DE1453697A1 - Pumpe - Google Patents

Description

H53597

4. Februar 1963 E/HA Akt.Z. 1075

Anmelder: The Weatherhead Company, Cleveland/Ohio

Pumpe

Die Erfindung betrifft hydraulische Pumpen, insbesondere Steuereinrichtungen zum Regulieren der Leistung von Pumpen mit zwangsläufiger Verdrängung.

Es ist vor allem Ziel der Erfindung, eine Pumpe mit veränderlicher Verdrängung anzugeben, die ein die Verdrängung steuerndes Glied aufweist, das durch einen Hydromotor bewegbar ist, welcher von einem Ventil gesteuert wird, das durch Fernbedienung manuell betätigt werden kann, und wobei die Bewegung des Ventilglieds eine Kraft erfordert, die in Abhängigkeit von der Lage des die Verdrängung steuernden Glieds veränderlich ist, um den Bedienenden ein Gefühl für die eingestellte Lage zu geben.

Es ist ferner ein Ziel der Erfindung, eine Pumpe mit veränderte

° licher Verdrängung anzugeben, die ein die Verdrängung steuern-

fo des Glied aufweist, das durch einen Hydromotor beweglich ist,

^ der über ein von Hand einstellbares Steuerventil durch den ο

Flüssigkeitsdruck am Auslaß betätigt wird, wobei die Arbeitsweise der Steuerung unabhängig von der Änderung des Ausgangsdrucks ist.

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Es ist ferner ein Ziel der Erfindung, eine Pumpe mit veränderlicher Verdrängung anzugeben, die ein Steuerventil für einen Hydromotor aufweist, um ein die Verdrängung steuerndes Glied zu verstellen, wobei das Steuerventil mit einem Minimum an Kraftbedarf entlang eines minimalen Bewegungswegs betätigbar ist, um ein schnelles Ansprechen bei manueller Steuerung zu gewährleisten.

Es ist ferner ein Ziel der Erfindung, ein Steuerventil für einen Hydromotor zum Verstellen des die Verdrängung steuernden Glieds in einer Pumpe mit veränderlicher Verdrängung anzugeben, wobei das Steuerventil eine Ventilspindel aufweist, deren Bewegung und lage durch entgegengesetzt gerichtete, Veränderliche Kräfte gesteuert wird, wobei eine veränderliche Federvorspannung dazu dient, die Ventilspindel in der einen Richtung zu verstellen, und die über eine Fernsteuerung durch den Bedienenden ausgeübt wird, während eine ausgleichende Gegenkraft, die proportional dem Steuerdruck in dem Hydromotor ist, das die Verdrängung steuernde Glied betätigt, und wobei der Steuerdruck in Abhängigkeit von der Lage dieses die Verdrängung steuernden Glieds veränderlich ist«,

Als Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Anwendung auf eine Pumpe gezeigt,-welche in den USA-Patentanmeldungen Serial Uo.825005 vom 6.JuIi 1959 und Serial Ho.88 142 vom 9.Februar 1961 iles Erfinders beschrieben ist. Diese Pumpe besitzt ein Pumpengehäuse, in dem ein Zylinderblock axial verschiebbar gelagert ist. Der Zylinderblock weist eine Reihe von sich axial erstreckenden Zylinderbohrungen auf, in denen jeweils ein Kolben durch eine Taumelscheibe hin und her bewegt wird. An dem Zylinderblock sind Einlaßöffnungen ausgebildet, die sich in die Zylinder-

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bohrungen zwischen deren Enden erstrecken. Die Enden der Zylinderbohrungen, di.e gegenüber den Pumpenkolben liegen, enthalten verschiebbar gelagerte Reaktionskolben, die eine Abdichtung gegenüber Regulierventilen gewährleisten, die an einem Endteil des Gehäuses vorgesehen sind, in dem die Auslaßflüssigkeit gesammelt wird. Die effektive Ausgangsleistung der Pumpe hängt von der Lage des Einlaßkanals relativ zu dem Kolbenhub ab, weil der Punkt, an dem der Kolben den Einlaßkanal sperrt, den Beginn des effektiven Pumpenhubs des Kolbens bestimmt. Auf diese Weise wird die axiale Verschiebung des Zylinderblocks dazu verwandt, die AusgangsVerdrängung der Pumpe zwischen Null und einem maximalen Volumen zu ändern.

Die Steuerung für die Bewegung des Zylinderblocks weist einen Hydromotor auf, der axial in dem Zylinderblock vorgesehen ist und mit dem Steuerventil in Verbindung steht, das auf der Außenseite des Pumpengehäuses angeordnet ist. Das Steuerventil weist eine Ventilspindel und Kanäle auf, die mit dem Auslaßdruck der Pumpe und der Abflußleitung sowie mit dem Steuerdruck in dem Hydromotor in Verbindung stehen, um den Zylinderblock zu verstellen. Die Lage der Ventilspindel wird durch entgegengesetzt wirkende Kräfte bestimmt, welche durch eine

£t> veränderliche Pedervorspannung ausgeübt werden, die durch eine ο

*? äußere Steuerung in der Weise beeinflußt werden, daß die o, Spindel in der einen Richtung verschoben wird. Dieser Kraft

o wirkt eine Gegenkraft auf Grund des Steuerdrucks entgegen, co

der auf das andere Ende des führenden Teils der Ventilspindel co

einwirkt und der einstellbaren Federvorspannung entgegen-

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gesetzt gerichtet ist. Der Zylinderblock ist in die Lage der maximalen Verdrängung mit Hilfe einer Druckfeder vorge-· spannt. Da die Kraft dieser Feder wächst, wenn der Zylinderblock in die Lage minimaler Verdrängung verschoben wird, ist der Steuerdruck in dem Hydromotor proportional der Kraft der Feder' des Zylinderblocks, da alle Pumpkräfte von den Reaktionskolben aufgenommen werden und nicht auf den Zylinderblock wirken. Da der Steuerdruck wächst, wenn der Zylinderblock in seine Lage mit minimaler Verdrängung bewegt wird, ändert sich die Kraft auf Grund des entgegengesetzt wirkenden Steuerdrucks auf den führenden Teil der Ventilspindel in Abhängigkeit von der Lage des Zylinderblocks, so daß eine anwachsende Kraft durch ansteigende Kompression der Federvorspannung auf den vorderen Teil der Ventilspindel ausgeübt werden muß, um die Verdrängung der Pumpe zu erniedrigen.

