Die Erfindung betrifft ein Leistungsregelventil zum Begrenzen der
Leistung zumindest einer an dem Leistungsregelventil angeschlossenen, mittels einer
Verstellvorrichtung verstellbaren Hydropumpe.
Eine Leistungsregeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 ist z. B. aus der DE 196 26 793 C1 bekannt. In dieser Druckschrift wird eine
hydraulische Regeleinrichtung beschrieben, die für zwei parallel arbeitende Hydropumpen
jeweils ein Leistungsregeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 umfaßt.
Die beiden Leistungsregeleinrichtungen werden von einer den Hydropumpen gemeinsamen
Druck-Regeleinrichtung angesteuert.
Die bekannten Leistungsregeleinrichtungen umfassen jeweils einen sogenannten
Hyperbelregler, der über einen Schwenkhebel auf ein als Leistungsregelventil wirkendes
Proportionalventil zurückwirkt. Der Schwenkhebel ist mittels eines als Schwenkkolben
ausgebildeten Angriffselements mit dem Stellkolben der Verstellvorrichtung der
jeweils zugeordneten Hydropumpe verbunden. In dem Stellkolben ist für das Angriffselement
eine Druckkammer geschaffen, die mit der Arbeitsleitung der zugeordneten Hydropumpe
in Verbindung steht. Das Angriffselement wird von dem Stellkolben der Verstellvorrichtung
mitgeführt, so daß sich der Hebelarm, über welchen das Angriffselement an dem
Schwenkhebel angreift mit zunehmendem Fördervolumen der zugeordneten Hydropumpe
verlängert. Der Stellkolben der Verstellvorrichtung ist einerseits mit dem Arbeitsdruck
in der Arbeitsleitung der zugeordneten Hydropumpe und andererseits mit einem Gegendruck
beaufschlagt, der durch das Proportionalventil eingestellt wird. Der von dem Proportionalventil
eingestellte Gegendruck hängt von der Rückwirkung über den Schwenkwinkel ab. Diese
Rückwirkung ist einerseits von dem Druck in der Arbeitsleitung der zugeordneten
Hydropumpe und andererseits von dem Hebelarm abhängig, mit welchem das Angriffselement
an dem Schwenkhebel angreift. Durch diese Konstellation ergibt sich eine hyperbolische
Regelkennlinie, d. h. bei Erreichen der vorgegebenen Maximalleistung regelt die
Leistungsregeleinrichtung die Hydropumpe auf eine konstante Leistung, also auf
ein konstantes Produkt aus Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung und Fördervolumen
der Hydropumpe ein.
Dabei wird jedoch davon ausgegangen, daß das Fördervolumen der Hydropumpe
ausschließlich von der durch den Stellkolben der Verstellvorrichtung vorgegebenen
Ausschwenkung abhängt. Diese Voraussetzung trifft jedoch nur dann zu, wenn die
Hydropumpe durch den Antriebsmotor mit einer konstanten Drehzahl angetrieben wird.
Die bekannte Leistungsregeleinrichtung ist daher für Antriebssysteme
mit variabler Antriebsdrehzahl nicht einsetzbar. Ein weiterer Nachteil bei der
bekannten Leistungsregeleinrichtung ist darin zu sehen, daß die bekannte Leistungsregeleinrichtung
mit dem Stellkolben der Verstellvorrichtung verbunden werden muß, d. h. an der
Verstellvorrichtung der Hydropumpe montiert werden muß. Die entsprechende Verbindung
zwischen dem Schwenkhebel und dem Stellkolben erfordert einen zusätzlichen konstruktiven
Aufwand. Zudem läßt sich die gleiche konstruktive Lösung nicht bei allen Typen
der zu verwendenden Hydropumpen in gleicher Weise verwirklichen und es ist für
jede Type der Hydropumpe eine Sonderkonstruktion erforderlich.
