DEP0040585DA - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Fördermenge von hydraulischen Pumpen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft hydraulische Uebertragungssysteme mit wenigstens einer Pumpe mit veränderlicher Förderleistung, und bezweckt die Regelung der Fördermenge der Pumpe oder der Pumpen in Abhängigkeit von den durch die Trägheit der aus Kraft- oder Arbeitsmaschinen bestehenden Aufnahmeorgane während jeder Beschleunigung und/oder Verzögerung geschaffenen Ueberdrücken.

Wenn man in einem hydraulischen Uebertragungssystem die Fördermenge der Pumpe vergrössert oder verkleinert, um ein Aufnahmeorgan oder mehrere Aufnahmeorgane zu beschleunigen oder zu verzögern, und wenn die Trägheit dieser Aufnahmeorgane ihnen nicht gestattet, die durch diese Änderung bestimmte Fördermenge der Pumpe aufzunehmen, so muss die überschüssige Fördermenge durch geeignete Sicherheitsvorrichtungen abgeführt werden, wodurch Energieverluste entstehen.

Die vorliegende Erfindung gestattet, diesen Uebelstand zu vermeiden.

Entsprechend einem ersten Kennzeichen der Erfindung sieht man Mittel vor, welche auf eine Änderung der Fördermenge in Abhängigkeit von den Ueberdrücken so einwirken, dass sie diese Fördermenge selbsttätig auf einen durch den Förderdruck der Pumpe bestimmten Wert begrenzen, der seinerseits von der Trägheit der zu beschleunigenden oder zu verzögernden Aufnahmeorgane abhängt.

Die Erfindung ist auf Pumpen mit veränderlicher Förderleistung ganz beliebiger Bauart anwendbar.

Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird das bewegliche Organ der Pumpe, dessen Verstellung den Zylinderinhalt bestimmt, durch eine beliebige Betätigungsvorrichtung gesteuert, wobei geeignete, durch den Förderdruck und/oder den Ansaugdruck gesteuerte Mittel die Verstellung des erwähnten beweglichen Organs in Abhängigkeit von der Trägheit der Aufnahmeorgane anhalten.

Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung werden die erwähnten Mittel durch hydraulische Vorrichtungen mit Kolben und Zylinder gebildet, wobei die Verstellung des beweglichen Organs frei erfolgen kann, solange der durch die Trägheit der Aufnahmeorgane bestimmte Grenzdruck der durch die Pumpe geförderten und/oder angesaugten Flüssigkeit nicht erreicht wird, während diese Verstellung unmöglich wird, sobald dieser Grenzdruck erreicht wird, und zwar infolge der Schliessung von Ventilen, welche den Ausfluss der diese Zylinder füllenden Flüssigkeit steuern.

Gemäss einer Ausführungsform wirkt die Betätigungsvorrichtung auf diese Verstellung aus der Mittellage unter Zwischenschaltung von elastischen Mitteln ein, was ermöglicht, ihm eine beliebige Verstellung zu erteilen, ohne mechanische Unfälle fürchten zu müssen.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform lässt man die Verstellungen des den Zylinderinhalt bestimmenden beweglichen Organs von der Betätigungsvorrichtung so bewirken, dass die zu dieser Steuerung verwendeten Drücke so bemessen sind, dass die Stillsetzung des gesteuerten Organs keinen mechanischen Unfall hervorrufen kann.

Das Verständnis der Erfindung wird durch die anliegenden Zeichnungen erleichtert werden, auf welchen nur als Beispiel und zur besseren Verdeutlichung zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind.

Abb. 1 ist eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform, und

Abb. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein Getriebe mit veränderlicher Geschwindigkeit.

Auf Abb. 1 sieht man zunächst bei 1 den Körper einer Pumpe, deren Rotor 3 auf irgendeine beliebige geeignete Weise in Umdrehung versetzt wird.

Man sieht bei 4 die Kolben der Pumpe, bei 5 ihren Verteiler, und bei 2 das bewegliche Organ, dessen Verstellungen die Veränderungen des Zylinderinhalts der Pumpe bestimmten.

Gemäss einer ersten erfindungsgemässen Anordnung werden die Verstellungen des beweglichen Organs 2 durch einen auf einer Achse 12 schwenkbaren Betätigungshebel 13 mit Hilfe von elastischen Mitteln gesteuert, welche in dem dargestellten Beispiel durch eine Gleitanordnung gebildet werden, welche aus der in geeigneten, von dem Körper 1 der Pumpe getragenen Lagern gelagerten Verlängerung der Stange 8 und aus einer zwischen zwei Lochscheiben 10 eingeschalteten Feder 9 bestehen, sodass, wenn der Hebel 13 um die Achse 12 schwenkt, sein Ende 22 sich in entgegengesetztem Sinn verstellt und die Stange 8 mittels einer beweglichen Anordnung 11 und der Feder, und somit das Organ 2, betätigt.

