DE19631804B4

DE19631804B4 - Hydraulische Hubeinrichtung

Info

Publication number: DE19631804B4
Application number: DE19631804A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dantlgraber
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 2010-02-25
Anticipated expiration: 2016-08-08
Also published as: DE19631804A1

Abstract

Hydraulische Hubeinrichtung aufweisend einen Hubzylinder (8) und eine Konstantpumpe (1) in Kolbenbauart als Druckmittelquelle sowie einen die Konstantpumpe (1) antreibenden drehzahlregelbaren Elektromotor (2), mit dessen Drehzahl die Geschwindigkeit des Hubzylinders (8) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einem Antrieb des Hubzylinders (8) mit kleiner Geschwindigkeit die Konstantpumpe (1) mit einer höheren Drehzahl als für die Geschwindigkeit des Hubzylinders (8) notwendig betrieben wird und ein Teil der Fördermenge der Konstantpumpe (1) zum Tank (T) zurückgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hubeinrichtung, deren Hubzylinder die Arbeitsflüssigkeit von einer Konstantpumpe als Druckmittelquelle zugeführt bekommt. Die Konstantpumpe wird von einem drehzahlregelbaren Elektromotor angetrieben entsprechend der japanischen Offenlegungsschrift 5-186146 (A) . Bei kleinen Hubgeschwindigkeiten mit entsprechend kleinen Pumpendrehzahlen ergibt sich bei Verwendung von Kolbenpumpen als Druckmittelquelle infolge auftretender Druckpulsation eine ungleichförmige Hubbewegung und mangelnde Schmierung der Kolben und Steuerflächen der Kolbenpumpe.
Bei einem aus der DE 44 35 148 A1 bekannten hydraulischen Stellantrieb für eine Lenkung dient eine durch einen drehzahlvariablen Elektromotor angetriebene Konstantpumpe im wesentlichen dazu, einen Hydrospeicher in einem bestimmten Ladezustand zu halten. Die Geschwindigkeit eines Lenkzylinders wird durch ein proportional verstellbares Lenkventil eingestellt. Wird nicht gelenkt, befindet sich das System sozusagen in einem Stand-by-Betrieb, in dem ein von der Konstantpumpe geförderter Steuerölstrom über ein Stromregelventil und das Lenkventil zum Tank fließt. Damit soll eine hohe Dynamik für die Lenkunterstützung erreicht werden.
Bei einer aus der DE 44 02 653 A1 bekannten hydraulischen Anordnung dient eine Konstanpumpe zur Druckmittelversorgung eines Hubzylinders und zur Druckmittelversorgung von Nebenfunktionen. Für die Versorgung der Nebenfunktionen wird die Konstantpumpe mit konstanter Drehzahl angetrieben. Demnach wird die Geschwindigkeit einer Nebenfunktion nicht durch die Drehzahl der Konstantpumpe bestimmt. Vielmehr wird die Geschwindigkeit einer Ne benfunktion durch ein Ventil gesteuert, wie es in hydraulischen Drosselsteuerungen verwendet wird.
Die Betätigung des Hubzylinders erfolgt bei der hydraulischen Anordnung nach der DE 44 02 653 A1 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Konstantpumpe. Bei kleinen Hubgeschwindigkeiten treten die oben angeführten Mängel auf.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine hydraulische Hubeinrichung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzuentwickeln, dass auch bei einer gewünschten kleinen Geschwindigkeit des Hubzylinders die Druckpulsationen gering gehalten sind und eine ausreichende Schmierung der Pumpe gewährleistet ist. Dies wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht. Dadurch, daß ein Teil der von der Konstantpumpe gelieferten Arbeitsflüssigkeitsmenge bei kleinen Pumpendrehzahlen zum Tank zurückführbar ist, muß auch bei kleinen Hubgeschwindigkeiten des Hubzylinders die Pumpe mit einer höheren Drehzahl betrieben werden, die ausreicht, die vorgenannten Mängel weitgehend zu unterbinden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der die Pumpe antreibende Elektromotor nicht unter Last angefahren und damit ein unverhältnismäßig hoher Strom aus dem Netz gezogen werden muß.
Durch die japanische Offenlegungsschrift 6-183668 (A) vom 5.7.94 ist eine hydraulische Hubvorrichtung bekanntgeworden, an deren Druckleitung eine Bypass-Leitung angeschlossen ist, die über ein Schaltventil zum Tank führt. Diese Bypass-Leitung dient dazu, bei Inbetriebnahme der Anlage die zunächst noch zu kalte Arbeitsflüssigkeit solange unmittelbar zum Tank zurückzuführen, bis diese die vorgeschriebene Betriebstemperatur erreicht hat. Danach wird das betreffende Ventil geschlossen und der Hubbetrieb der Anlage aufgenommen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispiels.
1 der Zeichnung veranschaulicht den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen hydraulischen Hubeinrichtung und
2 die Abhängigkeit der zum Tank zurückströmenden Teilmenge der Fördermenge der Pumpe in Abhängigkeit deren Drehzahl.
In 1 ist mit 1 eine Konstantpumpe bezeichnet, die von einer Asynchronmaschine 2 angetrieben wird. Die Drehzahländerung der Asynchronmaschine erfolgt über einen Frequenzumrichter 3, der eingangsseitig mit einem Drehstromnetz 4 verbunden ist. Der Frequenzumrichter 3 wird von einer elektronischen Steuerung 5 angesteuert, die die Drehzahl der Asynchron-maschine und damit die Drehzahl der Konstantpumpe 1 bestimmt. Die Druckleitung 6 der Konstantpumpe führt über ein 2-Wegeventil 7 mit den Endstellungen a und b zum als Plungerzylinder ausgebildeten Hubzylinder 8. Zwischen Konstantpumpe 1 und 2-Wegeventil 7 führt von der Druckleitung 6 eine Bypass-Leitung 9 über eine Verstelldrossel 10 mit Verstelleinrichtung 11 zurück zum Tank T. Die Verstelleinrichtung 11 der Verstelldrossel 10 wird von der gleichen Steuerung 5 angesteuert wie der Frequenzumrichter 3 zur Festlegung der Drehzahl n der die Konstantpumpe 1 antreibenden Asynchronmaschine 2. Bei Stillstand der Konstantpumpe 1, also bei Drehzahl n = null, weist entsprechend 2 die Verstelldrossel 10 ihren größten Durchflußquerschnitt A auf. Bei Inbetriebnahme der Konstantpumpe strömt deshalb zunächst der gesamte noch geringe Förderstrom der Konstantpumpe über die Bypass-Leitung 9 mit voll geöffneter Verstelldrossel 10 drucklos zurück zum Tank T. Das in der Druckleitung 6 angeordnete 2-Wegeventil 7 befindet sich beim Stillstand der Pumpe in der einen Endstellung a, in der sich die vom Hubzylinder 8 getragene Last L über die im Arbeitsraum 8a des Hubzylinders sowie im Druckleitungsabschnitt 6a befindliche Arbeitsflüssigkeit auf den Rückschlagventilkörper 7a abstützt. Mit zunehmender Drehzahl der Konstantpumpe 1 und damit größer werdenden Fördermenge wird der Durchflußquerschnitt A der Verstelldrossel 10 verkleinert, so daß sich ein überproportionaler Anstieg des Pumpendruckes einstellt. Sobald dieser Pumpendruck den im Hubzylinder 8 wirkenden Lastdruck übersteigt, strömt Arbeitsflüssigkeit über den sich öffnenden Rückschlagkörper 7a des 2-Wegeventils 7 zum Arbeitsraum 8a des Hubzylinders 8 und verschiebt den die Last tragenden Plunger 12 nach außen bzw. nach oben, wobei eine Teilmenge der Fördermenge der Konstantpumpe entsprechend dem aktuellen Durchflußquerschnitt der Verstelldrossel 10 und dem Pumpendruck über die Bypass-Leitung 9 zurück zum Tank strömt. Mit weiter ansteigender Drehzahl der Pumpe und damit steigender Hubgeschwindigkeit des Plungers 12 des Hubzylinders 8 wird der Durchflußquerschnitt der Verstelldrossel 10 weiter verkleinert, bis er schließlich ab einer durch die Steuerung 5 festgelegten Drehzahl n der Konstantpumpe ganz geschlossen wird (2), so daß ab diesem Zeitpunkt die gesamte Fördermenge der Konstantpumpe zur Bewegungsumsetzung durch den Plunger 12 des Hubzylinders 8 zur Verfügung steht.
Der maximale Durchflußquerschnitt der Verstelldrossel 10 wird so groß gewählt, daß bei langsamer Hubgeschwindigkeit des Plungers über die Bypass-Leitung eine so große Teilmenge des Förderstromes der Pumpe strömen kann, daß letztere für den zum Anheben der Last erforderlichen Druck mit einer Drehzahl betrieben werden muß, die eine ausreichende Schmierung der betreffenden Pumpenteile gewährleistet und die Frequenz der Druckpulsation der Pumpe die Hubbewegung des Plungers 12 nicht mehr nachteilig beeinträchtigt.
Die vorbeschriebene Hubeinrichtung wird vorteilhafterweise als Antrieb für einen Aufzug eingesetzt.

