DE2337481A1

DE2337481A1 - Verstellbare pumpe

Info

Publication number: DE2337481A1
Application number: DE19732337481
Authority: DE
Inventors: Paul Bosch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-07-24
Filing date: 1973-07-24
Publication date: 1975-02-13
Also published as: JPS5043502A; DE2337481C2; FR2241210A5

Description

R. 1569

27.6.1973 Wd/Hö

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart Vorstellbare Pumpe

Die Erfindung betrifft eine verstellbare Pumpe mit einer Folgesteuereinrichtung, die von einem Steuerhebel betätigbar ist und einen Steuerschieber sowie einen druckbeaufschlagten Verstellkolben für das Verstellglied der Pumpe aufweist, sowie mit Mitteln zum Begrenzen des Förderdrucks der Pumpe.

Es ist bekannt, bei solchen Pumpen den Druck durch die Verwendung von Druckbegrenzungsventilen zu begrenzen, die bei Erreichen eines Höchstdruckes Druckmittel aus dem Förderkreis zur Niederdruckseite ableiten. Dabei erwärmt sich dieses sehr stark,

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was zu Schäden an Pumpe und von dieser gespeisten Hydromotoren führen kann.

Es ist auch bekannt, bei Erreichen des maximalen Druckes die Fördermenge der Pumpe durch Verwendung von Druckbegrenzern zu verringern, die den Druck im Förderkreis durch Verringern der Fördermenge der Pumpe senken. Die bekannten Druckbegrenzer wirken dabei der Falgesteuereinrichtung entgegen. Dies macht den Einbau von Drosseln nötig, welche die Betriebssicherheit durch Verstopfen gefährden und die erreichbare Rückstellgeschwindigkeit vermindern.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verstellbare Pumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, deren Druck auf einfache und störungsfreie Weise begrenzbar ist, und deren Rückstellgeschwindigkeit nicht durch die Wirkung der Folgesteuerung begrenzt wird.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Steuerschieber durch Federkraft stets am Verstellkolben anliegt, daß auf dem Steuerschieber eine Steuerhülse angeordnet ist, die vom Steuerhebel betätigbar und dem Steuerschieber gegenüber verschiebbar ist, daß die Steuerhülse zwei Druckräume begrenzt, und daß der Druck des einen Druckraums durch ein Steuerventil steuerbar ist, das einerseits von einer Feder beeinflußt ist, andererseits vom Förderdruck.

Eine derartige Einrichtung hat den Vorteil, daß keine Drosseln notwendig sind, die leicht verstopfen und damit die Druckbegrenzung und auch die Folgesteuerung völlig oder teilweise außer Betrieb setzen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in _m

Fig. 1 eine Folgesteuereinrichtung mit Druckbegrenzer im 5chnitt dargestellt;

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung Teile der Pumpe.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 10 eine verstellbare Pumpe bezeichnet. Sie besitzt einen Rotor 11, in dessen zylindrischen Bohrungen Kolben 12 dicht gleitend angeordnet sind, deren aus dem Rotor herausragenden Endenam Innenumfang eines Verstellglieds gleiten. Durch Verschieben dieses Verstellglieds werden der Hub der Kolben und damit die Fördermenge der Pumpe verändert, und zwar von + V über Null nach - V . Dies geschieht mit Hilfe von zwei Kolben 14, 15, die in Bohrungen 14¹, 15' eines Reglergehäuses 16 dicht gleitend angeordnet sind und an einander diametral gegenüberliegenden Stellen am Verstellglied 13 anliegen. Die Pumpe 10 fördert Druckmittel zu einem Hydromotor 17. Zu diesem Zweck ist sie über Leitungen 18 und 19 im geschlossenen Kreis mit diesem verbunden. Von der Leitung 18 führt eine Leitung 20 zu einem Wechselventil 21. Vom Wechselventil führt eine Leitung 22 zur Leitung 19. Das Viechseiventil hat zwei Ein- beziehungsweise Auslässe 23, 24 und einen Ventilkörper 25. Von der Mitte des Wechselventils 21 führt eine Leitung 26 zu einer Leitung 27, die einerseits zur Bohrung 15' im Reglergehäuse führt, in welcher der Kolben 15 dicht gleitend gelagert ist, andererseits zu einer Bohrung 29 ebenfalls im Reglergehäuse, in welcher ein Steuerschieber 30 dicht gleitend geführt ist. Letzterer bildet einen Teil des Druckbegrenzers.

