DE1216695B

DE1216695B - Arrangement for controlling controllable pumps, pressurized fluid motors and gears

Info

Publication number: DE1216695B
Application number: DEM32885A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Emil Vorbach
Original assignee: Mannesmann Meer AG
Current assignee: Mannesmann Meer AG
Priority date: 1957-01-11
Filing date: 1957-01-11
Publication date: 1966-05-12

Description

Anordnung zum Steuern von regelbaren Pumpen, DruckflüssigkeitsMotoren und -Getrieben Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung von regelbaren Pumpen, Druckflüssigkeits-Motoren und -Getrieben, bei denen eine stufenlose Verstellung des Kolbenhubes aus der Nullstellung in den beiden Förderrichtungen mittels eines Druckflüssigkeits-Stellmotors erfolgt, dessen Stellkolben den Bewegungen eines Vorsteuerschiebers unverzüglich und genau nachfolgt, wobei die von Hand steuerbare Fördermenge der Pumpe bzw. die Geschwindigkeit des Motors von selbsttätigen Einrichtungen, z. B. in Abhängigkeit von den durch Änderung der Fahrwiderstände eines Fahrzeuges bedingten Veränderungen des Betriebsdruckes nach bestimmten Funktionen, z. B. Abgabe einer konstanten Leistung, korrigierend übersteuert wird.Arrangement for controlling controllable pumps, hydraulic fluid motors and gearboxes The invention relates to a control of controllable pumps, Hydraulic fluid motors and gearboxes with stepless adjustment of the piston stroke from the zero position in both conveying directions by means of a Hydraulic fluid servomotor takes place, the actuating piston of which the movements of a pilot valve follows immediately and precisely, whereby the manually controllable delivery rate of the Pump or the speed of the motor of automatic devices such. B. depending on the changes in the driving resistances of a vehicle Changes in the operating pressure according to certain functions, e.g. B. Submit a constant power, corrective overdrive.

Für die Steuerung derartiger hydrostatischer Maschinen sind viele Vorschläge gemacht worden, die sich meist auf bestimmte Anwendungsgebiete mit genau umrissenen Arbeitsbedingungen beschränken. So ist es (nach der deutschen Patentschrift 905 456) bekannt, bei einem plötzlich auftretenden Druckstoß, z. B. beim Aufsetzen des Kolbens einer hydraulischen Presse auf das Werkstück, den Vorsteuerschieber des Stellmotors eines an die Druckleitung angeschlossenen Kölbchens gegen Federwirkung in Richtung auf Null zurückzubewegen. Die maximale Außenstelle für die gewünschte größte Fördermenge wird durch einen mittels Gewinde verstellbaren Anschlag begrenzt.There are many for controlling such hydrostatic machines Suggestions have been made, which mostly focus on specific areas of application with exactly restrict outlined working conditions. So it is (according to the German patent specification 905 456) known, in the event of a sudden pressure surge, e.g. B. when putting on of the piston of a hydraulic press on the workpiece, the pilot valve of the servomotor of a piston connected to the pressure line against spring action move back towards zero. The maximum outpost for the desired The largest flow rate is limited by a stop that can be adjusted by means of a thread.

