DE69212307T2

DE69212307T2 - Regelungssystem für Flüssigkeitspumpen mit veränderlichem Hub

Info

Publication number: DE69212307T2
Application number: DE69212307T
Authority: DE
Inventors: Lak Bok Im; An Hong Park; Jin Seop Shin
Original assignee: Samsung Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: Samsung Heavy Industries Co Ltd
Priority date: 1992-05-30
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: US5273403A; KR930023600A; KR950003064B1; EP0576727A1; DE69212307D1; EP0576727B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Regelungssystem für eine Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub und insbesondere auf ein Rückkopplungsregelungssystem für eine Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub, die einen zweihebeligen Rückkopplungshebelmechanismus aufweist und bei der ein Leistungsregelungsstößel, der sich entsprechend einem Leistungsregelungssignal verschiebt, und ein Durchflußmengenregelungsstößel, der sich entsprechend einem Durchflußmengenregelungssignal verschiebt, koaxial angeordnet sind, wodurch sie sowohl die Leistung als auch die Durchflußmengenrate der Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub mit Hilfe einer einfachen Konstruktion regeln.

Beschreibung des Standes der Technik

Um speziell für die Erzeugung hydraulischer Energie die Durchflußmengenrate und die Leistung von Flüssigkeitspumpen mit veränderlichem Hub zu regeln, wurden verschiedene Arten von Rückkopplungsregelungssystemen vorgeschlagen, wie beispielsweise in der Fig. 1 dargestellt. Diese Zeichnung zeigt einen schematischen Kreislaufplan eines bekannten Regelungssystems für solch eine Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub, wie es in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 1-116294 beschrieben ist. Unter Bezugnahme auf diese Zeichnung weist das bekannte Regelungssystem ein Stellventil 3 oder ein Geschwindigkeitsregelungsventil auf, das zwischen drei Stellungen verschiebbar ist, und zwar einer Flüssigkeitszuführungsstellung, in der ein unter Druck stehendes hydraulisches Fluid einer größeren Kammer 1a eines Stellzylinders 10 über eine Speiseleitung 2 zugeführt wird, einer neutralen Stellung, bei der die Leitung 2 verschlossen ist, und einer Ablaufstellung, in der das unter Druck stehende hydraulische Fluid aus der größeren Kammer 1a des Stellzylinders 10 in einen Ölbehälter (nicht gezeigt) über das Stellventil 3 entladen wird. Dieses Stellventil 3 weist ein Abstandsstück 3a auf, dessen eines Ende unter Verwendung eines Rückkopplungshebels 5 mit einem Stellkolben 4 des Stellzylinders 10 verbunden ist. Zusätzlich weist diese bekannte Regelungsvorrichtung einen Leistungsregelungsstößel 7, einen Durchflußmengenregelungsstzßel 3 und einen Verbindungsmechanismus auf, der aus zwei Hebeln 9a und 9b besteht, die jeweils mit den Kolben 7a und 8a der Regelungsstößel 7 und 8 verbunden sind. Der Verbindungsmechanismus 9a und 9b wählt einen der beiden Regelungsstößel 7 und 8 aus, der sich mehr als der andere verschiebt, und verursacht, daß der Rückkopplungshebel 5 in Übereinstimmung mit der Verschiebung des ausgewählten Stößels 7 oder 8 wirkt. Hier weist der Leistungsregelungsstößel 7 den Steuerkolben 7a auf, der entsprechend einem Pumpenausgangsdruck Pd einer Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub 6 verschiebbar ist, während der Durchflußmengenregelungsstößel 8 den Steuerkolben 8a aufweist, der entsprechend einem Steuerdruck Pi von außerhalb verschiebbar ist.
In der Zeichnung bezeichnet die Bezugsnummer 6a eine Taumelscheibe oder eine geneigte Achse der Pumpe 6, deren Neigungswinkel entsprechend der Verschiebung des Stellkolbens 4 des Stellzylinders 10 verändert wird, und die Abkürzung Ps bezeichnet einen Stelldruck.
Wie jedoch bereits bemerkt, ist diese Art eines Regelungssystems jedoch notwendigerweise ein kompliziertes dreihebeliges System, da es drei Hebel aufweist, d.h., den Rückkopplungshebel 5, den Leistungsregelungshebel 9a und den Durchflußmengenregelungshebel 9b, um die Konstantleistungsregelung und die Durchflußmengenregelung gleichzeitig und unabhängig voneinander durchzuführen. Weiterhin wirken der Leistungsregelungsstößel 7, der den Steuerkolben 7a und eine Feder 7b aufweist, und der Durchflußmengenregelungsstößel 8, der den Steuerkolben 8a und eine Feder 8b aufweist, unabhängig mit den getrennten Hebeln 9b und 9a des Verbindungsmechanismus zusammen. Folglich weist diese Art eines bekannten Regelungssystems einen Nachteil darin auf, daß schwerwiegende Probleme, verursacht durch die Schwierigkeit des Entwurfs und dessen Vorbereitung und durch das Bemühen, eine gewünschte Genauigkeit zu erzielen, auftreten. Weiterhin weist dieses Regelungssystem viele Verbindungspunkte auf, da es mit drei Hebeln 5, 9a und 9b ausgestattet ist, die, wie oben beschrieben, miteinander verbunden sind und dies verursacht, daß sich diese Verbindungspunkte bei Benutzung über einen langen Zeitraum notwendigerweise abnutzen und folglich liegt ein weiteres Problem bei diesem System in der Möglichkeit der Verschlechterung der Regelungswirksamkeit des Systems, verursacht durch die akkumulierte Abnutzung der Verbindungspunkte.