An Hand der Zeichnung soll ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Pumpe mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung;

Figur 2 eine Endansicht dieser Pumpe ι

Figur 3 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Linie 3-3 in Figur 2, woraus Einzelheiten des Steuerventils ersichtlich

ο sind;

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' Figur 4 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der linie 4-4 in Figur 2;

Figur 5 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Linie 5-5 in Figur 2, woraus die äußere· . Verbindung des Steuerventils ersichtlich ist; und

Figur 6 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Linie 6-6 in Figur 2, woraus Einzelheiten des druckkompensierten Ventils ersichtlioh sind.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, besitzt die Pumpe ein Pumpengehäuse Io, das eine Flüssigkeitskammer 11 umgibt. Das Pumpengehäuse Io weist einen inneren zylindrischen Endteil 12.auf, in den ein Auslaßgehäuse 13 eingepasst ist. Das Auslaßgehäuse 13 liegt gegen einen Innenflansch 14 an dem Pumpengehäuse Io an und wird mit Hilfe von Stellschrauben 15 (vergleiche Fig.4) gehaltert. Zum Zwecke der Abdichtung ist ein O-Ring 16 entlang dem Umfang des Auslaßgehäuses 13 vorgesehen, um Leckverluste an dieser Stelle zu verhinddrn. Das Pumpengehäuse Ie ist mit einer Einlaßöffnung 18 in der Seitenwand versehen, über die eine Verbindung mit einem Vorratsbehälter für Flüssigkeit erfolgt, damit die Pumpen-

kammer 11 ständig mit Flüssigkeit gefüllt werden kann. co

to .

* Das andere Ende des Pumpengehäuses Io ist durch ein Antriebs-

ν gehäuse 20 abgeschlossen, das mit dem Pumpengehäuse bei-

ω spielsweise verschraubt ist. Das Antriebsgehäuse 20 weist eine ο

*° axiale Bohrung 21 auf und trägt ein Lagerglied 24. Ein Antriebst glied 25 ist in dem Lagerglied 24 drehbar gelagert und weist

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-δι

eine sich axial erstreckende Welle 26 auf, welche durch die Bohrung 21 verläuft und an einer öldichtung 27 angreift, die an dem Antriebsgehäuse vorgesehen ist, um Leckverluste aus dem Gehäuse zu verhindern. Das Antriebsglied 25 wird über eine Antriebswelle 29 angetrieben, die in eine Bohrung 30 in dem Antriebsglied 25 eingepasst ist, so daß sich eine Antriebsverbindung über die Kerbverzahnung 31 ergibt. Die Antriebswelle 29 wird mit Hilfe einer geeigneten primären Kraftquelle gedreht, um die Pumpe zu betätigen.

An seinem inneren Ende ist das Antriübsglied 25 mit einer geneigten Stirnfläche 33 und einem Habenteil 34 versehen, der senkrecht von der geneigten Stirnfläche 33 vorspringt. Ein Lagerglied 36 ist an der geneigten Stirnfläche 33 und dem Nabenteil 34 angeordnet, um die Taumelscheibe 38 drehbar zu lagern. Uin eine Drehbewegung der Taumelscheibe 38 relativ zu dem Pumpengehäuse 10 zu verhindern, ragt von der Umrandung der Taumelsche'ibe 38 ein Zapfen 39 vor, der an seinem äußeren Ende einen Lagerblock 4o drehbar trägt, der in einen in Längsrichtung verlaufenden in dem Pumpengehäuse befestigten Führungskanal 41 eingepaßt ist. Deshalb kann die Taumelscheibe 38 nicht mit dem Antriebsglied 25 rotieren, sondern schwingt entsprechend einer sinusförmigen Bewegung, wenn das Antriebsglied 25 durch die Antriebswelle 29 * gedrehz wird.

Ein Zwischenglied 44 ist quer verlaufend im Innenraum dea· Pumpengehäuses 10 in einem Abstand von der Taumelscheibe 38 angebracht. Das Zwischenglied 44 wird mit Hilfe zweier

Klemmringe 45 und 46 starr gehaltert und dient als Stützeinrichtung für verschiedene Teile der Pumpe, wie im Folgenden näher "beschrieben werden soll:

Ein Zylinderblock 50 ist gleitend in dem Endteil 12 zwischen ₍dem Auslaßgehäuse 13 und dem Zwischenglied 44 gelagert. Der Zylinderblock 50 kann in axialer Richtung zwischen dem Auslaßgehäuse 13 und dem Zwischenglied 44 gleiten. Durch eine Stell-oder Führungsschraube 41 wird er daran gehindert, sich in dem Pumpengehäuse zu drehen (Vgl.Pig.4) das an der Gehäusewand befestigt ist. Die Stellschraube 51 hat einen Endteil 53» der sich in einen longitudinalen • Führungsschlitz 52 erstreckt, welcher entlang dem Umfang des Zylinderblocks 50 verläuft, um eine Drehung des Zylinderblocks unabhängig von seiner longitudinalen Lage zwangsläufig zu verhindern.

Der Zylinderblock 50 ist mit einer Reihe von Zylinderbohrungen 55 versehen, die in gleichem Abstand voneinander um die zentrale Achse angeordnet sind und sich vom einen zum anderen Ende durch den Zylinderblock erstrecken. Da jede der Zylinderbohrungen und die jeweils zugeordneten

^ Pumpmechanismen gleich ausgebildet sind, ist in der Zeichnung

co nur eine derartige Zylinderbohrung.dargestellt, die im FoI-

fo ;

ο genden näher beschrieben werden soll. ;

S ' j

O '

Damit Flüssigkeit von der Kammer 11 in die Zylinder- j bohrungen eintreten kann, besitzt der Zylinderblock 50 einen

• "copy

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äußeren Füllschlitz oder Kanal 57, der in dem Umfang des Zylinderblöcks zwischen dessen Enden /vorgesehen ist und mit der Zylinderbohrung 55 an der äußeren Seite in Verbindung steht.

Ein innerer Füllschlitz oder Einlaßkanal 58 stellt eine Verbindung zu der Zylinderbohrung 55 an der inneren Seite gegenüber dem äußeren Einlaßkanal/her und steht mit einer axialen Bohrung 60 in Verbindung, die sich zu der Kammer des Pumpengehäuses auf der Seite des Z linderblocks angrenzend an das Zwischenglied 44 öffnet.

