DE1910914A1 - Power control device for axial piston pumps - Google Patents

Description

Leistungsregeleinrichtung für Axialkolbenpumpen (Zusatz zu Patent 1 177 938) Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbstätigen, druckabhängigen Regelung der Fördermenge einer Axialkolbenpumpe, deren Fördermenge durch einen hydraulischen Stellmotor mittels eines veränderlichen Stellöldrucks gesteuert werden kann, wozu in der Stellölleitung ein vom Förderdruck der Pumpe beeinflusstes, den Stellöldruck in Abhängigkeit von der Grösse des Förderdrucks veränderndes Leistungsregelglied angeordnet ist, gemäss Patent 1 177 978. Power control device for axial piston pumps (addendum to patent 1 177 938) The invention relates to a device for automatic, pressure-dependent Control of the delivery rate of an axial piston pump, the delivery rate of which is controlled by a hydraulic one Servomotor can be controlled by means of a variable actuating oil pressure, for which purpose In the control oil line, the control oil pressure is influenced by the delivery pressure of the pump Power control element that changes depending on the size of the delivery pressure is arranged, according to patent 1 177 978.

Das genannte Hauptpatent bezieht sich auf eine Leist:-rngsregeleinrichtung für Axialkolbenpumpen, bei denen die Fördermenge Je Umdrehung stufenlos zwischen Null und einem Höchstwert durch Schwenken der umlaufenden Zylindertrommel verändert werden kann. Diese Nöglichkeit wird ausgenutzt, um die Fördermenge der Pumpe bei überschreiten eines bestimmten Druckes im Arbeitskreis mittels eines Reglers auf einen solchen Wert zu verringern, dass das von der Pumpe aufgenommene Drehmoment einen bestimmten Wert nicht überschreitet. Die Leistungsregeleinrichtung nach dem Hauptpatent, die im wesentlichen durch ein in der Stellölleitung angeordnetes, vom Förderdruck der Pumpe beeinflusstes Leistungsbegrenzungsglied gekennzeichnet ist welches den Stellöldruck in AbhEngigkeit von der Grösse des Förderdruckes der Pumpe selbsttig kontinuierlich verändert und damit die Pumpe kontinuierlich verstellt, ist besonders für einen Antrieb mit konstanter Drehzahl geeignet. Bei der Verwendung eines Motors mit variabler Drehzahl, z.B. eines Verbrennungsmotors, ist nachteilig, dass bei der Regelung nach dem Patent nur in einem bestimmten engen Drehzahlbereich eine vom Arbeitsdruck abhängige Anpassung der Verstellung der Arbeitspumpe erreicht werden kann. Das verwendete Regelungsglied arbeitet fast mengenunabhängig und gestattet bei Anwendung einer Verbrennungskraftmaschine keine einwandfreie Regelung über den gesamten Drehzahlbereich. Der Leistungsregler ist ausgelegt auf eine Regelung nach konstantem Drehmoment. Um diesen Nachteil auszugleichen, wäre es erforderlich, in die Regelung noch die Drehzahl als Steuerglied hineinzunehmen, wenn zum Antrieb der Axialkolbenpumpe ein Motor mit va-riabler Drehzahl verwendet wird.The main patent mentioned relates to a power control device for axial piston pumps in which the delivery rate per revolution is infinitely variable between Zero and a maximum value changed by swiveling the rotating cylinder drum can be. This possibility is used to increase the delivery rate of the pump exceeding a certain pressure in the working group by means of a regulator to reduce such a value that the torque absorbed by the pump does not exceed a certain value. The power control device according to the Main patent, which is essentially arranged in the adjusting oil line by a Delivery pressure of the pump influenced power limiting element is identified which the control oil pressure as a function of the size of the delivery pressure of the pump automatically changed continuously and thus the pump continuously adjusted, is particularly suitable for a drive with constant speed. at the use of a variable speed motor, e.g. an internal combustion engine, is disadvantageous that with the regulation according to the patent only in a certain narrow Speed range an adjustment of the adjustment of the working pump depending on the working pressure can be reached. The control element used works almost independently of the quantity and does not allow proper regulation when using an internal combustion engine over the entire speed range. The power regulator is designed for regulation according to constant torque. To compensate for this disadvantage, it would be necessary to to include the speed as a control element in the regulation, if the drive a variable speed motor is used for the axial piston pump.

