DE69612803T2

DE69612803T2 - Fördermengenregelung für eine Verdrängerpumpe

Info

Publication number: DE69612803T2
Application number: DE69612803T
Authority: DE
Inventors: Dale B. Childress; Noah D. Manring
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 2001-12-13
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: EP0761966A2; EP0761966B1; JPH09126139A; US5567123A; EP0761966A3; DE69612803D1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Pumpe mit veränderbarer Verdrängung bzw. Fördermenge und insbesondere auf eine Pumpenverdrängungssteuerung dafür mit einem Servoventilmechanismus und einem veränderbaren Drehmomentbegrenzer, die in einer gemeinsamen Bohrung angeordnet sind.

Stand der Technik

Pumpen mit veränderbarer Verdrängung bzw. Fördermenge erfordern verschiedene Arten von Verdrängungssteuerungen abhängig von der Verwendung der Pumpe. Hochdruckrückkopplung ist fast immer ein Erfordernis für jegliche veränderbare Verdrängungssteuerung. Für hydromechanische Steuerungen wird diese Rückkopplung verwendet zum Betätigen eines federbelasteten Ventilkörpers in einer Leistungs- oder Drehmomentbegrenzungssteuerung, einer Hochdruckabschneidsteuerung oder einer Lastabfühlsteuerung. Recht häufig verwenden diese Steuerungen mehrfache Formen von Rückkopplung, um mehrfache Steuerfunktionen durchzuführen. Wenn dies der Fall ist, werden Pumpensteuerungen in ihrem Aufbau sehr kompliziert und sind oft gekennzeichnet durch große Hardware- bzw. Vorrichtungskonfigurationen. Solche großen Pumpensteuerungen erhöhen im Allgemeinen die Gesamtkosten der Pumpe.
US-A-4,600, 364 betrifft eine Pumpenverdrängungssteuerung für eine Pumpe mit veränderbarer Verdrängung. Ein Servomechanismus ist vorgesehen, welcher einen Servobetätigerabschnitt aufweist, der mit der Pumpe gekoppelt ist zum Verändern der Verdrängung davon pro Zyklus. Ein Servoventilabschnitt betreibt den Senvobetätigerabschnitt durch Strömungsmitteldruck von einer Pumpe mit fester Verdrängung, und ein Steuerabschnitt betätigt den Servoventilabschnitt. Ein Drehmomentsteuerventil ist in der Lage, strömungsmittelmäßig die Servomechanismussteuerung zu betreiben. Ein gesteuertes Maß an Strömungsmitteldruck wird von der Pumpe mit fester Verdrängung an den Steuerabschnitt geliefert, um die Drehmomentanforderung der Pumpe mit veränderbarer Verdrängung entsprechend zu verändern.
Das Drehmomentsteuerventil ist elektromagnet-betätigt von einer Steuereinrichtung mit einem zugehörigen Sensor, welcher in der Lage ist, jeden Ausgabezustand, in dem der Motor arbeitet, derart abzufühlen, daß die Drehmomentanforderung der Pumpe so gesteuert wird, daß sie zu dem abgefühlten Ausgabezustand des Motors paßt. Der Servomechanismussteuerabschnitt unterliegt ferner der Steuerung eines Abflußsensors, der dahingehend wirkt, die Pumpenverdrängung in Übereinstimmung mit der Strömungsrate des Strömungsmittels zu steuern, das von den Werkzeugsteuerventilen abgelassen wird.
Darüber hinaus umfaßt die Drehmomentbegrenzungssteuerung üblicherweise ein Drehmomentsteuerventil, das in eine Betriebsposition bewegbar ist, um zu bewirken, daß sich die Schräg- oder Taumelscheibe zu einer Position mit minimaler Verdrängung hin bewegt, wenn der Auslaßdruck einen vorbestimmten Hochdruckpegel überschreitet. Das Drehmomentsteuerventil wird in die Betriebsposition bewegt durch einen Rückkopplungskolben, der innerhalb einer Betätigungskammer angeordnet ist, zu der der Pumpenauslaßdruck geleitet wird. Eine oder mehrere Federn sind