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Regelungssystem für eine Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub bereitzustellen, bei dem die zuvor erwähnten Probleme bewältigt werden können und das mit einem zweihebeligen, einfachen Rückkopplungshebelmechanismus statt des dreihebeligen, komplizierten Hebelmechanismus ausgestattet ist, um die Anzahl der Verbindungspunkte so weit wie möglich zu verringern.
Es ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Regelungssystem für eine Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub bereitzustellen, bei dem ein Leistungsregelungsstößel, der sich entsprechend einem Leistungsregelungssignal verschiebt, und ein Durchflußmengenregelungsstößel, der sich entsprechend einem Durchflußmengenregelungssignal verschiebt, koaxial angeordnet sind, so daß sie sich gegenseitig integrieren, wodurch seine Konstruktion durch die Verringerung der Anzahl der erforderlichen Elemente vereinfacht wird und seine Regelungswirksamkeit durch die verringerte Anzahl der Verbindungspunkte verbessert wird und eine kompakte Bauweise erzielt wird.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die zuvor erwähnten Gegenstände durch das Bereitstellen eines Regelungssystems für eine Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub erreicht werden, das folgendes aufweist: Einen auf Druck ansprechenden Stößel, um beim Aufnehmen eines Pumpenausgangsdrucks oder eines Steuerdrucks von außerhalb ein Abstandsstück eines Stellventils zu verschieben, wobei der Stößel einen Leistungsregelungsteil, der entsprechend dem Pumpenausgangsdruck verschoben wird, und einen Durchflußmengenregelungsteil aufweist, der entsprechend dem Druck von außerhalb verschoben wird, und wobei die Regelungsteile koaxial angeordnet sind, so daß sie sich gegenseitig integrieren; das Stellventil für die selektive Beaufschlagung einer größeren Kammer eines Stellzylinders mit dem Pumpenausgangsdruck, wobei das Stellventil innerhalb das Abstandsstück aufweist und das Abstandsstück entsprechend der Verschiebung des auf Druck ansprechenden Stößels zwischen einer Flüssigkeitszuführungsstellung, einer neutralen Stellung und einer Ablaufstellung verschiebt; den Stellzylinder, um den Neigungswinkel einer Taumelscheibe der Pumpe zu regeln, um die Ausflußmengenrate der Pumpe zu regeln, wobei der Stellzylinder einen Stellkolben einschließt, der das Innere des Stellzylinders in kleinere und größere Kammern aufteilt und wobei die kleinere Kammer stets mit dem Pumpenausgangsdruck beauf schlagt ist und die größere Kammer mit dem Inneren des Stellventils über eine Leitung kommuniziert, um selektiv mit dem Pumpenausgangsdruck beauf schlagt zu werden; und einen zweihebeligen Rückkopplungshebelmechanismus, um den auf Druck ansprechenden Stößel, das Abstandsstück des Stellventils und den Stellkolben des Stellzylinders miteinander zu verbinden, wobei der Mechanismus folgendes aufweist: Einen Rückkopplungshebel, der an einem Ende mit dem Stellkolben und an dem anderen Ende sowohl mit dem Leistungsregelungsteil als auch mit dem Durchflußmengenregelungsteil des auf Druck ansprechenden Stößels verbunden ist; und einen Verbindungshebel, der an einem Ende mit dem Rückkopplungshebel verbunden ist, am anderen Ende gelenkig mit einem Rahmen des Regelungssystems verbunden ist und in seinem vorbestimmten mittleren Abschnitt mit dem Abstandstück des Stellventils verbunden ist, wobei das Regelungssystem unabhängig und gleichzeitig eine konstante Leistungs- und Durchflußmengenrate der Pumpe in Übereinstimmung mit sowohl dem Pumpenausgangsdruck als auch dem Steuerdruck von außerhalb regelt, mit denen der auf Druck ansprechende Stößel beauf schlagt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Obige und andere Gegenstände, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher werden, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gegeben wird, die folgendes darstellen:
Fig. 1 ist ein schematischer Kreislaufplan eines bekannten dreihebeligen Regelungssystems für eine Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub;
