DE3128382A1

DE3128382A1 - Hydraulische schaltvorrichtung fuer pumpen variabler verdraengung

Info

Publication number: DE3128382A1
Application number: DE19813128382
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Kawasaki Kanagawa Naruse; Hideaki Fujisawa Kanagawa Saito; Kazuo Tsshima Tokyo Uehara
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1980-07-28
Filing date: 1981-07-17
Publication date: 1982-06-24
Also published as: JPS5731585U; JPS636474Y2; US4420937A; GB2083249B; GB2083249A

Description

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D-8023 MOnchen-Pullach, Wiener Str. 2; Tel. (089; 7 93 30 71; ΤΗΙβχ-5212ΐ<ϊ7 broa d:"CaDl3s: «Patentlbus» München

Anmelderin: KABUSHIKI KAISHA KOMATSU SEISÄKUSHO

Diplom Ingenieure

ihr zeichen: _pp 8l-l8-Ger. ^⁹= 16. Juli 198I

Yourref, Date:

- BESCHREIBUNG

Hydraulische Schaltvorrichtung für Pumpen variabler Verdrängung

E& Erfindung betrifft eine hydraulische Schalteinrichtung für Pumpen variabler Verdrängung, Diese Schalteinrichtung dient dazu, die Druckmedtimmenge zu steuern, welche von einer Pumpe variabler Verdrägung geliefert wird, in-dem die Wirkung eines dynamischen Druckes ausgenüzt wird, der durch eine Düse erzeugt wird, welche in einem Bypass-KanalAngeordnet ist, um hierdurch Pruckmedium in einen Gang abzuleiten, wobei die Düse dazu dient, dem statischen Druck in dynamischen Druck umzuwandeln.

Bei hydraiischen Schaltkreisen der angegebenen Art wurde bisher allgemein ein hydraulischer Kreis verwendet, bei welchem eine Drosseleinrichtung mit einem Entlastungsventil in einem Bypass-Kanalangeordnet ist, wobei daß durch eine Pumpe variabler Verdrängung gelieferte Druckmedium durch den statischen Druck gesteuert .wird, welcher durch die Drossel--einrichtung stromaulwärts erzeugt wird.

Bei hydraulischen Kreisen der oben angegebenen Art besteht jedoch die Gefahr, daß,wenn Steuerventile in ihre Neutralstellungen geschaltet wanden, der statische Druck stromaufwärts der Drosseleinrichtung plötzlich zunimmt, in-dem daß Druckmedium in den B y pass-Kanal strömt, wodurch ein Aufschaukeln des gesamten Kreises erfolgen kann. Polglich wurde ein Entlastungsventil zwischen der stromaufwärts liegenden Seite der Drosseleinrichtung und dem zu einem Vorratstank verlaufenden Teil des Kreises angeordnet, um derartige scharfe und plötzliche Druckanstiege aufzufangen. Ein derartiger hydraulischer Kreis hat jedoch den Nachteil das die Kosten vergleichsweise hoch sind, in-dem ein Entlastungs-

/sein
ventil vorgesehen muß, welches schnell auf die oben erwähnten

plötzlichen Druckanstiege anepricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen hydraulischen Kreis zur Steuerung der Fördermenge einer Pumpe variabler Ver-'drängung zu schaffen, bei welchem die oben erwähnten Nachteile vermieden werden.

Weitere Gegenstand der Erfindung ist einen verbesserten hydraulischen Schaltkreis für eine "\£rstellungssteuerung einer Pumpe variabler Verdrängung zu schaffen, wobei die Pumpe auf eine minimale Verdrängung und einen minimalen Druck eingesteuert wird, wenn keines der Betätigungsorgane des Systems arbeitet.

/einen Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es hydraulischen Schaltkreis zur Verstellungssteuerung einer Pumpe variabler Verdrängung zu schaffen, bei welchem ein Strahlströmungssensor in einem Kreis angeordnet ist, welcher eine Druckleitung des Systems mit einem Vorratsbehälter verbindet, um hierdurch den .dynamischen Druck eines Druckmediums zu.erfassen, welcher seinerseits die Verdrängung der Pumpe auf ein Minimum regelt.

Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung werden diese Ziele dadurch erreicht, daß eine hydraulischer Schaltkreis zur Steuerung der Verdrängung einer Pumpe variabler Verdrängung einschließlich eines an diese angeschlossenen Servomechanismus vorgeschla-

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.gen wird, welcher folgende Bestandteile aufveLst: ein durch die Pumpe variable Verdrängung angetriebenes Betätigungsorgan, ein zwischen der Pumpe variabler Verdrängung und dem Betätigungsorgan angeordnetes Steuerungsventil, zu dessen Steuerung und Einrichungen zur Umwandlung statischen Drucks eines Druckmediums in einen dynamischen Druck, wobei die Einrichtung in einem Kreis angeordnet ist, welcher eint· Druckleitung des Systems des hydraulischen Kreises mit einem Vorratsbehälter verbindet, wenn das Steuerventil seine neutrale Stellung abnimmt, und wobei die Einrichtung ein Gehäuse aufweist, in welchem eine an die Druckleitung des Systems angeschlossene Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung ausgeformt ist, die an den Vorratsbehälter angeschlossen ist, wobei das Gehäuse ferner eine darin ausgeformte Düse aufweist, die zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung angeordnet ist, und einen Düsenstrom des Druckmediums erzeugt, und ferner eine Sensoreinrichtung für den dynamischen Druck betriebsmäßig mit dem Servomechanismus der Pumpe variabler Verdrängung verbunden ist.

Die Einrichtung zur Umwandlung des statischen Drucks eines Druckmediums in dessen dynamischen Druck wird zweckdienlicher Weise als Strahlstömungssensor bezeichnet, da eine Strahlströmung des Druckmediums erzeugt wird, welches durch die Düse strömt. Der dynamische Druck der Strahlströmung wird durch die Sensoreinrichtung für den dynamischen Druck erfaßt, wobei diese üblicherweise aus einer in dem Gehäuse vorgesehenen Forum besteht. Der so erfasste dynamische Druck wird in den Servomechanismus übertragen, um die Verstellung der Pumpe variabler Verdrängung .zu bewirken.

Bei einer Erstausführungsform weist das Steuerventil einen BeipaB,kanal auf, welcher in dessen Neutralstellung vorgesehen ist, und der Strahlströmungssensor ist in einem Beipaßkreis angeordnet, welcher den Bypass-Kana]/Ües Steuerventils mit dem Vorratsbehälter verbindet. Um zu vermeiden, daß sich in dem Beipaßkreis ein zu hoher Druck aufbaut, kann ein Entlastungsventil vorgesehen sein, um den Bypass-Kreis/Öirekt mit dem Vorratsbehäl-

ter zu verbinden.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist das Steuerventil von der Art mit geschlossener Mittelstellung und der Strahlströmungssensor ist in einem Entlastungsventilkreis angeordnet, um einen Überdruck in dem hydraulischen System in dem Vorratsbehälter zu entlasten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnußgen beispielshaft veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt: " ' I

Fig. 1 einen hydraulischen Kie.s mit/einer Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2 einen hydraulischen Kreis mit einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung.

Im .folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft erläutert. In den Zeichnungen bezeichnetes Bezugszeichen 1 eine Pumpe 1 variabler Verdrängung die durch einen Antrieb 2 angetrieben ist. Das unter Druck stehende Medium, welches von der Pumpe 1 geliefert wird, wird durch eine Anzahl von Steuerventilen beispielsweise Ventile 3 und H zu Betätigungsorganen 5 und 6 geleitet, welcher den Ventilen 3 bzw. 4 zugeordnet sind und durch einen B/pass-Kanal 7 in einen Tank 8 "entlastet, wenn beide Steuerventile 3 und 4 ihre Neutralstellungen einnehmen. Ferner ist ein Strahlströmungssensor 9 vorgesehen um den statischen Druck in dynamischen Druck umzuwandeln, wobei die Erfassung desselben in dem Bypass-Kanal7 erfolgt, und ferner ist das Entlastungsventil 11 zwischen der stromaufwärts liegenden Seite des Strahlströmungssensors 9 und einer Leitung 10 vorgesehen, welche von dem Strahlströmungssensor in den Tank 8 >f ührt. Der Strahlströmungssensor 9 weist eine Einlaßöffnung 9a auf, die an den B/pass-Kanal 7 angeschlossen ist, eine Auslaßöffnung; 9b, welche im rechten Winkel zur Einlaßöffnung 9.a steht und welche in Verbindung mit der Leitung oder dem Kreis 10 ist die zu dem

