DE1917488B2

DE1917488B2 - Steuereinrichtung fuer eine hydromaschine

Info

Publication number: DE1917488B2
Application number: DE19691917488
Authority: DE
Inventors: Paul 7140 Ludwigsburg Bosch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-04-05
Filing date: 1969-04-05
Publication date: 1977-06-23
Also published as: US3644063A; GB1306114A; DE1917488A1; JPS514281B1; CH503321A; FR2039080A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die aus der US-PS 13 617 bekanntgeworden ist.

Bei einer derartigen bekannten Steuereinrichtung ist zusätzlich zur üblichen Folgesteuereinrichtung noch ein Leistungsbegrenzungsventil vorgesehen, das ein Abwürgen der als Brennkraftmaschine vorgesehenen Antriebsvorrichtung für die Hydromaschine verhindert. Bei Überschreiten eines oberen Wertes des Flüssigkeitsdruckes wird mit Hilfe dieses Leistungsbegrenzers die Hydromaschine durch Zurückstellen in die Nullförderlage entlastet, dann wird ein Bypaß geöffnet, der eine direkte Verbindung von der Hoch- zur Niederdruckseite herstellt. Durch diesen in Nullstellung geöffneten Bypaß wird ein Kriechen des von der Pumpe angetriebenen Hydromotors verhindert (US-PS 13 617; DT-PS 5 69 440).

Diese bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß durch die Trägheit der Steuerorgane der Hub der Hydromaschine nicht schnell genug verringert wird. Bei Laständerungen ergeben sich im Hochdruckteil Druckstöße, die trotzdem zu einer Überlastung der Antriebsmaschine führen können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinrichtung zu schaffen, mit der bei schnellem Überschreiten eines oberen Druckwertes zuerst der Bypaß geöffnet und dann erst die Hydromaschine zurückgestellt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs genannten Mittel gelöst Das hat den Vorteil daß durch das öffnen des Bypaß die mit einer gewissen Trägheit arbeitenden Organe der Steuereinrichtung umgangen werden, d. h. Trägheitseinflüsse können sich nicht nachteilig auf eine rasche Druckbegrenzung auswirken, so daß die Entlastung der Hydromaschine in wenigen Millisekunden erfolgt
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

ίο Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in etwas vereinfachter Darstellung einen Schnitt durch eine Regel- und Steuereinrichtung für eine Hydropumpe.

Von einer verstellbaren Hydropumpe 1 führen Leitungen 2 und 3 in geschlossenem Kreislauf zu einem

Hydromotor 4. Das Stellglied der Hydropumpe ist mit 5 bezeichnet und kann beispielsweise die Schiefscheibe einer Axialkolbenpump« oder eines Axialkolbenmotors sein; es wird mit Hilfe des Folgekolbens 6 einer Folgesteuereinrichtung 7 verstellt. Der Folgekolben ist

ίο als Differentialkolben ausgebildet, dessen Kolbenteil 8 mit großem Durchmesser in der einen Stufe einer Stufenbohrung 9 eines Gehäuses gleitet, sein Kolbenteii 10 mit kleinem Durchmesser, an den das Stellglied 5 der Hydropumpe 1 angeschlossen ist, in der anderen Stufe.

Der Folgekolben hat eine durchgehende mittige Bohrung 10', in der ein Steuerschieber U dicht gleitend geführt ist. Dieser ist über ein nachgiebiges Glied 12 mit einem Steuerhebel 13 verbunden. Der Steuerschieber 11 steuert über Ringnuten 14 und 14' sowie Kanäle 15, 16 im Folgekolben die Verbindung zwischen einer Kammer 17, die an der großen Stirnfläche des Folgekolbens liegt, und einer Kammer 18, die an seiner Ringkolbenfläche liegt. Im Kanal 17 ist eine Drossel 19 angeordnet

Von der Leitung 2 führt eine Leitung 20 zu einem Wechselrückschlagventil 21, von dem eine Leitung 22 ausgeht Von dieser führt eine Zweigleitung 23 zur Kammer 18 der Folgesteuereinrichtung. Fördert die verstellbare and umkehrbare Hydropumpe 1 beispielsweise in die Leitung 2, so pflanzt sich der Druck über die Leitung 20, das Wechselrückschlagventil 21, die Leitung 22 und die Zweigleitung 23 in die Kammer 18 fort. Fördert die Hydropumpe 1 dagegen in die Leitung 3, so verschließt das Wechselrückschlagventil die Leitung 20, und der in der Leitung 3 aufgebaute Druck pflanzt sich über eine Leitung 24 in die Leitung 22 fort Je nach Förderrichtung der Hydropumpe ist also eine der Leitungen 2,3 Hochdruck- oder Niederdruckseite.

