DE2349124A1

DE2349124A1 - Hydraulische verdraengerpumpe mit druckregelung

Info

Publication number: DE2349124A1
Application number: DE19732349124
Authority: DE
Inventors: Werner Brichta
Original assignee: GL Rexroth GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1973-09-29
Filing date: 1973-09-29
Publication date: 1975-04-03
Also published as: DE2349124C2

Description

G.L. Rexroth GmbH

28.9.1973

Akte 121,173

Hydraulische Verdrängerpumpe mit Druckregelung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Verdrängerpumpe mit Druckregelung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Verwendung von mittels Druckregler geregelten Verdrängerpumpen für das Laden von hydraulischen Druckspeicheranlagen hat gegenüber Verdrängerpumpen mit konstantem Verdrängervolumen, bei welchem der Druck innerhalb eines einstellbaren Druckniveaus in der Druckspeicheranlage geregelt wird, indem mittels eines Speicherladeventils der Förderstrom je nach Bedarf der Druckspeicheranlage zugeführt oder mit Restdruck zurück zum Tank geschaltet wird, den Vorteil, daß nur die Ölmenge in Umlauf gebracht wird, die in der Hydraulikanlage zum Konstanthalten des Druckes erforderlich ist. Bei den bekannten druckgeregelten hydraulischen Verdrängerpumpen ist es nachteilig, daß diese während der gesamten Betriebsdauer der Hydraulikanlage gegen den am· Druckregler eingestellten maxiamlen Druck fördern, und zwar unabhängig davon, ob dem System Arbeitsflüssigkeit von den angeschlossenen Verbrauchern entnommen wird oder nicht. Wird über eine längere Zeitspanne keine Arbeitsflüssigkeit entnommen, ergeben sich trotz des hierbei sich einstellenden kleinen Schluckvolumens der Verdrängerpumpe hohe Betriebstemperaturen in letzterer sowie eine Verkürzung deren Lebensdauer und ein Ansteigen deren Lärmentw.icklung.

.509814/0201

Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Verdrängerpumpe trotz kleinem Schluckvolumen gegen den maximal eingestellten Druck arbeitet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verdrängerpumpe mit veränderlichem Verdrängungsvolumen und Druckregelung zu schaffei., die ohne Zuhilfenahme elektrischer Steuergeräte den Druck in einem hydraulischen Kreislauf mit Druckspeicher innerhalb von zwei Schaltpunkten konstant hält und bei Erreichen des oberen Schaltpunktes solange auf drucklosen Umlauf geschaltet ist, bis der Druck in der Hydraulikanlage auf den unteren Schaltpunkt abgesunken ist.

Nach der Erfindung wird dies nach dem Kennzeichen des Anspruches erreicht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung.

-)ie einzige Figur zeigt den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen hydraulischen Verdrängerpumpe mit Druckregelung und einen Teil der Hydraulikanlage.

In der Figur ist mit 1 die Verdrängerpumpe bezeichnet/ deren Verdrängungsvolumen mittels der Schrägscheibe la zu verändern ist. An der Schrägscheibe la ist die Kolbenstange 2a des als Differentialzylinder wirkenden Anstellzylinders 2 angelenkt.

