DE69206593T2

DE69206593T2 - Steuerung mit Leistungsbegrenzung für eine Axialkolbenpumpe mit variablem Hub.

Info

Publication number: DE69206593T2
Application number: DE69206593T
Authority: DE
Inventors: Larey D Schaffner
Original assignee: Hagglunds Denison Corp
Current assignee: Hagglunds Denison Corp
Priority date: 1992-02-10
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: EP0555612B1; DE69206593D1; JPH0674161A; CA2073592C; US5183393A; JP2747637B2; CA2073592A1; EP0555612A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungsbegrenzersteuerung für eine druckkompensierte Axialkolbenpumpe mit variabler Verdrängung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In vielen Anwendungen werden hydraulische Axialkolbenpumpen, die durch einen Elektromotor angetrieben werden, benutzt, um eine Hydraulikvorrichtung wie z.B. einen Motor oder Zylinder zum Betrieb einer Maschine anzutreiben. Eine Maschine wie z.B. eine Presse oder Schere wird benutzt, um eine Dose zu zerdrücken, ein Metallstück zu zerschneiden oder ein Werkstück auf andere Weise zu verarbeiten. Derartige Maschinen arbeiten üblicherweise in zwei unterschiedlichen Betriebsweisen. In der ersten Betriebsweise würde der hydraulische Antriebsmotor bei einer relativ hohen Geschwindigkeit betrieben werden, um den Drückkolben oder Schneidbacken in Kontakt mit einem Werkstück zu bewegen. In der zweiten Betriebsweise berühren der Kolben oder die Backen das Werkstück, und die Geschwindigkeit des hydraulischen Antriebsmotors würde abnehmen, wenn der Systemdruck ansteigt und der Motor eine eingestellte maximale Leistungsabgabe erreicht
Während der ersten Betriebsweise würde das Fluid, das von der Hydraulikpumpe an den Hydraulikmotor abgegeben wird, anfangs eine relativ hohe Durchflußgeschwindigkeit und einen relativ niedrigen Druck haben. Während der zweiten Betriebsweise, wenn die Maschine volle Leistung anfordert und der Fluiddruck ansteigt, würde die Verdrängung der Pumpe proportional verringert werden, um eine konstante Leistungsabgabe aufrechtzuerhalten.
In einigen Fällen kann das Hydrauliksystem mehr Leistung anfordern, als der Elektromotor in der Lage ist zu liefern. Wenn dies auftritt, wird der Elektromotor überlastet. Wenn ein Elektromotor in einem Überlastzustand für einen ausgedehnten Zeitraum arbeitet, kann er vorzeitig ausfallen. Entsprechend ist es wünschenswert, die hohen und niedrigen Durchflußgeschwindigkeiten des Arbeitsdruckfluids automatisch einzustellen und die Leistung, die von der Hydraülikpumpe abgegeben wird, wenn sie eine Arbeitsvorrichtung antreibt, zu begrenzen.
Die Pumpenleistung kann durch Multiplizieren einer Konstante mal der Durchflußgeschwindigkeit und dem Druck des durch die Pumpe abgegebenen Arbeitsfluids bestimmt werden. Bei einigen bisherigen Vorrichtungen ist versucht worden, eine konstante Ausgangsleistung einer Pumpe durch mechanisches Verbinden der Verdrängungssteuerung der Pumpe mit einer Vorrichtung zu erreichen, die den maximalen Auslaßdruck für die Pumpe einstellt. Diese Vorrichtungen leiden an dem Nachteil, daß die Pumpenleistung nicht durch Überwachung der Systemströmung an einem von der Pumpe entfernten Ort gesteuert werden kann.
Deshalb ist es wünschenswert, eine Leistungsbegrenzersteuerung für eine Axialkolbenpumpe mit variabler Verdrängung zu schaffen, die eine konstante Leistungsabgabe der Pumpe durch Überwachung der Systemströmung ungeachtet der Einstellung der Verdrängungssteuerung für die Pumpe aufrechterhält.
In der EP-A-0 359 695, auf welcher die zweiteilige Form des unabhängigen Anspruchs 1 basiert, ist eine Steuerung für eine Pumpe mit variabler Verdrängung offenbart, bei der ein Verdrängungssteuerelement auf ein Belastungsabtastventil und ein Steuerdruckentlastungsventil anspricht. Ebenso wird auf die GB-A-2 042 219 Bezug genommen, gemäß der die Strömung und der Druck aus einer einstellbaren Pumpe durch ein Strömungseinstellventil gesteuert werden, welches auf die Druckdifferenz an einer Düse in der Pumpenförderleitung anspricht. Eine ähnliche Steuerung ist ebenso in der FR-A-2 208 463 gezeigt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung schafft eine Leistungsbegrenzersteuerung für eine druckkompensierte