DE1284306B - Hydraulic zero stroke control device - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Nullhubregeleinrichtung zum selbsttätigen Ändern des Hubvolumens hydrostatischer Kolbenmaschinen, vorzugsweise Axialkolbenpumpen, wobei der das Hubvolumen regelnde Schwenkkörper von einem oder mehreren Kolben geschwenkt wird, welche durch den Arbeitsdruck der Maschine bzw. durch Federkraft beaufschlagt werden.The invention relates to a hydraulic zero stroke control device for automatic changing of the stroke volume of hydrostatic piston machines, preferably Axial piston pumps, the swivel body regulating the stroke volume from one or several pistons are swiveled, which are caused by the working pressure of the machine or are acted upon by spring force.

Es sind Nullhubregeleinrichtunggen bekannt, bei denen ein von Drucköl beaufschlagter Stellkolben gemeinsam mit der Rückstellkraft der Pu4ipe'p'kolboia gegen eine Feder wirkt. Da bei diesen Ausführungeninfolge großer Rückstellkräfte, dementsprechend große Federkräfte erforderlich sind, werden die Nullhubregeleinrichtungen im Verhältnis zur Pumpe selbst sehr groß, da relativ lange Federn verwendet werden müssen.There are Nullhubregeleinrichtunggen known in which one of pressure oil actuated piston together with the restoring force of the Pu4ipe'p'kolboia acts against a spring. Since in these designs, due to large restoring forces, accordingly large spring forces are required, the zero stroke control devices Very large in relation to the pump itself, as relatively long springs are used have to.

Des weiter-en sind Nullhubregeleinrichtungen bekannt, welche, an Stelle der Feder mit einem druckölbeaufschlagten Kolben arbeiten. Bei diesen Regelungen sind eine fremde Druckmittelquelle sowie eine Einrichtung zur Druckregelung erforderlich.Furthermore, zero-lift control devices are known which, instead of the spring work with a piston pressurized with oil. With these regulations an external pressure medium source and a device for pressure control are required.

Beide Ausführungen haben den Nachteil, daß eine Fördermengenregelung bei vollem Arbeitsdruck nicht möglich ist. Außerdem ist eine hydraulische Verstelleinrichtung zur Veränderung der Fördermenge für Pumpen bekannt, bei welcher zwei Stellkolben unterschiedlichen Durchmessers so angeordnet sind, daß sie an einem Schwenkkörper anliegen, wobei zur Steuerung des im Durchmesser größeren Kolbens ein Steuerschieber dient, welcher einerseits mit Hochdruck über eine Zuleitung von &r Pumpe oder mit dem Druck einer Frerndölquelle über eine andere Zuleitung und andererseits mit einer Druckfeder oder einem Fremdölstrom, welchen eine Zusatzpumpe fördert, beaufschlagt wird. Der im Durchmesser kleinere Kolben steht dabei ständig unter Arbeitsdruck.Both versions have the disadvantage that a flow rate control is not possible at full working pressure. There is also a hydraulic adjustment device known for changing the delivery rate for pumps in which two actuating pistons different diameter are arranged so that they are on a swivel body abut, whereby a control slide is used to control the piston with a larger diameter serves, which on the one hand with high pressure via a supply line from & r pump or with the pressure of a Frerndölquelle via another supply line and on the other hand with a compression spring or a foreign oil flow, which is promoted by an additional pump, acted upon will. The piston, which is smaller in diameter, is constantly under working pressure.

Bei Unter- bzw. überschreitung des mit einem Anschlag über die Druckfeder eingestellten maximalen Arbeitsdruckes wird der Steuerschiebpr durch diese Feder so gestellt, daß durch seine jeweiliap, Lage eine Flüssigkeitsverbindung einer Zuleitung mit einer Steuerdruckleitung bzw. einer Rücklaufleitung mit der Steuerdruckleitung hergestellt oder abgesperrt werden kann.When falling below or exceeding the with a stop over the compression spring set maximum working pressure is the control slide pressure by this spring so placed that through its respective position a fluid connection of a supply line with a control pressure line or a return line with the control pressure line can be established or blocked.

