DE2825827A1

DE2825827A1 - Steuergeraet fuer verstellbare fluessigkeitspumpen oder -motoren

Info

Publication number: DE2825827A1
Application number: DE19782825827
Authority: DE
Inventors: Peter Johan Mads Clausen; Jan Zangenberg
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1978-06-13
Filing date: 1978-06-13
Publication date: 1979-12-20
Also published as: IT1118778B; GB2024459B; IT7968264A0; DK233979A; FR2428751A1; FR2428751B1; GB2024459A; DE2825827C2; US4275996A; JPS5540283A

Description

Steuergerät für verstellbare Flüssigkeitspumpen oder -motoren

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für verstellbare Flüssigkeitspumpen oder -motoren, mit einem Servokolben, der ein Stellglied der Pumpe verstellt, in einem Zylinderraum angeordnet und durch eine Rückstellkraft belastet ist, und mit einem Ventil, das einen mit einem Betätigungsglied verbundenen Schieber und eine mit dem Servokolben verbundene Schieberbohrung aufweist und den Druckraum des Servokolbens in seiner einen Arbeitsstellung mit einem Pumpen- oder Motordruck führenden Raum verbindet, in seiner anderen Arbeitsstellung mit einem Ablaufdruck führenden Raum verbindet und in seiner Neutralstellung absperrt, wobei eine Mittelstellung des Schiebers einer Stellung des Stellgliedes entspricht, in der sich eine JNuIlförderung der Pumpe ergibt.

Es sind zahlreiche Pumpen bekannt, bei denen mit Hilfe eines Stellgliedes die Fördermenge verändert werden kann. Hierzu gehören Axial- und Radialkolbenpumpen mit verstellbarem Hub, Zahnrad- und Flügelpumpen mit veränderbarer Verdrängung und Pumpen mit veränderbarer Antriebsdrehzahl. Besonders vorteilhaft sind solche Pumpen, bei denen durch Änderung der Exzentrizität zwischen zwei relativ zueinander umlaufenden Pumpenteilen unter Beibehaltung der Antriebsdrehzahl das Fördervolumen geändat und sogar die Förderrichtung umgekehrt werden kann. Die Stellglieder für derartige Pumpen

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können in der Regel von Hand verstellt werden. Es ist auch schon bekannt, derartige Stellglieder mit Hilfe eines Servokolbens und eines Folgeventils zu verstellen, so daß man mit verhältnismäßig kleinen Steuerkräften auskommt. Bei diesen Steuergeräten hat der Schieber lediglich eine Aufgabe in Verbindung mit dem genannten Folgeventil.

Bei verstellbaren Pumpen ist es schwierig, eine Stellung zu erreichen, in der die Förderung absolut Null ist. In der Regel ergibt sich eine kleine Fördermenge in der einen oder anderen Richtung. Bei vielen verstellbaren Pumpen findet eine starke innere Erwärmung statt, wenn die Pumpe längere Zeit in der Neutralsteilung läuft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit dessen Hilfe die Förderung auf Null gesenkt und die Erwärmung einer verstellbaren Pumpe herabgesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schieber ein zweites Ventil bildet, das in der Mittelstellung den Pumpendruck führenden Raum und den Ablaufdruck führenden Raum miteinander verbindet.

Bei dieser Ausgestaltung ist in einer Totzone zu beiden Seiten der Nullförderungssteilung die Pumpendruckleitung mit dem Tank über das Steuergerät verbunden. Eventuell von der Pumpe geförderte Flüssigkeit wird sofort und ohne wesentlichen Druckaufbau in den Tank abgeleitet. Die Verlustleistung der Pumpe ist entsprechend gering. Auch die Erwärmung ist minimal. Im Gegenteil ist sogar eine geringe Durchsatzmenge erwünscht, da diese die Pumpe kühlt. All dies erfordert keinen wesentlichen Mehraufwand, da der Schieber die Funktion des zweiten Ventils übernimmt.

