DE2141724A1

DE2141724A1 - Steuer- und regeleinrichtung fuer eine hydropumpe

Info

Publication number: DE2141724A1
Application number: DE2141724A
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Van Kolk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1971-08-20
Filing date: 1971-08-20
Publication date: 1973-03-01
Also published as: GB1368664A; FR2151317A5; JPS4830101A; US3788773A

Description

10.8.71

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart

Steuer- und Regeleinrichtung für eine Hydropumpe

Die Erfindung betrifft eine Steuer- und Regeleinrichtung für eine von einer Brennkraftmaschine angetriebene verstellbare Pumpe mit einer proportional zu dieser angetriebenen Hilfspumpe, die zum Vorsorgen eines Regelkreises dient und deren gesamte Fördermenge über eine Drosselstelle fließt, wobei die an der Drosselstelle erzeugte Druckdifferenz zum Begrenzen des Drehmomentbedarfs der Pumpe benutzt wird, um damit die Brennkraftmaschine* vor dem Abviürgen zu sichern.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art, wie sie für das hydrostatische Getriebe eines Fahrzeugantriebs vorgesehen ist, wird vorn Fahrhebel aus·sowohl die Übersetzung des Getriebes, wie auch die

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Antriebsleistung der Brennkraftmaschine bestimmt (GB-PS 1 067 162). Eine derartige Einrichtung verhindert wohl das Abwürgen der Brennkraftmaschine bei Überlastung, die Einrichtung hat aber den Nachteil daß sie kompliziert ist und daß die Leistung der Brennkraftmaschine häufig nicht voll ausgenützt werden kann.

Es ist auch bekannt, bei''einem mit einem hydrostatischen Getriebe ausgerüsteten Fahrzeug an die Brennkraftmaschine ein Drehzahlmeßgerät anzuschließen, das bei Erreichen einer oberen kritischen Drehzahl der Brennkraftmaschine auf eine Steuereinrichtung einwirkt, welche die Pumpe des hydrostatischen Getriebes so einstellt, daß die Brennkraftmaschine entlastet wird (DT-PS 1 286 b6j>). Auch diese Einrichtung ist durch. Verwendung eines Drehzahlmeßgeräts teuer und kompliziert im Aufbau und vermag die Brennkraftmaschine im unteren Drehzahlbereich nicht vor dem Abwürgen zu schützen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuer- und Regeleinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und die Brennkraftmaschine vor Überlastung im unteren Drehzahlbereich sichert.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Druckdifferenz an einem von einer Regelfeder beaufschlagten ersten · Steuerventil wirksam ist, das einerseits mit zwei von einem Stcllhebel betätigbaren Ventilen, die zum Einstellen der Fördermenge der Pumpe dienen, zusammenwirkt, andererseits mit einer hydraulisch beaufschlagten Einrichtung für das Stellglied der Pumpe.

Eine derartige Einrichtung eignet sich insbesondere für Brennkraftmaschinen, die lastabhängig geregelt werden, wie z. B. Otto-Motoren mit Vergaser, und läßt sich besonders gut fernbetätigen.

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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die hydraulisch beaufschlagte Einrichtung mit einem Gestänge zusammenwirkt, das einerseits mit dem Stellglied derPumpe verbunden ist, andererseits mit einem zweiten Steuerventil, das den Zu- und Abfluß von Druckmittel zu Stelleinrichtungen des Stellglieds der Pumpe steuert.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Unteransprüchen und der Zeichnung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt eine Steuer- Und Hegeleinrichtung für eine Hydropumpe in schematischer Darstellung.

Von einer Brennkraftaiäschine 1 ist eine verstellbare und umkehrbare Axialkolbenpumpe 2 angetrieben* deren Kolben sich auf einer Schwenkscheibe 3 abstützen. Die Brennkraftmaschine kann ein Dieselmotor, ein Vergasermotor oder eine Gasturbine sein, Ah die Pumpe 2 .ist eine Hochdruckleitung 4 angeschlossen, in der eine Drossel 5 angeordnet ist. Vor der Drossel zweigt eine Leitung 6 ab, die an die eine Stirnseite eines Steuerventils 1 führt* An die andere Seite des Steuerventils führt eine ebenfalls Von der Leitung 4 ausgehende Leitung 8_t die aber hinter der Drosselstelle mündet* Von dieser Seite ä her vflrkt auf das Steuerventil auch eine Feder 9*

An das Steuerventil ? ist eine Leitung 10 angeschlossen, die einerseits zu einem Behälter 11, andererseits zu einer Bohrung 12 führt, in der ein Kolben 13 dicht gleitend geführt; ist. Dieser begrenzt einen Druekraum lh_t in dem auch eine auf den Kolben «einwirkende Feder 15 angeordnet ist* Der Kolben Tß ist über eine Stange 16 mit der Schwenkscheibe 3 verbunden, die um ein gehäusefestes Lager IY schwenkbar ist.

