DE3200126C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Verstellpumpe mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen sowie eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens.

Aus dem Stand der Technik ist es mehrfach bekannt, zwei Pumpen parallel zu schalten, die wahlweise auf drucklosen Umlauf geschaltet und damit mit einem Tank verbunden sind oder die zu einem oder mehreren Verbraucher geschal­ tet sind. So ist es bekannt (DE-OS 24 13 295) zu einer Verstellpumpe, deren Fördervolumen von einem mehrstufigen Druckregler eingestellt wird, eine Konstantpumpe parallel zu schalten, die von einem separaten Motor angetrieben, von einem Druckbegrenzungsventil abgesichert und über ein eigenes Wegeventil an die Verbraucher schaltbar ist.

Andererseits ist es für einen Hubzylinder, insbesondere für landwirtschaftliche Fahrzeuge, bekannt (DE-PS 10 76 425) eine Hauptpumpe und eine Nebenpumpe über ein Wegeventil mit dem Hubzylinder bzw. dem Tank zu verbin­ den. Für die Ausführung des Arbeitshubes wird dabei der Arbeitszylinder von der Hauptpumpe beaufschlagt, während die Nebenpumpe auf drucklosen Umlauf geschaltet ist. Beim Absenken wird die Hauptpumpe von dem Wegeventil auf drucklosen Umlauf geschaltet und die Senkgeschwin­ digkeit wird von einer einstellbaren Drossel bestimmt, die im Ablauf zum Tank angeordnet ist. Über eine ent­ sprechende Einstellung der Drossel kann die Senkbewegung aufgehalten und von der Nebenpumpe her ein begrenzter Druck in Hubrichtung erzeugt werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung eine unterschiedliche Problematik zugrunde. Wird nämlich bei einer Verstell­ pumpe der Förderstrom zum Verbraucher auf sehr kleine Mengen zurückgeregelt, so gerät die Verstellpumpe in den sogenannten Nullhubbereich, in dem die benötigte An­ triebsleistung verhältnismäßig hoch ist. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn vom Verbraucher überhaupt keine Flüssigkeit mehr abgenommen und somit der maximale Pumpendruck erreicht wird. In diesem Nullhubbereich wird der Arbeitsdruck aufrechterhalten und von der Pumpe nur das Lecköl ersetzt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht des­ halb darin, den Leistungsbedarf der Verstellpumpe zu verringern, wenn deren Förderstrom zum Verbraucher auf sehr kleinen Mengen zurückgeregelt wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Verstellpumpe und eine Pumpe mit konstanter Verdrän­ gung sind dementsprechend so geschaltet, daß die Ver­ stellpumpe bis zum Schaltpunkt auf der Kennlinie mit dem Verbraucher verbunden ist und dann bei Unterschreiten eines bestimmten Förderstroms, wenn sie also in Nähe des Nullhubbereiches verstellt wird, ohne Druckverlust mit dem Tank verbunden wird.

Die Konstantpumpe hat gegenüber der Verstellpumpe eine verhältnismäßig geringe Leistung; das Leistungsverhält­ nis beider Pumpen kann größer als 15 sein. So läßt sich zeigen, daß die Antriebsleistung für die Konstantpumpe zuzüglich der Drosselverluste der Verstellpumpe, wenn diese auf dem Tank arbeitet, nur einen Bruchteil der Nullhubleistung einer Verstellpumpe beträgt.

Sobald der Umschaltpunkt erreicht ist, die Verstellpumpe also mit dem Tank verbunden ist, tritt keine Instabili­ tät des Systems auf, da allein die Pumpe mit konstanter Verdrängung wirksam ist, die zusätzlich durch ein Druck­ begrenzungsventil zur Einstellung und Aufrechterhaltung des Betriebsdruckes abgesichert ist.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nach Anspruch 2 ist der Umschaltzeitpunkt für die Ver­ stellpumpe von einem Fördermengenmeßgerät und einer einstellbaren Bezugsspannung abhängig, so daß bei Unter­ schreiten einer bestimmten Fördermenge ein Wegeventil in der Pumpendruckleitung angesteuert und die Umschaltung von Verstellpumpe auf Konstantpumpe oder umgekehrt vor­ genommen wird. Bei einer Vorrichtung zum Regeln der Fördermenge einer Pumpe ist es bekannt (DE-OS 30 16 609), in der Pumpendruckleitung ein Fördermengenmeßgerät vor­ zusehen.

Nach Anspruch 3 kann die Konstantpumpe mit dem Tank ver­ bunden sein, solange die Verstellpumpe den Verbraucher be­ aufschlagt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schaltplan der Regeleinrichtung in einer er­ sten Ausführungsform, und

Fig. 2 die Kennlinie der Regeleinrichtung gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine bekannte Verstellpumpe 10 dargestellt, deren nicht gezeigter Statorring in der dargestellten Regel­ stellung des Druckreglers 15 zwischen zwei vom Systemdruck in der Pumpendruckleitung 20 beaufschlagte Kolben 11 und 12 eingespannt ist.

Wenn vom Verbraucher keine Flüssigkeit abgenommen und somit der Höchstdruck erreicht wird, regelt die Verstellpumpe auf Förderstrom nahezu Null und wird der Druck, auch Nullhub­ druck genannt, aufrechterhalten.

Der jeweils gewünschte Nullhubdruck in der Pumpendrucklei­ tung 20 wird an einer Feder 14 des Druckreglers 15 einge­ stellt. Die Feder 14 hält zunächst den Kolben des Druckreg­ lers 15 in der Ausgangsposition, die der dargestellten Schaltstellung des Druckreglers entspricht, in der die Pum­ pendruckleitung 20 mit dem Raum hinter dem Kolben 12 ver­ bunden ist. Dadurch wird der Statorring der Verstellpumpe auf maximales Fördervolumen eingestellt.