Zwar ist aus der DE-OS 24 61 897 ein Leistungsregelventil bekannt,
das von der Antriebsdrehzahl der Hydropumpe unabhängig ist. Dieses Leistungsregelventil
bedient sich jedoch nicht eines Hyperbelreglers, der über einen Schwenkhebel auf
ein Proportionalventil zurückwirkt. Statt dessen weist dieses in der Arbeitsleitung
der Hydropumpe vorgesehene Leistungsregelventil einen Ventilkörper auf, dessen
Stirnseite von dem Druckfluid angeströmt wird. Der entstehende Druck bewirkt eine
Verschiebung des Ventilkörpers gegen eine Rückstellfeder. Mit zunehmender Verschiebung
des Ventilkörpers wird ein Regelschlitz geschlossen. Der Regelschlitz ist geometrisch
so ausgeformt, daß die Veränderung des Drosselquerschnitts als Funktion des Verschiebewegs
des Ventilkörpers nicht linear ist sondern so bestimmt ist, daß das Produkt aus
Arbeitsdruck und Drosselquerschnitt zumindest näherungsweise konstant ist. Auf
diese Weise wird zumindest annähernd eine Leistungsregelung erreicht.
Nachteilig bei dem aus der DE-OS 24 61 897 bekannten Leistungsregelventil
ist jedoch, daß dessen Regelcharakteristik für viele Anwendungsfälle zu ungenau
ist. Der Staudruck an der Stirnseite des Ventilkolbens ist eine relativ ungenaue
Regelgröße und wird von dem Druckabfall an dem Regelschlitz beeinflußt. Der Drosselquerschnitt
des Regelschlitzes wirkt daher auf den Verschiebeweg des Ventilkörpers zurück,
so daß sich eine relativ ungenaue Regelcharakteristik ergibt. Zudem hängt der Staudruck
auch von der Viskosität und somit der Temperatur des Druckfluids ab. Dieses Leistungsregelventil
konnte sich daher gegenüber Leistungsregelventilen mit einem exakten Hyperbelregler
nicht durchsetzen. Ferner ist nachteilig, daß zum Verändern der Regelleistung der
Regelschlitz verändert werden muß. Bei hohen Leistungen ergeben sich sehr hohe
Federkräfte, die sehr große Federn erfordern.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungsregeleinrichtung
mit einem einen Schwenkhebel aufweisenden Hyperbelregler zu schaffen, die auch
zur Ansteuerung von Hydropumpen geeignet ist, die nicht mit konstanter Drehzahl
angetrieben werden.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
Der Erfindung liegt das Konzept zugrunde, den Hyperbelregler mit dem
Schwenkhebel in einer von der Hydropumpe baulich losgelösten Einheit zu integrieren.
Der Schwenkhebel wird über das Angriffselement nicht mit dem Stellkolben der Verstellvorrichtung
der Hydropumpe verbunden. Statt dessen ist ein Drosselventil vorgesehen, dessen
Ventilkörper das Angriffselement mitführt. Das Drosselventil drosselt die Strömung
in der der Hydropumpe zugeordneten Arbeitsleitung. Der Druckabfall an den Drosselventilen
kann zur Ansteuerung der Verstellvorrichtung der Hydropumpe herangezogen werden.
Da eine derartige Steuerung z. B. bei förderstromgeregelten Hydropumpen ohnehin
vorhanden und üblich ist, ergibt sich für die Ansteuerung der Hydropumpe kein zusätzlicher
konstruktiver Aufwand. Die erfindungsgemäße Leistungsregeleinrichtung ist vielmehr
gegen die bei förderstromgeregelten Hydropumpen übliche festverstellbare Drossel
in der Arbeitsleitung der Hydropumpe auszutauschen. Auf diese Weise können bereits
im Betrieb befindliche Hydropumpen auch mit einer erfindungsgemäßen Leistungsregeleinrichtung
nachgerüstet werden.