Axialkolbenpumpe mit variabler Verdrängung, die einen Einlaß und einen Auslaß hat, eine feste Drosselöffnung in dem Auslaß zum Festlegen einer zur Auslaßströmung proportionalen Druckdifferenz für die Pumpe, eine bewegbare Taumelscheibe und einen bewegbaren Steuerkolben, der an der Taumelscheibe befestigt ist, zum Einstellen der Verdrängung der Pumpe, und der zwischen einer ersten Steuerposition mit maximaler Pumpenverdrängung und einer zweiten Steuerposition mit minimaler Pumpenverdrängung bewegbar ist, und eine Federeinriohtung zum federnden Vorspannen des Steuerkolbens in Richtung zur ersten Position, wobei die Leistungsbegrenzersteuerung ein Gehäuse umfaßt, das eine erste Bohrung hat, eine Tankdurchgangsöffnung, die so ausgebildet ist, daß sie mit einem Tank verbunden werden kann und die in die erste Bohrung mündet, eine Auslaßdruckdurchgangsöffnung, die so ausgebildet ist, daß sie in Fluidverbindung mit dem Auslaß der Pumpe angeordnet werden kann, und die in die erste Bohrung mündet, und eine Steuerdurchgangsöffnung, die so ausgebildet ist, daß sie mit dem Steuerkolben verbunden werden kann, und die in die erste Rohrung mündet; einen Kompensatorzumeßkolben, der gleitend in der ersten Bohrung aufgenommen ist, einen Zumeßsteg hat und zwischen einer ersten Zumeßkolbenposition, in welcher die Auslaßdruckdurchgangsöffnung in Fluidverbindung mit der Steuerdurchgangsöffnung steht, so daß Auslaßdruckfluid zum Steuerkolben gelenkt wird, um den Steuerkolben in Richtung zur zweiten Steuerposition hinzubewegen, einer zweiten Zumeßkolbenposition, in weicher die Tankdurchgangsöffnung in Fluidverbindung mit der Stuerdurchgangsöffning steht, so daß Druckfluid von dem Steuerkolben weggeleitet wird, damit die Federeinrichtung den Steuerkolben in Richtung zur ersten Steuerposition drückt, und eine Zwischenposition bewegbar ist, in der die Steuerdurchgangsöffnung durch den Steg blockiert wird; und eine Kompensatorfedereinrichtung zum Vorspannen des Kompensatorzumeßkolbens in Richtung zur zweiten Zumeßkolbenposition, welche in dem Gehäuse befestigt ist; die gekennzeichnet ist durch eine Strömungsdurchgangsöffnung, die in dem Gehäuse in Fluidverbindung mit der stromabwärtigen Seite der festen Drosselöffnung und mit dem Zumeßkolben ausgebildet ist; eine erste feste Drosselöffnung, die in Fluidverbindung mit der Auslaßdruckdurchgangsöffnung und der Strömungsdurchgangsöffnung steht und eine erste Druckdifferenz an dem Zumeßkolben erzeugt, welcher der Kraft der Kompensatorfedereinrichtung entgegenwirkt, um eine minimale Strömungseinstellung festzulegen, wenn die Pumpe arbeitet; ein auf Druck ansprechendes Ventil, das in Fluidverbindung mit der ersten festen Drosselöffnung und der Strömungsdurchgangsöffnung steht und zwischen einer geschlossenen Ventilstellung, in welcher Fluidströmung zwischen der Auslaßdruckdurchgangsöffnung und der Strömungsdurchgangsöffnung verhindert wird, einer ganz offenen Ventilstellung, in welcher maximale Fluidströmung zwischen der Auslaßdruckdurchgangsöffnung und der Strömungsdurchgangsöffnung auftritt, so daß der Zumeßkolben der ganzen Druckdifferenz an der ersten festen Drosselöffnung in der Auslaßdurchgangsöffnung ausgesetzt ist und Zwischenstellungen zwischen der geschlossenen Stellung und der ganz offenen Ventilstellung bewegbar ist; eine zweite Federeinrichtung zum Vorspannen des auf Druck ansprechenden Ventiles in Richtung zur geschlossenen Ventilsrellung, wobei die zweite Federeinrichtung so eingestellt ist, daß sie das auf Druck ansprechende Ventil in der geschlossenen Stellung hält, bis der Auslaßdruck ein eingestelltes Maximum für das Auslaßdruckfluid bei eingestelltet maximaler Strömung erreicht; wobei sich die auf Druck ansprechende Ventileinrichtung in die Zwischenstellungen bewegt, wenn der Auslaßdruck den eingestellten maximalen Druck erreicht, um die Fluidströmung zwischen der Auslaßdruckdurchgangsöffnung und der Strömungsdurchgangsöffnung zu modulieren, um die Druckdifferenz an dem Zumeßkolben zu modulieren und eine Bewegung des Zumeßkolbens zwischen der ersten und der zweiten Zumeßkolbenposition zu bewirken, um den Steuerkolben zwischen der ersten und der zweiten Steuerposition zu bewegen und dadurch zu bewirken, daß sich die Pumpenverdrängung proportional zum Auslaßdruck ändert, um eine konstante Leistungsabgabe der Pumpe aufrechtzuerhalten; und eine Druckkompensatoreinrichtung in Fluidverbindung mit der ersten festen Drosselöffnung, um den maximalen Druck des Fluids im Auslaß zu begrenzen.