Im Reglergehäuse 16 ist weiterhin eine Längsbohrung 31 ausgebildet, in welcher eine Steuerhülse 32 dicht gleitend geführt ist. Diese hat eine mittige, durchgehende Längsbohrung 33, in der ein 5teuerkolben 34 dicht gleitend gelagert ist. An diesem

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stützt sich über eine Scheibe 35 eine Feder 36 ab, die den Kolben 14 stets gegen das Verstellglied 13 drückt. Die Feder stützt sich andererseits an einer Flanschbuchse 37 ab, in welcher Durchlässe 38 ausgebildet sind. Die Flanschbuchse 37 wird durch einen Distanzring 39 festgehalten.

Am Boden der Flanschbuchse 37 stützt sich eine Feder 40 ab, deren anderes Ende an der Steuarhülse 32 anliegt. Die Längsbohrung 31 ist durch eine Verschlußschraube 41 verschlossen. An dieser stützt sich ebenfalls eine Feder 42 ab, die andererseits an einer Scheibe 43 eines Bolzens 44 anliegt, welcher mittels eines Schraubteils 45 in einer Bohrung 46 der Verschlußschraube axial verschiebbar angeordnet ist. Die beiden Federn 40, 42 bestimmen im Zusammenwirken mit dem Bolzen 44 die Mittenstellung der Steuerhülse 32. Ist diese druckausgeglichen, so wird sie durch die Feder 40 mit einer Schulter 47 an die Scheibe 43 angedrückt. Da die Feder 42 stärker ist als die Feder 40, vermag letztere die Steuerhülse nicht weiter nach links zu verschieben.

Die Steuerhülse besitzt anschließend an die Schulter 47 eine Ausnehmung 43, in welche der Bolzen 44 hineintauchen kann. Am Außen— umfang der Steuerhülse 32 ist eine Verzahnung 50 ausgebildet, in die ein im Reglergehäuse 16 gelagertes Ritzel 51 eingreift. Am Ritzel 51 ist ein Hebel 52 befestigt, der über ein nachgiebiges Gestänge 53 mit einem Steuerhebel 54 verbunden ist,- Das nachgie- . bige Gestänge besteht aus einer Feder 55, einem unteren gekröpften Gestängeteil 56 und einem oberen gekröpften Gestängeteil 56*. Das untere Gestängeteil 56 ist am Hebel 52 befestigt, das obere Gestängeteil 56' am Steuerhebel 54. Innerhalb der Kröpfung liegt die Feder 55. Mit Hilfe des Steuerhebels kann das Ritzel 51 verdreht v/erden.

Nahe der Ausnehmung 48 dringt in die Längsbohrung 33 der 5teue"rhülse 32 eine Querbohrung 58 ein. Vom oberen Ausgangspunkt der

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Querbohrung 5B ist an der Steuerhülse eine längliche Ausnehmung 59 ausgebildet. In diese mündet eine Querbohrung 60, die Anschluß zu einem Behälter 61 hat. Rechts van der Querbohrung 58 mündet in die Längsbohrung 33 eine zweite Querbohrung 62, die in eine in der Steuerhülse parallel zu deren Längsachse verlaufende Bohrung 63 mündet. Diese führt zum rechten Ende des Steuerschiebers. In die Längsbohrung 33 mündet eine dritte Querbohrung 64, die von einer am Außenurnfang der Steuerhülse ausgebildeten Ringnut 65 ausgeht. In diesem Bereich befindet sich in der Bohrung 31 eine Ringnut 66, in welche eine von der Wand des Reglergehäuses ausgehende Schrägbohrung 67 mündet. An diese Schrägbohrung 61 ist eine Leitung 68 angeschlossen, welche in die Leitung 27 mündet.