Die Leistungsregeleinrichtung ist dabei vollkommen unabhängig von
der Antriebsdrehzahl der zugeordneten Hydropumpe. Ferner kann die erfindungsgemäße
Leistungsregeleinrichtung universell für verschiedenste Typen von Hydropumpen
eingesetzt werden, da eine mechanische Verbindung zwischen dem Schwenkhebel und
dem Stellkolben der Verstellvorrichtung nicht geschaffen werden muß. Es genügt,
die erfindungsgemäße Leistungsregeleinrichtung in die Arbeitsleitung einzuschleifen.
Dennoch arbeitet die erfindungsgemäße Leistungsregeleinrichtung aufgrund des Hyperbelreglers
äußerst exakt.
Die Ansprüche 2 bis 13 beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung.
Der Drossel-Ventilkörper des Drosselventils kann entsprechend Anspruch
2 von der Druckdifferenz zwischen zwei Drosselventil-Kammern beaufschlagt werden,
wobei die erste Drosselventil-Kammer mit der Arbeitsleitung und die zweite Drosselventil-Kammer
mit einem Steuerausgang des Proportionalventils verbunden ist. Entsprechend Anspruch
3 kann der Drossel-Ventilkörper vorteilhaft als Hohlkolben ausgebildet sein, wobei
eine der beiden Drosselventil-Kammern entsprechend Anspruch 4 im Inneren des Drossel-Ventilkörpers
integriert sein kann. Dabei kann die entsprechende Drosselventil-Kammer mit einem
Meßkolben verschlossen sein, der sich an einem Gehäuseteil der Leistungsregeleinrichtung
abstößt.
Entsprechend Anspruch 5 kann im Mantelbereich des Drossel-Ventilkörpers
eine Ringnut ausgebildet sein, an der die mit einem den Drossel-Ventilkörper umgebenden
Drossel-Zylinderkörper zusammenwirkende Steuerkante entsprechend Anspruch 5 ausgebildet
ist. Der Drosselquerschnitt zwischen dem Zulauf und dem Ablauf des Drosselventils
hängt dabei von der Stellung des Drossel-Ventilkörpers ab.
Das Angriffselement kann entsprechend Anspruch 6 in dem Drossel-Ventilkörper
verschiebbar gelagert sein und bis in die Hohlbohrung des Drossel-Ventilkörpers
ragen, so daß es vom Arbeitsdruck der Arbeitsleitung gegen den Schwenkhebel beaufschlagt
wird. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise. Dabei ist die
Bewegungsrichtung des Angriffselements vorzugsweise entsprechend Anspruch 7 senkrecht
zur Bewegungsrichtung des Drossel-Ventilkörpers gerichtet, so daß die Stellung
des Drossel-Ventilkörpers den Hebelarm und der Arbeitsdruck die auf den Hebelarm
ausgeübte Kraft festlegt.
Entsprechend Anspruch 8 kann ein justierbares Anschlagelement für
den Drossel-Ventilkörper vorgesehen sein, um den maximalen Förderstrom der Hydropumpe
variabel festzulegen.
Das Proportionalventil kann entsprechend Anspruch 9 einen mit der
Arbeitsleitung verbundenen ersten Eingangsanschluß, einen mit einem Druckmedium-Tank
verbundenen zweiten Eingangsanschluß und einem mit dem Drosselventil verbundenen
Steuerausgang aufweisen. Der Druck an dem Steuerausgang ist dabei einerseits zu
dem Arbeitsdruck an dem mit der Arbeitsleitung verbundenen Eingangsanschluß und
andererseits der über die Rückwirkung auf das Proportionalventil einwirkenden Rückwirkungskraft
proportional. Der Schwenkhebel greift entsprechend Anspruch 10 an dem Proportional-Ventilkörper
des Proportionalventils vorzugsweise so an, daß der Proportional-Ventilkörper mit
zunehmender Kraftbeaufschlagung des Schwenkhebels durch das Angriffselement den
Steuerausgang zunehmend mit dem ersten Eingangsanschluß verbindet. Eine proportionale,
lineare Ansteuerung des Proportionalventils kann dadurch erreicht werden, daß der
Schwenkhebel den Proportional-Ventilkörper entsprechend Anspruch 11 gegen eine
Rückstellfeder beaufschlagt.
