DE1453656C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verstellung des Hubes von insbesondere umkehrbaren Verstellpumpen verschiedener Größe mittels eines hydraulischen Servomotors, bestehend aus einem mit der Verstellpumpe gekoppelten Stellkolben und einem vorgeordneten Steuerschieber in Nachfolgekolbenbauweise, sowie einem einstellbaren Geber, der mit dem Steuerschieber und dem Stellkolben über einen zweiarmigen Hebel gekoppelt ist, dessen wirksame Hebellängen innerhalb eines unabhängigen unveränderlichen Bauteils veränderbar sind.

Für die Verstellung förderstromveränderlicher Pumpen sind eine Vielzahl im Prinzip verschiedenartiger Verstelleinrichtungen gebräuchlich. Bei allen derartigen verstellbaren Pumpen ist für die Verstellung entsprechend der Pumpengröße und dem jeweiligen Betriebsdruck ein Verstellmoment aufzubringen. Das Verstellmoment ändert sich direkt proportional mit dem von der Pumpe gelieferten Druck und kann insbesondere bei größeren Pumpen, welche heute im Druckbereich bis 500 bar Verwendung finden, erhebliche Ausmaße annehmen. Hinzu kommen für schnelle Schwenkvorgänge noch die Kräfte für die Massenbeschleunigung.

Insbesondere für Kurzzeitverstellungen von hydraulischen Verstellpumpen sind Einrichtungen der eingangs genannten Art bekanntgeworden (deutsche Patentschrift 905 456). Solchen bekannten hydraulischen Verstelleinrichtungen sind häufig zusätzliche korrigierende bzw. begrenzende Regeleinrichtungen überlagert, z. B. für die Regelung nach konstanter Leistung, um die zur Verfügung stehende Antriebsleistung für die Pumpe nicht zu überschreiten. Weiter sind zusätzliche Regeleinrichtungen zur Konstanthaltung oder Begrenzung des Betriebsdrucks der Pumpe durch Verstellen der Pumpe selbst bekannt.

Bei den herkömmlichen Bauweisen wird das erwähnte aufzubringende Verstellmoment meist in der Form aufgebracht, daß der Kraftangriff eines Servomotors in einem bei der jeweiligen Pumpentype sich konstruktiv ergebenden Abstand vom Schwenkpunkt der Pumpe erfolgt. Durch diese konstruktiv bedingten, bei den einzelnen Pumpentypen verschieden liegenden Kraftangriffspunkte ergeben sich auch entsprechend der Pumpengröße verschieden große Verstellwege für die Stellmotoren.

So zeigt die genannte deutsche Patentschrift eine Regeleinheit für verschiedene Pumpengrößen, bei der auch der Stellmotor unveränderlich ist. Die Gesamtlänge des zweiarmigen Hebels zwischen Geber, Steuerschieber und Stellmotor ist unveränderlich. Zur Anpassung an verschiedene Pumpengrößen werden die wirksamen Hebellängen verändert, indem der Drehpunkt des zweiarmigen Hebels verschoben wird.

Das hat den Nachteil, daß die Stelleinrichtung für die größte Pumpe auszulegen ist. Damit ist die Stelleinrichtung für andere Pumpengrößen unnötig groß. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art die weitgehend von der Pumpengröße unabhängigen Teile der Steuer- und Regeleinrichtung in einem gesonderten Signalteil für Pumpen unterschiedlicher Größe in kompakter Bauweise zusammenzufassen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der zweiarmige Hebel zwischen Geber (5, 6), Steuerschieber (4) und Stellkolben angeordnet ist, wobei der Hebelarm zwischen Steuerschieber und Geber konstante Länge hat und der Hebelarm zwischen Steuerschieber und Stellkolben veränderbar ist, der Steuerschieber und der Geber zu einem von der Stellkraft oder Pumpe unabhängigen und nicht zu verändernden Bauteil vereinigt sind und in dem Bauteil ein Leistungsbegrenzer und ein Druckbegrenzer an dem Hebelarmteil konstanter Länge angreifen.