Eine feste Drosselöffnung kann zwischen der Strömungsdurchgangsöffnung und der Druckkompensatoreinrichtung angeordnet sein, um Fluid in der Strömungsdurchgangsöffnung zu hindern, zur Druckkompensatoreinrichtung zu strömen, wenn die Kompensatoreinrichtung arbeitet, um die Verdrängung der Pumpe zu reduzieren.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer mit einer Axialkolbenpumpe mit variabler Verdrängung verbunden gezeigten Leistungssteuerung, die eine Steuerkolbenfeder hat, die in die maximale Verdrängungsposition gedrückt ist; und
Fig. 2 ist ein Diagramm einer konstanten Leistung, die zwischen zwei eingestellten Durchflußgeschwindigkeiten beibehalten wird.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Gemäß Fig. 1 hat eine druckkompensierte Axialkolbenpumpe (10) mit variabler Verdrängung eine schwenkbare Taumelscheibe (12), die die Verdrängung der Pumpe auf gut bekannte Weise einstellt. Üblicherweise dreht ein nicht gezeigter Elektromotor eine Pumpenwalze, die mehrere Kolben in Zylinderbohrungen zusammenhält, weche sich hin- und herbewegen, um Fluid zu pumpen. Ein Ende jedes Kolbens gleitet an der Oberfläche der Taumelscheibe (12) und bewirkt daß sich die Kolben in den Kolbenbohrungen hinund herbewegen, wenn die Stirnfläche der Taumelscheibe (12) nicht rechtwinkelig zum Zugang der Kolbenbohrungen ist. Wenn die Taumelscheibe (12) rechtwinkelig zu den Kolbenbohrungen augerichtet ist, ist die Pumpe in einer Position mit minimaler Fluidverdrängung, und wenn die Taumelscheibe (12) gedreht wird, so daß ihre Stirnfläche in einem maximalen Winkel zu den Kolbenbohrungen ist, ist die Pumpe in einer Position mit maxima%er Fluidverdrängung. Solche Taumelscheibenaxialkolbenpumpen mit variabler Verdrängung sind üblich und im Stand der Technik gut bekannt.
Die Taumelscheibe (12) wird zwischen Positionen mit minimaler und mit maximaler Pumpenverdrängung durch einen Steuerkolben (14) bewegt der in einer Bohrung (16) bewegbar ist und mit der Taumelscheibe (12) durch eine Einrichtung in Form eines Gestänges (18) verbunden ist. Eine Feder (20) wirkt gegen ein Ende (22) der Zylinderbohrung (16) und des Steuerkolbens (14), um den Kolben (14) in eine Richtung zu drücken, die die Taumelscheibe (12) in eine Position mit maximaler Pumpenverdrängung schwenkt. Die Pumpe (10) hat einen Einlaß (24), durch den sie Fluid aus einem Tank T über eine Leitung (26) erhält. Die Pumpe (10) gibt über einen Auslaß (28) Druckfluid in eine Leitung (30) ab, um einen Fluidmotor, einen Zylinder oder eine andere Vorrichtung auf bekannte Weise anzutreiben.
Es sollte beachtet werden, daß eine feste Drosselöffnung (32) in der Leitung (30) an dem Auslaß (28) der Pumpe (10) angebracht ist. Die Drosselöffnung (32) kann, wenn nötig, in einem deutlichen Abstand, z.B. zehn Meter, von der Pumpe (10) angeordnet sein. Die feste Drosselöffnung (32) dient zur Schaffung eines Druckabfalls zwischen der Leitung (30) stromaufwärts der Drosselöffnung (32) und der Leitung (34) stromabwärts der Drosselöffnung (32) der proportional zum Volumen des Fluids isl, das durch die Drosselöffnung (32) strömt. Die Funktion der Drosselöffnung (32) wird weiter unten beschrieben. Die Leistungsbegrenzersteuerung (40) hat ein Gehäuse (42), das eine Bohrung (44) enthält, welchen einen gleitfähigen Kompensatorzumeßkolben (46) aufnimmt. Ein Stopfen (48) verschließt ein Ende der Bohrung (44), wogegen das andere Ende der Bohrung (44) in eine vergrößerte Bohrung (50) mündet, die einen Federhohlraum (52) bildet. Das Gehäuse (42) hat eine Auslaßdruckdurchlaßöffnung (54), die in die Bohrung (44) mündet und an die Auslaßleitung (30) der Pumpe (10) über die Leitung (56) angeschlossen ist, eine Steuerdurchgangsöffnung (58), die in die Bohrung (44) mündet und an die Steuerkolbenbohrung (16) über die Leitung (60)) angeschlossen ist, und eine Tankdurchgangsöffnung (62), die in die Bohrung (44) mündet und an den Tank T über die Leitung (64) angeschlossen ist.
