DE2851705A1 - Hydraulische antriebseinheit - Google Patents

Description

Hydraulische Antriebseinheit

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Zur Erzielung eines wirtschaftlichen Betriebes einer solchen Antriebseinheit ist es
erforderlich, daß die Verstellpumpe den durch die Einstellung der Regeleinrichtung festgelegten Förderstrom fördert, ohne
daß deren Druck wesentlich größer ist, als er zur Überwindung der an dem Hydraulikmotor angreifenden äußeren Last erforderlich ist. In bekannter Weise erfolgt dies dadurch, daß die Regeleinrichtung für den Förderstrom von einer einstellbaren Blende gebildet wird, die an der Austrittsseite des Hydraulikmotors angeordnet wird, und zur Konstanthaltung der an dieser Blende wirkenden Druckdifferenz, deren Austrittsseite mit der Federseite des Druckregelventils verbunden ist, so daß der Regelr
kolben federseitig nicht nur von der Kraft der Regelfeder,
sondern auch noch zusätzlich" vom Druck der Austrittsseite
belastet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Regelkolben vom Pumpendruck beaufschlagt. Der Regelkolben befindet sieh im Gleichgewicht, wenn der Pumpendruck dem am Ausgang

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der Blende herrschenden Druck zusätzlich der Federkraft entspricht. Die Federkraft bestimmt demnach die an der Blende wirksame Druckdifferenz. Somit wird über das Regelventil die Verstelleinrichtung der Verstellpumpe derart beeinflußt, daß deren Fördermenge nach Verlassen des Hydraulikmotors am Eingang der Blende einen solchen Staudruck erzeugt, der rückwirkend an der Druckseite einen Druck erzeugt, der den am Ausgang der Blende wirkenden Druck und zusätzlich der am Regelkolben des Druckregelventils wirkenden Federkraft der Regelfeder die Waage hält. Das Druckregelventil bildet somit gemeinsam mit der Verstellvorrichtung der Verstellpumpe eine vorgesteuerte Druckwaage, wobei das Vorsteuerventil das Druckregelventil und die Druckwaage die Verstellvorrichtung bildet. Der erforderliche Pumpendruck ergibt sich somit aus der Summe des vom Hydraulikmotor geforderten Druckes und dem von der Regelfeder festgelegten an der Blende wirkenden Differenzdruck.Eine solche Förderstrom-Druck-Regelung arbeitet zwar sehr wirtschaftlich, aber auch sehr träge. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Rückführung des am Ausgang der Blende wirkenden Druckes zum Druckregelventil und die daran sich anschließende Einwirkung über das Druckregelventil auf die Verstellvorrichtung viel Zeit erfordert und"demgemäß auch die Bremswirkung auf die bewegten Massen beeinträchtigt. In vielen Anwendungsfällen wird jedoch eine sehr schnelle Förderstromregelung und hohe Bremswirkung gefordert, beispielsweise bei Kunststoffmaschinen. Um eine schnelle Regelung zu erreichen, ist es bekannt, die Verstellpumpe über ein Druckregelventil arbeiten zu lassen, das auf den maximal zulässigen Systemdruck eingestellt ist und. die Stromregelung unabhängig von der

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Verstelleinrichtung von einem Stromregler durchzuführen. Hierbei ergibt sich ein unwirtschaftlicher Betrieb* insbesondere wenn der Hydraulikmotor vorwiegend kleine weit unter dem am Druckregelventil eingestellen maximalen Druck liegende Drücke fordert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine hydraulische Antriebseinheit mit einer Förderstrom-Druckregelung zu schaffen, die nicht nur wirtschaftlich arbeitet, sondern auch schnell anspricht und darüberhinaus eine hohe Bremswirkung auf die bewegten Massen gewährleistet und die äußere Leckage kompensiert. Dies wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches erreicht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Schaltschemata, die die Zeichnung in den Abbildungen 1 und 2 zeigt, beschrieben.

In dem Schaltschema nach Abbildung 1 ist mit 1 die als Flügelzellenpumpe ausgebildete Verstellpumpe mit den Verstellkolben la,Ib bezeichnet. Die Druckleitung 2 führt zum Hydraulikmotor 3, dessen Abflußleitung 4 mit dem Eingang 5a eines Stromregleis 5 mit eigener Druckwaage verbunden ist. Vom Ausgang 5b des Stromreglers führt eine Leitung 6 zum Tank Tl.