Zwar ist aus der britischen Patentschrift 538 229 bereits ein zweiarmiger Hebel bei derartigen Verstelleinrichtungen bekanntgeworden, bei dem der Hebelarmteil zwischen Geber und Steuerschieber konstant ist. Dort ist jedoch keine Anpassung an Pumpen unterschiedlicher Größe im Rahmen eines gesonderten Bauteils vorgesehen, sondern nur durch Änderung der Länge des anderen Hebelarmteils eine Verstellung der Leistungscharakteristik möglich.

Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 1 154 689 bekannt, mit der Verstelleinrichtung Druck- und Leistungsregler zu koppeln und diese Regler auf den Geber einwirken zu lassen. Eine Verwendung und Anpassung an verschiedene Pumpengrößen ist nicht vorgesehen. Der Erfindungsvorschlag hat demgegenüber insbesondere den Vorteil, daß auch der Leistungsregler größenunabhängig ist, da die Anpassung seiner Charakteristik durch die je-

weilige Hebelannlänge zwischen Steuerschieber und erfolgt mechanisch durch Wegevergleich ebenfalls Stellkolben des Servomotors erfolgt. Der Erfindungs- proportional.

Vorschlag ermöglicht, verschiedene Pumpentypen mit Der Geber 5, 6 funktioniert so, daß über den KoI-

dem Steuer- und Regelglied als Signalbauteil aus- ben 6 der zweiarmige Hebel 13 verstellt wird. Die zurüsten und mit diesem einzigen Bauteil alle ge- 5 Verstellung des Servomotors 2 erfolgt rfanrt durch bräuchlichen Steuer- und Regelvorgänge zu beherr- Betätigung des im mittleren Drehpunkt des Hebels sehen. Durch die Verwendung von nur einem Bauteil 13 angelenkten Steuerschiebers 4 proportional ent-

für eine Vielzahl von Pumpengrößen und Verstell- -^: _ · -■ ··=■— ' j:~. :-. -r.._

arten läßt sich dieses Bauteil in großer Stückzahl und sprechend der Übersetzung—=—. Je größer die damit rationell fertigen. Die Ersatzteil- und Lager- io * ^sz

haltung ist dadurch sowohl für den Hersteller als . Pumpe ist, desto größer wird naturgemäß der Servoauch für den Käufer vermindert. motor 2 werden. Somit muß der Abstand 52, da Sl

Eine beispielsweise Ausführungsform wird im fol- gleich bleibt, ebenfalls größer oder konstruktiv so genden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. groß vorgesehen werden, daß der vom Servomotor Es zeigt . 15 auszuführende Weg dem Verhältnis χ: y entspricht.

Fig. 1 schematisch eine Verstellpumpe mit Stell- Diesem P-Verstärker überlagert ist der als Meßkolben und erfindungsgemäßem Steuer- und Regel- werk zu bezeichnende Leistungsbegrenzer 24, dessen glied mit Steuerölentnahme aus dem Hochdruckkreis- Kolben 17, welcher vom jeweiligen Betriebsdruck belauf und aufschlagt ist, gegen ein Federpaket, bestehend aus F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung, 20 zwei Federn mit progressiver Charakteristik, gedrückt wobei die Steuerölentnahme kombiniert in druck- wird. Durch diese zwei Federn wird in bekannter losem Zustand von einer Hilfspumpe und bei vor- ' Weise eine angenäherte hyperbolische Regelcharaktehandenem Hochdruck aus dem Hochdruckkreislauf ristik entsprechend N=q 'p—const erzielt Um einen erfolgt. doppeltwirkenden Effekt in beiden Stellrichtungen zu Nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf Fig. 1, ag erzielen, wird der Umlenkhebel 14 verwendet Der jedoch ist auch bei F i g. 2 das Grundprinzip gleich. Federkraftschluß 8 gibt die Möglichkeit, entgegen Nur die von Fig. 1 abweichenden Anordnungen der ursprünglich am Geber 5, 6 eingestellten Steuerwerden in Verbindung mit F i g. 2 weiter unten noch größe eine Korrektur durch den Leistungsregler beschrieben. Die Ausführung nach Fig. 1 ist für durchzuführen.

