaltventils
erzielbar ist.
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Besondere
Vorteile sind bei einem hydrostatischer Fahrantrieb einer mobilen
Arbeitsmaschine mit einer erfindungsgemäßen hydrostatischen
Pumpe und mindestens einem an die Pumpe im geschlossenen Kreislauf
angeschlossenen hydrostatischen Motor erzielbar. Mit der erfindungsgemäßen
Pumpe kann eine einfach aufgebaute elektrisch angesteuerte Stelleinrichtung
zur Steuerung der Fahrtrichtung und der Fahrgeschwindigkeit der
Arbeitsmaschine erzielt werden, wobei mittels der umschaltbaren
hydraulisch lagegeregelten Neutralstellung der Pumpe bei eingeschalteter
hydraulischer Neutralstellungsregelung im Fehlerfall die Arbeitsmaschine
durch das aktive und kontrollierte Zurückschwenken de Pumpe in
die als Nullstellung ausgebildete Neutralstellung gezielt bis zum
Stillstand abgebremst werden kann und somit mit geringem Bauaufwand
eine Sicherheitsfunktion für hohe Sicherheitsstandards,
beispielsweise einer Straßenverkehrszulassung der mobilen
Arbeitsmaschine, erzielt werden kann.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der
schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Hierbei zeigt
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1 eine
erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Pumpe und
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2 eine
zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Pumpe.
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In
der 1 ist der Schaltplan eines hydrostatischen Antriebssystems,
beispielsweise eines Fahrantriebs einer mobilen Arbeitsmaschine
mit einer erfindungsgemäßen Pumpe 1 gezeigt,
die in einem geschlossenen Kreislauf betrieben wird.
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Die
Pumpe 1 wird von einem Antriebsmotor 47, beispielsweise
einem Verbrennungsmotor, angetrieben und steht mittels einer ersten
Förderleitung 2a und einer zweiten Förderleitung 2b,
die den geschlossenen Kreislauf des Antriebssystems bilden, mit
zumindest einem nicht mehr dargestellten hydrostatischen Motor in
Verbindung.
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Die
Pumpe 1 ist als beidseitig verstellbare Verstellpumpe mit
einstellbarem und veränderbarem Fördervolumen
ausgebildet und weist eine Fördervolumenstellvorrichtung 3 auf,
beispielsweise eine als Wiege ausgebildete Schrägscheibe,
die mit einer elektrisch ansteuerbaren Stelleinrichtung 4 zur
Fördervolumenverstellung und somit Fördermengeneinstellung
in Wirkverbindung steht.
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Die
Stelleinrichtung 4 weist eine Stellkolbeneinrichtung 5 auf,
die zur Fördermengenverstellung der Pumpe 1 mit
der als Wiege ausgebildeten Fördervolumenstellvorrichtung 3 in
Verbindung steht. Zur Erzeugung eines die Stellkolbeneinrichtung 5 beaufschlagenden
Stelldruckes ist eine elektrisch betätigbare Stellventileinrichtung 6 vorgesehen.
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Die
Stellkolbeneinrichtung 5 der 1 weist zur
beidseitigen Verstellung der Pumpe 1 einen doppeltwirkenden
Stellkolben auf, an dem zwei entgegengesetzt wirkenden Stelldruckräumen 7a, 7b ausgebildet
sind. Der an dem Stellkolben 5 gebildete erste Stelldruckraum 7a beaufschlagt
die Fördervolumenstellvorrichtung 3 der Pumpe 1 in
Richtung einer ersten Förderrichtung 35a. Der
an dem Stellkolben 5 gebildete zweite Stelldruckraum 7b beaufschlagt
die Fördervolumenstellvorrichtung 3 der Pumpe 1 in Richtung
einer zweiten Förderrichtung 35b. In den Stelldruckräumen 7a, 7b sind
weiterhin jeweils eine Federeinrichtung 44a, 44b zur
Zentrierung der Stellkolbeneinrichtung 5 und somit der
Fördervolumenstellvorrichtung 3 in der dargestellten
und als Nullstellung ausgebildeten Neutralstellung der Fördervolumenstellvorrichtung 3 angeordnet,
in der die Pumpe 1 einen Schwenkwinkel von 0-Grad aufweist
und keinen Förderstrom in die Förderleitungen 2a, 2b fördert.
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Zur
Steuerung der Beaufschlagung der Stelldruckräume 7a, 7b des
Stellkolbens 5 mit einem entsprechenden Stelldruck weist
die elektrisch betätigbare Stellventileinrichtung 6 zwei
elektrisch betätigbare Stellventile 6a, 6b auf,
die beispielsweise von 3-Wege-Proportional-Druckminderventilen gebildet sind.