Dies ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 111 035 bekannt, in der eine Antriebseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Hubstapler mit Antrieb durch einen Verbrennungsmotor über ein das kontinuierliche Verstellen der Antrieb übersetzung ermöglichendes Getriebe, vorzugsweise ein.hydrostatisches Getriebe, beschrieben ist. Hierbei wird eine Drehmomentübernastung und damit ein Abwürgen des Motors vermieden, indem über einen Fliehkraftregler, der einen elektrischen Kontakt betätigt, und ein Solenoid die hydrostatische Pumpeneinheit verstellt wird. Aus dieser Auslegeschrift ist weiter bekannt, durch einen Fliehkraftregler einen Steuerschleber zu verstellen, der wiederum einen Stellmotor steuert. Diese Regelung arbeitet mit der Drückung des Verbrennungsmotors auf mechanisch-elektrische und mechanischhydraulische Art. Nachteilig ist die Kompliziertheit dieser Regeleinrichtung, die entweder verschiedene mechanische und elektrische Elemente oder mechanische und hydraulische Elemente erfordert, deren Wirkungen schwer aufeinander abzustimmen sind und keine genaue Anpassung an verschiedene Kennlinien von Verbrennungsmotoren zulassen.This is known from the German Auslegeschrift 1 111 035 in which a drive device for vehicles, especially forklifts with a drive an internal combustion engine via a continuous adjustment of the drive transmission enabling transmission, preferably a hydrostatic transmission described is. This avoids excessive torque and therefore stalling of the engine, by using a centrifugal governor that actuates an electrical contact, and a solenoid is used to adjust the hydrostatic pump unit. From this explanatory document it is also known to adjust a control slide by means of a centrifugal governor, which in turn controls a servomotor. This scheme works with the pressure of the internal combustion engine in a mechanical-electrical and mechanical-hydraulic way. The disadvantage is the complexity of this control device, which is either different mechanical and electrical elements or mechanical and hydraulic Requires elements whose effects are difficult to match and none allow precise adaptation to different characteristics of internal combustion engines.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine rein hydraulische Einrichtung zur selbstätigen, druckabhängigen Regelung der Fördermenge einer Axialkolbenpumpe zu schaffen und mit einfachen Mitteln die Leistungsregeleinrichtung nach dem Hauptpatent unter Überwindung der bei Anwendung eines Motors mit variabler Drehzahl auftretenden Schwierigkeiten zu verbessern.It is the object of the invention to provide a purely hydraulic device automatic, pressure-dependent regulation of the delivery rate of an axial piston pump create and with simple means the power control device according to the main patent overcoming those encountered when using a variable speed motor Difficulty improving.

Gemäss der Erfindung ist bei einem Antrieb der Axialkolbenpumpe durch einen Motor mit variabler Drehzahl eine Steuerpumpe für das Stellöl an den Motor angeschlossen und ist das Leistungsregelglied eine vom Arbeitsdruck der Pumpe beaufschlag mengenabhängig arbeitende Drossel. Vorzugsweise besteht die Drossel aus einer in einem Gehäuse angeordneten Blende und einer die wirksame Blendenöffnung in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck der Pumpe verengenden Düsennadel, wobei das Gehäuse vor der Blende einen an die Stellölleitung anschliessbaren Einlass und Auslass und hinter der Blende einen weiteren Auslass besitzt.According to the invention, the axial piston pump is driven by a drive a variable speed motor a control pump for the actuating oil to the motor connected and the power control element is acted upon by the working pressure of the pump Quantity-dependent working throttle. Preferably, the throttle consists of an in a housing arranged aperture and the effective aperture as a function of the from the working pressure of the pump constricting nozzle needle, with the housing in front of the orifice an inlet and outlet that can be connected to the actuating oil line and behind the orifice has another outlet.

Zur Summenregelung zweier oder mehrerer Verbraucher ist zweckmässigerweise die Düsennadel mit einem in einer Bohrung des Gehäuses gegen Federdruck verschiebbaren Stufenkolben verbunden, dessen Stufen Jeweils mit dem Druck eines Verbrauchers beaufschlagbar sind.It is useful to control the sum of two or more consumers the nozzle needle with a displaceable in a bore of the housing against spring pressure Stepped piston connected, the steps of which can each be acted upon by the pressure of a consumer are.