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Des weiteren kann der Schieber aus der Mittelstellung in der einen Richtung gegen die Kraft einer ersten und in der anderen Richtung gegen die Kraft einer zweiten, Jeweils unter Vorspannung stehenden Rückstellfeder bewegbar sein. Beim Portfall einer äußeren Steuerkraft kehrt daher der Schieber sofort in seine Mittelstellung zurück, so daß die Pumpe nicht mehr fördert und daher immer dann verlustarm arbeitet, wenn kein entsprechender Steuerbefehl vorhanden ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß der Schieber eine Bohrung zwischen dem Pumpendruck führenden Kaum und dem Ablaufdruck führenden Raum abgedichtet durchsetzt und einen Axialkanal am Umfang aufweist, der eine größere Länge als die Bohrung hat. Die zweite Ventilfunktion erfordert daher nur ganz geringfügige Abwandlungen im Steuergerät.

Insbesondere kann die Bohrung in einer Hülse ausgebildet sein, die mit radialem Spiel angeordnet und von einer Rückstellfeder und dem an ihr anliegenden Differenzdruck mit ihrer Stirnfläche dichtend gegen eine Trennwand zwischen den beiden Räumen gedrückt ist. Auf diese Weise kann ein Klemmen des Schiebers verhindert werden, das zu befürchten ist, wenn es fertigungstechnisch nicht gelingt, die Schieberbohrung und die Bohrung des zweiten Ventils genau miteinander auszurichten.

Eine genau definierte Mittelstellung erreicht man durch einen gehäusefesten Innenbund, einen durch dessen Kreisquerschnitt hindurchpassenden Außenbund am Schieber und zwei als Auflager für die Rückstellfedern dienende, beide Bunde überdeckende Ringscheiben zu beiden Seiten der Bunde.

Wenn der Außenbund an einem axial verschraubbaren Gehäuseteil angebracht ist, kann man damit die Mittelstellung verändern und genau der lüullförderungsstellung der Pumpe anpassen.

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Bei einer sehr einfachen Konstruktion sind die Bunde durch in eine gehäusefeste Nut bzw. eine Nut am Schieber eingesprengte Seeger-Ringe gebildet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild für eine verstellbare Pumpe mit Steuergerät,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Steuergerät,

Fig. 3 ein Diagramm der Rückstell-Federkräfte über dem Weg der Schiebereinheit und

Fig. 4 ein Diagramm der Fördermenge über dem Weg der Schiebereinheit.

Eine verstellbare Pumpe 1, z. B. eine Radialkolbenpumpe gemäß DE-AS 18 12 635, weist ein Stellglied 2 auf, mit dessen Hilfe die Exzentrizität zwischen einem umlaufenden Pumpenteil, z. B. einem Radialkolbenträger, und einem feststehenden Pumpenteil, z. B. einer Kolbenbahn, so verstellt werden kann, daß die abgegebene Fördermenge verändert, auch in der Richtung umgekehrt werden kann. Beide Pumpenanschlüsse 3 und 4, die in üblicher Weise mit einem Verbraucher und einem Tank verbunden sein können, stehen über je ein Rückschlagventil 5, 6 mit einer Steuerleitung 11 in Verbindung, die immer den Pumpendruck führt.

Das Stellglied 2 ist mit einem Servokolben 12, der in einem Zylinder 13 angeordnet ist, und mit einem kleinen Hilfskolben 25, der in einem Zylinder 26 untergebracht ist, verbunden. Ein Rückstell-Druckraum 14 in diesem Zylinder ist immer mit der Steuerleitung 11 verbunden. Der eigentliche Arbeitsraum

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dagegen steht über eine Leitung 16 mit einem Ventil 17 in Verbindung, dessen Hülse 32 mit dem Servokolben 12 mechanisch gekuppelt ist und dessen Schieber oder Ventilteil 31 durch zwei Rückstellfedern 18 und 19 belastet ist sowie mit Hilfe eines Betätigungsorgans 20 verstellt werden kann. In der veranschaulichten Ruhestellung ist die Leitung 16 und damit der Arbeitsraum 15 abgesperrt. Die Stellung des Stellglieds 2 ist damit fixiert. In der einen Arbeitsstellung wird der Arbeitsraum 15 mit der Pumpendruckleitung 11, in der anderen Arbeitsstellung mit einer Ablaufleitung 21 verbunden. Auf diese Weise kann das Stellglied 2 in der einen oder anderen Richtung verstellt werden.