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Das
erste Stellventil 6a steuert die Beaufschlagung des ersten
Stelldruckraums 7a des Stellkolbens 5 mit einem
Stelldruck und ist an eine zu dem ersten Stelldruckraum 7a geführte
Stelldruckleitung 8a angeschlossen. Das erste Stellventil 6a ist
weiterhin an eine Steuerdruckversorgungszweigleitung 9a und
eine zu einem Behälter geführte Behälterzweigleitung 10a angeschlossen.
Entsprechend steuert das zweite Stellventil 6b die Beaufschlagung
des zweiten Stelldruckraums 7b des Stellkolbens 5 mit
einem Stelldruck und ist an eine zu dem zweiten Stelldruckraum 7b geführte
Stelldruckleitung 8b angeschlossen. Das zweite Stellventil 6b ist
ebenfalls an eine Steuerdruckversorgungszweigleitung 9b und eine
zu einem Behälter geführte Behälterzweigleitung 10b angeschlossen.
Die Steuerdruckversorgungsleitungen 9a, 9b stehen
mit einer Steuerdruckversorgungsleitung 9 in Verbindung,
die beispielsweise als Förderleitung einer Speisepumpe 45 ausgebildet
ist, die ebenfalls von dem Antriebsmotor 42 angetrieben
wird. Der Speisedruckversorgungsleitung 9 ist hierbei eine
Druckbegrenzungseinrichtung 46 zur Begrenzung des Speisedrucks
zugeordnet.
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Die
beiden Stellventile 6a, 6b sind jeweils mittels
einer Federeinrichtung 12a, 12b in eine Steuerstellung
beaufschlagt, in der die entsprechende Stelldruckleitung 8a, 8b mit
der Behälterleitung 10a, 10b verbunden
ist und somit der Stelldruckraum 7a, 7b zu dem
Behälter entlastet ist. Die Steuerventile 6a, 6b können
zusätzlich von dem in der Stelldruckleitung 8a, 8b anstehenden
Stelldruck in diese Steuerstellung beaufschlagt, wobei an eine entsprechende
Steuerfläche des Stellventile 6a, 6b eine
von der Stelldruckleitung 8a, 8b abzweigende und
nicht näher dargestellte Steuerleitung geführt
ist. Mittels einer als Regelmagnet ausgebildeten elektrischen Betätigungseinrichtung 14a, 14b sind
die Stellventile 6a, 6b zur Erzeugung eines den
entsprechenden Stelldruckraum 7a, 7b beaufschlagenden
Stelldrucks jeweils in Richtung einer die Stelldruckleitung 8a, 8b mit
der Steuerdruckversorgungsleitung 9a, 9b verbindenden
Steuerstellung betätigbar.
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In
den Behälterzweigleitungen 10a, 10b der Stellventile 6a, 6b ist
jeweils eine Drosseleinrichtung 15a, 15b angeordnet,
beispielsweise eine Blende oder Drossel. Zudem kann in den Steuerdruckversorgungszweigleitungen 9a, 9b der
Stellventile 6a, 6b jeweils eine Drosseleinrichtung 16a, 16b,
beispielsweise eine Blende oder eine Drossel angeordnet werden.
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Die
elektrischen Betätigungseinrichtungen 14a, 14b der
Stellventile 6a, 6b stehen zur deren Ansteuerung
mit einem elektrischen Ansteuersignal ausgangsseitig mit einer elektronischen
Steuereinrichtung 17 mittels entsprechender Ansteuerleitungen 18a, 18b in
Verbindung. Die Steuereinrichtung 17 steht eingangsseitig über
eine Steuerleitung 19 mit einer Sollwertvorgabeeinrichtung 20,
beispielsweise einem Fahrpedal, in Verbindung.
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Die
Pumpe 1 ist mit einem elektrischen Lagerückmeldekreis 21 für
die Fördervolumenstellvorrichtung 3 versehen,
der eine mit der Fördervolumenstellvorrichtung 3 in
Wirkverbindung stehende und deren Stellung erfassende Sensoreinrichtung 22 aufweist,
die mittels einer entsprechenden Steuerleitung 23 mit der
elektronischen Steuereinrichtung 17 in Verbindung steht.
Die Sensoreinrichtung 22 erfasst hierbei beispielsweise
den Schwenkwinkel der als Wiege ausgebildeten Fördervolumenstellvorrichtung 3 um
eine Schwenkachse S oder den Betätigungsweg eines Gestänges 27.