angeordnet, um einer Bewegung des Drehmomentsteuerventils in die Betriebsposition entgegenzuwirken bzw. zu widerstehen, um die Drehmomenteinstellung vorzusehen. Ein hierbei auftretendes Problem ist, daß wenn die Leistungsquelle abgeschaltet wird, die die Pumpe antreibt, die Feder oder die Federn das Drehmomentsteuerventil in eine Position vorspannen, die bewirkt, daß sich die Schrägscheibe in ihre Position mit maximaler Verdrängung bewegt. Dies ergibt einen beträchtlichen Betrag zusätzlichen Drehmoments für die Leistungsquelle, welcher von dem Starter überwunden werden muß, um die Leistungsquelle auf eine Startgeschwindigkeit bzw. -drehzahl zu bringen, wenn die Leistungsquelle gestartet wird.
Schließlich werden die maximalen und minimalen Verdrängungseinstellungen der Schrägscheibe häufig durch Kontakt zwischen der Schrägscheibe und mechanischen Anschlägen hergestellt. Dies schafft einen harten Anschlag, der übermäßiges Geräusch erzeugt.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben genannten Probleme zu lösen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Pumpenverdrängungssteuerung für eine Pumpe mit veränderbarer Verdrängung gemäß Fig. 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Pumpenverdrängungssteuerung vorgesehen, die geeignet ist zur Verwendung mit einer Pumpe mit veränderbarer Verdrängung, welche eine Schräge scheibe und einen Servobetätiger zum Bewegen der Schrägscheibe zwischen maximalen und minimalen Verdrängungspositionen aufweist. Der Servobetätiger umfaßt einen Servokolben, der betriebsmäßig mit der Schrägscheibe verbunden ist, Mittel zum Vorspannen der Schrägscheibe zu ihrer maximalen Verdrängungsposition hin, und eine Betätigerkammer an einem Ende des Kolbens zum gesteuerten Empfang eines Steuerdrucks, um die Schrägscheibe zu ihrer minimalen Verdrängungsposition hin zu bewegen. Die Pumpenverdrängungssteuerung weist folgendes auf: einen Körper mit einer Bohrung darin, einen Auslaßdurchlaß, der den Auslaßdruck mit der Bohrung verbindet, einen Steuerdurchlaß, der die Bohrung mit der Betätigerkammer verbindet, und einen Ausstoßdurchlaß, der mit der Bohrung verbunden ist. Ein Drehmomentsteuerventil ist innerhalb der Bohrung angeordnet zum Steuern einer Strömungsmittelströmung in die und aus der Betätigerkammer und umfaßt eine Hülse, die gleitbar in der Bohrung angeordnet ist und betriebsmäßig mechanisch mit dem Kolben gekoppelt ist, sowie einen Ventilschieber, der gleitbar innerhalb der Hülse angeordnet ist, wobei der Ventilschieber und die Hülse relativ zueinander beweglich sind, um einen ersten Zustand herzustellen, in dem der Auslaßdurchlaß mit dem Steuerdurchlaß verbunden ist, sowie einen zweiten Zustand herzustellen, in dem der Steuerdurchlaß mit dem Ausstoßdurchlaß verbunden ist. Ein veränderbarer Drehmomentbegrenzer ist in der Bohrung in axialer Ausrichtung mit dem Drehmomentsteuerventil angeordnet zum Anlegen einer fernsteuerbaren veränderlichen elastischen Kraft, die den Ventilschieber in eine erste Richtung vorspannt, um den zweiten Zustand herzustellen. Es sind Mittel vorgesehen zum Anlegen einer Steuerkraft gegen den Ventilschieber, und zwar proportional zu dem Auslaßdruck der Pumpe mit veränderlicher Verdrängung, so daß sich der Ventilschieber in eine zweite Richtung bewegt, um den ersten Zustand herzustellen, wenn die Steuerkraft die von dem Drehmomentbegrenzer ausgeübte Vorspannkraft übersteigt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Beste Art der Ausführung der Erfindung