Man sieht bei 22 ein Aufnahmeorgan, welches in dem dargestellten Beispiel durch einen hydraulischen Hebebock gebildet wird, dessen Kolben bei 26 sichtbar ist. Die eine der Oeffnungen der Pumpe ist durch eine Leitung 6 mit einer Seite des Kolbens 26 verbunden, während die andere durch eine Leitung 7 mit der anderen Seite dieses Kolbens verbunden ist. An jede der Leitungen 6 und 7 ist eine Zweigleitung 21 bzw. 23 angeschlossen. Jede dieser Zweigleitungen mündet hinter einem Kolben 16 in einen Zylinder 24. Das bewegliche Organ 2 der Pumpe trägt auf jeder seiner Endflächen einen in einem Zylinder 19 gleitenden Kolben 14. Der Zylinder 19 besitzt eine Oeffnung 27, die durch ein Ventil 15 gesteuert wird, dessen Stange 28 einerseits den Kolben 16 und andererseits den Boden des Zylinders 24 durchdringt, der in der Verlängerung des Zylinders 19 und gleichachsig mit diesem angeordnet ist. Das Ventil 15 wird durch eine Feder 18 ständig in seine Oeffnungsstellung gezogen, sodass der Zylinder 19 über den Durchgang

27 mit der Abflussleitung 20 in Verbindung steht.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist leicht zu übersehen:

Es ist angenommen, dass man zu einem beliebigen Zeitpunkt zur Beschleunigung oder Verzögerung des Aufnahmeorgans plötzlich den Betätigungshebel 13 verstellt, wodurch man das Organ 2 entsprechend verstellt, wodurch plötzlich der Zylinderinhalt der Pumpe und infolgedessen ihre Fördermenge vergrössert oder verkleinert wird. Der Kolben 26 des Aufnahmeorgans erfährt so plötzlich eine entsprechende Beschleunigung oder Verzögerung. Wenn diese Beschleunigung oder Verzögerung zu gross ist, kann die Trägheit des zu betätigenden, mit dem Kolben 26 verbundenen Organs einen Ueberdruck bestimmenden Widerstand schaffen, was die Entleerung der überschüssigen Flüssigkeit mittels eines Sicherheitsventils bewirken würde, was einen Energieverlust zur Folge hätte. Bei dem erfindungsgemässen System wird der Förder- oder Ansaugedruck der Pumpe durch die entsprechende Zweigleitung 21 oder 23 auf einen der Zylinder 24 übertragen und wirkt auf den Kolben 16 in dem Sinn der Schliessung des entsprechenden Ventils 15. Da die in dem Zylinder 19 befindliche Flüssigkeit nicht mehr zu- und abfliessen kann, kann sich der entsprechende Kolben 14 nicht mehr verstellen, und das Organ 2 bleibt stehen, wobei seine gegebene Stellung durch den Zylinderinhalt der Pumpe bestimmt ist, der von der Trägheit des Aufnahmeorgans abhängt. Man sieht somit, dass man mit der erfindungsgemässen Vorrichtung dem Hebel 13 jede gewünschte Verstellung erteilen kann, wobei die Verschiebung der Pumpe aus der Mittellage niemals diejenige überschreiten kann, die tatsächlich der Aufnahmefähigkeit des Aufnahmeorgans entspricht.

Auf Abb. 2 ist eine andere Ausführungsform beschrieben, bei welcher die Erfindung auf ein Getriebe mit veränderlicher Geschwindigkeit angewandt ist.

Bei diesem Beispiel wird das Aufnahmeorgan durch einen durch eine Pumpe 32 mit veränderlicher Förderleistung gespeisten hydraulischen Motor 31 gebildet, wobei die erfindungsgemässe Vorrichtung so ausgebildet ist, dass sie die Verschiebung dieser Pumpe 32 aus der Mittellage in Abhängigkeit von der Trägheit der durch den Motor 31 angetriebenen Organe steuert.

