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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine variable Verdrängergetriebepumpe.
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Eine
Getriebepumpe weist ein Antriebsrad und ein Abtriebsrad die miteinander
in Eingriff stehen, um einen Druck zu erhöhen und Flüssigkeit
aus der Pumpe zu übertragen, auf. Falls die von der Getriebepumpe
zu pumpende Flüssigkeit eine hydraulische Flüssigkeit
ist, kann die Getriebepumpe verschiedene, in dem hydraulischen Kreislauf
vorgesehene, hydraulische Einheiten betätigen. Die Getriebepumpe
weist einen einfachen Aufbau auf, ist einfach zu bedienen und zu
warten und weist verglichen mit anderen Pumpentypen geringe Kosten
auf. Ferner wird die Getriebepumpe kaum durch von der Flüssigkeit
enthaltende Fremdstoffe beeinflusst, und ist zur Gewichts- und Größenreduzierung
geeignet. Die Getriebepumpe wird daher vorteilhafterweise, z. B.
als eine von einer Verbrennungskraftmaschine oder einem elektrischen
Antrieb angetriebene, hydraulische Fluidpumpe eines Industriefahrzeuges, wie
einem Gabelstapler, benutzt.
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Das
Verdrängungsvolumen einer Getriebepumpe wird durch ihre
Drehzahl bestimmt und es ist daher schwierig das Verdrängungsvolumen
einer Pumpe zu ändern ohne die Drehzahl der Getriebepumpe
zu bedenken. Ein überhöhtes Verdrängungsvolumen
zwingt die Getriebepumpe dazu zusätzliche Arbeit zu verrichten.
Daher wurde eine variable Verdrängergetriebepumpe vorgeschlagen,
die das Pumpenverdrängungsvolumen ändert, indem
sie eine Vielzahl Getriebemechanismen verwendet. In dieser variablen Verdrängergetriebepumpe
wird die Veränderung des Verdrängungsvolumens
durch Wechseln zwischen zwei Betriebsarten erreicht. In der einen Betriebsart
wird ein bestimmter Getriebemechanismus verwendet um Flüssigkeit
zu pumpen und abzuführen, und in der anderen Betriebsart
wird das gepumpte Fluid von dem Getriebemechanismus an eine Einlassöffnung
der Getriebepumpe zurückgegeben.
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Die
japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2002-70757 offenbart eine variable Verdrängergetriebepumpe,
die in ihrem Gehäuse ein Antriebsrad und zwei mit dem Antriebsrad
in Eingriff stehende Abtriebsräder aufweist, um dadurch
den Hauptkörper der Getriebepumpe auszubilden. Der Hauptkörper der
Getriebepumpe weist zwei Pumpleitungen, die eine erste und eine
zweite Pumpe beinhalten, die als Doppelgetriebepumpe wirken, auf.
Auslass- und Einlassöffnungen der zweiten Getriebepumpe
sind miteinander durch eine ein elektromagnetisches Ventil aufweisende
Entladepassage verbunden. Sobald das elektromagnetische Öffnungsventil
geschlossen ist, werden die ersten und die zweiten Pumpen parallel
betrieben, wodurch das Verdrängungsvolumen der Pumpe erhöht
wird. Während diesem Betrieb arbeitet die Pumpe mit einem
hohen Verdrängungsvolumen. Sobald das elektromagnetische Öffnungsventil
geöffnet ist, wird die zweite Pumpe entlastet, wodurch
das Verdrängungsvolumen der Getriebepumpe verringert wird.
Während diesem Betrieb arbeitet die Pumpe mit einem niedrigen
Verdrängungsvolumen.
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Bei
dieser Art variabler Verdrängergetriebepumpe sind die erste
und zweite Pumpe parallel zueinander angeordnet. Aufgrund der Drehrichtung
der Antriebswelle sind die Einlass- und die Auslassöffnungen
der ersten Pumpe jeweils gegenüber der Einlass- und der
Auslassöffnungen der zweiten Pumpe angeordnet. Das heißt,
die Einlassöffnung der ersten Pumpe und die Auslassöffnung
der zweiten Pumpe sind auf einer Seite der Getriebepumpe ausgebildet, während
die Auslassöffnung der ersten Pumpe und die Einlassöffnung
der zweiten Pumpe auf der anderen Seite der Getriebepumpe ausgebildet
sind. Die variable Verdrängergetriebepumpe weist auf den
Ansaug- und Abführseiten der jeweils ersten und zweiten
Pumpen durch Verbinden von Leitungen geformt Ansaug- und Abführleitungen
auf.
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Bei
der in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift
2002-70757 offenbarten Verdrängergetriebepumpe
muss, wenn die Entladeleitung eine ausreichende Flussrate zum Entladen
gewährleistet, die Entladeleitung mit einem großen
Querschnitt ausgebildet werden. Dadurch wird ein in der Entladeleitung
vorgesehenes, elektromagnetisches Ventil zwangsläufig in
seiner Größe größer im Zuge
des sich vergrößernden Querschnitts der Entladeleitung.
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Die
vorliegende, in Anbetracht der obigen Probleme gemachte Erfindung
ist auf eine Verdrängergetriebepumpe gerichtet. Die variable
Verdrängergetriebepumpe wird ohne die Benutzung eines elektromagnetischen
Ventils, welches als Öffnungsventil in einer Bypassleitung
dient durch die hydraulische Flüssigkeit zu einem Abführseitenraum
eines Nebengetriebepumpenteils abgeführt wird und an eine
Ansaugleitung zurückgeführt wird, betrieben.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird die Verdrängergetriebepumpe
für ein Ladesystem in einem Industriefahrzeug benutzt.
Das Industriefahrzeug weist einen Aktuator des Ladesystems, ein Steuerventil
zum hydraulischen Steuern des Aktuators, und einen Abführkanal
des Ladesystems, der das Rückschlagventil mit dem Aktuator
verbindet auf. Die Verdrängergetriebepumpe weist einen
Hauptgetriebepumpenteil, einen Nebengetriebepumpenteil, eine Ansaugleitung,
eine Abführleitung, eine Bypassleitung, ein Rückschlagventil,
und ein Öffnungsventil auf. Der Hauptgetriebepumpenteil
weist ein Hauptantriebsrad und ein Hauptabtriebsrad auf, welche miteinander
in Eingriff stehen, der Hauptgetriebepumpenteil weist im Inneren
einen Ansaugseitenraum und einen Abführseitenraum auf.