Fig. 2 ist eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, die aber ein Ausführungsbeispiel eines zweihebeligen Regelungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht der Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub, in der das Regelungssystem der vorliegenden Erfindung verwirklicht ist;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines zweihebeligen Verbindungsmechanismus, die entlang der Schnittlinie A-A der Fig. 3 aufgenommen ist;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Pumpenausflußmengenrate und dem Pumpenausgangsdruck zeigt;
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Pumpenausflußmengenrate und dem Steuerdruck von außerhalb zeigt;
Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die eine Konstruktion eines auf Druck ansprechenden Kolbenteils des Regelungssystems der Fig. 3 zeigt;
Fig. 8 ist eine schematische Ansicht, die eine Verschiebung des auf Druck ansprechenden Kolbenteils der Fig. 7 entsprechend dem Steuerdruck von außerhalb zeigt;
Fig. 9 ist eine der Fig. 8 entsprechende Ansicht, die aber eine Verschiebung des Teils entsprechend dem Pumpenausgangsdruck zeigt; und
Fig.10 ist eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht, die aber ein anderes Ausführungsbeispiel eines zweihebeligen Verbindungsmechanismus zeigt.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 zeigt die Fig. 2 einen schematischen Kreislaufplan eines Ausführungsbeispiels eines zweihebeligen Regelungssystems für eine Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub gemäß dieser Erfindung und Fig. 3 ist eine Schnittansicht der Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub, in der das vorliegende Regelungssystem verwirklicht ist.
Zunächst bezogen auf Fig. 2 weist das vorliegende Regelungssystem ähnlich dem Stand der Technik einen Stellzylinder 12, um den Neigungswinkel einer Taumelscheibe 11 (oder einer geneigten Achse) einer Flüssigkeitspumpe 6 mit veränderlichem Hub zu regulieren, und ein Stellventil 14 oder ein Geschwindigkeits- Regelungsventil auf, um ein unter Druck stehendes hydraulisches Fluid zuzuführen, d.h., den Stelldruck Ps einer größeren Kammer 12a des Stellzylinders 12 eines hydraulischen Stellmechanismus über eine Speiseleitung 13 zuzuführen. Im Unterschied zum Stand der Technik ist jedoch ein integriertes, auf Druck ansprechendes Kolbenteil oder ein auf Druck ansprechender Stößel 15 in dem System vorhanden, um sowohl entsprechend dem Steuerdruck Pi von außerhalb als auch dem Pumpenausgangsdruck Pd verschoben zu werden. Um das Stellventil 14, den auf Druck ansprechenden Stößel 15 und einen Stellkolben 16 des Stellzylinders 12 miteinander zu verbinden, ist das vorliegende System mit einem zweihebeligen Rückkopplungshebelmechanismus 17 ausgestattet.
Bezogen auf Fig. 3 ist der Stellkolben 16 des Stellzylinders 12 so angeordnet, daß er parallel zu einer Antriebswelle 19 innerhalb eines Gehäuses 18 ist und mit einem Ende der Taumelscheibe 11, die auf der Antriebswelle 19 sitzt, über einen Kippstift 20 verbunden ist. Der Stellzylinder 12 ist durch den Stellkolben 16, der darin in Längsrichtung gleitet, in zwei veränderliche Kammern geteilt, d.h. größere und kleinere Kammern 12a und 12b. Hier kommuniziert die kleinere Kammer 12b mit einer Leitung 41, über die der Pumpenausgangsdruck Pd dem auf Druck ansprechenden Stößel 15 zugeführt wird und über eine Leitung 21 mit dem Stellventil 14 und wird diesbezüglich immer mit dem Pumpenausgangsdruck Pd beaufschlagt. Bei der Verbindung des Kippstiftes 20 mit der Taumelscheibe 11 der Pumpe 6 wird ein Kugelgelenk 22 verwendet, um zu veranlassen, daß die Taumelscheibe 11 um einen Taumelpunkt lla taumelt, wenn der Stellkolben 16 des Stellzylinders 12 verschoben wird. Wenn die Taumeischeibe 11 um den Taumelpunkt ha taumelt, wie oben beschrieben, wird der Neigungswinkel der Taumeischeibe 11 verändert. In dem Stellventil 14 ist ein Abstandsstück 14a vorgesehen, das in Längsrichtung in dem Ventil 14 gleitet, um die Leitung 23, die mit der größeren Kammer 12a des Stellzylinders 12 kommuniziert, zu öffnen oder zu schließen.