Ein Kolben oder Plunger 62 ist in das Ende der Zylinderbohrung 55 angrenzend an das Zwischenglied 44 eingepaßt, dessen Kopfteil 63 angrenzend an die Einlaßkanäle 57 und liegt, wenn sich der Kolben in der zurückgezogenen Lage befindet. Der Kolben 62 besitzt ein rohrförmiges offenes Kolbenende 64, das sich durch eine geeignete Öffnung in dem Zwischenglied 44 zu der Taumelscheibe 38 erstreckt. Eine Druckfeder 66 verläuft um diesem Kolbenteil 64 und stößt an einem Ende gegen das Zwischenglied 44 an. Das andere Ende der Feder 66 liegt gegen einen Federansehlag 67 an, der am äußeren Ende des rohrförmigen Kolbenendes 62 vorgesehen ist»

Um den Kolben 62 hin-und herzubewegen, ist eine Kolbeno
r> stange 69 in dem offenen Ende 64 des Kolbens-vorgesehen, und

weist einen Kugelkopf 70 auf, der in einem Lager an der ο

^ inneren Seite des Kolbenkopfes 63 liegt. Das andere Ende' der Kolbenstange 69 besitzt.einen Kugelkopf 71, der in die Kugelp^anne 73 auf der freiliegenden Stirnfläche der

BAD

Taumelscheibe 38 eingepaßt ist. Deshalb hat eine Drehung dee Antriebsglieds 25 und"die Schwingbewegung der Taumelscheibe 38 zur Folge, daß die Kolben 62 entsprechend einer sinusförmigen Bewegung hin-und herbewegt werden, wobei eine zwangsläufige Rückkehr in die zurückgezogene Lags durch die Wirkung der Druckfedern 66 gewährleistet wird.

In das andere Ende der Zylinderbohrungen 55 ist ein Reaktionskolben 75 gleitend eingepaßt, der eine axiale Bohrung 76 aufweist, die sich vom einen zum anderen Ende durch diesen erstreckt. Das Auslaßgehäuse 13 ist mit einer Aussparung oder Bohrung 78 versehen, die in axialer Richtung mit dem Reaktionskolben 75 ausgerichtet ist, in welcher Aussparung ein Kanalglied 79 vorgesehen ist, das eine axiale Bohrung aufweist, die mit der axialen Bohrung 76 und dem Reaktionskolben ausgerichtet ist. Eine kurze Druckfeder 82 ist um das Ende des Reaktiunskolben 75 angeordnet, und stößt am einen Ende gegen einen Klemmring 83 an, der an dem Reaktionskolben befestigt ist, und an dem anderen Ende gegen einen Anschlag 84, der an dem Auslaßgehäuse 13 beispielsweise durch Schrauben befestigt ist. Die Druckfeder 82 dient dazu, den Reaktionskolben 75 in abdichtendem Anschlag gegen das Ende des Kanal- *J? glieds 79 zu halten, während es andererseits eine gewiße J₀ Querbewegung zwischen diesen zuläßt, um eine evtl. Fehlausrichtung

cn zu kompensieren. In der Aussparung 78 ist eine Regulier- ° ventilplatte 87 über das andere Ende der Bohrung 80 des J₀ KanalgliedB gepaßt, um einen abdichtenden Kontakt damit unter' der Vorspannung der Druckfeder 88 herzustellen. Das andere

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- ίο -

Ende der Druckfeder 88 ist in ein ^uehäuse 89 eingepaßt,
das von einen Stopfen 90 gehaltert wird, welcher das
äußere Ende der Aussparung 78 abschließt. Eine Leitung 92 ist in dem Auslaßgehäude vorgesehen, um Flüssigkeit von
der Aussparung 78 in eine Auslaßkammer 93 zu leiten, die zentfal an dem Auslaßgehäuse vorgesehen ist und ein Gewindeteil 94 aufweist, um einen Rohranschluß oder dergleichen aufzunehmen, damit eine Verbindung mit dem hydraulischen Kreislauf hergestellt werden kanm, der von der Pumpe
betätigt wird..

Wenn die Pumpe mit maximalem Ausgangsvolumen arbeitet,
befindet sich der Zylinderblock in der in Pig.l dargestelltem Lage angrenzend an das Zwischenglied 44. Der Zylinderblock wird normalerweise in dieser Lage durch die Vorspannung
einer axial angeordneten Druckfeder 97 gehalten, die am einen Ende in der Aussparung 98 anliegt, die in dem Ende des
Zylinderblocks 50 ausgebildet ist, während das andere Ende übwr einen Vorsprung.99 gepaßt ist, der auf der Innenseite des Auslaßgehäuses 15 vorgesehen ist.

to Um das effektive Aus gangs volumen der Pumpe zu verringern, ο

^ω ist eine Einrichtung 100 mit einem Hydromotor vorgesehen,

_m um den Zylinderblock 50 zu dem -Auslaßgehäuse 13 gegen die ο Vorspannung der Druckfeder 97 zu verschieben. Die Ein-
° richtung 100 weist ein Kolbenglied 101 auf, das in einer . zentral angeordneten Öffnung 102 in dem Zylinderblock 50 befestigt ist. Das Kolbenglied· 101 ist gegen eine axiale __AD Qfii(ä^?NAL

Bewegung durch einen Flansch Io3 und einen Klemmring 104 geischert. Das KolbengTied 101 besitzt einen End-oder Kopfteil 106, der gleitend in einer Axialbohrung 108 in dem. Zylinderglied 107 geführt ist. Das Zylinderglied 107 ist in einer Axialbohrung 111 in dem. zentralen Vcrsprungteil 110 des Zwischenglieds 144 angeordnet. Eine Schulter 113 und ein Klemmring 114'dienen dazu, das Zylinderglied 107 gegen eine axiale Bewegung relativ zu dem Zwischenglied 44 und dem Vorsprung 110 zu sichern.