Bezugnehmend auf die Zeichnungen ist eine allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete Pumpenverdrängungssteuerung gezeigt, in Kombination mit einer Pumpe 11 mit veränderbarer Verdrängung, die eine Schrägscheibe 12 aufweist, die zwischen Positionen maximaler und minimaler Verdrängung beweglich ist. Ein schematisch bei 13 gezeigter Servobetätiger umfaßt einen Servokolben 14, der betriebsmäßig mit der Schrägscheibe 12 verbunden ist, Mittel 15 zum Vorspannen der Schrägscheibe in ihre maximale Verdrängungsposition, und eine Betätigerkammer 17 an einem Ende des Kolbens zum steuerbaren Empfang eines Steuerdrucks, um die Schrägscheibe zu ihrer minimalen Verdrängungsposition hin zu bewegen. Die Mittel 15 können beispielsweise eine Kompressionsfeder 16 und eine Kammer 16a sein, die mit dem Pumpenauslaß verbunden ist. Während aus Gründen der einfachen Darstellung die Pumpenverdrängungssteuerung und der Servobetätiger getrennt von der Pumpe mit veränderbarer Verdrängung gezeigt sind, sind diese Komponenten allgemein innerhalb des Gehäuses der Pumpe mit veränderbarer Verdrängung enthalten oder daran befestigt.
Die Pumpenverdrängungssteuerung 10 umfaßt einen Körper 18 müt einer Bohrung 19 darin, einen Auslaßdurchlaß 21, der den Pumpenauslaßdruck mit der Bohrung verbindet, einen Steuerdurchlaß 22, der die Bohrung mit der Betätigerkammer 17 verbindet, und einen Ausstoßdurchlaß 23, der mit der Bohrung in Verbindung steht.
Ein Drehmomentsteuerventil 26 ist innerhalb der Bohrung 19 angeordnet zum Steuern einer Strömungsmittelströmung in die und aus der Betätigerkammer 17. Das Drehmomentsteuerventil umfaßt eine Hülse 27, die gleitbar innerhalb der Bohrung 19 angeordnet ist, sowie einen Ventilschieber 29, der gleitbar innerhalb der Hülse angeordnet ist. Die Hülse ist betriebsmäßig mechanisch mit dem Kolben 14 gekoppelt anhand eines Verbindungsglieds 28 zum Bewegen der Hülse proportional zur Versetzung der Schrägscheibe. Der Ventilschieber und die Hülse sind relativ zueinander beweglich, um einen ersten Zustand herzustellen, in dem der Auslaßdurchlaß 21 mit dem Steuerdurchlaß 22 durch ringförmige Anschlüsse 31, 32 in der Hülse verbunden ist, währen der Steuerdurchlaß 22 von dem Ausstoßdurchlaß 23 blockiert ist durch blockieren eines Paars von Anschlüssen 33 in der Hülse. Der Ventilschieber und die Hülse sehen auch einen zweiten Zustand vor, in dem der Steuerdurchlaß 22 mit dem Ausstoßdurchlaß 23 durch die Anschlüsse 33 verbunden ist, während eine Verbindung zwischen dem Auslaßdurchlaß 21 und dem Steuerdurchlaß 22 blockiert ist durch Blockieren einer Strömungsmittelströmung durch die Anschlüsse 31. Ein durch den Ventilschieber und die Hülse vorgesehener Neutralzustand blockiert die Auslaß-, Steuer- und Ausstoßdurchlässe voneinander. Ein veränderbarer Drehzahlbegrenzer 34 ist innerhalb eines vergrößerten Abschnitts 36 der Bohrung 19 in axialer Ausrichtung mit dem Drehmomentsteuerventil 26 angeordnet zum Anlegen einer fernsteuerbaren veränderlichen elastischen Kraft, die den Ventilschieber 29 nach links in einer ersten Richtung vorspannt, um den zweiten Zustand herzustellen. Der Drehzahlbegrenzer ist in diesem Ausführungsbeispiel eine patronenartige Konfiguration, die in einem rohrförmigen Gehäuse 37 enthalten ist, welche in den vergrößerten Abschnitt 36 angeordnet ist und mit dem Körper 18 über eine Gewindeverbindung 38 verbunden ist. Ein Kolben 39 ist gleitbar in dem rohrförmigen Gehäuse 37 angeordnet und besitzt eine Nase 41, die an den Ventilschieber 