Durch die Notwendigkeit der Anordnung eines Steuerschiebers und einer eventuellen Zusatzpumpe macht sich ein hoher hydraulischer oder technischer Aufwand erforderlich. Weiterhin ist durch die Anordnung der Verstellelemente, die sich innerhalb des Pumpengehäuses befinden, eine Verwendung der Pumpe für andere Zwecke nicht möglich.Due to the need to arrange a control slide and a any additional pump makes a high hydraulic or technical effort necessary. Furthermore, by the arrangement of the adjustment elements, which are within the pump housing, it is not possible to use the pump for other purposes.

Ferner ist eine hydraulische Nullhubrea.,eleinrichtung bekannt, bei der der Schwenkkörperzapfen an einer zusätzlichen Druckfläche anliegt, um Schwin-C C aungen des Schwenkkörpers zu dämpfen. Diese bekannte Einrichtung ist der Erfindung nur in einem begrenzten Druckbereich gleichwertig. Das ergibt sich daraus, daß mit einer Veränderung der Nocken-oder Andruckfläche sich das geometrische Kraft- und Wegeverhältnis zwischen den Kolben und dem Zapfen ändert. Die unbestimmte Lage der Nocken-oder Andruckfläche zum Gestänge, die sich zwischen einer rechtwinkligen oder linearen Anordnun- bewegen kann, läßt erkennen, daß bei einer bestimmten Anordnung der Nocken- oder Andruckfläche die funktionsbedingten Kräfte selbst bei entsprechender Auslegung der Druckfeder und derrSp.#gpfeder nur in,einem begrenzten 13ereich beherfsclit werden.Further, a hydraulic Nullhubrea., Eleinrichtung known in which the pivot pin body to an additional pressure surface is applied to oscillations C-C aungen of the swivel body to damp. This known device is equivalent to the invention only in a limited pressure range. This results from the fact that with a change in the cam or pressure surface, the geometric force and travel ratio between the piston and the pin changes. The indeterminate position of the cam or pressure surface in relation to the linkage, which can move between a right-angled or linear arrangement, shows that with a certain arrangement of the cam or pressure surface the function-related forces even with a corresponding design of the compression spring and the spring Only be accommodated in a limited area.

Aufgabe der Erfilidung ist es, -eine hydraulische Nullhubregeleinrichtung zu schaffen, welche bei jeder Stellung des Schwenkkörpers, d. h. bei unterschiedlicher Fördermenge der Pumpe, einen praktisch konstanten Druck des Mediums Rarantiert, wobei ein den geforderten Sollwert übersteigender Druck eine Verstellung des Schwenkkörpers in Richtung der Nullhublage mit sich bringt und somit die PT-qckverhältniss#'-in der Anlage selbsttäti-'r#guliert werdr,n.The task of the invention is to create a hydraulic zero-stroke control device which, in every position of the swivel body, d. H. With a different delivery rate of the pump, a practically constant pressure of the medium is guaranteed, whereby a pressure exceeding the required setpoint results in an adjustment of the swivel body in the direction of the zero stroke position and thus the PT ratio # '- in the system automatically regulates werdr, n.

Erfindun-sgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem Schwenkkörper ein Hebelarm ang ge ordnet ist, an dem ein vom Arbeitsdruck beaufschlagter Zusatzkolben angreift, dessen Wirknichtung senkrecht zur Wirkrichtung der beiden Stellkolben verläuft und die durch den Angriffspunkt am Hebel- arm gehende und senkrecht zu der Wirkrichtung des Stellkolbens angreifende Wirkrichtung des Zusatzkolbens in einem von der Stellung des Schwenkkörpg5 abhängigeil.Abstand vom Drehpunkt des Schwenkkörp&is' bzw. verläuft.According to the invention, this object is achieved in that a lever arm ang ge is arranged on a swivel body, on which an additional piston acted upon by the working pressure engages, the direction of action of which is perpendicular to the direction of action of the two actuating pistons and the direction of action running through the point of action on the lever arm and perpendicular the direction of action of the additional piston, which acts on the direction of action of the actuating piston, runs in a distance from the pivot point of the swivel body depending on the position of the swivel body.

Am Hebelarin des Schwenkkörpers können zur Anlage der Kolben Rollen angeordnet sein.At the lever of the swivel body, the pistons can have rollers be arranged.