Vorzugsweise ist die Vorspannung der Rückstellfeder über ein Justierelement
entsprechend Anspruch 12 einstellbar, so daß die Begrenzungsleistung, auf welche
die erfindungsgemäße Leistungsregeleinrichtung die angeschlossenen Hydropumpe begrenzt,
einstellbar ist. Die Einstellung kann entweder manuell z. B. mit einer Einstellschraube
erfolgen oder aber über eine hydraulische oder elektrische Ansteuerung entsprechend
Anspruch 13. Vorzugsweise ist dazu ein Proportional-Elektromagnet vorgesehen, über
welchen die Vorspannung der Rückstellfeder variabel einstellbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsregeleinrichtung
in einer teilweise geschnittenen Darstellung mit einem Schaltbeispiel für die hydraulische
Beschaltung; und
- Fig. 2
- ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsregeleinrichtung,
wobei der Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 besteht darin, daß
die Vorspannung der Rückstellfeder des Proportionalventils über einen Proportional-Elektromagneten
einstellbar ist; und
- Fig. 3
- die Regel-Kennlinie der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Ventile in einem P-Q-Diagramm.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße
Leistungsregeleinrichtung allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Die Leistungsregeleinrichtung
1 weist vier Anschlüsse auf, nämlich einen Arbeitsleitungs-Eingang P, einen Arbeitsleitungs-Ausgang
A, einen mit einem Druckmedium-Tank 2 verbundenen Tankanschluß T und einen Melde-Anschluß
X. Der Arbeitsleitungs-Eingang P ist über die Arbeitsleitung 3 mit dem Arbeitsleitungs-Anschluß
B der Hydropumpe 4 verbunden. An dem Arbeitsleitungs-Ausgang A ist bzw. sind ein
oder mehrere Verbraucher angeschlossen. Der Melde-Anschluß X ist über eine Melde-Leitung
5 mit dem Load-Sensing Anschluß X der noch näher zu beschreibenden Ventilsteuereinheit
6 der Hydropumpe 4 verbunden. Der Melde-Anschluß X und der Arbeitsleitungs-Ausgang
A sind im Gehäuse 7 der Leistungsregeleinrichtung 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel
miteinander verbunden. Der Melde-Ausgang X und der Arbeitsleitungs-Ausgang A können
jedoch auch zu einem gemeinsamen Ausgang vereinigt sein, so daß die Melde-Leitung
5 von der Arbeitsleitung 3 stromabwärts des Arbeitsleitungs-Ausgangs A, vorzugsweise
z. B. unmittelbar an dem angeschlossenen Verbraucher, abzweigt.
Die erfindungsgemäße Leistungsregeleinrichtung 1 gliedert sich im
wesentlichen in ein Drosselventil 8 und ein Proportionalventil 9, die im dargestellten
Ausführungsbeispiel zu einer gemeinsamen Ventileinheit in einem gemeinsamen Gehäuse
7 baulich vereinigt sind.
Das Drosselventil 8 besteht aus einem Drossel-Ventilkörper 10, der
in einem den Drossel-Ventilkörper 10 umgebenen Drossel-Zylinderkörper 11 in Längsrichtung
bewegbar ist. Der Drossel-Ventilkörper 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
als Hohlkolben ausgebildet und weist eine als Sackbohrung ausgeführte Hohlbohrung
12 auf. Die Hohlbohrung 12 ist über eine Querbohrung 13 mit einer an der Mantelfläche
des Drossel-Ventilkörpers 10 ausgebildete Ringnut 14 verbunden. An dem Drossel-Zylinderkörper
11 ist ein mit dem Arbeitsleitungs-Eingang P verbundener Zulauf 15 und ein mit
dem Arbeitsleitungs-Ausgang A verbundener Ablauf 16, z. B. in Form von Radialschlitzen,
ausgebildet.