Von der Leitung 22 zweigt eine Leitung 25 ab und führt zu einer Bohrung 26 in einem Gehäuse eines Leistungsbegrenzers 28, der wesentlicher Teil der Steuereinrichtung ist. Die Bohrung 26 mündet am einen Ende einer Schieberbohrung 29, in der ein Ventilschieber 30 dicht gleitend geführt ist. Er begrenzt an der Mündungsstelle der Bohrung 26 einen Druckraum 31, der über die Leitungen 25, 22, 20 oder 21 stets mit der Hochdruckseite der Hydropumpe verbunden ist.

Am entgegengesetzten Ende der Schieberbohrung mündet in diese eine Bohrung 32, die ebenfalls mit der Leitung 22 in Verbindung steht. In diesem Teil der Leitung 22 ist eine Drossel 33 angeordnet. Der Teil der Schieberbohrung, in den die Bohrung 32 mündet und der vom Ventilschieber begrenzt ist, bildet einen Druckraum 34. In ihm ist eine Feder 35 angeordnet, die den

^h5 Ventilschieber 30 in Richtung des Druckraums 31 zu verschieben sucht. Am Ende des Druckraums 34 mündet auch eine Bohrung 36, von der eine Leitung 37 zu einem einstellbaren Druckbegrenzungsventil 38 führt.

In der Nähe des dem Druckraum 31 zugewandten Endes ist am Umfang des Ventilschiebers 30 eine längliche Ausnehmung 39 in Fonr einer Ringnut ausgebildet Von ihr geht ein Kanal 40 aus, der etwas links von der Mitte des Ventilschiebers zu seiner Oberfläche führt Der Ventilschieber hat außerdem einen in seinem Inneren verlaufenden Kanal 41, von dem im Abstand voneinander zwei Zweige 42, 43 zu seiner Oberfläche verlaufen. Der Kanal 411 steht weder mit dem Druckraum 31 noch mit dem Druckraum 34 in Verbindung.

Etwa in der Mine der Schieberbohrung 29 ist eine Ringnut 44 ausgebildet, in die eine Bohrung 45 mündet. Von dieser führt eine Leitung 46 zur Leitung 2. Rechts von der Bohrung 45, d. h. dem Druckraum 31 zugewandt, mündet in die Schieberbohrung 29 außerdem noch eine Bohrung 47, von der eine Leitung 48 zur Leitung 3 führt. Links von der Ringnut 44, d. h. dem Druckraum 34 zugewandt, ist eine kleine Ringnut 49. In die Ringnut 49 mündet eine Bohrung 51, von der eine Leitung 52 zur Kammer 17 der Folgesteuereinrichtung führt.

Der Druckraum 31 ist u.a. dadurch gebildet, daß an der Stirnseite des Ventilschiebers eine ringförmige Ausnehmung 55 vorgesehen ist.

In der in der Zeichnung dargestellten Lage des Ventilschiebers 30, in der er durch die Feder 35 in seiner rechten Endlage gehalten ist, steht die Bohrung 42 über die Leitung 46 mit der Leitung 2 in Verbindung Die Ausnehmung 39 liegt an der Bohrung 47. Die Verbindung von der Bohrung 45 zur Bohrung 47 ist durch den Ventilschieber 30 gesperrt.

Es sei angenommen, daß die Hydropumpe 1 Druckmittel in die Leitung 2 fördert. Diese ist damit Hochdruckleitung, während die Leitung 3 Niederdruckleitung ist. Das Wechselrückschlagventil 21 verhindert einen Fluß von den Leitungen 2 und 22 zur Leitung 3.