Claims

Hydraulische Hubeinrichtung aufweisend einen Hubzylinder (8) und eine Konstantpumpe (1) in Kolbenbauart als Druckmittelquelle sowie einen die Konstantpumpe (1) antreibenden drehzahlregelbaren Elektromotor (2), mit dessen Drehzahl die Geschwindigkeit des Hubzylinders (8) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einem Antrieb des Hubzylinders (8) mit kleiner Geschwindigkeit die Konstantpumpe (1) mit einer höheren Drehzahl als für die Geschwindigkeit des Hubzylinders (8) notwendig betrieben wird und ein Teil der Fördermenge der Konstantpumpe (1) zum Tank (T) zurückgeführt wird.
Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Tank zurückgeführte Teil der Fördermenge über eine Verstelldrossel (10) geführt wird.
Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit zunehmender Drehzahl (n) der Konstantpumpe (1) der Durchflußquerschnitt der Verstelldrossel (10) verkleinert wird.
Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt der Verstelldrossel (10) bei der Drehzahl null der Konstantpumpe (1) seinen Größtwert aufweist und ab einer vorbestimmten Drehzahl der Konstantpumpe (1) die Verstelldrossel (10) gesperrt ist.
Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Verstelldrossel (10) durch elektronische Steuermittel (5) erfolgt.
Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Verstelldrossel (10) durch mechanische Steuermittel nach dem Fliehkraft-Prinzip erfolgt.