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Die
elektrisch ansteuerbare Stelleinrichtung 4 mit den elektrisch
betätigten Stellventilen 6a, 6b zur Erzeugung
des die Stelldruckräume 7a, 7b beaufschlagenden
Stelldrucks und der elektrische Lagerückmeldekreis 21 bildet
eine elektro-hydraulische Lageregelung der Fördervolumenstellvorrichtung 3 mit
einem elektrischen Wegabgleich.
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Der
elektrische Lagerückmeldekreis 21 liefert bei
einer Störung, insbesondere einem Stromausfall, kein Signal.
Um bei einer derartigen Störung ein Rückführung
der Fördervolumenstellvorrichtung 3 der Pumpe 1 in
die als Nullstellung ausgebildete Neutralstellung zu erzielen, ist
die erfindungsgemäße Pumpe 1 ist mit
einer schaltbaren hydraulischen Neutralstellungsregelung 25 mit
mechanischer Wegrückmeldung versehen, mittels der an der
Stellkolbeneinrichtung 5 ein hydraulisches Rückstellmoment
erzeugbar ist, das die Fördervolumenstellvorrichtung 3 der
Pumpe in die Neutralstellung beaufschlagt, die als Nullstellung
ausgebildet ist und in der die Pumpe 1 keinen Förderstrom
liefert.
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Die
hydraulische Neutralstellungsregelung 25 weist zur Erzeugung
des dem Stellmoment entgegenwirkenden Rückstellmoments
an der Stellkolbeneinrichtung 5 ein Rückstellventil 26 auf,
das mit der Fördervolumenverstellvorrichtung 3 zur
mechanischen Betätigung und somit zur mechanischen Wegrückmeldung
in Wirkverbindung steht, beispielsweise mittels eines entsprechenden
Gestänges 27. Das Gestänge 27 ist
mit einer beispielsweise als Hebel ausgebildeten Abgleicheinrichtung 40 verbunden,
die um die Schwenkachse S schwenkbar an der als Wiege ausgebildeten
Fördervolumenstellvorrichtung 3 gelagert ist.
Das Gestänge 27, das mit einem Steuerschieber
des Rückstellventils 26 verbunden ist, ist hierbei
mittels eines Koppelpunktes 42 an der Abgleicheinrichtung 40 angelenkt.
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Der
Stellkolben 5 ist im mittleren Bereich an der als zweiarmigen
Hebel ausgebildeten Abgleicheinrichtung 40 angelenkt, dessen
bezüglich der Schwenkachse S gegenüberliegender
Hebelarm mittels des an dem Koppelpunkt 42 angelenkten
Gestänges 27 mit dem Rückstellventil 26 mechanisch verbunden
ist. Anstelle der als Hebel ausgebildeten Abgleicheinrichtung 40 sind
ebenfalls andere Ausführungsformen möglich, die
in der als Nullstellung ausgebildeten Neutralstellung des Stellkolbens 5 bzw.
der Fördervolumenstelleinrichtung 3, in der die Pumpe 1 keinen
Förderstrom liefert, beispielsweise bei einem Schwenkwinkel
von 0-Grad der Schrägscheibe, eine Betätigung
des Rückstellventils 26 in eine Neutralstellung 26c und
somit einen Abgleich an dem Rückstellventils 26 ermöglichen.
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Das
Rückstellventil 26 ist als Dreistellungs-Ventil
ausgebildet und steht mittels Zweigleitungen 28a, 28b mit
den Stelldruckleitungen 8a, 8b und somit den Stelldruckräumen 7a, 7b des
Stellkolbens 5 in Verbindung und ist mit der Steuerdruckversorgungsleitung 9 und
einer zu dem Behälter geführten Behälterleitung 29 in
Verbindung bringbar.
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Zum
Zuschalten bzw. Abschalten der Neutralstellungsregelung 25 und
somit zum Umschalten auf die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 ist eine
elektrisch betätigbare Schaltventileinrichtung 30 vorgesehen.
