DE2516765A1

DE2516765A1 - Regelbare fluegelzellenpumpe

Info

Publication number: DE2516765A1
Application number: DE19752516765
Authority: DE
Inventors: Joerg Dantlgraber
Original assignee: GL Rexroth GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1975-04-16
Filing date: 1975-04-16
Publication date: 1976-10-21
Also published as: US4035105A; JPS5944512B2; DE2516765C3; JPS51128009A; DE2516765B2

Description

G.L. Rexroth GmbH 16.4.197 5 Akto x2,.195

Regelbare Flügelzellenpumpe

Die Erfindung betrifft eine regelbare Flügelzellenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Bei regelbaren Flügelzellenpumpen wird gefordert, daß der Regelvorgang einerseits schnell, andererseits trotz erheblicher Reibung hysteresearm erfolgt. Werden diese Forderungen mit einem Proportional-Regler zu erfüllen versucht, muß eine große Verstärkung gewählt werden. Infolge der großen Reibung der an der Verstellung der Flügelzellenpumpe beteiligten Elemente wird der Regelkreis instabil. Wird diese Instabilität durch Erhöhung der Dämpfung unterbunden, wird der Regelkreis zu langsam. Die genannten Forderungen könnten mit einem Proportional-Differential- oder mit einem Proportionalintegral-Regler gelöst werden. Der hierfür erforderliche Aufwand ist jedoch sehr groß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer regelbaren Flügelzellenpumpe, bei der ein schneller und hysteresearmer Regelvorgang mit besonders einfachen Mitteln zu erzielen ist. Dies wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht. Durch diese Merkmale ergibt sich eine variable Dämpfung, die umgekehrt proportional der Regelabweichung wirkt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die den schematischen Aufbau einer verstellbaren Flügelzellenpumpe mit Regeleinrichtung zeigt.

In der einzigen Figur ist mit 1 die Flügelzellenpumpe bezeichnet, deren verstellbarer Laufring 2 in Richtung größer werdender Fördermenge von einem hydraulisch beaufschlagbaren Verstellkolben und in Richtung kleinerer Fördermenge von einem Verstellkolben 3,

kleiner dessen wirksame druckbeaufschlagte Fläche 3a / ist, als die

druckbeaufschlagte Fläche 4a des gegenüberliegenden Verstellbelastet ist.

kolbens 4,/Der Verstellkolben 4 wird zusätzlich von einer Steuerfeder 5 in Richtung des Laufringes 2 belastet. Der Steuerraum 3b für den Verstellkolben 3 ist über eine Leitung 6 unmittelbar mit der Druckleitung 7 der Flügelzellenpumpe verbunden. Der Steuerraum 4b für den Verstellkolben 4 steht über eine Leitung 8 mit dem Steuerventil 9 in Wirkverbindung. Der Steuerkolben Io des Steuerventils 9 ist in die Steuerkolbenabschnitte loa, lob, loc und Iod unterteilt. Die dazwischen liegenden Kolbenabschnitte lof, log und loh weisen einen kleineren Durchmesser auf. Der Steuerkolbenabschnitt loc weist eine Steuerkante loca auf, die mit einer entsprechenden Steuerkante 9a, die von der Führungsbohrung 9b

von der einen Seitenwand für den Steuerkolben Io sowie/einer ringförmigen Ausnehmung 9c im Steuerventilgehäuse G gebildet ist. In den Raum 11, der von dem Steuerkolbenabschnitt loh geringeren Querschnittes in Verbindung mit den beiden Steuerkolbenabschnitten loc und Iod begrenzt ist, mündet ein mit dem Tank T in Verbindung stehender Kanal 12.