Gegenüber der Ätaenkstelle der Stange 16 an der Schwenkscheibe ist · an dlesö noch ein** Stange 18 angelenkt, die mit einem Kolben 19 ver-

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. bunden ist, der dicht gleitend in einer Bohrung 20 geführt ist und dort einen Druckraum 21 begrenzt, in dem eine auf den Kolben einwirkende Feder 22 angeordnet ist.

An die Pumpe 2 ist eine Saug- oder Niederdruckleitung 23 angeschlossen, die entweder zu einem Behälter führt oder *in geschlossenem Kreislauf mit einem Hydromotor verbunden ist.

In die Bohrung 20 mündet eine Leitung 24, die zu einem Steuerventil 25 führt, das drei Schaltstellungen I, II und III einzunehmen vermag. An das Steuerventil ist auch noch eine Leitung 2.6 angeschlossen, die mit der Leitung 10 verbunden ist. In der Leitung. 26 ist eine Drosselstelle 27 angeordnet. Weiterhin führt vom Steuerventil 25 eile Leitung 28 zu einem Behälter 29.

Das Steuerventil 25 ist über ein Gestänge 30, 31, 32 mit der Schwenkscheibe 3 verbunden. Am Gestängeteil 31 ist eine Stange angelenkt, die mit einem zweiarmigen Hebel 34 verbunden ist, der um ein gestellfestes Lager 35 schwenkbar ist. Der Hebel J>k kann als Steuerhebel für die Pumpe 2 dienen, in^dem er das Steuerventil 25 aus seiner Neutralstellung verschiebt.

« An den Hebel J>k legen sich die beiden Stirnseiten zweier Kolben .36, 37. Der Kolben 36 ist in einer Bohrung 38 geführt und begrenzt einen Druckraum 39* dem eine auf den Kolben 36 einwirkende Feder 4o angeordnet ist. Der Kolben 37 ist. in einer Bohrung 4l geführt und begrenzt dort einen Druckraum 42, in der eine auf den Kolben 37 einwirkende Feder 43 angeordnet ist. Die beiden Kolben 36 und sind achsgleich angeordnet.

Von der Bohrung 38 führt eiße Leitung 44 zu einem Steuerventil 45, das zwei Schaltstellungen I und II einzunehmen vermag. Von der Bohrung 4l füftrt eine Leitung 46 ebenfalls zum Steuerventil 45. An die eine Stirnseite des Steuerventils 45 führt eine Leitung 47, an "

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die andere Stirnseite führt eine Leitung 48. Beide Leitungen münden in eine Leitung 49, die von einer Hilfspumpe 50 gespeist wird. Zwischen den beiden Mündungsstellen der Leitung 47 und 48 in die Leitung 49 ist in dieser eine Drosselstelle 51 angeordnet. Um diese Drosselstelle herum führt eine Leitung 51' mit einem Rückschlagventil 51", das sich in Förderriehtung der Hilfspumpe 50 zu öffnen vermag. Auf das Steuerventil 45 wirkt eine Reglerfeder 52 ein, deren Wirkrichtung dieselbe ist wie der in der Leitung 47" auf das Steuerventil 45 wirkende Druck. Die Drosselstelle 51 kann zweckmäßigerweise verstellbar ausgebildet sein. '

Die Leitung 49 ist mit einer Leitung 53 verbunden, die einerseits zur Niederdruckseite eines Hydromotors führen kann und die andererseits zu einer Leitung 54 führt, die an zwei Ventile 55, 56 angeschlossen ist. Diese Ventile werden über Federn 57* 58 von einem Steuerhebel 59 betätigt. Beide Ventile stehen über Leitungen 60, 6l mit einem Behälter 62 in Verbindung. Vom Ventil 55 führt eine Leitung 63 zum Steuerventil 45 und vom Ventil 56 führt eine Leitung 64 ebenfalls dorthin.

Der Steuerhebel ist um ein gestellfestes Lager 65 verschwenkbar,, und die beiden Federn 57* 58 stützen sich an einem Querarm 66 " ■ ä des Steuerhebels ab.

Von der Leitung 53 führt eine Leitung 67 zum Steuerventil 25. In der Leitung 67 ist eine Drossel 68 angeordnet, während in der Leitung 53 hinter der Einmündung der Leitung 49 in diese eine Drossel 69 angeordnet ist*

Der Hebel 34 und der Steuerhebel 59 sind so gekoppelt, daß sich der Hebel 34 bei Betätigung des Steuerhebels 59 proportional zu diesem verstellt. Der Hebel J>k dient zur direkten mechanischen Verstellung der Pumpe 2 über das Steuerventil 25.

