DE2658240A1

DE2658240A1 - Steuervorrichtung zur selbsttaetigen einstellung der verdraengung an verdraengerpumpen

Info

Publication number: DE2658240A1
Application number: DE19762658240
Authority: DE
Inventors: Cecil E Adams
Original assignee: Abex Corp
Current assignee: PepsiAmericas Inc
Priority date: 1975-12-22
Filing date: 1976-12-22
Publication date: 1977-07-07
Also published as: JPS5280501A; DE2658240C2; CA1059370A; US4029439A; FR2336573A1; GB1544948A; FR2336573B1

Description

Steuervorrichtung zur selbsttätigen Einstellung der Verdrängung an Verdrängerpumpen

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur selbsttätigen Einstellung der Verdrängung an Verdrängerpumpen, die von einer Antriebsmaschine angetrieben werden.

Eine Antriebsmaschine treibt üblicherweise mehrere mit veränderlicher Verdrängung arbeitende Pumpen an, die insgesamt eine größere Leistung erfordern, als sie die Antriebsmaschine liefern kann. Es ist daher mindestens erforderlich, ein Steuersystem zu schaffen, das dahingehend wirkt, daß es die Verdrängung einiger oder aller Pumpen verkleinert, wenn die Antriebsmaschine sich einem Überlastungszustand nähert, um so zu verhindern, daß die Antriebsmaschine zum Stillstand kommt. Derartige Steuersysteme sind bekannt.

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Deutsche Bank München, Kto.-Nr. 82/08O5O (BLZ 70070010)

Postscheck München Nr. 163397-802

Ein solches Steuersystem ist in der US-PS 3 723 026 gezeigt. Bei diesem System üben die gesamten Pumpenarbeitsdrücke auf ein Ventil eine Kraft aus. Wenn diese Kraft einen vorbestimmten Wert überschreitet, lässt das Ventil Druckmittel zu den Pilotstufen von Ventilen passieren, die eine oder mehrere mit konstantem Volumen arbeitende Pumpen abschalten oder die Kolben steuern, die die Verdrängung oder den Hub einer oder mehrere mit veränderlicher Verdrängung bzw. veränderlichem Hub arbeitender Pumpen verkleinern.

Bei einem anderen bekannten Steuersystem, das in der US-PS 3 841 795 beschrieben ist, wird eine mit unveränderlicher Verdrängung arbeitende Pumpe von einer Antriebsmaschine angetrieben, die außerdem mehrere mit veränderlicher Verdrängung arbeitende Pumpen antreibt und Druckmittel einem Steuerventil für niedrige Drehzahl zuführt. Sobald die Antriebsmaschine vom Überlastungszustand aus beginnt, mit geringerer Drehzahl zu fahren, verschiebt sich das genannte Ventil, um dadurch Druckmittel von der mit unveränderlicher Verdrängung arbeitenden Pumpe zu Servosteuerventilen laufen zu lassen, die die Verdrängung der mit veränderlicher Verdrängung arbeitenden Pumpen einstellen. Diese Ventile reduzieren die Verdrängung der Pumpen solange, bis der Überlastungszustand beseitigt ist.

Ein drittes Steuersystem ist in der US-PS 3 649 134 beschrieben. Bei diesem System werden mehrere mit veränderlicher Verdrängung arbeitende Pumpen durch eine Antriebsmaschine angetrieben, die einen Zentrifugalregler antreibt. Wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine aufgrund von überlastung abfällt, betätigt der Regler ein Ventil, das unter Druck stehendes Arbeitsmittel von der einen Pumpe zu federbelasteten Kolben lenkt, die die Vordrängung der Pumpen reduzieren.

Obgleich die bekannten Steuersysteme dhingehend wirken, daß sie ein Festlaufen oder Abwürgen der Antriebsmaschine verhindern, haftet ihnen

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der Nachteil an, daß sie die Verdrängung aller mit veränderlicher Verdrängung arbeitender Pumpen nicht proportional ändern. Es wird daher ein System verlangt, das den Hub aller mit veränderlicher Verdrängung arbeitenden Pumpen proportional ändert, d.h. die Verdrängung aller Pumpen proportional zur Einstellung der einzelnen von Hand betätigbaren Verdrängungssteuerelemente einstellt, so daß die Drehzahl aller Verbraucher proportional herabgesetzt wird, wenn die Antriebsmaschine überlastet wird. Ein solches System ist beispielsweise dann notwendig, wenn zwei von einer Antriebsmaschine angetriebene Pumpen Strömungsmittel motoren auf gegenüberliegenden Schienen eines Schienenverlegungsfahrzeuges antreiben. Wenn sich die eine Schiene im Schlamm befindet und die andere auf hartem Boden, muß die den ersten Strömungsmittel motor antreibende Pumpe eine größere Strömungsmittelmenge dem Motor zuführen, um dadurch das Fahrzeug in einer geraden Bewegungsrichtung zu halten. Wenn die Antriebsmaschine überlastet wird, sollen die Verdrängungen der beiden Pumpen proportional, d.h. um denselben Prozentsatz, reduziert werden, um dadurch das Verhältnis der Strömungsmittel mengen konstant zu halten, so daß sich das Fahrzeug weiter geradlinig bewegt.

