DE102017202899A1 - Control system for a hydraulic variable pump, pump unit and hydraulic system with a pump unit - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelsystem (1) zur Druckbeaufschlagung wenigstens eines Stellzylinders (2) einer Hydraulik-Verstellpumpe (V), mit einer an die Verstellpumpe (V) anschließbare Druckleitung (4), eine Regelleitung (5), eine Rücklaufleitung (6) und einer als vorgesteuertes 3/2-Wege-Ventil ausgebildete Hauptstufe (7). Die Hauptstufe (7) ist an die Druckleitung (4), die Regelleitung (5) und die Rücklaufleitung (6) zur Regelung der Druckbeaufschlagung des Stellzylinders (2) angeschlossen, wobei das Regelsystem (1) eine Signaldruckleitung (8) mit einem elektroproportional geregelten Vorsteuerventil (9) aufweist, und die Hauptstufe (7) über eine an die Signaldruckleitung (8) angeschlossene Vorsteuerleitung (10) druckvorgesteuert ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Regelsystem (1) ein Schaltventil (11) und einen externen Signaldruckanschluss (12) aufweist, wobei die Signaldruckleitung (8) in einer ersten Schaltstellung des Schaltventils (11) mit der Druckleitung (4) verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung des Schaltventils (11) mit dem externen Signaldruckanschluss (12) verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Pumpenaggregat (PA) und ein Hydrauliksystem mit einem Pumpenaggregat (PA).The present invention relates to a control system (1) for pressurizing at least one actuating cylinder (2) of a hydraulic variable-displacement pump (V) with a pressure line (4) which can be connected to the variable-displacement pump (V), a control line (5), a return line (6). and a main stage (7) designed as a pilot operated 3/2 way valve. The main stage (7) is connected to the pressure line (4), the control line (5) and the return line (6) for controlling the pressurization of the actuating cylinder (2), wherein the control system (1) a signal pressure line (8) with an electroproportionally controlled Pilot valve (9), and the main stage (7) via a to the signal pressure line (8) connected pilot control line (10) is pressure-controlled. The invention is characterized in that the control system (1) has a switching valve (11) and an external signal pressure port (12), the signal pressure line (8) being connected to the pressure line (4) in a first switching position of the switching valve (11) and in a second switching position of the switching valve (11) is connected to the external signal pressure port (12). Furthermore, the invention relates to a pump unit (PA) and a hydraulic system with a pump unit (PA).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelsystem zur Druckbeaufschlagung wenigstens eines Stellzylinders einer Hydraulik-Verstellpumpe. Ferner betrifft die Erfindung ein Pumpenaggregat mit einem erfindungsgemäßen Regelsystem sowie ein Hydrauliksystem mit einem derartigen Pumpenaggregat.The present invention relates to a control system for pressurizing at least one actuating cylinder of a hydraulic variable displacement pump. Furthermore, the invention relates to a pump unit with a control system according to the invention and a hydraulic system with such a pump unit.
Regelmäßig weisen derartige Regelsystem eine an die Verstellpumpe anschließbare Druckleitung, eine Regelleitung, eine Rücklaufleitung und eine als vorgesteuertes 3/2-Wege-Ventil ausgebildete Hauptstufe auf. Die Hauptstufe ist an die Druckleitung, die Regelleitung und die Rücklaufleitung zur Regelung der Druckbeaufschlagung des wenigstens einen Stellzylinders angeschlossen. Das Regelsystem weist eine Signaldruckleitung mit einem elektroproportional geregelten Vorsteuerventil auf und die Hauptstufe ist über eine an die Signaldruckleitung angeschlossene Vorsteuerleitung druckvorgesteuert. Ein solches Regelsystem, wie es beispielsweise für Hydrauliksysteme bei Drehleitern eingesetzt wird, ist aus der
Über diese bekannten Regelsysteme wird wenigstens ein Stellzylinder der Verstellpumpe mit Druck beaufschlagt, sodass die Verstellpumpe, beispielsweise eine Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe, zwischen einer Minimalförderung und einer Maximalförderung verstellt werden kann. Das bekannte Regelsystem der
Darin gezeigt ist ein Pumpenaggregat
Wenn das erste Paar Stellzylinder
Das Regelsystem
In Abzweigen
Folglich ergibt sich für das in
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Regelsystem für eine Verstellpumpe mit einem elektroproportionalen Vorsteuerventil in der Signaldruckleitung aufzuzeigen, bei welchem die Fördermenge der Verstellpumpe auch bei Stromausfall einstellbar ist.It is therefore the object of the present invention to provide a control system for a variable displacement pump with an electro-proportional pilot valve in the Signal pressure line show, in which the flow rate of the variable is adjustable even in case of power failure.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Regelsystem gemäß Anspruch
Das erfindungsgemäße Regelsystem zeichnet sich gegenüber dem vorstehend beschriebenen Regelsystemen des Standes der Technik dadurch aus, dass das Regelsystem ein Schaltventil und einen externen Signaldruckanschluss aufweist, wobei die Signaldruckleitung in einer ersten Schaltstellung des Schaltventils mit der Druckleitung verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung des Schaltventils mit dem externen Signaldruckanschluss verbunden ist.The control system according to the invention is distinguished from the control systems of the prior art described above in that the control system has a switching valve and an external signal pressure port, wherein the signal pressure line is connected in a first switching position of the switching valve to the pressure line and in a second switching position of the switching valve connected to the external signal pressure port.