Der Steuerkolben Io weist eine axiale Sackbohrung loi auf, in

zur Begrenzung des Steuerflüssiakeitsstromes > der in Nähe des Steuerraumes lok eine Drosselstelle 16/vorgesehen ist. Mit dieser axialen Sackbohrung loi steht eine Querbohrung Io

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in Verbindung, die den vom Steuerkolbenabschnitt log geringeren Querschnittes sowie von den Steuerkolbenabschnitten lob, loc begrenzten Raum 13 mit dem Steuerraum lok des Steuerventils verbindet, der seinerseits über einen Leitungsabschnitt 14 unmittelbar mit der Druckleitung 7 der Flügelzellenpumpe verbunden ist. Die Steuerkanten loba, lobb des Steuerkolbenabschnittes lob wirken mit den Steuerkanten 9d, 9e zusammen, die von der Führungsbohrung 9b und den seitlichen Begrenzungswänden der ringförmigen Ausnehmung 9f gebildet sind. In der gezeigten Lage des Steuerkolbens Io, in der die Steuerkante loca des Steuerkolbenabschnittes loc genau mit der Steuerkante 9a abschließt, überdecken die Steuerkanten loba, lobb des Steuerkolbenabschnittes lob die Steuerkanten 9d, 9e um einen Betrag c, um den sich der Steuerkolben Io zunächst verschieben muß, damit der von der ringförmigen Ausnehmung 9f gebildete Raum, in den die mit dem Steuerraum 4b des Verstellkolbens 4 verbundene Leitung mündet, mit dem Raum 13 oder 15, die von dem Steuerkolbenabschnitt log bzw. lof begrenzt sind, zu verbinden ist. Der von dem ' Kolbenabschnitt lof begrenzte Raum 15 steht über eine Querbohrung lom ebenfalls mit der Sackbohrung loi und damit mit dem Steuerraum lok in Verbindung. Der Kolbenabschnitt lob weist eine schrägverlaufende Nut 17 auf, die in der gezeigten Ausgangsstellung des Steuerkolbens Io die Räume 13 und 9f und über die Bohrungen Io 1, loi sowie über die Leitung 8, den Steuerraum 4b des Verstellkolbens 4 mit dem Steuerraum lok verbindet und damit mit der Druckleitung 7 der Flügelzellenpumpe. In dieser Ausgangslage des Steuerkolbens Io werden somit beide Verstellkolben 3,"4 vom Pumpendruck beaufschlagt. Infolge der größeren druckwirksamen -

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Fläche 4a des Steuerkolbens 4 gegenüber dar druckwirksamen Fläche 3a des Verstellkolbens 3 sowie zusätzlich durch die Druckfeder 5 wird in der Ausgangslage des Steuerkolbens Io der Laufring in Richtung maximaler Fördermenge der Flügelzellenpumpe verschoben. Steigt der Pumpendruck soweit an, daß von diesem der Steuerkolben Io gegen die Kraft der im Federraum 18a angeordnete

wird, einstellbare Steuerfeder 18 verschoben/ öffnet die Steuerkante loca und verbindet damit den Raum 13 über den Raum 11 sowie über die Leitung 12 mit dem Tank T. Die Folge davon ist eine Abnahme des Steuerdruckes im Raum 13

und damit auch eine Abnahme des

Steuerdruckes im Steuerraum 4b des Verstellkolbens 4. Sobald der Steuerdruck im Steuerraum 4b des Steuerkolbens soweit abgesunken ist, daß die von diesem auf den Verstellkolben 4 bewirkte Kraft in Verbindung mit der Kraft der Steuerfeder 5 kleiner ist als die in Gegenrichtung vom Pumpendruck auf den Verstellkolben 3 bewirkte Kraft, verschiebt der Verstellkolben 3 den Laufring 2 in Richtung des Verstellkolbens 4 und damit in Richtung kleiner werdender Fördermenge, und zwar soweit, bis der Pumpendruck wieder dem an der Steuerfeder 18 eingestellten Wert entspricht. Ändert der

.beispielsweise

/von einem Stromregler gebildete Verbraucher 19 seinen Wert schlagartig zum Beispiel durch Erhöhen der Arbeitsflüssigkeitsmenge, so daß der Druck in der Druckleitung 7 sich um einen entsprechenden Betrag vermindert, wird durch die Kraft der Steuerfeder 18 der Steuerkolben Io in Richtung des Steuerraumes lok verschoben, und zwar um einen solchen Betrag, daß die Steuerkante lobb öffnet und den Raum 15 mit dem Raum 9f verbindet, während die Steuerkante loca