Tank 8 führt. Eine Düse 9c ist zwischen der Einlaßöffnung 9a und der Auslaßöffnung 9b ausgebildet. Der auf der Seite der Einlaßöffnung 9a erzeugte statische Druck wird gedämpft oder reduziert, wenn er die Düse 9c durchläuft. Kurz gesqg; dient die Qlise 9c dazu, den statischen Druck des Druckmediums in einen dynamischen Druck umzuwandeln, wenn das Medium hierhindurch-Sfcrömt. Nachdem das Medium durch die Düse 9c hindurchgeströmt Sät, spritzt das Medium in die Aus]aßöffnung 9b in Form eines Strahles. Die Anordnung ist derart getroffen, daß der dynamische D^uck des. Medienstrahls erfaßt oder herausgeführt wird, durch ein Loch 9d zur Erfassung des dynamischen Druckes, welches der Düse 9c bezüglich der Auslaßöffnung 9d gegenüberliegend angeordnet ist.

Allgemein kann gesagt werden, daß während die Strömungsmenge der durch den DrosseJabschnitt strömenden Flüssigkeit zunimmt, d'Ie Zunahme von Druckschwankungen in dem Bypass-Kanal7 relativ zj| Änderungen der Strömungsmenge des Mediums durch die Drosselejnrichtung zunimmt. Im Gegensatz hierzu ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß, da der Medienstrahl in dip Auslaßöffnung 9b zerstäubt wird, wenn die Strömungsmenge defs Mediums durch die Düse zunimmt, der Anstieg der dynamischen Druckschwankungen bezüglich der Änderungen der Strömungsmenpn Mediums nicht zu groß wird.

Der durch die Bohrung 9d zur Erfassung des dynamischen Druckes nach geführte dynamische Druck, wird über eine Leitung 12 iri; den Servomechanismus la der Pumpe variabler Verdrängung eingeleitet, und die von der vaMtbler Verdrängung geüjsferte Fördermenge wird durch den soerfassten dynamischen Druck folgendermaßen geregelt.

Wenn irgend eines der Steuervetile 3, 4 irgendeines der entsprechenden Betätigungsorgane S, 6 steuert, wird kein Mediendruck in dem Beipd3kanal 7 erzeugt und folglich kein dynamischer Druck durch den Strahlströmungssensor erzeugt, so daß die Pumpe 1 variabler Verdrängung mit maximaler Fördermenge arbeitet. Falls

anschließend sämtliche Steuerventile 3 und 4 in ihrer neutralen Stellung zurückgeschaltet werden, um in Betrieb der Betätigungsorgane 5 und 6 abzuschalten gelangt das gesammte durch die Pumpe variabler Verdrängung geförderte Druckmedium in den B ypass-Kanal 7, so daß ein statischer Druck durch die Düse 9c in der Einlaßöffnung 9a erzeugt wird. Ein Teil des Mediums dessen statischer Druck somit vorliegt, wird das Entlastungsventil 11 in den Tank 8 geschickt, wobei jedoch der verbleibende Teil des Mediums in seinem statischen Druck gedämpft und gleichzeitig in dynamischen druck umgewandelt wird, wenn es durch die Düse 9c strömt und aus der Düse 9c in die Auslaßöffnung 9b spritzt. Der so erzeugte dynamische·Druck wird durch die Bohrung Qd zu Erfassung des dynamischen Druckes nach a ußen geführt und über das Rohr oder die Leitung 12 in den Servomechanismus eier Pumpe 1 variabler Verdrängung eingeleitet, wodurch die Pumpe 1 gesteuert wird, um die durch sie geförderte Medienmenge auf einen Minimalwert herabzuregeün. Kurz gesagt wird die·Pumpe 1 variabler Verdrängung einer Stelisteuerung unterzogen.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung, in welcher eine ähnliche Steuerung erfolgt, wie in der zuerst beschiebenen Ausführungsform, in dem der durch ein Entlastungsventil 13 erzeugte Entlastungsdruck in die Einlaßöffnung 9a des Strahlströmungssensors 9 geleitet wird, wobei das Entlastungsventil 13 auf der Förderseite der Pumpe 1 variabler Verdrängung und auf der stromaufwärts-liegendenden Seite der Steuerventile 3' und ¹J¹ der Betätigungsorgane angeordnet ist. Als Steuerventile 3¹, *t' wie sie in Figur 2 veranschaulicht sind, können allgemein verfügbare Dreilagen-Vierwegeventile mit geschlossener Mitte verwendet werden und es ist nicht erforderlich einen B ypass-Kanal/in/5edem der Steuerventile vorzusehen.