Bei den oben genannten Steuersystemen beaufschlagt ein Steuerventil unter Federspannung stehende Steuerkolben mit Druckmittel, sobald die Antriebsmaschine überlastet wird. Die Kolben sind dabei mit den die Verdrängung ändernden Vorrichtungen der Pumpen verbunden und arbeiten gegen die Federn, um die Verdrängung der Pumpen zu verringern. Bei dieser Anordnung lassen sich, falls die durch die Pumpen verdrängten Mengen verschieden sind, die Verdrängungen nicht gleichförmig um denselben Prozentsatz reduzieren. Dies ist darauf zurückzuführen, daß dann, wenn die Pumpen unterschiedliche Verdrängungen aufweisen, die auf die Steuerkolben einwirkenden Federkräfte verschieden sind. Demzufolge bewegt sich derjenige Kolben, sobald Druckmittel auf die Kolben einwirkt, der unter der geringsten Federspannung steht, zuerst, und

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die Verdrängung seiner Pumpe wird nichtproportional in bezug auf die Verdrängung der anderen Pumpen reduziert.

Erfindungsgemäß wird nun eine Steuervorrichtung für mehrere von Hand einstellbare, mit veränderlicher Verdrängung arbeitende Pumpen geschaffen, die von einer Antriebsmaschine angetrieben werden, welche automatisch die Einstellung der Verdrängung aller Pumpen im wesentlichen proportional, d.h. um denselben Prozentsatz, reduziert, und zwar unabhängig von ihrer relativen Verschiebung, wenn die Antriebsmaschine überlastet wird. Sobald die überlastung verschwindet, werden die Pumpenverdrängungen proportional solange vergrößert, bis die eingestellte Verdrängung jeder Pumpe ausreicht.

Bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem treibt eine Antriebsmaschine mehrere mit veränderlicher Verdrängung arbeitende Pumpen und eine mit konstantem Volumen arbeitende Pumpe an, die ein Druckausgangssignal liefert, das sich in Abhängigkeit von der Belastung der Antriebsmaschine ändert. Jede mit variabler Verdrängung arbeitende Pumpe hat eine unabhängige Steuerung zur wahlweisen Einstellung der Pumpenverdrängung bzw. des Pumpenhubs. Das Druckausgangssignal ist an jede unabhängige Steuerung angeschlossen. Jede Steuerung spricht auf das Druckausgangssignal an, um die Verdrängung jeder Pumpe unabhängig von ihrer eingestellten Verdrängung proportional zu ändern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung darge- <■ stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems, das die erfindungsgemäße Steuervorrichtung enthält,

Figur 2 eine teilweise weggebrochene Ansicht einer der von Hand einstellbaren, mit veränderlicher Verdrängung arbeitenden Pumpen von

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Figur 1, wobei ein Verdrängungsänderungsmechanismus im Detail dargestellt ist,

Figur 3 eine auseinandergezogene Darstellung des Verdrängungsmechanismus von Figur 2,

Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines Zufuhrarms für das Servosteuerdrehventil von Figur 3 sowie des Gehäuses für eine Eingangsvorrichtung für variable Drehverhältnisse,

Figur 5 eine perspektivische Ansicht der entgegengesetzten Seiten des Zufuhrarms in Figur 4 des Gehäuses für die Eingangsvorrichtung für variable Drehverhältnisse,

Figur 6 eine Draufsicht der Eingangsvorrichtung für variable Druckverhältnisse und des Zufuhrarms für das Servosteuerventil,

Figur 7 eine auseinandergezogene Darstellung der Eingangsvorrichtung für variable Druckverhältnisse,

Figur 8 eine Axialschnittansicht längs der Linie 8-8 in Figur 6, und Figur 9 eine Ansicht längs der Linie 9-9 in Figur 6.

"Das in Fig. 1 gezeigte Steuersystem weist mehrere von Hand betätigbare Pumpen 10 veränderlicher Verdrängung und eine konstante Pumpe 11 auf, die alle von einer Antriebsmachine 12 angetrieben werden, die mit konstanter Drehzahl läuft. Jede der eine veränderliche Verdrängung aufweisenden Pumpen 10 saugt Flüssigkeit aus einem Reservoir R an und beliefert damit einen Verbraucher, beispielsweise einen nicht dargestellten Hydraulikmotor.

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ln dem vorliegenden Steuersystem saugt die Pumpe 11 Flüssigkeit aus dem Reservoir R an und überträgt un.er Druck stehende Flüssigkeit durch die Leitungen 13 und 14 an ein Strömungssteuerventil 15 und eine einstellbare öffnung 16, die parallel geschaltet und druckkompensiert sind. Das Strömungssteuerventil 15 ist so eingestellt, da3 eine Flüssigkeitsmenge von der Pumpe 11 zum Reservoir R gefördert wird, die für alle Pumpenverdrängungen über einem eingestellten Minimalwert gleich ist. Der Rest der unter Druck stehenden Flüssigkeit von der Pumpe 11 läuft durch die einstellbare öffnung 16 und erzeugt ein Drucksignal oberhalb der öffnung 16. Wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine 12 wegen einer überlastung absinkt, verringert der entsprechende Druckabfall im Ausgang der Pumpe 11 die Flüssigkeitsmenge, die der öffnung 16 zugeführt wird, wodurch wiederum das Drucksigna] verkleinert wird. In ähnlicher Weise wird dann, wenn die überlastung der Antriebsmaschine 12 beseitigt wird, ihr Drehzahl anstieg dazu führen, daß die von der Pumpe 11 abgegebene Fördermenge wiederhergestellt wird, und sich das Drucksignal vergrößert.

