-
Hintergrund der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Verdrängergetriebepumpe.
-
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.
-
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.
-
Die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2002 70 757 A 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.
-
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.
-
Bei der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 2002 70 757 A 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.
-
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.
-
Die
US 2008/0118371 A1 lehrt eine Verdrängergetriebepumpe, die aus einem oder mehreren unter Druck stehenden Flüssigkeitsquellen unter Druck stehendes Fluid empfangen kann. Die Pumpe ist eingerichtet, den Fluiddruck und die Temperatur stromabwärts der Pumpe auf eine Vielzahl an Druck- und Temperaturwerten zu steuern. Ein Primäreinlass, ein Sekundäreinlass, ein Auslass, ein Ventil und ein Aktuator sind unter anderem vorgesehen. Der Aktuatorsteuermechanismus ist dazu eingerichtet, eines oder mehrere Steuersignale zu empfangen, und kann den Aktuator in Antwort auf diese Steuersignale steuern, sodass der Fluiddruck und die Fluidtemperatur stromabwärts der Pumpe gesteuert werden können.
-
Die
US 5 110 269 B lehrt eine Kraftstoffpumpvorrichtung, die eine Steuerung zum Entriegeln zumindest zweier Elemente und eine Bypass-Leitung aufweist, die einen Fluidweg zu dem Einlass der Kraftstoffpumpe von der Druckkammer der Getriebeelemente aufweist, die verwendet wird, um Endlager der Getriebeelemente in Kontakt mit den Drehgetrieben zu bringen, wodurch das Getriebe Fluid pumpen kann.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
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.
-
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten, die Prinzipen der Erfindung beispielhaft erläuternden Zeichnungen ersichtlich.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
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:
-
1 einen Hydraulikschaltplan der ein hydraulisches System für einen Gabelstapler gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt darstellt;
-
2 einen Längsquerschnitt einer Verdrängergetriebepumpe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III aus 2 darstellt;
-
4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV aus 3 darstellt;
-
5 einen Hydraulikschaltplan der den Zustand eines Hydrauliksystems während eines Betriebs mit geringem Verdrängungsvolumen der variablen Verdrängergetriebepumpe darstellt;
-
6 einen Hydraulikschaltplan der den Zustand eines Hydrauliksystems während eines Betriebs mit großem Verdrängungsvolumen der variablen Verdrängergetriebepumpe darstellt;
-
7 einen Hydraulikschaltplan der den Zustand eines Hydrauliksystems während die variable Verdrängergetriebepumpe ihren Betrieb von großem Verdrängungsvolumen zu geringem Verdrängungsvolumen wechselt darstellt; und
-
8 einen Graph der die Flussratencharakteristika der variablen Verdrängergetriebepumpe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt zeigt.
-
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
-
Im Folgenden wird eine variable Verdrängergetriebepumpe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die 1 bis 8 beschrieben.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Das Hauptantriebsrad 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.
-
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.
-
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 P2 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 P2, wenn die Bypassleitung 70 durch den Kolben 73 geschlossen ist, aufnimmt versehen und ist kleiner als die Fläche der zweiten druckaufnehmenden Oberfläche 73B.
-
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 738 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.
-
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 P1 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.
-
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.
-
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.
-
In dem Hauptgetriebepumpenteil P1 werden, wenn die externe Antriebskraft auf die Antriebswelle 47 übertragen wird, das Hauptantriebsrad 42 und das Hauptabtriebsrad 43 in der Hauptgetriebekamme 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Sobald der Kolben 73 die Bypassleitung 70 schließt, wird der Druck in dem Abführseitenraum 54 durch aus dem Nebengetriebepumpenteil P2 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 P2 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 P2 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.
-
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.
-
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 738 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 P1 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.
-
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.
-
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen, sondern kann, wie unten beispielhaft erläutert, unterschiedlich innerhalb des Schutzbereichs verändert werden.
-
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.
-
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.
-
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 Ansauleitung 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.
-
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.
