EP0856107B1 - Leistungsregelung mit load-sensing - Google Patents
Leistungsregelung mit load-sensingInfo
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- EP0856107B1 EP0856107B1 EP96934569A EP96934569A EP0856107B1 EP 0856107 B1 EP0856107 B1 EP 0856107B1 EP 96934569 A EP96934569 A EP 96934569A EP 96934569 A EP96934569 A EP 96934569A EP 0856107 B1 EP0856107 B1 EP 0856107B1
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/06—Control using electricity
- F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B2205/00—Fluid parameters
- F04B2205/05—Pressure after the pump outlet
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B2205/00—Fluid parameters
- F04B2205/06—Pressure in a (hydraulic) circuit
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B2205/00—Fluid parameters
- F04B2205/09—Flow through the pump
Definitions
- the present invention relates to a device for controlling the power of at least one driven by a motor, promoting in a work line Variable pump according to the preamble of claim 1 or to a method for Regulation of the power from a motor driven into a work line promoting variable displacement pump according to the preamble of claim 6.
- a device for power control is shown as from the generic DE-PS 44 05 234 is known.
- hydrostatic variable pumps 1 and 2 such as axial piston pumps in Swashplate construction, are via a working line 3 to one each, not shown Consumers, such as the chassis and slewing motor of an excavator, as well connected via a suction line 4 to a tank 5.
- Both variable pumps 1, 2 are by a common drive motor 6, such as one Internal combustion engine, driven and rotating at the same speed.
- To adjust your Funding volume is one actuator each, consisting of two single-acting hydraulic actuating cylinders 7, 8 provided.
- an actuating piston 9 is slidably arranged and via a Piston rod 10 with an actuator 11, 12 of the respective variable pump 1 or 2 coupled.
- Each actuating piston 9 delimits with its larger piston rod 10 facing piston surface in the respective actuating cylinder 7 and 8 a pressure chamber 13.
- Die Pressure chambers 13 of the actuating cylinder 7 are each via an actuating pressure line 14 to the respective variable pump 1 or 2 assigned work line 3 connected.
- Each of these working lines 3 leads to a pressure line 15 to the pressure chambers 13 of the Actuating cylinder 8, in each of which a compression spring 16 is arranged, which if necessary supported by the respective pressure line 15 from the respective Working line 3 removed working pressure, via the piston 9, the piston rod 10 and the actuator 12 the swash plate of the variable displacement pump 1 or 2 in the direction maximum funding volume.
- Piston areas of the actuating pistons 9 in the actuating cylinders 7 are larger than those in FIG the actuating cylinders 8 arranged actuating piston 9, so that working pressure, which during the operation of the variable pumps 1, 2 via the signal pressure lines 14 in the Pressure chambers 13 of the actuating cylinder 7 builds up as actuating pressure, via the piston 9 and the Piston rod 10 the swash plate of the respective variable displacement pump 1, 2 in the direction minimum delivery volume adjusted.
- One adjustable stop 17 each Pressure chambers 13 of the actuating cylinder 7 serves to achieve the maximum delivery volume Limit variable pumps 1, 2 to different values.
- One control valve 18 each is arranged in the signal pressure lines 14 and divides them into each one leading to the respective working line 3 or to the respective actuating cylinder 7 Signal pressure line section 19, 20.
- Each control valve 18 is a continuously adjustable one 3/2-way valve and has two working connections to the Signal pressure line sections 19 and 20 as well as a working connection to a tank 5 leading relief line 21 into which a leak oil line 22 of the respective Variable pump 1 or 2 opens. In the starting position shown in Figure 1 the working connection to the signal pressure line section 19 is blocked while the remaining work connections are open. From each signal pressure line section 19 leads a control pressure line 23 to a control connection of the associated Control valve 18 and enables its adjustment in the direction of an end position in which the working connections to the signal pressure line section 20 and the relief line 21 open and the remaining work connection is blocked.
- the device for total power control of the two variable pumps 1, 2 comprises two electrical control elements 24, two transducers 25, one electronic Control unit 26 and a setpoint adjustment device 27 associated therewith.
- the electrical control elements 24 are as force-controlled proportional magnets trained and one of the control valves 18 for the purpose of generating a control pressure counteracting back pressure assigned. They are each via a control signal line 28 connected to the electronic control unit 26.