Die Nebengetriebepumpe weist ein Nebenantriebsrad und ein Nebenabtriebsrad
auf, welche miteinander in Eingriff stehen, der Nebengetriebepumpenteil
weist im Inneren einen Ansaugseitenraum und einen Abführseitenraum
auf. Die Ansaugleitung ist mit den Ansaugseitenräumen der
Haupt- und der Nebengetriebepumpenteile verbunden. Die Abführleitung
ist mit den Abführseitenräumen der Haupt- und
Nebengetriebepumpenteile verbunden. Die Abführleitung ist
mit dem Rückschlagventil verbunden. Die Bypassleitung gibt
hydraulische Flüssigkeit in dem Abführseitenraum
des Nebengetriebemechanismus an die Ansaugleitung zurück.
Das Rückschlagventil hindert hydraulische Flüssigkeit
des Abführseitenraums des Hauptgetriebemechanismus in den
Abführseitenraum des Nebengetriebemechanismus zu fließen. Ein Öffnungsventil
wird zum Öffnen und Schließen der Bypassleitung
verwendet. Das Öffnungsventil weist eine erste druckaufnehmende
Oberfläche, die einen Druck in der Bypassleitung aufnimmt,
und eine zweite druckaufnehmende Oberfläche, die einen Druck
in dem Abführkanal aufnimmt, auf. Das Öffnungsventil
schließt die Bypassleitung aufgrund eines Drucks in dem
Abführkanal, welcher durch die an das Lastsystem angelegte
Last, ansteigt.
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Andere
Aspekte und Vorteile der Erfindung durch die folgende Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten, die Prinzipien der Erfindung
beispielhaft erläuternden Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung von denen geglaubt wird, dass
sie neu sind, sind mit Sorgfalt in den angehängten Ansprüchen
dargelegt. Die Erfindung in Verbindung mit ihren Aufgaben und Vorteilen
kann am besten unter Bezug auf die folgende Beschreibung der momentan
bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
verstanden werden, wobei:
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1 einen
Hydraulikschaltplan der ein hydraulisches System für einen
Gabelstapler gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt darstellt;
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2 einen
Längsquerschnitt einer Verdrängergetriebepumpe
gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 einen
Querschnitt entlang der Linie III-III aus 2 darstellt;
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4 einen
Querschnitt entlang der Linie IV-IV aus 3 darstellt;
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5 einen
Hydraulikschaltplan der den Zustand eines Hydrauliksystems während
eines Betriebs mit geringem Verdrängungsvolumen der variablen
Verdrängergetriebepumpe darstellt;
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6 einen
Hydraulikschaltplan der den Zustand eines Hydrauliksystems während
eines Betriebs mit großem Verdrängungsvolumen
der variablen Verdrängergetriebepumpe darstellt;
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7 einen
Hydraulikschaltplan der den Zustand eines Hydrauliksystems während
die variable Verdrängergetriebepumpe ihren Betrieb von
großem Verdrängungsvolumen zu geringem Verdrängungsvolumen
wechselt darstellt; und
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8 einen
Graph der die Flussratencharakteristika der variablen Verdrängergetriebepumpe gemäß der
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
darstellt zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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Im
Folgenden wird eine variable Verdrängergetriebepumpe gemäß der
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
unter Bezug auf die 1 bis 8 beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird ein Hydrauliksystem 10 zum
hydraulischen Steuern von Aktuatoren für ein Ladesystem
oder ein Hilfskraftlenkungssystem eines Gabelstaplers gezeigt. Das
zur Handhabung einer Ladung benutzte Ladesystem weist mit einer
Ladung in Eingriff bringbare Gabeln und ein Hubgerüst zum
Anheben und Absenken der Gabeln auf. Das Hilfskraftlenkungssystem
wird zum Reduzieren des Lenkaufwands unter Verwendung von hydraulischer
Leistung zum Unterstützen beim Drehen der Räder
verwendet. Das Hydrauliksystem 10 der bevorzugten Ausführungsform
weist eine variable Verdrängergetriebepumpe 30 (im
Folgenden „Getriebepumpe" genannt), einen Aktuator 11 des Hilfskraftlenkungssystems,
einen als Aktuator der Ladesystems dienenden Hubzylinder 12,
und ein Rückschlagventil 13 zum hydraulischen
Steuern der Aktuatoren 11, 12 auf.
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Die
Getriebepumpe 30 wird durch einen als externe Antriebsquelle
dienenden Motor 21 angetrieben und weist einen Hauptpumpenteil
P1 und einen Nebenpumpenteil P2 auf. Die Getriebepumpe weist eine
mit einem Ölreservoir 15 durch einen Einsaugkanal 14 verbundene
Einlassöffnung 58, und eine mit einer Einlassöffnung
des Steuerventils 13 durch einen Versorgungskanal 16 verbundene
Auslassöffnung 64 auf. Die Getriebepumpe 30 wird
später im Detail beschrieben.
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Das
Steuerventil 13 wird zum hydraulischen Steuern einer Vielzahl
Aktuatoren in dem Gabelstapler benutzt. Das Steuerventil 13 weist
eine Vielzahl mit den Aktuatoren durch jeweilige Abführkanäle
zum Versorgen der Aktuatoren mit Hydraulikflüssigkeit verbundener
Auslassöffnungen auf.
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In 1 werden
ein Abführkanal 17 für das mit dem Aktuator 11 des
Hilfskraftlenkungssystems verbundene Hilfskraftlenkungssystem, ein
mit dem Zylinder 12 des Ladesystems verbundener Abführkanal 18,
und ein Rückführkanal 19 zum Zurückführen der
hydraulischen Flüssigkeit zu dem Ölreservoir 15 gezeigt.