Eine Zufuhrvorrichtung 17 steht mit einem Pumpenservosteuerventi1 18 in betrieblicher Verbindung, um die Verdrängung jeder Pumpe 10 in Abhängigkeit einer Drucksignal veränderung zu ändern, die über die Leitungen 14, 19 in der unten beschriebenen Weise ermittelt wird. Das Ventil 15 ist so bemessen, daß ein großer Prozentsatz der von der Pumpe 11 verdrängten Flüssigkeit durch das Ventil 15 läuft, während ein kleiner Prozentsatz durch die öffnung 16 gelangt, so daß eine verhältnismäßig kleine Änderung der Förderleistung der Pumpe 11 eine relativ große Druckänderung in der öffnung 16 bewirkt und damit eine Abgabe eines starken Drucksignals an die Zufuhrvorrichtung 17 bewirkt.

In den Figuren 2 und 3 ist die Pumpe 10 eine Axialkolbenpumpe, die ein Gehäuse 20 hat. Das Gehäuse 20 hat einen Hohlraum 21, der eine drehbare

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Zylindertrommel 22 aufnimmt, die auf Rollen 23 eines Lagers 24 gelagert ist, das einen äußeren Laufring 25 hat, der an eine Gehäuseschulter 26 angepresst ist. Eine Antriebswelle 27, die in einem nicht dargestellten Lager auf der linken Seite des Gehäuses 20 drehbar getragen wird, ragt mit einem Ende aus dem Gehäuse heraus und steht mit der Antriebsmaschine 12 in Verbindung. Das andere Ende 28 der Antriebswelle 27 ist in einer zentralen Bohrung 29 in der Trommel 22 verkeilt.

Die Trommel 22 besitzt mehrere parallele Bohrungen 30, von denen jede eine Hülse 31 aufweist, die einen Kolben 32 enthält. Jeder Kolben 32 ist mit einem kugelförmigen KoDf 33 versehen, der in einer Fassung 34 eines Schuhs 35 sitzt.

Die Schuhe 35 werden durch eine nicht dargestellte Schuhhalterungsanordnung an einer flachen Gleit- oder Druckplatte 36 gehalten, die auf einem beweglichen Kipplager 37 gehaltert ist. Das Kipplager 37.weist eine gekrümmte Lageroberfläche 38 auf, die auf einer komplementär ausgebildeten Oberfläche 39 sitzt, welche sich auf einem Kipplagerträger 40 befindet, die im Gehäuse 20 angeordnet ist. Das Kipplager 37 ist um eine feste Achse lotrecht zur Drehachse der Trommel 22 durch ein Paar Hydraulikmotore schwenkbar, um die Pumpenverdrängung zu ändern. Wenn die Druckplatte 36 aus der neutralen Stellung normal zur Achse der Welle 27 geneigt wird und die Zylindertrommel 22 gedreht wird, führen die Kolben 32 eine hin- und hergehende Bewegung aus, wenn die Schuhe 35 über die Platte 36 gleiten, um dadurch die Flüssigkeit zu pumpen.

Der Verdrängungssteuermechanismus der Pumpe 10 wird im Folgenden beschrieben. Der Mechanismus auf jeder Seite des Kipplagers 37 ist im wesentlichen derselbe. Daher nimmt die Beschreibung nur auf die in den Figuren 2 und 3 gezeigte linke Seite Bezug, während auf der rechten Seite des Kipplagers 37 identische Elemente angeordnet sind, die auch mit

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entsprechenden Bezugszahlen, gekennzeichnet durch einen Strich, bezeichnet sind.

Jeder Flüssigkeitsmotor weist einen Flügel oder Motorkörper 41 auf, der auf der einen Seite des Kipplagers 37 angeordnet, mit letzterem fest verbunden und zusammen mit dem Kipplager beweglich ist. Der Flügel 41 erstreckt sich über die Lageroberfläche 38 hinaus und liegt auf der Seite 42 des Kipplagerträgers 40, so daß die Mitte des Flügels 41 sich auf der Oberfläche 38 befindet. Der Flügel 41 hat einen zentralen Schlitz 43, der eine Dichtungsanordnung 44 aufnimmt.

Das FTügelgehäuse 45 ist auf dem Kipplagerträger 40 mit Hilfe von Bügelzapfen 46 angeordnet und auf dem Träger 40 durch Schrauben 47 befestigt. Die eine Hälfte des Flügel gehäuses 45 liegt über dem Kipplager 37, so daß sich der Flügel 41 in einer gebogenen Kammer 48 befindet, die von einem Deckel 49 verschlossen wird, welcher durch Schrauben 47 an dem Gehäuse 45 befe-tigt ist. Durch diese Konstruktion teilen der Flügel 41 und seine Dichtungsanordnung 44 die Kammer 48 in ein Paar ausdehnbarer FTüssigkeitskammern 50, 50', die in Figur 2 gezeigt sind und einen Flüssigkeits- bzw. Strömungsmittelmotor bilden.