Ein schwimmend gelagerter Kolben 116 ist in die Zylinderbohrung 108 eingepaßt und mit einem Vorsprung 118 versehen, um den Kolben 116 in einem Abstand von der Endwand 119 des Zylinderglieds zu halten. Der den Vorsprung 118 umgebende Raum bildet einen ersten Hydromotor 121 mit einer Expansionskammer. An der anderen Seite des schwimmend gelagerten Kolbens 116 ist ein längerer Vorsprung 123 vorgesehen, der gegen das Ende des Kolbenkopfs 106 anstößt,, um diesen von d er Endwand 119 getrennt zu halten, wodruch eine Begrenzungslage für den Zylinderblock unter der Vorspannung der Druckfeder 97 gegeben ist. Der den Vorsprung 123 umgebende

Raum bildet einen zweiten Hydromotor 124 mit einer Expansions— co - ' ■ · '

ο kammer, welcher von der anderen Kammer 121 durch den

schwimmend gelagerten Kalben 116 abgedichtet ist. ·".■

u> In die Kammer 121 wird über eine radiale Eintrittsöffnung

<o in der Wand des Zylinderglieds 107 Flüssigkeit zugeführt. Die Eintrittsöffnung 127 steht auf der Außenseite mit einer

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in Längsrichtung verlaufenden Rille 126 in Verbindung, die in der äusseren Umrandung des Zylinderglieds 107 axial ausgerichtet mit einem radialen Kanal 128 in dem Zwischenglied ausgebildet ist. In entsprechender Weise ist die Kammer über eine radiale Eintrittsöffnung 151 über eine Rille 130 auf dem Außenumfang des Zylinderglieds 107 verbunden und die Rille 130 ist mit einem radial verlaufenden Kanal 132 in radialer Richtung ausgerichtet, welcher in dem Zwischenglied 44 praktisch diametral gegenüber dem anderen radialen Kanal 120 ausgebildet ist. Daraus ist ersichtlich, daß bei einer wahlweisen Steuerung des Eintritts und des Austritts der Flüssigkeit durch die radialen Kanäle 128 und 132 die Flüssigkeitsmenge in den Kammern 121 bzw. 124 gesteuert werden kann, um die axiale Lage des Zylinderblecks 5o zu steuern.

Das Steuerventil zur Veränderung der effektiven Ausgangsverdrängung der Pumpe durch Steuerung der Flüssigkeitsströmung zu und aus der M»torkammer 121 ist mit dem Bezugszeichen 150 mit Einzelheiten in den Figuren 3 und 5 dargestellt. Das Steuerventil 150 weist ein Ventilgehäuse 151 auf, das an einem Ansatz 148 auf der Außenfläche des Pumpengehäuses

10 beispielsweise durch Kopfschrauben 149 befestigt ist. Das co

Ventilgehäuse 151 besitzt eine axiale Bohrung 152, in der

_M eine Ventilspindel 155 gleitend gelagert ist. Die Ventilen

¹^ spindel 155 besitzt zwei ringförmige Rillen 156 und 158, ο

die einen dazwischenliegenden vorspringenden Teil 157 begrenzen. Am einen Ende hat die Ventxlspindel 155 einen äußeren vorstehenden Teil 159, welcher die axiale Bohrung

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nach, der Außenseite der Rille 156 hin abdichtet. Am anderen Ende weist die Ventilspindel einen zur Führung dienenden vorstehenden Teil 161 auf, der im Vergleich zur anderen Rille nach außen vorragt. Auf dem Teil 161 sind ebene Flächen vorgesehen, so daß Flüssigkeit an diesen hervorstehenden Teilen vorbeigelangen kann.

Eine querverlaufende Bohrung 164 zur Weiterleitung des Steuerdrucks ist in dem Ventilgehäuse 151 ausgebildet und erstreckt sich quer zur axialen Bohrung 152 angrenzend an den vorstehenden Teil 157. Damit Flüssigkeit zwischen beiden Seiten der Bohrung 164 hindurchtreten kann, ist der Teil 157 an seinem Mittelteil mit einer Ringnut 165 versehen. Der Druck am Ausgang wird der axialen Bohrung 152 nahe der Rille 166 durch einen Druckkanal 167 zugeführt. Der Druckkanal 167 erstreckt sich radial zu der Bohrung 148, wo er mit einem Kanal 168 verbunden ist, der in der Wand des Pumpengehäuses 10 ausgebildet ist. Eine weitere Verbindung besteht über einer Anschlußeinrichtung 170 .um den Kanal 168 mit einem radialen Kanal 171 zu verbinden, der in dem Auslaßgehäuse 13 vergesehen ist und sich zu der Auslaßkainmer 93 öffnet, Deshalb dient der Kanal dazu, Flüssigkeit mit dem vellen Betrag des Drucks am Auslaß zu jeder Zeit der Rille 156 auf der Ventilspindel 155 zuzuführen.

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Ein Abflußkanal 173 ist in dem Ventilgehäuse 151 vorgesehen und steht mit der axialen Bohrung 152 nahe der anderen Nut 158 in Verbindung. Der Abflußkanal 173 ist mit einem anderen Abflußkanal 174 verbunden, der in der Gehäusewand 10 der Pumpe ausgebildet ist und mit der Pumpenkammer 11 in Verbindung steht. Eine weitere Verbindung zwischen dem Steuerventil 150 und der Pumpe wird durch eine Verbindungsleitung 146 hergestellt, die sich am einen Ende in eine Gegenbohrung in der Bohrung 164 für den Steuerdruck und am anderen Ende nach innen durch die Gehäusewand 10 der Pumpe in eine Gegenbohrung in dem Zwischenglied 44 erstreckt, wo sie mit dem radialen Kanal 128 in Verbindung steht, der in die Kammer 121 führt.