Über die mit dem Tank T in Verbindung stehende Saugleitung 7 saugt die Verstellpumpe 1 die Arbeitsflüssigkeit an. Der Verstellkolben la weist eine kleinere vom Druck zu beaufschlagende Druckfläche auf als der in die Gegenrichtung wirkende Verstellkolben Ib.

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Der Verstellkolben la steht über¹^

die Steuerleitung 9 mit der Druckleitung 2 in Verbindung und wird damit vom Pumpendruck dauernd beaufschlagt. Der Verstellkolben la belastet den Laufring Ic der Verstellpumpe in Richtung kleinerer Fördermenge. Der Verstellkolben Ib, der den Laufring Ic in Richtung größerer Fördermenge belastet, wird über die Steuerleitung Io vom Regeldruck des Druckregelventils 11 bzw. über den Leitungsabschnitt loa und den Ventilraum 11a des Druckregelventils 11 vom Regeldruck des Druckregelventils 13 beaufschlagt und zusätzlich durch die Kraft der Druckfeder 12. Der Leitungsabschnitt loa, der die Ventilräume 11a, 13a der Druckregelventile 11, 13 miteinander verbindet, steht über die Steuerleitung 15 mit Drossel 16 mit der Druckleitung 2 der Verstellpumpe in Verbindung. Der Steuerraum 11b des Druckregelventils 11 steht über den Steuerleitungsabschnitt mit der Steuerleitung 15 in Verbindung. Der Regelkolben lic des Druckregelventils/wird somit unmittelbar vom Pumpendruck

ist
beaufschlagt und/damit gegen die in Gegenrichtung auf ihn

wirkende Druckkraft der Regelfeder 2o belastet.

Der Steuerraum 13b des Druckregelventils 13 steht über die Steuerleitung 21 mit der Abflußleitung 4 und damit mit dem Eingang 5a des Stromreglers 5 in Verbindung. Somit wird der Steuerraum 13b von

/dem am Eingang 5 des Stromreglers herrschenden Druck beaufschlagt. Dieser Druck wirkt am Regelkolben 13c gegen die Kraft der Regelfeder 22. Solange dieser Druck nicht der von der Regelfeder 22 auf den Regelkolben ausgeübten Kraft entspricht, verbleibt der Regelkolben in der gezeigten Schließstellung, in der der Ventilraum 13a von dem Ringraum 13d,

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und

der über den Leitungsabschnitt 24/den Ringraum lld des Druckregelventils 11 sowie über die Tankleitung 25 mit dem Tank T2 verbunden ist, unterbrochen. Sobald dieser Druck die Kraft der Regelfeder überwindet, verschiebt sich der Regelkolben 13c in Richtung der Regelfeder 22 und verBindet über den von dessen Steuerkante 13e und der Steuerkante 13f im Gehäuse 13g gebildeten Steuerspalt 13h den Ventilraum 13a mit dem Ringraum 13d und damit mit dem Tank T-2· Die Folge davon ist, daß-in Strömungsrichtung des Steueröls gesehen - hinter der die Zulaufdrossel bildenden Drossel 16 der Steuerdruck mit größer werdenden von den beiden Steuerkanten 13f, 13g gebildeten eine veränderliche Ablaufdrossel bildenden Steuerspalt 13h abnimmt.

Da dieser Steuerdruck auf den Verstellkolben Ib wirkt, wird in Abhängigkeit von dessen Größe die Fördermenge der Verstellpumpe 1 derart nachgestellt, daß im Steuerraum 13b des

Steuerdruck den
Druckregelventils der/ an der Regelfeder 22 eingestellten Wert

nicht überschreitet. Dies gilt auch für das den maximalen

11 Pumpendruck festlegende Druckregelventi]/, dessen Steuerraum 11b über die Steuerölleitung 15 mit der Druckleitung 2 in Druckverbindung steht.