Reversierbetrieb ohne Hilfspumpe vorgesehen. Diese ₃₀ Dem P-Verstärker ist weiter der Druckbegrenzer 12 Anordnung hat besonders für offene Kreisläufe Be- überlagert Die Druckbegrenzung soll grundsätzlich deutung. über ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil 9 be-

Das Steuer- und Regelglied 1, welches in druck- kannter Bauart mit separatem Vorsteuerventil 22 losem Betriebszustand (Pumpe in Endlage) gezeich- erfolgen. Um eine verlustarme Druckregelung zu ernet ist, enthält innerhalb eines Zylinders 3 einen ₃₅ möglichen, muß jedoch gleichfalls ■ auf die Pumpe Doppelkolben als Steuerschieber 3 für die Zufuhr Einfluß genommen werden. Der Ausgang des Druckvon Steueröl zum Servomotor 2. Das Glied 1 enthält begrenzungsventils ist verbunden mit einem Kolben weiter einen Geber 5 mit Verstellkolben 6, welcher 18 und einer Blende 11. Wenn nun ein größerer ölgegen eine Feder 7 wirkt, und einen doppeltwirken- strom über das Druckregelventil gelangt, so entsteht den Federkraftschluß 8. ₄₀ an der Blende 11 ein Staudruck, welcher den Kolben

Ein weiterer Bestandteil des Steuer- und Regel- 18 über den Umlenkhebel 14 unter Mitnahme des gliedes 1 ist der vom jeweiligen Betriebsdruck be- zweiarmigen Hebels 13 und des Steuerschiebers 4 aufschlagte Leistungsbegrenzer 24, ein vorgesteuertes gegen den Federkraftschluß 8 drückt Druckregelventil 9 in bekannter Bauart, ein Stau- Die Blende 11 ist aus Stabilitätsgründen für den

ventil 10, eine Blende 11 und ein Kolben für die 45 Regelkreis vorgesehen, um die Druckbegrenzung Druckregelung 18. eines kleinen ölstroms ausschließlich über das seiner

Der zweiarmige Hebel 13 bestimmt das Über- Funktion nach bekannte stabile vorgesteuerte Drucksetzungsverhältnis von Regelweg χ zu Stellweg y im regelventil durchzuführen. Lediglich bei Überschrei-Verhältnis Sl zu S2. Der Umlenkhebel 14 gewähr- ten des kleinen durch den Querschnitt der Blende 11 leistet eine Umlenkung des Kraftangriffs von Lei- 50 und durch die Federkraft am Federkraftschluß 8 bestungsbegrenzer und Druckbegrenzer bei Reversier- stimmten ölstroms wird der Stellmotor das Kombetrieb. Die beiden Regelglieder können also unab- mando erhalten, die förderstromveränderliche Pumpe hängig von der Schwenkrichtung der Pumpe arbeiten. auf kleineren Förderstrom zu stellen.