Der wesentliche. -Vorteil d#,r Erfindung_besteht darin, daß mit der konstruktiven Gestaltung die auftretenden Kräfte in vollem Umfang beherrscht werden. Dazu kommt, daß durch die AnordiRpng des Zusatzkolbens und der dadurch bedingtenWirkung ,eine Entlastung der Feder erfolgt und somit--sowohl die Feder als auch der gesamte -S't#fll#öpf eine bedeutend kleinere Dimp"ns.ioniemng erfährt.The essential one. Advantage d #, r invention_ consists in the fact that with the structural design, the forces that occur can be fully controlled. Add to this that is done by the AnordiRpng the additional piston and the giving relatively effectively, a relief of the spring and thus - both the spring and the entire -S't # fll # OEPF a significantly smaller DIMP "ns.ioniemng experiences.

Die Größe der aufgebrachten Zusatzkraft ist in jeder Stellung des Schwenkkörpers so bemessen, daß das Verhältnis derselben zur Rückstellkraft bzw. zum Rückstellmoment konstant und größer als F-ins ist.The size of the additional force applied is in every position of the The swivel body is dimensioned in such a way that the ratio of the same to the restoring force or is constant at the restoring torque and greater than F-ins.

Durch die Erfindung ergibt sich ein einfacher Aufbau ohne zusätzliche Druckölquelle, Steuerquelle od. ä. The invention results in a simple structure without an additional pressure oil source, control source or the like.

Durch das Auswechseln einiger Teile, z. B. der Feder 12 oder des Stellkolbens 11, lassen sich Nullhubrecreleinrichtungen mit beliebigen Einschwenkcharakteristiken einschließlich ruckläufiger und hyperbolischer Kennlinie erzielen. Außerdem kann der Nullhubstellkopf durch das Auswechseln einiger Teile in eine Hand- oder hydraulische Verstelleinrichtung umgebaut werden.By changing some parts, e.g. B. the spring 12 or the actuating piston 11, Nullhubrecreleinrichtungen with any swing-in characteristics including reverse and hyperbolic characteristics can be achieved. In addition, the zero stroke adjustment head can be converted into a manual or hydraulic adjustment device by exchanging some parts.

Narlifolgend ' ist, der Erfindungsgegenstand an einem Ausführungsbeispiel an einer Axialkolbenpumpe beschrieben, wobei F 1 g. 1 einen Längsschnitt der --Aiiälkolbenpumpe mit hy draulischer Nu 1 Ihubregele - inrichtung und F i g. 2 ein Regeldiagramm, welches sich aus dem Zusammenwirken der auftretenden Momente am Schwenkkörper ergibt, zeigt. Narlifolgend ' is the subject matter of the invention described using an embodiment of an axial piston pump, where F 1 g. 1 is a longitudinal section of the --Aiiälkolbenpumpe with hy-hydraulic Nu 1 Ihubregele - inrichtung and F i g. 2 shows a control diagram which results from the interaction of the moments occurring on the swivel body.

Eine bekannte Axialkölbenpumpe 1 besitzt an einem Schwenkkörper 2 einen Hebelarin 3, welcher Rollen 4; 5 aufweist. Am Schwenkkörper 2, welcher um einen Winkelbetrag um einen Drehpunkt 6 geschwenkt werden kann, liegen kreisförmig angeordnete Pumpenkolben 7 an. Von einer nicht darcrestellten Druckmittelquelle führt eine Leitung 8 zur Saugseite der Axialkolbenpumpe 1, während von der Druckseite eine Leitung 9 zum nicht dargestellten Z, el Verbraucher fährt. Ein Verstellkopf 10, welcher am Pumpenkörper fest angebracht ist, besitzt gegenüberliegend angeordntt einen Stellkolben 11 sowie einen durch eine Feder 12 belasteten. Kolben 13, wobei zwischen Stellkolben 11 und Kolben 13 die Rolle 4 angeordnet ist. Achsparallel mit dem Pumpenkolben 7 ist im Verstellkopf ein Zusatzkolb#en 14 angebracht, welcher mit seiner dem Schwenkkörper zugewandten Stirnseite an der Rolle 5 anliegt.A known axial piston pump 1 has on a swivel body 2 a lever arm 3, which rollers 4; 5 has. Pump pistons 7 arranged in a circle rest on the swivel body 2, which can be swiveled through an angular amount about a pivot point 6. A line 8 leads from a pressure medium source, not shown, to the suction side of the axial piston pump 1, while a line 9 runs from the pressure side to the Z, el consumer, not shown. An adjustment head 10, which is firmly attached to the pump body, has an adjusting piston 11 arranged opposite one another and one loaded by a spring 12. Piston 13, the roller 4 being arranged between the actuating piston 11 and piston 13. An additional piston 14 is mounted in the adjustment head parallel to the axis with the pump piston 7 , and its end face facing the swivel body rests on the roller 5.