Mit anderen Worten wird, wenn das Abstandsstück 14a sich in der Fig. 3 nach links bewegt, um die Flüssigkeitszuführungsstellung einzunehmen, der Pumpenausgangsdruck Pd der Leitung 24 auf die größere Kammer 12a des Stellzylinders 12 über die offene Leitung 23 aufgebracht, wohingegen der Pumpenausgangsdruck Pd von der größeren Kammer 12a des Zylinders 12 zu einem Ölbehälter (nicht gezeigt) in dem Gehäuse 18 entlassen wird, wenn das Abstandsstück 14a des Stellventils 14 sich in der Fig. 3 nach rechts bewegt, um die Ablaufposition einzunehmen, in der die Leitung 23 mit dem Inneren des Gehäuses 18 kommuniziert. Auf der anderen Seite ist, wenn das Abstandsstück 14a in seiner neutralen Stellung, wie in dieser Zeichnung dargestellt, angeordnet ist, die Leitung 23 geschlossen und dies verursacht, daß der Stellkolben 16 des Stellzylinders 12 seine Bewegung stoppt.
Der auf Druck ansprechende Stößel 15 weist im allgemeinen zwei Teile auf, nämlich einen Leistungsregelungsteil 25, der auf den Pumpenausgangsdruck Pd anspricht, und einen Durchflußmengenregelungsteil 27, der auf den Steuerdruck Pi von außerhalb anspricht. Hier weist der Leistungsregelungsteil 25 einen auf den Pumpenausgangsdruck ansprechenden Kolben 25a, der sich entsprechend dem Pumpenausgangsdruck Pd bewegt, der durch die Leitung 41 passiert, um durch die Zylinderkammer 42 aufgenommen zu werden, und ein Paar Vorspannbauteile 26a und 26b auf, vorzugsweise Druckschraubenfedern, um eine Vorspannkraft Fs zu erzeugen, die der hydraulischen Kraft Pd A standhalten soll, die sich aus der Multiplikation des Pumpenausgangsdruck Pd mit der Querschnittsfläche A des Kolbens 25a ergibt. Zusätzlich ist ein Abstandsstück 25b zur Druckübertragung bereitgestellt, um die vorspannende Kraft des Kolbens 25a, d.h. die hydraulische Kraft Pd A, auf die Vorspannbauteile 26a und 26b zu übertragen. Um die Enden der Vorspannbauteile 26a und 26b gemeinsam zu tragen, ist ein Tragbauteil 25d so angeordnet, daß es dicht zwischen dem Abstandsstück zur Druckübertragung 25b und den Vorspannbauteilen 26a und 26b liegt.
Ähnlich zu der Konstruktion des Leistungsregelungsteils 25 weist der Durchflußmengenregelungsteil 27 einen Durchflußmengenregelungskolben 27a, um die hydraulische Kraft beim Aufnehmen des Steuerdrucks Pi von außerhalb zu erzeugen, der durch die Leitung 43 passiert, um die Zylinderkammer 44 zu beaufschlagen, und ein Vorspannbauteil 27b auf, vorzugsweise eine Druckschraubenfeder, um eine Vorspannkraft zu erzeugen, die der hydraulischen Kraft, die durch den Durchflußmengenregelungskolben 27a erzeugt ist, standhalten soll.
Zusätzlich ist der auf Druck ansprechende Stößel 15 an seinem einen Ende mit Einstellschrauben 28 und 29 und Sicherungsmuttern 30 und 31 versehen, um die Vorspannkraft oder die Federkraft der Vorspannbauteile 26a und 26b einzustellen.
Hier ist das Abstandsstück 25b zur Druckübertragung des Leistungsregelungsteils 25, wie im Detail in Fig. 7 dargestellt, in den hülsenartigen Durchflußmengenregelungskolben 27a des Durchflußmengenregelungsteils 27 so eingeführt, daß ersteres sich in bezug auf den beweglichen letzteren axial frei hin und her bewegt. Auf der anderen Seite ist das Abstandsstück 25b zur Druckübertragung mit einem Mittelteil 25c ausgebildet, der einen kleineren Durchmesser als der andere Teil aufweist, während der hülsenartige Kolben 27a in seinen mittleren Abschnitt einen länglichen Schlitz 27c aufweist, der vorzugsweise eine rechtwinklige oder elliptische Form hat, um einen ersten Stift 32 aufzunehmen. Dieser erste Stift 32 ist innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, d.h. der durch den Schlitz 27c bestimmte Bereich, ohne gegenseitige Beeinflussung, verursacht durch das Abstandsstück 25b zur Druckübertragung und den Durchflußmengenregelungskolben 27a, frei beweglich. Ebenfalls sind die drei Vorspannbauteile 26a, 26b und 27b unabhängig voneinander angeordnet, so daß zwischen diese keine gegenseitige Beeinflussung stattfindet.
Der Rückkopplungshebelmechanismus 17 ist mit einem Rückkopplungshebel 33 und einem Verbindungshebel 37 versehen. Hier ist der Rückkopplungshebel 33 an seinem oberen Ende sowohl mit dem Abstandsstück 25b zur Druckübertragung des Leistungsregelungsteils 25 als auch mit dem Durchflußmengenregelungskolben 27a des Durchflußmengenregelungsteils 27 über den ersten Stift 32, wie in der Fig. 3 gezeigt, verbunden. Darüber hinaus ist dieser Hebel 33 an seinem unteren Ende mit einem Mittelteil des Stellkolbens 16 des Stellzylinders 12 durch einen zweiten Stift 35 gelenkig verbunden und ist ebenfalls mit dem Verbindungshebel 37 über einen dritten Stift 36 verbunden. Auf der anderen Seite ist der Verbindungshebei 37 mit einem Ende des Abstandsstücks 14a des Stellventils 14 durch einen vierten Stift 38 verbunden und durch einen fünften Stift 34 mit einem Träger oder einem Rahmen 40 des vorliegenden Regelungssystems gelenkig verbunden. Wenn daher der erste Stift 32, der mit dem auf Druck ansprechenden Stößel 15 verbunden ist, verschoben wird, dreht sich der Rückkopplungshebel 33 um den zweiten Stift 35, der mit dem Stellkolben 16 des Stellzylinders 12 verbunden ist, und dies verursacht, daß sich der Verbindungshebel 37 um den fünften Stift 34, der hiermit verbunden ist, dreht, um das Abstandsstück 14a des Stellventils 14 zu verschieben (siehe Fig. 4).
