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DE3538643A1 - Device for controlling the pressure of a hydrostatic drive - Google Patents

Device for controlling the pressure of a hydrostatic drive

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DE3538643A1
DE3538643A1 DE19853538643 DE3538643A DE3538643A1 DE 3538643 A1 DE3538643 A1 DE 3538643A1 DE 19853538643 DE19853538643 DE 19853538643 DE 3538643 A DE3538643 A DE 3538643A DE 3538643 A1 DE3538643 A1 DE 3538643A1
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Germany
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pressure
pump
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control
pump pressure
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Norbert Dr Ing Kreth
Eugen Dipl Ing Hufnagel
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Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Mannesmann Rexroth AG
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Abstract

The invention relates to the control of a variable displacement pump by means of a pressure-dividing circuit which is arranged in a bypass line of the pump to the tank and in which the control pressure is tapped between two choke points. In this way, the control can be realized with very simple means and without great losses, and an adjustable choke valve can be activated in a simple manner by an electric command signal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Druck­ steuern eines hydrostatischen Antriebes mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merk­ malen.The invention relates to a device for printing control a hydrostatic drive with the in The preamble of claim 1 specified Merk to paint.

Die Drehzahl der von dem Motor angetriebenen Last ist von dem Arbeitsmittelvolumen abhängig, das von der Verstellpumpe geliefert wird. Zur Regelung der Fördermenge der Verstellpumpe sind Mengenregler be­ kannt, die beispielsweise aus einem in der Pumpen­ druckleitung vorgesehenen Drosselventil und einem Regelventil bestehen, dessen Regelkolben von der Druckdifferenz am Drosselventil beaufschlagt ist und abhängig von der Druckdifferenz einen Steuerdruck erzeugt. Erhöht sich bei steigendem Lastmoment der Pumpendruck in unzulässigem Maße, so bedarf es eines bekannten Druckreglers, der aus einer Festblende und einem Druckregelventil besteht, um bei steigendem Pumpendruck eine entsprechend kleinere Fördermenge der Pumpe einzustellen. Der Geräteaufwand für Druck- und Mengenregler erhöht sich noch weiter, wenn die Führungsgröße ein elektrisches Signal ist und die Ventile elektrisch betätigt sein müssen.The speed of the load driven by the motor depends on the volume of work equipment, which of the variable displacement pump is supplied. To regulate the Flow rate of the variable pump are volume controllers knows, for example from one in the pumps pressure line provided throttle valve and one Control valve exist, the control piston of the Pressure difference at the throttle valve is applied and a control pressure depending on the pressure difference generated. Increases with increasing load torque Pump pressure to an impermissible degree, one is required known pressure regulator, which consists of a fixed orifice a pressure control valve is there to increase Pump pressure a correspondingly smaller flow rate the pump. The equipment expenditure for printing and flow regulator increases even further when the Command variable is an electrical signal and the Valves must be operated electrically.

Dies trifft auch zu, wenn zur Vereinfachung anstelle einer Regelung eine Steuerung des Volumenstroms zum Motor durch ein in der Pumpendruckleitung vorgesehenes Proportionalventil erfolgt. This also applies if for simplification instead a regulation a control of the volume flow to Motor by a provided in the pump pressure line Proportional valve takes place.  

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ausgangs­ druck einer Verstellpumpe zu einem Konstantmotor mit möglichst einfachen Mitteln zu steuern, und dabei ins­ besondere auf in der Pumpendruckleitung angeordnete Drossel- oder andere Ventile zu verzichten, da diese verhältnismäßig hohe Verluste und Kosten verursachen.The invention has for its object the output pressure of a variable pump to a constant motor to control the simplest possible means, and ins especially those located in the pump pressure line Avoid throttling or other valves as this cause relatively high losses and costs.

Die genannte Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst.The stated task is characterized by the im Part of claim 1 listed features solved.