Am 5teuerkolben 34 ist ein Bund 70 ausgebildet, dessen Breite mindestens so groß ist wie der Durchmesser der Bohrung 62. Der Bund 70 vermag diese in einer bestimmten Stellung des Steuerkolbens zu verschließen. Links des Bundes 70 befindet sich am Steuerkolben eine Ringnut 71 , rechts vorn Bund 70 befindet sich am Steuerkolben eine längliche Ringnut 72. In einer Ringnut des Steuerkolbens befindet sich außerdem noch ein federnder Ring 73, der in eine Ringnut 74 der 5teuerhülse 32 eingreift. Die Breite dieser Ringnut ist etwas größer als die Breite des Bundes 73.

Der Teil der Bohrung 31, welcher der Verschlußschraube 41 zugewandt ist, ist als Druckraum 76 bezeichnet. Der Teil der Bohrung 31, welcher dem Kolben 14 zugewandt ist, ist als Druckraum 77 bezeichnet. Von diesem führt eine Schrägbohrung 78 zur Außenseite des Reglergehäuses 16. Von der Mündungsstelle führt eine Leitung 79 zur Bohrung 29, welche den Steuerschieber 30 aufnimmt. Vom Druckraum 76 verläuft ebenfalls eine Bohrung 80 zur Außenseite des Reglergehäuses. An deren Mündungsstelle schließt sich eine Leitung 81 an, welche ebenfalls zur Bohrung 29 führt.

Der Steuerschieber 30 hat einen mittigen Bund 82, links und

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rechts davon befinden sich Ringnuten 83, 84. Am linken Ende des Steuerschiebers 30 ist ein Ansatz 85 ausgebildet. Dadurch entsteht in der Bohrung 29 ein Druckraum 06. In diesen mündet die Leitung 27. Das rechte Ende 87 des Steuerschiebers 30 liegt an einem Federteller 88 an, auf den eine Feder 89 einwirkt. Diese stützt sich an einer eine Bohrung 90 verschließenden Schraube ab.

Die beiden Leitungen 79, 81 sind an Bohrungen 92, 93 angeschlossen, welche im Bereich der Ringnut 84 in die Bohrung 29 münden, wenn der Steuerschieber 30 sich in seiner linken Endstellung befindet, wo der Fortsatz 85 am Bohrungsende anliegt.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt:

Es sei angenommen, daß die Pumpe 10 sich in ihrer Null-Förder— stellung befindet. Soll die Pumpe Druck fördern, so wird" der Hebel 54 irn Uhrzeigersinn verschwenkt, wonach über das Gestänge 53, 52 das Ritzel 51 ebenfalls im Uhrzeigersinn verdreht wird. Es verschiebt die Steuerhülse 32 nach rechts und diese verschiebt über die Ringnut 74 und den federnden Ring 73 den Steuerschieber in derselben Richtung. Dieser drückt nun über den Kolben 14 das Verstellglied 13 in Förderstellung, worauf die Pumpe 10 einen geringen Verstellstrom in die Leitung 18 fördert. Dieser gelangt über die Leitung 20 zum Wechselventil 21. Dadurch wird der Ventilkörper 25 auf den Sitz 24 gedrückt, so daß Druckmittel nunmehr über das Viechseiventil in die Leitung 27 strömen kann. Von dort gelangt es einerseits in die Bohrung 15' zum Kolben 15, andererseits teils über die Leitung 68 in die Schrägbohrung 67 und teils über die Leitung 27 in den Druckraum 86 am Steuerschieber Daraus ist zu ersehen, daß die Anfangsverstellung der Pumpe mechanisch erfolgt.

Durch das Verschieben der Steuerhülse 32 gibt der Bund 70 die Querbohrung 62 frei. Druckmittel kann daraufhin über die Schräg-

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bohrung 67, die Ringnut 66, die Querbohrung 64, die Ringnut 72 und die Querbohrung 62 in die Längsbohrung 63 und zum Druckraum 77 fließen. Wohl herrscht nun in der Bohrung 15" am Kolben derselbe Druck wie im Druckraum 77 und damit am Kolben 14. Da jedoch dessen Fläche vjesentlich größer ist als die des Kolbens 15, wird das Verstellglied 13 aus seiner Nullstellung nach rechts verschoben, so daß die Pumpe nun in verstärktem MaB Druckmittel zu ■fördern beginnt. Die Feder 36 führt den Steuerkolben 34 dieser Bewegung nach. Durch das Nachfolgen des Steuerkolbens 34 wird die Querbohrung 62 wieder durch den Bund 70 am Steuerkolben verschlossen, und das Verstellglied 13 bleibt nun in dieser Lage stehen.