Somit kann über das Schaltventil gewählt werden, ob der Signaldruck in der Signaldruckleitung über den Druckanschluss oder über den externen Signaldruckanschluss eingespeist wird. Bei einem Stromausfall am elektroproportional geregelten Vorsteuerventil kann durch ein Schalten des Schaltventils der Signaldruck in der Signaldruckleitung nach wie vor eine feinfühlige Bewegung ohne große Verluste über die versorgten hydraulischen Verbraucher durchgeführt werden. Selbstverständlich ist dies besonders dann zweckmäßig, wenn das Regelsystem eine fallende Kennlinie aufweist, also die Verstellpumpe bei einem Stromausfall am elektroproportional geregelten Vorsteuerventil auf maximale Fördermenge eingeregelt wird. Gleichwohl ist es auch denkbar, dass ein erfindungsgemäßes Regelsystem auch eine steigende Kennlinie aufweist, sodass die Fördermenge der Pumpe auch bei einem Stromausfall geregelt werden kann und nicht zwingend auf Null abfällt.Thus, it can be selected via the switching valve, whether the signal pressure in the signal pressure line via the pressure port or via the external signal pressure port is fed. In the event of a power failure on the electroproportionately controlled pilot valve, the signal pressure in the signal pressure line can still be used to carry out a sensitive movement without great losses via the supplied hydraulic consumers by switching the switching valve. Of course, this is particularly useful when the control system has a falling characteristic, so the variable is adjusted in case of power failure on electro-proportional pilot valve to maximum flow. However, it is also conceivable that a control system according to the invention also has an increasing characteristic, so that the flow rate of the pump can be controlled even in the event of a power failure and does not necessarily fall to zero.
Es ist von Vorteil, wenn ein hydraulischer Widerstand zwischen der Druckleitung und der Signaldruckleitung angeordnet ist. Vorzugsweise ist der hydraulische Widerstand eine Regeldrossel, beispielsweise eine Zulaufdüse. Wenn der Signaldruck in der Signaldruckleitung über die Druckleitung eingespeist wird, kann so eine Druckdifferenz erzeugt werden, welche durch die Hauptstufe zur Druckregelung bzw. Druckbeaufschlagung des wenigstens einen Stellzylinders umgesetzt wird. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Druckleitung über eine Abzweigleitung mit dem Schaltventil verbunden ist, wobei der hydraulische Widerstand in der Abzweigleitung angeordnet ist.It is advantageous if a hydraulic resistance between the pressure line and the signal pressure line is arranged. Preferably, the hydraulic resistance is a control throttle, for example an inlet nozzle. When the signal pressure in the signal pressure line is fed via the pressure line, a pressure difference can thus be generated, which is implemented by the main stage for pressure regulation or pressurization of the at least one actuating cylinder. It is particularly useful if the pressure line is connected via a branch line to the switching valve, wherein the hydraulic resistance is arranged in the branch line.
Es ist von Vorteil, wenn das das Schaltventil ein 3/2-Wege-Ventil ist. So kann insgesamt eine kompakte Bauform erreicht werden.It is advantageous if the switching valve is a 3/2-way valve. So a total of a compact design can be achieved.
Zweckmäßigerweise ist das Schaltventil ein binär wirkendes Ventil, insbesondere ein Sitzventil. Die Verwendung eines Sitzventils hat den Vorteil, dass weitgehend keine Leckageverluste auftreten. Selbstverständlich können auch andere binär wirkende Ventil verwendet werden, beispielsweise Schwarz-Weiß-Wegschieber.Conveniently, the switching valve is a binary-acting valve, in particular a seat valve. The use of a poppet valve has the advantage that largely no leakage losses occur. Of course, other binary-acting valve can be used, for example, black and white Wegschieber.