- 3 -509814/0201

Die Verdrängerpumpe 1 saugt über die Saugleitung S vom Tank T die Arbeitsflüssigkeit an und fördert sie in die Druckleitung d. In der Druckleitung d ist ein Rückschlagventil 3 zwischengeschaltet. Nach dem Rückschlagventil 3 führt die Druckleitung d zu den einzelnen nicht gezeigten Steuergeräten der ebenfalls nicht näher dargestellten Hydraulikanlage. Von der Druckleitung d führt nach dem Rückschlagventil 3 eine Leitung 4 zu einem Druckspeicher 5 und eine Leitung 6 zum kolbenstangenseitigen Zylinderraum 2b des Anstellzylinders 2. Von der Druckleitung d führt ferner vor dem Rückschlagventil 3 eine Leitung 8 zum Schaltventil 7 mit den Schaltstellungen a und b. Vom Schaltventil 7 führt eine v/eitere Leitung 9 zum kolbenseitigen Zylinderraum 2c des Anstellzylinders und eine Leitung Io zum Tank T. Zur Dämpfung der Anstellbewegung des Anstellzylinders 2 sind die beiden Zylinderräume 2b, 2c über die Leitung 18 mit Drossel 19 miteinander verbunden. In Richtung der Schaltstellung a ist der Steuerkolben des Schaltventils von einer einstellbaren Feder 11 belastet. Der Federraum der Feder 11 steht über eine Leckölleitung 12 mit der zum Tank T führenden Leitung Io in Verbindung.

In Richtung der Schaltstellung b des Schaltventils ist der

des Schaltventils Steuerkolben mit Steuerfläche F2/hydraulisch beaufschlagt. Zu diesem Zweck ist der vom Steuerkolben begrenzte Steuerraum 7a über die Steuerleitung 13 mit der Leitung 9 verbunden. In der gezeigten Ausgangsstellung a des Schaltventils steht der Steuerraum 7a mit der Druckleitung d vor dem Rückschlagventil 3 in Verbindung und

·· A —

5098H/0?0 1

in der Schaltstellung b mit dem Tank. Der Steuerraum 7a geht in einem Kolbenraum I4agrößeren Durchmessers über, in dem ein Kraftkolben 15 mit einer bolzenförmigen Verlängerung 15a vorgesehen ist. Der mit dem Steuerraum 7a in Verbindung stehende Kolbenraum 14a bildet mit dem Steuerraum 7a eine Raumeinheit und werden demgemäß jeweils vom gleichen Steuerdruck beaufschlagt. Der dem Kolbenraum 14a gegenübeä.iegende Kolbenraum 14b steht über die Steuerleitung 16 mit der Druckleitung d nach dem Rückschlagventil 3 und damit auch mit dem Druckspeicher 5 in Verbindung.

Die Wirkungsweise der Verdrängerpumpe mit Druckregelung ist folgende:

Bei druckloser Hydraulikanlage wird der Kolben 2d mit Kolbenstange 2a des Anstellzylinders infolge der Kraft der im Zylinderraum 2c angeordneten Druckfeder 17 in die gezeigte Endlage verschoben, in der die Schrägscheibe la auf maximales Verdrängungsvolumen der Verdrängerpumpe 1 ausgelenkt ist. Das Schaltventil 7 befindet sich durch die einstellbare Feder 11 in der gezeigten Ausgangsschaltstellung a in der die Leitung 9 mit der Druckleitung d vor dem Rückschlagventil 3 verbunden.ist. Bei Inbetriebnahme der Verdrängerpumpe 1 fördert diese zunächst mit maximaler Fördermenge. Der sich in der Druckleitung d aufbauende Druck entsprechend den von den nicht gezeigten Verbrauchern in der Hydraulikanlage bewirkten Widerständen bzw. bei geschlossenem ebenfalls nicht gezeigten Steuerventilen entsprechend der Vorspannung des Speichers 5, pflanzt sich über die Leitungen 6, 8, 9, 13 und auch in die Zylinderräume 2b, 2c sowie den Steuerraum 7a und den