Von der zum Verbraucher führenden Leitung 9 zweigen Leitungen 15; 16 zum Stellkolben 11 und zum Zusatzkolben 14 ab. An der dem Kolben 13 gegenüberliegenden Seite der Feder 12 ist eine Einstellschraube 17 im Gehäuse des Verstellkopfes 10 angeordnet. From the line 9 leading to the consumer, lines 15; 16 to the actuating piston 11 and to the additional piston 14. On the side of the spring 12 opposite the piston 13 , an adjusting screw 17 is arranged in the housing of the adjusting head 10 .

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen hy- draulischen Nullhubregeleinrichtung ist folgende: Durch bestimmte Auslegung der Feder 12 und die dadurch ausgeübte Kraft des Kolbens 13 auf die Rolle 4 des Hebelarmes 3 erhält der Schwenkkörper 2 eine Schräglage unter einem bestimmten Winkel y. The mode of operation of the hydraulic zero stroke control device according to the invention is as follows: Due to the specific design of the spring 12 and the force exerted by the piston 13 on the roller 4 of the lever arm 3 , the swivel body 2 is inclined at a specific angle y.

Die dimensionale Auslegung der Feder 12 ist dabei derart, daß der Kolben 13 beim Arbeiten der Axialkolbenpumpe 1 bis zum Erreichen des gewünschten Druckes innerhalb des Systems dem geforderten Druck das Gleichgewicht hält.The dimensional design of the spring 12 is such that when the axial piston pump 1 is working, the piston 13 maintains the required pressure within the system until the desired pressure is reached.

Erst bei Überschreitung dieses gewünschten Druckes erfolgt ein Zurückschwenken des Schwenkkörpers 2, wobei die Feder 12 weiter gespannt wird. Zu diesem Zweck gelangt das von der Axialkolbenpumpe 1 geförderte Druckmittel durch die Leitung 9 in die Leitung 15 und 16, wobei die Stellkolben 11 und der Zusatzkolben 14 mit Druckmittel beaufschlagt werden und mit einer bestimmten Kraft gegen die Rollen 4 bzw. 5 des Hebelarmes 3 drücken. Der Stellkolb#en 11 sowie das Rückstellmoment des Schwenkkörpers 2 wirken dabei gegen den Kolben 13 und den Zusatzkolben 14, wodurch ein Gleichgewicht der einzelnen Kräfte entsteht.Only when this desired pressure is exceeded does the swivel body 2 pivot back, the spring 12 being further tensioned. For this purpose, the pressure medium delivered by the axial piston pump 1 passes through the line 9 into the lines 15 and 16, the actuating pistons 11 and the additional piston 14 being pressurized with pressure medium and pressing against the rollers 4 and 5 of the lever arm 3 with a certain force . The actuating piston 11 and the restoring torque of the swivel body 2 act against the piston 13 and the additional piston 14, whereby an equilibrium of the individual forces is created.

Das Moment des Zusatzkolbens 14 auf den Schwenkkörper 2 muß dabei erfindungsgemäß größer als das Rückstellmoment und in einem konstanten Verhältnis zu diesem sein. Das entstehende Restmoment aus der Differenz des Momentes des Zusatzkolbens 14 und des Rückstellmomentes des Schwenkkörpers 2 wirkt zusammen mit dem Moment des federbelasteten Kolbens 13 gegen das Moment des Stellkolbens 11. According to the invention, the moment of the additional piston 14 on the swivel body 2 must be greater than the restoring moment and in a constant ratio to it. The residual torque that arises from the difference between the torque of the additional piston 14 and the restoring torque of the swivel body 2 acts together with the torque of the spring-loaded piston 13 against the torque of the actuating piston 11.