29 anstößt. Der Kolben umfaßt einen Teil 42 mit vermindertem Durchmesser, welcher gleitbar in einem sich radial nach innen erstreckenden Steg 43 angeordnet ist und an einer ringförmigen Reaktionsoberfläche 44 endet, um eine Steuerkammer 46 zu definieren. Die Steuerkammer 46 steht ständig mit einem Einlaßsteueranschluß 47 in Verbindung. Der Kolben ist zwischen einem Paar entgegengesetzter Kompressionsfedern 48, 49 angeordnet, die in einem vorbelasteten Zustand gehalten werden durch eine Federhalterung 51, welche in geeigneter Weise an dem rohrförmigen Gehäuse befestigt ist, sowie ein rohrförmiges Federkrafteinstellungsglied 52, das anhand einer Gewindeverbindung 53 in einstellbarer Weise an dem rohrförmiger Gehäuse befestigt ist. Ein Federsitz 55 ist zwischen dem Kolben und der Feder 49 angeordnet. Eine Prallfeder 57 ist zwischen dem Federsitz 55 und einem weiteren rohrförmigen Federkrafteinstellglied 56 angeordnet, welches anhand einer Gewindeverbindung 57 einstellbar mit dem Einstellglied 52 verbunden ist. Die Feder 48 spannt den Kolben 39 und somit den Ventilschieber nach links in die erste Richtung vor, während die Feder 49 einer Bewegung des Kolbens 39 und daher des Ventilschiebers nach links entgegenwirkt.
Es sind Mittel zum hydraulischen Stoppen der Bewegung der Schrägscheibe 12 zu der Position mit minimaler Verdrängung hin vorgesehen, und diese Mittel umfassen einen Anschlag 58 für minimale hydraulische Strömung, welcher sich durch das Einstellglied 56 hindurch erstreckt und mit diesem anhand einer Gewindeverbindung 59 einstellbar verbunden ist.
Es sind Mittel 60 vorgesehen zum Anlegen einer Kraft gegen den Ventilschieber 29, und zwar proportional zu dem Auslaßdruck der Pumpe mit veränderbarer Verdrängung, so daß sich der Ventilschieber nach rechts in einer zweiten Richtung bezüglich der Hülse 27 bewegt, um den ersten Zustand herzustellen, wenn die Steuerkraft die von dem Drehmomentbegrenzer 34 ausgeübte Vorspannkraft übersteigt. Die Mittel 60 können beispielsweise einen Kolben oder Stopfen 61 umfassen, der gleitbar innerhalb einer Bohrung 62 in dem Ventilschieber 29 angeordnet ist und eine Druckkammer 63 definiert, die ständig mit dem Auslaßdurchlaß 21 durch die Anschlüsse 31 und einem Paar von Anschlüssen 64 in dem Ventilschieber in Verbindung steht. Der Stopfen 61 stößt gegen einen Anschlag 66 an, welcher durch Gewinde einstellbar in einem offenen Ende der Bohrung 19 befestigt ist. Wie im Weiteren beschrieben wird, dient der Anschlag 66 als Mittel zum hydraulischen Stoppen der Bewegung der Schrägscheibe zu der maximalen Verdrängungsposition hin.
Ein Lastabfühlsteuermechanismus 67 umfaßt einen Ventilschieber 68 der gleitbar innerhalb einer Bohrung 69 angeordnet ist und elastisch in die gezeigte Position vorgespannt ist durch einen Federmechanismus 71, der in einer Lastabfühlkammer 72 angeordnet ist. In der gezeigten Position sieht der Ventilschieber 68 eine Verbindung zwischen dem Steuerdurchlaß 22 und einem Steueranschluß 73 vor, welcher mit der · Betätigerkammer 17 in Verbindung steht. Der Ventilschieber ist nach rechts beweglich in eine Position, in der eine Verbindung zwischen dem Steuerdurchlaß 22 und dem Steueranschluß 73 blockiert ist und der Auslaßanschluß 21 mit dem Steueranschluß 73 verbunden ist. Eine Kammer 74, die am linken Ende des Ventilschiebers definiert ist, steht in ständiger Verbindung mit dem Auslaßdurchlaß 21. Ein Lastabfühlanschluß 76 steht mit der Lastabfühlkammer 72 in Verbindung.