Das Druckregelventil 13 ist mittels der Regelfeder 22 auf einen Regeldruck eingestellt, der mit Sicherheit dem Ansprechdruck des Stromreglers 5 entspricht. Der einzustellende Druck bewegt sich in der Größenordnung von 8-15 bar. Demnach muß die Verstellpumpe derart angestellt werden, daß sie den durch die Einstellung des Stromreglers festgelegten Förderstrom liefert,

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und zwar mit einem Druck, der um den Betrag des am Druckregelventil· 13 eingestellten Druckes höher liegt, als der vom Hydraulik motor 3 zur Überwindung der an diesem angreifenden äußeren Last erforderliche Druck.Übersteigt dieser am Pumpenaustritt in der Druckleitung 2 herrschende Gesamtdruck den am Druckregelventil· 11 mitteis der Regel·feder 2o eingestellten Regeldruck, tritt dieses in Tätigkeit, indem der von der Steuerkante He

des Gehäuses Hg des Regelkolbens Hc und der Steuerkante Hf/gebildete die weitere Ablaufdrossel· bildende Steuerspalt Hh eine solche Größe annimmt, daß der hierbei sich einsteHende Regel·druck über den VersteH-ko^en Ib die Verstellpumpe soweit in Richtung kleinerer Fördermenge verstellt, daß der an diesem Druckregelventil· eingesteHte Pumpendruck nicht überschritten wird. Dadurch wird der am Stromregiereingang 5a herrschende Staudruck kieiner ais der am Druckrege^entil· 13 eingesteHte Druck, so daß letzteres seine SchließsteHung einnimmt und für den weiteren Regeivorgang außer Funktion ist. Das Druckregeiventil· 11 ist demnach dem Druckregeiventil· 13 übergeordnet. Erst wenn das Druckregelventil· 11 wieder durch Fallen des Pumpendruckes seine SchliefisteHung einnimmt und die Verbindung zwischen dem Ventiiraum Ha und dem Ringraum Hd durch Überdecken der beiden miteinander zusammenwirkenden den Steuerspa^ Hh biidenden Steuerkanten He, Hf von Regel·kol·ben Hc. und Gehäuse Hg unterbrochen ist, tritt das Druckregelventil· 13 wieder in Funktion und damit auch der den Förderstrom festiegende Stromregl·er_/ und zwar unabhängig vom jeweiMgen Pumpendruck, soweit dieser die von den beiden Druckregerventiien festgel·egten Grenzwerte nicht unter- und überschreitet. Der Förderstrom iäßt sich durch entsprechende Einsteilung des Stromreglers 5 in.Richtung kleinerer Fördermenge, unabhängig von einer gleichzeitigen

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Betätigung der Verstellvorrichtung der Verstellpumpe, verändern. Die Nachregelgeschwindigkeit der Pumpe auf diese neue Fördermenge hat somit auf die Einstellgeschwindigkeit der Fördermenge durch den Stromregler keinen Einfluß. Dadurch, daß der Stromregler weitgehend druckunabhängig die eingestellte Durchflußmenge konstant hält, wird die Bremswirkung auf die bewegten Massen von Hydraulikmotor und die mit diesen verbundenen Antriebseinheiten bei sich änderndem Druck nicht beeinträchtigt. Außerdem kann die über die Leckölleitung 3a nach außen abströmende Leckflüssigkeit des Hydraulikmotors, dessen von dem Stromregler festgelegte Drehzahl nicht beeinflussen.

Bei dem Schaltschema nach Abbildung 2 wird die Steuerflüssigkeit den Ventilräumen 11a, 13a der Druckregelventile 11, 13 ohne Zwischenschaltung einer Zulaufdrossel über die Steuerleitung 15 und dem Leitungsabschnitt loa zugeführt. Die von den Steuerkanten lie, Hf und 13e, 13f von Regelkolben lic, 13c und Gehäuse Hg, 13g gebildeten Steuerspalte Hh, 13h bilden somit veränderliche Zulaufdrosseln, die über die Ringräume Hd 13d und den Leitungen 24, 25 mit der festeingestellten Ablaufdrossel 16' in der zum Tank T~ führenden Leitung 25 zusammenarbeiten. Der Steuerdruck zur Anstellung der Verstellpumpe 1 über den Verstellkolben Ib der ·

den
Verstellvorrichtung wird zwischen/Steuerspalten Hh, 13h der Druckregelventile H, 13 und der feststehenden Ablauf drossel 16' abgenommen und über die Steuerleitung Io' dem größeren Verstellkolben Ib zugeführt. Hierbei vergrößert sich der Steuerdruck mit der Zunahme der Steuerspalte Hh, 13h im Gegensatz zu der Regelung nach Abbildung 1 ,bei der sich der Steuerdruck mit Zunahme der Steuerspalte verringert. Demgemäß greift die die