Die FTüssigkeitskammern 50, 50' in dem Flüssigkeitsmotor sind auf der einen Seite des Kipplagers 37 durch die Kanäle 51, 52 mit den FTüssigkeitskammern eines gleichen Flüssigkeitsmotors verbunden, der auf der anderen Seite des Kipplagers 37 angeordnet ist. Demzufolge werden beide Motoren gleichzeitig dadurch betrieben, daß der einen der beiden Kammern 50, 50' unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt wird und aus der anderen Kammer Flüssigkeit entweicht, um den Flügel 41 in der Kammer 48 zu bewegen.

Die Betriebsweise des Flüssigkeitsmotors wird durch das dem Drehtyp angehörende Servosteuer- oder Folgeventil 18 gesteuert, das die Zufuhr

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an unter Druck stehender Flüssigkeit zu den Flussigkeitskammern 50, 50' regelt. Das Servosteuerventil 18 weist eine Flüssigkeit aufnehmende Ventilanordnung auf, die aus einer Ventilplatte 53 und einem Stößel 54 besteht, welche auf dem Kipplager 37 durch Doppel gewindeschrauben 55 befestigt sind. Die Flüssigkeit aufnehmende Ventilanordnung und der Flügel 41 bewegen sich auf konzentrischen, gebogenen Bahnen, wenn das Kipplager 37 bewegt wird.

Die Ventilplatte 53 hat ein Paar 'Öffnungen 56, 57, die mit den entsprechenden Flüssigkeitskammern 50', 50 in Verbindung stehen. Die öffnung 56 ist an die Flüssigkeitskammer 50' durch eine Bohrung 58 im Stößel 54 angeschlossen sowie durch einen Flüssigkeitskanal 59 im Kipplager 37 und eine Bohrung 60 im Flügel 41, die sich in die Kammer 50' hinein öffnet. In ähnlicher Weise ist die öffnung 57 an die Flüssigkeitskammer 50 durch eine Bohrung 61 im Stößel 54, einen Flüssigkeitskanal 62 im Kipplager 37 und eine Bohrung 63 im Flügel 41 angeschlossen, die sich in die Kammer 50 hinein öffnet.

Wenn der Flüssigkeitsmotor, wie in Figur 2 gezeigt, im GegenUhrzeigersinn arbeitet, wird Druckflüssigkeit der öffnung 57 zugeführt und strömt in die Kammer 50 ein, um dadurch den Flügel 41 und das Kipplager 37 im GegenUhrzeigersinn zu bewegen. Eine Ausdehnung oder Vergrößerung der Kammer 50 bewirkt, daß sich die Kammer 50' verkleinert, wodurch Flüssigkeit in die Bohrung 60 ausgetrieben wird und aus der öffnung 56 heraus in das Pumpengehäuse gelangt.

Wenn der Flüssigkeitsmotor im Uhrzeigersinn betrieben wird, so verläuft der Flüssigkeitsstrom umgekehrt. Druckflüssigkeit wird der öffnung 56 zugeführt und vergrößert die Kammer 50', um dadurch den Flügel 41 und das Kipplager 37 im Uhrzeigersinn zu bewegen. Die Kammer 50 verkleinert sich und stößt Flüssigkeit durch die Bohrung 63 und die öffnung 57 in das Pumpengehäuse

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Unter Bezugnahme auf die Figuren 2-5 wird im Folgenden derjenige Teil des dem Drehtyp angehörenden Servosteuerventils 18 beschrieben, der den öffnungen 56, 57 in der Ventilplatte 53 wahlweise Flüssigkeit zuführt. Eine Zufuhrventi!anordnung 64 weist eine Eingangsdrehwelle 65 auf, die in einer Deckelplatte 66 gelagert ist. Die Deckelplatte 66 ist an dem Gehäuse 20 durch Schrauben befestigt und weist eine nicht dargestellte Flüssigkeitsöffnung auf, die aus einer ebenfalls nicht gezeigten Quelle Servoflüssigkeit empfängt. Ein Zufuhrarm 67 ist an dem inneren Ende der Welle 65 befestigt und bewegt sich auf einem Rollenlager 68, das zwischen dem Arm 67 und einer Deckelplatte 66 eingebaut ist.

Die Zufuhrventilanordnung 64 ist außerdem mit einem Paar identischer Ventilschuhe 69, 70 ausgerüstet, die in einer Bohrung 71 im Arm 67 sitzen. Der Arm 67 dreht sich um dieselbe Achse wie die Ventilplatte 53. Wenn die Welle 65 gedreht wird und sich der Arm 67 bewegt, läuft der Schuh 69 auf einer flachen inneren Oberfläche 72 der Deckelplatte 66, während sich der Schuh 70 auf einer flachen Oberfläche 73 der Ventilplatte 53 bewegt. Jeder Schuh 69, 70 wird ständig aus der 'Öffnung in der Deckelplatte durch eine zentrale Flüssigkeitsbohrung 74 mit Servoflüssigkeit versorgt. Die Bohrung 74 erstreckt sich zu einem rechteckigen Hohlraum 75, der sich in einer flachen Bodenfläche 76 öffnet. Die Länge des rechteckigen Hohlraums 75 ist gleich dem Abstand zwischen den öffnungen 76, 77, und der Hohlraum 75 bewegt sich auf demselben Bogen wie die öffnungen 76, 77.