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die Verbindung zum Tank T unterbricht. Damic steht der Steuerraum 4b unmittelbar

mit der Druckseite der Flügelzellenpumpe in

beide
Verbindung. Da nunmehr wieder / Verstellkolben 3, 4 vom Pumpendruck beaufschlagt sind, überwiegt die vom Verstellkolben auf den Laufring 2 wirkende Kraft, so daß dieser in Richtung maximaler Fördermenge der Verstellpumpe 1 verschoben wird. Steigt der Pumpendruck wieder an, wird die unmittelbare Verbindung des Steuerraumes 4b des Verstellkolbens 4 zur Druckseite 7 der Verstellpumpe durch Verschieben des Steuerkolbens Io gegen die Steuerfeder 18 und Schließen der Steuerkante lobb wieder unterbrochen und eine weitere Verbindung des Steuerraumes 4b des Verstellkolbens 4 mit der Druckseite der Flügelzellenpumpe

17

lediglich über die als Dämpfungsdrossel wirkende Nut/ aufrechterhalten. Vermindert der Verbraucher 19 ruckartig den Verbrauch an Arbeitsflüssigkeit, steigt der Pumpendruck ruckartig an, so daß der Steuerkolben Io entgegen der Kraft der Steuerfeder um einen entsprechend großen Betrag verschoben wird. Hierbei öffnet die Steuerkante loba unter Umgehung der Nut 17 die Verbindung des Steuerraumes 4b mit dem Raum 13, der seinerseits durch das gleichzeitige Öffnen der Steuerkante loca mit dem Tank T verbunden ist. Durch die damit verbundene Druckentlastung im Steuerraum 4b, wird der Laufring 2 von dem vom Pumpendruck beaufschlagten Verstellkolben 3 in Richtung minimaler Fördermenge der Verstellpumpe 1 verschoben, wobei mit abnehmender Fördermenge sich der Pumpendruck wieder verringert, so daß der Steuerkolben wieder in Richtung des Steuerraumes lok infolge der Kraft der Steuerfeder 18 verschoben wird. Sobald die Steuerkante loba .die Verbindung des Raumes 13 mit dem Steuerraum 4b unterbricht,

6 O 9 8"4 §/"O 6 6 9

bleibt lediglich die Verbindung über die schrägverlaufende Nut als drosselnde Verbindungsstelle zwischen beiden Räumen erhalten, wodurch eine dämpfende Wirkung in Bezug auf eine weitere Verstellung des Verstellkolbens 4 auftritt. Durch die schrägverlaufende Nut 17 und des damit sich verkleinernden Nutenquerschnittes wächst der Dämpfungseffekt je weiter sich der Steuerkolben Io in Richtung des Steuerraumes lok verschiebt. Durch diese eine Dämpfung der Verstellbewegung des Verstellkolbens bewirkende Nut 17 wird gleichzeitig ein Überschwingen des Steuerkolbens Io und damit eine wiederholte Verbindung des Steuerraumes 4b unmittelbar mit der Druckseite der Pumpe bzw. dem Tank wirkungsvoll unterbunden, bei gleichzeitiger Erhaltung einer hohen Ansprechempfindlichkeit des Verstellkolbens 4 bei sich plötzlich änderndem Pumpendruck. Die Dämpfung tritt also erst in Kraft, wenn der zu regelnde Verstellvorgang nahezu abgeschlossen ist.

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Claims

•1-

Patentansprüche

' 1./Regelbare Flügelzellenpumpe, deren verstellbarer Laufring in Verschieberichtung beidseitig von einem hydraulischen Verstellkolben belastet ist, wobei der den Laufring in Richtung größerer Fördermenge belastende Verstellkolben eine größere druckwirksame Querschnittsfläche aufweist als der den Laufring in Richtung kleinerer Fördermenge belastende Verstellkolben und der Verstellkolben mit der größeren druckwirksamen Querschnittsfläche neben der Steuerflüssigkeit zusätzlich von der Kraft einer Steuerfeder beaufschlagt ist und der Steuerkolben des die Zuführung der Steuerflüssigkeit zum Verstellkolben mit der größeren druckwirksamen Querschnittsfläche steuernden Steuerventils in Richtung der Verbindung des Steuerraumes des Verstellkolbens mit der größeren di^rckwirksamen Querschnittsfläche mit dem Tank vom Pumpendruck und in Gegenrichtung von einer Steuerfeder beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (9) einen Steuerkolben (lo) mit zwei Steuerkanten (loca, loba) aufweist, wobei die erste Steuerkante (loca) in Richtung des Tankes (T) und die zweite Steuerkante (loba) in Richtung des Steuerraumes (4b) des Verstellkolbens (4) mit der größeren druckwirksameren Querschnittsfläche (4a) öffnet, und zwar im gleichen Sinne wie die erste Steuerkante (loca) und in der Schließstellung der ersten Steuerkante (loca) die zweite Steuerkante (loba) bezüglich der mit dieser zusammenwirkenden