Fig. 2 veranschaulicht den Aufbau eines Steuergeräts 22 im einzelnen. In einem Gehäuse 23 ist ein mit dem Stellglied 2 verbundener Zapfen 24 zwischen dem eigentlichen Servokolben 12 und dem Hilfskolben 25 angeordnet. Letzterer ist von einer Feder 27 belastet. Das Gehäuse 23 weist auch den Zylinder auf. Es ist unten durch einen Deckel 28 und oben durch einen Deckel 29 abgeschlossen.

Ein Schieber 30 ist am äußeren Ende als Betätigungsglied 20 und am entgegengesetzten Ende als Ventilteil 31 ausgebildet, dessen Schieberbohrung in einer Hülse 32 vorgesehen ist. Diese Hülse ist mit radialem Spiel in einer Bohrung 33 des Servokolbens 12, welche Teil des Arbeitsraumes 15 ist, angeordnet und wird durch eine Feder 34 und durch den an ihm anliegenden Differenzdruck mit seiner unteren Stirnfläche gegen eine Trennwand 35 dichtend gedrückt. In der Hülse 32 befindet sich eine Ringnut 36, die einerseits über eine Drosselbohrung 37 mit dem Druckraum 15 in Verbindung steht und andererseits bei einer Relatiwerschiebung zwischen Hülse 32 und Ventil teil 31 über Querbohrungen 38 und einen Axialkanal 39 mit einem Ablaufdruck führenden Raum 40 oder über Querbohrungen 41, einen Axialkanal 42 und weiteren Querbohrungen 43 mit einem Pumpendruck führenden Raum 44 verbunden werden.

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Der Raum 44 ist vom Druckraum 15 durch eine Trennwand 45 getrennt, welche eine Bohrung 46 besitzt, die dichtend am Umfang des Schiebers 30 anliegt. Eine dritte Trennwand 47 trennt den Raum 44 von einem Ablaufdruck führenden zweiten Raum 48. Auch an dieser Stelle befindet sich eine Hülse 49, die den Schieber 30 dichtend umgibt, aber radial mit Spiel angeordnet ist. DiefHülse 49 wird durch die Rückstellfeder 18 und den an ihr anliegenden Differenzdruck mit ihrer Stirnfläche dichtend gegen die Trennwand 47 gedruckt. Am anderen Ende ist der Raum 48 durch eine O-Ringdichtung 50 abgedichtet. In dem Schieber 30 sind Axialkanäle 51 vorgesehen, die eine größere Länge als die Höhe der Hülse 49 haben, so daß in der (nicht veranschaulichten) Mittelstellung des Schiebers 30 über diese Axialkanäle 51 ein Kurzschluß zwischen den Räumen 44 und 48 entsteht.

Der Raum 48 ist über Gehäusekanäle 52 mit dem Raum 40 und dieser mit der Tankleitung 21 verbunden. Der Raum 44 und der Raum 14 sind ebenfalls über Gehäusekanäle 54 mit der Pumpendruckleitung 11 verbunden.

