DE2049884A1

DE2049884A1 - Hydrauliksystem

Info

Publication number: DE2049884A1
Application number: DE19702049884
Authority: DE
Inventors: Kenneth G Wolcottville Miller Wendell E Warsaw Ind McMillen (V St A )
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1969-10-16
Filing date: 1970-10-10
Publication date: 1971-04-29
Also published as: ZA706835B; CA919554A; NL7015173A; FR2065946A5; BE757640A; GB1332798A; US3635021A

Description

dr.ing. H. NEGENDANK · dipl-ing. H. HAUCK ■ dipl.-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN ZUSTELLUNGSANSCHRIFT; HAMBURG 36 · NEUER WALL 41

TEL·. 36 74 88 TTND 3 6 4119 TE 1,EGR. NEGEDAFXTENT HAMBURG

MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23

TEL.3380588

TElEGH. NBGEDAFATENT MÜNCHEN

HAMBURG,

9, Okt. J970

Borg-Warner Corporation
200 South Michigan Avenue,
Chicago, Illinois 60604
(V. St. v. A.)

Hydrauliksystem.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hydrauliksystem, das eine Pumpe veränderlicher Verdrängung, wie zum Beispiel eine Taumelscheibenpumpe, aufweist, die so ausgelegt ist, daß die Neigung der Taumelscheibe veränderlich einstellbar ist. Durch Veränderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe wird der Hub der Pumpenkolben und damit auch die Verdrängung der Pumpe verändert.

Weiterhin ist ein Sensor- oder Meßgeberschieber vorgesehen, der zwischen zwei Arbeitsstellungen veränderlich einstellbar ist und dazu dient, die Verdrängung der Pumpe in Abhängigkeit von Druckunterschieden zu steuern, die durch den Durchfluß durch eine Öffnung veränderlicher Größe, einen sogenannten Katarakt, hervorgerufen werden. Der Meßgeberschieber bildet somit eine bedarfsabhängige Steuerung, in dem der durch die

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veränderliche öffnung erfolgende Durchfluß das Antriebsmittel für einen Flüssigkeitsmotor ist.

Die Übersteuerung der Durchflußsteuerung für die PumpenVerdrängung wird durch Verwendung eines Drehmomentkompensators erzielt, der aus einem auf Druck und Verdrängung ansprechbaren Schieber besteht, welcher eine Verringerung der PumpenVerdrängung herbeiführt, wenn Pumpdruck und Verdrängung vorbestimmte Kombinationswerte überschreiten.

Der Meßgeberschieber ist sowohl auf Druck als auch auf Durchfluß ansprechbar, was durch Verwendung eines Überdrucksteuerventils erreicht wird. Dadurch werden Druck, Durchfluß und Drehmoment der Pumpe gesteuert.

Ein Überschuß an Flüssigkeit wird vermittelt einer Vorrichtung im Nebenstrom umgeleitet. Diese Vorrichtung kann aus einem getrennten Nebenstromventil oder einer dritten Arbeitsstellung und entsprechenden öffnungen und Kanälen innerhalb des Meßgeberschiebers bestehen. In jedem Fall wird der Flüssigkeitsüberschuß als Funktion von Signalen durch die entweder ein zu großer Durchfluß, ein zu hoher Druck oder beides angezeigt wird, im Nebenstrom umgeleitet.

Die Erfindung wird nun anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.

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Pig. 1 ist eine schemata.sehe Darstellung eines Pumpensystems nach der Erfindung und zeigt eine Stellung des Kolbens des Meßgeberschiebers.

Pig. IA ist ein schematischer Ausschnitt und zeigt den Kolben des Meßgeberschiebers in der zweiten Stellung. Pig. IB ist eine grafische Darstellung einer Kurve gleichbleibenden Drehmoments (Verdrängung aufgetragen als Funktion des Drucks) und zeigt außerdem eine Nockenfläche mit zwei Neigungen, welche gestatten, die PumpenVerdrängung entsprechend zwei unterschiedlichen Funktionen von Druck und Verdrängung zu verringern.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des in Fig.l dargestellten Systems, bei welcher der Drehmomentkompensator durch einen unterschiedlich ausgebildeten Schieber ersetzt ist.

Fig. 2A ist eine Darstellung des auf Druck und Verdrängung ansprechbaren Schiebers der Fig.2, in einem größeren Maßstab. Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform mit einem dritten Typ des Drehmomentkompensators. Fig. 4 ist eine symbolische Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform des Meßgeberschiebers.

In den Figuren 1 und IA ist schematisch eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die eine Kolbenpumpe 10 aufweist, welche durch die Welle 11 von einem (nicht dargestellten) Antrieb angetrieben wird. Die Welle 11 dreht eine

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zylindrische Trommel und verursacht eine Hin- und Herbewegung der Kolben 13 bei ihrem Eingriff mit einer Taumelscheibe 14. Die Neigung der Taumelscheibe 14 ist veränderlich, wodurch die Verdrängung der Pumpe verändert wird. Dabei handelt es sich um eine herkömmliche Pumpe veränderlicher Verdrängung, so daß sich weitergehende Erläuterungen erübrigen. Selbstverständlich lassen sich für das hier beschriebene System auch Pumpen veränderlicher Verdrängung von unterschiedlicher Ausführung verwenden.

Die Taumelscheibe 14 ist Teil einer Verdrängungssteuervorrichtung, die allgemein durch das Bezugszeichen 15 angegeben ist und außer der Taumelscheibe 14 einen ersten oder großen Steuerkolben l6, einen zweiten oder kleinen Steuerkolben 17 und eine Beaufschlagungsfeder aufweist, welche den Steuerkolben 16 gegen die Taumelscheibe I¹J beaufschlagt.