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Pumpenverdrängungssteuerung 10 der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 offenbart. Es sei bemerkt, daß die gleichen Bezugszeichen des ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden, um ähnlich aufgebaute Elemente dieses Ausführungsbeispiels zu bezeichnen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind jedoch die Federn 49 und 54 des veränderbaren Drehmomentbegrenzers 34 zwischen den Krafteinstellgliedern 52, 56 und einem Federsitz 78 anstoßend an das rechte Ende des Ventilschiebers 29 angeordnet, so daß die Feder 49 den Ventilschieber 29 nach links vorspannt. Die Feder 48 ist zwischen dem Anschlagglied 66 und einem Federsitz 77 anstoßend an das linke Ende des Ventilschiebers 29 angeordnet, um einer Bewegung des Ventilschiebers nach links entgegen zu wirken. Der Kolben 39 stößt an den Ventilsitz 78 an und ist gleitbar innerhalb einer Bohrung 79 des Einstellglieds 56 angeordnet, das die Steuerkammer 46 definiert. Die Kraftanlegungsmittel 60 umfassen einen Kolben 81, der an den Federsitz 77 anstößt und gleitbar in einer Bohrung 82 aufgenommen ist, die ständig in Verbindung mit dem Auslaßdurchlaß 21 steht.
Schließlich wurde die Lastabführsteuerung 77, die in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde, umgewandelt in eine Hochdruckabschneidvorrichtung 83 durch Eliminieren des Lastabfühlanschlusses 76 und Verbinden der Kammer 72 mit dem Ausstoßdurchlaß 23. Die Vorlast auf den Federmechanismus 71 wurde auch entsprechend erhöht.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die Pumpenverdrängungssteuerung 10 von Fig. 1 ist üblicherweise in eine Pumpe mit veränderbarer Verdrängung eingebaut, die mit einem Hydrauliksystem mit geschlossener Mitte verwendet wird, während die Pumpenverdrängungssteuerung 10 gemäß Fig. 2 üblicherweise in einer Pumpe mit veränderbarer Verdrängung eingebaut ist, die mit einem Hydrauliksystem mit offener Mitte verwendet wird. Bezugnehmend insbesondere auf das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 wird die Verdrängung der Pumpe 11 und somit die Strömungsrate und der Auslaßdruck gesteuert durch entweder das Drehmomentsteuerventil 26 oder den Lastabfühlmechanismus 67, abhängig von dem Druck und/oder der Strömungsrate, die von einem Hydrauliksystem angefordert werden, das mit der Pumpe verbunden ist. Wenn der Druck unterhalb eines vorbestimmten hohen Pegels für eine gegebene Strömung ist, wird die Verdrängung im Wesentlichen durch den Lastabfühlmechanismus gesteuert. Wenn der Druck den hohen vorbestimmten Pegel übersteigt, übernimmt das Drehmomentsteuerventil 26 die Steuerung der Pumpenverdrängung.
Der Ventilschieber 29 und die Hülse 27 sind im neutralen Zustand gezeigt, in dem die Betätigerkammer 17 sowohl vom Auslaßdurchlaß 21 als auch vom Ausstoßdurchlaß 23 blockiert ist. Dies ist eine Grundeinstellung, die durch die entgegenwirkenden Kräfte der Federn 48 und 49 eingestellt ist, wenn kein Druck in der Steuerkammer 46 vorhanden ist, wie beispielsweise wenn die die Pumpe antreibende Leistungsquelle abgeschaltet ist. In dieser Grundeinstellung bewegt sich die Schrägscheibe 12 in eine Position mittlerer Verdrängung.