Der Förderstrom gelangt durch die Pumpendruckleitung 20, ein Wegeventil 21 und ein Fördermengenmeßgerät 22 zum Verbrau­ cher 23.

Ist der an der Feder 14 eingestellte Druck erreicht, so wird der Kolben im Druckregler 15 verschoben und gelangt dadurch der Druckregler 15 in eine Regelstellung, in der der Raum hinter dem Kolben 12 auf einen reduzierten Druck herunter­ geregelt wird. Nun kann der Kolben 11 den Statorring ver­ schieben und die Pumpe fördert nur eine Menge, die der Ver­ braucher 23 gerade zur Aufrechterhaltung des eingestellten Nullhubdrucks benötigt. Die dazugehörige Kennlinie ist in Fig. 2 dargestellt.

Wird die vom Verbraucher benötigte Fördermenge sehr gering, so gelangt die Verstellpumpe in den Nullhubbereich, in dem die Antriebsleistung für die Pumpe jedoch noch verhältnis­ mäßig hoch ist.

Der Befehl zum Umschalten auf die Konstantpumpe 30 mit ge­ genüber der Verstellpumpe 10 verhältnismäßig geringer Lei­ stung erfolgt durch Vergleich einer Sollwertspannung 24 mit der Istwertspannung des Fördermengenmeßgerätes 22 in einem Komparator 25, dessen Ausgangssignal eine Treiberstufe 26 aktiviert, von der das Wegeventil 21 umgeschaltet wird.

In der umgeschalteten Schaltstellung des Wegeventils 21 ist nun die Verstellpumpe 10 mit dem Tank verbunden, wobei nur sehr geringe Drosselverluste entstehen, während die Kon­ stantpumpe 30 einen konstanten Förderstrom zum Verbraucher 23 liefert.

In der Leitung 31 zwischen Konstantpumpe 30 und Wegeventil 21 ist ein Druchbegrenzungsventil 32 vorgesehen, das auf den Betriebsdruck eingestellt ist und über das der überschüssige Förderstrom der Konstantpumpe zum Tank abgeleitet wird.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird der Umschaltpunkt zum Abtrennen der Verstellpumpe 10 und zum Zuschalten der Kon­ stantpumpe 30 zum Zeitpunkt 33 erreicht. In diesem Fall ist das Druckbegrenzungsventil 32 genauso hoch eingestellt wie das Druckregelventil 15, um in beiden Betriebsarten densel­ ben Maximaldruck zu erzielen.

Wie die gestrichelte Linie in Fig. 2 zeigt, kann selbst­ verständlich das Druckbegrenzungsventil 32 auch auf das andere für den Verbraucher 23 benötigte Betriebsdrücke einstellen, so daß sich ein Kennlinienfeld zwischen den beiden Drücken Pmin, nämlich dem Minimaldruck des Druckbegrenzungsventils 32 und dem Druck Pmax, nämlich dem zulässigen Maximaldruck der Konstantpumpe ergibt.

Würde das Druckbegrenzungsventil 32 z. B. auf einen kleine­ ren Wert eingestellt werden als das Ventil 15, dann würde beim Umschalten des Wegeventils 21, wenn also die Förder­ menge einen bestimmten Wert unterschreitet, der Verbrau­ cherdruck lediglich den am Druckbegrenzungsventil 32 ein­ gestellten Druckwert erreichen können. Der Druck würde dem­ nach beim Umschalten des Wegeventils 21 auf diesen Wert absinken, ohne daß damit eine Beeinflussung der Verstell­ pumpe 10 erfolgt. Diese fördert bei dieser anderen Schalt­ stellung des Wegeventils 21 mit maximaler Menge zum Tank, und zwar weitgehend drucklos.

Anstelle des gezeigten Druckreglers 15 kann auch ein Men­ gen- oder Leistungsregler für die Verstellung der Ver­ stellpumpe vorgesehen werden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Betrieb einer Verstellpumpe, deren Förderstrom entsprechend den Erfordernissen eines Ver­ brauchers zwischen einem minimalen und maximalen Volumen einstellbar ist und die auf drucklosen Umlauf schaltbar ist, und einer parallel zu der Verstellpumpe vorgesehenen Konstantpumpe, die wahlweise mit dem Tank verbunden oder zum Verbraucher geschaltet werden kann, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstellpumpe (10) fördermengenabhängig bei Unterschreiten eines bestimmten Förderstroms während des Zurückregelns auf kleines Volumen vom Verbraucher (23) abgetrennt und mit demTank verbunden wird, und gleichzeitig die Konstantpumpe (30), die eine kleinere Leistung aufweist, zum Aufrechterhalten des Arbeits­ druckes auf den Verbraucher geschaltet wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pumpen­ druckleitung (20) ein Fördermengenmeßgerät (22) vorge­ sehen ist, dessen Ausgangssignal in einem Komparator (25) mit einem einstellbaren Bezugssignal verglichen wird, wobei das Ausgangssignal des Komparators ein zwischen dem Fördermengenmeßgerät und der Verstellpumpe vorgesehenes Wegeventil (21, 210) ansteuert, das die Konstantpumpe (30) in die Pumpendruckleitung zuschaltet und gleichzeitig die Verstellpumpe mit dem Tank verbindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wegeventil (21) in der einen Schalt­ stellung die Verstellpumpe (10) mit dem Verbraucher sowie die Konstantpumpe (30) mit dem Tank und in der anderen Schaltstellung die Verstellpumpe mit dem Tank und die Konstantpumpe mit dem Verbraucher verbindet.