Hierbei ist der Kolben des Stellmotors über ein Rückschlagventil von der Druckleitung aus beaufschlagt. Bei geeigneter Dimensionierung des Arbeitsraumes im Stellmotor kann die nach dem schlagartigen Aufsetzen der Presse bis zur Erreichung der Nullstellung der Pumpe noch zwischenzeitlich von dieser abgegebene Fördermenge für den Nullhub des Stellmotors verbraucht werden. Die Anwendung des Hochdruckes zur Betätigung des Stellmotors hat außer in diesen relativ seltenen Fällen schlagartiger Abstoppungen den erheblichen Nachteil, daß die Regelgeschwindigkeit bei einer willkürlichen Veränderung der Fördermenge bzw. der Geschwindigkeit des Flüssigkeitsmotors vom Arbeitsdruck abhängig ist und somit dem Bedienenden die auf Erfahrung beruhenden Vergleichsmöglichkeiten für die Größe der zu erwartenden Beschleunigung oder Verzögerung entzogen oder zumindest erheblich erschwert wird.Here, the piston of the servomotor is via a check valve from the pressure line acted upon. With suitable dimensioning of the work area in the servomotor the can after the abrupt touchdown of the press until it is reached the zero position of the pump still in the meantime delivered by this delivery rate are consumed for the zero stroke of the servomotor. The application of high pressure to operate the servomotor has, except in these relatively rare cases, sudden Stops have the significant disadvantage that the control speed at an arbitrary Change in the delivery rate or the speed of the liquid motor from Working pressure is dependent and thus the operator is based on experience Comparison options for the size of the expected acceleration or deceleration withdrawn or at least made considerably more difficult.

Es ist ferner eine Steuerung für Pumpen (französische Patentschrift 1106 729) bekannt, um einem von Hand gesteuerten Vorsteuerschieber eines Stellmotors mittels eines Dreipunkthebels automatisch von Meßgeräten eine Korrektur aufzudrücken. Bei dieser bekannten Anordnung wird der eine Haltepunkt des Dreipunkthebels von dem mit dem Steuerknüppel verbundenen Gestänge, der andere von dem Kolben eines hydraulischen Hilfszylinders gehalten. Der Vorsteuerschieber ist an einem geeigneten dritten Punkt des Dreipunkthebels angelenkt. Der Kolben dieses Hilfszylinders ist mit zwei gleich großen Kolbenflächen an einem Umsteuerschieber angeschlossen, welcher, durch eine- äußerst geringe Kraft bewegt, die Zuleitungen und die entsprechenden Abflußleitungen für die zwei gleich großen Kolbenflächen entgegengesetzt wirkend drosselt bzw. öffnet. Hierdurch kann gegen die Wirkung einer zweiseitigen Feder der entsprechende Haltepunkt des Dreipunkthebels und damit die Stellung des Vorsteuerschiebers gegenüber der Handeinstellung korrigiert werden. Diese Einrichtung gestattet zwar mit sehr geringen Steuerkräften und Hüben und mit einem Druck von praktisch Null zu arbeiten, bedingt aber wesentliche zeitliche Verzögerungen, wenn bei großen Verstellwiderständen für den Stellkolben ein genügend hoher Druck aufgebaut werden soll, da über die Drosselstellen mit steigendem Druck wachsende Flüssigkeitsmengen abströmen. Andererseits erfordert eine völlige Schließung einer Drosselstelle wieder einen entsprechend vergrößerten Hub im Umsteuerschieber.It is also a control for pumps (French patent 1106 729) known to a manually controlled pilot valve of a servomotor to apply a correction automatically by measuring devices by means of a three-point lever. In this known arrangement, the one stopping point of the three-point lever is from the linkage connected to the joystick, the other from the piston of one hydraulic auxiliary cylinder held. The pilot valve is on a suitable one third point of the three-point lever articulated. The piston of this auxiliary cylinder is with two piston surfaces of the same size connected to a reversing spool which, moved by an extremely small force, the supply lines and the corresponding Drain lines for the two piston areas of the same size act in opposite directions throttles or opens. This can counteract the action of a two-sided spring the corresponding stop point of the three-point lever and thus the position of the pilot valve can be corrected compared to the manual setting. This facility allows with very low control forces and strokes and with a pressure of practically zero to work, but requires significant time delays if there are large adjustment resistances a sufficiently high pressure is to be built up for the actuating piston, as the Throttling points flow off increasing amounts of liquid with increasing pressure. on the other hand a complete closure of a throttle point requires a corresponding one again increased stroke in the reversing spool.