O-Ringe 77, 78 sitzen auf Schultern 79, 80 der entsprechenden Schuhe 69, 70, verhindern ein Austreten von Flüssigkeit aus der Bohrung 74 und positionieren die Schuhe 69, 70 in radialer Richtung in der Bohrung 71, wenn sie unter Druck stehen. Ein Paar flache Unterlegscheiben 81, 82,

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die von einem Federring 83 auseinandergedruckt werden, pressen die O-Ringe 77, 78 gegen die entsprechenden Schultern 79, 80 sowie die Schuhe 69, 70 auf die flachen Oberflächen 72 bzw. 73.

Das von Hand vor sich gehende Einstellen der Verdrängung der Pumpe 10 durch Betätigen des Servosteuerventils 18 geschieht wie folgt. Um die Verdrängung der Pumpe 10 manuell einzustellen, wird die Eingangsdrehwelle 65 in der Richtung gedreht, in die das Kipplager 37 schwenken soll. Das Drehen der Eingangswelle 65 im Uhrzeigersinn, bezogen auf Figur 2, bewegt den Schuh 70 im Uhrzeigersinn und bringt den Hohlraum 75 mit der "Öffnung 56 in überdeckung, während die öffnung 57 aufgedeckt wird. Die ServodruckflUssigkeit strömt aus dem Hohlraum 75 in die öffnung 56 und dann in die Kammer 50', wie dies oben beschrieben wurde. Gleichzeitig tritt Flüssigkeit aus der Kammer 50 durch die aufgedeckte öffnung 57 aus, und das Kipplager 37 verschwenkt sich in der oben beschriebenen Weise im Uhrzeigersinn. Das Kipplager 37 wird in gleicher Weise im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, falls rlie Eingangsdrehwelle 65 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, um dadurch den Hohlraum 75 mit der öffnung 57 in überdeckunq zu bringen. Das Kipplager 37 wird zwischen einer Stellung maximaler Flüssigkeitsverdrängung in der einen Richtung, durch eine neutrale oder Stellung minimaler Flüssigkeitsverdrängung in eine Stellung maximaler FlUssigkeits verdrängung in der anderen Richtung verschwenkt.

Eine genaue Folge wird dadurch geschaffen, daß die Winkelbewegung des Kipplagers 37 und der Ventil platte 73 gleich derjenigen der Eingangsdrehwelle 65 ist. Wenn das Kipplager 37 und die Ventilplatte 53 sich Über denselben Winkel bewegt haben wie die Eingangswelle 65, dann ist der Hohlraum 75 im Schuh 70 wieder zwischen den öffnungen 56, 57 und

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den Abflachungen 84, 85 auf dem Schuh 70 zentriert, und der Flüssigkeitsmotor kommt zum Stillstand.

Der Mechanismus auf der rechten Seite des Kipplagers 37 ist in Figur 3 gezeigt und hat einen Zeiger 86 an dem einen Ende der Welle 65'. Schrauben 87, die die Ventil platte 53' und den Stößel 54' an dem Kipplager 37 befestigen, sind mit Köpfen 88 versehen, die den Ventilschuh 70' und den Arm 67' festlegen und auf ihn eine Kraft ausüben, um ihn zu bewegen, sobald das Kipplager 37 bewegt wird. Dadurch wird der Zeiger 86 bewegt, um die exakte Winkelstellung des Kipplagers 37 anzuzeigen

Bei dem vorliegenden Steuersystem hat jede der mit veränderlicher Verdrängung arbeitenden Pumpen 10 eine Eingangsvorrichtunq für variable Drehverhältnisse 17. die mit der Eingangswelle 65 des Servosteuerventils 18 zusammenwirkt. Wie oben bereits erwähnt wurde, ist die Eingagsvorrichtung 17 an das Drucksignal angeschlossen und arbeitet infolge von Veränderungen des Belastungszustandes der Antriebsmaschine 12. Die Eingagsvorrichtung 17 arbeilet so, daß sie automatisch die Verdrängung der Pumpe 10 verringert, wobei sie den von Hand eingestellten Betrag verändert, sobald die Antriebsmaschine 12 überlastet wird. Auch vergrößert sie die Verdrängung der Pumpe 10 bis zu dem von Hand eingestellten Betrag, sobald die Antriebsmaschine 12 nicht maximal belastet wi rd.

Die in den Figuren 6 bis 9 dargestellte Eingangsvorrichtung 17 für variable Drehverhältnisse weist ein Gehäuse 89 auf, das über der Eingangswelle 65 liegt und an der Deckel platte 66 durch nicht dargestellte Schrauben befestigt ist. Ein Steuerhebel 90 ist an dem einen Ende einer Steuerwelle 91 angebracht, die in einer Bohrung 92 im Gehäuse 89 axial mit der Welle 65 fluchtend ausgerichtet gelagert ist. Die Steuerwelle 91

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wird in dem Gehäuse 89 durch einen Federring 93 zurückgehalten. Ein Arm 94 ist an dem anderen Ende der Welle 91 starr befestigt.

Ein in einer Bohrung 96 im Arm 94 eingedrückter Stift 95 ist in einer Bohrung 97 in dem einen Ende eines Gliedes 98 drehbar gelagert. Ein zweiter Stift 99, der mit dem einen Ende in ein Gehäuse 100 der Kolbenanordnung 101 eingepresst ist, ist mit seinem anderen Ende in einer Bohrung 102 in dem anderen Ende des Glieds 98 drehbar gelagert. Die Kolbenanordnung 101 ist an einer Welle 103 starr befestigt, die in einer Bohrung 104 im Gehäuse 89 drehbar gelagert ist. Wenn bei dieser Anordnung die Welle 91 von Hand in der einen Richtung gedreht wird, dreht sich die Kolbenanordnung 101 mit der Welle 103 in der entgegengesetzten Richtung. Die Stifte 95, 99 und das Glied 98 sind so angeordnet, daß die Kolbenanordnung 101 sich um ebensoviele Grad dreht wie die Welle 91.

