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WO2012149931A2 - Verstellpumpe - Google Patents

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Publication number
WO2012149931A2
WO2012149931A2 PCT/DE2012/100117 DE2012100117W WO2012149931A2 WO 2012149931 A2 WO2012149931 A2 WO 2012149931A2 DE 2012100117 W DE2012100117 W DE 2012100117W WO 2012149931 A2 WO2012149931 A2 WO 2012149931A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control valve
control
pressure
variable displacement
displacement pump
Prior art date
Application number
PCT/DE2012/100117
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012149931A3 (de
Inventor
Ludger Holtmann
Doan Van Nguyen
Thilo MAUSER
Ante BODROZIC
Original Assignee
Ixetic Bad Homburg Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ixetic Bad Homburg Gmbh filed Critical Ixetic Bad Homburg Gmbh
Priority to DE112012001968.7T priority Critical patent/DE112012001968A5/de
Publication of WO2012149931A2 publication Critical patent/WO2012149931A2/de
Publication of WO2012149931A3 publication Critical patent/WO2012149931A3/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C14/22—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members
    • F04C14/223—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members using a movable cam
    • F04C14/226—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members using a movable cam by pivoting the cam around an eccentric axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/80—Other components
    • F04C2240/811—Actuator for control, e.g. pneumatic, hydraulic, electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/18—Pressure
    • F04C2270/185—Controlled or regulated

Definitions

  • the invention relates to a variable displacement pump for the regulated supply of several consumers, with a cam ring which is movable to adjust the stroke of the variable displacement pump, and with a control valve device.
  • the object of the invention is to simplify the regulated supply of several consumers with a variable displacement pump, which comprises a lifting ring, which is movable to adjust the stroke of the variable displacement pump, and a control valve device.
  • the object is in a variable displacement pump for the regulated supply of multiple consumers, with a cam ring which is movable to adjust the stroke of the variable displacement pump, and with a control valve device, achieved in that the control valve device is hydraulically connected to a control chamber and a compensation chamber, from which in opposite directions compressive forces are exerted on the lifting ring and their pressures or volumes are controlled by means of the control valve device.
  • the variable displacement pump is preferably designed as a vane pump with a rotor and vanes within the cam ring.
  • the variable displacement pump is designed in particular as a one-stroke hydraulic pump. Single stroke means that the variable displacement pump has a suction area and a pressure range, which are limited by the blades between the rotor and the lifting ring.
  • the cam ring is arranged, for example, between a compensation piston and a control piston.
  • the compensating piston is acted upon by the pressure from the compensation chamber.
  • the control piston is acted upon by the pressure from the control chamber.
  • the pressure from the two chambers is transferred to the cam ring via the two pistons.
  • About the pressure in the two chambers both a Aufregeln and a Abregein the variable displacement is possible.
  • control valve device comprises a control valve with a control valve piston which has a control control edge between a control pressure port and a system pressure port or a tank pressure port, via which the control chamber can be connected either to a system pressure or a tank pressure.
  • control pressure is controlled in the control chamber.
  • variable displacement pump has at least one secondary consumer control edge via which at least one secondary consumer can be connected to the system pressure. If the system pressure is too low, the connection between the secondary consumer and the system pressure is interrupted.
  • the secondary consumer control edge is arranged so that a supply of secondary consumers is ensured with hydraulic medium before the control control edges are effective.
  • variable displacement pump Another preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the control valve piston is acted upon at a second end with a secondary system pressure.
  • the former system pressure is also called primary system pressure or primary pressure.
  • secondary system pressure is referred to as secondary pressure or Abregeltik.
  • variable displacement pump is characterized in that the control valve piston at a first end with a primary system pressure is applied.
  • the primary system pressure is preferably the pressure provided at the outlet of the variable displacement pump.
  • variable displacement pump is characterized in that the control valve piston is acted upon at a first end with a control pressure.
  • the control pressure is provided, for example, by a control circuit.
  • the control pressure is, for example, the control pressure of a transmission in which the variable displacement pump according to the invention is installed.
  • variable displacement pump is characterized in that the control valve piston is acted upon at a first end with a control pressure.
  • the control pressure is provided, for example, by a control circuit.
  • variable displacement pump is characterized in that the control valve piston is acted upon at the first end with a spring force.
  • the spring force of the control valve piston is biased, for example, in a position in which the control chamber connected to the tank and the connection between the system pressure and the secondary consumer is interrupted.
  • variable displacement pump Another preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the control valve piston is acted upon at a second end with the system pressure.
  • the control valve piston is driven at its second end against the action of acting on its first end spring force with the system pressure.
  • variable displacement pump is characterized in that the control valve piston is acted upon at a first end with the tank pressure. As a result, movements of the control valve piston are possible in normal operation.
  • a further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the control valve piston is acted upon at the first end with a spring force. By the spring force of the control valve piston is biased, for example, in a position in which the control chamber connected to the tank pressure and the connection between the control chamber and the system pressure is interrupted.
  • a further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the control valve piston can be acted upon at a second end via a control valve with the system pressure.
  • the control valve is biased, for example by means of a spring, preferably in a position in which the control valve piston is not acted upon by the system pressure.
  • a connection between the second end of the control valve piston and the system pressure may be interrupted by, for example, the control valve.
  • the second end of the control valve piston can also be acted upon by a secondary consumer pressure when the connection to the system pressure is interrupted by the control valve.
  • variable displacement pump is characterized in that the control valve is designed as a 3/3-way valve with a connection connection, a system pressure connection and a secondary consumer pressure connection. Through the connection port, the control valve is connected to the second end of the control valve piston.
  • the control valve is preferably designed as a proportional valve.
  • variable displacement pump is characterized in that the control valve is designed as a 3/3-way valve with a system pressure port, a Maunoverdruckan gleich and a tank pressure port.
  • the control valve is connected to the system pressure, in particular the primary system pressure, via the system pressure connection.