Der Abführkanal 18 weist einen davon abzweigenden
Verbindungskanal 20, der mit der Getriebepumpe 30 verbunden
ist, auf. Hydrauliköl fließt konstant durch den
Abführkanal 17 des Hilfskraftlenkungssystems während
die Getriebepumpe 30 in Betrieb ist.
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In
dem Hydrauliksystem 10 wird der Aktuator 11 des
Hilfskraftlenkungssystems konstant mit hydraulischer Flüssigkeit
versorgt während die Getriebepumpe 30 in Betrieb
ist. Sobald der Hubzylinder 12 hydraulische Flüssigkeit
benötigt, oder wenn das Ladesystem betrieben wird, wird
der Hubzylinder 12 durch Betreiben des Steuerventils 13 mit
hydraulischer Flüssigkeit versorgt.
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Im
Folgenden wird die Getriebepumpe 30 im Detail, unter Bezugnahme
auf 2, beschrieben. Die Getriebepumpe 30 in 2 weist
einen Körper 31 zum Aufnehmen eines Hauptantriebsrads 42,
eines Nebenantriebsrads 45, einem Hauptabtriebsrad 43 und
ein Nebenabtriebsrad 46 auf. Zwei Räume sind in
dem Körper 31 ausgebildet, nämlich eine Hauptgetriebekammer 32 und
eine Nebengetriebekammer 33. Eine Trennwand 34 ist
zwischen der Hauptgetriebekammer 32 und der Nebengetriebekammer 33 ausgebildet.
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Der
Körper 31 ist an einer Stirnfläche mit
einem vorderen Gehäuse 35 und an der anderen Stirnfläche
mit einem hinteren Gehäuse 36 verbunden. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wirken der Körper 31,
das vordere Gehäuse 35 und das hintere Gehäuse 36 zusammen,
um eine Gehäusebaugruppe der Getriebepumpe 30 auszubilden.
Der Körper 31, das vordere Gehäuse 35 und
das hintere Gehäuse 36 sind durch in 3 gezeigte
Bolzen 50 miteinander verbunden. Unter Bezugnahme auf 2 korrespondiert
die zu dem vorderen Gehäuse 35 benachbarte Seite
der Getriebepumpe 30 zu der Vorderseite der Getriebepumpe 30,
und die gegenüberliegende zu dem hinteren Gehäuse 36 benachbarte Seite
korrespondiert, wie durch Pfeile angezeigt, zu der Rückseite.
Die Hauptgetriebekammer 32 wird durch das vordere Gehäuse 35 geschlossen,
und die Nebengetriebekammer 33 wird durch das hintere Gehäuse 36 geschlossen.
Eine Seitenplatte 37 ist zwischen der Hauptgetriebekammer 32 und
der Stirnfläche des vorderen Gehäuses 35 vorgesehen,
und eine Seitenplatte 38 ist zwischen der Nebengetriebekammer 33 und
der Stirnfläche des hinteren Gehäuses 36 vorgesehen.
Eine Seitenplatte 39 ist zwischen der Hauptgetriebekammer 32 und
der Trennwand 34 vorgesehen, und eine Seitenplatte 40 ist
zwischen der Nebengetriebekammer 33 und der Trennwand 34 vorgesehen.
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Die
Hauptgetriebekammer 32 nimmt im Inneren einen Hauptgetriebemechanismus 41 mit
dem Hauptantriebsrad 42 und dem Hauptabtriebsrad 43, welche
sich untereinander kontaktieren und miteinander in Eingriff stehen
auf. Die Nebengetriebekammer 33 nimmt einen Nebengetriebemechanismus 44 mit
dem Nebenantriebsrad 45 und dem Nebenabtriebsrad 46,
welche sich untereinander kontaktieren und miteinander in Eingriff
stehen auf. Das auf der Vorderseite der Getriebepumpe 30 ausgebildete
und in der Hauptgetriebekammer 32 aufgenommene Hauptantriebsrad 42 ist
integral mit und koaxial zu einer Antriebswelle 47 der
Getriebepumpe 30 ausgebildet. Das auf der Rückseite
der Getriebepumpe 30 ausgebildete und in der Nebengetriebekammer 33 aufgenommene
Nebenantriebsrad 45 ist mit der Antriebswelle 47 mittels
einer Kerb- oder einer Keilpassung verbunden. Daher sind das Hauptantriebsrad 42 und
das Nebenantriebsrad 45 koaxial angeordnet.
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Die
Antriebswelle 47 erstreckt sich durch das vordere Gehäuse 35,
die Seitenplatte 37, die Seitenplatte 39, die Trennwand 34,
die Seitenplatte 40 und die Seitenplatte 38 und
in das hintere Gehäuse 36. Die Antriebswelle 47 ist
rotierbar im dem vorderen Gehäuse 35, in dem Körper 31,
und in dem hinteren Gehäuse 36 durch Lager 49 gelagert.
Ein Ende der Antriebswelle 47 erstreckt sich aus dem vorderen Gehäuse 35 und
ist mit einem Motor 21 als mögliche externe Antriebsquelle
verbunden.
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Das
Hauptabtriebsrad 43 auf der Vorderseite der Getriebepumpe 30 ist
integral und koaxial mit der Abtriebswelle 48 ausgebildet.
Das Nebenabtriebsrad 46 auf der Rückseite der
Getriebepumpe 30 ist koaxial zu der Abtriebswelle 48 mittels
einer Kerb- oder einer Keilpassung verbunden. Die Abtriebswelle 48 erstreckt
sich, wie im Fall der Antriebswelle 47, in das vordere
Gehäuse 35 und das hintere Gehäuse 36. Die
Abtriebswelle 48 wird von in dem vorderen Gehäuse 35,
in dem Körper 31, und in dem hinteren Gehäuse 36 durch
die Lager 49 gelagert. Das Hauptabtriebsrad 43 ist
daher koaxial zu dem Nebenabtriebsrad 46 angeordnet. Im
Unterschied zur Antriebswelle 47, erstreckt sich ein Ende
der Abtriebswelle 48 nicht aus dem Gehäuse 35 heraus.