In den Deckel 29 ist ein axial verschraubbares Gehäuseteil 55 eingesetzt. Dieses trägt in einer Ringnut einen Innsnbund 56 in der Form eines Seeger-Ringes. Der Schieber trägt in einer Ringnut einen Außenbund 57 in der Form eines Seeger-Ringes, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Bundes 56 ist. Beiden Rückstellfedern 18 und 19 ist eine Ringscheibe 58 und 59 zugeordnet, welche beide Bunde 56 und 57 zu überdecken vermag. In der Ruhestellung wird daher der Bund 57 durch die beiden Federn in die Ebene des Bundes 56 gedrückt. Auf diese Weise ist die Mittelstellung festgelegt. Durch Verschrauben des Gehäuseteils 55 kann diese Mittelstellung genau der Nullförderungsstellung der Pumpe angepaßt werden.

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Fig. 3 zeigt, daß jeder Bewegungsrichtung eine der beiden Rückstellfedern 18 und 19 zugeordnet ist und daß diese in der Mittelstellung (S=O) unter Vorspannung stehen, so daß diese Mittelstellung mit einer gewissen Kraft erzwungen wird, wenn keine äußeren Steuerkräfte vorhanden sind.

Fig. 4 zeigt, daß die Fördermenge q der Pumpe im Bereich der Mittelstellung eine Totzone aufweist. Diese ergibt sich wegen des Kurzschlusses zwischen Pumpendruckseite und Tank aufgrund der Axialkanäle 51. Im Bereich dieser Totzone erfolgt eine Umwälzung der Flüssigkeit außerhalb der Pumpe, so daß eine dauernde Kühlung erfolgt und die Pumpe nicht infolge interner Umwälzung zu heiß wird.

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Claims

Patentansprüche

' 1.) Steuergerät für verstellbare Flüssigkeitspumpen oder -motoren, mit einem Servokolben, der ein Stellglied der Pumpe verstellt, in einem Zylinderraum angeordnet und durch eine Rückstellkraft belastet ist, und mit einem Ventil, das einen mit einem Betätigungsglied verbundenen Schieber und eine mit dem Servokolben verbundene Schieberbohrung aufweist und den Druckraum des Servokolbens in seiner einen Arbeitsstellung mit einem Pumpen- oder Motordruck führenden Raum verbindet, in seiner anderen Arbeitsstellung mit einem Ablaufdruck führenden Raum verbindet und in seiner Neutralstellung absperrt, wobei eine Mittelstellung des Schiebers einer Stellung des Stellgliedes entspricht, in der sich eine Nullförderung der Pumpe ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (30) ein zweites Ventil (49, 51) bildet, das in der Mittelstellung den Pumpendruck führenden Raum (44) und den Ablaufdruck führenden Raum (48) miteinander verbindet.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (30) aus der Mittelstellung in der einen Richtung gegen die Kraft einer ersten (18) und in der anderen Richtung gegen die Kraft einer zweiten (19)» jeweils unter Vorspannung stehenden Rückstellfeder bewegbar ist.
3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (30) eine Bohrung zwischen dem Pumpendruck führenden Raum (44) und dem Ablaufdruck führenden Raum (48) abgedichtet durchsetzt und einen Axialkanal (51) am Umfang aufweist, der eine größere Länge als die Bohrung hat.

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4. Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung in einer Hülse (49) ausgebildet ist, die mit radialem Spiel angeordnet und von einer Rückstellfeder (18) und dem an ihr anliegenden Differenzdruck mit ihrer Stirnfläche dichtend gegen eine Trennwand (47) zwischen de.i beiden Räumen (44, 48) gedrückt ist.
5. Steuergerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch einen gehäusefesten Innenbund (56), einen durch dessen Kreisquerschnitt hindurchpassenden Außenbund (57) am Schieber (30) und zwei als Auflager für die Rückstellfedern (18, 19) dienende, beide Bunde überdeckende Ringscheiben (58, 59) zu beiden Seiten der Bunde.
6. Steuergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbund (56) an einem axial verschraubbaren Gehäuseteil (55) angebracht ist.
7. Steuergerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bunde (56, 57) durch in eine gehäusefeste Nut bzw. eine Nut am Schieber (30) eingesprengte Seeger-Ringe gebildet sind.

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