  • the control valve is connected, for example, to a secondary consumer, in particular the secondary system pressure.
  • the control valve is connected to the tank pressure via the tank pressure connection, in particular the inlet pressure of the variable displacement pump.
  • the control valve comprises a control valve piston provided with two control edges, which is acted upon at a first end with a control pressure and at a second end with the system pressure. At its first end of the control valve piston is preferably additionally acted upon by a spring force. By the spring force of the control valve piston is biased to a position in which all connections of the control valve are closed by the control piston.
  • control valve is designed as a 2/2-way valve with a system pressure connection and a secondary consumer pressure connection.
  • the control valve comprises a control valve piston, which is preferably acted on at a first end with a control pressure and at a second end with the system pressure.
  • the control valve piston is preferably additionally acted upon by a spring force, by which the control piston is biased into a position in which the two ports of the control valve are closed.
  • the control valve is preferably designed as a proportional valve.
  • variable displacement pump is characterized in that the control valve piston is acted upon at a second end with a secondary consumer pressure.
  • the secondary consumer pressure is used to control the stroke of the variable displacement pump via the control valve.
  • variable displacement pump is characterized in that the control valve is designed as an inlet control valve or drain control valve.
  • control valve is designed as an inlet control valve or drain control valve.
  • variable displacement pump is characterized in that in the control chamber and / or the compensation chamber, a spring is arranged, which exerts a spring force on the lifting ring.
  • the spring force acts preferably alsregelnd, that is, the cam is adjusted by the spring force in the direction of increasing flow.
  • control valve piston is additionally acted upon by control pressure at a first end and spring force at a second end. This ensures that there is a linear relationship between the control pressure and the primary pressure.
  • a further preferred embodiment is characterized in that the control valve piston is additionally acted upon at a second end with control pressure and with Federkaft. This makes it possible to establish a linear relationship between the control pressure and the primary pressure.
  • variable displacement pump is preferably a vane pump with a rotor
  • wing slots which serve to guide wings, which are extendable from the wing slots radially outward in the direction of a stroke contour, which is provided on the cam ring.
  • the invention further relates to a method for operating an advance
  • variable pump The variable displacement pump according to the invention is particularly suitable for transmission applications.
  • Figure 1 shows an inlet control with a combined control piston.
  • Figure 2 shows an inlet control with an additional control valve.
  • Figure 3 shows a flow control with a combined control piston.
  • Figure 4 shows a flow control with an additional control valve.
  • FIG. 5 shows an inlet control with an additional control valve and a secondary consumer pressure.
  • FIG. 6 shows a sequence control with an additional control valve and a secondary consumer pressure.
  • a variable displacement pump 1 according to different embodiments in each case in a hydraulic system to supply different
  • variable displacement pump 1 serves to hydraulic medium, in particular hydraulic oil or transmission oil, from a
  • Hydraulic medium reservoir 4 which is also referred to as a tank, to several
  • the consumers 5, 6, 7 are each indicated by a throttle symbol. By means of corresponding tank symbols, it is indicated that the consumers 5, 6, 7 are connected to the hydraulic medium reservoir 4.
  • the consumer 5 is preferably a primary circuit of a transmission.
  • the consumer 6 is preferably a secondary circuit of the transmission.
  • the consumer 7 is preferably a lubrication circuit of the transmission or an internal combustion engine.
  • a pressure reducing valve 8 is connected between the consumers 6 and 7. The pressure reducing valve 8 is controlled via a control circuit 9.
  • the variable displacement pump 1 is designed as a vane pump with an adjustable cam ring 10.
  • a rotor is arranged with radially extending slots, in which wings are guided in the radial direction.
  • the wings lie with their radially outer ends to a stroke contour, which is provided on the inside of the cam ring 10.
  • variable displacement pump 1 When the rotor of the variable displacement pump 1 rotates in a drive direction of rotation indicated by an arrow, an increase in volume occurs in the region of a suction space between the rotor and the lifting ring 10, which causes the hydraulic medium to be drawn from the tank 4. At the same time it comes in a pressure range between the rotor and cam 10 to a volume reduction, which causes a conveying of the hydraulic medium to the consumers 5 to 7.
  • the delivery rate of the variable displacement pump 1 can be varied by adjusting the cam ring 10 relative to the rotor.
  • adjusting the cam ring 10 leads, for example a pivoting movement about a bearing surface, which may be provided on a housing or on a spacer ring of the variable displacement pump 1.
  • the cam ring 10 is disposed between a compensation piston and a control piston (not shown).
  • the compensating piston is acted upon at a piston surface facing away from the cam ring 10 with a compensating pressure which prevails in a compensation chamber 11.
  • the control piston is acted upon on a piston ring facing away from the cam 10 with a control pressure which prevails in a control chamber 12.
  • the two chambers 1 1, 12 are oppositely arranged so that forces are applied by the pressure prevailing in them via the piston on the lifting ring, which have opposite directions of action.
  • the compensation chamber 1 1 is preferably acted upon by a system pressure which is provided at the outlet of the variable displacement pump 1.
  • the compensation chamber 1 1 is connected via a connecting line 13 shown in dashed lines with the output of the variable displacement pump 1.
  • the control chamber 12 is connected via a control line 14 to a control valve 15.
  • the adjusting movement of the cam ring 10 depends on the operation of the variable displacement pump 1 from the pressures prevailing in the two chambers 1 1, 12.
  • the compensation chamber 1 1 is arranged on the right and the control chamber 12 on the left.
  • the compensation chamber 1 1 on the left and the control chamber 12 is arranged on the right.
  • a spring is additionally arranged, through which a Jerusalemregelnd acting spring force on the corresponding adjustment piston or the cam ring 10 is exercised.
  • the control pressure in the control chamber 12 is controlled by the control valve 15, via which the control chamber 12 can be connected depending on demand with the system pressure or the tank pressure. This results in a high dynamic, even at low system pressures, since throttling of the control lines can be omitted.