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Wie
in 3 gezeigt weist die Hauptgetriebekammer 32 zwei
durch die innere Mantelfläche der Hauptgetriebekammer 32,
des Hauptantriebsrads 42, und des Hauptabtriebsrads 43 festgelegte
Räume auf. Einer ist der durch die Seite auf der die hydraulische
Flüssigkeit angesaugt wird festgelegte Ansaugseitenraum 51 und
der andere ist der durch die Seite auf der die hydraulische Flüssigkeit
abgeführt wird festgelegt Abführseitenraum 52.
Wie in 2 gezeigt weist die Nebengetriebekammer 33 auch
den Ansaugseitenraum 53 und den Abführseitenraum 54 auf.
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Wie
in 2 gezeigt weist der Hauptpumpenteil P1 das Hauptantriebs-
und Hauptabtriebsrad 42, 43 in dem Hauptgetriebemechanismus 41,
und die Ansaug- und Abführseitenräume 51, 52 in
der Hauptgetriebekammer 32 auf der Vorderseite der Getriebepumpe 30 auf.
Auch der Nebengetriebeteil 22 weist das Nebenantriebs-
und das Hauptantriebsrad 45, 46 in dem Nebenantriebsmechanismus 44 auf
und die Ansaug- und Abführseitenräume 53, 54 sind
in der Nebengetriebekammer 33 auf der Rückseite
der Getriebepumpe 30 ausgebildet. Der Hauptgetriebepumpenteil
P1 und der Nebengetriebepumpenteil P2 stellen jeweils 50% des gesamten
Verdrängervolumens der Getriebepumpe 30.
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Eine
körperseitige Ansaugleitung 56 ist parallel zu
den Achsen der Antriebswelle 47 und der Abtriebswelle 48 in
dem Körper 31 ausgebildet, um hydraulische Flüssigkeit
in die Hauptgetriebekammer 32 und die Nebengetriebekammer 33 zu
saugen. Eine rückseitige Ansaugleitung 57 ist
in dem hinteren Gehäuse 36 auf der Rückseite
der Getriebepumpe 30 zur Verbindung mit der körperseitigen
Ansaugleitung 56 ausgebildet. Die rückseitige
Ansaugleitung 57 hat eine Einlassöffnung 58,
die auf der hinteren Stirnseite des hinteren Gehäuses 36 parallel
zu der Achse der Antriebswelle 47 zur Verbindung mit der Außenseite
der Getriebepumpe 30 geöffnet ist. Die körperseitige
Ansaugleitung 56 und die rückseitige Ansaugleitung 57 haben
einen jeweiligen kreisförmigen Querschnitt, und sind linear
miteinander verbunden. Das heißt, der Durchmesser der beiden
Leitungen ist im Wesentlichen gleich. Die körperseitige
Ansaugleitung 56 und die rückseitige Ansaugleitung 57 bilden
eine Ansaugleitung 55. Die Ansaugleitung 55 ist
mit dem ansaugseitigen Raum 51 des Hauptgetriebepumpenteils
P1 und dem ansaugseitigen Raum 53 des Nebengetriebepumpenteils
P2 verbunden. Hydraulische Flüssigkeit fließt
durch die Ansaugleitung 55 von der Außenseite
der Getriebepumpe 30 in die Haupt- und Nebengetriebekammern 32, 33.
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Vorderseiten-
und Rückseitenabführleitungen 62, 63 sind
in dem Körper 31 zum Abführen von mit
in der Hauptgetriebekammer 32 und der Nebengetriebekammer 33 mit
Druck beaufschlagter hydraulischer Flüssigkeit der Getriebepumpe 30 ausgebildet. Die
Vorderseitenabführleitung 62 erstreckt sich von
dem Abführseitenraum 52 in die Hauptgetriebekammer 32,
während die Rückseitenabführleitung 63 sich
von dem Abführseitenraum 54 in die Nebengetriebekammer 33 erstreckt.
Die Vorderseiten- und Rückseitenabführleitungen 62, 63 werden
verbunden und bilden in dem Körper 31 eine Abführleitung 61 aus.
Die Abführleitung 61 ist mit dem Abführseitenraum 52 des
Hauptgetriebepumpenteils P1 und dem Abführseitenraum 54 des
Nebengetriebepumpenteils P2 in Verbindung. Die Abführleitung 61 weist
eine Auslassöffnung 64 auf, durch welche hydraulische
Flüssigkeit aus der Getriebepumpe 30 gepumpt wird.
Die Abführleitung 61 ist mit dem Steuerventil 13 in
Verbindung. Hydraulische Flüssigkeit in der Abführleitung 61 wird
daher aus der Getriebepumpe 30 durch die Auslassöffnung 64 abgeführt und
dem Steuerventil 13 durch den Versorgungskanal 16 zugeführt.
Die Rückseitenabführleitung 63 weist
ein Rückschlagventil 65 auf, um hydraulische Flüssigkeit
daran zu hindern in den Abführseitenraum 54 in
der Nebengetriebekammer 33 zurückzufließen.
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Das
Rückschlagventil 65 weist einen Ventilkörper 66,
eine Spiralfeder 67, und ein Halteteil 68 auf.
Der eine kugelförmige Form aufweisende Ventilkörper 66 öffnet
und schließt die Rückseitenabführleitung 63.
Die Spiralfeder 67 drängt den Ventilkörper 66,
und das Halteteil 68 hält die Spiralfeder 67.
Die Spiralfeder 67 drängt den Ventilkörper
in eine solche Richtung, so dass die Rückseitenabführleitung 63 durch
den Ventilkörper 66 geschlossen wird. Sobald der
Druck in der Rückseitenabführleitung 63 größer als
ein vorgegebener Wert ist, wird der Ventilkörper 66 in
die Richtung in der die Rückseitenabführleitung 63 entgegen
der drängenden Kraft der Spiralfeder 67 bewegt.
Sobald der Druck in der Rückseitenabführleitung 63 niedriger
ist als ein vorgegebener Druck ist, wird der Ventilkörper 66 zum
Schließen der Rückseitenabführleitung 63 durch
die drängende Kraft der Spiralfeder 67 und eine
Druckdifferenz zwischen der Vorderseiten- und der Rückseitenabführleitungen 62, 63 bewegt.
Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Ventilsitz 69 benachbart
zu dem Abführseitenraum 54 in einem Körper 31 geformt.
Da der Ventilkörper 66 gegen den Ventilsitz 69 auch
durch die Druckdifferenz gedrängt wird, kann die drängende
Kraft der Spiralfeder 67 auf einen relativ kleinen Wert
eingestellt werden. Die Form des Ventilkörpers 66 ist
nicht auf eine kugelförmige Form beschränkt. Sie
kann auch eine konische Form aufweisen.
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Eine
Bypassleitung 70 ist in dem hinteren Gehäuse 36 in
Verbindung mit der Rückseitenabführleitung 63 und
der Rückseitenansaugleitung 57 ausgebildet. Die
Bypassleitung 70 verbindet die Ansaugleitung 55 mit
dem Abführseitenraum 54 in der Nebengetriebekammer 33.
Die Bypassleitung 70 weist ein Öffnungsventil
zum Öffnen und Schließen der Bypassleitung 70 auf.
Die Bypassleitung 70 weist eine vorgelagerte Leitung 70A in
einem vorgelagerten Bereich des Öffnungsventils und eine
nachgelagerte Leitung 70B in einem nachgelagerten Bereich
des Öffnungsventils auf.
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Das
hintere Gehäuse 36 weist einen Zylinder 72 mit
einem darin ausgebildeten Boden und einen Kolben 73 der
eine zylindrische Form hat auf. Der Kolben dient als das vorgenannte Öffnungsventil
und ist in dem Zylinder 72 gleitbar aufgenommen. Der Raum
in dem Zylinder 72 ist mit dem Abführkanal 18 über
einen Nippel 74, und dem Verbindungskanal 20 in
Verbindung. Daher wird der Druck in dem Abführkanal 18 an
den Raum in dem Zylinder 72 angelegt. Die Querschnittsfläche
des Zylinders 72 ist größer als die der
vorgelagerten Leitung 70A der Bypasspassage 70.
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Der
Kolben 73 weist einen äußeren einem inneren
Durchmesser des Zylinders 72 entsprechenden Durchmesser
auf. Der Kolben 73 ist gleitbar in Kontakt mit der inneren
Oberfläche des Zylinders 72, wodurch die Bypassleitung 70 geöffnet
und geschlossen wird. Der Kolben weist an einem Ende eine erste druckaufnehmende
Oberfläche 73A, die einen Druck in der Bypassleitung 70 aufnimmt,
auf.
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Der
Kolben 73 weist an dem anderen Ende eine zweite druckaufnehmende
Oberfläche 73B, die einen Druck in dem Zylinder 72 oder
einen Druck in dem Abführkanal 18 aufnimmt, auf.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform
ist die Querschnittsfläche des Zylinders 72 größer
gewählt als die der vorgelagerten Leitung 70A der
Bypassleitung 70. Die Fläche der zweiten druckaufnehmenden
Oberfläche 73B ist größer als
die druckaufnehmende Fläche der ersten druckaufnehmenden
Oberfläche 73A, die den Druck in der vorgelagerten
Leitung 70A, wenn die Bypassleitung 70 durch den
Kolben 73 geschlossen ist, aufnimmt. Diese druckaufnehmende
Fläche ist mit einer ersten druckaufnehmenden Oberfläche 73A als einer
Fläche, die einen Abführdruck des Nebengetriebepumpenteils 22,
wenn die Bypassleitung 70 durch den Kolben 73 geschlossen
ist, aufnimmt versehen und ist kleiner als die Fläche der
zweiten druckaufnehmenden Oberfläche 73B.
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Die
Druckdifferenz die auf die erste und zweite druckaufnehmenden Oberfläche 73A, 73B des
Kolbens 73 wirkt veranlasst den Kolben 73 zu gleiten.
Das heißt, die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem
Zylinder 72 auf der zu der Bypassleitung 70 in
Bezug auf den Kolben 73 nahen Seite und dem Druck in dem
Zylinder 72 auf der gegenüberliegenden Seite veranlasst
den Kolben 73 zu gleiten. Wenn der Kolben 73 die
Bypassleitung 70 öffnet, ist die Fläche
der zweiten druckaufnehmenden Oberfläche 73B größer
als die druckaufnehmende Fläche der ersten druckaufnehmenden
Oberfläche 73A, die den Druck in der vorgelagerten
Leitung 70A aufnimmt. Wenn folglich die vorgelagerte Leitung 70A und
der Zylinder 72 den gleichen Druck aufweisen, ist eine
Last die auf die zweite druckaufnehmende Oberfläche 73B wirkt
größer als die Last die auf die druckaufnehmende
Fläche der ersten druckaufnehmenden Oberfläche 73A wirkt.
Daher wird die Bypassleitung durch den Kolben 73 geschlossen
gehalten.
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Im
Folgenden wird der Betrieb des hydraulischen Systems 10 und
der Betrieb der Getriebepumpe 30 gemäß der
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die 5 bis 7 beschrieben.
Zunächst wird der Zustand in dem die Getriebepumpe 30 bei
einem geringen Verdrängungsvolumen betrieben wird, wie
in 5 gezeigt, beschrieben. Sobald die Getriebepumpe 30 bei einem
geringen Verdrängungsvolumen arbeitet, versorgt die Getriebepumpe 30 das
Steuerventil 13 ausschließlich mit aus dem Hauptgetriebepumpenteil 21 entnommener
hydraulischer Flüssigkeit und anschließend den
Aktuator 11 durch den Abführkanal 17 des
Hilfskraftlenkungssystems. Die Getriebepumpe 30 führt
dem Hubzylinder 12 keine hydraulische Flüssigkeit
zu und die überschüssige hydraulische Flüssigkeit
wird dem Ölreservoir 15 zurückgegeben. Aus
dem Nebengetriebepumpenteil P2 entnommene hydraulische Flüssigkeit
wird an die Ansaugleitung 55 durch die Bypassleitung 70 zurückgeführt.