Es ist von Vorteil, wenn das das Schaltventil ein handbetätigtes Schaltventil ist. Bei einem Stromausfall am elektroproportional geregelten Vorsteuerventil kann somit bei Bedarf manuell auf den externen Signaldruckanschluss geschaltet werden. So kann gewährleistet werden, dass die Umschaltung auf den externen Signaldruckanschluss erst erfolgt, wenn beispielsweise keine gefährlichen Situationen aufgrund des Schaltens zu befürchten sind. Auch kann über eine händische Betätigung eine große Schaltkraft bereitgestellt werden, was je nach Anforderung und Auslegung des Schaltventils zweckmäßig sein kann.It is advantageous if the switching valve is a manually operated switching valve. In the event of a power failure on the electro-proportional pilot valve, it is thus possible to switch manually to the external signal pressure connection if required. Thus, it can be ensured that switching to the external signal pressure connection takes place only if, for example, no dangerous situations due to switching are to be feared. Also, a large switching force can be provided via a manual operation, which may be appropriate depending on the requirements and design of the switching valve.
Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch, dass, abhängig von der Anforderung des Regelsystems, das Schaltventil an das elektroproportional geregelte Vorsteuerventil gekoppelt ist, sodass das Schaltventil bei einem Stromausfall sofort in die zweite Schaltstellung schaltet.It is also conceivable in this context that, depending on the requirement of the control system, the switching valve is coupled to the electro-proportional controlled pilot valve, so that the switching valve immediately switches in a power failure in the second switching position.
Zweckmäßigerweise ist die Verstellpumpe über ein erstes Rückschlagventil an die Druckleitung anschließbar, wobei eine Speisepumpe über ein zweites Rückschlagventil an die Druckleitung anschließbar ist. Das Regelsystem weist somit ein erstes Rückschlagventil und ein zweites Rückschlagventil zum Anschluss von zwei Pumpen auf. Über die Rückschlagventile kann eine Beschädigung der Pumpen durch eine fälschliche Druckbeaufschlagung verhindert werden. Ferner kann über die Speisepumpe ein Mindestdruck in der Druckleitung erzeugt werden, sodass die Verstellpumpe vollständig auf „0“ zurückgefahren werden kann.Conveniently, the variable displacement pump is connectable via a first check valve to the pressure line, wherein a feed pump can be connected via a second check valve to the pressure line. The control system thus has a first check valve and a second check valve for connection of two pumps. Through the check valves, damage to the pumps can be prevented by incorrect pressurization. Furthermore, a minimum pressure in the pressure line can be generated via the feed pump, so that the variable displacement pump can be completely reduced to "0".
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Regelsystem wenigstens einen ersten Block und einen zweiten Block auf, wobei die Hauptstufe im ersten Block angeordnet ist, und wobei das Schaltventil und der externe Signaldruckanschluss im zweiten Block angeordnet sind. Darüber hinaus ist es denkbar, dass das elektroproportional geregelte Vorsteuerventil ebenfalls im ersten Block angeordnet ist. Alternativ ist es denkbar, dass das Regelsystem einen dritten Block aufweist, wobei das elektroproportional geregelte Vorsteuerventil im dritten Block angeordnet ist. Damit ist ein modularer Aufbau des Regelsystems in der Art eines Baukastensystems ermöglicht. Mithin kann das Regelsystem entsprechend der gewünschten Anforderungen modular zusammengestellt werden.In an advantageous development, the control system has at least one first block and one second block, wherein the main stage is arranged in the first block, and wherein the switching valve and the external signal pressure connection are arranged in the second block. In addition, it is conceivable that the electro-proportional controlled pilot valve is also arranged in the first block. Alternatively, it is conceivable that the control system has a third block, wherein the electro-proportional controlled pilot valve is arranged in the third block. This allows a modular design of the control system in the manner of a modular system. Thus, the control system can be assembled modular according to the desired requirements.
Es ist insbesondere von Vorteil, wenn das elektroproportional geregelte Vorsteuerventil ein elektroproportional geregeltes Mengen-Vorsteuerventil ist. Insbesondere ist es sinnvoll, wenn ein 2/2-Wege-Druckregelventil mit einem Proportionalmagneten Verwendung findet, welches über eine Federkraft in die Absperrstellung vorgesteuert ist. Denkbar ist auch, dass Mengen-Vorsteuerventil parallelwirkend zur Federkraft am Stellzylinder angetastet ist. It is particularly advantageous if the electro-proportional controlled pilot valve is an electroproportionally controlled volume pilot valve. In particular, it makes sense if a 2/2-way pressure control valve with a proportional solenoid is used, which is pilot-controlled by a spring force in the shut-off position. It is also conceivable that quantity pilot valve is acted parallel to the spring force on the actuating cylinder.