Die Arbeitsweise des vorliegenden Regelungssystems mit dem zuvor erwähnten Aufbau wird nachfolgend beschrieben werden.
Bei der Durchführung der Leistungsregelung wird, wenn der Pumpenausgangsdruck Pd, der durch die Leitung 41 geht, erhöht wird, notwendigerweise eine beträchtliche hydraulische Energie erzeugt, die auf die Endfläche des auf den Pumpenausgangsdruck ansprechenden Kolbens 25a wirkt, und dies verursacht, daß die Vorspannbauteile 26a und 26b, die das Abstandsstück 25b zur Druckübertragung normalerweise nach rechts vorspannen, entsprechend der hydraulischen Energie verschoben werden. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich der Rückkopplungshebel 33 aufgrund der Verschiebung der Vorspannbauteile 26a und 26b im Gegenuhrzeigersinn um den zweiten Stift 35. In der Folge wird das Abstandsstück 14a des Stellventils 14, das mit dem Rückkopplungshebel 33 der Reihe nach über den fünften Stift 34, den Verbindungshebel 37 und den vierten Stift 38 verbunden ist, verschoben und diesbezüglich bewegt sich dieses» in der neutralen Stellung befindliche Abstandsstück 14a in der Fig. 3 nach links, um seine Flüssigkeitszuführungsstellung einzunehmen. In bezug auf Fig. 2 stellt sich die Verschiebung D des Abstandsstücks 14a des Stellventils 14 im Fall einer Verschiebung α des Abstandsstücks 25b zur Druckübertragung wie folgt dar:
D = (L&sub1; + L&sub2;)/L&sub2; (a + b)/a α
wobei
L&sub1; ein Abstand zwischen den ersten und dritten Stiften 32 und 36 ist;
L&sub2; ein Abstand zwischen den ersten und zweiten Stiften 32 und 35 ist;
a ein Abstand zwischen den vierten und fünften Stiften 38 und 34 ist;
und b ein Abstand zwischen den dritten und vierten Stiften 36 und 38 ist.
Wenn das Abstandsstück 14a wie zuvor erwähnt in seiner Flüssigkeitszuführungsstellung angeordnet ist, wird der Pumpenausgangsdruck Pd der größeren Kammer 12a des Stellzylinders 12 der Reihe nach durch die Leitungen 24 und 23 zugeführt. Folglich wird eine höhere hydraulische Energie auf der an der größeren Kammerseite liegenden Endfläche des Stellkolbens 16 erzeugt, wohingegen eine niedrigere hydraulische Energie auf der an der kleineren Kammerseite liegenden Endfläche des Stellkolbens 16, zu der derselbe Pumpenausgangsdruck Pd über die Leitung 21 zugeführt wird, erzeugt wird, und dies verursacht, daß sich der Stellkolben 16 nach links bewegt. Demgemäß bewegt sich der Kippstift 20 zusammen mit dem Stellkolben 16 nach links, so daß die Taumelscheibe 11, die an ihrem Ende mit dem Kippstift 20 durch das Kugelgelenk 22 gelenkig verbunden ist, taumelt, um ihren Neigungswinkel zu verringern, und dies verursacht, daß die Ausflußmengenrate Q der Pumpe 6 verringert wird.
Gleichzeitig dreht sich, da der Stellkolben 16 sich wie oben beschrieben nach links bewegt, der Rückkopplungshebel 33, der mit dem Stellkolben 16 durch den zweiten Stift 35 verbunden ist, im Uhrzeigersinn um den ersten Stift 32, der an dem Abstandsstück zur Druckübertragun(j 27b angeordnet ist, und dies verursacht, daß sich der Verbindungshebel, dessen eines Ende mit dem Rahmen 40 durch den fünften Stift 34 gelenkig verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem Rückkopplungshebel 33 durch den dritten Stift 36 verbunden ist, im Uhrzeigersinn um den fünften Stift 34 dreht. Demgemäß bewegt sich das Abstandsstück 14a, das mit dem Verbindungshebel 37 durch den vierten Stift 38 verbunden ist, nach rechts und verschiebt diesbezüglich seine Stellung von der Flüssigkeitszuführungsstellung zu der neutralen Stellung, so daß die Leitung 23 blockiert wird und der Stellkolben 16 seine Bewegung stoppt.
Wenn in diesem Zustand der Pumpenausgangsdruck Pd verringert wird, bewegt sich der auf dem Purnpenausgangsdruck ansprechende Kolben 25a durch die Rückstellkraft der Vorspannbauteile 26a und 26b nach rechts, so daß der Rückkopplungshebel 37 sich im Uhrzeigersinn um den zweiten Stift 35 dreht. In der Folge dreht sich der Verbindungshebel 37 im Uhrzeigersinn um den fünften Stift 34 und dies verursacht, daß sich das Abstandsstück 14a nach rechts bewegt, um seine Ablaufstellung einzunehmen. Dann steht die Leitung 23 mit dem Ölbehälter innerhalb des Gehäuses 18 in Verbindung und der Stellkolben 16 des Stellzylinders 12 bewegt sich aufgrund des Pumpenausgangsdrucks Pd, der auf die kleinere Kammer 