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Im
Folgenden wird der Betrieb des Hauptantriebsrades 42 und
des Hauptabtriebsrads 43 des Hauptpumpenteils P1 beschrieben.
Wenn auf die Antriebswelle 47 von außerhalb der
Getriebepumpe 30 eine Antriebskraft wirkt, dreht sich das
Hauptantriebsrad 42 in eine durch einen Pfeil in 3 gezeigte
Richtung. Folglich dreht sich das mit dem Hauptantriebsrad 42 in
Eingriff stehende Hauptabtriebsrad 43 getrieben durch die
Antriebswelle 48 in die dem Drehsinn des Hauptantriebsrades 42 entgegengesetzte
Richtung. Die Drehung des Hauptantriebsrades 42 und des
Hauptabtriebsrads 43 veranlasst, dass hydraulische Flüssigkeit
in den Ansaugseitenraum 51 durch die Ansaugleitung 55 gesaugt
wird.
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Hydraulische
Flüssigkeit wird folglich in den Ansaugseitenraum 51 gesaugt
und wird dann in die durch die Oberfläche der Zähne
des Hauptantriebsrades 42 und der Innenoberfläche
der Hauptgetriebekammer 32 definierten Räume eingeschlossen,
oder durch die Oberfläche der Zähne des Hauptabtriebsrads 43 und
der Innenoberfläche der Hauptgetriebekammer 32 eingeschlossen.
In den Räumen eingeschlossene hydraulische Flüssigkeit
wird daher entlang der Innenoberfläche der Hauptgetriebekammer 32 in
Drehrichtung jeweils des Hauptantriebsrades 42 und des
Hauptabtriebsrads 43 gefördert. Hydraulische Flüssigkeit
wird dann in den Abführseitenraum 52 abgeführt,
und fließt durch die Vorderseitenabführleitung 62 und
die Abführleitung 61. Anschließend wird
hydraulische Flüssigkeit durch die Auslassöffnung 64 aus
der Getriebepumpe 30 abgeführt und an das Steuerventil 13 überführt.
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In
dem Hauptgetriebepumpenteil 21 werden, wenn die externe
Antriebskraft auf die Antriebswelle 47 übertragen
wird, das Hauptantriebsrad 42 und das Hauptabtriebsrad 43 in
der Hauptgetriebekammer 32 zum Drehen angetrieben, und
hydraulische Flüssigkeit wird in den Abführseitenraum 52 abgeführt,
und anschließend der Vorderseitenabführleitung 62 zugeführt.
In dem Nebengetriebepumpenteil P2 werden, wenn die externe Antriebskraft
auf die Antriebswelle 47 übertragen wird, das
Nebenantriebsrad 45 und das Nebenabtriebsrad 46 in
der Nebengetriebekammer 33 zum Drehen angetrieben, wodurch
hydraulische Flüssigkeit in den Abführseitenraum 54 abgeführt
wird.
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Während
dem Betrieb bei niedrigem Verdrängungsvolumen der Getriebepumpe 30 erfährt der
Druck in dem Abführkanal 18 keine Last durch den
Hubzylinder 12. Daher ist der Druck in dem Abführkanal 18 verglichen
mit dem Fall wenn hydraulische Flüssigkeit dem Hubzylinder 12 zugeführt
wird geringer. Wenn der Druck in dem Abführkanal 18 folglich
relativ gering ist, ist der Druck in dem Zylinder 72 der
Getriebepumpe 30, der durch den Verbindungskanal 20 in
Verbindung mit dem Abführkanal 18 ist, auch geringer.
Eine durch den Druck in dem Abführkanal 18 verursachte
Last wirkt auf die zweite druckaufnehmende Oberfläche 73B des
Kolbens 73 der Getriebepumpe 30 in der Richtung,
die die Bypassleitung 70 schließt.
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Von
dem Nebengetriebepumpenteil P2 der Getriebepumpe 30 in
den Abführseitenraum 54 abgeführte hydraulische
Flüssigkeit wird durch die Bypassleitung 70 eingeführt.
Eine durch den Druck in der Bypassleitung 70 erzeugte Last
wirkt auf die erste druckaufnehmende Oberfläche 73A des
Kolbens 73. Wenn kein lastaufnehmender Betrieb durchgeführt wird,
ist die Last die auf die erste druckaufnehmende Oberfläche 73A wirkt
größer als die Last die auf die zweite druckaufnehmende
Oberfläche 73B wirkt, so dass der Kolben 73 die
Bypassleitung 70 öffnet. Wenn die Bypassleitung 70 geöffnet
ist, verringert sich der Druck in dem Abführseitenraum 54 auf
der vorgelagerten Seite der Bypassleitung 70. Sobald die Bypassleitung 70 geöffnet
ist, wird der Druck in dem Abführseitenraum 54 auf
der vorgelagerten Seite der Bypassleitung 70 reduziert.
Die Federkraft der Spiralfeder 67 und der von dem Hauptgetriebepumpenteil P1 übertragene
Druck der auf den Ventilkörper 66 wirkt hält
die Rückseitenabführleitung 63 geschlossen.
Das Verdrängungsvolumen der Getriebepumpe 30 während
ihrem Betrieb mit niedrigem Verdrängungsvolumen entspricht
dem Verdrängungsvolumen bei der Leerlaufdrehzahl im Graph
A in 8. Das Verdrängungsvolumen der Getriebepumpe 30 bei
der Leerlaufdrehzahl im Graph A in 8 ist von dem
Ausmaß, dass genau ausreicht, um den Aktuator 11 des
Hilfskraftlenkungssystem mit hydraulische Flüssigkeit zu
versorgen. In dem Zustand ist das Verdrängungsvolumen der
Getriebepumpe 30 bei ungefähr 50% oder bei der
Hälfte des gesamten Verdrängungsvolumen des Hauptgetriebepumpenteils
P1 und des Nebengetriebepumpenteils P2. Dieser Betrieb mit 50% Verdrängungsvolumen
ist der Betrieb mit niedrigem Verdrängungsvolumen der Getriebepumpe 30.