Erfindungsgemäß läßt sich in einer von der Pumpen­ druckleitung abgezweigten Bypassleitung über die Dros­ seln ein Mengenstrom einstellen, durch den an der nachgeschalteten, zum Tank führenden Drossel ein Steuerdruck entsteht, welcher der Verstellvorrichtung der Pumpe zugeführt wird. Es handelt sich somit um eine Drucksteuerung zur Einstellung der Fördermenge der Pumpe. Die Einrichtung ist sehr einfach aufgebaut und kann mit geringen Kosten realisiert werden. Hierzu trägt insbesondere die Verwendung des serienmäßigen Differenzdruckreglers bei. In der Pumpendruckleitung selbst sind keine Ventile oder Drosselventile angeord­ net. Die zum Tank über die Druckteilerschaltung der Drosseln abfließende Arbeitsmittelmenge ist verhältnis­ mäßig gering. Die Drosselverstellung über ein elektri­ sches Führungssignal ist ebenfalls sehr einfach zu verwirklichen.According to the invention can be in one of the pumps branch line bypass via the Dros set a volume flow through which the downstream throttle leading to the tank Control pressure arises, which of the adjusting device is fed to the pump. It is therefore about a pressure control for setting the delivery rate the pump. The setup is very simple and can be realized at low cost. For this particularly bears the use of the standard Differential pressure regulator at. In the pump pressure line there are no valves or throttle valves themselves net. The to the tank via the pressure divider circuit The amount of working fluid flowing out of chokes is a ratio moderately low. Throttle adjustment via an electri guide signal is also very easy to realize.

Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich insbe­ sondere für den Antrieb eines Gebläses, dessen Dreh­ zahl temperaturabhängig veränderlich sein soll. Dabei kann es sich beispielsweise um das Kühlgebläse wasser­ gekühlter Brennkraftmaschinen handeln, die in großen hydraulischen Anlagen für den Antrieb der Pumpen vor­ gesehen sind. Da bei solchen Anlagen die Antriebs­ leistung für das Kühlgebläse erheblich sein kann, ist eine Drehzahlbeeinflussung des Antriebes im Hin­ blick auf einen verbesserten Wirkungsgrad sowie eine geringere Geräuschbelästigung sinnvoll.The device according to the invention is particularly suitable special for driving a fan, the rotation of which number should be variable depending on the temperature. Here it can be, for example, the cooling fan water cooled internal combustion engines act in large hydraulic systems for driving the pumps  are seen. Because in such systems the drive performance for the cooling fan can be significant is an influence on the speed of the drive in the rear look at improved efficiency as well as a lower noise pollution makes sense.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein Lüfterantrieb mit hydrostatischen Maschinen schematisch dargestellt ist.An embodiment of the invention is as follows explained in more detail with reference to the drawing in which a Fan drive with hydrostatic machines schematically is shown.

Ein Lüfter 1 wird von einem Konstantmotor 2, z.B. einer Axialkolbenmaschine angetrieben, die an eine Pumpendruckleitung 3 angeschlossen ist, in welche eine Verstellpumpe 4, z.B. eine verstellbare Axialkolben­ maschine, Arbeitsmittel fördert, das aus einem Tank T angesaugt wird. Der Lüfter weist eine progressive Kennlinie auf, d.h. das erforderliche Drehmoment steigt mit dem Quadrat der Drehzahl. Das Antriebsmoment des Konstantmotors 2 ist wiederum proportional zum Ausgangsdruck der Verstellpumpe 4.A fan 1 is driven by a constant motor 2 , for example an axial piston machine, which is connected to a pump pressure line 3 , into which a variable displacement pump 4 , for example an adjustable axial piston machine, conveys working fluid which is drawn in from a tank T. The fan has a progressive characteristic curve, ie the required torque increases with the square of the speed. The drive torque of the constant motor 2 is in turn proportional to the output pressure of the variable pump 4 .

Die Verstelleinrichtung der Pumpe 4 wird von einem Stellkolben 6 betätigt, der über eine Leitung 7 vom Pumpendruck und gegensinnig von einer Feder 8 und einem Steuerdruck beaufschlagt ist. Feder- und Steuer­ druck verstellen die Pumpe 4 in Richtung der maximalen Fördermenge (Differenzdruckregler).The adjustment device of the pump 4 is actuated by an actuating piston 6 which is acted upon by the pump pressure via a line 7 and in the opposite direction by a spring 8 and a control pressure. Spring and control pressure adjust the pump 4 in the direction of the maximum flow rate (differential pressure regulator).

Der Steuerdruck wird in einer Druckteilerschaltung erzeugt, die aus den beiden Drosselstellen 9 und 10 besteht, die hintereinander in einer Bypassleitung 11 angeordnet sind, welche die Pumpendruckleitung 3 mit dem Tank T verbindet. Dabei wird der Steuerdruck in der Leitung 12 zwischen den beiden Drosselstellen 9 und 10 abgegriffen.The control pressure is generated in a pressure divider circuit, which consists of the two throttling points 9 and 10 , which are arranged one behind the other in a bypass line 11 , which connects the pump pressure line 3 to the tank T. The control pressure in line 12 is tapped between the two throttling points 9 and 10 .

