DE1703957B2 - Hydraulische druckregeleinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Druckregeleinrichtung für Verstellpurnpen, bestehend aus einem Steuerteil und einem von diesem betätigten Stellteil, wobei das Steuerteil mit einem vom zu regelnden Betriebsdruck beaufschlagten Meßglied ausgestattet ist, auf das eine der Wirkung des Betriebsdruckes entgegengesetzt gerichtete, die Rückstellkraft für das Meßglied ausübende Rückstell-Federanordnung sowie eine weitere Federanordnung einwirkt, die der Rückstell-Federanordnung entgegenwirkt und sich während des Hubes des Stellteils an diesem abstützt, nach Patent 15 28 530.

Es ist durch das Hauptpatent 15 28 530, das der am

28. Juli 1967 veröffentlichten FR-PS 14 90 344 entspricht, bekannt, bei Verstellpumpen die Druckbegrenzung einerseits und die Leistungscharakteristik andererseits durch eine hydraulische Ümckregeleinrichtung zu ermöglichen, deren Meßglied durch eine Rückstell-Federanordnung und eine entgegengesetzt wirkende weitere Federanordnung direkt beaufschlagt wird. Diese Anordnung weist den Nachteil auf, daß die weitere Federanordnung, welche der Übertragung der der Stellung der Pumpe entsprechenden Kraftwirkung auf das Meßglied dient, zwischen dem Stellteil und dem Meßglied liegt, so daß das Anpassen derselben an eine bestimmte Leistungscharakteristik erschwert und sogar beschränkt ist.

Der Erfindung liegt: die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Druckregeleinrichtung gemäß dem Hauptpatent 15 28 530 derart weiterzubilden, daß die weitere Federanordnung unabhängig von der Kraftrichtung der Rückstell-Federanordnung und mit indirekter Wirkungsübertragung an das Meßglied angeordnet werden kann, wodurch die Leistungscharakteristik der Regeleinrichtung freizügiger angepaßt werden kann, da eine platzmäßige Beschränkung durch weitere Teile der Regeleinrichtung nicht mehr besteht und deshalb die Einstellbarkeit und Austauschbarkeit der weiteren Federanordnung wesentlich vereinfacht ist; sogar die Verwendung der weiteren Federanordnung als gemeinsame.Teil für mehrere Druckregeleinrichtungen verschiedener Verstellpumpen ist möglich. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sich die v/eitere Federanordnung zumindest während eines Teiles des Hubes des Stellteiles über ein mit dem Stellteil in Verbindung stehendes Verbindungsglied an dem Meßglied abstützt. Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Druckregeleinrichtung bei großem Hubvolumen der Hydroeinheit,

F i g. 2 die Ausführungsform nach F i g. 1 bei kleinem Hubvolumen der Hydroeinheit,

F i g. 3 ein Diagramm einer mit der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 einstellbaren Druck-Hubvolumen-Charakteristik,

Fig.4 eine schematiche Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Diruckregeleinrichtung für mehrere unabhängige Drucksysteme,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Druckregeleinrichtung bei großem Hubvolumen der Hydroeinheit,

F i g. 6 die Ausführungsform nach F i g. 5 bei kleinem Hubvolumen der Hydroeinheit,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Druckregeleinrichtung für mehrere Hydroeinheiten unter Verwendung einer gemeinsamen weiteren Federanordnung,

Fig. 8 die Ausführungsform nach Fig. 7 mit einer auf ein kleines Hubvolumen geregelten Hydroeinheit, ' Fig.9 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform der Druckregeleinrichtung für mehrere Hydroeinheiten unter Verwendung einer gemeinsamen weiteren Federanordnung,

Fig. 10 die Ausführungsform nach Fig.9 mit einer auf kleines Hubvolumen geregelten Hydroeinheit und

F i g. 11 ein Schaltschema einer Doppelpumpenregulierung.