Die Kolbenanordnung 101 ist mit der Eingangswelle 65 durch einen Stift 10F) verbunden, dessen eines Ende in einen gleitenden Kolben eingepresst ist, der in einer Bohrung 107 in der Kolbenanordnung gelagert ist, dessen anderes Ende mit einem Schlitz 108 in einem Eingangsarm 101 in Eingriff steht, der an der Welle 65 durch eine Schraube 110 fest angeklemmt ist. Wenn sich die Kolbenanordnung 101 mit der Welle 103 in der einen Richtung dreht, dreht der Stift 105 den Eingangsarm 109 um die Welle 65 in der entgegengesetzten Richtung. Wenn deshalb die Welle 91 gedreht wird, dreht sich die Eingangswelle 65 in derselben Richtung um das Servosteuerventil 18 zu betätigen, um dadurch den Hub oder die Verdrängung der Pumpe 10 einzustellen.

Die Welle 91 ist zwischen einer ersten Stellung, in der der Arm 94 einen Anschlagstift 111 berührt, und einer zweiten Stellung, in der

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der Arm 94 einen Änschlagstift 112 berührt, drehbar. Die Welle 65 ist zentriert und so eingestellt, da3 eine minimale Pumpenverdrängung erzeugt wird, sobald der Arm 94 zwischen den Anschlagstiften 111, 112 zentriert ist, wie dies in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist. Im Normalbetrieb verschwenkt die.erste Stellung der Welle 91 die Eingangswelle 65 um annähernd 19^Ί aus der Mittellage, um dadurch eine maximale PumpenVerdrängung in der einen Richtung zu schaffen, während die zweite Stellung der Welle 91 die Eingangswelle 65 um annähernd 19' aus der Mittellane dreht, um dadurch maximale Pumpenverdrängung in der anderen Richtung zu schaffen.

Die waagrechte Bewegung des Stiftes 105 verändert das Verhältnis zwischen der Drehbewegung der Steuerwelle 91 und der Eingangswelle Bei Normalbetrieb befindet sich der Kolben 106 rechts an dem Wandanschlag 113, und der Stift 105 ist zwischen der Welle 65 und der Welle 103 und von beiden gleich weit entfernt, wenn die Welle 65 sich in der maximalen Pumpenverdrängungsstellung befindet. Ca der Abstand a zwischen dem Stift 105 und der Welle 103 konstant ist, während der Abstand b zwischen dem Stift 105 und der Welle 65 sich geringfügig ändert, wenn die Welle 65 gedreht wird, ist die Drehbewegung der Eingangswelle 65 nicht genau der Drehbewegung der Welle 91 gleich. Da jedoch die Welle 65 und der Eingangsarm 109 sich maximal nur 19³ aus der Mitte herausdrehen, ändert sich der Abstand b nur geringfügig und ist im wesentlichen gleich dem Abstand a. Deshalb ist das Verhältnis der Drehgewegung der Welle 65 zur Drehbewegung der Kolbenanordnung 101, die zwar entgegengesetzt, jedoch gleich derjenigen der Welle 91 ist, praktisch 1:1, und eine Drehbewegung der Steuerwelle über die Kolbenanordnung 101 bewirkt eine im wesentlichen gleiche Drehbewegung der Welle 65, wobei im wesentlichen eine Abweichung zwischen 5 und 10% bedeutet. Im Normalbetrieb kann die Welle 65 durch Betätigen des Steuerhebels 90 und Drehen der Steuerwelle 91 in jede der durch

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maximale PumpenVerdrängung gekennzeichneten Stellungen verdreht werden.

Wenn die Antriebsmaschine 12 überlastet wird, wird der Kolben 106 von dem Anschlag 113 weg nach links verschoben. Wenn die Antriebsmaschine ständig überlastet wird, wird der Kolben 106 durch eine Feder 115, die zwischen einer Stirnwand 116 und dem Ende 117 des Kolbens 106 wirkt, mit dem Enddeckel 114 in Berührung gebracht. In dieser Stellung des Kolbens 106 befindet sich der Stift 105 an dem äußeren Ende des Schlitzes 108 im Arm 109, wie dies strichpunktiert in Figur 6 dargestellt ist, und befindet sich damit näher an der Welle 103 als an der Welle 65. Demzufolge ist der Abstand a' kleiner als der Abstand b¹, und die Drehbewegung der Welle 65 ist kleiner als die der Steuerwelle 91. Im vorliegenden Fall ist das Verhältnis der Bewegung der Welle 65 zur Bewegung der Welle 91 1:10, d.h. die Welle 65 wird bei jedem Grad, um das die Welle 91 gedreht wird, um 1/10 Grad gedreht, wenn der Stift 105 sich an dem Ende des Schlitzes 108 befindet. Wenn beispielsweise die Welle 91 in die Stellung maximaler Pumpenverdrängung gedreht wird, und der Arm 94 an einem der Anschläge 111, 112 anliegt, d.h. nahezu 19° aus der Mittellage zwischen den Anschlägen 111, 112 entfernt ist, dann wird die VJelie 65 um annähernd 1 9° gedreht, um das Servoventil 18 zu betätigen und dadurch die Pumpe 10 auf eine kleine Verdrängung einzustellen.

Wenn der Kolben 106 zwischen dem Anschlag 113 und dem Deckel 114 verschoben wird, dann bewirkt die Drehbewegung der Steuerwelle 91 eine Drehwegegung der Welle 65, die aber weniger als proportional der Drehbewegung der Welle 91 ist, und zwar in Abhängigkeit davon, wie weit der Kolben 106 von dem Anschlag 113 entfernt wird.

Die Betriebsweise der Eingagsvorrichtung 17 für veränderliche Drehverhältnisse unter normalen Betriebsbedingungen lässt sich am besten

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anhand von Figur 6 darstellen. Unter normalen Betriebsbedingungen tritt Signal druckflüssigkeit aus der Leitung 19 in die öffnung 118 ein und strömt durch die Bohrung 119, die Bohrung 120 in der Welle 103, den Flüssigkeitskanal 121 in der Kolbenanordnung 101 und den Kanal 122 in eine ausdehnbare FTüssigkeitskammer 123 und drückt den Kolben 106 entgegen der von der Feder 115 entwickelten Kraft nach rechts, um ihn mit dem Wandanschlag 113 in Berührung zu bringen. Da, wie oben bereits erwähnt wurde, das Verhältnis der Drehbewegung der Welle 65 zur Drehbewegung der Kolbenanordnung 101 in dieser Lage des Kolbens 106 1:1 ist, bewirkt die Drehbewegung der Steuerwelle 91 eine gleiche und entsprechende Drehbewegung der Welle 65, wodurch die Pumpenverdrängung eingestellt wird.

Die Betriebsweise der ein veränderliches Drehverhältnis aufweisenden Eingangsvorrichtung zur proportionalen Änderung der Verdrängung bzw. des Hubes mehrerer Pumpen 10 bei überlastung der Antriebsmaschine 12 ist folgende. Wenn die Antriebsmaschine 12 überlastet wird, reicht der Druck des Flüssigkeitssignals, der auf den Kolben 106 in jeder Vorrichtung 17 einwirkt, nicht aus, um die Kraft der Feder 115 zu überwinden. Demzufolge bewegt die Feder 115 den Kolben 106 nach links, um dadurch die PumpenVerdrängung zu reduzieren. Da die Kolben 106 in allen Vorrichtungen in einem Steuersystem ein identisches Druckausgangssignal empfangen, bewegen sie sich alle um die gleiche Strecke zu derselben Stelle in der Zylinderbohrung 106, um dadurch die Verdrängung der Pumpen 10 zu verkleinern. Demzufolge wird die Verdrängung jeder Pumpe um im wesentlichen denselben Prozentsatz verkleinert, und zwar unabhängig von der manuellen Einstellung der Eingangswelle 91. Wenn die Antriebsmaschine 12 nicht mehr überlastet ist, vergrößert sich das Druckausgangssignal, die Kolben 106 werden nach rechts bewegt, und die Pumpen 10 kehren in die eingestellte Verdrängungslage zurück.

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Es versteht sich, daß die Verdrängung bzw. der Hub jeder Pumpe 10 innerhalb des Systems von Hand jederzeit geändert werden kann, und daß das Steuersystem die Verdrängung aller Pumpen 10 automatisch verstellt, wenn die Antriebsmaschine überlastet wird, oder wenn eine Überlastung verringert oder ganz beseitigt wird. Auf diese Weise steht die volle Kraft der Antriebsmaschine 12 ständig allen Pumpen 10 innerhalb des Systems zur Verfügung, und zwar unabhängig von deren Verdrängung oder deren Arbeitsdrücken.

Außerdem können alle Pumpen 10 jederzeit bei ihren Spitzenarbeitsdrücken arbeiten., da in dem jeweiligen Steuersystem nur die Verdrängung der Pumpen 10 geändert wird. Dies ermöglicht den Pumpen 10 auch dann, wenn die Antriebsmaschine 12 überlastet ist, schwere Arbeit weiterzuverrichten. Nur die Arbeitsgeschwindigkeit ändert sich.

Der im obigen verwendete Ausdruck "Flüssigkeit" soll ganz allgemein Strömungsmittel aller Art einschließen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