Die Neigung der Taumelscheibe 14 und damit die Verdrängung der Pumpe Io ist abhängig von der Flüssigkeitsmenge in dem ersten oder großen Steuerzylinder 19, der auf den Steuerkolben 16 einwirkt. Die Flüssigkeit innerhalb des Steuerzylinders 19 wird durch einen auf Druck und Verdrängung ansprechbaren Schieber 2o gesteuert. Der Schieber 2o dient zur Steuerung der Pumpenverdrängung in Bezug auf vorbestimmte Abgabedrücke und gestattet somit eine Steuerung des der Pumpe zugeführten Drehmoments.

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Der Schieber 2o spricht auf Drücke an, weil das vorstehende Ende seines Schieberbundes oder Tauchkolbens 21 eine durch Flüssigkeitsdruck beaufschlagbare Fläche 22 aufweist, die über die Rohrleitungen 24, 25, von denen Rohrleitung 24 mit der Auslaßseite der Pumpe Io verbunden ist, dem Pumpenauslaßdruck in der Ventilkammer 23 ausgesetzt ist. Der Kraft, die durch den Pumpenauslaßdruck auf die Schieberbundfläche 22 ausgeübt wird, ist die Federkraft einer Feder 26 entgegengesetzt, welche diese Kraft mißt und einer Bewegung des Schieberbundes 21 entgegenwirkt. Die Feder 26 und die Oberfläche 22 bilden zusammen eine durch Flüssigkeitsdruck und Einstellung betätigbare Vorrichtung, und der auf Druck und Verdrängung ansprechbare Schieber 2o wird dadurch druckabhängig.

Der Schieber 2o ist gleichfalls abhängig von der Verdrängung durch die Einwirkung eines an der Taumelscheibe 14 befindlichen Nockens 27 und eines dem Schieber 2o zugeordneten Nockenstößels 2 8. Durch Veränderung der Neigung der Taumelscheibe wird der Nocken 27 gedreht und betätigt den Nockenstößel 28, so daß der letztere die Feder 26 in eine von der Verdrängung abhängige Lage bringt. Wie somit ersichtlich, wird der auf Druck und Verdrängung ansprechbare Schieber 2o durch den (von der Auslaßseite der Pumpe) abgegebenen Flüssigkeitsdruck eingestellt, in^dem dieser auf die Fläche 22 einwirkt und bei ausreichender Größe den Schieberbund verschiebt und die Feder 26 zusammendrückt. Der Schieberbund wird in entsprechender

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Weise durch Einstellung der Feder 26 als Funktion der Pumpenverdrängung eingestellt. Die gesamte Schiebervorrichtung, die aus dem Schieberbund des Schiebers 2o, der Feder 26, dem Nocken 27 und dem Nockenstößel 28 besteht, bildet einen auf Druck und Verdrängung ansprechbaren Schieber, dessen Ausgang aus veränderlichen Flüssigkeitswiderständen und -verbindungen besteht.

Während des Betriebes mißt der Schieber 2o den Pumpendruck und die PumpenVerdrängung. Auf der Basis der Kombination dieser beiden Werte verringert der Schieber 2o entweder die Verdrängung der Pumpe Io oder veranlaßt die Verdrängungssteuerung durch einen Differenzdruck- oder Wirkdruck-Meßgeberschieber 29, der weiter unten beschrieben ist. Wenn die Kombination aus dem in der Kammer 23 herrschenden Druck (des Pumpenauslasses) und der Stellung des Nockenstößels 28 eine Verstellung des Schieberbundes des Schiebers 2o in die in Fig.IA gezeigte Stellung gestattet, wird Flüssigkeit von dem Steuerzylinder 19 durch eine Rohrleitung 3o, die öffnung 31, die öffnung 32 und eine Rohrleitung 33 an einen Sammelbehälter 34 abgegeben. Der kleine Steuerkolben 17 erzeugt dabei eine Kraft, durch welche die Neigung der Taumelscheibe 14 verringert wird, was darauf zurückzuführen ist, daß der kleine Steuerkolben 17 durch die Rohrleitungen 24, 25 und 35 ständig in Flüssigkeitsverbindung mit dem Pumpenauslaßdruck steht.

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Die Neigung der Taumelscheibe 14 kann der in Pig.l dargestellten entgegengesetzt sein, in welchem Fall dem großen Steuerzylinder 19 Flüssigkeit zugeführt wird, um die PumpenVerdrängung zu verringern. In diesem Fall ist die Öffnung 32 nicht mit dem Sammelbehälter 34, sondern mit der Druckseite der Pumpe verbunden, und die Lage des Nockens 27 ist entgegengesetzt der in Fig.l dargestellten Lage.

Der Schieber 2o wirkt also dahingehend, daß er erstens die PumpenVerdrängung in der beschriebenen Weise verringert oder zweitens die Steuerung der PumpenVerdrängung an den Meßgeberschieber 29 abgibt. Die in Fig.l dargestellte Lage des auf Druck und Verdrängung ansprechbaren Schiebers 2o bezieht sich auf einen Fall, in dem die Kombination von Druck und Verdrängung

in

kein übermaßdarstellt,und bei dem/Schieber 2o der große Steuerkolben 16 mit dem Meßgeberschieber 29 zur Steuerung des Kolbens 16 und zur Steuerung der Pumpenverdrängung durch den Meßgeberschieber 29 verbunden ist.