Es ist ferner bekannt, direkt auf das Gestänge des Vorsteuerschiebers einen kleinen von Hochdruck gegen Federwirkung beaufschlagten Kolben wirken zu lassen. Hierbei folgt der Handsteuerknüppel den Bewegungen des Vorsteuerschiebers und die verminderte Fördermenge bleibt auch nach Abklingen des Druckstoßes auf dem erreichten niedrigen Wert eingestellt. Es ist bekannt, den Steuerknüppel mit einer Reibungsbremse (Industrierundschau, 1958, H. 8, S. 35, Bild 14) zu versehen und in dem festgelegten Steuerknüppel eine zweiseitig wirkende Feder einzubauen, welche es dem Gestänge des Vorsteuerschiebers beim Ansprechen des Druckkolbens erlaubt, während dessen Wirkung auszuweichen und anschließend in die Sollstellung zurückzuweichen.It is also known to act directly on the linkage of the pilot valve to let a small piston acted upon by high pressure against spring action. The manual control stick follows the movements of the pilot slide and the The reduced delivery rate remains at the level achieved even after the pressure surge has subsided set low value. It is known to use the joystick with a friction brake (Industrierundschau, 1958, no. 8, p. 35, Fig. 14) to be provided and in the specified Control stick a bilateral acting To install spring, which it allows the linkage of the pilot valve when the pressure piston responds, to evade during its effect and then to move back into the target position.

Die bekannten Ausführungen befriedigen wohl im Betrieb mit größeren Fördermengen, gestatten es aber infolge der Toleranzen im Gestänge nicht, die bei Druckpumpen ganz scharf einzusteuernde Nullstellung genau genug zu erreichen. Infolgedessen werden durch geringe Restfördermengen sehr hohe Drücke aufgebaut, welche z. B. bei mit laufender Brennkraftmaschine haltenden Fahrzeugen im Druck flüssigkeitsmoto-r größere Drehmomente als die Haltebremse entgegensetzt verursachen, so daß das Fahrzeug wiederholt Rucke bis zur Entspannung der Flüssigkeit ausführt. Bei größeren Entfernungen des Steuerpultes von der Pumpe scheitert die Verwendung billiger mechanischer Fernsteuerungen, wie sie als in Schläuchen untergebrachte Bowdenzüge insbesondere als Flexibalumsteuerung bekannt sind, daran, daß bei einem Wechsel der Bewegungsrichtung des Handsteuerhebels bis zu 8 cm Leerläufe eintreten können, welche insbesondere durch die Verlegung der Flexibalzüge in Kurven bedingt sind.The known designs are probably satisfactory in operation with larger ones Delivery rates, but do not allow it due to the tolerances in the linkage Pressure pumps that are very sharply controlled to achieve zero position precisely enough. Consequently very high pressures are built up due to low residual flow rates. B. at with running internal combustion engine stopping vehicles in pressure liquid engine cause greater torques as opposed to the holding brake, so that the vehicle jerks repeatedly until the fluid relaxes. At greater distances the control panel of the pump fails to use cheap mechanical remote controls, like them as Bowden cables housed in hoses, in particular as a flexible control are known because when changing the direction of movement of the manual control lever up to 8 cm empty runs can occur, which in particular due to the laying the flexible trains in curves are conditional.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben dargelegten Nachteile der bekannten Ausführungen zu vermeiden und eine Steuerung zu schaffen, welche mit einfachsten Mitteln aufgebaut für möglichst viele Anwendungsgebiete einsetzbar ist.The invention is based on the disadvantages set out above to avoid the known designs and to create a control that with The simplest means can be used for as many areas of application as possible.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Vorsteuerschieber des die Pumpe verstellenden Stellmotors mittels des Stehkolbens eines kleinen Hilfsstellmotors bewegt wird, dessen Kolben vorübergehend durch automatisch wirkende, z. B. vom Betriebsdruck abhängige Differentialkolben gegenüber der von Hand mittels des Vorsteuerschiebers des Hilfsstellmotors eingestellten Sollstellung verschoben werden kann.According to the invention this is achieved in that the pilot valve of the servomotor adjusting the pump by means of the piston of a small auxiliary servomotor is moved, the piston temporarily by automatically acting, z. B. the operating pressure dependent differential piston compared to that manually using the pilot valve the setpoint position set by the auxiliary servomotor can be shifted.