- 5 5098U/0201

Kolbenräumen 14a, 14b fort. Dadurch, daß infolge des Strömungswider Standes des Arbeitsmittels im Rückschlagventil 3 der Druck in der Druckleitung d nach dem Rückschlagventil geringfügig kleiner ist als in der Druckleitung d vor dem Rückschlagventil, ändert sich während des Druckanstieges weder die gezeigte Lage des Kolbens 2d des Anstellzylinders 2 noch die Lage des Kraftkolbens 15 im mit dem Steuerraum 7a des Schaltventils in Verbindung stehenden Kolbenraumes 14a.Der in der Druckleitung d vor dem Rückschlagventil 3 herrschende Druck wirkt, im Steuerraum 7a auf die Steuerfläche F2 des Steuerkolbens und damit entgegen der Kraft der einstellbaren Feder 11, tibersteigt die sich aus dem Druck und der Steuerfläche F2 des Steuerkolbens an letzterem wirkende Kraft die an der Feder 11 eingestellte Kraft, verschiebt sich der· Steuerkolben aus der Schaltstellung a in die Schaltstellung b. In dieser Schaltstellung ist sowohl die Druckleitung b vor dem Rückschlagventil· 3 als auch der Steuerraum 7a des Schaltventils und der mit dem Steuerraum 7a verbundene Kolbenraum 14a, sowie der Zylinderraum 2c über die entsprechenden Leitungen 8, 9, 13, Io mit dem Tank T verbunden. Durch den im Kolbenraum 14b und in dem Zylinderraum 2b weiterhin herrschenden Druck in der Druckleitung d nach dem Rückschlagventil 3, der in dieser Schaltstellung vom Speicher 5 festgelegt ist, verschiebt sich der Kraftkolben 15 in Richtung des Kolbenraumes 14a und legt sich mit dem bolzenförmigen Ansatz 15a kraftschlüssig an dem Steuerkolben des Schaltventils an und hält diesen in der Schaltstellung. Gleichzeitig verschiebt sich der Kolben 2d gegen die geringe Kraft der Feder 17 in Richtung des Zylinderraumes 2c und'

— ο —

509814/0201

verschwenkt damit mit der Kolbenstange 2a die Schrägscheibe la in Richtung minimaler Fördermenge der Verdrängerpumpe. Dieser Betriebszustand der Verdrängerpumpe,in dem diese mit minimaler Fördermenge zum Tank fördert, ist solange aufrechtzuerhalten, bis der Druck in der Druckleitung d nach dem Rückschlagventil 3 soweit abgesunken ist, daß die aus dem Produkt dieses Druckes und der gegenüber der Steuerfläche F2 des Steuerkolbens größeren Fläche Fl des Kraftkolbens 15 sich ergebende, auf letzterem wirkende Kraft kleiner ist als die den Steuerkolben des Schaltventils in Richtung der Schaltstellung a belastende Kraft der Feder 11. Nach dem Umschalten des Schaltventils aus der Schaltstellung b zurück in die Schaltstellung a, verschiebt sich infolge

wieder wirkenden Pumpendruckes des damit in dem Zylinderraum 2c des Anstellzylinders 2/der Kolben 2d wieder zurück in Richtung des Zylinderraumes 2b und über die Kolbenstange 2a die Schrägscheibe wieder in die Lage maximalen Verdrängungsvolumens der Verdrängerpumpe 1. Der untere Umschaltpunkt des Schaltventils 7 aus der Schaltstellung b in die Schaltstellung a ist durch das Flächenverhältnis aus der Steuerfläche F2 des Steuerkolbens und der Fläche Fl des Kraftkolbens 15 festgelegt. Je größer dieses Verhältnis gewählt wird, umso weiter muß der Druck in der Druckleitung nach dem Rückschlagventil (Speicherdruck) absinken, bis die Verdrängerpumpe durch Umschalten des Schaltventils wieder der Druckleitung nach dem Rückschlagventil, bei gleichzeitigem Ausschwenken auf maximales Verdrängungsvoiumens, zugeschaltet wird. In der Regel weist der Kraftkolben gegenüber dem Steuerkolben des Schaltventils 7 eine um ca. Io % größere vom Steuerdruck zu beaufschlagende Fläche auf.