Sobald die Leistungsquelle gestartet und ein Drucksteuersignal in die Steuerkammer 46 geleitet wird, bewegt sich der Kolben 39 bei der Verwendung nach links und spannt den Ventilschieber nach links vor, um den zweiten Zustand der Hülse und des Ventilschiebers vorzusehen; in dem der Steuerdurchlaß 22 mit dem Ausstoßdurchlaß 23 in Verbindung steht. Dies bewirkt normalerweise, daß sich die Schrägscheibe in die Position maximaler Verdrängung bewegt. Jedoch beginnt der von der Pumpe erzeugte Auslaßdruck anzusteigen. Wenn der Auslaßdruck einen vorbestimmten niedrigen Pegel erreicht, bewegt der Auslaßdruck in der Kammer 74 den Ventilschieber 68 nach rechts, um den Steuerdruck in die Betätigerkammer 17 zu leiten. Dies bewegt die Schrägscheibe zu einer Position minimaler Verdrängung hin, und zwar entgegen der Vorspannung der Feder 16. Falls kein Lastdruck von dem hydraulischen System in der Betätigungskammer 72 vorhanden ist, wirkt nur der Federmechanismus 71 einer Bewegung des Ventilschiebers 68 nach rechts entgegen. Somit wird der vorbestimmte niedrige Pegel des Auslaßdrucks erreicht durch die Vorlast des Federmechanismus 71. Wenn ein Steuerventil des Hydrauliksystems somit geöffnet ist zum Leiten von Strömungsmittel an einen Hydraulikzylinder, findet normalerweise einer von zwei unterschiedlichen Vorgängen statt. Wenn der Widerstand gegen eine Bewegung des Hydraulikzylinders ausreichend gering ist, nimmt der Pegel des Auslaßdrucks in dem Auslaßdurchlaß 21 und somit in der Steuerkammer 74 ab. Dies gestattet, daß sich der Ventilschieber 68 nach links bewegt, um die Betätigerkammer 17 mit dem Ausstoßdurchlaß zu verbinden, was gestattet, daß die Feder 16 und der Auslaßdruck in der Federkammer 16a die Schrägscheibe zu der Position maximaler Verdrängung hin bewegen. Sobald die von dem System angeforderte Strömungsrate erfüllt ist, bewegt sich der Ventilschieber 68 in eine Position, um die Schrägscheibe in der Verdrängungseinstellung zu halten, wie sie durch die entgegengesetzten auf den Schieber 68 wirkenden Kräfte bestimmt ist.
In einigen Betriebssituationen kann die von dem System angeforderte Strömungsrate größer sein als die maximale Ausgabe der Pumpe. Unter diesen Bedingungen wird eine Bewegung der Schrägscheibe 12 und somit eine nach links gerichtete Bewegung der Hülse 27 fortfahren, bis die Hülse eine Position erreicht, die den Neutralzustand der Hülse und des Ventilschiebers 29 darstellt, in der der Auslaß-, Steuer- und Ausstoßdurchlaß 21, 22 bzw. 23 von einander getrennt bzw. blockiert sind. Dies stoppt eine Bewegung der Schrägscheibe zu maximaler Verdrängung hin, bevor sie in Kontakt mit dem nicht gezeigten, mechanischen Anschlag kommt und sieht auf hydraulische Weise die maximale Verdrängungsströmungseinstellung der Schrägscheibe vor. Die maximale Verdrängungseinstellung kann eingestellt werden durch axiale Einstellung des Anschlagglieds 66.
Wenn umgekehrt eine externe Kraft einer Bewegung des Hydraulikzylinders entgegenwirkt, so daß ein Lastdruck erzeugt und in die Kammer 72 übertragen wird, wird eine zusätzliche Kraft gegen den Ventilschieber 68 durch den Lastdruck ausgeübt, was den Ventilschieber 68 nach links drängt und zwar entgegen der Kraft die auf den Ventilschieber 68 durch den Auslaßdruck in der Steuerkammer 74 ausgeübt wird, um die Betätigerkammer 17 mit dem Ausstoßdurchlaß 23 zu verbinden, um die Pumpenverdrängung und somit den Auslaßdruck zu erhöhen. Sobald der Auslaßdruck einen vorbestimmten Pegel von mehr als dem Lastdruck erreicht, bewegt sich der Ventilschieber 68 in eine Position, um die Schrägscheibe an einer Position zu halten, die durch die entgegengesetzten, auf den Schieber 68 wirkenden Kräfte bestimmt ist. Sollte die Strömungsmittelanforderung einen Pegel erreichen, so daß der Auslaßdruck den hohen vorbestimmten Pegel übersteigt, wird die von dem Auslaßdruck in