DE2362093A1

DE2362093A1 - Drehmoment-regeleinrichtung fuer eine verstellbare pumpe

Info

Publication number: DE2362093A1
Application number: DE2362093A
Authority: DE
Inventors: Paul Bosch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-12-14
Filing date: 1973-12-14
Publication date: 1975-06-19
Also published as: JPS5091801A

Description

R 18 88

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, STUTTGART Drehmoment-Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe

Die Erfindung betrifft'eine Regeleinrichtung für eine ver-. stellbare Pumpe zum Konstanthalten des Produktes aus Förderdruck und Fördervolumen (Drehmomentregler), wobei der,Förderdruck über einen Meßkolben auf einen Reglerhebel einwirkt, auf den entgegen dieser Kraft eine Gegenkraft wirkt und der ein Steuerventil betätigt, welches einen Druekraum für einen das Stellglied der Pumpe betätigenden, druckbeaufschlagten Verstellkolben steuert.

Bei einer derartigen, bekannten Regeleinrichtung wirkt die Feder als Druckkraft auf den Reglerhebel ein, die Hebellängen sind" relativ groß, so daß auch große Kräfte für die Regelvorgänge notwendig sind; die Anzahl der Gelenke ist ebenfalls beträchtlich. Hierdurch wird die Einrichtung aufwendig, voluminös, und durch große Reibungskräfte leidet die Regelgenauigkeit. . ■■ - -

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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Regeleinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die Kräfte klein gehalten werden können, die Hebelarme, Zahl der Gelenkstellen und Reibungseinflüsse klein sind, so daß eine sehr gute Regelgenauigkeit erreicht wird.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Gegenkraft durch ein reibungsarmes, mit dem Verstellkolben verbundenes Wälzglied auf den Reglerhebel übertragen wird und daß die Regeleinrichtung' eine Feder enthält, die den Sollwert des Drehmoments vorgibt und nur mit einem Drehmoment auf den Reglerhebel einwirkt. . ■

Das hat den Vorteil, daß die auf den Reglerhebel einwirkende Zahl der Kräfte gering gehalten werden kann.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der anschließenden Beschreibung, der Zeichnung und den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. 1 ' eine Regeleinrichtung in vereinfachter Darstellung,

Fig. 2 einen Schnitt längs II-II der Fig. 1, Fig. 3 und 4- Abwandlungen einer Einzelheit nach Fig. 1, Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Regeleinrichtung.

In Fig. 1 ist mit 10 eine verstellbare Pumpe, insbesondere eine Radialkolbenpumpe, bezeichnet, deren Verstellglied 11 mit Hilfe zweier^Forderdruck beaufschlagten Kolben 12, 13 einstellbar ist. Das Verstellglied 11 ist ein verschiebbarer Hubring, innerhalb dessen ein Rotor 14 angeordnet ist, der in radialen Bohrungen Kolben 15 aufnimmt, welche am Innendurchmesser des Hubrings

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gleiten. Die Verstellkolben 12, 13 wirken an einander diametral gegenüberliegenden Punkten' auf den .Hubring 11 ein. Die Querschnitt sf lache des V" er st eil korb ens. 13 ist wesentlich größer als' diejenige des Verstellkolbens 12. . -.:-.--

Der Verstellkolben 12 ist in einer Gehäusebohrung 16 dicht gleitend geführt, von- der eine Bohrung bzw. Leitung 17' zur Druckseite der Pumpe 10 führt; die Leitung. 17' zweigtvon der Pumpenförderleitung 17 ab. Der Verstellkolben 13 ist in einer Gehäusebohrung 18 dicht gleitend geführt, von der ebenfalls eine Bohrung 19 zu einer Gehäusebohrung 20 führt, in der ein Steuerschieber 21 dicht gleitend geführt; ist.

Am Kolben 13 ist ein Bolzen 23 befestigt. Eine sich am Regiergehäuse abstützende Feder 24 drückt . _; den Kolben 13 an den Hubring. An dem aus dem Gehäuse herausragenden Teil des Bolzens 23 sind zwei Kugellager 25, 26 auf einer Achse 27 gelagert., ""..-:■: welche im Bolzen 23 fest angeordnet ist. Auf den Kugellagern 25, 26 stützt sich ein Reglerhebel -28 ab, der aus zwei Seitenteilen 29, 30 und einem diese verbindenden Zwischenteil 31 besteht. In einer dreieckförmigen Kerbe 32 des Zwischenteils stützt sich eine Schneide 33 ab, welche an einem MeßköIben 34 fest angeordnet ist, welcher in einer Bohrung 35 dicht gleitend geführt ist. Ton der Bohrung 35 führt eine Leitung 36 zurLeitung 17'. Dadurch ist der Kolben 34- stets von der Druckseite der Pumpe 10 beaufschlagt.