  • the pressurized surfaces of the compensation piston and the control piston are advantageously designed so that the control pressure corresponds to half the compensation pressure.
  • the control valve 15 comprises a control valve piston 16 which is movable in a valve bore back and forth to regulate the control pressure in the control chamber 12.
  • the control valve piston 16 is biased by a spring in its illustrated position.
  • control chamber 12 of the spring and the compensation chamber 1 1 is arranged opposite, so that the amount of oil to increase the stroke of the variable displacement pump 1 in the control chamber 12 is reduced and the amount of oil in the compensation chamber 1 1 is increased ,
  • the control chamber 12 is subjected to a higher pressure.
  • a first, left in Figure 1 end of the control valve piston 16 is acted upon via a control line 18 with the control pressure from the control circuit 9.
  • a second, in Figure 1 right end of the control valve piston 16 is acted upon via a control line 19 to the system pressure.
  • the tank line 22 is connected to a tank connection of the control valve 15.
  • a system pressure line 24 is connected to a system pressure connection of the control valve 15.
  • the control line 14 is connected to a control pressure connection of the control valve 15.
  • a sub-consumer pressure line 29 is connected to a sub-consumer pressure port of the control valve 15.
  • the secondary consumer pressure line 29 connects the control valve 15 with the consumers 6 and 7.
  • the control valve piston 16 has a first control control edge 26, a second
  • control valve 15 with the two control control edges 26 and 27 is also called
  • Two-edge controller designates. With the two-edge controller can advantageously be a preferred pressure ratio between the control and compensation pressure of about 1 to 2 are shown. This ensures that the control valve 15, as compared to a single-edge controller, the same high dynamics during down and up.
  • the two-edge controller has the advantage over a four-cornered controller that the two-edge controller is easier to control and less expensive to produce.
  • the first, left in Figure 2 end of the control valve piston 16 is acted upon via a tank pressure line 31 with tank pressure.
  • the second, in Figure 2 right end of the control valve piston 16 is acted upon via a connecting line 32 via a control valve 40 with the system pressure.
  • a tank pressure line 33 is connected to a tank pressure port of the control valve 15.
  • a system pressure line 34 is connected to a system pressure port of the control valve 15.
  • the control line 14 is connected to a control pressure connection of the control valve 15.
  • the control valve piston 16 has a first control control edge 36 and a second control control edge 37.
  • the control valve 15 is controlled via the connecting line 32 by the control valve 40.
  • the control valve 40 is designed as a 3/3-way valve with a system pressure connection, a Maunoverdruckan gleich and a connection for the connecting line 32.
  • a system pressure line 42 is connected to the system pressure port of the control valve 40.
  • a secondary consumer pressure line 44 is connected to the secondary consumer pressure port of the control valve 40.
  • Via a control line 46 a first, left in Figure 2 end of a control valve piston of the control valve 40 is acted upon by the control pressure of the control circuit 9.
  • a second, in Figure 2 right end of the control piston of the control valve 40 is acted upon via a control line 47 to the system pressure.
  • the consumers 6 and 7 are released or supplied with hydraulic medium by the control valve piston of the control valve 40. If the consumers 6 and 7 are sufficiently supplied with hydraulic medium, then the system pressure is switched via the connecting line 32 to the second, in Figure 2 right end of the control valve piston 16 of the control valve 15 at a further increasing system pressure.
  • the connection between the control chamber 12 and the tank pressure on the first control edge 36 of the control valve piston 16 is closed.
  • the control chamber 12 is connected to the system pressure.
  • the admission of the control chamber 12 with the system pressure Abregein the variable displacement pump 1 is effected.
  • control control chamber 12 and the compensation chamber 1 1 are arranged opposite to Figure 1 reversed.
  • a tank pressure line 51 extends to a Tankdruckan- connection of the control valve 15.
  • a tank pressure line 52 connects a spring chamber, in which a spring is arranged, with the tank pressure.
  • system pressure lines 54 and 55 extend to two system pressure connections of the control valve 15.
  • a secondary consumer pressure line 58 is connected to a secondary consumer pressure connection of the control valve 15.
  • the stroke of the variable displacement pump 1 decreases when the volume or the pressure in the control chamber 12 decreases and / or the volume or the pressure in the compensation chamber 1 1 increases.
  • control chamber 12 in contrast to the embodiment shown in Figure 2, is connected at switched or regulated system pressure on the Regel mortkante 37 with the tank pressure to reduce the stroke of the variable.
  • control piston 16 via the connecting line 32 by the proportional control valve 40 with applied to the system pressure.
  • the control chamber 12 via the control valve control edge 36 is increasingly connected to the system pressure to increase the stroke of the variable displacement pump 1.
  • FIGS. 5 and 6 show similar representations as in FIGS. 2 and 4.
  • the second, right-hand end of the control valve piston 16 of the control valve 15 is acted upon via a connecting line 62 with the secondary consumer pressure which prevails in a secondary consumer pressure line 64.
  • the secondary consumer pressure line 64 serves to supply the consumers 6 and 7 with hydraulic medium.
  • the secondary consumer pressure line 64 can via a control valve 70 with the
  • the control valve 70 is designed as a 2/2-way valve with a system pressure port and a Maunoverdruckan gleich.
  • the control valve 70 comprises a control valve piston which is controlled via a control line 71 with the control pressure of the control circuit 9. At its opposite end, the control valve piston of the control valve 70 is controlled via a control line 72 to the system pressure.
  • a system pressure line 73 is connected to the system pressure port of the control valve 70.
  • a secondary consumer pressure line 74 is connected, which starts from the secondary consumer pressure line 64.
  • FIGS. 7 and 8 Exemplary embodiments are shown in FIGS. 7 and 8, in which elements of the exemplary embodiments from FIGS. 1 and 4 are combined with one another and with further features. To designate the same or similar parts, the same reference numerals are used. In order to avoid repetition, the following will mainly deal with the differences between the individual embodiments.