Der Kompensatorzumeßkolben (46) hat einen Zumeßsteg (66), eine axiale Durchgangsbohrung (68), die eine feste Drosselöffnung (70) und einen zylindrischen Stiel (72) enthält, der in den Federhohlraum (52) vorsteht. Eine Feder (74), die den Federhohlraum (52) besetzt, liegt über dem zylindrischen Stiel (72) des Zumeßkolbens (46) und über einem Ende (76) einer Einstellschraube (78), um eine Kraft auf den Kolben (46) auszuüben. Die Einstellschraube (78) wird in eine Gewindebohrung (80) einer Abdeckung (82) eingeschraubt, welche in einen mit Gewinde versehenen Teil (84) der Bohrung (50) geschraubt wird, um ein Ende des Federhohlraums (52) zu schließen. Die Einstellschraube (78) wird durch eine Sicherungsmutter (86) in Position gehalten.
Es kann beobachtet werden, daß die Feder (74) den Zumeßkolben (46)) nach links drückt, wie in Fig. 1 gezeigt, bis ein vergroßerter Steg (88) an einem Ende des Kolbens (46) eine den Boden der Bohrung (50) bildende Wand (90) berührt. In dieser Position dem Kompensatorzumeßkolbens (46) ist die Steuerdurchgangsöffnung (58) mit der Tankdurchgangsöffnung (62) verbunden. Somit is die Feder (20) frei, um den Steuerkolben (14) in eine Position mit maximaler Pumpenverdrängung zu drücken. Der Zumeßkolben (46) bewegt sich nach rechts, wenn Arbeitsdruckfluid aus den Auslaß (28) der Pumpe (10) in die Auslaßdruckdurchgangsöffnung (54) eintritt und durch die axiale Bohrung (68) und die Drosselöffnung (70) innerhalb des Kolbens (46) strömt und eine Druckdifferenz erzeugt, die ausreichend ist, um die Kraft der Feder (74) zu überwinden. Wenn dies auftritt, kann sich der Kolben (46) in eine Position bewegen, in der der Steg (66) im wesentlichen die Steuerdurchgangsöffnung (58) blockiert, um die Position des Steuerkolbens (14) aufrechtzuerhalten, oder in eine Position, in der die Steuerdurchgangsöffnung (58) offen zur Auslaßdruckdurchgangsöffnung (54) ist und Auslaßdruckfluid eintritt, um zu bewirken, daß sich der Steuerkolben (14) nach rechts bewegt, um die Taumelscheibe (12) zu schwenken und die Verdrängung der Pumpe (10) zu verringern. Die Betätigung des Zumeßkolbens (46) zur Reduzierung der Verdrängung der Pumpe (10) wird weiter unten detaillierter beschrieben. Es sollte beachtet werden, daß die Drosselöffnung (70) nicht innerhalb des Kolbens (46) sein muß. Die feste Drosselöffnung (70) kann überall im Strömungsweg zwischen der Auslaßdruckdurchgangsöffnung (54) und dem Federhohlraum (52) angeordnet sein.
Das Gehäuse (42) enthält eine Bohrung (92), von der ein Ende in eine Strömungsdurchgangsöffnung (94) mündet, welche mit der stromabwärtigen Seite der Drosselöffnung (32) mit der Leitung (34) durch eine Leitung (96) verbunden ist. Die Bohrung (92) steht in Fluidverbindung mit der Federkammer (52) und der axialen Bohrung (68) im Zumeßkolben (46) über Bohrungen (98 und 100). Auf diese Weise steht Arbeitsdruckfluid stromabwärts der Drosselöffnung (32) in Fluidverbindung mit dem Ende des Kompensatorzumeßkolbens (46), der in den Federhohlraum (52) hinein vorsteht, wogegen Arbeitsdruckfluid stromaufwärts der Drösselöffnung (32) über die Auslaßdruckdurchgangsöffnung (54) an dem Zumeßkolben (46) aufgebracht wird. Da der Druck des Arbeitsdruckfluids stromabwärts der Drosselöffnung (32) geringer als der des Arbeitsdruckfluids stromaufwärts der Drosselöffnung (32) ist, strömt Arbeitsdruckfluid über die axiale Bohrung (68) in den Zumeßkolben (46) und erzeugt eine Druckdifferenz am Kolben, wenn es durch die feste Drosselöffnung (70) hindurchgeht. Wie anfangs erwähnt, wird diese Druckdifferenz bewirken, daß sich der Kolben (46) nach rechts bewegt, wenn sie ausreichend wird, um die durch die Feder (74) aufgebrachte Kraft und die des Fluids im Federhohlraum (52) zu überwinden.