Der Meßgeberschieber 29 ist ansprechbar auf ein Differenzdrucksignal infolge der durch einen Flüssigkeitsdruck beaufschlagbaren Druckflächen 36, 37 an den entgegengesetzten Enden seines Sehieberbundes und der Druckkammern 38 und 39-, die mit entgegengesetzten Seiten einer Öffnung veränderlicher Größe (Katarakt) oder auf Durchfluß ansprechbaren Vorrichtung 4o in der mit der Auslaßseite der Pumpe verbundenen Rohrleitung

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ο -

24 durch Steuerleitungen 41, 42, 43 und 44 verbunden sind. Der Katarakt 4o ist ansprechbar auf den Durchfluß und erzeugt ein Signal in der Form eines dem Durchfluß proportionalen Druckabfalls. Der Katarakt 4o kann auch in der Rückleitung eines Systems angeordnet sein, das mit Rückstrom arbeitet.

Durch den Durchfluß durch die Rohrleitung 24 zu einem Flüssigkeitsmotor 45 wird an dem Katarakt 4o ein Differenzdruck erzeugt, der an die Druckflächen 36 und 37 des Meßgeberschiebers 29 angelegt wird. Ein Durchfluß durch den Katarakt 4o, der größer sit als der gewünschte Durchfluß, welcher durch die Drosselung des Katarakts 4o vorgegeben wird, führt zu einer Herabsetzung des Flüssigkeitsdruckes in den Rohrleitungen 42, 43 und 44 gegenüber dem in den Rohrleitungen 24 und 41. Dadurch wird eine Schieberfeder 46, welche den Schieberbund des Meßgeberschiebers 29 entsprechend der Zeichnungsdarstellung nach links beaufschlagt, zusammengedrückt, so daß sich der Schieberbund entsprechend der Zeichnungsdarstellung nach rechts in eine zweite Arbeitsstellung verschiebt und eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Steuerzylinder 19 und dem Sammelbehälter 34A über die Rohrleitung 3o, die öffnung 31, eine Öffnung 48, eine Rohrleitung 49, eine öffnung 5o, eine öffnung 51 und eine Rohrleitung 52 herstellt.

Wenn der Durchfluß geringer i&t als der durch den Katarakt 4o vorgegebene gewünschte Durchfluß, kann die Feder 46 den

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Schieberbund des Schiebers 29 nach links in eine erste Arbeitsstellung verschieben, in welcher eine Plussigkeitsdruckverbindung zu dem Steuerzylinder 19 über die Rohrleitung 3o, die öffnung 31, die öffnung 48, die Rohrleitung 49, die öffnung 5o, die öffnung 53 und eine Rohrleitung 54 hergestellt wird, welche mit der unter Auslaßdruck stehenden Rohrleitung 54 verbunden ist.

Der in Pig.l dargestellte Meßgeberschieber 29 weist gleich große Druckflächen 36 und 37 auf, und die Feder 46 beaufschlagt den Schieberbund (entsprechend der Zeichnungsdarstellung) nach links, wenn die auf die Druckflächen 36 und 37 einwirkenden Flüssigkeitsdrücke so hoch sind, daß das folgende Verhältnis gegeben ist: Flüssigkeitsdruck multipliziert mit der Fläche 36 minus Flüssigkeitsdruck multipliziert mit der Fläche 37 kleiner als die Kraft der Feder 46.

Andererseits kann auch die eine Druckfläche größer als die andere ausgebildet sein, um die Beaufschlagungskraft hervorzurufen. In diesem Fall kann die Feder vorgesehen sein oder auch weggelassen werden, um die gewünschte Steuerung der Pumpenverdrängung in Abhängigkeit von dem Druckdifferenzaignal zu erzielen.

Wenn die Neigung der Taumelscheibe 14 entgegengesetzt ist der in der Zeichnung dargestellten Neigung, würde die öffnung

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- Io -

53 mit dem Sammelbehälter 34A, und die öffnung 51 würde mit der mit der Druckseite der Pumpe verbundenen Leitung 24 verbunden sein. Diese Verbindungsmöglichkeiten ergeben sich zusätzlich zu den bereits beschriebenen Verbindungen für den Schieber 2o.

Das beschriebene System kann noch dadurch verbessert werden, daß der Nocken 27 durch einen Nocken mit zwei Neigungsflächen oder zwei verschiedenen Steigungen in Abhängigkeit von der Winkeldrehung ersetzt wird. Die erste Neigungsfläche des Nockens gestattet dann eine Verringerung der Pumpenverdrängung mit einer vorbestimmten gleichbleibenden Geschwindigkeit in Bezug auf Drucksteigerungen, bis bei der Winkeldrehung des Nockens ein Punkt erreicht wird, an dem der Nockenstößel 2 8 auf eine zweite Neigungsfläche trifft. Die zweite Neigungsfläche gestattet eine Verringerung der PumpenVerdrängung mit einer vorbestimmten gleichbleibenden Geschwindigkeit, die sich von der für die erste Neigungsfläche erheblich unterscheidet. Wie Fig.IB zeigt, arbeitet die Pumpe Io bei maximaler Verdrängung entsprechend der Kurve 55 und bei einem vorgegebenen Druck entsprechend der Kurve 56. Am Schnittpunkt dieser beiden Kurven wird die Verdrängung entsprechend der Kurve 57 verringert, welche ungefähr dem Drehmomentgrenzwert der mechanischen Antriebsvorrichtung entspricht, wie durch die Kurve ■gleichbleibenden Drehmoments 58 angedeutet ist. Eine weitere Verringerung der Verdrängung erfolgt entsprechend der Kurve