H-

In den Figuren ist mit 1 eine Axialkolbeneinheit, z. B. eine Verstellpumpe, dargestellt, die einen rotierenden Zylinder und eine um Zapfen 2a schwenkbare Schiefscheibe 2 aufweist, an der sich die im Zylinder befindlichen Kolben la abstützen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch in ihrer Anwendung nicht nur auf Axialkolbeneinheiten beschränkt, sondern kann auch bei anderen Verstelleinheiten eingesetzt werden, die einen Versiellhebel zur Verstellung des Hubvolumens der Einheit — in den Figuren mit 5 bezeichnet aufweisen. Zur Vereinfachung wird nachstehend die Axialkolbeneinheit als Pumpe bezeichnet.

Durch eine Druckleitung 13 wird der Betriebsdruck der Pumpe 1 zjj einem Steuerteil 7 geleitet. Das Steuerteil 7 weist einen in einem Zylinder verschiebbaren Kolben 6 mit einer Kolbenstange 9 und einem Kolbensieg 10 sowie eine Rückstell-Federanordnung 21 auf, die in Pfeilrichtung 2Γ einstellbar ist. Die Rückstell-Federanordnung 21, in den Figuren als Einzelfeder dargestellt, kann sich aucii aus verschiedenen Federn zusammensetzen, die in axialer Richtung auf den Kolben 6 wirken. Der durch die Leitung 13 eintretende Betriebsdruck gelangt in die Kammer 12 und beaufschlagt den Kolbensteg 10 entgegengesetzt der Schachtrichtung der Rückstell-Federanordnung 21. Eine Druckölquelle 18 liefert über eine Leitung 19 Druckmedium zum Steuerteil 7, das dieses über Leitungen 17, 17' dem Stellteil zuführt, der aus zwti entgegengesetzt wirkenden Kolben 3, 4, einer Hilfsfeder 4a und einer Lagerung 3a für den Verstellhebc! 5 sowie einem Verbindungsglied 30 besteht.

Bewegt sich das aus der Kolbenstange 9 und dem Kolbensteg 10 bestehende Meßglied nach oben, so wird die Leitung 17 über die Leitung 19 mit Druckmedium versorgt, während die Leitung 17' über eine Leitung 23' auf Ablauf gestellt wird, wodurch der Verstellhebel 5 im Sinne einer Verkleinerung des Hubvolumens der Pumpe 1 verstellt wird. In entgegengesetzter Richtung wird die Leitung 17 über die Leitung 23 auf Ablauf gestellt, während Leitung 17' über Leitung 19 Druckmedium erhält. Die Hilfsfeder 4a sorgt im wesentlichen für ein spielfreies Anliegen der einzelnen Teile. Eine auf das andere Ende des Verbindungsgliedes 30 wirkende weitere Federanordnung 22 besteht aus teilweise gegeneinander wirkenden Federn, von denen Feder 25 nach oben wirkt und in Pfeilrichtung 25' einstellbar ist, während Federn 14 und 29 nach abwärts wirken und deren Einstellbarkeit durch die Pfeile 2(>' und 27' angedeutet sind. In F i g. I besteht zwischen den Federn 14, 29 gegenüber ihren Anschlägen Spiel, so daß sie in dieser Lage wirkungslos sind. Auf den Verstellhebel 5 wirkt somit nur die Federkraft der Feder 25 und drückt das Verbindungsglied 30 gegen das Meßglied 9, 10. Das Gleichgewicht am Meßglied tritt dann ein, wenn die Kraft der Rücksteü-Federanordnung 21 gleich der Kraft des in der Kammer 12 auf das Meßglied wirkenden Betriebsdruckes plus die Kraft der weiteren Federanordnung 22 unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses am Verbindungsglied 30 ist.

F i g. 2 zeigt die Pumpe 1 mit kleinem Hubvolumen, τ. B. beim höchsten zulässigen Betriebsdruck der Pumpe. In diesem Fall ist das Verbindungsglied 30 nicht in Wirkungsverbindung mit dem Meßglied, so daß auch die weitere Federanordnung 22 nicht wirksam ist. Das Gleichgewicht am Meßglied wird durch die Rückstell-Federanordnung 21 und den in der Kammer 12 wirkenden Betriebsdruck hergestellt. Dies ist eine Regelung auf konstanten Druck, da das Kräftegleichgewicht am Meßglied von dem Hub der Pumpe 1 nicht beeinflußt wird.