Mit dem Steuerhebel 13 wird über das nachgiebige Glied 12 und den Steuerschieber 11 der Folgekolben 6 in die gewünschte Lage gebracht. Die Kammer 18 der Folgesteuereinrichtung steht über die Leitungen 23, 22 und das Wechselrückschlagventil 21 stets mit der Hochdruckseite der Hydropumpe 1 in Verbindung. Auf die Wirkungsweise der Folgesteuereinrichtung 7 sei im einzelnen nicht eingegangen, da sie allgemein bekannt ist. Das nachgiebige Glied 12 zwischen Steuerhebel 13 und Steuerschieber 11 sorgt dafür, daß eine Verstellung des Folgekolbens und damit des Steuerschiebers 11 nicht zwangsläufig den Steuerhebel 13 mitnimmt.

In den Druckräumen 31 und 34 des Leistungsbegrenzers 28 herrscht derselbe, nämlich der Hochdruck, solange das Druckbegrenzungsventil 38 geschlossen ist, und zwar über die Leitungen 22 und 25. Der Ventilschieber 30 wird dann durch die Feder 35 in der rechten, dargestellten Endlage gehalten und sperrt die Verbindung zwischen den Bohrungen 45 und 47.

Übersteigt der Förderdruck der Hydropumpe den am Druckbegrenzungsventil 38 eingestellten Wert, so öffnet dieses, und es strömt Druckmittel aus dem Druckraum 31 über die Leitung 22 und den Druckraum

34 über das Druckbegrenzungsventil 38 ab. Dabei entsteht an der Drossel 33 ein Druckabfall, welcher bewirkt, daß nun die Druckkraft auf die rechte Stirnfläche des Ventilschiebers 30 diejenigen Kräfte (Federkraft + wirksamer Druckmitteldruck im Druckraum 34) auf die linke Endfläche übersteigt. Der Ventilschieber wird dadurch gegen die Kraft der Feder

35 nach links verschoben.

Infolge dieser Verschiebung kommt die Kammer 17 der Folgesteuereinrichtung über die Leitung SZ die Bohrung 51 und den Kanal 40 in Verbindung mit der Ausnehmung 39 am Ventilschieber, und weiter über diese und die Leitung 48 mit der Leitung 3, die Niederdruckleitung ist Der Druck in der Kammer 17 fällt, weil der Zustrom von Druckmittel aus der Kammer 18 über die Drossel 19 im Kanal 16 des Folgekolbens verzögert erfolgt Die auf die Ringkolbenfläche des

ίο Folgekolbens aus der Kammer 18 wirkende Kraft wird damit größer als die auf die große Stirnfläche wirkende Kraft, und der Folgekolben wird nach links verschoben, wodurch er die Hydropumpe 1 bzw. deren Stellglied 5 auf kleineren Hub steuert Der Folgekolben wird so lange und so weit verschoben, bis die Drücke in der Leitung 2 und im Druckraum 31 des Leistungsbegren zers 39 zu fallen beginnen. Dann bewegt sich der Ventilschieber 30 etwas nach rechts und drosselt den Abfluß aus der Kammer 17 der Folgesteuereinrichtung an, bis sich eine neue Gleichgewichtslage eingestellt hat, in der Folgekolben 6 und Ventilschieber 30 in Ruhelage verharren.

Beim Verschieben des Folgekolbens während der Einwirkung der Leistungsbegrenzung gab das nachgiebige Glied 12 für die willkürliche Steuerung der Hydropumpe elastisch nach.