Der Drossel-Ventilkörper 10 ist in Fig. 1 in seiner Stellung mit maximalem
Drosselquerschnitt dargestellt. Wenn sich der Drossel-Ventilkörper 10 in Fig. 1
nach unten bewegt, verringert sich der Drosselquerschnitt des Drosselventil 8 zunehmend,
da sich die Steuerkante 17 am in Fig. 1 oberen Ende der Ringnut 14 mit der Verschiebung
des Drossel-Ventilkörpers 10 ebenfalls nach unten bewegt und die Verbindung zu
dem Ablauf 16 einengt. Die in Fig. 1 dargestellte Stellung des Drossel-Ventilkörpers
10 mit maximalem Drossel-Querschnitt und somit maximalem Fördervolumen der angeschlossenen
Hydropumpe 4 läßt sich durch das justierbare Anschlagelement 18 variabel einstellen.
Das justierbare Anschlagelement 18 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
als Gewindebolzen ausgebildet und läßt sich in den Anschlußstutzen 19 einschrauben
und mittels der Mutter 20 und der Kontermutter 21 fixieren.
Die Stellung des Drossel-Ventilkörpers 10 ist durch die Druckdifferenz
zwischen einer im Inneren des Drossel-Ventilkörpers 10 ausgebildeten ersten Drosselventil-Kammer
22 und einer zweiten im Ausführungsbeispiel an dem Anschlußstutzen 19 an der in
Fig. 1 oberseitigen Stirnseite des Drossel-Ventilkörpers 10 ausgebildeten zweiten
Drosselventil-Kammer 23 angesteuert. Die erste Drosselventil-Kammer 22 ist im dargestellten
Ausführungsbeispiel Teil der Hohlbohrung 12 und ist somit über den Arbeitsleitungs-Eingang
P mit der Arbeitsleitung 3 verbunden. Die erste Drosselventil-Kammer 22 ist durch
einen Meßkolben 24, der sich an der Verschlußkappe 25 des Gehäuses 7 abstützt,
verschlossen. Bei Druckerhöhung in der ersten Drosselventil-Kammer 22 bewegt sich
der Drossel-Ventilkörper 10 daher in Fig. 1 nach oben, während sich der Drossel-Ventilkörper
10 bei einer Druckerhöhung in der zweiten Drosselventil-Kammer 23 in Fig. 1 nach
unten bewegt. Die zweite Drosselventil-Kammer 23 ist über eine in dem Anschlußstutzen
19 durch einen Verschlußkörper 26 endseitig verschlossene Steuerleitung 27 mit
einem Steuerausgang A' des Proportionalventils 9 verbunden.
In dem Gehäuse 7 der erfindungsgemäßen Leistungsregeleinrichtung 1
ist ein um eine Schwenkachse 30 schwenkbarer Schwenkhebel 31 angeordnet, an welchem
ein in einer Radialbohrung 32 des Drossel-Ventilkörpers 10 angeordnetes, kolbenartiges
Angriffselement 35 über einen Gleitschuh 33 angreift. Die Stirnfläche 34 des Angriffselements
35 befindet sich im Ausführungsbeispiel innerhalb der Hohlbohrung 12 und wird somit
von dem in der Arbeitsleitung 3 herrschenden Arbeitsdruck gegen den Schwenkhebel
31 beaufschlagt. Die Bewegungsrichtung des Angriffselements 35 verläuft dabei senkrecht
zu der Bewegungsrichtung des Drossel-Ventilkolbens 10. Während der Arbeitsdruck
in der Arbeitsleitung 3 die Kraft festlegt, mit welcher das Angriffselement 35
auf den Schwenkhebel 31 einwirkt, wird der Hebelarm mit welchem das Angriffselement
35 an dem Schwenkhebel 31 angreift durch die Stellung des Drossel-Ventilkörpers
10 festgelegt. Beim Verschieben des Drossel-Ventilkörpers 10 in Fig. 1 nach unten
gleitet der Gleitschuh 33 auf der Oberfläche des Schwenkhebels 31 nach unten, so
daß sich der Hebelarm verkürzt. Insgesamt wirkt daher über den Schwenkhebel 31
ein Drehmoment auf das Proportionalventil 9 zurück, das dem Produkt aus dem Arbeitsdruck
in der Arbeitsleitung 3 und dem Drosselquerschnitt des Drosselventils 8, also der
von dem Drosselventil 8 festgelegten hydraulischen Leistung proportional ist.