An dem Ende der Ventilspindel 155 mit dem hervorstehenden Teil 159 ist ein Federanschlag 177 in einer Kammer 178 vorgesehen, die in dem Ventilgehäuse ausgebildet ist. In der Kammer 178 ist eine Druckfeder 179 angebracht, die mit ihrem einen Ende gegen den Anschlag 177 und mit ihrem anderen Ende gegen einen Kolben 180 anliegt, der verschiebbar in dem Bohrungsteil 181 der Kammer 178 angeordnet ist. Die Kammer 178 ist durch einen geeigneten Kanal (nicht dargestellt) ^ mit der Abflußleitung 173 verbunden, um einen möglichen

Druckaufbau in der Kammer 178 als Folge von Leckverlusten >

* entlang dem äusseren vorstehenden Te-il 159 zu vermeiden. >

ι Auf Grund der Verbindung über die Feder 179 ergibt eine Bewegung des Kolbens 180 entlang der Bohrung 181 eine veränder-

BAD

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liehe vorspannende Kraft auf die Ventilspindel 155. Um eine Einrichtung zur Bewegu*ng des Kolbens 180 vorzusehen, wird eine Steuereinrichtung verwandt, die in Fig.5 dargestellt ist. Das Ventilgehäuse 151 ist am äusseren Umfang mit einem gegabelten Ansatz 183 versehen, der einen Drehstift 184 trägt, welcher an ein Ende eines Arms 186 gelagert ist, der sich quer über die'Öffnung der Bohrung 181 erstreckt. An seinem anderen Ende ist der Arm 186 mit einer geeigneten Verbindung mit tiner Steuerstange 187 versehen, um den Arm um den Drehstift 184 zu drehen. Nahe seinem Mittelpunkt ist der Arm mit einem Längsschlitz 189 versehen, in dem eine Rolle 190 vorgesehen ist, die an dem Drehstift I91 gelagert ist, der von dem Arm 186 getragen wird. Deshalb hat eine Bewegung der Steuerstange 187 eine Bewegung der Rolle 190 bis zur Berührung mit dem Kolben 180 zur Folge, wodurch die axiale Lage des Kolbens 180 entlang der Bohrung 181 geändert wird. Um die nach aussen gerichtete Bewegung der Rolle I90 und des Kolbens 180 zu begrenzen, ist der Arm 186 mit einem vorspringenden Ansatz 193 in der Nähe des Drehstifts 184 versehen. Eine Anschlagschraube 194 ist-in den Ansatz 193 eingeschraubt und wird von der Mutter 195 festgehalten. Auf Grund des Angriffs des Endes der Anschlagschraube 194 an

_o der Aussenfläche I96 des Ventilgehäuses 151 wird eine Drehung

des Arms 186 begrenzt, um so die äusserste Lage des Kolbens ^OT 180 zu definieren.

ο Am anderen Ende des Ventilgehäuses 151 ragt der vorragende

Teil 161 an der Ventilspindel 155 in eine Gegenbohrung 198 hinein, die sich in eine grössere Gegenbohrung 199 öffnet.

45AD ORDINAL

Die Gegenbohrung 199 wird durch einen Deckel 200 verschlossen, der beispielsweise durch Kopfschrauben 201 gehaltert wird. Der Deckel 200 ist mit einem axialen Ansatz 202 versehen, der sich in die Gegenbohrung 198 erstreckt, um damit eine Abdichtung zu ergeben. Die Kammer in der G-egenbohrung 198 ist damit gegenüber der Gegtnbohrung 199 abgedichtet und über die ebenen Flächen 162 an dem vorspringenden Teil 161 mit der Abflußleitung 173 verbunden. Die Gegenbohrung 199 ist über den Kanal 206 mit der Bohrung 164 zur Weiterleitung
des Steuerdrucks verbunden, so daß sie zu jeder Zeit den
Steuerdruck in der Kammer 121 ausgesetzt ist. Der Ansatz weist eine axiale Bohrung 203 auf, in der ein kleiner Kolben 204 gleitend gelagert i&t. Ein radialer Kanal 205 erstreckt sich durch die Wände des Absatzes 202, um die Bohrung 203 mit der Gegenbohrung 199 zu verbinden. Deshalb ist der Kolben 204, der gegen das Ende der Ventilspindel 155 anstößt, zu jeder Zeit dem Steuerdruck in der Kammer 121 ausgesetzt.
Auf diese Weise wirkt dieser Steuerdruck als vorspannende Kraft auf die Ventilspindel 155, welche Kraft der vorspannenden Kraft der Druckfeder 179 entgegengesetzt gerichtet ist.

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß die lage der co

° Ventilspindel 155 von dem Gleichgewicht der Kräfte zwischen P₀ dem Steuerdruck in der Kammer 121, der auf den Kolben 204

^ wirkt,und der vorspannenden Kraft der Druckfeder 179 abo

^w hängig ist, die durch die Lage des Kolbens 180 bestimmt
ist. Da der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 121 der auf
den Zylinderblock durch die Feder 97 ausgeübten Kraft

BAD OFkQiMAL

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direkt proportional ist, ändert sich der Steuerdruck in der Kammer 121 mit der Lage des Zylinderblocks mit einem ansteigenden Druck bei lagen des Zylinderblocks, die einer erhöhten Verdrängung am Ausgang der Pumpe entsprechen. Wenn der Kolben 180 nach innen verschoben wird und die Feder zusammendrückt, verschiebt die erhöhte vorspannende Kraft auf die Ventilspindel 155 diese zu der Endabdeckung 200 und Flüssigkeit mit dem Druck am Auslaß in der Hut 156 wird mit der Bohrung 164 für den Steuerdruck und damit mit der Kammer 121 verbunden. Dieser erhöhte Druck Vtrursacht, daß sich der Kolben 139 nach rechts bewegt und den Zylinderblock 50 in eine Lage mit verringerter Verdrängung an Ausgang verschiebt. Wegen der erhöhten Kraftausübung durch die Feder 97 beim Verschieben des Zylinderblocks in dieser Richtung wächst der Steuerdruck in der Kammer, bis eine Höhe erreicht ist, bei der die vorspannende Kraft der Feder 179 ausgeglichen wird und sich die Ventilspindel 155 zurück in die neutrale Lage bewegt, in welcher der vorstehende Teil 157 die Bohrung 164 zur Weiterleitung des Steuerdrucks sowohl von der angrenzenden Nut 156 als auch der Nut 158 abtrennt. Andererseits ermöglicht ein Abfall der vorspannenden Kraft der Druckfeder 179» daß die Ventilspindel in der anderen Richtung verschoben wird, um die Bohrung 164 über die Nut

oo 158 mit den Abflußleitungen 173 und 174 zu verbinden. O5 Dadurch wird ermöglicht, daß Flüssigkeit aus der Kammer

121 austreten kann und daß der Zylinderblock sich in eine Lage mit grösserer Verdrängung am Ausgang verschieben kann,' bis der erhöhte Steuerdruck in der neuen Lage zuläßt, daß

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die Feder 179 die Ventilspindel 155 zurück in die neutrale · Lage verschiebt.