Am-Seitenteil 30 des Reglerhebels 28 befindet sich eine Bohrung 37, in welcher das eine Ende einer Drehfeder 38 fest angeordnet ist. Die Drehfeder 38 besitzt an ihrem entgegenge- . '■-'--setzten Ende einen Hebel 39, welcher gehäusefest gelagert ist. Auf' den Hebel 39 wirkt eine gehäusefest angeordnete Schraube 40 ein, durch welche die Vorspannung der Drehfeder veränderbar ist. Durch Verspannen der Drehfeder; wird dem Regler das von, der Pumpe zu erzeugende Drehmoment vorgegeben.

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Der Steuerschieber 21 ist über ein Federgelenk 41 mit dem Reglerhebel 28 verbunden. Der Steuerschieber 21 besitzt drei kolbenartige Teile 42, 43, 44. In die Schieberbohrung 20 münden drei Bohrungen 45, 46, 47. In die Bohrung 46 mündet eine von der Druckseite der Pumpe kommende Leitung 48. Von der Bohrung 45 führt die Leitung 19 zu der den Verstellkorben aufnehmenden Bohrung 18, und von der Bohrung 47 führt eine Leitung 49 zu einem Behälter 50·

Durch die Regeleinrichtung wird das Produkt von Förderdruck und Fördervolumen der Pumpe 10 konstantgehalten. Von der Pumpe 10 gefördertes Druckmittel fließt über die Leitung 17 zum Verbraucher und über die Leitung 17' zum Verstellkolben 12, der damit stets vom Förderdruck der Pumpe beaufschlagt ist. Ist der Steuerschieber 21 durch die Wirkung der Drehfeder nach oben verschoben, so kann von der Pumpe 10 gefördertes Druckmittel über die Leitung 48 und die Bohrung 46 zur Bohrung 45 und von dieser über die Leitung 19 zu der den Verstellkolben 13 aufnehmenden Bohrung 18 strömen. Da die Fläche des Kolbens 13 wesentlich größer ist als die des Kolbens 12, wird nun der Hubring 11 entgegen der Kraft des Kolbens 12 verschoben. Hatte er zuvor eine kleine Exzentrizität nach links, so bewegt er sich .nun weiter nach links und stellt die Pumpe auf größere Exzentrizität und größeres Fördervolumen ein. Befindet sich der Steuerschieber 21 in Neutralstellung, so verdeckt sein Bund 43 die Bohrung 45, so daß kein Druckmittel zum Verstellkolben 13 oder von ihm weg fließen kann. Verstellkolben und Hubring bleiben demzufolge stehen. Ist der Steuerschieber 21 durch den Meßkolben 34 nach unten verschoben worden, so fließt Druckmittel von der Bohrung 18 über die Bohrungen 19, 45 und 47 zum Behälter 50 ab; der Druck auf den Verstellkolben fällt. Der Verstellkolben 12 schiebt nun den Hubring 11 nach rechts.«Die Exzentrizität des Hubrings 11 und das Fördervolumen der Pumpe werden verkleinert. Dadurch wird auch der Verstellkolben 13 samt dem Bolzen 23 mit den Kugellagern 25, 2Θ nach rechts verschoben.