5098U/0201

Die Erfindung ist nicht an das gezeigte Ausführungsbeispiel gebunden, insbesondere sind für die hydraulische Betätigung des Steuerkolbens des Schaltventils in Richtung der Schaltstellung b auch andere Vorrichtungen denkbar. So kann beispielsweise an Stelle des Kraftkolbens 15 mit Kolbenraum 14, der mit dem Steuerraum 7a des Schaltventils verbunden ist, auch ein kleiner Differentialzylinder verwendet werden, dessen Kolbenstange den Steuerkolben des Schaltventils in Richtung der Schaltstellung b unmittelbar betätigt. Hierbei würde der kolbenseitige Zylinderraum mit der Druckleitung nach dem Rückschlagventil und der kolbenstangenseitige Zylinderraum über das Schaltventil entweder mit der Druckleitung vor dem Rückschlagventil (Schaltstellung a) oder mit dem Tank (Schaltstellung b) verbunden.

5098U/Ü201

Claims

Patentansprüche

(1.!Hydraulische Verdrängerpumpe mit Druckregelung und veränderlichem Verdrängungsvolumen, insbesondere Flügelzellen-, Axialkolben- und Radialkolbenpumpe für den Einsatz in hydraulischen Kreisläufen mit Druckspeicher, wobei die Verstellung des Verdrängungsvolumens mittels eines über ein Steuerventil von Steuerflüssigkeit gesteuerten Verstellzylinders erfolgt und in der Druckleitung zum Speicher ein Rückschlagventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Steuerventil als Schaltventil (7) mit zwei Schaltstellungen (a, b) ausgebildet ist, in dessen einer Schaltstellung (a) der Anstellzylinder (2) in Richtung maximalen Verdrängungsvolumens der Verdrängerpumpe (1) mit der Steuer-

dessen
mittelquelle (d) und in / anderen Schaltstellung (b) mit dem Tank (T) verbunden ist und der Steuerkolben des Steuerventils (7) in Schaltrichtung (a) zur Verbindung des Anstellzylinders (2) mit der Steuermittelquelle (.d) von einer Feder (11) und in Gegenrichtung hydraulisch betätigt ist, wobei zur hydraulischen Betätigung der Steüerkolben mit einem Kraftkolben (15) in Verbindung steht, dessen dem Steuerkolben abgewandter Kolbenraum (14b) unmittelbar mit der mit dem Druckspeicher (5) in Verbindung stehenden Druckleitung (d) nach dem Rückschlag ventil (3) und dessen dem Steuerkolben zugewandter Kolben raum (14a) mit dem vom Steuerventil (7) gesteuerten Zylinderraum (2c) des Anstellzylinders in Verbindung steht.

5098U/0201
2. Hydraulische Verdrängerpumpe mit Druckregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Steuerkolben des Steuerventils (7) zugewandte Kolbenraum (14a) des Kraftkolbens (15) mit dem Steuerraum (Ta) des Steuerkolbens eine Raumeinheit bildet.
3. Hydraulische Verdrängerpumpe mit Druckregelung nach den Ansprüchen »1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der eine Zylinderraum (2d) des Anstellzylinders (2) bei dessen Druckbeaufschlagung die Verdrängerpumpe (1) in Richtung kleineren Verdrängungsvolumen verstellbar ist, unmittelbar mit dem Speicher (5) in Verbindung steht und der andere Zylinderraum (2c) des Anstellzylinders (2) bei dessen Druckbeaufschlagung die Verdrängerpumpe in Richtung größeren Verdrägungsvolumen verstellbar ist, je nach Stellung des Schaltventils (7) entweder unmittelbar mit der Verdrängungspumpe (1) oder mit dem Tank(T) in Verbindung steht.
4. Hydraulische Verdrängerpumpe mit Druckregelung nach den Ansprüchen 1 bis 3 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerkolben des Schaltventils (7) eine solche Ausbildung erhält, daß in der Schaltstellung des Schaltventils,in der der dem Steuerkolben des Schaltventils (7) zugewandte Kolbenraum (14a) mit dem Tank verbunden ist, die Druckleitung (d) vor dejn Rückschlag-

5098 14/020 1

4β

ventil (3) der Verdrängerpumpe (1) ebenfalls mit dem Tank (T) in Verbindung steht.