Die Schaltventileinrichtung 30 ist von einem Schaltventil
gebildet, das an die Behälterleitung 29 und an
Steuerdruckversorgungsleitung 9 angeschlossen ist und mittels
einer ersten Verbindungsleitung 41a und einer zweiten Verbindungsleitung 41b mit
dem Rückstellventil 26 verbunden ist. Die Schaltventileinrichtung 30 weist
eine als Sperrstellung ausgebildete Betriebsstellung 30a auf,
in der die erste Verbindungsleitung 41a und die zweite
Verbindungsleitung 41b des Rückstellventils 26 abgesperrt
sind. In einer als Durchflussstellung ausgebildeten Sicherheitsstellung 30b der
Schaltventileinrichtung 30 ist die Steuerdruckversorgungsleitung 9 mit
der ersten Verbindungsleitung 41a des Rückstellventils 26 und die
Behälterleitung 29 mit der zweiten Verbindungsleitung 41b des
Rückstellventils 26 verbunden. Die Schaltventileinrichtung 30 ist
mittels einer Federeinrichtung 31 in die Sicherheitsstellung 30b beaufschlagt,
in der die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 eingeschaltet
ist, und mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung 32,
insbesondere eines Schaltmagneten, in die Betriebsstellung 30a zum Ausschalten
der hydraulischen Neutralstellungsregelung 25 beaufschlagbar.
Die Betätigungseinrichtung 32 steht hierbei mittels
einer entsprechenden Steuerleitung 33 mit der elektronischen
Steuereinrichtung 17 in Verbindung.
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In
der dargestellten, als Mittelstellung ausgebildeten Neutralstellung 26c verbindet
das Rückstellventil 26 über entsprechende
Drosseln die Stelldruckleitungen 8a, 8b mit den
Verbindungsleitungen 41a, 41b. In einer ersten
Schaltstellung 26a des Rückstellventils 26 ist
die Zweigleitung 28b und somit die zu dem zweiten Stelldruckraum 7b geführte
zweite Stelldruckleitung 8b an die erste Verbindungsleitung 41a angeschlossen,
wobei die Verbindungsleitung 41a bei in der Sicherheitsstellung 30b befindlichem
Schaltventileinrichtung 30 mit der Steuerdruckversorgungsleitung 9 verbunden
ist. In der ersten Schaltstellung 26a des Rückstellventils 26 ist
die Zweigleitung 28a und somit die zu dem ersten Stelldruckraum 7a geführte
erste Stelldruckleitung 8a an die zweite Verbindungsleitung 41b angeschlossen, die
bei in der Sicherheitsstellung 30b befindlichem Schaltventileinrichtung 30 mit
der Behälterleitung 29 verbunden ist. In einer
zweiten Schaltstellung 26b des Rückstellventils 26 und
in der Sicherheitsstellung 30b befindlicher Schaltventileinrichtung 30 ist
die erste Zweigleitung 28a und somit die zu dem ersten Stelldruckraum 7a geführte
erste Stelldruckleitung 8a über die erste Verbindungsleitung 41a mit
der Steuerdruckversorgungsleitung 9 verbunden und die zweite
Zweigleitung 28b und somit die zu dem zweiten Stelldruckraum 7b geführte zweite
Stelldruckleitung 8b über die zweite Verbindungsleitung 41b an die
Behälterleitung 29 angeschlossen.
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Das
Rückstellventil 26 steht hierbei über
das Gestänge 27 und die Abgleicheinrichtung 40 derart mit
der Fördervolumenstellvorrichtung 3 in Wirkverbindung,
dass in der dargestellten Neutralstellung der Fördervolumenstellvorrichtung 3 das
Rückstellventil 26 in die Neutralstellung 26c beaufschlagt
ist, bei einem in der ersten Stelldruckleitung 8a anstehenden
Stelldruck bei angesteuertem Stellventil 6a das Rückstellventil 26 in
Richtung der ersten Schaltstellung 26a beaufschlagt wird
und entsprechend bei einem in der zweiten Stelldruckleitung 8b anstehenden
Stelldruck bei angesteuertem Stellventil 6b in Richtung
der zweiten Schaltstellung 26b beaufschlagt wird.
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Das
Rückstellventil 26 kann hierbei als in Zwischenstellungen
drosselndes Proportionalventil ausgebildet sein.
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Anstelle
der von einem Schaltventil gebildeten Schaltventileinrichtung 30,
die die Steuerdruckversorgungsleitung 9 und die Behälterleitung 29 ansteuert,
kann ebenfalls die Schaltventileinrichtung 30 von zwei
getrennten, elektrisch betätigten Schaltventilen mit jeweils
einer Sperrstellung und einer Durchflussstellung gebildet werden,
von denen eines die Verbindung der ersten Verbindungsleitung 41a mit der
Steuerdruckversorgungsleitung 9 und ein weiteres die Verbindung
der zweiten Verbindungsleitung 41b mit der Behälterleitung 29 steuert.