  • a first end, left in FIG. 7, of the control valve piston 16 is provided with a spring force and via a control line 78 subjected to the system pressure which is provided at the output of the variable displacement pump 1 and which is also referred to as the primary system pressure.
  • a second, in Figure 7 right end of the control valve piston 16 is connected via a control line 79 to the secondary consumer pressure line 44.
  • the secondary consumer pressure line 44 and the control line 79 the second end of the control valve piston 16 is acted upon by a secondary system pressure, which is provided in the secondary consumer pressure line for a secondary consumer.
  • the control valve 15 shown in Figure 7 comprises a control pressure port to which the control pressure line 14 is connected, a tank pressure port to which a tank pressure line 80 is connected, and a system pressure port to which a system pressure line 82 is connected. Via the system pressure line 82, the control valve is connected to the primary system pressure.
  • the control valve 15 is preceded by a control valve 84, which is similar to the control valve 40 of Figure 4.
  • a control valve 84 which is similar to the control valve 40 of Figure 4.
  • the system pressure line 42 and the secondary consumer pressure line 44 is connected.
  • the control valve 84 as a third connection to a tank pressure port to which a tank pressure line 85 is connected.
  • the control valve 84 is connected to the inlet pressure of the variable displacement pump 1, which corresponds to the tank pressure.
  • the control valve 84 is, as the control valve 40, driven via the control lines 46 and 47.
  • the control valve 15 with the primary system pressure which is also referred to as primary pressure
  • the secondary consumer pressure from the secondary consumer pressure line 44 which is also referred to as a secondary system pressure or secondary pressure.
  • the primary system pressure is used to adapt the desired pressure level.
  • the primary system pressure is applied via the control line 78 to a smaller area at the left end of the control valve piston 16 in FIG. 7 in a direction opposite to the secondary pressure, which acts on the right end of the control valve piston 16 in FIG.
  • the secondary pressure acts via the control line 79 on a larger surface of the control valve piston sixteenth
  • FIG. 8 The embodiment shown in Figure 8 is similar to the embodiment shown in Figure 7. To designate the same or similar parts, the same reference numerals are used.
  • the left end of the control valve piston 16 is driven in contrast to the previous embodiment in addition to the spring force via a control line 92 with the control pressure of the control circuit 9.
  • the control pressure of the control circuit 9 and the secondary pressure of the secondary consumer pressure line 44 act in opposite directions on the two ends of the control valve piston sixteenth
  • the target pressure setting is carried out by the control pressure of the control circuit 9.
  • the control valve piston 16 is connected via the control line 79 to the control circuit 9.
  • the control pressure causes a force on the control valve piston 16 and generates an additional reaction to the control valve piston 16 in the direction "Avemregeln". This has the advantage that the pump can steplessly adjust the primary pressure of the transmission itself.
  • control chamber 12 is connected to the tank pressure via the second control control edge 37 when the system pressure is switched or regulated in order to reduce the stroke of the variable displacement pump 1.
  • the control valve piston 16 is acted upon via the control line 14 by the proportional regulating valve 15 with the control pressure of the control circuit 9.
  • the control valve piston 16 is acted upon at its second end via the line 90 with the control pressure. With increasing system pressure, this results in an additional effect of the control pressure on the control valve piston 16 and thus a reaction to the control valve piston 16 in the direction "Abregein".
  • the thus caused adjustment of the cam ring of the variable displacement pump 1 has a reduction of the pump stroke result.
  • the control chamber 12 is increasingly pressurized with system pressure via the first control control edge 36, thus producing an increase in the pump stroke. This ensures that there is a linear relationship between the control pressure and the primary pressure and thus a higher control stability.
  • FIG. 10 shows a further embodiment, a so-called supply control, of the invention.
  • the compensation chamber 1 1 is spring-loaded and connected via the connecting line 13 to the system pressure.
  • the control chamber 12 is connected via the first control edge 36 of the control valve piston 16 to the tank pressure.
  • the control pressure acts via the control line 91 on the control valve piston 16, so that this undergoes an additional component in the direction "Aufregeln”. If the system pressure rises, the control valve piston 16 is moved to tion "Abregein" moves and connected via the second control edge 37 of the control valve piston 16, the control chamber 12 with the system pressure to reduce the stroke of the variable displacement pump 1. This can be a linear relationship between the control pressure and the primary pressure produce and thereby achieve a higher control stability.

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  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstellpumpe zur geregelten Versorgung von mehreren Verbrauchern, mit einem Hubring, der bewegbar ist, um den Hub der Verstellpumpe zu verstellen, und mit einer Regelventileinrichtung. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Regelventileinrichtung hydraulisch mit einer Regelkammer und einer Kompensationskammer verbunden ist, aus denen in entgegengesetzten Richtungen Druckkräfte auf den Hubring ausgeübt werden und deren Drücke beziehungsweise Volumina mit Hilfe der Regelventileinrichtung gesteuert werden.

Description

Verstellpumpe
Die Erfindung betrifft eine Verstell pumpe zur geregelten Versorgung von mehreren Verbrauchern, mit einem Hubring, der bewegbar ist, um den Hub der Verstellpumpe zu verstellen, und mit einer Regelventileinrichtung.
Aufgabe der Erfindung ist es, die geregelte Versorgung von mehreren Verbrauchern mit einer Verstellpumpe, die einen Hubring, der bewegbar ist, um den Hub der Verstellpumpe zu verstellen, und eine Regelventileinrichtung umfasst, zu vereinfachen.