Die Veränderungen der Förderleistung der Pumpe 32 werden in diesem Beispiel durch die Verstellung eines eine Anordnung 34 tragenden Schwenkarms 33 bewirkt, wobei diese Gesamtanordnung sich im Innern eines Gehäuses 35 verstellt. Die Verstellungen der Anordnung 34 werden durch einen Betätigungshebel 36 gesteuert, der auf einen Verteiler 38 einwirkt, der den Zulauf einer Druckflüssigkeit zu zwei Zylinder 39 steuert, deren Kolben sich auf den entsprechenden Flächen 30 des Gehäuses so abstützen, dass, wenn der eine der Kolben 41 der Zylinder 39 austritt, die Anordnung 33-34 in entgegengesetzter Richtung zurückgedrückt wird.

Bei diesem Beispiel wird der Arm 33 von dem Hebel 36 über den Verteiler 38, die Zylinder 39 und die Kolben 41 gesteuert. Der Steuerdruck liefert eine Kraft, die kleiner sein muss, als die durch die erwähnte Vorrichtung geschaffenen Widerstandskräfte. Auf diese Weise wirkt auf den Arm 33 ebenfalls eine begrenzte Kraft ein, die jeden mechanischen Unfall verhindert.

Erfindungsgemäss trägt der Arm 33-34 ausser der Druckvorrichtung 39-41 noch Zylinder 42, deren Kolben 43 sich ebenfalls auf den ebenen Teilen 40 des Gehäuses abstützen, gegen welche sie beständig durch Federn 44 gedrückt werden. Jeder der Zylinder 42 besitzt eine Abflussöffnung 45, die durch ein Ventil 46 gesteuert wird, welches normalerweise durch eine Feder 47 offengehalten wird, sodass sie in dem Zylinder 42 befindliche Flüssigkeit durch eine Leitung 48 in einen Behälter 49 abfliessen kann. Jedes Ventil 46 ist jedoch mit einem Kolben 50 starr verbunden, der unter der Einwirkung des Flüssigkeitsdruckes in der Förderleitung 51 bzw. in der Ansaugeleitung 52 steht. Man sieht somit, dass man wie bei dem Beispiel der Abb. 1 dem Betätigungshebel 36 jede beliebige Verstellung erteilen kann, ohne dass die Verstellgeschwindigkeit des Armes 33-34 Ueberdrücke schaffen kann, die über den für den Apparat zulässigen liegen.

In vorstehendem war von hydraulischen Uebertragungssystemen die Rede. Es ist wohlverstanden, dass dieser Ausdruck im weitesten Sinne zu verstehen ist, und dass es insbesondere vorgesehen ist, auf dem Grundsatz der Erfindung beruhende hydraulische Getriebe mit veränderlicher Geschwindigkeit herzustellen, wobei das System auf dieses Getriebe beschränkt ist, wobei die Trägheit der von diesem Getriebe angetriebenen Organe den Zylinderinhalt der Pumpe dieses Getriebes während jeder Beschleunigung oder Verzögerung des Motors steuert und bestimmt.

Claims (5)

1) Verfahren zur Regelung der Fördermenge von hydraulischen Pumpen durch Veränderung des Hubes, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub der Pumpe in Abhängigkeit von den Ueberdrücken beschränkt wird, die durch die Trägheit der von der Pumpe gespeisten Kraft- oder Arbeitsmaschinen während jeder Beschleunigung oder Verzögerung geschaffen werden.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung des Hubes der Pumpe ihr Förder- oder Ansaugedruck benutzt wird.

3) Vorrichtung zur Regelung der Fördermenge von Pumpen gemäss dem Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein bewegliches Organ, welches gestattet, den Hub der Pumpe zu verändern, und durch Mittel, welche die Verstellungen dieses Organs wenigstens in einer Richtung begrenzen, wobei das Arbeiten dieser Mittel durch den Förder- oder Ansaugedruck der Pumpe gesteuert wird.

4) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Begrenzung der Verstellung des beweglichen Organs (2) durch hydraulische Systeme mit Zylindern (19) und Kolben (14) gebildet werden, welche sich frei verstellen können, solange der Förder- oder Ansaugegrenzdruck nicht erreicht ist, aber selbsttätig angehalten werden, sobald dieser Grenzdruck erreicht wird.

5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausfluss der den Zylinder (19) einer jeden

Begrenzungsvorrichtung erfüllenden Flüssigkeit durch ein Ventil (15) gesteuert wird, welches unter der Einwirkung der von der Pumpe geförderten bzw. angesaugten Flüssigkeit steht, während Federn (18) dieses Ventil in der Oeffnungsstellung zu halten suchen.