Die Überschneidung der Bohrungen (98 und 100) bildet einen Hohlraum (102), der eine Kugel (104) enthält, welche einen durch ein Ende der Bohrung (100) gebildeten Sitz (106) belegt. Die Kugel (104) und dem Sitz (106) arbeiten zusammen, um eine variable Drosselöffnung zu bilden. Eine an einem Kolben (110) befestigte und innerhalb einer Bohrung (112) bewegbare Stange (108) wird unter dem Einfluß einer Feder (114) nach unten bewegt, um zu bewirken, daß die Kugel (104) in Berührung mit dem Sitz (106) bleibt. In dieser Lage schließt die Kugel (104) die Bohrung (100), Druckfluid wird daran gehindert, durch die axiale Bohrung (68) des Zumeßkolbens (46) zu strömen, wodurch eine Druckdifferenz daran gehindert wird, auf den Kolben (46) zu wirken, und wodurch der Kolben (46) gehindert wird, entsprechend auf die Strömung des Fluids vom Auslaß (28) der Pumpe (10) durch die Drosselöffnung (32) zu wirken. Die Feder (114) dient im Zusammenspiel mit der Stange und der Kolbenvorrichtung (108 und 110) zur Verhinderung der Betätigung des Kompensatorzumeßkolbens (46), bis das Arbeitsdruckfluid, das von der Pumpe am Auslaß (28) abgegeben wird, einen gewünschten eingestellten Druck erreicht. Dieser Druck würde durch die Feder (114) festgelegt werden. Auf diese Weise arbeitet die Pumpe (10) mit einer anfangs eingestellten Verdrängung, die die maximale für die Pumpe eingestellte Verdrängung sein kann, bis der Druck des Arbeitsfluids eine eingestellte Höhe erreicht. Diese Druckeinstellung liegt bei einer maximalen eingestellten Leistung der Pumpe. Somit liegen der Druck und die Strömung des Arbeitsfluids bei der maximalen eingestellten Leistung, die von der Pumpe gefordert wird. Wenn der Druck des Arbeitsfluids den eingestellten Druck erreicht, hebt sich die Kugel (104) vom Sitz (106), um die Fluidströmung zwischen der Auslaßdruckdurchgangsöffnung und der Strömungsdurchgangsöffnung zu modulieren. Dies moduliert die Druckdifferenz am Zumeßkolben (46), um zu bewirken, daß sich der Kolben (46) zwischen einer ersten Positidn, in der die Auslaßdruckdurchgangsöffnung (54) mit der Steuerdurchgangsöffnugn (58) verbunden ist, und einer zweiten Position bewegt, in der die Tankdurchgangsöffnung (62) mit der Steuuerdurchgangsöffnung (58) verbunden ist. Dies bewirkt, daß sich der Steuerkolben (14) bewegt und die Pumpenverdrängung proportional zum Auslaßdruck verändert, um eine konstante von der Pumpe abgegebene Leistung aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten dient die Leistungsbegrenzersteuerung (40) einer proportionalen Verringerung der Verdrängung der Pumpe, wenn der Arbeitsfluiddruck ansteigt, um eine im wesentlichen konstante Leistungsabgabe für die Pumpe aufrechtzuerhalten.
Eine Bohrung (116), die einen Konus (118) und einen Sitz (120) mit einer mittigen Bohrung (122) aufweist, mündet in den Hohlraum (102). Eine Feder (124), die ein Ende hat, welches an dem Konus (118) sitzt und deren anderes Ende an einer Einstell- schraube (126) sitzt, drückt auf den Konus (118) zur Abdichtung dem Bohrung (122) des Sitzes (120). Eine Sicherungsmutter (128) sichert die Lage der Einstellschraube (126). Die Feder (124) und der Konus (118) bilden eine Druckkompensatorvorrichtung, die den maximalen zulässigen Druck des Arbeitsfluids, welches bei (28) von der Pumpe (10) abgegeben wird, einstellen. Wenn der Druck des Arbeitsfluids die Einstellung der Feder (124) erreicht, wird der Konus (118) vom Sitz (120) zurückgezogen, und die Bohrung (122) ist offen. Dies schafft einen Weg für das Fluid in der Federkammer (52) und den Bohrungen (98 und 100), um zum Tank zu strömen und dadurch den Druckabfall an der Drosselöffnung (70) im Zumeßkolben (46) zu erhöhen. Dieser Abfall bewirkt, daß sich der Kolben (46) nach rechts bewegt und dadurch die Auslaßdruckdurchgangsöffnung (54) mit der Steuerdurchgangsöffnung (58) verbindet, um das Arbeitsdruckfluid zu veranlassen, die Pumpe herunterzufahren, bis die Einstellung de Kompensatorfeder (124) erreicht ist. Mit anderen Worten bewirkt die Kompensatorvorrichtung (124), daß die Pumpe (10) heruntergefahren wird, wenn der maximale eingestellte Systemdruck durch das Arbeitsdruckfluid erreicht wird, wogegen in der Leistungsbegrenzungsbetriebsweise die Kompensatorzumeßkolben (46) in Verbindung mit der festen Drosselöffnung (32), der variablen Drösselöffnung, die durch die Kugel (104) und den Sitz (106) gebildet wird, und der festen Drosselöffnung (70) bewirkt, daß die Verdrängung der Pumpe (10) verringert wird, um eine konstante Leistungsabgabe beizubehalten. Eine Drosselöffnung (130) ist in die Leitung (92) eingesetzt, um die Strömung des Steuerfluids an der Strömungsdurchgangsöffnung (94) darin einzuschränken, durch die Bohrung (122) in den Sitz (120) zu stromen, wenn der Konus (118) nicht aufsitzt.