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Mit
der Schaltventileinrichtung 30 kann somit die Pumpe 1 von
der elektrohydraulischen Lageregelung mit elektrischem Wegabgleich,
die von den elektrisch betätigten Stellventile 6a, 6b und
dem elektrischen Lagerückmeldekreis 21 mittels
der Sensoreinrichtung 22 gebildet ist, wobei die Schaltventileinrichtung 30 in
die Betriebsstellung 30a betätigt ist, durch Betätigen
in die Sicherheitsstellung 30b auf die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 mit
mechanischer Wegrückmeldung mittels des mit der Wiege mechanisch
gekoppelten Rückstellventils 26 umgeschalten werden.
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In
der 1 stehen die elektrisch betätigten Stellventile 6a, 6b ständig über
die Steuerdruckzweigleitungen 9a, 9b mit der Steuerdruckversorgungsleitung 9 und über
die Behälterzweigleitungen 10a, 10b mit
einem Behälter in Verbindung. Durch Umschalten der Schaltventileinrichtung 30 von
der Betriebsstellung 30a in die Sicherheitsstellung 30b ist
somit die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 der
elektro-hydraulischen Lageregelung überlagert. Mittels der
Drosseleinrichtungen 15a, 15b in den Behälterzweigleitungen 10a, 10b sowie
den Drosseleinrichtungen 16a, 16b in den Steuerdruckzweigleitungen 9a, 9b der
Stellventile 6a, 6b kann eine Volumenstrombegrenzung
im Zulauf und Ablauf der Stellventile 6a, 6b erzielt
werden, um durch die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 ein
Zurückschwenken der Pumpe 1 in die Neutralstellung
zu erzielen.
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Bei
der 2 ist mittels der Schaltventileinrichtung 30 weiterhin
die Verbindung der Stellventile 6a, 6b mit der
Steuererdruckversorgungsleitung 9 und der Behälterleitung 29 steuerbar.
Die Steuerdruckversorgungsleitungen 9a, 9b der
Stellventile 6a, 6b und die Behälterzweigleitungen 10a, 10b der Stellventile 6a, 6b sind
hierzu an die Schaltventileinrichtung 30 angeschlossen.
In der Betriebsstellung 30a der Schaltventileinrichtung 30 sind
die Steuerdruckversorgungsleitungen 9a, 9b der
Stellventile 6a, 6b mit der Steuerdruckversorgungsleitung 9 verbunden.
In der Betriebsstellung 30a Schaltventileinrichtung 30 sind
weiterhin die Behälterzweigleitungen 10a, 10b der
Stellventile 6a, 6b an die Behälterleitung 29 angeschlossen.
In der Sicherheitsstellung 30b sind die Verbindung der
Steuerdruckversorgungsleitungen 9a, 9b der Stellventile 6a, 6b mit
der Steuerdruckversorgungsleitung 9 und die Verbindung
der Behälterleitungen 10a, 10b der Stellventile 6a, 6b mit
der Behälterleitung 29 abgesperrt.
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Die
Schaltventileinrichtung 30 der 2 sperrt
hierbei analog zu der 1 in der Betriebsstellung 30a die
erste Verbindungsleitung 41a und die zweite Verbindungsleitung 41b des
Rückstellventils 26 ab und verbindet in der Sicherheitsstellung 30b die
Steuerdruckversorgungsleitung 9 mit der ersten Verbindungsleitung 41a des
Rückstellventils 26 und die Behälterleitung 29 mit
der zweiten Verbindungsleitung 41b des Rückstellventils 26.
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Mit
der Schaltventileinrichtung 30 gemäß der 2 kann
somit bei einem Umschalten der Schaltventileinrichtung 30 von
der Betriebsstellung 30a in die Sicherheitsstellung 30b ein
Umschalten der Pumpe 1 von der elektro-hydraulischen Lageregelung
mit elektrischer Wegrückmeldung auf die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 mit
mechanischem Wegabgleich erzielt werden.
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Die
erfindungsgemäße Pumpe 1 gemäß den 1 und 2 arbeitet
wie folgt: Im normalen Betrieb des hydrostatischen Antriebssystem
ist die Betätigungseinrichtung 32 der Schaltventileinrichtung 30 durch
die elektronische Steuereinrichtung 17 angesteuert, wodurch
die Schaltventileinrichtung 30 in die Betriebsstellung 30a beaufschlagt
ist und die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 abgeschaltet ist,
wodurch die Pumpe 1 mit der elektro-hydraulischen Lageregelung
mit elektrischer Wegabgleich betrieben wird. Bei der Pumpe 1 gemäß der 2 sind
durch die in die Betriebsstellung 30a beaufschlagte Schaltventileinrichtung 30 die
Stellventile 6a, 6b mit den Steuerdruckzweigleitungen 9a, 9b an die
Steuerdruckversorgungsleitung 9 und mit den Behälterzweigleitungen 10a, 10b an
die Behälterleitung 29 angeschlossen.