Die über den Schwenkhebel 31 vermittelte Rückwirkkraft wirkt über
den Stößel 40 auf den Proportional-Ventilkolben 41 des Proportionalventils 9 ein
und verschiebt den Proportional-Ventilkörper 41 gegen die von der Rückstellfeder
42 aufgebrachte Rückstellkraft in Fig. 1 nach unten. Der Proportional-Ventilkörper
41 ist in einem Proportional-Zylinderkörper 43 bewegbar, der den Proportional-Ventilkörper
41 umgibt und einen mit der Arbeitsleitung 3 verbundenen ersten Eingangsanschluß
P', einen mit dem Druckmedium-Tank 2 verbundenen zweiten Eingangsanschluß T' und
einem über die Steuerleitung 27 mit dem Drosselventil 8 verbundenen Steuerausgang
A' aufweist.
In der in Fig. 1 dargestellten Grundstellung ist der Druckmedium-Tank
2 mit dem Steueranschluß A' verbunden und somit die zweite Drosselventil-Kammer
23 zum Druckmedium-Tank T hin belüftet. Das Drosselventil 8 arbeitet mit dem durch
das justierbare Anschlagelement 18 vorgegebenen Maximalöffnungsquerschnitt. Bei
Ansprechen der Leistungsbegrenzung wird jedoch der Proportional-Ventilkörper 41
in Fig. 1 nach unten bewegt, so daß die Trennwand 44 des Proportional-Ventilkörpers
41 zunehmend die Verbindung zwischen dem mit der Arbeitsleitung 3 verbundenen
Eingangsanschluß P' und dem Steuerausgang A' freigibt. Dadurch wird die zweite
Drosselventil-Kammer 23 mit Steuerdruck beaufschlagt und der Drossel-Ventilkörper
10 in Fig. 1 nach unten bewegt, so daß sich der Drosselquerschnitt des Drosselventils
8 verringert. Dadurch verkürzt sich der Hebelarm, mit welchem das Angriffselement
35 auf den Schwenkhebel 31 einwirkt, so daß ein Gleichgewichtsszustand gefunden
wird. Wie beschrieben wird das Produkt aus Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung 3
und variablem Drosselquerschnitt des Drosselventils 8 und somit die hydraulische
Leistung auf einen konstanten Wert eingeregelt.
Da der Steuerdruck in der Drosselventil-Kammer 23 neben der Ventilstellung
des Proportionalventils 9 auch von dem am Eingangsanschluß P' des Proportionalventils
9 anstehenden Arbeitsdruck abhängt muß bezüglich des Arbeitsdrucks eine Kompensation
erfolgen. Dies geschieht beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Drosselventil-Kammer
22 und den Meßkolben 24.
Als Proportionalventil 9 kann ein hydraulisches Proportionalventil
jeder bekannten Bauart Verwendung finden. Die Vorspannung der Rückstellfeder 42
ist vorzugsweise über ein Justierelement, das an dem Federteller 46 der Rückstellfeder
42 angreift, einstellbar. Ein weiterer Federteller 47 der Rückstellfeder 42 liegt
an dem Proportional-Ventilkörper 41 des Proportionalventils 9 an. Auf diese Weise
ist die Begrenzungsleistung, auf welche die erfindungsgemäße Leistungsregeleinrichtung
begrenzt, einstellbar. Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Justierelement
als Gewindebolzen 45 ausgebildet und mittels einer Mutter 47 und einer Kontermutter
48 fixierbar. Die Rückstellfeder 42 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel aus
zwei ineinander angeordneten Rückstellfedern 42a und 42b zusammengesetzt.