Der Betrieb der Leistungsbegrenzungssteuerung (40) zur Aufrechterhaltung einer konstanten Leistungsabgabe, wenn die maximale Leistung der Pumpe erreicht wird, wird im folgenden anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben. Fig. 2 stellt ein Diagramm der Änderung der Durchflußgeschwindigkeit des Arbeitsdruckfluids am Auslaß (28) der Pumpe (10) dar, wenn sich der Druck des Arbeitsfluids ändert. Eine maximale eingestellte Durchflußgeschwindigkeit des Arbeitsdruckfluids, das von der Pumpe (10) am Auslaß (28) abgegeben wird, wird durch eine horizontale Linie (132) gezeigt. Diese Durchflußgeschwindigkeit kann bei der maximalen Verdrängungseinstellung der Pumpe (10) liegen.
Der Druck des Arbeitsfluids, das von der Pumpe (10) abgegeben wird, kann ansteigen, bis er einen Kraftwert erreicht, der gleich demjenigen ist, der durch die Feder (114) eingestellt ist, in Verbindung mit der Druckdifferenz an der Kugel (104), welche durch die Drosselöffnung (32) eingestellt ist, und der an der Stange (108) angelegten Kraft. Dieser Punkt (134) stellt den Druck hei maximaler Durchflußgeschwindigkeit dar und bildet die maximale Leistungseinstellung der Pumpe. Wenn das Arbeitsfluid diesen Druck erreicht, ist die Kraft des Fluids, welches auf den Stift (108) wirkt plus der Kraft, die durch die Druckdifferenz an der Kugel (104) erzeugt wird, ausreichend, um die Kraft der Feder (114) zu überwinden und zu bewirken, daß sich die Kugel (104) vom Sitz (106) abzuheben beginnt. Anfangs bilden die Kugel und der Sitz (104 und 106) eine variable Drosselöffnung, die in ihrer Größe ansteigt, wenn der Druck des von der Pumpe (10) abgegebenen Arbeitsfluids ansteigt. Kugel und Sitz (104 und 106) wirken als eine variable Drosselöffnung in Verbindung mit der festen Drosselöffnung (70) in der Bohrung (68) des Zumeßkolbens (46), bis die Strömung durch die variable Drosselöffnung ungedrosselt wird.
Wie zuvor dargelegt kennzeichnet der Punkt (134) den Punkt, bei dem der Druck des von der Pumpe (10) abgegebenen Arbeitsfluids ausreichen wird, um anzufangen, die Kugel (104) vom Sitz (106) zu heben. Wenn dies auftritt, wird der Druckabfall an dem Kompensatorzumeßkolben (46), der durch die Strömung des Fluids durch die beste Drosselöffnung (70) verursacht wird, ausreichend, um den Kolben (46) nach rechts zu verschieben und die Auslaßdruckdurchgangsöffnung (54) mit der Steuerdurchgangsöffnung (58) zu verbinden. Dies ermöglicht es Arbeitsdruckfluid, in die Bohrung (16) einzutreten und gegen den Steuerkolben (14) zu arbeiten, um die Verdrängung der Pumpe (10) zu verringern. Die Kombination von fester Drosselöffnung (70) und variabler Drosselöffnung (104, 106) bewirkt, daß die Verdrängung der Pumpe (10) verringert wird, wenn der Druck dieses Fluids in solcher Weise ansteigt, daß die von der Pumpe (10) abgegebene Leistung im wesentlichen konstant bleibt, bis die Strömung und der Druck des Arbeitsfluids den Punkt (136) in Fig. 2 erreichen. An diesem Punkt hält der Kompensatorzumeßkolben (46), der durch die Druckdifferenz an der Drosselöffnung (32) gesteuert wird, eine konstante Strömung für den Ausgang der Pumpe (10) aufrecht, bis der Druck des Arbeitsfluids die Druckeinstellung dem Kompensatorkonus und der Feder (118 und 124) übersteigt, was als Punkt (138) im Diagramm nach Fig. 2 dargestellt ist.
Aus dem oben Gesagten ist zu erkennen, daß die Leistungsbegrenzersteuerung (40) der vorliegenden Erfindung bewirkt, daß die Leistungsabgabe der Pumpe (10) im wesentlichen konstant gehalten wird, nachdem diese eine eingestellte maximale Leistung erreicht hat, indem die Systemströmung ungeachtet dem Verdrängungseinstellung der Pumpensteuerung überwacht wird, um unterschiedliche Betriebsbedingungen oder Druckerfordernisse innerhalb eines Hydrauliksystems zuzulassen.
Da gewisse Anderungen in der oben beschriebenen Konstruktion und dem Verfahren vorgenommen werden können, ohne den nahmen der Erfindung zu verlassen, sollen alle in der Beschreibung enthaltenen oder in den beigefügten Zeichnungen beschriebenen Bestandteile als erläuternd und nicht in einschränkendem Sinne verstanden werden.