Übersteigt der Druck in der Leitung 2 sehr schnell einen festgelegten oberen Grenzwert (z. B. in wenigen ms), so arbeitet der Leistungsbegrenzer nach Art eines vorgesteuerten Druckbegrenzungsventils. Das Druckbegrenzungsventil 38 öffnet sich wiederum und läßt Druckmittel aus den Druckräumen 31 und 34 ausströmen. Wit oben beschrieben wird auch jetzt die Kammer 17 der Folgesteuereinrichtung mit der Ausnehmung 39 und der den Niederdruck führenden Leitung 3 verbunden. Wegen der Trägheit der Verstelleinrichtung verringert sich jedoch der Hubraum der Hydropumpe dadurch allein nicht schnell genug. Der Förderdruck würde demzufolge nicht rasch genug abfallen. Der weiterbestehende Druckanstieg in der Leitung 2 und damit im Druckraum 31 hat zur Folge, daß der Ventilschieber 30 soweit nach links verschoben wird, bis die linke Steuerkante 39' der Ausnehmung 39 in den Bereich der Ringnut 44 gelangt ist. Dadurch wird aber die Hochdruckseite der Hydropumpe unmittelbar mit ihrer Niederdruckseite mehr oder weniger stark gedrosselt verbunden, wodurch ein weiteres Ansteigen des Druckes verhindert wird.

Der Folgekolben 6 der Folgesteuereinrichtung hat sich währenddessen auch, wie oben beschrieben, immer weiter nach links bewegt und die Hydropumpe auf kleineren Hubraum gesteuert. Fällt infolgedessen dann der Förderdruck ab, so bewegt sich der Ventilschieber 30 nach rechts und unterbricht die Verbindung zwischen den Leitungen 2 und 3.

Befindet sich das Stellglied 5 der Hydropumpe nicht wie bisher in der dargestellten Stellung, sondern in der entgegengesetzten (gestrichelt), so ist nun bei gleichbleibender Drehrichtung der Hydropumpe die Leitung 3

ho Hochdruckleitung und die Leitung 2 Niederdruckleitung. Beim Erreichen des Einstelldruckes am Druckbegrenzungsventil 38 bewegt sich auch jetzt der Ventilschieber, wie oben beschrieben, nach links. Er verbindet ebenfalls die Kammer 17 mit der Ausneh-

<\s mung 39 und der Leitung 3, die jetzt aber Hochdruckleitung ist. Der Druck aus der Leitung 3 pflanzt sich über die Leitung 48, die Ausnehmung 39, den Kanal 40 und die Bohrune 51 in die l.eitunp 52 iinH Hie Kammer 17

fort. Durch den nun in dieser Kammer ansteigenden Druck wird der Folgekolben nach rechts verschoben, wodurch er die Hydropumpe auf kleineren Hubraum steuert, bis der Förderdruck wieder auf den gewünschten Wert sinkt. <j

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Steuereinrichtung für eine hubveränderbare Hydromaschine (Pumpe oder Motor), mit einem durch einen Steuerschieber willkürlich betätigbaren Folgekolben, dessen eine Seite vom Hochdruck der Hydromaschine und dessen andere Seite vom gesteuerten Druck beaufschlagt ist und bei der die Stellung des Folgekolbens durch einen ebenfalls von der Hochdruckseite beaufschlagten Leistungsbegrenzer derart übersteuerbar ist, daß bei Erreichen oder Oberschreiten eines Grenzwerts des Druckes auf der Hochdruckseite der Hub der Hydromaschine (Pumpe oder Motor) verringert oder vergrößert wird und der Leistungsbegre.nzer einen in einer Gehäusebohrung dicht gleitenden Ventilschieber hat, dessen eine Stirnseite einen unmittelbar mit der Hochdruckseite in Verbindung stehenden ersten Druckraum, seine andere, von einer Feder zusätzlich belastete Stirnseite einen zweiten Druckraum begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckraum, der über eine Drossel (33) ebenfalls mit der Hochdruckseite verbunden ist. Verbindung zu einem Druckbegrenzungsventil (38) hat, daß am Umfang des Ventilschiebers (30) eine Ausnehmung (39) angeordnet ist, die bei sehr raschem Druckanstieg in einer bestimmten Stellung desselben zwei in die Steuerbohrung mündende Bohrungen (45,47) verbindet, von denen die eine mit der Hochdruckseite, die andere mit der Niederdruckseite in Verbindung steht, und daß von der Ausnehmung (39) ein Kanal (40) ausgeht, der an der Oberfläche des Ventilschiebers (30) mündet und der in der Entlastungsstellung desselben die vom gesteuerten Druck beaufschlagte Folgekolbenseite (Kammer 17) mit der Hoch- oder Niederdruckseite verbindet.