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59 durch Verwendung einer zweiten Neigungsfläche an dem Hocken 27, wodurch eine Druckkompensation mit einem verhältnismässig scharf ausgeprägten Abscfialtpunkt erhalten wird, d.h.₃ daß die Verdrängung von dem Punkt 6o, dem Schnittpunkt der Kurven 57 und 59 auf im wesentlichen den Wert Null verringert wird, wobei der Druckanstieg nicht so groß ist wie bei der Verdrängungsverringerung nach der Kurve 57·

Es ist eine Anordnung vorgesehen, welche den Erhalt einer scharf ausgeprägten Abschalt-Druckkompensation durch die Funktion eines Überdruck-Steuerventils 61 und einer Düse oder Drosselstelle 62 gestattet. Das überdruckventil 61 öffnet sich bei einem vorgegebenen Druck, so daß die Flüssigkeit zu dem Sammelbehälter 34b fließen und damit einen Druckabfall an der Drosselstelle 62 hervorrufen kann, wodurch der Schieberbund des Meßgeberschiebers aufgrund der Verringerung des Flüssigkeitsdruckes in der Rohrleitung 43, der Rohrleitung 44 und in der Kammer 39 entsprechend der Zeichnungsdarstellung nach rechts verschoben wird. Durch die Verschiebung des Meßgeberschiebers werden Flüssigkeitsverbindungen hergestellt, durch welche die Verdrängung der Pumpe in der vorstehend beschriebenen Weise verringert wird.

Wenn gewünscht, kann ein Nebenstromventil 63 mit einem in einer Bohrung 65 verschiebbaren Ventilkegel 64 vorgesehen und so ausgelegt sein, daß es erste und zweite, im wesentlichen

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gleich große Druckflächen 66 bzw. 67 aufweist. Eine Feder hält den Ventilkegel 64 entsprechend der Zeichnungsdarstellung in der linken Stellung, so daß die Verbindung zwischen dem Druck an der Auslaßseite der Pumpe in einer Kammer 69 und einer in Verbindung mit einem Sammelbehälter 34C stehenden Öffnung 7o gesperrt wird. Das Nebenstromventil 63 wird vermittels der Kraft der Feder 68 so eingestellt,daß es sich bei Differenzdrücken öffnet, die etwas größer sind als die zur Betätigung des Meßgeberschiebers 29 benötigten Drücke, und damit eine Stellung einnimmt, in der die Verdrängung verringert wird. Somit wirkt das Nebenstromventil 63 mit der Verdrängungssteuervorrichtung zusammen bei der Steuerung der effektiven Ausgangsleistung der Pumpe lo, in^uem es etwa auftretende vorübergehende Überschüsse von Flüssigkeit im Nebenstrom umleitet und damit die Stabilität des Systems erhöht.

Das Nebenstromventil 63 kann auch als steuerbares Überdruckventil arbeiten. Der durch den Durchfluß durch das Überdruckventil 61 hervorgerufene Druckabfall an der Düse oder Drosselstelle 62 verringert gleichzeitig den auf die Druckfläche des Nebenstromventils 63 ausgeübten Druck, so daß sich der Ventilkegel 64 bewegen und die Kammer 69 mit dem Sammelbehälter 34C verbinden kann. Auf diese Weise steuert das Überdruckventil 6l sowohl den Meßgeberschieber 29 als auch das Nebenstromventil 63.

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Wenn die Lage einer Drosselstelle wie z.B. der Drosselstelle verändert wird, arbeitet das System in anderer Weise. Wenn an der in Pig.l dargestellten Stelle eine weitere Drosselstelle verwendet wird, arbeitet das überdruckventil lediglich in der Weise, daß es den Systemdruck durch Wechselwirkung mit dem Nebenstromventil 6j> begrenzt.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 2 und 2A schematisch dargestellt. Der Hauptunterschied zwischen dieser Ausführung und der in Pig.l dargestellten besteht darin, daß der auf Druck und Verdrängung ansprechbare Schieber 2o und der Steuerkolben 16 der bereits beschriebenen Ausführung durch einen auf Druck und Verdrängung ansprechbaren Schieber 76 ersetzt sind. Außerdem unterstützt eine Beaufschlagungsfeder 94 den kleinen Steuerkolben 17 im Sinne einer Vergrößerung der Pumpenverdrängung.

Der auf Druck und Verdrängung ansprechbare Schieber 76 weist (entsprechend den beiden Figuren 2 und 2A) einen Schieberbund 77, miteinander zusammenwirkende Abschnitte eines dazu koaxialen Steuerkolbens 78* eine Feder 79 und eine Trennwand 80 in der Steuerbohrung auf. Der Schieberbund 77 hat eine auf Flüssigkeitsdruck ansprechbare Fläche, die gleich groß ist der Fläche des Schieberbundes 77, die durch die Trennwand 80 verschoben wird. Der von der Pumpe abgegebene Druck wird über die Rohrleitungen 24 und 54 und eine Rohrleitung 81 einem Federraum

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82 zugeführt und wirkt auf die Druckfläche des Schieberbundes 77 ein. Durch den Widerstand der Feder 79 wird die durch den Druck erzeugte Kraft in ein Stellungssignal umgewandelt.