Die Aufgabe ist bei einer Verstellpumpe zur geregelten Versorgung von mehreren Verbrauchern, mit einem Hubring, der bewegbar ist, um den Hub der Verstellpumpe zu verstellen, und mit einer Regelventileinrichtung, dadurch gelöst, dass die Regelventileinrichtung hydraulisch mit einer Regelkammer und einer Kompensationskammer verbunden ist, aus denen in entgegengesetzten Richtungen Druckkräfte auf den Hubring ausgeübt werden und deren Drücke beziehungsweise Volumina mit Hilfe der Regelventileinrichtung gesteuert werden. Die Verstellpumpe ist vorzugsweise als Flügelzellenpumpe mit einem Rotor und Flügeln innerhalb des Hubrings ausgeführt. Die Verstellpumpe ist insbesondere als einhubige Hydraulikpumpe ausgeführt. Einhubig bedeutet, dass die Verstellpumpe einen Saugbereich und einen Druckbereich aufweist, die zwischen Rotor und Hubring von den Flügeln begrenzt werden. Wenn sich der Rotor dreht, wird im Saugbereich Hydraulikmedium angesaugt, das im Hubbereich mit Druck beaufschlagt wird. Der Hubring ist zum Beispiel zwischen einem Kompensationskolben und einem Regelkolben angeordnet. Der Kompensationskolben wird mit dem Druck aus der Kompensationskammer beaufschlagt. Der Regelkolben wird mit dem Druck aus der Regelkammer beaufschlagt. Über die beiden Kolben wird der Druck aus den beiden Kammern auf den Hubring übertragen. Über den Druck in den beiden Kammern wird sowohl ein Aufregeln als auch ein Abregein der Verstellpumpe ermöglicht. Beim Aufregeln wird der Hubring in Richtung zunehmender Fördermenge verstellt. Beim Abregein wird der Hubring in Richtung abnehmender Fördermenge verstellt. Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Regelventileinrichtung kann die Verstelldynamik beim Aufregeln und/oder Abregein erheblich verbessert werden. Dar- über hinaus werden unerwünschte Verluste im Betrieb der Verstellpumpe minimiert, wodurch Energie eingespart werden kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung ein Regelventil mit einem Regelventilkolben umfasst, der zwischen einem Regeldruckanschluss und einem Systemdruckanschluss beziehungsweise einem Tankdruckanschluss jeweils eine Regelsteuerkante aufweist, über welche die Regelkammer entweder mit einem Systemdruck oder mit einem Tankdruck verbunden werden kann. Über das Regelventil wird der Regeldruck in der Regelkammer gesteuert. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Regelventils ergibt sich auch bei geringen Systemdrücken eine hohe Dynamik, da eine ansonsten notwendige Drosselung in Steuerleitungen entfallen kann. Zudem wird lediglich beim Verstellen des Hubes der Verstellpumpe Hydraulikmedium über den Tankdruckanschluss in dem Tank abgelassen, so dass der Verlust bei konstantem Hub der Verstellpumpe minimal wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben mindestens eine Nebenverbrauchersteu- erkante aufweist, über die mindestens ein Nebenverbraucher mit dem Systemdruck verbunden werden kann. Wenn der Systemdruck zu gering ist, wird die Verbindung zwischen dem Nebenverbraucher und dem Systemdruck unterbrochen. Die Neben- verbrauchersteuerkante ist dabei so angeordnet, dass eine Versorgung des Nebenverbrauchers mit Hydraulikmedium sichergestellt wird, bevor die Regelsteuerkanten wirksam werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben an einem zweiten Ende mit einem sekundären Systemdruck beaufschlagt ist. Der erstgenannte Systemdruck wird auch als primärer Systemdruck oder als Primärdruck bezeichnet. Analog wird der sekundäre Systemdruck als Sekundärdruck oder Abregeldruck bezeichnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben an einem ersten Ende mit einem primä- ren Systemdruck beaufschlagt ist. Bei dem primären Systemdruck handelt es sich vorzugsweise um den Druck, der am Ausgang der Verstellpumpe bereitgestellt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben an einem ersten Ende mit einem Steuerdruck beaufschlagt ist. Der Steuerdruck wird zum Beispiel durch einen Steuerkreis bereitgestellt. Bei dem Steuerdruck handelt es sich zum Beispiel um den Steuerdruck eines Getriebes, in welches die erfindungsgemäße Verstellpumpe eingebaut ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben an einem ersten Ende mit einem Steuerdruck beaufschlagt ist. Der Steuerdruck wird zum Beispiel durch einen Steuerkreis bereitgestellt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben an dem ersten Ende mit einer Federkraft beaufschlagt ist. Durch die Federkraft wird der Regelventilkolben zum Beispiel in eine Stellung vorgespannt, in welcher die Regelkammer mit dem Tank verbunden sowie die Verbindung zwischen dem Systemdruck und dem Nebenverbraucher unterbrochen ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben an einem zweiten Ende mit dem Systemdruck beaufschlagt ist. Der Regelventilkolben wird an seinem zweiten Ende gegen die Wirkung der an seinem ersten Ende angreifenden Federkraft mit dem Systemdruck angesteuert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben an einem ersten Ende mit dem Tankdruck beaufschlagt ist. Dadurch werden Bewegungen des Regelventilkolbens im Regelbetrieb ermöglicht. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben an dem ersten Ende mit einer Federkraft beaufschlagt ist. Durch die Federkraft wird der Regelventilkolben zum Beispiel in eine Stellung vorgespannt, in welcher die Regelkammer mit dem Tankdruck verbunden und die Verbindung zwischen der Regelkammer und dem Systemdruck unterbrochen ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben an einem zweiten Ende über ein Steuerventil mit dem Systemdruck beaufschlagbar ist. Das Steuerventil ist, zum Beispiel mit Hilfe einer Feder, vorzugsweise in eine Stellung vorgespannt, in welcher der Regelventilkolben nicht mit dem Systemdruck beaufschlagt wird. Eine Verbindung zwischen dem zweiten Ende des Regelventilkolbens und dem Systemdruck kann zum Beispiel durch das Steuerventil unterbrochen sein. Das zweite Ende des Regelventilkolbens kann aber auch mit einem Nebenverbraucherdruck beaufschlagt sein, wenn die Verbindung zum Systemdruck durch das Steuerventil unterbrochen ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil als 3/3-Wegeventil mit einem Verbindungsan- schluss, einem Systemdruckanschluss und einem Nebenverbraucherdruckanschluss ausgeführt ist. Über den Verbindungsanschluss ist das Steuerventil mit dem zweiten Ende des Regelventilkolbens verbunden. Das Steuerventil ist vorzugsweise als Proportionalventil ausgeführt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil als 3/3-Wegeventil mit einem Systemdruckanschluss, einem Nebenverbraucherdruckanschluss und einem Tankdruckanschluss ausgeführt ist. Über den Systemdruckanschluss ist das Steuerventil an den Systemdruck, insbesondere den primären Systemdruck, angeschlossen. Über den Nebenverbraucherdruckanschluss ist das Steuerventil zum Beispiel an einen Nebenverbraucher, insbesondere den sekundären Systemdruck, angeschlossen. Über den Tankdruckanschluss ist das Steuerventil an den Tankdruck, insbesondere den Eingangsdruck der Verstellpumpe, angeschlossen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil einen mit zwei Steuerkanten versehenen Steuerventilkolben umfasst, der an einem ersten Ende mit einem Steuerdruck und an einem zweiten Ende mit dem Systemdruck beaufschlagt ist. An seinem ersten Ende ist der Steuerventilkolben vorzugsweise zusätzlich mit einer Federkraft beaufschlagt. Durch die Federkraft wird der Steuerventilkolben in eine Stellung vorgespannt, in welcher alle Anschlüsse des Steuerventils durch den Steuerkolben verschlossen sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil als 2/2-Wegeventil mit einem Systemdruckan- schluss und einem Nebenverbraucherdruckanschluss ausgeführt ist. Das Steuerventil umfasst einen Steuerventilkolben, der an einem ersten Ende vorzugsweise mit einem Steuerdruck und an einem zweiten Ende mit dem Systemdruck beaufschlagt ist. An seinem ersten Ende ist der Steuerventilkolben vorzugsweise zusätzlich mit einer Federkraft beaufschlagt, durch welche der Steuerkolben in eine Stellung vorgespannt wird, in welcher die beiden Anschlüsse des Steuerventils geschlossen sind. Das Steuerventil ist vorzugsweise als Proportionalventil ausgeführt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben an einem zweiten Ende mit einem Nebenverbraucherdruck beaufschlagt ist. Der Nebenverbraucherdruck wird verwendet, um den Hub der Verstellpumpe über das Regelventil zu steuern.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil als Zulaufregelventil oder Ablaufregelventil ausgeführt ist. Die vorab beschriebenen Ausführungsbeispiele ermöglichen eine Zulaufregelung oder eine Ablaufregelung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Regelkammer und/oder der Kompensationskammer eine Feder angeordnet ist, die eine Federkraft auf den Hubring ausübt. Die Federkraft wirkt vorzugsweise aufregelnd, das heißt der Hubring wird durch die Federkraft in Richtung zunehmender Fördermenge verstellt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben an einem ersten Ende zusätzlich mit Regeldruck und an einem zweiten Ende mit Federkraft beaufschlagt wird. Dadurch wird erreicht, dass sich ein linearer Zusammenhang zwischen dem Regeldruck und dem Primärdruck ergibt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben an einem zweiten Ende zusätzlich mit Regeldruck und mit Federkaft beaufschlagt wird. Hiermit lässt sich ein linearer Zusammenhang zwischen dem Regeldruck und dem Primärdruck herstellen.
Die Verstellpumpe ist vorzugsweise als Flügelzellenpumpe mit einem Rotor
ausgeführt, der radial verlaufende Flügelschlitze aufweist, die zur Führung von Flügeln dienen, die aus den Flügelschlitzen radial nach außen in Richtung einer Hubkontur ausfahrbar sind, die an dem Hubring vorgesehen ist.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer vorab
beschriebenen Verstellpumpe. Die erfindungsgemäße Verstellpumpe eignet sich besonders für Getriebeanwendungen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Gleiche oder ähnliche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In den Figuren 1 bis 10 sind verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verstellpumpe jeweils in Form eines Hydraulikschaltplans dargestellt.
Figur 1 zeigt eine Zulaufregelung mit einem kombinierten Regelkolben. Figur 2 zeigt eine Zulaufregelung mit einem zusätzlichen Steuerventil. Figur 3 zeigt eine Ablaufregelung mit einem kombinierten Regelkolben. Figur 4 zeigt eine Ablaufregelung mit einem zusätzlichen Steuerventil. Figur 5 zeigt eine Zulaufregelung mit einem zusätzlichen Steuerventil und einem Nebenverbraucherdruck. Figur 6 zeigt eine Ablaufregelung mit einem zusätzlichen Steuerventil und einem Nebenverbraucherdruck. In den Figuren 1 bis 10 ist eine Verstell pumpe 1 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen jeweils in einem Hydrauliksystem zur Versorgung unterschiedlicher
Verbraucher mit Hydraulikmedium vereinfacht dargestellt. Die Verstellpumpe 1 dient dazu, Hydraulikmedium, insbesondere Hydrauliköl oder Getriebeöl, aus einem
Hydraulikmediumreservoir 4, das auch als Tank bezeichnet wird, zu mehreren
Verbrauchern 5, 6, 7 zu fördern.
Die Verbraucher 5, 6, 7 sind jeweils durch ein Drosselsymbol angedeutet. Durch entsprechende Tanksymbole ist angedeutet, dass die Verbraucher 5, 6, 7 mit dem Hydraulikmediumreservoir 4 verbunden sind. Bei dem Verbraucher 5 handelt es sich vorzugsweise um einen Primärkreis eines Getriebes. Bei dem Verbraucher 6 handelt es sich vorzugsweise um einen Sekundärkreis des Getriebes.
Bei dem Verbraucher 7 handelt es sich vorzugsweise um einen Schmierkreis des Getriebes beziehungsweise einer Brennkraftmaschine. Ein Druckreduzierventil 8 ist zwischen die Verbraucher 6 und 7 geschaltet. Das Druckreduzierventil 8 wird über einen Steuerkreis 9 angesteuert.
Die Verstellpumpe 1 ist als Flügelzellenpumpe mit einem verstellbaren Hubring 10 ausgeführt. Innerhalb des Hubrings 10 ist ein Rotor mit radial verlaufenden Schlitzen angeordnet, in denen Flügel in radialer Richtung geführt sind. Die Flügel liegen mit ihren radial äußeren Enden an einer Hubkontur an, die innen an dem Hubring 10 vorgesehen ist.
Wenn sich der Rotor der Verstellpumpe 1 in einer durch einen Pfeil angedeuteten Antriebsdrehrichtung dreht, dann kommt es im Bereich eines Saugraums zwischen Rotor und Hubring 10 zu einer Volumenvergrößerung, die ein Ansaugen des Hydraulikmediums aus dem Tank 4 bewirkt. Gleichzeitig kommt es in einem Druckbereich zwischen Rotor und Hubring 10 zu einer Volumenverkleinerung, die ein Fördern des Hydraulikmediums zu den Verbrauchern 5 bis 7 bewirkt.
Die Fördermenge der Verstellpumpe 1 kann variiert werden, indem der Hubring 10 relativ zu dem Rotor verstellt wird. Beim Verstellen führt der Hubring 10 zum Beispiel eine Schwenkbewegung um eine Auflagefläche aus, die an einem Gehäuse oder an einem Distanzring der Verstellpumpe 1 vorgesehen sein kann.
Der Hubring 10 ist zwischen einem Kompensationskolben und einem Regelkolben angeordnet (nicht dargestellt). Der Kompensationskolben ist an einer dem Hubring 10 abgewandten Kolbenfläche mit einem Kompensationsdruck beaufschlagt, der in einer Kompensationskammer 1 1 herrscht. Der Regelkolben ist an einer dem Hubring 10 abgewandten Kolbenfläche mit einem Regeldruck beaufschlagt, der in einer Regelkammer 12 herrscht. Die beiden Kammern 1 1 , 12 sind entgegengesetzt so angeordnet, dass durch die in ihnen herrschenden Drücke über die Kolben auf den Hubring Kräfte aufgebracht werden, die entgegengesetzte Wirkrichtungen aufweisen.
Die Kompensationskammer 1 1 ist vorzugsweise mit einem Systemdruck beaufschlagt, der am Ausgang der Verstellpumpe 1 bereitgestellt wird. Die Kompensationskammer 1 1 ist über eine gestrichelt dargestellte Verbindungsleitung 13 mit dem Ausgang der Verstellpumpe 1 verbunden. Die Regelkammer 12 ist über eine Regelleitung 14 an ein Regelventil 15 angeschlossen.
Die Verstellbewegung des Hubrings 10 hängt im Betrieb der Verstellpumpe 1 von den Drücken ab, die in den beiden Kammern 1 1 , 12 herrschen. Bei den in den Figuren 1 , 2 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Kompensationskammer 1 1 rechts und die Regelkammer 12 links angeordnet. Bei den in den Figuren 3, 4 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Kompensationskammer 1 1 dagegen links und die Regelkammer 12 rechts angeordnet. In der jeweils rechts angeordneten Kammer ist zusätzlich eine Feder angeordnet, durch die eine aufregelnd wirkende Federkraft auf den entsprechenden Verstell kolben beziehungsweise den Hubring 10 ausgeübt wird.
Der Regeldruck in der Regelkammer 12 wird über das Regelventil 15 gesteuert, über das die Regelkammer 12 bedarfsabhängig mit dem Systemdruck oder dem Tankdruck verbunden werden kann. Dadurch ergibt sich eine hohe Dynamik, und zwar auch bei geringen Systemdrücken, da eine Drosselung der Steuerleitungen entfallen kann. Die mit Druck beaufschlagten Flächen des Kompensationskolbens und des Regelkolbens sind vorteilhaft so ausgelegt, dass der Regeldruck dem halben Kompensationsdruck entspricht. Zudem wird lediglich beim Verstellen des Hubes der Verstellpumpe 1 Hydraulikmedium, insbesondere Getriebeöl, über eine Tankleitung 22 in den Tank abgelassen, so dass bei konstantem Hub der Verstellpumpe 1 der Verlust minimal ist.
Das Regelventil 15 umfasst einen Regelventilkolben 16, der in einer Ventilbohrung hin und her bewegbar ist, um den Regeldruck in der Regelkammer 12 zu regeln. Der Regelventilkolben 16 ist mit Hilfe einer Feder in seine dargestellte Stellung vorgespannt.
Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführung der Verstellpumpe 1 ist die Regelkammer 12 der Feder und der Kompensationskammer 1 1 gegenüber angeordnet, so dass die Ölmenge zum Erhöhen des Hubes der Verstellpumpe 1 in der Regelkammer 12 verringert und die Ölmenge in der Kompensationskammer 1 1 erhöht wird. Zum Verringern des Hubes der Verstellpumpe 1 wird die Regelkammer 12 mit einem höheren Druck beaufschlagt.
Ein erstes, in Figur 1 linkes Ende des Regelventilkolbens 16 ist über eine Steuerleitung 18 mit dem Steuerdruck aus dem Steuerkreis 9 beaufschlagt. Ein zweites, in Figur 1 rechtes Ende des Regelventilkolbens 16 ist über eine Steuerleitung 19 mit dem Systemdruck beaufschlagt. Die Tankleitung 22 ist an einen Tankanschluss des Regelventils 15 angeschlossen. Eine Systemdruckleitung 24 ist an einen Systemdruckan- schluss des Regelventils 15 angeschlossen. Die Regelleitung 14 ist an einen Regel- druckanschluss des Regelventils 15 angeschlossen. Eine Nebenverbraucherdruckleitung 29 ist an einen Nebenverbraucherdruckanschluss des Regelventils 15 angeschlossen. Die Nebenverbraucherdruckleitung 29 verbindet das Regelventil 15 mit den Verbrauchern 6 und 7.