Wird der Steuerhebel 54 nunmehr nach links verschwenkt, so dreht sich das Ritzel entgegen dem Uhrzeigersinn und verschiebt die Steuerhülse 32 nach links. Dadurch kann Druckmittel aus dem Druckraum 77 über die Längsbohrung 33, die Querbohrung 62, die Ringnut 71, die Querbohrung 58 und die Bohrung 60 zum Behälter 61 abströmen. Damit baut sich der Druck im Raum 77 ab, während er in der Bohrung 15' erhalten bleibt. Nunmehr kann der Kolben 15 das Verstellglied 13 der Pumpe in der entgegengesetzten Richtung wie zuvor, das heißt in Richtung auf seine Meutralstellung hin, stellen. Durch das Nachfolgen des Steuerkolbens 34 verschließt der Bund 70 wieder die Querbohrung 62, so daß das Verstellglied 13 in seiner Lage verharrt. Wird der Steuerhebsl 54 aus seiner Neutral— stellung entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt, so ändert sich die Förderrichtung der Pumpe 20. Die Vorgänge sind dabei sinngemaß-wie oben beschrieben.

Befindet sich die Pumpe in Null-Stellung und damit die Steuerhülse 32 in Neutralstellung, so liegt ihre Schulter 47 an der Scheibe 43 des Bolzens 44 an. Der Druck im Druckraum 77 pflanzt sich über die Schrägbohrung 78, die Leitung 79, die Ringnut 84 am Steuerschieber 30, die Leitung 81 und die Bohrung 80 auch in den Druckraum 76 fort. Dadurch herrscht in diesem immer dann derselbe Druck wie im Druckraum 77, wenn sich der Steuerschieber

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in seiner linken EndstaLlung befindet. Das ist üblicherweise der Fall.

Übersteigt nun der Druck in der Leitung 18 einen durch die Feder 09 festgelegten Höchstwert, so wird der Steuerschieber 30 durch den im Druckraum 86 herrschenden Druck entgegen der Kraft der Feder 69 verschoben. Er trennt damit dies Verbindung von der Bohrung 92 zur Bohrung 93 und stellt Verbindung her von der Bohrung 92 zur Leitung 19. Damit kann Druckmittel aus dem Druckraum über die Leitung 81 zur Niederdruckleitung 19 abströmen. Die Steuerhülse 32 wird nun durch den im Druckraum 77 herrschenden Druck nach links verschoben, so daß - wiü oben beschrieben - Druckmittel aus dem Druckraum 77 zum Behälter 61 abfließen kann. Dadurch schiebt der Kolben 15 das Verstellglied 13 in Richtung seiner Null-Stellung, so daß die Pumpe weniger Druckmittel fördert. Dadurch sinkt auch der Druck im Hydraulikkreis.

Das Verschieben der Steuerhülse 32 ist möglich durch die Verwendung eines nachgiebigen Gestänges 53. Der Steuerhebel kann durch diese Einrichtung in seiner Stellung gehalten werden und trotzdem kann sich der Hebel 52 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegen. Wird der Steuerhebel nun losgelassen, so verschwenkt er sich zu seiner Mittenstellung hin. Selbstverständlich erfolgt dieser Vorgang auch bei einem starren Gestänge, wenn der Steuerhebel losgelassen wird, sobald der Bedienende eine entsprechende Reaktion verspürt.

Ist"der Druck im Hydraulikkreis wieder auf einen entsprechenden Wert gesunken, so schiebt die Feder 89 den Steuerkolben 30 wieder in seine linke Endstellung, wodurch die beiden Druckräume 76 und 77 wieder verbunden werden. Die Folgeverstelleinrichtung arbeitst dann wieder wie oben beschrieben.