Wie somit gezeigt worden ist, ist der Schieber 76 druckabhängig infolge der Wirkung der Feder 79» welche den Schieberbund

77 und die Druckfläche des Schieberbundes 77 beaufschlagt. Der Schieber 76 ist außerdem verdrängungsabhängig (da die Axialstellung des Steuerkolbens 78 von der Lage der Taumelscheibe 14 abhängt). Der in Berührung mit der Taumelscheibe stehende Steuerkolben 78 ist verstellbar, um die Pumpenverdrängung zu verändern.

Wie bereits für die erste Ausführungsform beschrieben wurde, steigert und verringert der Meßgeberschieber 29 während des Betriebes die Verdrängung der Pumpe Io entsprechend dem Differenzdruck, der durch den Katarakt 4o vorgegeben wird. In der nunmehr betrachteten Ausführungsform verläuft der Durchflußweg von der Rohrleitung 49 zu einer Steuerkolbenkammer 83· Der Meßgeberschieber ist in der Lage, die Stellung des Kolbens

78 vermittels eines Durchflußkanals zu steuern, der aus der Rohrleitung 49, einer Kolbennute 84, einer quer durch den Kolben durchgeführten Queröffnung 85, einer Schieberbundausnehmung 86, einer Steueröffnung 87 und einem zu der Kammer

83 führenden Längskanal 88 besteht.

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Der von dem Meßgeberschieber 29 zur Kammer 83 führende Durchflußkanal kann durch den^ Schieber 76 als Funktion der Relativstellung des Schieberbundes 77 und des mit diesem zusammenwirkenden Abschnittes des Steuerkolbens 78 gesperrt werden. Dieser Durchflußkanal von dem Meßgeberschieber 29 zur Kammer 83 ist gesperrt, wenn der Widerstand der Feder 79 durch eine Zunahme des Pumpendruckes überwunden und der Schieberbund 77 in die Bohrung 89 hineinbewegt wird, und seinerseits eine Verbindung zwischen den öffnungen 85 und 87 sperrt.

Eine zusätzliche, in die Bohrung 89 hinein gerichtete Bewegung des Schieberbundes 77, die durch eine Zunahme des Pumpendrucks hervorgerufen wird, hat die Ausbildung eines Durchflußweges zur Folge, der von dem Pederraum 82 zur Kammer 83 über die Querbohrungen 9o, eine Längsbohrung 91 und eine ringnutförmige Querausnehmung 92 zu der öffnung 87 und dem Längskanal 88 verläuft, über diese Verbindung wird der Pumpendruck von der Rohrleitung 8l und dem Pederraum 82 in die Kammer 83 übertragen, wobei die unter Druck stehende Flüssigkeit die Pumpenverdrängung durch Verschiebung des Kolbens 78 in Richtung der Taumelscheibe 14 verringert. Dieser Vorgang hält solange an, bis die Kombination aus Pumpendruck und -Verdrängung innerhalb annehmbarer Grenzwerte liegt.

Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform einer in den Rahmen der Erfindung fallenden Pumpensteuerung. In Fig. 3

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sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 1 und 2 bezeichnet. Ein Hauptunterschied in Fig.3 gegenüber den Figuren 1 und 2 besteht im Aufbau des auf Druck und Verdrängung ansprechbaren Schiebers 12o und dessen Rückkopplungsvorrichtung. Die auf Flüssigkeitsdruck ansprechbare Fläche 122 besteht aus dem vorstehenden Ende des Tauchkolbens oder Plungers 95 und ist nicht wie in Fig.l ein Teil des Schieberbundes 21. Die Druckfläche 122 des Tauchkolbens 95 wirkt mit einer Feder 96 zusammen und bildet einen Flüssigkeitsdruck-zu-Stellung-Wandler, der auf den Flüssigkeitsdruck in der Kammer 123 ansprechbar ist. Das erhaltene Stellungs-Ausgangssignal, welches durch die Stellung des Tauchkolbens 95 vorgegeben wird, wird mit dem die Pumpenverdrängung anzeigenden Rückkopplungssignal durch Zwischenschaltung der Verbindungsglieder 97 und 98 und deren Drehpunkte 99, loo, lol und Io2 kombiniert, wodurch ein Schieberbund 121 über ein Verbindungsglied Io3 und einen Drehpunkt Io4 betätigt wird.

Ein zweiter Unterschied der Ausführung von Fig.4 besteht in der Verbindung des Schiebers 12o mit dem Meßgeberschieber 29. Der Schieber 12o in Fig.3 ist ein Zweiweg-Drehmoment- oder Druck-Verdrängungsschieber, der parallel mit dem Meßgeberschieber 29 geschaltet ist. Der Schieber 12o kann eine Verringerung der Verdrängung der Pumpe Io bewirken, auch wenn der Meßgeberschieber 29 durch die Beaufschlagungsfeder 46 in die linke Stellung betätigt ist. Das Vermögen des Meßgeberschiebers 29, die

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Verdrängung der Pumpe Io zu steigern, wird durch den Schieber 29 begrenzt, der einen begrenzten Durchgangswiderstand aufweist, oder durch eine Drosselstelle. Durch Verwendung einer Drosselstelle Io5 oder einer Drosselstelle I06 wird der von dem Kolben 16 durch den Meßgeberschieber 29 abgegebenen Flüssigkeit ein ausreichend hoher Widerstand entgegengesetzt, so daß der Schieber 12o die Verdrängung der Pumpe Io durch Umleitung der Druckflüssigkeit in den Steuerzylinder 19 verringern kann. Dieser Typ von Schieberverbindung läßt sich auch verwenden mit der in Fig.l dargestellten Taumelscheibenneigung. In diesem Fall steuert der Schieber 12o den Zufluß von dem Zylinder 19 zu dem Sammelbehälter, und die Drosselstelle, welche den Durchgangswiderstand des Meßgeberschiebers 29 begrenzt, besteht entweder in der dargestellten Weise aus der Drosselstelle Io5 oder aus einer Drosselstelle in der Rohrleitung Io7.

Ein dritter Unterschied der Anordnung von Fig.3 besteht in der Anordnung der auf den Durchfluß ansprechbaren Vorrichtung 4o. Die Durchflußvorrichtung 4o ist in der Rückleitung I08 zwischen dem Flüssigkeitsmotor 45 und einem Sammelbehälter I09 angeordnet. Dieser Aufbau macht erforderlich, daß das Überdruck-Steuerventil 6l in einer solchen Weise angeordnet ist, daß es der Kammer 38 des Meßgeberschiebers 29 Flüssigkeit zuführt und nicht zur Beseitigung des Überdruckes in der Kammer 39 dient, wie es bei den Anordnungen der Figuren 1 und 2 der Fall ist. Die Drosselstelle Ho wirkt mit dem Überdruck-Steuerventil

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6l zusammen, um den Durchfluß von der Kammer 38 zu dem Sammelbehälter Io9 durch die Rückleitung I08 zu begrenzen, damit der Durchfluß durch das Überdruck-Steuerventil 61 ausreichend hoch ist, um einen Druck in der Kammer 38 aufzubauen, durch den die von der Feder 46 ausgeübte Kraft überwunden wird. Die Drosselstelle 111 wirkt mit dem Überdruck-Steuerventil 61 zusammen, um einen Druckabfall zur Betätigung des Nebenstromventils 63 zu erzeugen.

Dabei ist zu beachten, daß die Kammer 39 des Meßgeberschiebers 29 durch die Rohrleitungen 112 und I08 mit dem Sammelbehälter Io9 verbunden ist. Es ist ersichtlich, daß die Arbeitsweise der Anordnung von Fig. 3 die gleiche ist, wenn die Kammer 39 zur freien Atmosphäre hin entlüftet wird. Auch in diesem Fall wird der Meßgeberschieber 29 durch einen Differenzdruck, d.h. durch den Unterschied zwischen dem durch die Durchflußvorrichtung oder den Katarakt übertragenen Drucksignal und dem Atmosphärendruck betätigt. Dabei erzeugt der Katarakt 4o in der Anordnung von Fig. 3 nur ein einziges Drucksignal, wenn das Drucksignal in der Rohrleitung I08 zwischen Katarakt 4o und Sammelbehälter Io9 den Wert Null hat. Somit liefert der Katarakt 4o ein dem Durchfluß proportionales Drucksignal. Auch wenn die von der Durchflußvorrxchtung oder dem Katarakt 4o abgegebenen Differenzdrücke zur Betätigung des Meßgeberschiebers 29 verwendet werden, ist ersichtlich, daß das Drucksignal aus dem Unterschied der Drücke in den Steuer-

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leitungen 112 und 113 besteht_s und daß dieses Drucksignal den Meßgeberschieber 29 betätigt und ihn von einer ersten Arbeitsstellung in eine zweite Arbeitsstellung verstellt.

In Fig.4 ist ein Meßgeberschieber vom Nebenstromtyp 229 dargestellt, der aus einer abgeänderten Ausführungsform des in Fig.2 dargestellten Meßgeberschiebers 29 besteht und eine zusätzliche dritte Arbeitsstellung aufweist, vermittels welcher ein übersihuß von Flüssigkeit umgeleitet werden kann. Der in Fig.4 dargestellte Meßgeberschieber vom Nebenstromtyp 229 befindet sich in der Neutralstellung, die durch den Block 2ol dargestellt ist, in welcher die Flüssigkeitsverbindung zwischen der Rohrleitung 49 und den Rohrleitungen 52, 2o7A und 2o7B gesperrt ist, wodurch die Flüssigkeit in der Steuerkolbenkammer 83 blockiert wird, welche mit der Rohrleitung 49 verbunden ist (Figuren 2 und 2A). Der Meßgeberschieber 229 wird durch die Stellvorrichtungen 2o2 und 2o3 und die Beaufschlagungsfeder 2o4 in seine Arbeitsstellungen gebracht. Die Stellvorrichtungen 2o2 und 2o3 entsprechen jeweils den Flächen 36 bzw. 37 und den Kammern 38 und 39 der Fig.2.

Der Meßgeberschieber 229 wird durch die Beaufschlagungsfeder 2o4 in seine erste Arbeitsstellung gebracht, wenn der Flüssigkeitsdruck in den Stellvorrichtungen 2o2 und 2o3 sich einem vorbestimmten Differenzdruck nähert. Diese erste Arbeitsstellung ist durch den Block 2o5 dargestellt. Die in der Kolben-

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kammer 83 eingeschlossene Flüssigkeit (Figuren 2 und 2A) wird dann durch die Rohrleitung 49, den Schieberverbindungskanal 2o6 und die Entlüftungsöffnung 2o7 zum Sammelbehälter 3*JA abgegeben. Durch Abgabe der Flüssigkeit aus der Kammer läßt sich die Pumpenverdrängung steigern (Fig.2), wodurch eine Zunahme des Durchflusses und eine Zunahme des Druckabfalles an dem Katarakt ¹Jo erhalten werden und der Meßgeberschieber 229 in seine Neutralstellung zurückbewegt wird.