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Bei
einer entsprechenden Betätigung der Sollwertvorgabeeinrichtung 20 für
eine Vorwärtsfahrt der Arbeitsmaschine wird hierbei von
der elektrischen Steuereinrichtung 17 die Betätigungseinrichtung 14a des
Stellventils 6a entsprechend der Betätigung der
Sollwertvorgabeeinrichtung 20 als Sollwert angesteuert,
wodurch in der ersten Stelldruckleitung 8a ein den ersten
Stelldruckraum 7a des Stellkolbens 5 beaufschlagender
Stelldruck und Stelldruckvolumenstrom erzeugt wird. Der Stellkolben 5 erzeugt hierbei
ein die Fördervolumenstellvorrichtung 3 in Richtung
der ersten Förderrichtung 35a um die Schwenkachse
S ausschwenkendes Stellmoment. Der zweite Stelldruckraum 7b des
Stellkolbens 5 ist über das Stellventil 6b und
die Behälterzweigleitung 10b zu dem Behälter
entlastet. Die Lage der Fördervolumenstellvorrichtung 3 wird
mittels der Sensoreinrichtung 22 als Istwert an die elektronische
Steuereinrichtung 17 zurückgemeldet, wobei von
der elektronischen Steuereinrichtung 17 die Fördervolumenstellvorrichtung 3 auf
den an der Sollwertvorgabeeinrichtung 20 vorgegebenen Sollwert
durch entsprechende Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 14a ausgeregelt
wird. Das Rückstellventil 26 wird hierbei mittels
des Gestänges 27 in Richtung der ersten Steuerstellung 26a beaufschlagt,
wobei jedoch durch die in die Betriebsstellung 30a beaufschlagte
Schaltventileinrichtung 30 die Verbindungsleitungen 41a, 41b abgesperrt
sind und die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 abgeschaltet
ist. Im normalen Fahrbetrieb wird somit durch das elektrische Ansteuersignal
der Betätigungseinrichtung 14a der Förderstrom
der Pumpe 1 gesteuert und die Stelleinrichtung 4 mit
einer elektrohydraulischen Lageregelung mit elektrischer Wegabgleich
betrieben.
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Tritt
hierbei ein Fehler des Antriebssystem oder der Arbeitsmaschine auf,
beispielsweise ein Stromausfall, ein Kabelbruch oder ein Kurzschluss, wird
die Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 32 der
Schaltventileinrichtung 30 beendet, wodurch die Schaltventileinrichtung 30 mittels
der Federeinrichtung 31 in die Sicherheitsstellung 30b beaufschlagt wird,
in der die erste Verbindungsleitung 41a mit der Steuerdruckversorgungsleitung 9 und
die zweite Verbindungsleitung 41b mit der Behälterleitung 29 verbunden
wird. Die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 wird
somit eingeschalten und die Stelleinrichtung 4 auf die
hydraulische Neutralstellungsregelung 25 mit der mechanischen
Lageregelung umgeschalten. Über das in Richtung der ersten
Steuerstellung 26a beaufschlagte Rückstellventil 26 ist
die erste Zweigleitung 28a und somit der von dem Stelldruck beaufschlagte
erste Stelldruckraum 7a des Stellkolbens 5 an
die zweite Verbindungsleitung 41b angeschlossen, die über
die in die Sicherheitsstellung 30b beaufschlagte Schaltventileinrichtung 30 an
die Behälterleitung 29 angeschlossen ist. Die
zu dem zweiten Stelldruckraum 7b des Stellkolbens 5 geführte Zweigleitung 28b ist
an die erste Verbindungsleitung 41a angeschlossen, die über
die Schaltventileinrichtung 30 mit der Steuerdruckversorgungsleitung 9 verbunden
ist. In dem zweiten Stelldruckraum 7b des Stellkolbens 5 wird
somit ein hydraulisches Rückstellmoment erzeugt, das die
Fördervolumenstellvorrichtung 3 in Richtung der
zweiten Förderrichtung 35b beaufschlagt und zurückschwenkt.
Da das Rückstellventil 26 hierbei mittels des
Gestänges 27 in Richtung der Neutralstellung 26c beaufschlagt
wird und somit eine mechanische Wegrückmeldung am Rückstellventil 26 gebildet
ist, erfolgt ein mechanisch lagegeregeltes und exaktes Zurückschwenken
der Fördervolumenstellvorrichtung 3 der Pumpe 1 in
die als Nullstellung ausgebildete Neutralstellung, wobei durch dieses
aktive und kontrollierte Zurückschwenken der Pumpe 1 die
Arbeitsmaschine gezielt zum Fahrzeugstillstand abgebremst werden
kann.