Die erfindungsgemäß wirkende Anordnung zum Steuern bietet erhebliche Vorteile. Einmal können für eine ganze Typenreihe von Pumpen, welche .entsprechend ihrer Größe verschieden große Verstellkräftebenötigen, einheitliche kleine und wirtschaftlich herstellbare Reglerelemente verwendet werden, die sich lediglich durch die Charakteristik der eingebauten Rückzugfedersätze und/oder der Hebelarme ihrer Angriffspunkte unterscheiden.The inventive arrangement for controlling offers considerable Advantages. Once, for a whole series of pumps, which .accordingly their size need adjusting forces of different sizes, uniform, small and economical manufacturable control elements are used, which are only due to the characteristic differentiate between the built-in return spring sets and / or the lever arms of their points of application.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch in mechanischen Fernsteuerungen angewandt -werden, wobei das Gestänge oder die Bowdenzüge sowohl zwischen dem Vorsteuerschieber des die Pumpe verstellenden Stellkolbens und -dem Stellkolben, des Hilfsstellmotors oder zwischen dem Vorsteuerschieber des letzteren und dem Handhebel angeordnet sein kann. Es ist jedoch erforderlich, das Gestänge bzw. die Bowdenzüge in bekannter Weise mittels vorgespannter Federn derart vorzuspannen, daß die Vorspannkräfte ein Mehrfaches der Stellkräfte betragen, um jedes Spiel darin und damit Abweichungen der Soll- und Iststellungen vermeiden zu können.The arrangement according to the invention can also be used in mechanical remote controls -be applied, with the linkage or the Bowden cables both between the pilot valve of the actuating piston and the actuating piston that adjusts the pump, the auxiliary servomotor or be arranged between the pilot valve of the latter and the hand lever can. However, it is necessary to use the linkage or the Bowden cables in a known manner Way to preload by means of preloaded springs so that the preload forces a Multiples of the actuating forces amount to every game in it and thus deviations to be able to avoid the target and actual positions.

Die erfindungsgemäße Steueranordnung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.The control arrangement according to the invention is shown schematically in the drawing shown.

Darin bedeutet a den Stellmotor, dessen Stellkolben über eine Zahnstange und x ein Zahnradsegment die Pumpe d aus der dargestellten Nullstellung nach beiden Seiten bis in die Stellungen für die Abgabe der maximalen Fördermenge beispielsweise um 20 oder 25° ausschwenkt. Dem Aufbau des Stellmotors a entspricht der Aufbau des kleineren Hilfsstellmotors e. Der Vorsteuerschieber c des Stellmotors a entspricht in seiner Wirkungsweise dem Vorsteuerschieber k des Hilfsstellmotors e. Beide Stellmotoren haben Differentialkolben und sind mit den Zylinderräumen der kleineren Kolbenflächen an eine Druckflüssigkeitsquelle, z. B. die Speisedruckpumpe des Getriebes, angeschlossen. Der Vorsteuerschieber c des die Pumpe verstellenden Stehkolbens des Stellmotors a ist mit dem nicht näher bezeichneten Stellkolben des Hilfsstellmotors e entweder direkt gekuppelt oder mit einem Gestänge b (bzw. einem Bowdenzug) verbunden. Der Vorsteuerschieber k des Hilfsstellmotors e ist mit einem Handsteuerhebel h über ein Gestänge verbunden.Here, a means the servomotor, its servomotor via a toothed rack and x a gear segment the pump d from the illustrated zero position after both Pages up to the positions for the delivery of the maximum delivery rate, for example swings out by 20 or 25 °. The structure of the servomotor a corresponds to the structure of the smaller auxiliary servomotor e. The pilot valve c of the servomotor corresponds to a in its mode of operation the pilot valve k of the auxiliary servomotor e. Both servomotors have differential pistons and are with the cylinder chambers of the smaller piston surfaces to a pressurized fluid source, e.g. B. the feed pressure pump of the transmission connected. The pilot valve c of the piston of the servomotor that adjusts the pump a is with the unspecified actuating piston of the auxiliary servomotor e either directly coupled or connected to a linkage b (or a Bowden cable). Of the Pilot valve k of the auxiliary servomotor e is via a manual control lever h connected by a linkage.