In gleicher Weise wird der Meßgeberschieber 229 in die zweite oder zur Verringerung der Pumpenverdrängung dienende Stellung 2o8 gebracht, wenn der Flüssigkeitsdruck innerhalb der Stellvorrichtung 2o2 ausreichend hoch ist, um die durch die Stellvorrichtung 2o3 und die Feder 2o4 erzeugte kombinierte Kraft zu überwinden. In der Stellung 2o8 verbindet der Durchlaß 2o8A die Druckleitung 52 mit der Rohrleitung 49, so daß die PumpenVerdrängung verringert wird.

ψ Der Block 2o9 zeigt eine dritte Arbeitsstellung, die bis jetzt noch nicht beschrieben worden ist. Ein über den zur Einstellung des Meßgeberschiebers 229 erforderlichen Differenzdruck hinaus vorhandener Druckunterschied zwischen den Rohrleitungen 41 und 44 bewirkt eine Verschiebung des Meßgeberschiebers 229 in die dritte Arbeitsstellung 2o9. In der dritten Arbeitsstellung wird der Druck in der Rohrleitung 52 dem Schieberdurchlaß 21o zugeführt, gelangt über den Kanal

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211 und die Rohrleitung 49 zu der in Fig.2 dargestellten Kammer 83, so daß die Pumpenverdrängung verringert wird, und gelangt zu dem Kanal 212 und der Entlüftungsöffnung 2o7A, wodurch überschüssige Flüssigkeit im Nebenstrom umgeleitet wird.

Eine durch den Block 213 dargestellte vierte Arbeitsstellung kann dazu verwendet werden, eine etwas stärker idealisierte Kombination einer großen Durchflußfläche zu erhalten. Der Wert der vierten Arbeitsstellung besteht darin, daß ein zusätzlicher Nebenstromweg erhalten wird, da ein Nebenstrom sowohl durch den Kanal 214 und die Entlüftungsöffnung 2o7B als auch durch den Kanal 211 und die Entlüftungsöffnung 2o7A wie in der Stellung 2o9 erfolgt.

Es ist ersichtlich, daß der Meßgeberschieber vom Nebenstromtyp 229 die gleiche Funktion wie das Nebenstromventil 63 der Fig.2 ausübt, und daß er auf die gleichen Signale, d.h. überdruck und StrömungsÜberschuß ansprechbar ist. Daher kann bei Verwendung eines Nebenstrom-Meßgeberschiebers 229 das in Fig.2 dargestellte Nebenstromventil 63 in dem System der Fig.2 in Fortfall kommen.

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Claims

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Patentansprüche

\ 1.1Hydraulisches System mit einer Pumpe veränderlicher Verdrängung und einer mit dieser verbundenen und durch die Flüssigkeit betätigbaren Verdrängungssteuervorrichtung, sowie einer in dem System angeordneten, zur Messung des Durchflusses in einem Teil des Systems und zur Erzeugung eines dem Durchfluß proportionalen Signals dienende, auf den Durchfluß ansprechbaren Vorrichtung, gekennzeichnet durch einen durch Flüssigkeitsdruck betätigbaren Meßgeberschieber (29), der mit der Durchflußvorrichtung (4o) und der Verdrängungssteuervorrichtung (15) verbunden ist, welche zur Steuerung der Pumpenverdrängung in Abhängigkeit von dem Signal und durch Steuerung des in der Verdrängungssteuervorrichtung befindlichen Flüssigkeitsvolumens dient, und durch einen auf Druck und Verdrängung ansprechbaren Schieber (2o, 76), der mit dem Meßgeber (29) betriebsmässig in Verbindung steht, mit der Verdrängungssteuervorrichtung (15) verbunden ist und bei Veränderung des Abgabedruckes und der Verdrängung der Pumpe über vorbestimmte Grenzwerte hinaus zur Steuerung der Verdrängung der Pumpe (lo) dient.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nebenstromvorrichtung (63, 29) vorgesehen ist, die mit der Verdrängungssteuervorrichtung (15) zur Steuerung der Verdrängung der Pumpe (lo) zusammenwirkt.

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3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenstroravorrichtung (63, 29) mit der Durchflußvorrichtung (²Jo) verbunden und auf das Signal ansprechbar ist, um einen Plüssigkeitsüberschuß im Nebenstrom umzuleiten.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf Druck ansprechbares und zur Erzeugung eines zweiten Signals dienendes Ventil (6l) vorgesehen und daß die Nebenstromvorrichtung (63, 29) auf das zweite Signal ansprechbar ist, um einen Flüssigkeitsüberschuß im Nebenstrom umzuleiten.

5. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgeberschieber (29) durch Flüssigkeit in eine erste und eine zweite Arbeitsstellung (2o5 bzw. 2o8) betätigbar ist und zur Steuerung der Pumpenverdrängung dient, und daß die Nebenstromvorrichtung (29) eine dritte Arbeitsstellung (2o9) des Meßgeberschiebers aufweist, wobei der Meßgeberschieber (29) auf das Signal ansprechbar und in die dritte Arbeitsstellung bringbar ist, um einen Flüssigkeitsüberschuß im Nebenstrom umzuleiten.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgeberschieber (29) eine durch Flüssigkeitsdruck beaufschlagbare Druckfläche (36) und eine zur Betätigung in die erste und die zweite Arbeitsstellung (2o5 bzw. 2o8) und

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zur Steuerung der Verdrängung der Pumpe (lo) in Abhängigkeit von dem Signal und unabhängig von der Arbeitsstellung des Meßgeberschiebers dienende Beaufschlagungsfeder (46) aufweist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckquelle (45) und ein Sammelbehälter (34) für Flüssigkeit vorgesehen sind, und daß der Meßgeberschieber (29) in einer solchen Weise betätigbar ist, daß er bei Verstellung in die eine Arbeitsstellung eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Verdrängungssteuervorrichtung (15) und der Druckquelle herstellt, und die Flüssigkeitsverbindung zwischen der Verdrängungssteuervorrichtung (15) und dem Sammelbehälter unterbricht.