Wie vorstehend erwähnt, gelingt die Lösung der Aufgabe mit einem Pumpenaggregat gemäß Anspruch
Darüber hinaus gelingt die Lösung der Aufgabe mit einem Hydrauliksystem gemäß Anspruch
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in
In
Das Regelsystem
Aus der Druckleitung
Die Druckleitung
Das Regelsystem
Ferner weist das Regelsystem
Hieraus ergibt sich, dass das erfindungsgemäße Regelsystem
In diesem Zustand kann der Nutzer über den Handhebel
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen modularen Aufbau des erfindungsgemäßen Pumpenaggregats
Der zweite Block
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Regelsystemcontrol system
- 22
- Stellzylinderactuating cylinder
- 33
- Stellzylinderactuating cylinder
- 44
- Druckleitungpressure line
- 55
- Regelleitungcontrol line
- 66
- RücklaufleitungReturn line
- 77
-
Hauptstufe (
3 /2 -Wege-Ventil)Main stage (3 /2 -Way valve) - 88th
- SignaldruckleitungSignal pressure line
- 99
- elektroproportional geregeltes VorsteuerventilElectronically proportional pilot valve
- 1010
- Vorsteuerleitungpilot line
- 1111
- Schaltventilswitching valve
- 1212
- externer Signaldruckanschlussexternal signal pressure connection
- 1313
- hydraulischer Widerstand/ Regeldrosselhydraulic resistance / control throttle
- 1414
- Abzweigleitungbranch line
- 15 15
- erstes Rückschlagventilfirst check valve
- 1616
- Speisepumpefeed pump
- 1717
- zweites Rückschlagventilsecond check valve
- 1818
- erster Blockfirst block
- 1919
- zweiter Blocksecond block
- 2020
- dritter Blockthird block
- 2121
- Handhebelhand lever
- 2222
- DruckregelvorsteuerventilPressure control pilot valve
- 2323
- Proportionalmagnetproportional solenoid
- 2424
- Federsystemspring system
- 2525
- Verstellgliedadjusting
- 2626
- DruckregelventilPressure control valve
- 2727
- Vorsteuerabzweigpilot branch
- 2828
- Absperrungbarrier
- 2929
- Bypassleitungbypass line
- 3030
- BypassdrosselsystemBypass throttle system
- 3131
- Federkraftspring force
- 3232
- Vorsteuerdüsepilot jet
- 3333
- Federfeather
- 3434
- Antastungprobing
- 3535
- Hydraulischer Widerstand/ ZulaufdüseHydraulic resistance / inlet nozzle
- 100100
- Regelsystemcontrol system
- 101101
- Verstellgliedadjusting
- 102102
- Stellzylinderactuating cylinder
- 103103
- Stellzylinderactuating cylinder
- 104104
- Stellzylinderactuating cylinder
- 105105
- Stellzylinderactuating cylinder
- 106106
- Druckleitungpressure line
- 107107
- Hauptstufemain stage
- 108108
- Regelleitungcontrol line
- 109109
- RücklaufleitungReturn line
- 110110
- SignaldruckleitungSignal pressure line
- 111111
- Regeldrosselcontrol throttle
- 112112
- Vorsteuerabzweigpilot branch
- 113113
- Vorsteuerabzweigpilot branch
- 114114
- Federkraftspring force
- 115115
- Abzweigjunction
- 116116
- Abzweigjunction
- 117117
- DruckregelvorsteuerventilPressure control pilot valve
- 118118
- DrehmomentregelvorsteuerventilTorque control pilot valve
- 119119
- MengenregelvorsteuerventilFlow control pilot valve
- 120120
- Proportionalmagnetproportional solenoid
- 121121
- Federsystem spring system
- VV
- Verstellpumpevariable
- PAPA
- Pumpenaggregatpump unit
- LSHS LS HS
- LastdrucksignalkreisLoad pressure signal circuit
- RR
- Tanktank
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- 2017-02-22 DE DE102017202899.8A patent/DE102017202899B4/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: GROSSE, SCHUMACHER, KNAUER, VON HIRSCHHAUSEN, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |