DE2505780C2 - Einrichtung zum Regeln wenigstens einer verstellbaren Pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Regeln wenigstens einer verstellbaren Pumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einer derartigen bekannten Einrichtung ist das Steuerventil von der Druckdifferenz an der Drossel beaufschlagt, wobei auf die Seile des niedrigeren Druckes die Regelfeder einwirkt. Bei zunehmender Druckdifferenz wird die Regelfeder stärker vorgespannt, bis das Steuerventil eine Stellung einnimmt, in der ein Steuerteil betätigt wird, das einen von der Hauptpumpe versorgten Nebenabtrieb zwecks Entlastung der Antriebsmaschine trennt. Mit einer derartigen Einrichtung ist keine exakte Steuerung der Hauptpumpe beabsichtigt, d. h. es handelt sich hier lediglich um eine einfache Überlastsicherung (DE-OS 18 06 677).

Weiterhin ist eine Einrichtung zur Steuerung der Verstellpumpe eines hydrostatischen Getriebes bekanntgeworden, deren doppeltwirkender Verstellzylinder über ein Wegeventil angesteuert wird. Auf den druckabhängig arbeitenden Versteilregler der Pumpe wirkt eine Feder ein, welche lediglich den Zweck hat, diesen zu stabilisieren und dadurch dessen Präzision zu verbessern, die insbesondere durch Instabilitäten aufgrund von Reibungskräften entstehen. Es handelt sich bei dieser Feder also nicht um eine Regelfeder (US-PS 36 72 166).

Ferner ist ein Druckregler für eine verstellbare Pumpe mit einem verschiebbaren Hubring bekanntgeworden, der ebenfalls von zwei druckbeaufschlagten, einander entgegenwirkenden flächenungleichen Stellkolben eingestellt wird. Für die Steuerung der Stellkolben dient ein Steuerventil, auf das eine Reglerfeder einwirkt und diese wiederum auf eine weitere Feder, die an den flächenkleineren Verstellkolben gekoppelt ist. Der Druckmittel-Verstelldruck wird direkt der verstellbaren Pumpe entnommen, d. h. es ist keine Hilfspumpe vorgesehen (DE-OS 21 41 722).

Bei einer anderen bekannten Regeleinrichtung für die verstellbare Pumpe eines hydrostatischen Getriebes ist parallel an den druckbeaufschlagten Stellzylinder für die Pumpe an ein Gestänge ein deren Schwenkbewegung mitmachendes Lineal angeordnet, an dem sich eine Feder abstützt, die auf ein Druckminderventil einwirkt. Dieses hat den Zweck, die Pumpe auf eine dem jeweiligen Drehmoment des Hydromotors entsprechende, unterhalb eines Höchstwerts bleibende Leistungsabgabc zu begrenzen (DE-AS 11 86 753).

Aufgrund der Anordnung ergibt sich, daß die Kraft der Feder des Druckminderventils beim Verringern des Fördervolumens der Pumpe infolge der Einwirkung durch das Lineal abnimmt.

Darüber hinaus ist noch eine Druckregeleinrichtung bekanntgeworden, die eine Hilfspumpe und zwei Vcrstellpumpen aufweist, wobei für jede der Vcrstcllpumpen ein eigener Verstellzylinder vorgesehen ist (DDR-PS 1 08 795).

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit sinkender Drehzahl der Antriebsmaschine die auf das Steuerventil wirkenden Steuerkräfte reduziert werden, um damit eine zu schnelle Drehzahländerung der Antriebsmaschine zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils durch die im Kennzeichenteil der Ansprüche 1 und 3 genannten Maßnahmen gelöst. Das hat den Vorteil, daß die Grenzlast-Solldrehzahl der Antriebsmaschine mit fortschreitender Pumpenrückstellung etwas reduziert wird. Die Regeleinrichtung erhält damit einen Proportionalbereich. Bei richtiger Dimensionierung kann damit das Regelsystem wirksam stabilisiert werden. Dieser Proportionaleinfluß führt dazu, daß einer bestimmten Drehzahlreduzierung der Antriebsmaschine auch eine definierte Rückstellung der Fördermenge der Pumpe(n) zugeordnet werden kann. Eine solche Regeleinrichtung eignet sich insbesondere für Mehrfachpumpen, die synchron angetrieben und deren Verstellzylinder gekoppelt sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Regeleinrichtung für eine Doppclpumpc in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine Abwandlung des Ausführungsbcispicls

nach Fig. 1;

F i g. 3 eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1;

F i g. 4 eine konstruktive Ausgestaltang einer Einzelheit im Längsschnitt.

In F i g. 1 ist mit 10 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die mit konstanter Drehzahl zwei miteinander verbundene, verstellbare Pumpen 11 und 12 antreibt. Die die Fördermenge der Pumpen bestimmenden Stellglieder sind mit 13 und 14 bezeichnet und durch ein gemeinsames Gestänge 15 gekoppelt

Das Stellglied 14 der Pumpe 12 wird mit Hilfe eines Verstellzylinders 16 eingestellt, welcher zwei druckbeaufschlagte Kolben 17,18 aufweist, von denen der Kolben 18 einen wesentlich größeren Durchmesser besitzt

Die Pumpe 12 saugt über eine Saugleitung 19 Druckmittel aus einem Behälter 20 an und fördert es über eine Druckleitung 21 in einen ersten Verbrajcherkreis 22. Die Pumpe 11 saugt Druckmittel über eine Saugleitung 23 ebenfalls aus dem Behälter an und fördert es über eine Druckleitung 24 in einen zweiten Verbraucherkreis 25.

Von der Leitung 22 führt eine Leitung 26 zu einem als sogenannte Druckwaage ausgebildeten Steuerventil 27, welches zwei Schaltstellungen I und II einzunehmen vermag. Von der Leitung 26 zweigt eine Leitung 36' ab, welche zum Kolben 17 des Verstellzylinders 16 führt. Vom Kolben 18 des Kraftverstärkers führt eine Leitung 28 an die der Leitung 26 entgegengesetzte Seite des Steuerventils 27. Auf das Steuerventil wirkt eine Reglerfeder 29 ein, deren Vorspannung mit Hilfe eines Fortsatzes 15' des Gestänges 15 veränderbar ist.

Von der Brennkraftmaschine 10 wird ebenfalls mit der Drehzahl η eine Meßpumpe 30 angetrieben, welche Druckmittel über eine Saugleitung 31 ansaugt und in eine Leitung 32 fördert, welche über eine in ihr angeordnete Drossel 33 zum Behälter 20 führt. Die Drossel 33 kann als Festdrossel oder als verstellbare Drossel ausgeführt sein. Von der Leitung 32, und zwar vor der Drossel 33, führt eine Steuerleitung 34 zum Steuerventil 27, und der in dieser herrschende Druck wirkt der Reglerfeder 29 entgegen. Vom Steuerventil 27 führt noch eine Entlastungsleitung 35 zum Behälter 20.

Die Brennkraftmaschine 10 treibt die Pumpen 11, 12 und die Meßpumpe 30 mit synchroner Drehzahl an. Dabei entsteht an der Drossel 33 je nach der Größe der Drehzahl ein deren Quadrat proportionaler Druck, wobei der Druck vor der Drossel 33 auf das Steuerventil 27 einwirkt. Wenn dieser Druck eine bestimmte Größe erreicht hat, wird das Steuerventil 27 entgegen der Kraft der Reglerfeder 29 in seine Schaltstellung I verschoben, worauf die Leitung 26 mit der Leitung 28 in Verbindung kommt.

Der von der Pumpe 12 erzeugte Druck wirkt über die Leitungen 26, 26' stets auf den flächenkleineren Kolben 17 des Verstellzylinders 16, und im nunmehrigen Fall, über die Leitung 28 auch auf den flächengrößeren Kolben 18. Da beide Drücke gleich groß sind, werden die Pumpen Il und 12 infolge ihrer mechanischen Kopplung auf größeres Fördervolumen, im Regelfalle auf ihre Maximalfördervolumen, eingestellt. Durch eben dieses Gestänge wird nun auch über den Fortsatz 15' die Reglerfeder 29 verstärkt vorgespannt.

Bei stärkerer Belastung der Brennkraftmaschine — /.. B. durch hohen Druck an den Pumpen 11 oder 12 oder durch mechanische Verbraucher — sinkt deren Drehzahl, damit auch der Druck vor der Drossel 33, da ja die Drehzahl der Meßpumpe ebenfalls sinkt. Hat der Druck einen bestimmten Wert erreicht so bringt die Reglerfeder 29 das Steuerventil 27 in seine Schaltstellung II, worauf Druckmittel vom Kolben 18 über die Leitung 28 und die Leitung 35 zum Behälter abströmen kann. Die Pumpe wird daraufhin auf kleinere Fördermenge eingestellt Durch Rückstellung der Pumpe)n) nimmt die Belastung der Brennkraftmaschine 10 ab. Gleichzeitig wird die Vorspannung der Reglerfeder 29 verringert. Bei etwas reduzierter Drehzahl ergibt sich ein neues Kraftgleichgewicht des Steuerventils 27. Steigt bei abnehmender Last wieder die Drehzahl, gelangt das Steuerventil in Stellung I, und die Pumpen werden wieder auf größeres Fördervolumen verstellt. Die Beeinfiußung der Reglerfeder bringt eine proportionale Charakteristik in den Regelkreis, was zur Stabilisierung der Regelung entscheidend beiträgt.