- the transducers 25 are designed as Hall angle sensors, which are used to detect the set delivery volume of the variable displacement pumps 1, 2 of the piston rod 10 of the assigned to the respective actuating cylinder 7 and via a signal line 29 to each electronic control unit 26 are connected.
- the electronic control unit 26 is designed as a microcomputer, in the The characteristic curve KLg shown in FIG. 4 is stored in the memory part.
- This characteristic represents the working pressure p as a function of the delivery volume V of a variable displacement pump, it is below due to its for torque or power control typical course referred to as the torque characteristic.
- the torque characteristic In the present Embodiment are both variable pumps 1, 2 and thus theirs Torque characteristics identical, so that only one of these characteristics in Memory part of the microcomputer 26 is stored.
- the area pxV under the torque characteristic curve KL g is constant for each delivery volume V or for each working pressure p and in the present exemplary embodiment is equal to the total drive torque of the drive motor 6.
- the point P on the torque characteristic curve KL g denotes the transition from the so-called approach range ( vertical section of KL g ) to the control range (hyperbolic section of KL g ), and its ordinate value corresponds to the target value of the back pressure at the control valve 18, which is assigned to the variable pump 1 or 2, which transmits or is to transmit the total drive torque.
- the ordinate value of point P thus also corresponds to the maximum torque that this variable displacement pump can transmit, that is to say in the present case the total drive torque of drive motor 6.
- the setpoint value of the counterpressure at the control valve assigned to the other variable displacement pump is set to zero in order to prevent that this variable pump overloads the drive motor 6 by driving the consumer connected to it.
- the setpoint sum of these two counterpressure setpoints and thus the sum of the Torques of both variable pumps 1, 2, which are not greater than the total drive torque of the drive motor 6 may also be in the memory part of the microcomputer 26 stored and can be set to any desired values using the setpoint adjustment device Size.
- the object of the present invention is therefore to include vibrations in control loops Variable pumps, especially in so-called load-sensing control systems, on simple Way to decrease.
- a device according to the preamble of claim 1 provided that also has a pressure relief valve through which the maximum Back pressure in the control valve is adjustable.
- An electronic control unit controls this Pressure relief valve depending on the detected position signal.
- the electronic control unit can produce characteristic curves - working pressure p as a function of Flow rate Q- constant pump output and the associated, in the control valve calculate the acting back pressure. One corresponding to a desired pump output Characteristic curve can be selected.
- a speed sensor can advantageously be provided, by means of which the speed of the the variable pump driving motor can be detected and if the value falls below one a predetermined limit speed, a characteristic curve can be selected that a lower Pump output than that of the previously selected characteristic curve.
- the pressure relief valve can be designed so that in the event of a failure electronic control unit the greatest possible back pressure in the control valve becomes.
- Eirre adaptive adjustment of the control parameters in the electronic control unit can enabled by a device for detecting the temperature of the hydraulic oil become.
- one of the electronic control unit Position signal dependent control signal is generated.
- the control signal is one Pressure relief valve supplied. Due to the pressure relief valve, the maximum Back pressure set in the control valve.
- Characteristic curves - working pressure p become dependent in the electronic control unit of the flow rate Q - constant pump output and the associated, in the control valve acting back pressure calculated. One corresponding to a desired pump output Characteristic curve is then selected.
- a speed sensor detects the speed of the motor driving the variable pump and If the speed falls below a predetermined limit, a characteristic curve is selected which a lower pump output than that of the previously selected characteristic curve.
- the maximum back pressure in the control valve is chosen so that the time Change in back pressure while the control valve is moving does not exceed a predetermined rate of change.
- the maximum back pressure in the control valve can be chosen so that the time Change in the performance of the variable pump does not change a predetermined rate exceeds.
- the temperature of the hydraulic oil can be recorded and the control parameters in the electronic control unit are adapted adaptively accordingly.
- the position of the actuating device is determined based on the position signal via a predetermined period and the control parameters are dependent on the Recording changed.
- Figure 1 shows a motor 6 which drives a variable displacement pump 1.
- the invention is of course also applicable to hydraulic systems in which several Variable displacement pumps are driven by a motor, as referring to FIG. 2 was explained.
- the system shown in Figure 1 thus represents any combinable universal unit.
- the pump control valve 18 is in one so-called load-sensing system used. It has the task of To keep the pressure difference across a directional valve 46 in front of a consumer 3 constant, to improve the efficiency of the hydraulics. If there are several consumers, the The highest load pressure is taken into account and the pressure of the variable pump 1 is adapted to this.