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Der Meßkolben 34 ist über die Leitungen .17' ,. 36 stets vom' !Förderdruck der Pumpe "be auf schlagt. Seine Schneide 33 übt auf den Reglerhebel 28 eine Kraft aus. Befinden sich die Kugellager 25, 26 links vom Wirkort des Meßkolbens. 34 auf den Reglerhebel 28, so wird dieser durch die Meßkolbenkraft im Uhrzeigersinn versehwenkt, wobei er über das Federgelenk 41 den Steuerschieber nach unten zieht. Dadurch kann Druckmittel aus der Bohrung 18 über die'Leitung 19 und die Bohrung 45 zur Bohrung 47 und die Leitung 49 zum Behälter 50 abströmen. Der Druck in der Bohrung 18 fällt nun, so daß der Verstellkoiben 12 den Hubring 11 nach rechts verschieben kann. Dadurch nähert sich die Achse 27 mit den Kugellagern 25,· 26 dem Wirkort des Meßkolbens 34. Die Meßkolbenkraft und die Stützkraft der Kugellager 25, 26 bilden ein Kräftepaar, das den Hebel 28 so lange im Uhrzeigersinn verdreht,.bis Gleichgewicht am Hebel zwischen diesem Kräftepaar und dem Rückstellmoment der Dreh- ^: feder 38 erreicht ist. Bis zum Erreichen des Gleichgewichts ist der Steuerschieber 21 nach unten verschoben, und es verschieben sich Yerstellkoiben 13, Hubring -11 und Kugellager 25, 26 nach rechts. Dabei wird das Kräftepaar kleiner. Nach Erreichen des Gleichgewichts wird der Steuerschieber in Neutralstellung verschoben, Verstellkolben 13 und Hubring 11 bleiben stehen. Steigt der Förderdruck durch entsprechende Belastung eines Verbrauchers weiter an, so versehwenkt der'Meßkolben den Reglerhebel 28 im Uhrzeigersinn, und der zuvor geschilderte Vorgang tritt wieder ein. Fällt der Förderdruck, so wird die Kraft am Meßkolben 34 kleiner, und die Drehfeder 38 schwenkt den Reglerhebel 28 entgegen dem Uhrzeigersinn, worauf der Steuerschieber 21 nach oben geschoben wird, Verstellkolben 13... und Hubring 11 werden nach links auf größeres Fördervolumen gesteuert. Durch Verschieben des Hubrings 11 ändern sich der Hebelarm a zwischen der Schneide 33 und der Achse 27 und das Moment des Kräftepaars aus Meßkolbenkraft und Stützkräft der Kugellager 25, 26. . '

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In einem Diagramm mit dem Förderdruck als Abszisse und dem Fördervolumen als Ordinate ergibt sich eine Hyperbel, auf der die Bedingung ρ * V = konst. erfüllt ist.

Weil der Reglerhebel 28 nur zwei mit Reibung behaftete Gelenke hat und beide Gelenke lediglich durch die Meßkolbenkraft, nicht aber durch die Kraft der Rückstellfeder belastet sind, kann mit sehr kleinen Hebellängen a und sehr kleinen Hubringstellwegen ausreichende Regeigenauigkeit erreicht werden. Voraussetzung dafür ist das Einleiten eines reinen Rückstellmoments in den Reglerhebel. Durch Verstellen der Schraube 40 kann das Drehmoment der Pumpe verändert werden, d.h. der Sollwert des Drehmoments wird durch die Drehfeder 38 bestimmt.

Anstelle der Drehfeder nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 kann auch eine Biegefeder 51 nach Fig. 3 treten, deren eines Ende umgebogen ist und in einen Schlitz 52 am Reglerhebel 28 greift, während ihr anderes Ende in einem verdrehbaren, gehäusefesten Bolzen 53 angeordnet -ist. Durch Verdrehen des Bolzens über einen Hebel 54 kann die Vorspannung der Feder 51 geändert werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 ist am Hebel 28 eine Welle 55 fest angeordnet, auf deren anderem Ende ein im Gehäuse kugelgelagerter Hebel 56 befestigt ist. Auf diesen wirkt eine Druckfeder 57 ein, deren Vorspannung durch eine Schraube 58 veränderbar ist. Auch dadurch wird erreicht, daß auf den Reglerhebel von der Feder her nur ein Drehmoment ausgeübt wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 5 ist der Reglerhebel mit 60 bezeichnet. Er stützt sich wiederum an den Kugellagern 25, 26 des Bolzens 23 ab, die nun aber oben liegen. Entgegen der hierdurch ausgeübten Kraft wirkt wieder die eines Meßkolbens 61 (nun von unten her) , der an seinem aus dem Gehäuse herausragenden Ende einen zylindrischen Wälzkörper 62 trägt, welcher fest mit dem Meßkolben verbunden ist. Um diesen Wälz-