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Bei
der Pumpe 1 gemäß der 1 ist
durch den Anschluss der Stellventile 6a, 6b an
die Steuerdruckversorgungsleitung 9 und den Behälter
die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 der elektro-hydraulischen
Lageregelung mittels der elektrisch betätigten Stellventilen 6a, 6b und
der Sensoreinrichtung 22 überlagert. Bei der Pumpe 1 gemäß der 2 werden
in der Sicherheitsstellung 30b der Schaltventileinrichtung 30 die
Verbindungen der Stellventile 6a, 6b mit der Steuerdruckversorgungsleitung 9 und
der Behälterleitung 29 abgesperrt, so dass die Pumpe 1 von
der elektro-hydraulischen Lageregelung mit der elektrischen Ansteuerung
der Stellventile 6a, 6b auf die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 durch
das Rückstellventil 26 umschaltbar ist.
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Bei
einer entsprechenden Betätigung der Sollwertvorgabeeinrichtung 20 für
eine Rückwärtsfahrt der Arbeitsmaschine wird hierbei
von der elektrischen Steuereinrichtung 17 die Betätigungseinrichtung 14b des
Stellventils 6b entsprechend der Betätigung der
Sollwertvorgabeeinrichtung 20 als Sollwert angesteuert,
wodurch in der zweiten Stelldruckleitung 8b ein den zweiten
Stelldruckraum 7b des Stellkolbens 5 beaufschlagender
Stelldruck und Stelldruckvolumenstrom erzeugt wird. Der Stellkolben 5 erzeugt
hierbei ein die Fördervolumenstellvorrichtung 3 in
Richtung der zweiten Förderrichtung 35b um die
Schwenkachse S ausschwenkendes Stellmoment. Der erste Stelldruckraum 7a des
Stellkolbens 5 ist über das Stellventil 6a und
die Behälterzweigleitung 10a zu dem Behälter
entlastet. Die Lage der Fördervolumenstellvorrichtung 3 wird
mittels der Sensoreinrichtung 22 als Istwert an die elektronische Steuereinrichtung 17 zurückgemeldet,
wobei von der elektronischen Steuereinrichtung 17 die Fördervolumenstellvorrichtung 3 auf
den an der Sollwertvorgabeeinrichtung 20 vorgegebenen Sollwert
durch entsprechende Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 14b ausgeregelt
wird. Das Rückstellventil 26 wird hierbei mittels
des Gestänges 27 in Richtung der zweiten Steuerstellung 26b beaufschlagt,
wobei jedoch durch die in die Betriebsstellung 30a beaufschlagte
Schaltventileinrichtung 30 die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 abgeschaltet
ist. Im normalen Fahrbetrieb wird somit durch das elektrische Ansteuersignal
der Betätigungseinrichtung 14b der Förderstrom
der Pumpe 1 gesteuert und die Stelleinrichtung 4 mit
einer elektro-hydraulischen Lageregelung mit elektrischer Wegabgleich
betrieben.
-
Tritt
hierbei ein Fehler des Antriebssystem oder der Arbeitsmaschine auf,
beispielsweise ein Stromausfall, ein Kabelbruch oder ein Kurzschluss, wird
die Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 32 der
Schaltventileinrichtung 30 beendet, wodurch die Schaltventileinrichtung 30 mittels
der Federeinrichtung 31 in die Sicherheitsstellung 30b beaufschlagt wird,
in der die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 eingeschaltet
wird und die Stelleinrichtung auf die hydraulische Neutralstellungsregelung 25 mit der
mechanischen Lageregelung umgeschaltet. Über das in Richtung
der zweiten Steuerstellung 26b beaufschlagte Rückstellventil 26 ist
die zweite Zweigleitung 28b und somit der von dem Stelldruck
beaufschlagte zweite Stelldruckraum 7b des Stellkolbens 5 an
die zweite Verbindungsleitung 41b angeschlossen, die über
die in der Sicherheitsstellung 30b befindliche Schaltventileinrichtung 30 an
die Behälterleitung 29 angeschlossen ist. Die
zu dem ersten Stelldruckraum 7a des Stellkolbens 5 geführte
Zweigleitung 28a ist an die erste Verbindungsleitung 41a angeschlossen,
die über die Schaltventileinrichtung 30 mit der
Steuerdruckversorgungsleitung 9 verbunden ist. In dem ersten
Stelldruckraum 7a des Stellkolbens 5 wird somit
ein hydraulisches Rückstellmoment erzeugt, das die Fördervolumenstellvorrichtung 3 in Richtung
der ersten Förderrichtung 35a beaufschlagt und
zurückschwenkt. Da das Rückstellventil 26 hierbei
mittels des Gestänges 27 in Richtung der Neutralstellung 26c beaufschlagt
wird und somit eine mechanische Wegrückmeldung am Rückstellventil 26 gebildet
ist, erfolgt ein lagegeregeltes und exaktes Zurückschwenken
der Fördervolumenstellvorrichtung 3 der Pumpe 1 in
die als Nullstellung ausgebildete Neutralstellung, wobei durch dieses
aktive und kontrollierte Zurückschwenken der Pumpe 1 die
Arbeitsmaschine gezielt zum Fahrzeugstillstand abgebremst werden
kann.