der Steuerkammer 63 auf den Ventilschieber 29 ausgeübte Kraft ausreichend groß, um den Ventilschieber 29 nach rechts entgegen der Vorspannung des Drehmomentbegrenzers 34 zu bewegen, um den zweiten Zustand des Ventilschiebers und der Hülse 22 herzustellen. Dies blockiert eine Verbindung zwischen dem Steuerdurchlaß 22 und dem Auslaßdurchlaß 23 und verbindet einen Steuerdruck über den Steueranschluß 73 mit der Betätigerkammer 17, was bewirkt, daß die Schrägscheibe sich zu einer Einstellung minimaler Verdrängung hin bewegt, um die Drehmomentausgabe der Pumpe zu vermindern. In extremen Situationen wird die Bewegung des Ventilschiebers nach rechts fortfahren, bis der Federsitz mit dem minimalen Anschlagglied 58 in Kontakt kommt und die Hülse 22 eine Position erreicht, in der ein Neutralzustand hergestellt ist, der den Auslaß-, Steuer- und Ausstoßdurchlaß von einander trennt bzw. blockiert. Dies stoppt eine Bewegung der Schrägscheibe zu einer minimalen Verdrängung hin, bevor sie in Kontakt mit dem nicht gezeigten, mechanischen Anschlag kommt, und bildet dadurch auf hydraulische Weise die minimale Verdrängungsströmungseinstellung der Schrägscheibe. Die minimale Verdrängungseinstellung kann eingestellt werden durch axiale Einstellung des Anschlagsglieds 58. Der Strömungsmittelströmungspfad, der Auslaßströmungsmittel in die und aus der Strömungskammer leitet, sieht gute Verschlammungsverhinderungseigenschaften bzw. Anti-Silting-Eigenschaften vor, um die Neigung des Stopfens zum Klemmen zu minimieren. Der vorbestimmte hohe Pegel oder Wert, bei dem die Schrägscheibe beginnt, sich zu der minimalen Verdrängungseinstellung hin zu bewegen, kann verändert werden durch Ändern des Pegels oder Werts des Steuerströmungsmitteldrucks in der Steuerkammer 46, und zwar auf jede bekannte Weise. Eine Erhöhung des Drucks in der Steuerkammer 46 erhöht den vorbestimmten hohen Pegel, während eine Verminderung des Drucks den vorbestimmten hohen Pegel vermindert. Die Prallfeder 54 funktioniert in Zusammenwirkung mit der Feder 49, um eine konstante Drehmomentkurve anzunähern.
Bezugnehmend auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 funktionieren das Drehmomentsteuerventil 26 und der variable bzw. veränderbare Drehmomentbegrenzer 34 im Wesentlichen so, wie es oben mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 beschrieben wurde mit der Ausnahme, daß die Schrägscheibe 12 sich im Wesentlichen unmittelbar nach dem Starten der Pumpe zu ihrer Maximalposition hin bewegt wenn die Steuerventile in dem System mit offener Mitte in ihren neutralen offenen Mittelpositionen sind. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß der Federmechanismus 71 der Hochdruckabschneidsteuer und 83 den Ventilschieber 68 in der gezeigten Position hält, bis der Auslaßdruck einen sehr hohen Abschneiddruck erreicht, der typischerweise geringfügig unterhalb des maximalen Systemdrucks eingestellt ist, welcher durch ein nicht gezeigtes Überdruckventil bestimmt wird. Wenn der Abschneiddruck erreicht wird, wird der Ventilschieber 68 nach rechts gedrängt, um anfänglich die Betätigerkammer 17 von dem Ausstoßanschluß 23 zu blockieren und nachfolgend den Auslaßdruck mit der Betätigerkammer 17 zu verbinden, um die Verdrängung der Pumpe 11 auf eine minimale Verdrängungseinstellung zu vermindern, während der Auslaßdruck auf einen maximalen Pegel bzw. Wert ist.
Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung können erhalten werden aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche.