- the Load sensing control works as follows: If the consumer pressure in line 45 increases, this causes the main piston of the control valve 18 to be shifted to the left. A connection is thus established between the lines 23 and 20, which is a Increases the signal pressure of the actuating device 7 and thus swings out Variable pump 1. Thus, an increase in consumer pressure45 also causes System pressure upstream of consumer directional control valve 46.
- FIG. 1 shows a unit in which a motor 6 drives only one pump 1. How the principle of the invention can be indicated by the reference symbol however, easily on systems with several variable pumps driven by one motor apply, for example in the case of a total power control, such as from the DE-PS 44 05 234 is known.
Landscapes
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- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Description
- Figur 1
- ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- Figur 2
- ein bekanntes Leistungsregelungssystem für Verstellpumpen,
- Figur 3
- eine Kennlinie eines Druckbegrenzungsventils, und
- Figuren 4 und 5
- ein Kennfeld bzw. eine Kennlinie, die in der elektronischen Steuereinheit gespeichert sind.
- Die Leistung der Verstellpumpe 1 ist durch Wahl einer Kennlinie variabel.
- Die Druckabschneidung durch das Druckbegrenzungsventil 42 ist variabel. So kann zum Beispiel mit 250 bar gearbeitet und mit 280 bar gefahren werden.
- Durch Vorsehen eines Sensors 43, der die Drehzahl des die Verstellpumpe 1 antreibenden Motors 6 erfaßt und Zuführen dieses Drehzahlsignals zu der elektronischen Steuereinheit 40 kann für den Fall, daß der Motor 6 überlastet wird, durch die elektronische Steuereinheit 40 das Druckbegrenzungsventil 42 so angesteuert werden, daß die Leistung der Stellpumpe 1 herabgesetzt wird und der Antriebsmotor 6 somit in einen günstigeren Drehzahlbereich gebracht wird.
- Bei einer Fehlfunktion des Drehzahlsensors 43 kann automatisch eine geringere Leistung der Pumpe 1 angesteuert werden.
- Die Anstiegsgeschwindigkeit des Systemdrucks vor dem Wegeventil 46 kann auf einen vorgewählten Wert begrenzt werden.
- Für den Fall, daß die elektronische Steuereinheit 40 eine Fehlfunktion aufweist, geht die Verstellpumpe automatisch auf einen Maximaldruck, der nur durch die Stellung einer Einstellschraube 47 an dem Druckbegrenzungsventil bedingt ist.
- Das Stellungssignal von dem Schwenkwinkelsensor 25 kann beispielsweise in einem Speicher 41 der elektronischen Steuereinheit 40 über einen vorwählbaren Zeitraum aufgezeichnet werden. Für den Fall, daß aus der Aufzeichnung Schwingungen der Regelung zu erkennen sind, können somit die Regelparameter der elektronischen Steuereinheit 40 adaptiv verändert werden.
- Alternativ oder zusätzlich kann die Temperatur des Hydrauliköls, beispielsweise in einem Tank 5, durch einen Temperatursensor 44 erfaßt werden und bei einer unzulässigen Erhöhung der Temperatur des Hydrauliköls in dem Tank 5 entsprechend die Regelparameter in der elektronischen Steuereinheit 40 adaptiv verändert werden.