Bei der Regelungseinrichtung nach der Erfindung ist der die Verstellung bewirkende Steuerdruck von dem Arbeitsdruck des Verbrauchers bzw. der Axialkolbenpumpe und von der Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängig. Je nachdem, ob mit Vollgas oder in irgend-einer Zwischenstellung gefahren wird, arbeitet die Regelung in Jedem Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors. Insbesondere ist diese Regel-einrichtung mit Vorteil verwendbar, wenn z.B. in Baufahrzeugen und Baggern die zu regelnde Axialkolbenpumpe nur einen bestimmten Prozentsatz der gesamten instalierten Leistung verbrauchen darf.In the control device according to the invention is the the Adjustment causing control pressure from the working pressure of the consumer or the Axial piston pump and dependent on the speed of the internal combustion engine. Depending on, whether you drive at full throttle or in any intermediate position, the works Control in every speed range of the combustion engine. In particular, this is Control device can be used with advantage, e.g. in construction vehicles and excavators the axial piston pump to be controlled only accounts for a certain percentage of the total installed Power consumption.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt: Fig. 1 zeigt schematisch die Einrichtung zur Regelung der Antriebsleistung einer Axialkolbenpumpe gemäss der Erfindung; Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der in Fig. 1 verwendeten Drossel im Schnitt; Fig. 3 zeigt aufgetragen über der Drehzahl den Drehmomentenverlauf einer Verbrennungskraftmaschine und den Verlauf der dazugehörigen Steuerkurve.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing: Fig. 1 shows schematically the device for controlling the drive power of a Axial piston pump according to the invention; Fig. 2 shows a preferred embodiment the throttle used in Fig. 1 in section; Fig. 3 shows plotted over the Speed, the torque curve of an internal combustion engine and the curve the associated control curve.

In Fig. 1 sind alle Elemente schematisch zusammengestellt, die erfindungsgemäss eine hydraulische Regeleinrichtung für eine durch einen Verbrennungsmotor angetriebene Axialkolbenpumpe bilden. Dazu ist an einem Verbrennungsmotor 1, der bei Baufahrzeugen im allgemeinen ein Dieselmotor ist, eine Steuerpumpe 2 angeschlossen, deren Stellölleitung 2a über eine Drossel 3 und einen Schieber 4 mit einem. Stellmotor 5 in Verbindung steht. Mit dem Stellmotor 5 steht beispielsweise über eine Kolbenstange eine Axialkolbenpumpe (nicht dargestellt) in Verbindung. Die Axialkolbenpumpe wird von dem Verbrennungsmotor 1 angetrieben und fördert ihr Ul zu einem oder mehreren Verbrauchern. Die Ausschwenkrichtung der Zylindertrommel der Pumpe und die Grösse der Ausschweinkung bestimmen z.B. die Drehrichtung des Verbrauchers und die Pumpenleistung. Die Verschwenkung erfolgt über den als Richtungsschalter für die Axialkolbenpumpe wirkenden Schieber 4, der über den Stellmotor 5 eine Aus schwenkung der Pumpe aus ihrer Ruhestellung nach links oder nach rechts bewirkt.In Fig. 1, all elements are summarized schematically, according to the invention a hydraulic control device for one driven by an internal combustion engine Form axial piston pump. For this purpose, an internal combustion engine 1, which is used in construction vehicles is generally a diesel engine, a control pump 2 is connected to the control oil line 2a via a throttle 3 and a slide 4 with a. Servomotor 5 in connection stands. An axial piston pump is connected to the servomotor 5, for example via a piston rod (not shown) in connection. The axial piston pump is powered by the internal combustion engine 1 driven and promotes their UI to one or more consumers. The pivoting direction the The cylinder drum of the pump and the size of the bulging determine, for example, the direction of rotation of the consumer and the pump output. The pivoting takes place via the as Direction switch for the axial piston pump acting slide 4, which is controlled by the servomotor 5 a pivoting of the pump from its rest position to the left or to the right causes.

Der Stellmotor 5 enthält einen Stellkolben, der über eine Leitung 2b von der Steuerpumpe 2 gespeist wird.The servomotor 5 contains an actuating piston which is via a line 2b is fed by the control pump 2.

Dem Stellkolben wird von dem Schieber 4 in bekannter Weise das Steuerkommando gegeben. Je nach Betätigungsrichtigung des Schiebers 4 wird die eine oder andere Seite des Stellmotors mit der Leitung 2a von der Steuerpumpe 2 verbunden, so dass entsprechend eine Auslenkung erfolgt. Die Grösse der Auslenkung und damit die Stellung des Pumpenschwenkkörpers ist abhängig von dem Stel Druck in der Leitung 2a. Dieser Stellöldruck wird von der Drossel 3, die in der Leitung angeordnet ist, beeinflusst.The control command is given to the actuating piston by the slide 4 in a known manner given. Depending on the direction of actuation of the slide 4, one or the other Side of the servomotor is connected to the line 2a from the control pump 2, so that a deflection takes place accordingly. The size of the deflection and thus the position of the pump swivel body is dependent on the position of the pressure in the line 2a. This Control oil pressure is influenced by the throttle 3, which is arranged in the line.