Claims

1. Eine Pumpenverdrängungssteuerung (10) geeignet für die Verwendung mit einer Pumpe mit variabler Verdrängung (11) mit einer Schräg- bzw. Taumelscheibe (12) zwischen Maximal- und Minimalverdrängungspositionen und mit einem Kraftverstärkungs- bzw. Servobetätiger (13), der einen Servokolben (14) betriebsmäßig verbunden mit der Schrägscheibe aufweist, ferner mit Mitteln (15) zum Vorspannen der Schrägscheibe in ihre Maximalverdrängungsposition und mit einer Betätigerkammer (17) an einem Ende des Kolbens für eine steuerbare Aufnahme eines Steuerdrucks zum Bewegen der Schrägscheibe in ihre Minimalverdrängungsposition, wobei folgendes vorgesehen ist:

ein Körper (18) mit einer Bohrung (19) darin, wobei ein Auslaßdurchlaß (21) den Auslaßdruck zur Bohrung überträgt, wobei ein Steuerdurchlaß (22) die Bohrung mit der Betätigerkammer verbindet und wobei ein Ausstoßdurchlaß (23) mit der Bohrung verbunden ist;

ein Drehmomentsteuerventil (26), angeordnet innerhalb der Bohrung, zur Steuerung des Strömungsmittelflusses in die und aus der Betätigerkammer, das eine Hülse (27) aufweist, die gleitbar angeordnet ist innerhalb der Bohrung und betriebsmäßig mechanisch gekoppelt ist mit dem Kolben (14), und ferner einen Ventilschieber (29), der gleitbar innerhalb der Hülse angeordnet ist, wobei der Ventilschieber und die Hülse relativ zueinander bewegbar sind für das Erstellen eines ersten Zustandes, in dem der Auslaßdurchlaß mit dem Steuerdurchlaß verbunden ist, und eines zweiten Zustandes, in dem der Steuerdurchlaß mit dem Ausstoßdurchlaß verbunden ist;

einen variablen Drehmomentbegrenzer (34), angeordnet innerhalb der Bohrung, und zwar in axialer Ausrichtung mit dem Drehmomentsteuerventil für das Anlegen einer fernsteuerbaren, variablen, elastischen Kraft, die die Ventilspule in eine erste Richtung für das Erstellen des zweiten Zustandes vorspannt; und

Mittel (60) für das Anlegen einer Steuerkraft gegen die Ventilspule proportional zum Auslaßdruck der variablen Verdrängungspumpe, so daß sich die Ventilspule in eine zweite Richtung für das Erstellen des ersten Zustandes bewegt, wenn die Steuerkraft die Vorspannkraft übersteigt, die durch den Drehmomentbegrenzer ausgeübt wird.

2. Pumpenverdrängungssteuerung (10) nach Anspruch 1, wobei der Drehmomentbegrenzer eine erste Feder (49) aufweist, die für das Vorspannen der Spule in die erste Richtung angeordnet ist, und eine zweite Feder (48), die für das Entgegenwirken gegen die Vorspannkraft der ersten Feder angeordnet ist.

3. Pumpenverdrängungssteuerung (10) nach Anspruch 2, wobei der Drehmomentbegrenzer einen Kolben (39) und eine Drehmomentsteuerkammer (46) aufweist, die zum Teil durch den Kolben definiert ist, wobei der Kolben derart angeordnet ist, daß er steuerbar eine Kraft ausübt, die die Spule in die erste Richtung vorspannt bzw. beaufschlagt, wenn Steuerströmungsmittel in die Drehmomentsteuerkammer gelenkt wird.

4. Pumpenverdrängungssteuerung (10) nach Anspruch 3, wobei die Ventilspule und die Hülse bewegbar sind für das Erstellen einer Neutralposition, in der der Steuerdurchlaß blockiert ist gegen den Ausstoßdurchlass, und wobei ferner Mittel vorgesehen sind für das hydraulische Anhalten der Bewegung der Schrägscheibe in Richtung auf die Minimalverdrängungsposition, wobei die Mittel einen Minimalverdrängungsanschlag (58) aufweisen, der für das Anhalten der Bewegung des Kolbens (39) und daher der Bewegung der Ventilspule in die zweite Richtung an einer vorbestimmten Position positioniert ist, um den Neutralzustand der Ventilspule und der Hülse herzustellen.

5. Pumpenverdrängungssteuerung (10) nach Anspruch 4, die ein Federkrafteinstellglied (52) mit einem Ende in Kontakt mit der zweiten Feder (56) aufweist, das axial einstellbar ist relativ zum Körper.

6. Pumpenverdrängungssteuerung (10) nach Anspruch 5, wobei der Minimalverdrängungsanschlag einstellbar koaxial relativ zum Federkrafteinstellglied angeordnet ist.

7. Pumpenverdrängungssteuerung (10) nach Anspruch 6, wobei der Drehmomentbegrenzer ein rohrförmiges Gehäuse (37) aufweist, das innerhalb der Bohrung angeordnet ist und einen mit Gewinde versehenen Teil (53) besitzt, der schraubbar das Federkrafteinstellglied aufnimmt, und wobei ferner eine Federhalterung (51) am rohrförmigen Gehäuse (37) gesichert ist, wobei die erste Feder, der Kolben und die zweite Feder axial innerhalb des rohrförmigen Gehäuses zwischen der Federhalterung und dem Federkrafteinstellglied angeordnet sind.