Claims (14)
- Vorrichtung zur Leistungsregelung von wenigstens einer von einem Motor angetriebenen, in eine Arbeitsleitung fördernden Verstellpumpe (1) durch Verstellung ihres Fördervolumens mittels einer mit einem Stelldruck (20) beaufschlagbaren, in Richtung maximalen Fördervolumens vorgespannten Stelleinrichtung (7), mit einem der Stelleinrichtung zugeordneten Regelventil (18), das von einem dem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung entsprechenden Gegendruck beaufschlagt ist, wobei das Regelventil (18) dann anspricht, wenn der Steuerdruck größer als der Gegendruck ist, und die Stelldruckbeaufschlagung der Stelleinrichtung (17) in Richtung einer Verringerung des Fördervolumens der Verstellpumpe (1) so regelt, daß das Produkt aus Arbeitsdruck und Förderleistung einem vorgegebenen Wert entspricht,wobei eine Einrichtung (25) vorgesehen ist, durch die die Stellung der Stelleinrichtung (7) erfaßbar ist und die ein der Stellung proportionales Stellungssignal an eine elektronische Steuereinheit (40) gibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckbegrenzungsventil (42) vorgesehen ist, durch das der maximale Gegendruck in dem Regelventil (18) einstellbar ist,wobei die elektronische Steuereinheit (40) das Druckbegrenzungsventil (42) in Abhängigkeit von dem erfaßten Stellungssignal ansteuert.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen Steuereinheit (40) Kennlinien -Arbeitsdruck p in Abhängigkeit vom Förderstrom Q - konstanter Pumpenleistung und der zugehörige in dem Regelventil (18) wirkende Gegendruck berechenbar sind, und eine einer gewünschten Pumpenleistung entsprechende Kennlinie auswählbar ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehzahlsensor vorgesehen ist, durch den die Drehzahl des die Verstellpumpe (1) antreibenden Motors erfaßbar ist und bei Unterschreiten einer vorbestimmten Grenzdrehzahl eine Kennlinie auswählbar ist, die einer niedrigeren Pumpenleistung als die der zuvor gewählten Kennlinie entspricht.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil so ausgeführt ist, daß bei einem Ausfall der elektronischen Steuereinheit (40) der größtmögliche Gegendruck in dem Regelventil (18) zugelassen wird.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur adaptiven Anpassung der Regelparameter eine Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur des Hydrauliköls vorgesehen ist.
- Verfahren zur Regelung der Leistung von einer von einem Motor angetriebenen, in eine Arbeitsleitung fördernden Verstellpumpe (1) durch Verstellung ihres Fördervolumens mittels je einer mit einem Stelldruck (20) beaufschlagbaren, in Richtung maximalen Fördervolumens vorgespannten Stelleinrichtung (7), mit einem der Stelleinrichtung zugeordneten Regelventil (18), das von einem dem Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung entsprechenden Gegendruck beaufschlagt ist, wobei das Regelventil (18) dann anspricht, wenn der Steuerdruck größer als der Gegendruck ist, und die Stelldruckbeaufschlagung der Stelleinrichtung (7) in Richtung einer Verringerung des Fördervolumens der Verstellpumpe (1) so regelt, daß das Produkt aus Arbeitsdruck und Förderleistung einem vorgegebenen Wert entspricht,
wobei die Stellung der Stelleinrichtung erfaßt wird und ein der erfaßten Stellung proportionales Stellungssignal an eine elektronische Steuereinheit (40) gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daßvon der elektronischen Steuereinheit (40) ein von dem Stellungssignal abhängiges Ansteuersignal erzeugt wird,das Ansteuersignal einem Druckbegrenzungsventil (42) zugeführt wird unddurch das Druckbegrenzungsventil (42) der maximale Gegendruck in dem Regelventil (18) eingestellt wird. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen Steuereinheit (40) Kennlinien -Arbeitsdruck p in Abhängigkeit vom Förderstrom Q-konstanter Pumpenleistung und der zugehörige in dem Regelventil (18) wirkende Gegendruck berechnet werden, und eine einer gewünschten Pumpenleistung entsprechende Kennlinie ausgewählt wird.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehzahlsensor die Drehzahl des die Verstellpumpe antreibenden Motors erfaßt und bei Überschreiten einer vorbestimmten Grenzdrehzahl eine Kennlinie ausgewählt wird, die einer niedrigeren Pumpenleistung als die der zuvor gewählten Kennlinie entspricht.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Fehlfunktion des Drehzahlsensors automatisch eine einer niedrigeren Pumpenleistung entsprechende Kennlinie gewählt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Gegendruck in dem Regelventil (18) so gewählt wird, daß die zeitliche Änderung des Gegendrucks während des Regelvorgangs des Regelventils (18) eine vorbestimmte Änderungsrate nicht überschreitet.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Ausfall der elektronischen Steuereinheit (40) der größtmögliche Gegendruck in dem Regelventil (18) zugelassen wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Gegendruck in dem Regelventil (18) so gewählt wird, daß die zeitliche Änderung der Leistung der Verstellpumpe (1) eine vorbestimmte Änderungsrate nicht überschreitet.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Hydrauliköls in einem Tank erfaßt wird und Regelparameter in der elektronischen Steuereinheit (40) adaptiv angepaßt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Stelleinrichtung (7) mittels des Stellungssignals über einen vorgegebenen Zeitraum aufgezeichnet wird und abhängig von der Aufzeichnung die Regelparameter verändert werden.
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