An dem Vorsteuerschieber c ist ein Hebel f aasgelenkt, welcher einen festen Drehpunkt, z. B. am Gehäuse des Stellmotors a, hat. Die durch Federkraft in ihre Ruhestellungen zurückgedrückten Differentialkolben der beiden Schieber g (für beide Förderrichtungen) sind mit ihren kleinen Druckräumen an die Druckleitung der Pumpe zum Sekundärteil und mit ihren großen Druckräumen an die Druckleitung der Speisepumpe angeschlossen, so daß ihr Hub proportional einer vom jeweiligen Betriebsdruck abhängigen und durch die gewählte gerade oder gebrochene Federcharakteristik bestimmten Funktion ist.On the pilot valve c, a lever f is articulated, which one fixed pivot point, e.g. B. on the housing of the servomotor a has. The by spring force differential pistons of the two slides g that are pushed back into their rest positions (for both conveying directions) are connected to the pressure line with their small pressure chambers the pump to the secondary part and with its large pressure chambers to the pressure line connected to the feed pump so that its stroke is proportional to one of the respective Depending on the operating pressure and the selected straight or broken spring characteristic specific function is.

Die Wirkungsweise der Steuerung ist folgende: Wird der Steuerhebel h aus seiner Mittelstellung heraus nach links bewegt, so verschiebt sich der Vorsteuerschieber k entsprechend nach rechts, und der Stellkolben des Hilfsstellmotors folgt ihm unverzüglich und genau. Die entsprechende Bewegung wird in gleicher Weise von dem letzteren über das Gestänge b auf den Vorsteuerschieber c und mittels des diesem unverzüglich und genau folgenden Stellkolbens des Stellmotors a auf die Pumpe d übertragen, welche. dadurch nach rechts in die gewünschte Förderstellung ausschwenkt. Durch die nach rechts gerichtete Bewegung des Vorsteuerschiebers c schwenkt das freie Ende des Hebels f nach links und kommt bei Einstellung der vollen Fördermenge der Pumpe d bei niedrigem Betriebsdruck nahezu zum Anschlag an den Kolben 1 im linken Druckventil g: Dies entspräche beispielsweise der Fahrt eines Fahrzeuges mit Höchstgeschwindigkeit auf einer ebenen guten Fahrbahn, wobei die Leistung der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs bereits fast völlig ausgenutzt ist. Kommt das Fahrzeug auf eine Steigung, so wächst der Fahrwiderstand, der diesem proportionale Betriebsdruck der Pumpe d steigt, wodurch die Kraft auf den Kolben 1 größer wird, die Gegenkraft der Feder überwindet und den .Kolben 1 nach rechts bewegt, den Hebel f vor sich herschiebend,. bis die dem Ausschwenkwinkel der Pumpe d proportionale Fahrgeschwindigkeit so weit herabgesetzt ist, daß der Betriebsdruck annähernd wieder der Übertragung der vollen Leistung entspricht. Durch das Zurückschieben des. Hebels f wird der Stellkolben des Hilfsstellmotors e nach links zurückgedrückt, während die Stellung seines Vorsteuerschiebers k aufrechterhalten bleibt, sofern das den Steuerhebel h verbindende Gestänge eine hierfür. ausreichende sehr geringe Reibung aufweist. Hierdurch öffnet sich die vom Vorsteuerschieber k normalerweise geschlossene Verbindung im Stellkolben nach dem großen Zylinderrauen und verbindet diesen über die in den kleinen Zylinderraum gehende Bohrung mit der Druckquelle, z. B. der Speisedruckpumpe. Der Stellkolben des Hilfsstellmotors e wird daher gegen den vollen Speisedruck zurückgedrängt. Die aus dem großen Zylinderraum verdrängte Menge Druckflüssigkeit muß also über das den Speisedruck regelnde Ventil ausgeschoben werden. In dem gleichen Moment, in dem der Betriebsdruck im Getriebe, z. B. durch Nachlassen der Steigung, sinkt und die Feder den Kolben l etwas zurückschiebt, bewegt sich der Steilkolben des Hilfsstellmotors e unter dem Speisedruck im großen Zylinderraum derart nach rechts, daß der Hebel f am Kolben 1 anliegenbleibt und die Pumpe wieder entsprechend ausschwenkt. Wenn der Kolben 1 seine Nullstellung erreicht, haben auch die Stellkolben und damit die