\ \.) Steuervorrichtung zur selbsttätigen Einstellung der Verdrängung an Verdrängungspumpen, mit einer Antriebsmaschine, mehreren mit veränderlicher Verdrängung arbeitenden und von der Antriebsmaschine angetriebenen Pumpen, von denen jede eine bewegliche Druckplatte und einen mit der Druckplatte verbundenen Flüssigkeitsmotor aufweist, der so betätigbar ist, daß er die Druckplatte zwischen einer Stellung maximaler Fl ussigkeits Verdrängung in der einen Richtung und einer Stellung maximaler Flüssigkeitsverdrängung in einer anderen Richtung verschwenkt, und mit einer unabhängigen Steuerung zur wahlweisen Betätigung des Flüssigkeitsmotor, um dadurch die Druckplatte zu bewegen und die Verdrängung der Pumpe einzustellen, gekennzeichnet durch eine Belastungsfühlervorrichtung (11) und eine die Belastungsfühlervorrichtung mit der Antriebsmaschine (12) verbindende Einrichtung, wobei die Belastungsfühlervorrichtung (11) ein Ausgangssignal erzeugt, das proportional der auf die Antriebsmaschine (12) einwirkenden Belastung ist, und jede unabhängige Steuerung ein Servosteuerventil (18) des Drehtyps aufweist, das den Flüssigkeitsmotor steuert, um die Verdrängung der Pumpe wahlweise einzustellen und das eine Eingangsanordnung (64) besitzt, die eine drehbare Eingangswelle (65) aufweist, die die Position des Flüssigkeitsrotors und der Druckplatte (36) einstellt, um dadurch die Verdrängung der Pumpe (10) zu verstellen, und wobei die unabhängige Steuerung ferner eine Eingangsvorrichtung (17) für variable Drehverhältnisse aufweist, die an die Eingangswelle (65) angeschlossen ist, und durch eine zweite Einrichtung (19), die die Eingangsvorrichtung (17) für variable Drehverhältnisse mit dem Ausgangssignal verbindet, und wobei die Eingangsvorrichtung (17) für variable Drehverhältnisse eine Einrichtung (91) aufweist, mit der die Lage der Eingangswelle (65) von Hand einstellbar ist, um dadurch die Pumpe (10) auf eine gewünschte Verdrängung einzustellen, und wobei schließlich eine Einrichtung (105) vorhanden ist, die

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-λ.

auf das Ausgangssignal zur automatischen Änderung der Verdrängung der Pumpe in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal unabhängig von der Stellung der von Hand einstellbaren Einrichtung (91) anspricht, und jede Eingangsvorrichtung (17) für veränderliche Drehverhältnisse die Verschiebung jeder entsprechenden Pumpe (10) um denselben Prozentsatz ändert.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von Hand einstellbare Einrichtung (91) eine drehbare Steuerwelle aufweist, daß die ansprechende Vorrichtung eine Verhältnisänderungseinrichtung (100, 101) ist, und daß eine dritte Einrichtung (94, 95, 105, 109) vorgesehen ist, die die Verhältnisänderungseinrichtung mit der Steuerwelle (91) und der drehbaren Eingangswelle (65) so verbindet, daß eine Drehbewegung der Steuerwelle eine Drehbewegung der Eingangswelle bewirkt.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisänderungsvorrichtung (100, 101, 109) zwischen einer ersten Stellung, in der das Verhältnis der Drehbewegungen zwischen der drehbaren Eingangswelle (65) und der drehbaren Steuerwelle (91) im wesentlichen 1:1 ist und die drehbare Eingangswelle sich in eine Stellung bewegt, die von der Steuerwelle (91) eingestellt ist, um dadurch die Verdrängung der Pumpe (10) auf die eingestellte Position zu ändern, und einer zweiten Stellung bewegbar ist, in der das Verhältnis zwischen der drehbaren Eingangswelle (65) und der Steuerwelle (91) kleiner als 1:1 ist, so daß die drehbare Eingangswelle (65) sich in einem geringeren Maße bewegt als die Steuerwelle (91), und der Flüssigkeitsmotor die Druckplatte (36) bewegt, um die Verdrängung der Pumpe (10) zu einem kleineren Wert nin zu verstellen, als er durch die Steuerwelle (91) einge stellt ist.

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4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Steuerwelle (91) axial mit der drehbaren Eingangswelle (65) fluchtend ausgerichtet ist.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Verhältnis ändernde Vorrichtung (100, 101) einen beweglichen, unter Federspannung stehenden Kolben (106) aufweist, der mit dem Ausgangssignal verbunden ist, daß Druckflüssigkeit dem Kolben (106) von dem Ausgangssignal zuführbar ist und den Kolben (106) entgegen dem Druck der Feder (115) verschiebt, um dadurch die das Verhältnis ändernde Vorrichtung in die erste Stellung zu bringen, sobald die Antriebsmaschine (12) nicht überladen ist, und wobei die Feder (115) den Kolben (106) bewegt, um die das Verhältnis ändernde Vorrichtung (100, 101) in die zweite Stellung zu bringen, sobald die Antriebsmaschine (12) überladen ist.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Verhältnis ändernde Vorrichtung (100, 101) eine drehbare Kolbenanordnung (101) aufweist, ferner eine vierte Einrichtung (94, 95), die die Kolbeneinrichtung (101) mit der Steuerwelle (91) verbindet, so daß eine Drehbewegung der Steuerwelle (91) bewirkt wird, daß die Kolbenanordnung (101) um annähernd dasselbe Winkelmaß verschwenkt wird, sowie eine fünfte Vorrichtung (105, 109), die die Kolbenanordnung (101) mit der Eingangswelle (65) so verbindet, daß die Eingangswelle sich dreht, sobald sich die Kolbenanordnung (101) verschwenkt.
7. Steuervorrichtung nach Anbruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenanordnung (101) einen beweglichen Kolben (106) aufweist, und daß die fünfte Verbindungsvorrichtung einen Stift (105) besitzt, der an dem Kolben (101) angebracht ist, sowie einen Eingangsarm (109) mit einem

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Längsschlitz (108), der an der Eingangswelle (65) angebracht ist, wobei der Stift (105) mit dem Schlitz (108) in Eingriff steht, um die Kolbenanordnung (101) und den Eingangsarm (65) zu verbinden.

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