12b des Zylinders 12 aufgebracht wird, nach rechts und folglich wird das unter Druck stehende hydraulische Fluid in der größeren Kammer 12a in den Ölbehälter in dem Gehäuse 18 durch die offene Leitung 23 entladen. Ausgehend von diesem Zustand dreht sich der Rückkopplungshebel 33, falls sich der Stellkolben 16 fortlaufend nach rechts bewegt, im Gegenuhrzeigersinn um den ersten Stift 32 und der Verbindungshebel 37 dreht sich im Gegenuhrzeigersinn um den fünften Stift 34, wodurch das Abstandsstück 14a des Stellventils 14 veranlaßt wird, sich nach links zu bewegen. Demgemäß ändert das Stellventil 14 seinen Zustand von dem Flüssigkeitsablaufzustand zu dem neutralen Zustand und der Stellkolben stoppt seine Bewegung (siehe Fig. 5).
Auf der anderen Seite wird bei der Durchführung der Leistungsregelung, wenn der Steuerdruck Pi von außerhalb, der durch die Leitung 43 passiert, um durch die Zylinderkammer 44 des auf Druck ansprechenden Stößels 15 aufgenommen zu werden, erhöht wird, notwendigerweise eine beträchtliche hydraulische Energie erzeugt, die auf d%e Endfläche des hülsenartigen Durchflußmengenregelungskolbens 27a wirkt, und dies verursacht, daß das Vorspannbauteil 27b, das normalerweise den Durchflußmengenregelungskolben 27a nach rechts vorspannt, gemäß der hydraulischen Energie verschoben wird. In der Folge bewegt sich der Durchflußmengenregelungskolben 27a nach links. Hier ist der Durchflußmengenregelungskolben 27a mit dem länglichen Schlitz 27c versehen, der vorzugsweise die elliptische oder rechtwinklige Form hat und den ersten Stift 32, wie in der Fig. 8 dargestellt, aufnimmt und diesbezüglich verursacht die nach links gerichtete Bewegung des Durchflußmengenregelungskolbens 27a, daß sich der erste Stift 32 ohne gegenseitige Beeinflussung mit dem Abstandsstück 25b zur Druckübertragung nach links bewegt. Entsprechend drehen sich der Rückkopplungshebel 33 und der Verbindungshebel 37 im Gegenuhrzeigersinn jeweils um die zweiten und fünften Stifte 35 und 34, so daß das Abstandsstück 14a, das mit dem Verbindungshebel 37 durch den vierten Stift 38 verbunden ist, sich nach links bewegt, um seine Flüssigkeitszuführungsstellung einzunehmen.
In dieser Flüssigkeitszuführungsstellung des Abstandsstücks 14a wird der Pumpenausgangsdruck Pd, der das Innere des Stellventils 14 über die Leitung 24 beauf schlagt, in die größere Kammer 12a des Stellzylinders 12 eingebracht. In diesem Fall wird die kleinere Kammer 12b des Zylinders 12 ebenfalls mit dem Pumpenausgangsdruck Pd durch die Leitung 21 beauf schlagt, da jedoch die Querschnittsfläche der kleineren Kammer 12b geringer ist als die der größeren Kammer 12a und diesbezüglich die hydraulische Energie, die in der kleineren Kammer 12b erzeugt wird, geringer ist als die der größeren Kammer 12a, bewegt sich der Stellkolben 16 nach links. Entsprechend bewegt sich der Kippstift 20 gemeinsam mit dem Stellkolben 16 nach links, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe 11, die mit dem Kippstift 20 über das Kugelgelenk 22 an seinem Ende verbunden ist, zu verringern. Folglich wird die Ausflußmengenrate Q der Pumpe verringert.
Wenn im Gegensatz dazu der Pumpenausgangsdruck Pi, der durch die Leitung 43 geht, um durch die Zylinderkammer 44 aufgenommen zu werden, verringert wird, bewegt sich der Durchflußmengenregelungskolben 27a durch die Rückstellkraft des Vorspannbauteils 27b nach rechts und folglich dreht sich der Rückkopplungshebel 33 im Uhrzeigersinn um den zweiten Stift 35. Daher dreht sich der Verbindungshebel 37 im Uhrzeigersinn um den fünften Stift 34, um zu verursachen, daß sich das Abstandsstück 14a nach rechts bewegt und seine neutrale Stellung einnimmt. Daher liegt in der größeren Kammer 12a des Zylinders 12 kein Purnpenausgangsdruck Pd an, wohingegen die kleinere Kammer 12b fortlaufend mit dem Pumpenausgangsdruck Pd durch die Leitung 21 versorgt wird. Diesbezüglich ist die hydraulische Energie in der kleineren Kammer 12b höher als die in der größeren Kammer 12a und dies verursacht, daß sich der Stellkolben 16 gemeinsam mit dem Kippstift 20 nach rechts bewegt. Der Neigungswinkel der Taurnelscheibe 11 wird daher vergrößert, so daß die Ausflußmengenrate Q der Pumpe 6 (siehe Fig. 6) vergrößert wird.