Claims

1. Leistungsbegrenzersteuerung für eine druckkompensierte Axialkolbenpumpe (10) mit variabler Verdrängung, die einen Einlaß (24) und einen Auslaß (28) hat, eine feste Drosselöffnung (32) in dem Auslaß (28) zum Festlegen einer zur Auslaßströmung proportionalen Druckdifferenz für die Pumpe (10), eine bewegbare Taumelscheibe (12) und einen bewegbaren Steuerkolben (14), der an der Taumelscheibe (12) befestigt ist, zum Einstellen der Verdrängung der Pumpe (10), und der zwischen einer ersten Steuerposition mit maximaler Pumpenverdrängung und einer zweiten Steuerposition mit minimaler Pumpenverdrängung bewegbar ist, und eine Federeinrichtung (20) zum federnden Vorspannen des Steuerkolbens (14) in Richtung zur ersten Position, wobei die Leistungsbegrenzersteuerung (40) umfaßt:

ein Gehäuse (42), das eine erste Bohrung (44) hat, eine Tankdurchgangsöffnung (62), die so ausgebildet ist, daß sie mit einem Tank (T) verbunden werden kann, und die in die erste Bohrung (44) mündet, eine Auslaßdruckdurchgangsöffnung (54), die so ausgebildet ist, daß sie in Fluidverbindung mit dem Auslaß (28) der Pumpe (10) angeordnet werden kann, und die in die erste Bohrung (44) mündet, und eine Steuerdurchgangsöffnung (58) die so ausgebildet ist, daß sie mit dem Steuerkolben (14) verbunden werden kann, und die in die erste Bohrung (44) mündet;