F i g. 3 zeigt die Wirkung der verschiedenen Federsysteme, wobei auf der Ordinate der Betriebsdruck ρ und auf der Abszisse das Hubvolumen V dargestellt ist. Es handelt sich hierbei um eine Regelung auf konstante Leistung, bei welcher das Produkt ρ · V = konstant ist. Während der Verstellung des Hubvolumens ist die Rückstell-Federanordnung 21 immer wirksam. Der Bereich 25a entspricht der in Fig. 1 dargestellten Lage der Druckregeleinrichtung bei der nur Feder 25 der weiteren Federanordnung 22 wirksam ist. Mit steigendem Betriebsdruck senkt sich die Lagerung 3a des Stellkolbens 3 und des Verbindungsgliedes 30. wodurch das Hubvolumen verringert wird. In Abschnitt 14a beginnt auch die Feder 14 wirksam zu werden. Da sie gegen die Feder 25 wirkt, wird deren Wirkung auf das Meßglied verringert. Man erhält dadurch eine steilere Druck-Hubvolumencharakteristik. Im Bereich 29a ist auch die Feder 29 wirksam und bewirkt eine noch steilere Charakteristik. Im Bereich 21a wirkt einzig die Rückstell-Federanordnung 21, d. h„ der Steuerteil 7 nimmt die in Fig. 2 gezeigte Stellung und regelt das Hubvolumen der Pumpe auf konstanten Druck, der z. B. dem maximalen Betriebsdruck entspricht, während der Punki M dem maximalen Hubvolumen entspricht. Die Druckregeleinrichtung nach F i g. 1 arbeitet ausschließlich mit Zylinderfedern. Trotzdem gelingt es, damit eine sehr gute Annäherung an die Leistungshyperbel H, siehe Fig. 3, zu erreichen. Tatsächlich ist die Übereinstimmung noch größer, da zwischen dem Übergang von dem einen zum nächsten Bereich nicht ein — gemäß der Theorie ·- plötzlicher, sondern ein allmählicher Übergang stattfindet. In ebenso einfacher Weise lassen sich andere Druck-Hubvolumencharakteristiken einstellen, wozu einerseits die Verstellmöglichkeken 21', 25', 26' und 27' dienen. Es können aber auch die Federn leicht gegen andere ausgetauscht werden.

In Fig.4 regelt ein Steuerteil 7 zwei Pumpen, von denen der Verstellhebel 37 der zweiten Pumpe von dem Vcrstellhebel 5 über eine Verbindungsstange 29 verstellt wird. |e eine der beiden Pumpen gehört zu einem unabhängigen Drucksystem, dessen Betriebsdruck über Leitungen 31 und 32 in die Kammern 33 und 34 des Steuerteils 7 geleitet wird. Der auf die Rückstell-Federanordnung 21 wirkende Druck setzi sich somit aus dem Betriebsdruck der beiden Drucksysteme zusammen. Im übrigen stimmt die Funktion dei Druckregcleinrichtung nach F i g. 4 mit derjenigen nach F i g. 1 überein. Dabei ist es unwesentlich, ob im Stelltet 3, 4 ungleich große Kolben verwendet werden und dei Steuerteil 28 nur eine Leitung 17 steuert, während dei kleinere Kolben 4 durch die Druckquelle 18 beauf schlagt wird. Auch könnte anstelle der unabhängiger Druckquelle 18 in allen hier gezeigten Ausführungsfor men der Druck aus dem Drucksystem einer Pumpt entnommen werden.