In Fig. 1 ist als Beispiel die äußere Beschaltung der erfindungsgemäßen
Leistungsregeleinrichtung am Beispiel einer förderstromgeregelten Hydropumpe 4
dargestellt. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Leistungsregeleinrichtung 1 ist
jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt.
Die Leistungregeleinrichtung 1 ist in die Arbeitsleitung 3 eingeschleift
und stellt gleichzeitig das Drosselelement dar, das bei der Förderstromregelung
das Fördervolumen für den an dem Arbeitsleitungs-Ausgang A angeschlossenen Verbraucher
vorgibt. Ein Förderstromregelventil 50 erfaßt den Druckabfall über dem Drosselventil
8 und regelt in Abhängigkeit davon über die im Ausführungsbeispiel zwei Stellzylinder
51 und 52 und zwei Stellkolben 53 und 54 aufweisende Verstellvorrichtung das Fördervolumen
der Hydropumpe 4. Ferner ist ein Druckbegrenzungsventil 55 vorgesehen, das den
Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung 3 auf einen zulässigen Maximalwert begrenzt.
Das Förderstromregelventil 50 und das Druckbegrenzungsventil 55 sind im dargestellten
Ausführungsbeispiel als 3/2-Wegeventile ausgebildet und jeweils durch eine Rückstellfeder
56 bzw. 57 in ihre Grundstellung beaufschlagt.
Das Förderstromregelventil 50 und das Druckbegrenzungsventil 55 sind
über eine Verbindungsleitung 60 mit der Arbeitsleitung 3 und über eine Verbindungsleitung
61 mit dem Druckmedium-Tank 2 verbunden. Das Druckbegrenzungsventil 55 befindet
sich im dargestellten Ausführungsbeispiel in der Verbindungsleitung 62 zwischen
dem Förderstromregelventil 50 und der Druckkammer 63 des Stellzylinders 51. Bei
einer Erhöhung des Druckabfalls über dem Drosselventil 8 erhöht das Förderstromregelventil
50 den Druck in der Leitung 62 und somit in der Stellkammer 63, so daß die Hydropumpe
4 zurückgeschwenkt wird und somit der Druckabfall über dem Drosselventil 8 sinkt.
Auf diese Weise wird ein Gleichgewichtszustand erreicht. Wenn umgekehrt der Druckabfall
sinkt verringert das Förderstromregelventil 50 den Druck in der Stellkammer 63
und die Hydropumpe 4 wird bis zum Erreichen des Gleichgewichtszustands weiter ausgeschwenkt.
Beim Überschreiten des maximal zulässigen Arbeitsdrucks in der Arbeitsleitung 3
erhöht das Druckbegrenzungsventil 55 den Druck in der Stellkammer 63 und schwenkt
die Hydropumpe 4 soweit zurück, daß der Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung 3 auf
den zulässigen Maximaldruck begrenzt wird.
Das Zusammenwirken der erfindungsgemäßen Leistungsregeleinrichtung
1, des Förderstromregelventils 50 und des Druckbegrenzungsventils 55 wird nachfolgend
anhand von Fig. 3 beschrieben.