Die Drossel 3 besteht, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, aus einem geteilten Gehäuse 9, in dessen Teilung eine Blende 6 angeordnet ist, deren wirksame Blendenöffnung durch die Stellung einer axial einstellbaren Düsennadel 7 veränderlich ist. Das Gehäuse weist vor der Blende 6 einen Einlass 10 und einen Auslass 11 auf und besitzt hinter der Blende 6 einen weiteren Auslass 12. Der Auslass 11 führt zum Stellmotor 5 und der Auslass 12 zum Schieber 4. Die DUsennadel 7 ist mit einem in einer Bohrung des Gehäuses 9 angeordneten Stufenkolben 13 verbunden. Der Stufenkolben 13 ist im Gehäuse gegen den Druck von Federn 8 verschiebbar gelagert. In Abhängigkeit von der Zahl der Stufen des Stufenkolbens 13 sind Anschlüsse, im Schema gemäss Fig. 1 mit HD1, HD2 bezeichnet, an Verbraucher vorgesehen, um die Drossel mit dem Arbeitsdruck zu beaufschlagen.As can be seen from FIG. 2, the throttle 3 consists of a divided one Housing 9, in the division of which a diaphragm 6 is arranged, the effective diaphragm opening is variable by the position of an axially adjustable nozzle needle 7. That The housing has an inlet 10 and an outlet 11 in front of the diaphragm 6 and has Another outlet 12 behind the diaphragm 6. The outlet 11 leads to the servomotor 5 and the outlet 12 to the slide 4. The DU needle 7 is in a bore of the housing 9 arranged stepped piston 13 connected. The stepped piston 13 is in Housing mounted displaceably against the pressure of springs 8. In dependence of the number of stages of the graduated piston 13 are connections, in the scheme 1 designated with HD1, HD2, provided to consumers, around the throttle to apply the working pressure.

Über die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 und damit über die Fördermenge der Steuerpumpe 2 wird durch eine entsprechende Einstellung der wirksamen Blendenöffnung in der Drossel 3 ein Stellöldruck aufgebaut, der so gross ist, dass der Stellmotor 5 die Axialkolbenpumpe bei maximaler Drehzahl ganz ausschwenkt. Erhöht sich nun der Arbeitsdruck im hydrostatischen Kreislauf infolge einer Belastung der Verbraucher, so wird die Düsennadel 7 mit dem Kolben 13 gegen die Federn 8 verschoben und verstel)tdamit an der Blendenöffnung den Durchflussquerschnitt der Drossel 3. Dadurch ändert sich der Steuerdruck des dem Stellmotor 5 zugeführten Stellöls entsprechend der Federkennlinie und bewirkt, dass die Axialkolbenpumpe auf einen kleineren Schwenkwinkel eingeschwenkt wird. Zusätzlich zu der Regelung durch den Hochdruck ist bei der Einrichtung nach der Erfindung der Steuerdruck noch von der Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängig, dadurch, dass der Motor 1 bei ansteigendem Druck im hydrostatischen Kreislauf gedrückt wird und folglich seine Drehzahl abfällt. Mit dem Abfall der Drehzahl ist eine Verringerung der Fördermenge der Steuerpumpe 2 verbunden und durch die mengenabhängig arbeitende Drossel 3 auch eine Verringerung des Stellöldrucks in der Leitung zum Stellmotor. Die Drossel 3 ist so ausgelegt, dass sich eine zum Steuern des Stellmotors 5 günstige Druckabfallkurve ergibt. Die Druckabfallkurve ist in Fig. 3 als Steuerkurve PSt über der Drehzahl n aufgetragen. Das Diagramm zeigt gleichzeitig den Verl-auf des Drehmoments Md über der Drehzahl n des Verbrennungsmotors.Via the speed of the internal combustion engine 1 and thus via the delivery rate the control pump 2 is activated by a corresponding setting of the aperture a control oil pressure built up in the throttle 3 which is so great that the servomotor 5 the axial piston pump swings out completely at maximum speed. Now increases the working pressure in the hydrostatic circuit as a result of load on the consumer, the nozzle needle 7 is moved with the piston 13 against the springs 8 and thus adjusted the flow cross-section of the throttle 3 at the orifice opening. This changes the control pressure of the actuating oil supplied to the servomotor 5 according to the spring characteristic and causes the axial piston pump to pivot to a smaller pivot angle will. In addition to the regulation by the high pressure is according to the establishment the invention, the control pressure still depends on the speed of the internal combustion engine, in that the engine 1 is pressed in the hydrostatic circuit when the pressure increases and consequently its speed drops. As the speed drops, there is a decrease the delivery rate of the control pump 2 and connected by the amount-dependent working Throttle 3 also reduces the control oil pressure in the line to the servomotor. The throttle 3 is designed in such a way that it is advantageous to control the servomotor 5 Pressure drop curve results. The pressure drop curve is shown in FIG. 3 as a control curve PSt plotted against the speed n. The diagram also shows the loss of the Torque Md over the speed n of the internal combustion engine.