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Befindet sich das Steuerventil 25 in seiner in der Zeichnung dargestellten Neutralstellung, so sind die beiden Druokräume 14, 21 der Bohrungen 12, 20 miteinander und mit dem Behälter 29 verbunden. Die Druckräume14 und 21 sind damit drucklos, so daß die Federn 15, 22 die Kolben 15, 19 in eine Mittelstellung bringen, in welcher der Einstellwinkel der Schwenkscheibe Null ist. Die Pumpe 2 fördert damit kein Druckmittel. Wird der Steuerhebel 54 um das Lager 55 beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt, so wird das •Steuerventil 25 über das Gestänge 50, 51* 55 in. seine Schaltstellung W I gebracht, wobei die Schwenkscheibe als Pestpunkt im Gestänge anzusehen ist. Von der Speisepumpe 50 gefördertes Druckmittel fließt nunmehr über die Leitungen 67, 26 und die Drossel 27 in den Druckraum 14 der Bohrung 12, wodurch der Kolben 15 ausgeschoben wird und die Schwenkscheibe schräg stellt. Dadurch bewegt sich der Kolben 19 in die Bohrung 20 hinein, und das im Druckraum 21 befindliche Druckmittel wird über die Leitungen 24, 28 zürn Behälter 29 verdrängt. Die Hilfspumpe 50 ist proportional zur Pumpe 2 angetrieben.

'iird der Steuerhebel 22 im Uhrzeigersinn verschwenkb (aus der iieutralstellung heraus), so nimmt das Steuerventil 25 seine Schaltete llung III ein, und Druckmittel kann nunmehr in den Druckraum 21 m* fließen und die Sehwenkscheibe in der entgegengesetzten Richtung wie zuvor einstellen.

Handle Fördermenge der Pumpe 1 einen festgelegten Wert überschritten, dann ist die Druckdifferenz an dor Drossel 5 so groij geworden, daß das Steuerventil 7 entgegen tier !Craft der Feder 9 in geöffnete Stellung verschoben wird. Dadurch kann Druckmittel aus dem Druckraum 14 über die Leitung 10 zum Behälter 11 abströmen, und die Sehwenkscheibe wird durch den im Druckraum 21 der Bohrung 20 herrschenden Drück auf geringeren Schwenkv/inuel eingestellt. Diese Fördermengenregelung arbeitet allerdings nur in einer Förderrichtung der Runpe 2.

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Hat die Drehzahl der brennkraftmaschine 1 einen bestimmten VJert erreicht, dann ist die fördermenge der Hilfsptimpe 50 so groß geworden, daß der an der Drosselstelle 51 erzeugte Differenzdruck das Steuerventil 45 in seihe SehaltSteilung II (geöffnete Stellung) verschoben wird. Je nach Sehwenkiage des Steuerhebels 59 ist über eine der Federn 57, 58 eines der ventile 55.» 56 geöffnet. Es sei angenommen, daß das Ventil 55 geöffnet ist* Damit känti von der Hilfspumpe 50 gefördertes Druckmittel über die Leitungen ^3> 54 * 6j>, 46 in den Druckraum 42 der Bohrung 4l einströmen und den Kolben 57 gegen den Kolben 56 verschieben* Das im brückräum 59 befindliche Druckmittel wird über die Leitungen 44> 64 und das Ventil 56 sowie die Leitung 61 in den Behälter 62 verdrängt. Durch das Verschieben des Kolbens 57 ist über den Hebel j54 das Steuerventil 25 in eine solche Sehaltstellung (wie oben beschrieben) Verschoben worden, daß Druckmittel entweder aus dem Druckraum 14 oder 21 ausströmen kann, wodurch die Sehwenkscheibe auf einen durch den Hebel 59 vorgegebenen Sohwenkwinkel eingestellt und damit die Brennkraftmaschine belastet wird. Daraus ist zu erkennehi daß die Einstellung der Pumpe 2'mittels des Hebeis 54 durch das als Drelizähisicherüngsgerät arbeitende Steuerventil 45 mit Drosselstelle 51 und Feder 52 übersteuert werden kann und damit die Brennkraftmaschine vor Überlastung oder Abwürgen gesichert Wird. ■