einen Kompensatorzumeßkolben (46), der gleitend in der ersten Bohrung (44) aufgenommen ist, einen Zumeßsteg (66) hat und zwischen einer ersten Zumeßkolbenposition, in welcher die Auslaßdruckdurchgangsöffnung (54) in Fluidverbindung mit der Steuerdurchgangsöffnung (58) steht, so daß Auslaßdruckfluid zum Steuerkolben (14) gelenkt wird, um den Steuerkolben (14) in Richtung zur zweiten Steuerposition hinzubewegen, einer zweiten Zumeßkolbenposition, in welcher die Tankdurchgangsöffnung (62) in Fluidverbindung mit der Steuerdurchgangsöffnung (58) steht, so daß Druckfluid von dem Steuerkolben (14) weggeleitet wird, damit die Federeinrichtung (20) den Steuerkolben (14) in Richtung zur ersten Steuerposition drückt und einer Zwischenposition bewegbar ist, in der die Steuerdurchgangsöffnung (58) durch den Steg blockiert wird; und

eine Kompensatorfedereinrichtung (74) zum Vorspannen des Kompensatorzumeßkolbens (46) in Richtung zur zweiten Zumeßkolbenposition, welche in dem Gehäuse (42) befestigt ist;

gekennzeichnet durch eine Strömungsdurchgangsöffnung (94), die in dem Gehäuse (42) in Fluidverbindung mit der stromabwärtigen Seite der festen Drosselöffnung (32) und mit dem Zumeßkolben (46) ausgebildet ist;

eine erste feste Drosselöffnung (70), die in Fluidverbindung mit der Auslaßdruckdurchgangsöffnung (28) und der Strömungsdurchgangsöffnung (94) steht und eine erste Druckdifferenz an den Zumeßkolben (46) erzeugt, welche der Kraft der Kompensatorfedereinrichtung (74) entgegenwirkt, um eine minimale Strömungseinstellung festzulegen, wenn die Pumpe arbeitet;

ein auf Druck ansprechendes Ventil (104, 106), das in Fluidverbindung mit der ersten festen Drosselöffnung (70) und der Strömungsdurchgangsöffnung (94) steht und zwischen einer geschlossenen Ventilstellung, in welcher Fluidströmung zwischen der Auslaßdruckdurchgangsöffnung (54) und der Strömungsdurchgangsöffnung (94) verhindert wird, einer ganz offerien Ventilstellung, in welcher maximale Fluidströmung zwischen der Auslaßdruckdurchgangsöffnung (54) und der Strömungsdurchgangsöffnung (94) auftritt, so daß der Zumeßkolben (46) dem ganzen Druckdifferenz an der ersten festen Drosselöffnung (70) in der Auslaßdurchgangsöffnung (54) ausgesetzt ist, und Zwischenstellungen zwischen der geschlossenen Stellung und der ganz offenen Ventilstellung bewegbar ist;

eine zweite Federeinrichtung (114) zum Vorspannen des auf Druck ansprechenden Ventiles (104, 106) in Richtung zur geschlossenen Ventilstellung, wobei die zweite Federeinrichtung (114) so eingestellt ist, daß sie das auf Druck ansprechende Ventil (104, 106) in der geschlossenen Stellung hält, bis der Auslaßdruck ein eingestelltes Maximum für das Auslaßdruckfluid bei eingestellter maximaler Strömung erreicht;

wobei sich die auf Druck ansprechende Ventileinrichtung (104, 106) in die Zwischenstellungen bewegt, wenn der Auslaßdruck den eingestellten maximalen Druck erreicht, um die Fluidströmung zwischen der Auslaßdruckdurchgangsöffnung (54) und der Strömungsdurchgangsöffnung (94) zu modulieren, um die Druckdifferenz an dem Zumeßkolben (46) zu modulieren und eine Bewegung des Zumeßkolbens (46) zwischen der ersten und der zweiten Zumeßkolbenposition zu bewirken, um den Steuerkolben (14) zwisohen der ersten und zweiten Steuerposition zu bewegen und dadurch zu bewirken, daß sich die Pumpenverdrängung proportional zum Auslaßdruck ändert, um eine konstante Leistungsabgabe der Pumpe (10) aufrechtzuerhalten; und

eine Druckkompensatoreinrichtung (118, 124) in Fluidverbindung mit der ersten festen Drosselöffnung (70), um den maximalen Druck des Fluids im Auslaß (28) zu begrenzen.

2. Leistungsbegrenzersteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine zwischen der Strömungsdurchgangsöffnung (94) und der Druckkompensatoreinrichtung (118, 124) angeordnete feste Drosselöffnung (130) aufweist, um Fluid in der Strömungsdurchgangsöffnung (94) zu hindern zur Druckkompensatoreinrichtung (118, 124) zu strömen, wenn die Kompensatoreinrichtung arbeitet, um die Verdrängung der Pumpe (10) zu reduzieren.