Da der in der Kanner 121 erforderliche Steuerdruck, um den Zylinder 50 zu verschieben, verhältnismässig niedrig in Vergleich zu den Auslaßdruck in der Kanner 93 ist, ergibt eine normale Betriebsweise der Pumpe einen Äuslaßdruck, der die maximale Druckhöhe in der Kammer 121 übersteigt und deshalb hinreichend groß ist, um den Zylinderblock 50 entsprechend der Lage des Kolbens 180 zu verschieben. Da in der Gleichgewichtslage der Auslaßdruck nicht mit der Karmar 121 in Verbindung steht und der Auslaßdruck keine nicht ausgeglichenen Kräfte auf die Ventilspindel 155 erzeugt, arbeitet das Steuerventil 150 unabhängig von den. AuslaßdrucS. Da farner der Steuerdruck vtrhältnisnässig niedrig und der effektive Bereich des Kolbens 204 verhältnisnässig klein ist, ist die auf die Ventilspindel 155 wirkende ausgleichende Kraft verhältnisnässig klein, so daß die Druckfeder 179 verhältnisnässig schwach"sein kann. Deshalb muß nur eine verhältnis-Eiässig. geringe Kraft über die Steuerstange 187 zugeführt werden, um das Steuerventil 150 zu betätigen. Ba ferner die Ventilspindel 155 stets in die neutrale Lage zurückkehrt, wenn die Lage des Zylinderblocks stabilisiert ist, und da die

co Druckfeder 179 eine verhältnismässig große pederkonstante beo

sitzen kann, kann der Bewegungsbereich des Kolbens 180, der co

^ für den gesamten Bewegungsbereich des Zylinderblocks 50 er-ο forderlich ist, viel niedriger als die tatsächliche Länge der Bewegung des Zylinderblpcks 50 sein. Deshalb ist nicht

nur die zur Betätigung des Steuerventils erforderliche Kraft verhältnismässig klein, sondern der Abstand, um den die

BAD OFiQiHAL

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zugeführte Kraft "bewegt, ist ebenfalls klein, wodurch sich ein sehr empfindliches und gut ansprechendes Steuerventil zur Steuerung der Pumpenleistung ergibt.

Wie in Figur 1 dargestellt ist, kann die Pumpe auch mit eintn getrennten, von Hand einstellbaren Anschlag zur zwangsläufigen Begrenzung der maximalen Ausgangsleistung der Pumpe unabhängig von der Arbeitsweise des Steuerventils 150 versehen werden. Das Punpengehäuse 10 ist mit einer Bohrung oder Führung 209 versehen, in der ein G-leitschlitten 208 in Längsrichtung parallel zu der Pumpenachse verschiebbar gelagert ist.

Die Lage des Schlittens 208 wird durch eine Schraube 210 eingestellt, die durch ein außenliegendes Handrad 211 gedreht werden kann. Ein quer vorspringender Stift 212 ist am Schlitten 208 befestigt und erstreckt sich radial nach innen zu der Achse der Pumpe, um an einem Anschlagteil 213 anzugreifen, der an dem Zylinderblock 50 ausgebildet ist. Auf diese Weise greift der S&ift 212 zwangsläufig an dem Zylinderblock 50 durch die Berührung mit dem Anschlag 213 an, um die Bewegung des Zylinderblocks 50 zu der maximaler Leistung entsprechenden Lage auf Grund der Wirkung der Druckfeder 97 zu begrenzen. Durch Verschiebung des Schlittens 208 und des Stifts 212 kann diese Begrenzungslage geändert werden, so

{«ο daß die maximale Ausgangsleistung der Pumpe auf eine Höhe

"^ eingestellt werden kann, die niedriger als diejenige ist, Q welche durch den vollständigen Hub der pumpenden Kolben

bestimmt ist.

BAU

-PD-

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Die Pumpe ist fernur mit einen druckkOmpensierten Ventil ausgerüstet, durch welches der maximale Ausgangsdruck der Pumpe begrenzt werden kann, indem die Lage, des Zylinder-Blocks 50 geändert wird, um die Ausgangsleistung zu verringern, wenn der Auslaßdruck eine vorher "bestimmte Höhe überschreitet. Das druckkompensierte Ventil 220, das in Pig.6 mit Einzelheiten dargestellt ist, kann den Zutritt von Flüssigkeit von der Auslaßkammer 93 der Pumpe zu der anderen Motorkammor 124 in der Einrichtung 100 mit einem Flüssigkeitsmotor steuern. Das druckkonpensierte Ventil besitzt ein Ventilgehäuse 221, das auf einem Ansatz 222 angeordnet ist, der auf der Außenseite des Pumpengehäuses gegenüber dem Steuerventil 150 ausgebildet ist. Das Ventilgehäuse 221 hat eine axiale Bohrung 224, in welcher eine Ventilspindel 225 verschiebbar angeordnet ist. Die Ventilspindel 225 weist zwei Eingnuten 227 und 228 auf, welche einen vorragenden Teil 229 zwischen sich begrenzen. Am einen Ende ist die Ventilspindel 225 mit in Längsrichtung verlaufenden ebenen Flächen 231 versehen. An diesem Ende ist die axiale Bohrung 224 durch einen Stopfen 232 verschlossen. Das andere Ende 234 der Ventilspindel 225 ragt in eine vergrößerte Bohrung 235 in dem Ventilgehäuse 221, wo es eine Anordnung 236 aufnimmt, die einen Anschlag für eine Feder

° ergibt. Eine wendeiförmige Druckfeder 238 liegt in der ver-

fo größerten Bohrung 235 an einen Ende gegen den Anschlag '-v auf der Ventilspindel 225 und am anderen Ende gegen einen

^ einstellbaren Anschlag 239 an, der mit dem äusseren Ende

der vergrößerten Bohrung 235 verschraubt und durch eine geeignete Mutter 240 gehaltert wird.