Fig. 3 zeigt ein p-Q-Diagramm, wobei p den Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung
3 und Q das von der Hydropumpe 4 abgegebene Fördervolumen symbolisieren. Solange
die von der erfindungsgemäßen Leistungsregeleinrichtung 1 vorgegebene Maximalleistung
noch nicht erreicht ist, regelt das Förderstromregelventil 50 das Fördervolumen
der Hydropumpe 4 im Regelbereich 60 in Fig. 3 auf ein konstantes Fördervolumen
Qmax ein, das durch das justierbare Anschlagelement 18 verbraucherangepaßt
vorgegeben wird. Sobald die zulässige Maximalleistung der Hydropumpe 4 erreicht
wird, regelt die erfindungsgemäße Leistungsregeleinrichtung 1 entlang der Hyperbel
61 das Produkt aus Arbeitsdruck p und Fördervolumen Q auf einen konstanten Wert
ein, so daß eine Überlastung der Hydropumpe 4 vermieden wird. Wenn jedoch in der
Arbeitsleitung 3 der maximal zulässige Arbeitsdruck Pmax überschritten
wird, regelt das Druckbegrenzungsventil 55 die Hydropumpe 4 zurück, um eine Drucküberlastung
des Systems zu vermeiden. Die Maximalleistung, auf welche die erfindungsgemäße
Leistungsregeleinrichtung 1 einregelt, ist durch das Justierelement 45 einstellbar.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Leistungsregeleinrichtung
1 gegenüber an der Verstellvorrichtung der Hydropumpe 4 angreifenden Leistungsregeleinrichtungen
liegt darin, daß die Leistungsregelung von der Drehzahl der die Hydropumpe 4 antreibenden
Antriebswelle 58 unabhängig ist. Bekannte Leistungsregeleinrichtungen regeln das
Produkt aus Arbeitsdruck und Schwenkwinkel der Hydropumpe 4 ebenfalls mit einem
Schwenkhebelmechanismus auf einen konstanten Wert ein. Das Fördervolumen der Hydropumpe
ist jedoch nur dann dem Schwenkwinkel proportional, wenn die Antriebsdrehzahl konstant
ist. Bei einigen Antriebskonzepten ist dies nicht sichergestellt und dort kann
eine bekannte Leistungsregeleinrichtung nicht zum Einsatz kommen. Ein weiterer
erheblicher Vorteil liegt darin, daß die bekannte Leistungsregeleinrichtung als
von der Hydropumpe 4 getrennte separate Ventileinheit ausgebildet ist. Eine mechanische
Verbindung mit der Verstellvorrichtung 51 bis 54 der Hydropumpe 4 ist nicht erforderlich.
Die erfindungsgemäße Leistungsregeleinrichtung 1 wird lediglich in die Arbeitsleitung
3 eingeschleift und ist daher vom verwendeten Typ der Hydropumpe 4 vollkommen
unabhängig. Dadurch ist eine hohe universelle Einsetzbarkeit der erfindungsgemäßen
Leistungsregeleinrichtung 1 gegeben.
Fig. 2 zeigt ein gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 leicht
abgewandeltes zweites Ausführungsbeispiel. Bereits beschriebene Elemente sind mit
übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich insoweit eine wiederholende
Beschreibung erübrigt.
Der Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht darin, daß die Vorspannung der Rückstellfeder 42 nicht mittels des Gewindebolzens
45 starr einstellbar ist, sondern mittels eines über einen Stößel 70 an dem Federteller
46 angreifenden, im einzelnen nicht weiter dargestellten Proportional-Elektromagneten
in Abhängigkeit von einem den Anschlußleitungen 72 und 73 des Proportional-Magneten
41 zuführbaren elektrischen Steuersignals variabel einstellbar ist. Auf diese Weise
ist die Begrenzungsleistung der erfindungsgemäßen Leistungsregeleinrichtung 1 variabel
vorgebbar. Z. B. können an einer Hydropumpe 4 mehrere Verbraucher jeweils über
eine separate Leistungsregeleinrichtung 1 angeschlossen sein. Die Leistungszuweisung
für die einzelnen Verbraucher hängt dann z. B. davon ab, wieviele andere Verbraucher
zugeschaltet sind. Dies kann durch eine entsprechendes auf den Proportional-Magneten
71 einwirkendes Steuersignal berücksichtigt werden. Hyperbeln anderer Regelleistungen
sind in Fig. 3 mit den Bezugszeichen 63 und 64 versehen.