8. System nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgeberschieber und der auf Druck und Verdrängung ansprechbare Schieber hintereinander mit der Verdrängungssteuervorrichtung verbunden sind (Fig.l).

9. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgeberschieber und der auf Druck und Verdrängung ansprechbare Schieber parallel mit der Verdrängungssteuervorrichtung geschaltet sind (Fig.3).

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10. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der auf Druck und Verdrängung ansprechbare Schieber eine auf Flüssigkeitsdruck ansprechbare Vorrichtung und eine mechanische Verbindung (27, 28) mit der Verdrängungssteuervorrichtung aufweist, die in einer solchen Weise betätigbar ist, daß sie das Ansprechverhalten des Schiebers gegenüber Flüssigkeitsdruck verändert.

11. System nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Flüssigkeitsdruck ansprechbare Vorrichtung aus einem federbelasteten Schieberbund (21) besteht, dessen eine Endfläche (22) dem von der Pumpe (Io) abgegebenen Druck ausgesetzt ist, und daß die mechanische Verbindung mit der Verdrängungssteuervorrxchtung aus der Feder (26) besteht, welche den Schieberbund beaufschlagt.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hocken (27) betriebsmässig mit der Verdrängungssteuervorrichtung verbunden ist und einen Teil der mechanischen Verbindung bildet.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken Mehrere Neigungsflächen aufweist (Fig.IB), wobei der auf Druck und Verdrängung ansprechbare Schieber (2o) bei einer bestimmten Verdrängung eine größere Empfindlichkeit gegenüber einem bestimmten Betrag der Verdrängungs-

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14. System nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungssteuervorrichtung einen zur Betätigung der Vorrichtung dienenden Steuerkolben (78) aufweist, und der auf Druck und Verdrängung ansprechbare Schieber (76) koaxial zu dem Steuerkolben (78) angeordnet ist und mit diesem zusammenwirkende Abschnitte aufweist.

15. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitsmotor (45) und den Motor mit der Pumpe (lo) verbindende Rohrleitungen (24, I08, Fig.3)· vorgesehen sind, der Differenzdruck-Meßgeberschieber (29) eine erste und eine zweite, durch Flüssigkeitsdruck beaufschlagbare Druckfläche (36, 37), die zur Verstellung vermittels Flüssigkeitsdruck von einer ersten in eine zweite Arbeitsstellung dienen, und eine Beaufschlagungsvorrichtung (46) aufweist, durch welche der Meßgeberschieber (29) in die erste Arbeitsstellung (2o5) beaufschlagbar ist, wenn auf beide Flächen gleiche Drücke einwirken, die Durchflußvorrichtung (4o) in der einen Rohrleitung angeordnet ist und zur Erzeugung eines dem Durchfluß in dieser Rohrleitung proportionalen Differenzdrucksignals dient, und daß die erste und die zweite Fläche auf entgegengesetzten Seiten der Durchflußvorrichtung (4o) durch eine erste bzw. eine zweite Steuerleitung (41, 42) betriebsmässig mit der Rohrleitung

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verbunden sind.

16. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nebenstromvorrichtung (63) mit dem Differenzdruckmeßgeberschieber verbunden, auf das Signal ansprechbar ist und dazu dient, Flüssigkeit im Nebenstrom umzuleiten, wenn der Durchfluß in der Rohrleitung zu groß ist, und ein auf Druck ansprechbares Steuerventil (61) mit der Nebenstromvorrichtung verbunden und zur Betätigung derselben ausgebildet ist, wobei das Steuerventil und die Nebenstromvorrichtung zusammen mit der einstellbaren Verdrängungssteuervorrichtung (15) zur Steuerung der effektiven Ausgangsleistung der Pumpe veränderlicher Verdrängung durch Nebenstromumleitung von der Pumpe abgegebener überschüssiger Flüssigkeit dienen.

17. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Rohrleitung eine Zuleitung für Flüssigkeit ist, durch welche unter Druck stehende Flüssigkeit von der Pumpe dem Motor zuführbar ist, und daß die Durchflußvorrichtung (4o) in der Zuleitung angeordnet ist und zur Erzeugung eines dem Durchfluß in der Zuleitung proportionalen Differenzdrucksignals dient.

18. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Differenzdruckvorrichtung (¹Io) eine auf das Signal zur Nebenstromumleitung überschüssiger Jclüsai^keit an-

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sprechbare Nebenstenvorrichtung (63) verbunden und in dem System außerdem eine zur Erzeugung eines zweiten Signals dienende Vorrichtung (61) angeordnet ist und die letztgenannte Vorrichtung (61) mit dem Meßgeberschieber (29) und der Nebenstromvorrichtung verbunden ist, wobei die Verdrängungssteuervorrichtung vermittels des Meßgeberschiebers in Verbindung mit der Nebenstromvorrichtung zur Steuerung der effektiven Ausgangsleistung der Pumpe in Abhängigkeit von beiden Signalen dient.

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