In der weiteren Federanordnung 22 sind zwei auf da; Verbindungsglied 30 wirkende Federn 25,14 dargestellt Auch diese lassen sich in beliebiger Weise ersetzen unc einstellen. Ein gewisser Nachteil der Druckregeleinrieh tung nach F i g. 4 liegt darin, daß der der Einstellung dei Rückstell-Federanordnung 21 entsprechende Enddruck d. h. der maximal zulässige Druck der beiden Drucksy sterne bei Unwirksamkeit der weiteren Federanordnung 22 (s. Fig. 2) nur dann eingehalten wird, wenn beide Systeme gleichzeitig ihren maximalen Betriebsdrucl· erreichen.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 und 6 weist der Verstellhebel 5 eine Verringerung 50 mit einem Lagerpunkl 51 auf. Das Verbindungsglied 52 stützt sich einerseits auf dem Lagerpunkt 51 und andererseits in der weiteren Federanordnung 22 ab.· Mit dem Verbindungsglied 52 wirkt eine in Pfeilrichtung 54 höhenverstellbare Abstützung 53 zusammen, mit der der maximal zulässige Betriebsdruck einstellbar ist. d. h. der in Fig.3 mit 21a bezeichnete Abschnitt kann dadurch in seiner Höhe verändert werden. Die übrigen Teile entsprechen den bereits beschriebenen Ausführungsformen. Die Ausführung nach F i g. 5 und fa zeigt, daß mit geringfügigen Änderungen, die keinen Ausbau der Druckregeleinrichtung bedingen, die Druck-Hubvolumen-Charakteristik zusätzlich beeinflußbar ist.

Bei der Druckregeleinrichtung nach F i g. 7 und 8 ist jeder Pumpe 1 ein Steuerteil 38 zugeordnet, wobei aber die weitere Federanordnung 22 mit allen Steuerteilen zusammenwirkt. Dadurch läßt sich in platzsparender Weise für jede Pumpe eine Druckregeleinrichtung zuordnen, ohne daß die Anpassung der Druck-Volumen-Charakteristik wesentliche Einschränkungen erfahren würde. Dies ist eine Folge der weiteren Federanordnung 22, die vom Stellteil nicht direkt, sondern über das Verbindungsglied 52 beeinflußt wird und die seine Federwirkung auf das Meßglied ebenfalls nicht direkt, sondern über das Verbindungsglied 52 ausübt. Diese Ausführungsform eignet sich z. B. zur Einstellung einer unabhängigen Druckabschneidung für jede Pumpe, d. h. es kann der Bereich 21a in F i g. 3 für jede Pumpe verschieden eingestellt werden.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 9 und 10 ist der Steuerteil und der Stellteil gleich ausgeführt wie in F i g. 7 und 8. Der Unterschied liegt in der Ausbildung der weiteren Federanordnung 22, in der zusätzliche Federn 55,56 vorgesehen sind, die auf Verlängerungen 57, 58 der Verbindungsglieder 59 wirken. Auch diese Ausführungsform zeigt die außerordentlich großen Anpassungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Druckregeleinrichtung an bestimmte Betriebscharakteristiken. Durch die Federn 55, 56 wird die Wirkung der Feder 25 verringert, wodurch der für ein bestimmtes Hubvolumen zur Verfügung stehende Druck größer wird. Wenn also die in F i g. 10 oben dargestellte Pumpe den Druck nur bei ganz geringem Hubvolumen halten muß, ist die benötigte Leistung entsprechend gering.

Dadurch, daß die Wirkung der Feder 25 geschwächt wird, erreicht man, daß dann der unten dargestellten Pumpe die in der anderen Pumpe nicht benötigte Leistung zur Verfugung steht.

Nach Fig. 11 kann außer der verschiedenartigen Auslegung der weiteren Federanordnung 22 eine weitere Anpassungsmöglichkeit der Betriebscharakteristik vorgenommen werden, wenn das Verbindungsglied durch eine Verbindungsgliederkette mit Gelenken und mehreren Gliedern ersetzt wird. In Fig. 11 sind zwei Verbindungsgliedteile 60, 61 einer Druckregeleinrichlung für zwei Pumpen mit je einem unabhängigem Drucksystem dargestellt. Die Teile 60, 61 stellen sich entsprechend der Stellung des Stellteiles über eine Stange 62 vom Verstellhebel aus ein, während der Stellkolben 63 über die Stange 64 die beiden Verstellhebel 5 betätigt.