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Im
Folgenden wird der Betrieb der Getriebepumpe 30 wenn der
Betrieb der Getriebepumpe 30 von einem Betrieb mit niedrigem
Verdrängungsvolumen zu einem mit großem Verdrängungsvolumen wechselt
beschrieben. Wenn das Beladungssystem eines Gabelstaplers aktiviert
wird, z. B. um dessen Gabeln zu heben, dreht der Gabelstaplerbediener
einen Hubhebel (nicht gezeigt) in seine An-Position. Folglich wird
der Rückführkanal 19 zum Zurückführen
der hydraulischen Flüssigkeit zu dem Ölreservoir 15 geschlossen,
und hydraulische Flüssigkeit wird zu dem Hubzylinder 12 durch
den Abführkanal 18 gefördert. Währenddessen
wird hydraulische Flüssigkeit weiterhin an den Aktuator 11 des
Hilfskraftlenkungssystems des Steuerventils 13, wie in 6 gezeigt, zugeführt.
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Wenn
hydraulische Flüssigkeit von dem Abführkanal 18 zu
dem Hubzylinder 18 zugeführt wird, wird das Ladesystem
aktiviert. Die Gewichte einer Ladung und der Gabeln oder irgendeiner
anderen Last wirken auf den Hubzylinder 12 und erhöhen
dadurch den Druck in dem Hubzylinder 12 und in dem Abführkanal 18.
Dies Bewirkt, dass der Druck in dem Zylinder 72 durch den
Verbindungskanal 20 ansteigt. Als Folge des erhöhten
Drucks in dem Zylinder 72 wird die Last die auf die zweite
druckaufnehmende Oberfläche 73B des Kolbens 73 wirkt
größer als die auf die erste druckaufnehmende
Oberfläche 73A wirkende Last, so dass die Bypassleitung 70 durch
den Kolben 73 geschlossen wird.
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Sobald
der Kolben 73 die Bypassleitung 70 schließt,
wird der Druck in dem Abführseitenraum 54 durch
aus dem Nebengetriebepumpenteil 22 fließende hydraulische
Flüssigkeit erhöht. Sobald der Druck in dem Abführseitenraum 54 über
einen vordefinierten Wert steigt, wird der Ventilkörper 66 des
Rückschlagventils 65 bewegt, um die Rückseitenabführleitung 63 zu öffnen.
Hydraulische Flüssigkeit die von dem Nebengetriebepumpenteil 22 abgeführt
wird, wird mit von dem Hauptgetriebepumpenteil P2 abgeführter hydraulischer
Flüssigkeit zusammengeführt, und gemeinsam aus
der Getriebepumpe 30 abgeführt. Zu dem Zeitpunkt,
wenn sämtliche hydraulische Flüssigkeit des Hauptgetriebepumpenteils
P1 und des Nebengetriebepumpenteils 22 zu dem Steuerventil
hin abgeführt werden, beträgt das Verdrängungsvolumen
der Getriebepumpe 30 100%. Dieser Betrieb mit 100% Verdrängungsvolumen
ist der Betrieb mit großem Verdrängungsvolumen
der Getriebepumpe 30. Das Verdrängungsvolumen
der Getriebepumpe 30 wenn diese von dem Betrieb mit niedrigem
Verdrängungsvolumen in den Betrieb mit hohem Verdrängungsvolumen
wechselt entspricht dem in 8 gezeigten
Graph B.
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Die
Menge an zu dem Hubzylinder 12 zugeführter hydraulischer
Flüssigkeit wird durch die Steigerung der Abgeführten
hydraulischer Flüssigkeit aus der Getriebepumpe 30 zu
dem Steuerventil 13 gesteigert, so dass die Betriebsgeschwindigkeit
des Ladesystems gesteigert wird. Falls der Druck in der vorgelagerten
Leitung 70A im Wesentlichen gleich dem in dem Zylinder 12 während
die Bypassleitung 70 von dem Kolben geschlossen wird ist,
wird die Bypassleitung 70 von dem Kolben 73 geschlossen
gehalten. Dies kommt daher, dass die Fläche der zweiten
druckaufnehmenden Oberfläche 73B größer
ist als die druckaufnehmende Fläche der ersten druckaufnehmenden
Oberfläche 73A, die den Druck in der vorgelagerten
Leitung 70A aufnimmt und die Last, die auf die zweite druckaufnehmende
Leitung 73B wirkt, größer ist als die
Last die auf die erste druckaufnehmende Oberfläche 73A wirkt.
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Im
Folgenden wird der Betrieb der Getriebepumpe 30 wenn der
Betrieb der Getriebepumpe 30 von einem Betrieb mit großem
Verdrängungsvolumen zu einem Betrieb mit geringem Verdrängungsvolumen
wechselt beschrieben. Der Gabelstaplerbediener schaltet den Hubhebel
in die Aus-Position, um die Gabeln abzusenken. Daraufhin wird, wie
in 7 gezeigt, keine hydraulische Flüssigkeit
von dem Versorgungskanal 16 zu dem Abführkanal 18 zugeführt. Der
Abführkanal 18 ist nur mit dem Rückführkanal 19 verbunden,
und hydraulische Flüssigkeit in dem Hubzylinder 12 fließt
zu dem Ölreservoir 15 durch den Rückführkanal 19.
Dies bewirkt, dass die Gabeln gesenkt werden. Sobald die Gabeln
in ihre unterste Position bewegt wurden, wirkt die Last des Hubzylinders 12 nicht
mehr, und folglich sinkt der Druck in dem Verbindungskanal 20.
Daher wird während die Last, die auf die zweite druckaufnehmende
Oberfläche 73B wirkt, reduziert wird, die Last,
die durch den Druck in der vorgelagerten Leitung 70A erzeugt
wird, an die erste druckaufnehmende Oberfläche 73A angelegt.
Mit dem Resultat, dass der Kolben in die Richtung, die die Bypassleitung 70 öffnet,
gleitet. Wenn der Kolben 73 die Bypassleitung 70 öffnet,
wird der Druck in dem Abführseitenraum 54 auf
der vorgelagerten Seite der Bypassleitung 70 reduziert.