Mit abfallendem Druck in der Stellölleitung 2a aufgrund der Wirkung des Arbeitsdrucks auf den Kolben 13 der Drossel und der Wirkung der von der Steuerpumpe 2 an die Drossel gelieferten Stellölmenge wird der Stellmotor 5 wieder in Richtung auf die Nullage der Axialkolbenpumpe gedrückt und schwenkt damit die Pumpe auf einen kleineren Schwenkwinkel ein. Dadurch wird erreicht, dass die Pumpe ein kleineres Drehmoment aufnimmt.With falling pressure in the adjusting oil line 2a due to the Effect of the working pressure on the piston 13 of the throttle and the effect of The servomotor 5 is the servomotor 5 supplied by the control pump 2 to the throttle pressed again in the direction of the zero position of the axial piston pump and swivels with it adjust the pump to a smaller swivel angle. This ensures that the Pump absorbs a smaller torque.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims (3)

Patentansprüche 1) Einrichtung zur selbstätigen, druckabhängigen Regelung der Fördermenge einer Axialkolbenpumpe, deren Fördermenge durch einen hydraulischen Stellmotor mittels eines veränderlichen Stellöldrucks gesteuert werden kann, wozu in der Stellölleitung ein vom Förderdruck der Pumpe beeinflusstes, den Stellöldruck in Abhängigkeit von der Grösse des Förderdrucks veränderndes Leistungsregelglied angeordnet gemäss Patent 1 177 938, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Antrieb der Axialkolbenpumpe durch einen Motor (1) mit variabler Drehzahl eine Steuerpumpe (2) für das Stellöl an dem Motor (1) angeschlossen ist und das Leistungsregelglied eine vom Arbeitsdruck der Pumpe beaufschlagte mengenabhängiarbeitende Drossel (3) ist. Claims 1) Device for automatic, pressure-dependent Control of the delivery rate of an axial piston pump, the delivery rate of which is controlled by a hydraulic one Servomotor can be controlled by means of a variable actuating oil pressure, for which purpose In the control oil line, the control oil pressure is influenced by the delivery pressure of the pump Power control element that changes depending on the size of the delivery pressure arranged according to patent 1 177 938, characterized in that with a drive the axial piston pump by a variable speed motor (1) a control pump (2) for the control oil is connected to the engine (1) and the power control element a flow-dependent throttle (3) charged by the working pressure of the pump is. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (3) aus einer in einem Gehäuse (9) angeordneten Blende (6) und einer die wirksame Blendenöffnung in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck der Pumpe verändernden DUsennadel (7) besteht, wobei das Gehäuse (9) vor der Blende (6) einen an die Stellölleitung (2a) anschliessbaren Einlass (10) und Auslass (11) und hinter der Blende (6) einen weiteren Auslass (12) besitzt. 2. Device according to claim 1, characterized in that the throttle (3) from a diaphragm (6) arranged in a housing (9) and one which is effective Orifice opening changes depending on the working pressure of the pump (7), wherein the housing (9) in front of the diaphragm (6) is connected to the adjusting oil line (2a) connectable inlet (10) and outlet (11) and behind the Orifice (6) has a further outlet (12). 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (7) mit einem in einer Bohrung des Gehäuses (9) gegen den Druck von Federn (8) verschiebbaren Stufenkolben (13) verbunden ist, dessen Stufen Jeweils mit dem Druck (HD1> HD2) eines Verbrauchers beaufschlagt sind. Leerseite3. Device according to claim 2, characterized in that the nozzle needle (7) with a displaceable in a bore of the housing (9) against the pressure of springs (8) Stepped piston (13) is connected, the stages of which correspond to the pressure (HD1> HD2) of a consumer are applied. Blank page