- Io -

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Io -

Verstellpumpe auf maximale Fördermenge belastende Feder 12' auf der gegenüberliegenden Seite des größeren Verstellkolbens Ib am Hubring Ie an und der kleinere dauernd unter Pumpendruck

ebenfalls stehende Verstellkolben la belastet die Pumpe/in Richtung größerer Fördermenge im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel· nach Abb. 1. Das Regelergebnis ist bei beiden Ausführungsbeispielen das gleiche.

Anstelle eines Hydraulikmotors kann selbstverständlich auch ein Arbeitszylinder Teil der Antriebseinheit bilden. In diesem Falle wird jeweils die aus dem betreffenden Zylinderraum ausgestoßene Arbeitsflüssigkeit über den Stromregler 5 zum Tank T₁ geleitet.

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Leerseite

Claims (3)

1. G.L. Rexroth GmbH 285 J /U5

   29 .11.1978 Akte 121.243

   Patentansprüche

   Γl.jAus hydraulischer Verstellpumpe und Hydraulikmotor bestehende hydraulische Antriebseinheit mit einer den Förderstrom der Verstellpumpe festlegender Regeleinrichtung sowie einem Druckregelventil, das mit der Verstellvorrichtung der Verstellpumpe zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet , daß an der Abflußseite (4) des Hydraulikmotors (3) ein Stromregler/ mit eigener Druckwaage angeordnet ist und mit der Verstellvorrichtung (la, Ib, 12) der Verstellpumpe (1) ein weiteres Druckregelventil (13), dessen Steuerdruckraum (13b) mit der Verbindungsleitung (4) zwischen Hydraulikmotor (3) und Stromregler (5) verbunden ist, wobei die Druckeinstellung des zusätzlichen Druckregelventils (13) größer oder gleich dem Ansprechdruck des Stromreglers (5) ist.
2. 2. Hydraulische Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventilräume (11a, 13a) der beiden Druckregelventile (11, 13) untereinander und über die Steuerleitung (lo) mit der Verstellvorrichtung (Ib) der·. Verstellpumpe 1 verbunden und über eine gemeinsame Drossel (16) mit der Druckseite (2) der Verstellpumpe (1) verbunden sind, wobei die gemeinsame Drossel (16) die Zulaufdrossel und der von den Steuerkanten (lie, Hf; 13e, 13f) der Druckregelventile jeweils gebildete Steuerspalt (Hh, 13h) die Ablaufdrossel zum Tank (T2) bildet und mit Zunahme des Steuerspaltes der

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   über die Steuerleitung (lo) auf die Verstellvorrichtung (Ib) wirkende Steuerdruck abnimmt mit entsprechender Verkleinerung des Fördervolumens der Verstellpumpe (1).
3. 3. Hydraulische Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventilräume (Ha, 13a) der beiden Druckregelventile (11, 13) untereinander und mit der Druckseite (2) der Verstellpumpe (1) verbunden sind, wobei
   der von den Steuerkanten (He, Hf; 13e, 13f) der Druckregelventile jeweils gebildete Steuerspalt (Hh, 13h) die Zulaufdrossel bildet und diesen Steuerspalten eine gemeinsame Ablaufdrossel (16') nachgeordnet ist und zwischen diesen Steuerspalten und der Ablaufdrossel eine Steuerleitung (lo¹) zur Verstellvorrichtung (Ib) der Verstellpumpe (1) führt und mit Zunahme des auf die Verstellvorrichtung wirkenden Steuerdruckes bei
   sich vergrößerndem Steuerspalt (Hh, 13) der Druckregelventile sich das Fördervolumen der Verstellpumpe entsprechend verringert.

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