Pumpe die vom Handhebel h vorgegebene und aufrechterhaltene Sollstellung wieder erreicht.The mode of operation of the control is as follows: If the control lever h is moved to the left from its central position, the pilot valve k moves accordingly to the right, and the actuating piston of the auxiliary servomotor follows it immediately and precisely. The corresponding movement is transmitted in the same way from the latter via the linkage b to the pilot valve c and by means of the actuating piston of the servomotor a which follows this immediately and precisely to the pump d , which. thereby swings out to the right into the desired conveying position. As a result of the movement of the pilot valve c to the right, the free end of the lever f pivots to the left and when the full delivery rate of the pump d is set at low operating pressure it almost comes to a stop on the piston 1 in the left pressure valve g: This would correspond, for example, to driving a vehicle at top speed on a flat, good roadway, with the power of the vehicle's internal combustion engine being almost fully utilized. If the vehicle comes on a slope, the driving resistance increases, which increases this proportional operating pressure of the pump d, whereby the force on the piston 1 is greater, the counterforce of the spring overcomes and the .Kolben 1 moves to the right, the lever f in front of you shoving. until the driving speed proportional to the pivoting angle of the pump d is reduced so far that the operating pressure again approximately corresponds to the transmission of full power. By pushing back the lever f, the actuating piston of the auxiliary servomotor e is pushed back to the left, while the position of its pilot valve k is maintained, provided that the linkage connecting the control lever h is one for this. has sufficient very low friction. As a result, the connection normally closed by the pilot valve k opens in the actuating piston after the large cylinder surface and connects this via the bore going into the small cylinder chamber to the pressure source, e.g. B. the feed pressure pump. The actuating piston of the auxiliary servomotor e is therefore pushed back against the full feed pressure. The amount of hydraulic fluid displaced from the large cylinder space must therefore be pushed out via the valve which regulates the feed pressure. At the same moment that the operating pressure in the transmission, e.g. B. by decreasing the slope, decreases and the spring pushes the piston l back a little, the steep piston of the auxiliary servomotor e moves under the feed pressure in the large cylinder chamber so to the right that the lever f rests on the piston 1 and the pump swings out again accordingly. When the piston 1 reaches its zero position, the actuating pistons and thus the pump have again reached the desired position specified and maintained by the hand lever h.

Claims

Claim: Arrangement for controlling adjustable pumps and hydraulic fluid motors or gearboxes with stepless adjustment of the piston stroke in both conveying directions by means of a servomotor, the piston of which follows the movements of its pilot valve follows immediately and precisely, with the setting of the pilot control spool from Hand by automatically acting, z. B. facilities dependent on the operating pressure can be temporarily overridden, d a -characterized in that the pilot valve (c) of the servomotor (a) adjusting the pump (d) or the motor by means of the steep piston a small auxiliary servomotor (e) is moved, the piston temporarily through automatically acting, e.g. B. differential piston depending on the operating pressure (4 opposite which is specified by hand using the pilot spool (k) of the auxiliary servomotor (e) Target position can be shifted. Publications considered: German Patent Nos. 905,456, 827,756; German Auslegeschrift B 246911 a / 59 a (published on January 5, 1956); French Patent No. 1106 729; USA: Patent No. 2114 005, 2 648 312.