Die Federkraft der Spiralfeder 67 und der Druck des Hauptgetriebepumpenteils 21 bedingt,
dass der Ventilkörper 66 die Rückseitenabführleitung 63 schließt.
Folglich wechselt die Getriebepumpe 30 ihren Betrieb in den
Betrieb mit geringem Verdrängungsvolumen. Unter Bezugnahme
auf 7 wird hydraulische Flüssigkeit des Hubzylinders 12 in
das Ölreservoir 15 durch den Rückführkanal 19 gefördert,
und der Druck in dem Verbindungskanal 20 wird gesenkt,
so dass die Getriebepumpe 30 in den Betrieb mit geringem Verdrängungsvolumen
wechselt.
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Gemäß der
variablen Verdrängergetriebepumpe 30 der bevorzugten
Ausführungsform werden die folgenden vorteilhaften Effekte
erreicht.
- (1) Der als Öffnungsventil
dienende Kolben 73 wird durch die Druckdifferenz zwischen
dem Druck in der vorgelagerten Leitung 70A der Bypassleitung 70 und
in dem Abführkanal 18 betätigt. Die Bypassleitung 70 wird
durch den Kolben 73 geöffnet und geschlossen,
und die Rückseitenabführleitung 63 wird
demgemäß durch das Rückschlagventil 65 geöffnet
und geschlossen. Dadurch kann die Getriebepumpe 30 ihr Verdrängungsvolumen ändern.
Die Bewegung des Kolbens 73 in der Bypassleitung 70 wird
so durch die Drücke in dem Abführkanal 18 und
der Bypassleitung 70 gesteuert. Daher kann die Getriebepumpe 30 der
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
mit einem elektromagnetischen Ventil in der Bypassleitung 70 als
einem wie in konventionellen Getriebepumpen benutzten Öffnungsventil
abführen.
- (2) Die Querschnittsfläche des Zylinders 72 ist größer
als die der vorgelagerten Leitung 70A der Bypassleitung 70.
Falls der Druck in der vorgelagerten Leitung 70A im Wesentlichen
gleich dem Druck in dem Abführkanal 18, während
die Bypassleitung 70 durch den Kolben geschlossen ist, ist,
wird die Bypassleitung 70 durch den Kolben 73 zuverlässig
verschlossen gehalten. Dies ist so, da die Last die auf die zweite
druckaufnehmende Oberfläche 73B wirkt größer
ist als die Last die auf die druckaufnehmende Fläche der
ersten druckaufnehmenden Oberfläche 73A wirkt.
Daher kann die Getriebepumpe 30 der vorliegenden Erfindung mittels
eines Kraftelements abführen. Dieses Kraftelement ist zum
Aufbringen einer Federkraft oder einer anderen Kraft auf den Kolben 73,
um die Bypassleitung zu schließen, ausgebildet.
- (3) Die Bypassleitung 70 ist in dem Körper 31 und dem
hinteren Gehäuse 36 der Getriebepumpe 30 ausgebildet.
Es besteht kein Bedarf eine Bypassleitung außerhalb der
Getriebepumpe 30 auszubilden. Daher besteht kein Bedarf
für eine zusätzliche Anordnung für eine
außerhalb der Getriebepumpe vorgesehene externe Bypassleitung.
Zusätzlich kann das Öffnungsventil zum Öffnen
und Schließen der Bypassleitung 70 in der Getriebepumpe 30 vorgesehen
sein.
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Die
vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben
beschriebenen Ausführungsformen, sondern kann, wie unten
beispielhaft erläutert, unterschiedlich innerhalb des Schutzbereichs
verändert werden.
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Gemäß der
oben beschriebenen Ausführungsform ist das gesamte Verdrängungsvolumen des
Haupt- und Nebengetriebepumpenteils P1, P2 jeweils 50% des Maximums
von 100% Verdrängungsvolumen der Getriebepumpe 30.
Das Verdrängungsvolumen des Haupt- oder Nebengetriebepumpenteils
P1, P2 kann auf 70% eingestellt werden und das Verdrängungsvolumen
des jeweils anderen kann auf 30%, gemäß der Anforderung
des hydraulischen Systems 10, eingestellt werden. Andere
prozentuale Aufteilungen sind ebenfalls möglich.
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Gemäß der
oben beschriebenen Ausführungsform weist die Getriebepumpe 30 zwei
Getriebepumpenteile, nämlich den Hauptgetriebepumpenteil
P1 auf der Vorderseite und den Nebengetriebepumpenteil P2 auf der
Rückseite, auf. Alternativ kann die Getriebepumpe 30 drei
oder mehr zwei Getriebepumpenteile aufweisen. In diesem Fall wird
die von zumindest einer Getriebepumpe abgeführte hydraulische
Flüssigkeit in die Bypassleitung 70 eingeführt, sobald
die Getriebepumpe 30 mit niedrigem Verdrängungsvolumen
arbeitet.
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Gemäß der
oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist die
Bypassleitung so ausgebildet, dass sie sich hinter den hinteren
Enden der Antriebswelle 47 und der Abtriebswelle erstreckt.
Die Bypassleitung 70 ist nicht auf den in der obigen Ausführungsform
beschriebenen und gezeigten Ort beschränkt. Zum Beispiel
kann die Bypassleitung 70 ausgebildet sein, um sich zumindest
um die Antriebswelle 47 und/oder die Abtriebswelle 48 zu
erstrecken. In diesem Fall wird es bevorzugt, um eine Verbindungsstelle
auf der vorgelagerten Seite der Ansaugleitung zwischen der Bypassleitung
und der Ansaugleitung auszubilden, eine Bypassleitung zwischen der
hintersten Getriebekammer der Getriebepumpe 30 und den
hinteren Enden der Antriebswelle 47 und der Abtriebswelle
auszubilden.
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Daher
werden die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen
als veranschaulichend und nicht als einschränkend angesehen,
und die Erfindung ist nicht auf die hier dargelegten Details zu
beschränken, sondern kann im Bereich der angehängten
Ansprüche verändert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-70757 [0004, 0006]