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Die
erfindungsgemäße Pumpe 1 weist durch die
direkte Erzeugung eines die Stellkolbeneinrichtung 5 erzeugenden
Stelldruckes mittels der elektrisch betätigbaren Stellventileinrichtung 6 und
dem von der Sensoreinrichtung 22 gebildeten elektrischen Lagerückmeldekreis 21 eine
elektrische ansteuerbare Stelleinrichtung 4 und somit eine
elektro-hydraulische Lageregelung mit einem elektrischen Wegabgleich
der Fördervolumenstellvorrichtung 3 mit geringen
Bauaufwand auf. Der elektrische Wegabgleich ermöglicht
es, unabhängig von der Änderung des Ansteuersignals
der Betätigungseinrichtungen 14a, 14b der
Stellventile 6a, 6b eine Pilotöffnung
herzustellen, die die Verstelldynamik der Pumpe 1 unabhängig
von der Stellung und Position der Fördervolumenstellvorrichtung 3 bestimmt,
so dass die Pumpe eine freie Variabilität der Verstelldynamik
aufweist. Mittels der Schaltventileinrichtung 30 kann die
Stelleinrichtung 4 auf die aus dem Rückstellventil 26 gebildete
hydraulische Neutralstellungsregelung 25 mit einem mechanischer
Wegrückmeldung und somit einer mechanischen Lageregelung
umgeschalten werden, so dass an der Stellkolbeneinrichtung 5 ohne
zusätzliche Rückstellfedern und ohne Nehmerkolben
im Fehlerfall ein hohes hydraulisches Rückstellmoment zum aktiven,
kontrollierten und exakten Zurückschwenken und somit Zurückführen
der Fördervolumenstellvorrichtung 3 der Pumpe 1 in
die als Nullstellung ausgebildete Neutralstellung erzeugt werden
und somit an der Pumpe 1 eine hydraulisch lagegeregelte
Neutralstellung als Sicherheitsfunktion erzielt werden.
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Diese
hydraulisch lagegeregelte Neutralstellung der Pumpe 1 ist
mittels des Gestänges 27 von Außen auf
einfache Weise einstellbar. Sofern an dem Koppelpunkt 42 des
Gestänges 27 mit der Abgleicheinrichtung 40 eine
exzentrischer Eingriff ausgebildet ist, kann auf einfache Weise
der Koppelpunkt 42 verändert und die als Nullstellung
ausgebildete Neutralstellung, in der die Pumpe 1 bei einem
Schwenkwinkel von 0-Grad einer beispielsweise als Schrägscheibe
ausgebildeten Fördervolumenstelleinrichtung 3 aufweist
und somit keinen Förderstrom liefert, eingestellt und verändert
werden.
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Über
die beiden Betätigungseinrichtungen 14a, 14b kann
weiterhin eine von dem Lageregelkreis der Neutralstellung unabhängige
und dynamisch frei programmierbare Zweimagnetverstellung der elektrischen
Stelleinrichtung 4 der Fördervolumenstellvorrichtung 3 mit
einer elektrischen Lagerückmeldung durch die Sensoreinrichtung 22 erzielt werden.
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Die
erfindungsgemäße Pumpe 1 ist bevorzugt
als Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise ausgebildet.
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Anstelle
der in den 1 und 2 dargestellten
Stellkolbeneinrichtung 5 mit einem zweifachwirkenden Stellkolben
können zur beidseitigen Verstellung der Pumpe 1 ebenfalls
zwei einfachwirkende Stellkolben verwendet werden, wobei an einem
ersten Stellkolben der erste Stelldruckraum 7a ausgebildet
ist und an einem zweiten Stellkolben der zweite Stelldruckraum 7b ausgebildet
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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