Durch Verschwenken des Steuerhebels 59 wird jeweils eines der Ventile 55, 56 so eingestellt, daß es die mit der Hiifspumpe 50 verbundene Leitung 55 einerseits mit einem der Druckräurrte 59, 4j verbindet bzvi. einen dieser Drückräume zürn Behälter 62 entlastet. Daraus ist zu erkennen, daß hier eine Fernbetätigung;der Pumpe 2 vorliegt. Das Steuerventil 45 wird erst dann in seine Durchgafigsstaiung II verschoben, wenn eine bestimmte untere Lastdr'ehzähl der Brerinkraftma-Bchine 1 überschritten ist-. t5t-r Steuerö&hiöbfer desvSteuervfenbils besitzt eine negative ÜberdöckÜhgj; wöäüröh b^iirkt wiidj daß die · Pumpe 2 selbsttätig zürückßehViehkbh kährii sobald die Mihimäldrehzahl ·

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der Brennkraftmaschine unterschritten wird. Die Stellung des Steuerhebels 59 ist dann ohne Einfluß auf das Fördervolumen der I⁵Um pe.

Die Drosseln 68, 69 dienen zur Speisedrucksicherung, wenn die HiIfspumpe auch dazu benutzt wird, in einem hydrostatischen Getriebe mit geschlossenem Kreislauf den Niederdruck sicherzustellen (sogenannte Speisedrucksicherung). Im unteren kritischen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine wird die Pumpe rauf IJullforderung geschwenkt.

Das Rückschlagventil 50" hat folgenden Zweck. Es ist auf einen Öffnungsdruck eingestellt, der um ein geringes größer ist als der Differenzdruck, bei dem das Steuerventil ^5 anspricht. Bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine wäre nämlich der Differenzdruck an der Blende sehr groß., was eine spürbare Verlustleistung zur Folge hätte. Ist der Ansprechdruck des Steuerventils erreicht und steigt die Drehzahl der Brennkraftmaschine weiterhin an, so öffnet sich das Rückschlagventil und Druckmittel kann über.die Leitung 51' in die Leitung 69 strömen.

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Claims

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Ansprüche:

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l.J Steuer- und Regeleinrichtung für eine von einer Brennkraftmaschine angetriebene verstellbare Pumpe mit einerproportional zu dieser angetriebenen Hilfspumpe, die zum Versorgen eines Regelkreises dient und deren gesamte Fördermenge über eine Drosselstelle fließt, wobei die an der Drosselstelle erzeugte Druckdifferenz zum Begrenzen des Drehmomentbedarfs der Pumpe benutzt wird, um damit die Brennkraftmaschine vor dem Abwürgen zu sichern, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz an einem von einer Regelfeder (52) beaufschlagten ersten Steuerventil (45) wirksam ist, das einerseits mit zwei von einem Stellhebel (59) betätigbaren Ventilen (50, 56), die zum Einstellen der Fördermenge der Pumpe(2) dienen, zusammenwirkt, andererseits mit einer hydraulisch beaufschlagten Einrichtung (36 bis 43) für das Stellglied (3) der Pumpe.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

hydraulisch beaufschlagte Einrichtung (36 bis 43) mit einem Gestänge (30 bis 3^) zusammenwirkt, das einerseits mit dem Stellglied (3) der Pumpe verbunden ist, andererseits mit einem zweiten Steuerventil (25), das den Zu- und Abfluß von Druckmittel zur Stelleinrichtung (12, 20) des Stellglieds der Pumpe steuert.

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3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Steuerhebel (59) betätigbaren Ventile (55, 56) Druckleitungen von der Hilfspumpe zum Steuerventil (45) oder zu einem Behälter (62) steuern.
4« Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulisch beaufschlagte Einrichtung (36 bis 43) aus zwei druckbeaufschlagten und durch Federn (40, 43) belasteten Kolben (36, 37) besteht, deren aus der Einrichtung herausragende Stirnflächen sich gegen einen Hebel (j4) legen, der mit dem Gestänge, das an das Steuerventil (25) und die Schwenkscheibe (3) der Pumpe angeschlossen ist, verbunden ist.
5» Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Druckleitung (4) der Pumpe zwei mit einem dritten Steuerventil (7) in Verbindung stehende Leitungen (6, 8) angeschlossen sind, daß zwischen den Mündungen dieser Leitungen an die Druckleitung in dieser eine Drosoelstelle (5) angeordnet ist, und daß vom dritten Steuerventil (7) eine Leitung (lO) zur Stelleinrichtung (l4) für das Stellglied (3) der Pumpe und zum zweiten Steuerventil (25) führt.

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6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnctj daß parallel zur Drosselstelle (51) 'ein sich in Förder riehfrung der HüPspumpe (50) öffnendes Rückschlagventil (51") angeordnet ist, dessen öffnungsdruck etwas höher ist als der das Steuerventil (^5) betätigende Differenzdruck.

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