Die Anlage nach F i g. 11 ist über eine Antriebswelle 65, z. B. von einer thermischen Kraftmaschine, angetrie-

ben. Über ein Verzweigungsgetriebe 66,67,68 werden die beiden Pumpen 69, 70 sowie die daran gekuppelten Speisepumpen 71,72 angetrieben. Die Pumpe 70 fördert in die Leitung 73 und die Pumpe 69 in die Leitung 74. Über Leitungen 75, 76 wird der Druck der beiden Kreisläufe auf das Steuerteil 82 geleitet. Der Druck für die Verstellung des Stellteils wird den beiden Kreisläufen über Leitungen 77, 78 entnommen, wobei Rückschlagventile 79, 80 für die Zuschaltung des jeweils höheren Druckes sorgen. Der Druck der beiden Pumpen 71, 72 wird durch ein Überströmventil 81 auf einem Druck von einigen Atmosphären gehalten.

Selbstverständlich lassen sich einzelne Teile der in F i g. 1 bis 11 dargestellten Ausführungsformen miteinander kombinieren. So ist es möglich, die verschiedenen Stellteile gegenseitig auszutauschen. Es ist z. B. für die Funktion der Druckregeleinrichtung unwesentlich, ob im Steuerteil ein Ventil mit 4 oder 2 Steuerkanten verwendet wird, wobei im letzteren Teil der Stellteil als Differentialkolben ausgebildet ist.

Auch das Ventil des Steuerteils kann verschieden ausgebildet werden. So zeigt Fig. 11 ein zweiteilig ausgeführtes Ventii 82, 83 wobei der eine Meßdruck über die Leitung 75 dem Ventilteil 83 und der andere Meßdruck über die Leitung 76 dem Ventilteil £2 zugeleitet wird.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Druckregeleinrichtung für Verstellpumpen, bestehend aus einem Steuerteil und einem von diesem betätigten Steüteü, wobei das Steuerteil mit einem vom zu regelnden Betriebsdruck beaufschlagten Meßglied ausgestattet ist, auf das eine der Wirkung des Betriebsdruckes entgegengesetzt gerichtete, die Rückstellkraft für das Meßglied ausübende Rückstell-Federanordnung sowie eine weitere Federanordnung einwirkt, die der Rückstell-Federanordnung entgegenwirkt und sich während des Hubes des Stellteiles an diesem abstützt, nach Patent 15 28 530, dadurch gekennzeichnet, daß sich die weitere Federanordnung (22) zumindest während eines Teiles des Hubes des Stellteiles über ein mit dem Stellteil (3,4, 40, 41; 63) in Verbindung stehendes Verbindungsglied (30, 52; 59; 61) an dem Meßglied (9, 10, 35; 39; 82,83) abstützt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Federanordnung (22) aus mindestens zwei entgegengesetzt wirkenden, ortsfest abgestützten Federn (25,26) besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verbindungsglied (52) eine höhenverstellbare Abstützung (53) zugeordnet ist, die die Koppelung des Verbindungsgliedes (52) mit dem Stellteil begrenzt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied aus zwei gelenkig miteinander gekoppelten Teilgliedern (60, 61) besteht, dessen Koppelgelenk die beiden Teilglieder in zweiarmige Hebel unterteilt, wobei das eine Teilglied (60) mit seinem einen Ende gehäusefest und seinem anderen Ende an dem Verstellhebel (5) angelenkt ist, während das andere Teilglied (61) einerseits mit der Federanordnung (22) und andererseits mit dem Meßglied (82, 83) zusammenwirkt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weiteren Federanordnung (22) die Verbindungsglieder (30) mindestens zweier Pumpen (1) zugeordnet sind, wobei jedes Verbindungsglied (30) mit einem Meßglied zusammenwirkt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Federanordnung (22) mindestens zwei nebeneinander angeordnete Federn (55, 56) aufweist, von welchen jede an einer Verlängerung (57, 58) der Verbindungsglieder (30) anliegt.