Wie in Einzelheiten oben unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschrieben ist die Anordnung derart getroffen, daß der statische Druck in dem dynamischen Druck mittels des Strahlströmungssensors umgewandelt wird, welcher in dem Beipaßkanal vorgesehen ist, so daß die Fördermenge des geförderten

Mediums von der Pumpe variabler Verdrängung durch den dynamischen Druck gesteuert wird. Polglich wird die Fördermenge an Medium, welches von der Pumpe variabler Verdrängung gefördert wird, auf ihren Minimalwert reduziert, wenn sämtliche Steuerventile in ihren Neutralstellung sfnä¹? FÜglich kann der Energieverlust erheblich verringert werden und ferner können plötzlicb-e Druckänderungen in dem Bypass-Kana]/ünter Wirkung der Düse entlastet werden, die dazu dient den statischen Druck in dynamischen Druck umzuwandeln. Als Folge hiervon kann die Sensivität des Entlastungsventiles zur Entlastung von überdruck erheblich im Vergleich mit dem Stand der Technik verringert werden. Daher können übliche erhältlich-e Entlastungsventile in dem Steuerkreis nach vorliegender Erfindung verwendet werden, so daß ein derartiger Steuerkreis zu wesentlich geringeren Kosten herstellbar ist.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die obenfetehende Beschreibung lediglich bevorzugte Ausführungsformen nach vorliegender Erfindung beschreibt, und daß der Schutzumfang der Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Leerseite

Claims

D-8023 MOnchen-Pullach, Wiener Str. 2; Tel. (OSi)17 93 3071; Τ^Ιβχΐ2121'7 brcs d;-CaI⁵ItS: «Patentibus» München

Anmelderin: KABUSHIKI KAISHA KOMATSU SEISAKUSHO 3-6, 2-chome Akaaaka, Minato-Ku, Tokyo, JAPA^

81-18-Oer. 2: Ig- Juli 1981

UoY/ CjJK

PATENTANSPRÜCHE

Hyraulische Schaltvorrichtung für Pumpen variabler Verdrängung mittels derer die Verdrängung der Pumpe gesteuert wird, wobei ein angeschlossener Servomechanismus vorgesehen ist, um diese zu steuern, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Bestandteile: ein durch die Pumpe 1 variabler Verdrängung angetriebenes Betätigungsorgan 5» 6, ein Steuerventil 3, 4, welches zwischen der Pumpe 1 variabler Verdrängung und dem Betätigungsorgan 5» 6 zu dessen Steuerung angeordnet ist und Einrichtungen 9, um statische! Druck eines Druckmediums in dynamischen Druck umzuwandeln, wobei die Einrichtung in einem Kreis angeordnet ist, um die Systemdruckleitung des hydraulischen Kreises mit einem Vorratsbehälter 8 zu verbinden, wenn das Steuerventil 5, "9 seine Neutralste^ lung einnimmt., wobei die Einrichtung 9 ein Gehäuse aufweist, in welchem eine an die Druckleitung 7 des Systems angeschlossene Einlaßöffnung 9a aufweist und ferner eine an den Vorratsbehälter 8 angeschlossene Auslaßöffnung 9b, wobei in dem Gehäuse ferner eine Düse 9c ausgeformt ist_s die zwischen dem Eiriaß 9a und der Auslaß-öffnung 9b angeordnet ist, um einen Strahl des Druckmediums zu erzeugen.

sowie eine Pühlerexnrxchtung 9d für den dynamischen Druck, die betriebsmäßig mit dem Servomechanismus la der Pumpe 1 variabler Verdrängung verbunden ist. *
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuarventil 3» ^, 3^?, Ί ein -Bypass-Kanal in dessen Neutralstellung ausgebildet ist und&aß der Schaltkreis für die Verbindung der Druckleitung des Systems mit jäem Vorratsbehälter 8 eine Bypass-Leitung 7 aufweist, die an den Bypass-..: angeschlossen ist,
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis zur Verbindung der Druckleitung des Systems mit dem Vorratsbehälter 8 ein Entlastungsventilkreis ist, um Druckmedium des System in den Vorratsbehälter 8 zu entlasten.
4. Vorrichtung nach einen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entlastungsventil 11 vorgesehen ist, welches die Einlaßöffnung 9a der Einrichtung 9 zur Umwandlung von statischem in dynamischen Druck mit dem Vorratsbehälter 8 verbindet.