Das Ausführungsbeispiel nach der F i g. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach der F i g. 1 dadurch, daß die Stellglieder 37,38 der beiden verstellbaren Pumpen 39, 40 nicht miteinander gekoppelt sind. Vielmehr ist jeder Pumpe ein eigenes Steuerventil zugeordnet, dasjenige der Pumpe 40 ist mit 41 bezeichnet, dasjenige der Pumpe 39 mit 42. Beide Pumpen sowie die Meßpumpe

43 sind wiederum von einer gemeinsamen, nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetrieben. Die Drossel

44 ist in Reihe mit der Meßpumpe geschaltet. Diese beaufschlagt über Leitungen 45,46,47 die Steuerventile 41, 42, die wiederum von Reglerfedern 48, 49 belastet sind. Das Stellglied 38 beeinflußt die Reglerfeder 48, das Stellglied 37 die Reglerfeder 49, und zwar beide Reglerfedern genau in derselben Weise, wie oben beschrieben. Die Verstellung der Stellglieder 37,38, erfolgt prinzipiell in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1. Sie ist jedoch konstruktiv etwas anders dargestellt. Die beiden verschieden großen Kolben sind bei der Pumpe 40 mit 50,51, bei der Pumpe 39 mit 52,53 bezeichnet. Die flächenkleineren Kolben 51, 53 sind stets vom Förderdruck der Pumpen beaufschlagt die flächengrößeren Kolben 50 und 52 wiederum über die Steuerventile 41,42. Die Vorspannung der Reglerfedern 48, 49, nimmt bei Verringern des Pumpenfördervolumens ab, und umgekehrt.

Das Ausführungsbeispiel nach der F i g. 3 unterscheidet sich von den beiden anderen dadurch, daß hier beim Verstellen der Pumpen-Stellglieder nicht die Reglerfeder des Steuerventils beeinflußt wird, sondern die der Meßpumpe nachgeschaltete, nunmehr verstellbare Drossel. Man erhält auf diese Weise ebenfalls einen Proportionaleinfluß.

so Die beiden von der Brennkraftmaschine 10 angetriebenen Pumpen 55,56 besitzen wiederum Stellglieder 57, 58, von denen das Stellglied 57 von einem Verstellzylinder 59 eingestellt wird, welcher genau dem Verstellzylinder 16 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 entspricht. Beide Stellglieder 57,58 sind mechanisch gekoppelt mittels eines Gestänges 60, das einen Fortsatz 61 hat, welcher das Stellglied 62 für eine Drossel 63 bildet, die in der Förderleitung 64 der Meßpumpe 65 liegt. Diese Leitung führt zum Behälter 20. Das Steuerventil 66 — genauso ausgebildet wie die oben beschriebenen — ist einerseits von einer fest eingestellten Regelfeder 66' belastet, andererseits über eine Leitung 67 von der Leitung 64 her durch die Meßpumpe beaufschlagt. Das Steuerventil 66 steuert wiederum, je nach Druck vor der Drossel 63, den Verstellzylinder 59 und damit die Fördermengen der Pumpen 55, 56 bzw. die Belastung der Brennkraftmaschine.
Der oben beschriebene, stabilisierende Proportional-

einfiuß wird bei diesem Ausführungsbeispiel über die veränderliche Drossel 63 erreicht. Beim Zurückstellen der Pumpen auf geringeres Fördervolumen nimmt der Drosselquerschnitt ab, und umgekehrt. Das bewirkt eine Stabilisierung der Regelung.

Die oben beschriebenen Regeleinrichtungen sind selbstverständlich auch für Einfachpumpen anwendbar, sind aber an Doppelpumpen dargestellt, da die Übertragung von der Doppelpumpe auf die Einfachpumpe einfacher vorstellbar ist. ι ο

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig.4 zeigt eine konstruktive Ausbildung z. B. des Steuerventils 27 nach der F ig. 1.