(G)
Steuerkante (9d) im Ventilgehäuse/ eine positive Überdeckung (c) aufweist und mindestens über eine in Verschieberichtung des Steuerkolbens (lo) verlaufende Nut (17) eine Verbindung in

— 2 —

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Richtung des Steuerraumes (4b) des Verste]Ikolbens (4) mit der größeren druckwirksameren Querschnittsfläche (4a) bei geschlossener ersten Steuerkante (loca) herstellt.
2. Regelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die eine Verbindung des Steuerraumes (4b) des Verstellkolbens (4) mit der größeren druckwirksameren Querschnittsfläche (4a) herstellende Nut (17) des Steuerkolbens (lo) des Steuerventils (9) einen in Richtung der Steuerfeder (18) sich verkleinernden Querschnittsverlauf aufweist.
3. Regelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den beiden Steuerkanten (loca, loba) des Steuerkolbens/Ses Steuerventils der Steuerkolben einen Abschnitt (log) kleineren Durchmessers aufweist und dieser Abschnitt (log) mit der Führungsbohrung (9b) für den Steuerkolben (lo) im Ventilgehäuse einen Raum (13) begrenzt, der über eine Drosselstelle (16) mit der Druckseite (7) der Flügelzellenpumpe (1) in Verbindung steht.
4. Regelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerkolben (lo) des Steuerventils (9) eine axiale Sackbohrung, (loi) aufweist, die den vom Pumpendruck beaufschlagten stirnseitigen Steuerraum (lok) des Steuerventils (9) über eine Querbohrung (Io 1) mit dem vom Steuerkolbenabschnitt (log) zwischen den beiden Steuerkanten (loca, loba) eingeschlossenen Raum (13) verbindet.

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5. Regelbare Flügelzellenpumpe nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß der die zweite Steuerkante (loba) aufweisende Steuerkolbenabschnitt (lob) eine weitere Steuerkante (lobb) aufweist,

die mit einer entsprechenden Steuerkante (9e) im Ventil-CG)
gehäuse/zusammenwirkt und diese in der geschlossenen Lage der ersten in Richtung des Tankanschlusses (T) des Steuerventils (9) wirkende Steuerkante (loca) des Steuerventils (9) überdeckt und der Steuerkolben (lo) ab dieser Steuerkante in Richtung des Steuerfederraumes (18a) einen Abschnitt (lof) kleineren . Durchmessers aufweist und der von diesem Abschnitt (lof) eingeschlossene vom Federraum (18a) über

(loa)
einen weiteren Kolbenabschnitt/begrenzte Raum (15) über eine

(lof)

Querbohrung (lom) in diesem Abschnitt/mit der mit der Druckseite der Flügelzellenpumpe in Wirkverbindung stehenden axialen Sackbohrung (loi) im Steuerkolben in Verbindung steht.
6. Regelbare Flügelzellenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerkolben (lo) ab der ersten die Verbindung mit dem Tankanschluß (T) steuernden Steuerkante (loca) in Richtung des vom Pumpendruck beaufschlagten Steuerraumes (lok) des Steuerventils (9) einen Abschnitt (loh) geringeren Durchmessers aufweist und in den von diesem Abschnitt (loh) eingeschlossenen über einen weiteren Steuer— kolbenabschnitt (Iod) vom vom Pumpendruck beaufschlagten Steuerraum (lok) des Steuerventils begrenzten Raum (11) ein mit dem Tankanschluß (T) verbundener Gehäusekanal (12) mündet.

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