Verschiebt man durch Schwenken des Hebels 54 die Steuerhülse 32 aus der Neutralstellung nach links, so fördert die Pumpe 10 in die Leitung 19, die Leitung 18 wird Niederdruckleitung, und der Ventil-

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körper 25 legt sich auf den Ventilsitz 23. Druckmittel kann nun aus der Leitung 19 über das Wechselventil 21 wieder in die Leitung 27 strömen. Die Vorgänge bei der Folgeverstellung sind dann wieder dieselben wie oben beschrieben.

Überschreitet der Förderdruck nun den durch die Feder 89 festgelegten Höchstwert, so wird der Steuerschieber 3D auch wieder nach rechts verschoben und verbindet nun aber die Hochdruckleitung 19 mit der Leitung 01 . Dadurch wird der Druck in der Druckkammer 76. größer als in der Druckkammer 77, wodurch die Steuerhülso 32 nach rechts verschoben wird. Druckmittel strömt nun zur Druckkammer über das Wechselventil 23, die Leitung 68 und die Bohrungen 67, 64, 33, 62, 63. Dadurch wird das Stellglied 13 nach rechts und die Pumpe auf geringere Förderinenge eingestellt.

Bei einem im geschlossenen Kreislauf arbeitenden Getriebe - so wie in Fig. 1 dargestellt - kann es vorkommen, daß der Hydromotor 17 als Pumpe arbeitet, die Pumpe 10 als Motor. Auch in diesem Fall ist die Druckbegrenzung wirksam, nur wird bei Überschreiten des -Grenzdruckes das Schluckvolurnen der Pumpe 1o - so wie es sein soll - vergrößert.

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Claims

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Ansprüche

. 1 .j Verstellbare Pumpe mit einer Folgesteuereinrichtung, die von einem Steuerhebel betätigbar ist und einen Steuerschieber sowie einen druckbeaufschlagten Verstellkolben für das Verstellglied der Pumpe aufweist, sowie mit Mitteln zum Begrenzen des Förderdrucks der Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (34) durch Federkraft stets a::i Verstellkolben (14) anliegt, daß auf dem Steuerschieber eine Steuerhülse (32) angeordnet ist, die vom Steuerhebel (54) betätigbar und dem Steuerschieber gegenüber verschiebbar ist, daß die Steuerhülse zwei Druckräume {IG,- 77) begrenzt, und daß der Druck des einen Druckraums (76) durch ein Steuerventil (3D) steuerbar ist, das einerseits von einer Feder (89) beeinflußt ist, andererseits vom Förderdruck.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (32) in einer Bohrung (31) dicht gleitend geführt ist und an ihrem Außenumfang eine Verzahnung (50) besitzt, in die ein

■Zahnritzel (51) eingreift, das vom Steuerhebel (54) betätigbar ist.
3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ritzel (51) und dem Steuerhebel (54) ein nachgiebiges Gestänge (53 bis 56) angeordnet ist.

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4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerschieber (34) ein Bund (70) ausgebildet ist, der einen in der Steuerhülse '(32) ausgebildeten Kanal (62, 63) steuert, über welchen der Druck in einem (77) der Druckräume (76, 77) steuerbar ist.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

dem daß die Steuerhülse (32) bei Druckausgleich die mit^N Hebel (54)

vorgegebene Lage einnimmt.
6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelstellung der 5teuerhülse durch einen verschiebbaren Federträger (44) einstellbar ist.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil einen Steuerschieber (3D) besitzt, der in einer seiner Endstellungen die beiden Druckräume (76, 77) an der Steuerhülse (32) miteinander verbindet, in einer zweiten Stellung dagegen einen (76) der Druckräume mit der Hochdruckseite.
8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Verstellglied (13) der Pumpe, wie an sich bekannt, zwei einander entgegenwirkende, druckbeaufschlagte Kolben (14,15) einwirken, wobei die druckbeaufschlagte Fläche des einen Kolbens wesentlich kleiner ist als die des anderen.

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9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstelldruck für die Steuereinrichtung von der verstellbaren Pumpe (10) selbst geliefert wird.

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