BAD QFKSINAL

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Die Nuten 227 und 228 der Ventilspindel und der vorstehende Teil 229 arbeiten mit einer Anordnung von Eintrittsöffnungen zusammen, un den Durchtritt der Flüssigkeit durch das Ventil zu steuern. Deshalb öffnet sich eine Einlaßöffnung 243 für Steuerdruck zu dur axialen Bohrung 224 gegenüber den vorspringenden Teil 229» "und hat etwa dieselbe Breite wie der vorspringende Teil 229, so daß der letztere die Einlaßöffnung 243 nur dann verschließen kann, wenn er genau mit der Einlaßöffnung ausgerichtet ist. Eine Öffnung 244 für Auslaßdruck öffnet sich in die axiale Bohrung224 gegenüber der einen Ringnut 228 und den Endteil 231, während eine Abflußleitung 245 sich in eine axiale Bohrung 224 gegenüber der Nut 227 öffnet. Ein Kanal 247 erstreckt sich von der Einlaßöffnung 243 für Steuerdruck zu der vergrösserten Bohrung 235, so daß sich die Flüssigkeit in der letzteren stets auf dem Steuerdruck befindet. Die Einlaßöffnung 243 für Steuerdruck ist über eine Leitung 249 angeschlossen, die sich zu der Wand des Puupengehäuses 10 und in das Zwischenglied 44 erstreckt, un eine Verbindung ;:iit den radialen Kanal 132 herzustellen. Eine Abflußleitung 251 erstreckt sich feuarr au der Wand des Punpengehäuses 10, un die Abflußöffnung 245 mit der Kammer 11 in dem Pumpengehäuse zu verbinden. Der

ο Druck wird zu der Öffnung 244 für Auslaßdruck über einen

oo radialen Kanal 253 weitergeleitet, der sich durch die Wand ^ des Punpengehäuses 10 erstreckt, wo er mit einen axialen

_ω Kanal 254 in Verbindung steht. Der axiale Kanal 254 er-

to streckt sich einerseits axial in den Pumpengehäuse 10 zu einen abgewinkelten Verbindungsstück 255, das ebenfalls

BAD OFWGINAL

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über einen radialen Kanal 257 in den Auslaßgehause 13 mit der Auslaßkanuer 93 verbunden ist.

Daraus ist ersichtlich, daß die axiale Lage der Ventilspindel 225 und danit die Ventilwirkung des druckkonpensierten Ventils 220 von dem Gleichgewicht der Kräfte abhängt, die auf die gegenüber liegenden Enden 231 und 234 der Ventilspindel wirken. Das eine Ende 231 ist stets den Auslaßdruck ausgesetzt, der über die Einlaßöffnung 244 zugeführt wird, und dieser Druck spannt die Ventilspindel 225 in einer Eichtung vor, un die Fut 228 in Ausrichtung nit der Einlaßöffnung 243 für Steuerdruck zu bringen, und ermöglicht dadurch, daß der Auslaßdruck von der Einlaßöffnung 244 über die Leitung 49 und den Kanal 132 nit der Kar/imer 124 in der Anordnung 100 nit eint π Hydromotor verbunden wird. Dieser durch den Druck ausgeübten Kraft wirkt die kombinierte Kraft der Druckfeder 238 entgegen, die gegen den Federanschlag '236 wirkt, und der Steuerdruck in der vergrößerten Bohrung 235, der auf den Querschnitt der Ventilspindel wirkt. Da der Steuerdruck verhältnismässig niedrig ist, liefert die Druckfeder 238 den größten Teil der Kraft, die den Auslaßdruck entgegengesetzt ist, der auf aas andere Ende der Ventilspindel wirkt. 'Die Kraft der Druckfeder 238 kann deshalb durch die Gewindeeinstellung dee Anschlags 239 reguliert werden, um den maximalen Auslaßdrucjc der Pumpe zu begrenzen.

Wenn der Druck an Auslaß unter der naxinalen Höhe liegt, die durch die Lage des mit einen Gewinde versehenen Anschlags

BAD QBJQiNAL

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239 "bestimmt ist, verschiebt die Druckfeder 238 die Ventilspindel 225, so daß die Einlaßöffnung 243 für den Steuerdruck in Verbindung mit der Nut 227 und damit mit der Abflußöffnung 245 gelangt. Deshalb wird die Motorkanmer 124 nit der Abflußleitung verbunden, so daß sämtliche darin befindliche Flüssigkeit abgeführt wird und der Kolbenkopf 106 an den Vorsprung 123 des Kolbens 116 anstößt. Ein ansteigender Auslaßdruck an der Öffnung 244 wirkt auf das Ende 231 der Ventilspindel 225 und verschiebt diese nach links (vergleiche Pig.6), un die Feder 238 zusammenzudrücken. Der begrenzende maximale Druck ist dadurch bestimmt, daß der vorstehende Teil 229 in eine Lage verschoben wird, in der die Eintrittsöffnung 244 für den Steuerdruck mit der Nut 228 verbunden ist, um zu ermöglichen, daß der relativ hohe Auslaßdruck in die Steueröffnung 243 und in der beschriebenen Weise in die Motorkammer 124 weitergeleitet wird. Wenn diese Druckhöhe erreicht ist, wirkt die Hochdruckflüssigkeit von der Auslaßöffnung sowohl auf den schwimmend gelagerten Kolben 116 als auch auf den Kolbenknpf 106. Da der Kolben 116 sich frei in der Bohrung 108 bewegen kann, tritt die unter hohem Druck befindliche Flüssigkeit asi Ausgang den Kolben 116 zur Endwand 119 und erhöht dadurch den Steuerdruck in der Kammer

to 121. Diese Druckerhöhung in der Kammer 121 hat eine Verschieo

bung der Ventilspindel 155 des Steuerventils 150 in einer oo

_crt Richtung zur Folge, die den Abfluß der Flüssigkeit in der

ο Kaniaer 121 in die Kammer 11 in dein Punpengehäuse ermöglicht

° und damit zur Ruhelage des Kolbens 116 anliegend an der End-

wand 119 führt. __Arv

BAD

H5369?