Die Regelkennlinie der Ausflußmengenrate der Pumpe 6 bezüglich des Pumpenausgangsdrucks Pd oder des Steuerdrucks von außerhalb Pi, wie in Fig. 5 oder 6 gezeigt, kann durch Regulieren der Vorspannkräfte der Vorspannbauteile 26a, 26b und 27b eingestellt werden. Um die Vorspannkräfte der Vorspannbauteile 26a, 26b und 27b zu regulieren, ist es erforderlich, die Einstellschrauben 28 und 29 einzustellen oder das Hebelverhältnis des Hebelmechanismus 17 zu verändern. Andererseits können die zwei Kennlinien unabhängig voneinander eingestellt und gesetzt werden. Genauer beschrieben sind das Abstandsstück zur Druckübertragung 25b, das mit dem auf den Pumpenausgangsdruck ansprechenden Kolben 25a des Leistungsregelungsteils 25 verbunden ist, und der hülsenartige Durchflußmengenregelungskolben 27a des Durchflußmengenregelungsteils 27, wie oben beschrieben, jeweils mit dem Mittelteil 25c mit kleinem Durchmesser und dem länglichen Schlitz 27c versehen, so daß es möglich ist, die Leistung und die Durchflußmengenrate der Pumpe 6 ohne eine gegenseitige Beeinflussung der jeweiligen Regelkennlinien unabhängig voneinander zu regeln.
Andererseits kann ein zweites alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, wobei dieses Ausführungsbeispiel jedoch nicht in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt ist. In diesem zweiten anderen Ausführungsbeispiel enthält der auf dem Pumpenausgangsdruck ansprechende Kolben 25a einen gestuften Kolben und eine Leitung ist zusätzlich vorgesehen, um den Purnpenausgangsdruck Pd einer weiteren Pumpe mit diesem System zu verbinden. Aufgrund einer solchen Konstruktion erlaubt dieses zweite alternative Ausführungsbeispiel, daß die jeweiligen Pumpenausgangsdrücke Pd der Pumpen, die dieses zweite Ausführungsbeispiel betreffen, summiert werden und verursacht, daß das Abstandsstück 25b zur Druckübertragung und die Vorspannbauteile 26a und 26b entsprechend dem aufsummierten Pumpenausgangsdruck verschoben werden. Diesbezüglich kann dieses Ausführungsbeispiel eine Abtastung über Kreuz erreichen, wobei die jeweiligen Leistungsregelungen für wenigstens zwei Flüssigkeitspumpen mit veränderlichem Hub zur gleichen Zeit durchgeführt werden.
Fig. 10 zeigt ein drittes alternatives Ausführungsbeispiel eines Regelungssystems der vorliegenden Erfindung. In diesem dritten alternativen Ausführungsbeispiel sind der Rückkopplungshebel 33 und der Verbindungshebel 37 so angeordnet, daß sie miteinander beweglich im rechten Winkel verbunden sind. Um diese vertikal beweglich miteinander zu verbinden, ist eine Gelenkverbindung 36' vorgesehen, die vorzugsweise ein Kugelgelenk enthält, an dem die Verbindungsenden der Hebel 33 und 37 miteinander verbunden sind. Zusätzlich ist in diesem Ausführungsbeispiel das andere Ende des Verbindungshebels 37 mit dem Rahmen 40 durch den fünften Stift 34 gelenkig verbunden und das Abstandsstück 14a ist mit einem vorbestimmten mittleren Abschnitt des Verbindungshebels 37 durch den vierten Stift 38 verbunden.
Die Arbeitsweise des dritten alternativen Ausführungsbeispiels, das in der Fig. 10 gezeigt ist, ist ähnlich der des ersten alternativen Ausführungsbeispiels, das in Fig. 3 gezeigt ist, obwohl seine Konstruktion, die die zuvor erwähnte vertikale Anordnung des Hebelmechanismus aufweist, verschieden von der des ersten Ausführungsbeispiels ist.
Wie oben beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung ein Regelungssystem für eine Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub bereit, wobei der Leistungsregelungsteil und der Durchflußmengenregelungsteil koaxial angeordnet sind, so daß sie sich gegenseitig integrieren. Folglich wird mit diesem System die Einfachheit seiner Konstruktion einschließlich der Leitungen erreicht und diesbezüglich wird dessen Aufbau erleichtert und eine kompakte Ausführung erzielt. Da die Anzahl der Verbindungen, um den Rückkopplungshebel mit dem Verbindungshebel des Rückkopplungshebelmechanismus zu verbinden aufgrund der Anwendung des zweihebeligen Hebelmechanismus statt des konventionellen dreihebeligen Hebelmechanismus verringert ist, wird die Veränderung der Regelkennlinien, verursacht durch die akkurnulierte Abnützung der Verbindungen, minimiert und dies verursacht eine wesentliche Verbesserung der Lebensdauer und der Betriebssicherheit des Regelungssysterns. Da das vorliegende Regelungssystem weiterhin eine Minimierung der Verschiebungen sowohl des Abstandsstücks des Stellventils als auch der Vorspannbauteile des auf Druck ansprechenden Stößels aufgrund des zweihebeligen Rückkopplungshebelmechanismus verursacht, wird eine kompakte Ausführung erzielt.
Auch wenn die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zur Veranschaulichung beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, daß verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Substitutionen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung, wie er in den beiliegenden Ansprüchen beschrieben ist, zu überschreiten.