In dem Ausführungsbeispiel ist die Drosselstelle 9 einstellbar, während die andere Drossel 10 einen festen Wert besitzt. Das veränderliche Drosselventil 9 ist elektrisch verstellbar. Die Temperatur des von dem Lüfter 1 angeblasenen Kühlers wird von einem Füh­ ler 14 gemessen und in einer Treiberstufe 15 in ein Führungssignal umgewandelt, das dem elektrischen Ver­ stellorgan 16 der Drossel 9 zugeführt wird.In the exemplary embodiment, the throttle point 9 is adjustable, while the other throttle 10 has a fixed value. The variable throttle valve 9 is electrically adjustable. The temperature of the blown by the fan 1 cooler is measured by a Füh ler 14 and converted in a driver stage 15 into a command signal, which is supplied to the electric actuator 16 of the throttle 9 .

Über die Einstellung des Drosselquerschnitts des Drosselventils 9 wird der Mengenstrom durch das Dros­ selventil geändert, so daß sich ein entsprechender Staudruck vor der Festdrossel 10 ergibt, welcher als Steuerdruck auf den Kolben 6 wirkt. Wird der Quer­ schnitt der Drossel 9 vergrößert, so steigt der Steuer­ druck und die Verstelleinrichtung wird im Sinne einer größeren Fördermenge der Verstellpumpe 4 betätigt, so daß die Drehzahl des Antriebes ansteigt. Sinkt die Temperatur des Kühlers ab, so wird der Querschnitt der Drossel 9 verringert, der Steuerdruck sinkt und der Stellkolben 6 wird vom Pumpendruck 7 in Richtung kleinerer Fördermenge verstellt, so daß die Drehzahl des Antriebes 2 sinkt.About the setting of the throttle cross section of the throttle valve 9 , the flow rate through the Dros selventil is changed, so that there is a corresponding dynamic pressure before the fixed throttle 10 , which acts as a control pressure on the piston 6 . If the cross section of the throttle 9 is increased, the control pressure rises and the adjusting device is actuated in the sense of a larger delivery rate of the variable pump 4 , so that the speed of the drive increases. If the temperature of the cooler drops, the cross section of the throttle 9 is reduced, the control pressure drops and the actuating piston 6 is adjusted by the pump pressure 7 in the direction of a smaller delivery quantity, so that the speed of the drive 2 drops.

Der Pumpendruck in der Förderleitung 3 ist abhängig von dem von der Treiberstufe 15 der Verstell­ drossel zugeführten elektrischen Strom i. Die Bezie­ hung zwischen dem Spulenstrom i und Pumpendruck läßt sich nun in einfacher Weise verändern, um beispiels­ weise bei einem linear ansteigenden Strom i einen progressiv ansteigenden Druck der Pumpe 4 zu er­ zielen, so daß beispielsweise im vorliegenden Fall beim Antrieb eines Lüfters der progressiv mit dem Quadrat der Drehzahl n ansteigende Momentenbedarf M des Gebläses mittels des linear mit der Temperatur sich ändernden elektrischen Signals einstellbar ist, indem der Steuerdruck von der Blende 9 so verändert wird, daß entsprechend dem Momentenbedarf des Lüfters auch die Arbeitsmittelfördermenge in der Leitung 3 progressiv ansteigt. Auf diese Weise kann die Kenn­ linie des Antriebes von der Verstelldrossel 9 ent­ sprechend berücksichtigt werden. Die Anpassung des linearen elektrischen Signals an die Kennlinie des Antriebes durch entsprechende Veränderung des Signals kann in bekannter Weise in einem entsprechenden Ver­ stärker vorgenommen werden.The pump pressure in the delivery line 3 is dependent on the electrical current supplied by the driver stage 15 of the adjusting throttle i . The relationship between the coil current i and pump pressure can now be changed in a simple manner, for example, with a linearly increasing current i, a progressively increasing pressure of the pump 4 , so that, for example, in the present case when driving a fan, the progressively with the square of the speed n increasing torque requirement M of the blower can be adjusted by means of the electrical signal changing linearly with the temperature, by changing the control pressure of the orifice 9 in such a way that the amount of working fluid in line 3 increases progressively in accordance with the torque requirement of the fan. In this way, the characteristic line of the drive can be taken into account accordingly by the adjusting throttle 9 . The adaptation of the linear electrical signal to the characteristic of the drive by corresponding change in the signal can be made stronger in a known manner in a corresponding United.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann auch die Drossel 10 als Drosselventil ausgebildet sein, dessen Querschnitt gegenläufig zum Querschnitt des Drosselventils 9 verstellt wird. Auf diese Weise kann der Steuerdruck in der Leitung 12 schneller einge­ regelt werden. Ferner ergeben sich noch geringere Verluste am Arbeitsmittel in der Bypassleitung 11, da die Drosselquerschnitte insgesamt verkleinert wer­ den können. Ferner kann der Steuerdruck zur Beein­ flussung der Kennlinie des von der Pumpe 4 gelieferten Volumens stärker verändert werden.In an embodiment not shown, the throttle 10 can also be designed as a throttle valve, the cross section of which is adjusted in the opposite direction to the cross section of the throttle valve 9 . In this way, the control pressure in line 12 can be regulated faster. Furthermore, there are even lower losses of the working fluid in the bypass line 11 , since the throttle cross sections are reduced overall, who can. Furthermore, the control pressure for influencing the characteristic of the volume supplied by the pump 4 can be changed more.