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Gleichzeitig wirkt die Kraft, die durch die auf Auslaßdruck "befindliche Flüssigkeit in der Kammer 124 ausgeübt wird, auf den Korbenkopf 106, um den Zylinderblock 50 zu dem Auslaßgehäuse 13 hin gegen die Kraft der Feder 97 zu verschieben und dadurch die Ausgangsleistung der Pumpe unabhängig von der Lage des Zylinderblocks 50 zu verringern, was vorher durch die Handsteuerung des Ventils 150 bestimmt wurde, Deshalb dient das druckkompensierte Ventil 220 stets dazu, die Wirkungsweise des handbetätigten Steuerventils 150 zu übersteuern, um zwangsläufig einen Druckaufbau in der Auslaßkammer 93 über die Höhe hinaus zu verhindern, die durch die Lage des mit einem Gewinde versehenen Anschlags 239 bestimmt ist. Sobald der Auslaßdruck unter diese Höhe fällt, überwindet die Feder 238 die durch den Auslaßdruck ausgeübte Kraft, welche auf das andere Ende der Ventilspindel wirkt, um diese in eine Lage zu verschieben, in der die Flüssigkeit in der Kammer 124 über die Nut 227 mit der Abflußöffnung 245 in Verbindung gebracht wird und in die Gehäusekammer 11 durch die Abflußleitung 251 fließt. Wenn dies auftritt, fällt der Druck in der anderen Motorkammer 121 auf die ursprüngliche Höhe, wodurch das von Hand betätigbare Ventil 150 betätigt wird, so daß Flüssigkeit _o in die Kammer 121 eintritt und der Zylinderblock 50 unter

co der Wirkung der Feder 97 in die Ausgangslage zurückkehren

^ kann, in welcher der Druck in der Kammer'121 die vorspannen-'

de Kraft der Steuerfeder 179 ausgleicht. Sobald also ein

to Zustand mit hohem Druck durch Entlastung des äusseren Kreislaufs der Pumpe beseitigt ist, steigt die Ausgangs-

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H53697

leistung der Pumpe sofort von der niedrigen, durch das druckkonpensierte Ventil 220 "benötigten Lage zu der Einstellung, welche durch das Steuerventil 150 bestimmt ist und "bleibt auf dieser Höhe, "bis sie durch die Wirkung entweder des äusseren Steuerventils 150 oder eines erneuten Auftretens von überschüssigen Druck geändert wird, der auf das druckkompensierte Ventil 220 wirkt.

BAD OFilälNAL

9098.26/0309

-26 -

Claims (1)

1. !•leine AKI £\ /Ii - 26 - "-

   Patentansprüche I 4 5 3 D 9 7

   /Pumpe mit veränderlicher Pörderinen^e, in d&ron Pump en.:; ehuu.se ·■ ein Pumpenmechunismus vorgesehen ist, der ein bewegliches Glied gaifweist, um die Fördermenge au ändern, sowie einen Hydromotor, um d&a bewegliche Glied in einer "iiciitunj zu verschieben, und eine Einrichtung, um das bewegliche Glie"d in der entgegengesetzten Richtung vorzuspannen,' dad u r c h ,-; e Ic e ii η ζ e ι c h η et ," "d c £> der Hj'droraotor ej-iien Zylinder aufv/eis t, eine Verschluß einrichtung, um ein Ende des Zylinders · b^uüiohten, einen ersten Kolben, der la anderer. Ende des Zylinders ver.aoliie.bbar an;ieordnet "i,^c.-t,' so clui'i ,eine Relatxvbewe_Ciunj des ersten Kolbens und doo 'L^ lindere ·:ί?χ· bewegliche Glied relativ au deri Pumpengehäuse verschiebt, einen a v/ei ten Kolben, der verschiebbar in dem £ylin:.. :,r sv-ifcohcn der Abschlußeinrichtimg und dem erst-oii Kolben :.·n.'_.;eordaist ist, um eine erste Kotorkammer. angrenzend; en den erotoji IColb-äii und eine zv^eite HotorkSEimer angrenzend an die VerschlUiTieinrichtung au begrenzen, ■ daß ein erstes Steuerventil vorgesehen ist, um den Eintritt und den Austritt von Flüssig Ice it in bzw. aus der ersten Hotorka.m;ier zu steuern, und daß ein'zweites ^tellerventil vorgesehen ist, um den Eintritt und Austritt von Plüssi^lceit ■" in bzw, a.us der zweiten Motorkammer zu steuern« ■

   909826/0209 _BAD

   . „ !Puiv.-fe ii-oll AJiujj-xiich 1, O ο ο u r ο Ii α e k enüc e ϊ·ο1ι-U ο t > u ο-" :ί der au ei te ICollDeu einen An-'-vtz rufvüist, der ' .-'ic-i in üie i/.v^ite l-Iotorlca.-iaer erstreckt um ijo f.--U£>_t'-.ebildet

   »
   ict, el. υ,; der an die Alaßchliilieinriclitun^ imi">tojd>en kann.

   ;?. £ul·/;·'- n. cli An"· ruoh 1 oder 2, el a d u r c Ii g. e k e η η ü ο i ο Ii η ο t , anil ter- z'-zeite Korben einen Ansatz öuf·- v^Toidt, der tfich in die erate l'Iotork.'-"'i:ü".ier erstreckt imd so aua- ;:ö"!:ilOüt it.-t, c^-J er ;>:i üei.i erßten ICoIIjen engreifen k;-.nn.

   4, j?iv".... ti u;>cli iiii.'.\-ruoh 2 oder ;.', d r-. d u r c Ii g e k β η η - ζ e i c "υ η e t , dc.ß einer der Ansätze ,,:.-ö.Tier als der tuidere α. Γ: t .

   ij. l^JU"iiiiJü im oll einem üer vorhoi-Vi Senden. AiiH^-rücliG, ά ν d u r ο Ii , e Ic e η η i; e i c Ii η e t , daß der ο rate Kolli en rn dem "be<7e-;Xxüheii G-lied beie^ti^t itt.

   6. Pumye n^ch einem der vo rlier gehend en Anfinrüche, d u d u r c h ^ekennseiclinct , daß das erste Steuerventil in A"bh.än .,i^V.yit vom 'JDruok am Ausgang der Pumpe 'betätir.'bar ibt, uui w-hlvreise die erste Hotorkai-iidor mit dem Aur-laß und - ^: einer liieäur,".ruoklcraimier in dem Pui:ioen,;;eui-i"u^e zu ver"binden.

   7. l-ui;roe n;.!cli einem der vorhergehenden Αηεprilche, d a d u r ο h E e k e η η ζ eic h net , daß das zweite Steuerventil t)etätik"b?j,r ifjt, um die zweite MotorkrJJimer v/alilweise mit dem

   wart,;· eier Pumpe und einer Hiederdruckka-mtior in dem Pumpenzu verbinden.

   BAD

   909826/0309