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körper ist ein Band 63 gewickelt, das an der Unterseite/des / Reglerhebels 60 entlangführt, um sein dem Hubring abgewandtes, abgerundetes Ende verläuft und sich nach oben erstreckt, wo es an einer am Steuerschieber 21 befestigten Stange-64 mit Hilfe einer Schraube 65 befestigt ist. Am unteren, entgegengesetzten Ende des Fortsatzes ist ein zweites Band 66 eben-' falls mit Hilfe einer Schraube 67 befestigt, welches sich/ ebenfalls "wieder zum Reglerhebel 60 hin erstreckt und nun um - · sein abgerundetes Ende herum zur Oberseite verläuft, wo es mit einer Schraube 68 befestigt ist. Auf diese Weise wird der Steuerschieber 21 spielfrei mit dem Reglerhebel 60 gekoppelt. Er bewegt den Steuerschieber spielfrei je nach,Verschwenkungswin- " kel des Reglerhebels durch den Zug im Band. Wenn der Reglexhebel verschwenkt wird, wälzt er sich durch diese Anordnung _: des Bandes auf dem Wälzkörper ,62 ab. Ein tangentiales Verschieben zwischen dem Hebel und dem Wälzkörper 62 wird durch das Band verhindert. Um ein Gleiten zwischen diesen beiden Teilen auszuschließen, fällt die-neutrale Ebene des Bandes in die Wälzflächen des Reglerhebels 60 und des Wälzkörpers 62. Der Hebel 60 und der nicht mitdrehende Walzkörper 62, verbunden durch das Band 63, bilden ein unempfindliches Gelenk. Die Funktion " der Regeleinrichtung ist wiederum genau dieselbe wie oben beschrieben, so daß hierauf nicht nochmals eingegangen ist. Die zwei Bänder sind mit Vorspannung montiert.

Der Reglerhebel kann als einarmiger oder zweiarmiger Hebel oder auch als Winkelhebel ausgebildet sein. Anstelle eines Bandes kann auch ein Draht oder ein anderes Zugmittel treten. Z Die geschilderte Regeleinrichtung eignet sich besonders gut für Pumpen, die kurzhubig sind und damit geringe Verstellwege aufweisen, z.B. Radialkolbenpumpen oder Flügelpumpen. .

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Claims

Ansprüche

(1.^Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe zum Konstanthalten des Produktes aus Förderdruck und Fördervolumen (Drehmomentregler), wobei der Förderdruck über einen Meßkolben auf einen Reglerhebel einwirkt, auf den entgegen dieser Kraft eine Gegenkraft wirkt und der ein Steuerventil betätigt, welches einen Druckraum für einen das Stellglied der Pumpe betätigenden, druckbeaufschlagten Verstellkolben steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkraft durch ein reibungsarmes, mit dem Verstellkolben (13) verbundenes Wälzglied (25, 26) auf den Reglerhebel (28, 60) übertragen wird und daß die Regeleinrichtung eine Feder (38, 50, 56) enthält, die den Sollwert des Drehmoments vorgibt und nur mit einem Drehmoment auf den Reglerhebel einwirkt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (38) als Drehstabfeder ausgebildet ist, deren Vorspannung einstellbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine auf einen einarmigen Hebel (55) wirkende Druckfeder (56) ist, der die Kraft dieser Feder über eine Welle (54) als Drehmoment auf den Reglerhebel (28) überträgt.

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4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder als gewickelte Biegefeder (50) ausgebildet ist, deren eines Ende in einen Mitnehmer (51) sei Reglerhebel (28) greift und deren gehäuseseitiges Ende verdrehbar angeordnet ist. .-■'■-■"■'-
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1' bis 4, dadurch" gekennzeichnet, daß am Meßkolben (34) ein Schneidengelenk (33) oder ein Wälzlager (62) angeordnet ist, wodurch die Druckkraft reibungsarm auf den Reglerhebel (28) übertragen wird. \
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellkolben (-13) einen Fortsatz (23) hat, der aus dem Reglergehäuse herausragt und an dessen Ende mindestens eine-Rolle oder ein Wälzlager (25» 26) angeordnet ist, das auf den Reglerhebel einwirkt.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerschieber (21) über ein quer zur Hauptkraftrichtung federndes Gelenk (41) mit dem Reglerhebel verbunden~ist. -
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche^ bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Reglerhebel (60) Zugmittel (63» 65) angeordnet sind, über welche der Steuerschieber (21) spiel-

• frei mit dem Reglerhebel verbunden ist«, .·

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9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel aus zwei Bändern (63, 65) besteht, von denen das eine (63) mit Vorspannung einerseits am Steuerschieber (21) und um den Reglerhebel herumführend an einem mit dem Meßkolben (61) fest verbundenen Wälzkörper (62) befestigt ist, das andere ebenfalls mit Vorspannung einerseits am Steuerschieber (-21), andererseits am Reglerhebel befestigt ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Reglerhebel (28, 60) als gerader einoder'zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, dessen Längsachse senkrecht verläuft zu den Achsen von Steuerschieber und Meßkolben.

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