Das Steuerventil besitzt ein Gehäuse-Mittelteil 70, das beidseitig durch Deckel 71,72 dicht verschlossen ist. Der Deckel 72 und damit das gesamte Steuerventil sind an die Pumpe 12 angeflanscht, und zwar an einer Stelle, wo der Kolben 18 für das Stellglied 14 der Pumpe geführt ist. Achsgleich zur Bohrung 12' ist im Gehäuse-Mittelteil 70 in einer Bohrung 73 ein Steuerschieber 74 dicht gleitend geführt Auf diesen wirken von beiden Seiten her Kölbchen 75, 76 ein, deren außenliegende Stirnseiten von der Leitung 28 her beaufschlagt sind. Das Kölbchen 75 ist in einer Bohrung 77 geführt, das Kölbchen 76 in einer Bohrung 78.

Auf die der Pumpe zugewendete Stirnseite des Steuerschiebers 74 wirkt über einen Federteller 79 das eine Ende der Reglerfeder 29 ein, deren anderes Ende am Kolben 18 anliegt. Der Federteller taucht mit Spiel in eine Bohrung 72' des Deckels, in welche auch die Leitung 28 mündet. Da die Leitung 28 auch zur außenliegenden Stirnseite des Kölbchens 75 führt, ist die Wirkung des Servodrucks in der Leitung 28 auf den Steuerschieber 74 kompensiert. Somit wirkt auf den Steuerschieber 74 nur der Druck der Meßpumpe 30 über die Leitung 34 und eine Bohrung 80. Diesem Druck entgegen wirkt auf den Steuerschieber die Reglerfeder 29.

In die Bohrung 73 münden noch drei Querbohrungen 81, 82, 83. An die Bohrung 81 ist die Leitung 26 angeschlossen (zu der Pumpe 12), an die Bohrung 83 die zum Behälter 20 führende Leitung 35 — diese hat über eine Querbohrung 84 auch Anschluß zur rechten Stirnseite des Steuerschiebers — und an die Bohrung 82 die Leitung 28. Am Außenumfang des Steuerschiebers 74 ist eine Ringnut 85 ausgebildet, über welche — je nach Lage des Steuerschiebers — Verbindung von der Bohrung 81 zu der Bohrung 82, bzw. von 82 zu 83 hergestellt wird. Die Funktion ist weiter oben beschrieben. Der Steuerschieber 74 hat die Funktion einer sogenannten Druckwaage, d. h. er pendelt zwischen den Stellungen I und ii nach Fig. i.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Regeln wenigstens einer verstellbaren Pumpe, die von einer Antriebsmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, angetrieben ist, welche auch eine gegen eine Drossel fördernde Meßpumpe antreibt, deren dem Quadrat der Antriebsmaschinen-Drehzahl proportionale Druck auf ein entgegen der Kraft einer Reglerfeder verschiebbares Steuerventil einwirkt welches Verstellzylinder für das (die) Stellglied(er) der Pumpe(n) steuert, d a durch gekennzeichnet, daß die Kraft der Reglerfeder (29,48,49) beim Verringern des Fördervolumens der Pumpe(n) (11, 12; 39, 40) infolge Einwirkung durch den Verstellzylinder abnimmt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Pumpen (39, 40) jeder Pumpe ein eigenes Steuerventil (41,42) zugeordnet ist, dessen Reglerfeder (48,49) vom jeweiligen Stellglied (37,38) der entsprechenden Pumpe beeinflußt ist.

3. Einrichtung zum Regeln wenigstens einer verstellbaren Pumpe, die von einer Antriebsmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, angetrieben ist, welche auch eine gegen eine Drossel fördernde Meßpumpe antreibt deren dem Quadrat der Antriebsmaschinen-Drehzahl proportionale Druck auf ein entgegen der Kraft einer Reglerfeder verschiebbares Steuerventil einwirkt, welches Verstellzylinder für das (die) Stellglied(er) der Pumpe(n) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Drossel (63) beim Verringern des Fördervolumens der Pumpe(n) durch den Verstellzylinder (58 bis 60) verringert wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (27) einen in einem Gehäuse (70') in einer Bohrung (73) dicht gleitend angeordneten Steuerschieber (74) aufweist, dessen eine Stirnseite von der Meßpumpe beaufschlagt ist, seine andere Stirnseite über ein von der Reglerfeder (29) belastetes Kölbchen (76), daß in die den Steuerschieber (74) aufnehmende Bohrung (73) Querbohrungen münden, von denen eine (81) den Förderdruck der Pumpe(n) führt, eine andere (83) drucklos ist und eine dritte (34) Verbindung hat zum flächengrößeren Kolben (18) im Verstellzylinder für die Stellglieder (13,14) der Pumpen (11,12).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglerfeder im flächengrößeren Kolben des Verstellzylinders der Pumpe (12) angeordnet ist.