Claims

1. Regelungssystem für eine Flüssigkeitspumpe mit veränderlichem Hub, das folgendes aufweist:

einen auf Druck ansprechenden Stößel (15), um beim Aufnehmen eines Pumpenausgangsdrucks oder eines Steuerdrucks von außerhalb ein Abstandsstück eines Stellventils (14) zu verschieben, wobei der Stößel (15) einen Leistungsregelungsteil, der entsprechend dem Pumpenausgangsdruck verschoben wird, und einen Durchfiußmengenregelungsteil aufweist, der entsprechend dem Druck von außerhalb verschoben wird, und wobei die Regelungsteile koaxial angeordnet sind, so daß sie sich gegenseitig integrieren;

das Stellventil (14), für die selektive Beaufschlagung einer größeren Kammer (12a) eines Stellzylinders (12) mit dem Pumpenausgangsdruck, wobei das Stellventil innerhalb das Abstandsstück auf\veist und das Abstandsstück entsprechend der Verschiebung des auf Druck ansprechenden Stößels (15) zwischen einer Flüssigkeitszuführungsstellung, einer neutralen Stellung und einer Ablaufstellung verschiebt;

den Stellzylinder (12), um den Neigungswinkel einer Taumeischeibe (11) der Pumpe (6) zu regeln, um die Ausflußmengenrate der Pumpe zu regeln, wobei der Stellzylinder einen Stellkolben einschließt, der das Innere des Stellzylinders in kleinere und größere Kammern (12b, 12a) aufteilt und wobei die kleinere Kammer (12b) stets mit dein Pumpenausgangsdruck beaufschlagt ist und die größere Kammer (12a) mit dem Inneren des Stellventils über eine Leitung (13) kommuniziert, um selektiv mit dem Pumpenausgangsdruck beaufschlagt zu werden;

und einen zweihebeligen Rückkopplungshebelmechanismus, um den auf Druck ansprechenden Stößel, das Abstandsstück des Stellventils und den Stellkolben des Stellzylinders miteinander zu verbinden, wobei der Mechanismus folgendes aufweist:

einen Rückkopplungshebel (33), der an einem Ende mit dem Stellkolben und an dem anderen Ende sowohl mit dem Leistungsregelungsteil als auch mit dem Durchflußmengenregelungsteil des auf Druck ansprechenden Stößels (15) verbunden ist;

und einen Verbindungshebel (37), der an einem Ende mit dem Rückkopplungshebel verbunden ist, am anderen Ende gelenkig mit einem Rahmen des Regelungssystems verbunden ist und in seinem vorbestimmten mittleren Abschnitt mit dem Abstandsstück des Stellventils verbunden ist,

wobei das Regelungssystem unabhängig und gleichzeitig eine konstante Leistungs- und Durchfiußmengenrate der Pumpe in Übereinstimmung mit sowohl dem Pumpenausgangsdruck als auch dein Steuerdruck von außerhalb regelt, mit denen der auf Druck ansprechende Stößel (15) beaufschlagt wird.

2. Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei der Leistungsregelungsteil des auf Druck ansprechenden Stößels folgendes aufweist:

einen auf den Pumpenausgangsdruck ansprechenden Kolben (25a), der entsprechend dem Pumpenausgangsdruck beweglich ist;

ein Paar Vorspannbauteile (26a, 26b), um den auf den Pumpenausgangsdruck ansprechenden Kolben normalerweise in einer Richtung vorzuspannen, die dein Pumpenausgangsdruck entgegenwirkt;

und ein Abstandsstück (25b, c) zur Druckübertragung, das zwischen dem auf Druck ansprechenden Kolben (25a) und den Vorspannbauteilen angeordnet ist, um den Druck zwischen diesen zu übertragen, wobei das Abstandsstück zur Druckübertragung (25b, c) mit dem Rück kopplungshebel (33) verbunden ist, und wobei der Durchfiußmengenregelungsteil folgendes aufweist:

einen hülsenartigen Durchflußmengenregelungskolben (27a), der entsprechend dem Steuerdruck von außerhalb beweglich ist, wobei der Durchflußmengenregelungskolben mit dem Rückkopplungshebel (33) verbunden ist und beweglich um das Abstandsstück zur Druckübertragung (25b, c) des Leistungsregelungsteils eingepasst ist;

und ein Vorspannbauteil (27b), um den Durchfiußmengenregelungskolben (27a) normalerweise in einer Richtung vorzuspannen, die dem Steuerdruck von außerhalb entgegenwirkt.

3. Regelungssystem nach Anspruch 2, wobei das Abstandsstück zur Druckübertragung des Leistungsregelungsteils mit einem Mittelteil (25c) versehen ist, der einen kleineren Durchmesser als der andere Teil (25b) aufweist, und der Durchflußmengenregelungskolben (27a) des Durchflußmengenregelungsteils mit einem länglichen Schlitz (27c) versehen ist, wodurch ermöglicht wird, daß ein Stift (32) in eine ringförmige Ausnehmung, die durch den Mittelteil mit kleinerem Durchmesser bereitgestellt ist, durch den länglichen Schlitz eingeführt ist, um den auf Druck ansprechenden Stößel mit dein Rückkopplungshebel (33) zu verbinden.

4. Regelungssystem nach Anspruch 2, wobei die Vorspannbauteile (26a, 26b, 27b) sowohl des Leistungsregelungsteils als auch des Durchflußmengenregelungsteils jeweils eine Druckschraubenfeder aufweisen.

5. Regelungssystem nach Anspruch 2, wobei das Regelungssystem weiterhin wenigstens eine Einstellschraube (28, 29) aufweist, um die Vorspannkraft der Vorspannbauteile des Leistungsregelungsteils einzustellen.

6. Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei der Rückkopplungshebel (33) und der Verbindungshebel (37) so angeordnet sind, daß sie parallel zueinander sind.

7. Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei der Rückkopplungshebel (33) und der Verbindungshebel (37) so angeordnet sind, daß sie im rechten Winkel zueinander stehen,