Claims (10)

1. Einrichtung zur Drucksteuerung eines hydro­ statischen Antriebes, bestehend aus einer hydrostati­ schen Pumpe mit veränderlichem Hubvolumen, einer Verstellvorrichtung, deren Stellkolben von einer Feder und von der Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und einem Steuerdruck beaufschlagt ist und einem hydro­ statischen Motor, dadurch gekennzeich­ net, daß der Steuerdruck für den Stellkolben (6) zwischen zwei in Reihe liegenden Drosseln (9, 10) abgegriffen wird, über die die Pumpendruckleitung (3) mit einem Tank verbunden ist.1. Device for pressure control of a hydrostatic drive, consisting of a hydrostatic pump with variable displacement, an adjusting device, the actuating piston of which is acted upon by a spring and by the pressure difference between the pump pressure and a control pressure, and a hydrostatic motor, characterized in that that the control pressure for the actuating piston ( 6 ) is tapped between two throttles ( 9 , 10 ) in series, via which the pump pressure line ( 3 ) is connected to a tank. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens eine Drossel einstellbar ist.2. Device according to claim 1, characterized ge indicates that at least one throttle is adjustable. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zwischen der Pumpendruckleitung (3) und dem Stellkolben (6) liegende Drossel (9) einstellbar ist.3. Device according to claim 1, characterized in that between the pump pressure line ( 3 ) and the actuating piston ( 6 ) lying throttle ( 9 ) is adjustable. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Drosseln (9, 10) gegenläufig veränderlich einstellbar sind.4. Device according to claim 1 and 2, characterized in that both throttles ( 9 , 10 ) are variably adjustable in opposite directions. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpendruck in der Förderleitung (3) nach einer vorbe­ stimmten Beziehung abhängig von dem die Verstelldrossel (9) betätigenden Führungssignal ist. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pump pressure in the delivery line ( 3 ) is dependent on a pre-determined relationship depending on the adjusting throttle ( 9 ) actuating guide signal. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Pumpendruck in der Förderleitung (3) nach einer vorbestimmten Beziehung von der Öffnungsgeometrie der jeweiligen Verstelldros­ sel abhängig ist.6. Device according to claim 5, characterized in that the pump pressure in the delivery line ( 3 ) is dependent on a predetermined relationship of the opening geometry of the respective Verstelldros sel. 7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Verstelldrossel so ausgelegt und betätigt ist, daß bei Ausfall der elektrischen Versor­ gung der Pumpendruck in der Förderleitung (3) seinen Minimalwert erreicht.7. Device according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the respective adjusting throttle is designed and actuated so that the pump pressure in the delivery line ( 3 ) reaches its minimum value in the event of failure of the electrical supply. 8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Verstelldrossel so ausgelegt und betätigt ist, daß bei Ausfall der elektrischen Versor­ gung der Pumpendruck in der Förderleitung (3) seinen Maximalwert erreicht.8. Device according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the respective adjusting throttle is designed and actuated so that the pump pressure in the delivery line ( 3 ) reaches its maximum value in the event of failure of the electrical supply. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Antrieb eines Kühlgebläses, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drosselquerschnitt abhängig von der Temperatur einstellbar ist.9. Device according to one of claims 1 to 3 to drive a cooling fan, characterized records that the throttle cross-section depends is adjustable by temperature. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für ein lastdruckfühlendes Ventilsystem mit mehreren parallel gespeisten Verbrauchern, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der höchste Lastdruck im System das Führungssignal für die Drucksteuerung der Pumpe bildet.10. Device according to one of claims 1 to 8 for a load pressure sensing valve system with several consumers fed in parallel, thereby ge indicates that the highest load pressure in the system the command signal for pressure control the pump forms.
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