Das Moment des Stellkolbens 11 ist über den gesamten Schwenkbereich des Schwenkkörpers 2 praktisch konstant, da der Druck im Pumpensystem bei jedem Schwenkwinkel konstant ist. Die Summe aller aufgezeigten Momente muß dabei bei jedem Schwenkwinke] Null sein (-YM = 0). Es wird damit erreicht, daß bei einem Druckanstieg in der Axialkolbenpumpe 1 über einen bestimmteneinstellbaren Sollwert hinaus, der Schwenkkörper 2 so weit verstellt, d. h. gegen y = 0 geschwenkt wird, wie dies zur Deckung des ölbedarfes bei Einhaltung des gewünschten konstanten Druckes erforderlich ist.The moment of the actuating piston 11 is practically constant over the entire pivoting range of the pivoting body 2, since the pressure in the pump system is constant at every pivoting angle. The sum of all identified moments must thereby] be zero at j edem swivel angle (YM = 0). It is thus achieved that when the pressure in the axial piston pump 1 increases beyond a certain adjustable setpoint value, the swivel body 2 is adjusted so far, d. H. is pivoted towards y = 0 , as is necessary to cover the oil requirement while maintaining the desired constant pressure.

Der Hebel 3 des Schwenkkörpers 2 wird somit durch das Zusammenwirken des Rückstellmomentes sowie der Kräfte des Stellkolbens 11, des Kolbens 13 und des Zusatzkolbens 14 belastet, wobei durch eine bestimmte Auslegung der einzelnen Kolben sowie die den Kolben 13 belastende Feder 12 eine Fördermen,-enregelung bei praktisch konstantem Arbeitsdruck der Axialkolbenpump#e 1 möglich ist. Die Einstellschraube 17 gewährt eine Feineinstellung der Vorspannkraft der Feder 12, d. h., es kann mit deren Hilfe eine genaue Regulierung des erforderlichen Druckes des Mediums erfolgen.The lever 3 of the swivel body 2 is thus loaded by the interaction of the restoring torque and the forces of the actuating piston 11, the piston 13 and the additional piston 14, whereby a certain design of the individual pistons and the spring 12 loading the piston 13 results in a delivery rate control Axial piston pump # e 1 is possible with practically constant working pressure. The adjustment screw 17 allows fine adjustment of the biasing force of the spring 12, i.e. This means that the required pressure of the medium can be precisely regulated with their help.

Aus dem in F i g. 2 dargestellten Diagramm ist ersichtlich, daß das Aufheben des Momentes des Stellkolbens 11 durch das Moment der Feder 12 zuzüglich des Restmomentes des Zusatzkolbens 14 erreicht wird.From the in F i g. 2, it can be seen that the moment of the actuating piston 11 is canceled out by the moment of the spring 12 plus the residual moment of the additional piston 14.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Hydraulische Nullhubregeleinrichtung zum selbsttätigen Ändern des Hubvolumens hydrostatischer Kolbenmaschinen, vorzugsweise Axialkolbenpumpen, wobei der das Hubvolumen regelnde Schwenkkörp#er von einem oder mehreren Kolben geschwenkt wird, welche durch den Arbeitsdruck der Maschine bzw. durch Federkraft beaufschlagt werden, d a d u r c h g e k e n n -z #e i c h n e t, daß an einem Schwenkkörper (2) ein Hebelarm (3) an geordnet ist, an dem ein vom Arbeitsdruck beaufschlagter Zusatzkolben (14) angreift, dessen Wirkrichtung senkrecht zur Wirkrichtung der Kolben (11; 13) verläuft und die durch den Angriffspunkt am Hebelarm (3) gehende und senkrecht zu der Wirkrichtung des Stellkolbens (11) angreifende Wirkrichtung des Zusatzkolbens (14) in einem von der Stellung des Schwenkkörpers (2) abhängigen Abstand vom Drehpunkt (6) bzw. durch diesen verläuft. Claims: 1. Hydraulic Nullhubregeleinrichtung for automatically changing the stroke volume of the hydrostatic piston engines, preferably axial piston pumps, the the stroke volume controlled Schwenkkörp # it is pivoted from one or more pistons which are acted upon by the working pressure of the machine or by spring force, d a d u rch G e k enn -z #dichnet that a lever arm (3) is arranged on a swivel body (2), on which an additional piston (14) acted upon by the working pressure, the direction of action of which is perpendicular to the direction of action of the piston (11; 13) and the direction of action of the additional piston (14) going through the point of application on the lever arm (3) and perpendicular to the direction of action of the actuating piston (11) runs at a distance from the pivot point (6) or through it depending on the position of the pivot body (2) . 2. Hydraulische Nullhubregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Hebelarm (3) zur Anlage der Kolben (11; 13; 14) Rollen (4; 5) angeordnet sind.2. Hydraulic zero-stroke regulating device according to claim 1, characterized in that rollers (4; 5) are arranged on the lever arm (3) for engaging the pistons (11; 13; 14).