Die Funktionen der einzelnen Bauelemente des Um bei eventuellem Versagen der Druckregelung

Steuer- und Regelgliedes 1 sind wie folgt: 55 durch die Pumpe einen größeren ölstrom direkt über

Damit die Pumpe aus dem eigenen Kreislauf das vorgesteuerte Druckregelventil 9 gelangen zu Steueröl entnehmen kann, muß sie bei Anlaufvorgän- lassen, ist ein Stauventil 10 vorgesehen. In Situatiogen zunächst voll ausgeschwenkt sein. Das erfolgt nen, in denen vom Verbraucher her kein öl entüber die Feder 7 im Steuer- und Regelglied 1 und nommen wird oder beim Anfahren ist ein Niederüber Feder 16 im Servomotor 2. Zur Steuerölent- βα druckgeber 21 mit dem Druckregler in Verbindung, nähme aus dem Kreislauf muß ein auf die später so daß einerseits das benötigte Steueröl gefördert beschriebene Druckregelung einwirkender Nieder- und einem Ölakku23 zugeführt wird und andererdruckgeber Verwendung finden. seits die Pumpe durch den Druckregler in die O-Lage

Bei der Anordnung handelt es sich dem Grund- geschwenkt wird und nur so viel öl fördert, daß der prinzip nach um einen Verstärker mit Rückführung, 65 Steuerdruck im ölakku gehalten wird. Der ölakku welcher wegproportionales Verhalten zeigt und da- ist zur Überbrückung druckloser Betriebszustände, her nach den Begriffen der Regeltechnik einen P-Ver- z.B. auch für das Überfahren der O-Lage bei Restärker mit Rückführung darstellt. Die Rückführung versierbetrieb erforderlich. Die ^s^;.der vetHW

Anschläge 19 and 20 dienen zur mechanischen Hubbzw. Förderstrombegrenzung beider Schwenkrichtuagen der Pumpe.

Fig. 2 ist dadurch abweichend von Fig. 1, daß statt der ausschließlichen Steuerölentaahme aus dem Hochdruckkreislauf die kombinierte Steuerölentnahme aus dem Hochdruckkreislauf die kombinierte Steuerölentnahme erfolgt, so daß in Betriebszuständen, in denen der Betriebsdruck den Steuerdruck überschreitet, zur Steuerung Hochdrucköl aus d-Kreislauf verwendet wird. Diese Anordnung hat c Vorteil, daß mit den bei Hochdrucksteuerun* sergebenden kleineren Kolbenflächen des fen ; motors gearbeitet werden kann. Im Gegensatz ^V Fig. 1 schwenkt der Geber mit seiner Feder 7 ruhendem Betriebszustand die Pumpe in die NuIIaso daß im Anfahrzustand nicht sofort eine Fördern erfolgt. . . .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Verstellung des Hubes von insbesondere umkehrbaren Verstellpumpen verschiedener Größe mittels eines hydraulischen Servomotors, bestehend aus einem mit der Verstellpumpe gekoppelten Stellkolben und einem vorgeordneten Steuerschieber in Nachfolgekolbenbauweise, sowie einem einstellbaren Geber, der mit dem Steuerschieber und dem Stellkolben über einen zweiarmigen Hebel gekoppelt ist, dessen wirksame Hebellängen innerhalb eines unabhängigen unveränderlichen Bauteils veränderbar sind, dadurch ge kennzeichnet, daß der zweiarmige Hebel zwischen Geber (5, 6), Steuerschieber (4) und Stellkolben angeordnet ist, wobei der Hebelarm zwischen Steuerschieber (4) und Geber 5, 6) konstante Länge hat und der Hebelarm zwischen Steuerschieber und Stellkolben veränderbar ist, der Steuerschieber (4) und der Geber (5, 6) zu einem von der Stellkraft oder Pumpe unabhängigen und nicht zu verändernden Bauteil (1) vereinigt sind und in dem Bauteil ein Leistungsbegrenzer (8, 17) und ein Druckbegrenzer (9,12,18) an dem Hebelarmteil konstanter Länge angreifen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stellstange und Leistungsbegrenzer bzw. Druckbegrenzer ein Umlenkhebel (14) angeordnet ist, derart, daß in der einen Schwenkstellung des zweiarmigen Hebels (13) der Leistungsbegrenzer bzw. Druckbegrenzer unmittelbar auf die Stellstange einwirken und in der anderen Schwenkstellung über den Umlenkhebel (14).