Der Regelventilkolben 16 weist eine erste Regelsteuerkante 26, eine zweite
Regelsteuerkante 27 und eine Nebenverbrauchersteuerkante 28 auf. Über die Nebenverbrauchersteuerkante 28 wird sichergestellt, dass die Verbraucher 6 und 7 mit Hydraulikmedium versorgt werden. Wenn der Systemdruck, nachdem die Verbraucher 6 und 7 mit Hydraulikmedium versorgt sind, weiter ansteigt, dann wird über die erste Regelsteuerkante 26 zunächst die Verbindung der Regelkammer 12 mit dem Tank geschlossen und die Regelkammer 12 über die zweite Regelsteuerkante 27 mit dem Systemdruck verbunden.
Das Regelventil 15 mit den zwei Regelsteuerkanten 26 und 27 wird auch als
Zweikantenregler bezeichnet. Mit dem Zweikantenregler kann vorteilhaft ein bevorzugtes Druckverhältnis zwischen Regel- und Kompensationsdruck von etwa 1 zu 2 dargestellt werden. Dadurch wird erreicht, dass das Regelventil 15, im Vergleich zu einem Einkantenregler, beim Ab- und Aufregeln die gleiche hohe Dynamik aufweist. Der Zweikantenregler hat gegenüber einem Vierkantenregler den Vorteil, dass der Zweikantenregler einfacher beherrschbar und kostengünstiger herstellbar ist.
In Figur 2 ist das erste, in Figur 2 linke Ende des Regelventilkolbens 16 über eine Tankdruckleitung 31 mit Tankdruck beaufschlagt. Das zweite, in Figur 2 rechte Ende des Regelventilkolbens 16 ist über eine Verbindungsleitung 32 über ein Steuerventil 40 mit dem Systemdruck beaufschlagbar. Eine Tankdruckleitung 33 ist an einen Tankdruckanschluss des Regelventils 15 angeschlossen. Eine Systemdruckleitung 34 ist an einen Systemdruckanschluss des Regelventils 15 angeschlossen. Die Regelleitung 14 ist an einen Regeldruckanschluss des Regelventils 15 angeschlossen. Der Regelventilkolben 16 weist eine erste Regelsteuerkante 36 und eine zweite Regelsteuerkante 37 auf.
Das Regelventil 15 ist über die Verbindungsleitung 32 durch das Steuerventil 40 angesteuert. Das Steuerventil 40 ist als 3/3-Wegeventil mit einem Systemdruckanschluss, einem Nebenverbraucherdruckanschluss und einem Anschluss für die Verbindungsleitung 32 ausgeführt. An den Systemdruckanschluss des Steuerventils 40 ist eine Systemdruckleitung 42 angeschlossen. An den Nebenverbraucherdruckanschluss des Steuerventils 40 ist eine Nebenverbraucherdruckleitung 44 angeschlossen. Über eine Steuerleitung 46 ist ein erstes, in Figur 2 linkes Ende eines Steuerventilkolbens des Steuerventils 40 mit dem Steuerdruck des Steuerkreises 9 beaufschlagt. Ein zweites, in Figur 2 rechtes Ende des Steuerkolbens des Steuerventils 40 ist über eine Steuerleitung 47 mit dem Systemdruck beaufschlagt. Bei steigendem Systemdruck werden durch den Steuerventilkolben des Steuerventils 40 zu-nächst die Verbraucher 6 und 7 freigeschaltet beziehungsweise mit Hydraulikmedium versorgt. Wenn die Verbraucher 6 und 7 ausreichend mit Hydraulikmedium versorgt sind, dann wird bei weiter steigendem Systemdruck der Systemdruck über die Verbindungsleitung 32 auf das zweite, in Figur 2 rechte Ende des Regelventilkolbens 16 des Regelventils 15 geschaltet.
Bei steigendem, freigeschaltetem Systemdruck wird die Verbindung zwischen der Regelkammer 12 und dem Tankdruck über die erste Regelsteuerkante 36 des Regelventilkolbens 16 geschlossen. Über die zweite Regelsteuerkante 37 wird die Regelkammer 12 mit dem Systemdruck verbunden. Über die Beaufschlagung der Regelkammer 12 mit dem Systemdruck wird ein Abregein der Verstellpumpe 1 bewirkt. Wenn der auf das zweite, in Figur 2 rechte Ende des Regelventilkolbens 16 wirkende Systemdruck sinkt, dann wird die zweite Regelsteuerkante 37 zum Systemdruck geschlossen und die erste Regelsteuerkante 36 zum Tank geöffnet.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Regelsteuerkammer 12 und die Kompensationskammer 1 1 gegenüber Figur 1 vertauscht angeordnet. Von der Tankdruckleitung 22 erstreckt sich eine Tankdruckleitung 51 zu einem Tankdruckan- schluss des Regelventils 15. Eine Tankdruckleitung 52 verbindet einen Federraum, in welchem eine Feder angeordnet ist, mit dem Tankdruck. Von der Systemdruckleitung 24 erstrecken sich Systemdruckleitungen 54 und 55 zu zwei Systemdruckanschlüssen des Regelventils 15. Eine Nebenverbraucherdruckleitung 58 ist an einen Neben- verbraucherdruckanschluss des Regelventils 15 angeschlossen. Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel verringert sich der Hub der Verstellpumpe 1 , wenn das Volumen beziehungsweise der Druck in der Regelkammer 12 sinkt und/oder das Volumen beziehungsweise der Druck in der Kompensationskammer 1 1 steigt.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird, im Unterschied zu dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, die Regelkammer 12 bei geschaltetem oder geregeltem Systemdruck über die Regelsteuerkante 37 mit dem Tankdruck verbunden, um den Hub der Verstellpumpe 1 zu verringern. Dabei wird der Regelkolben 16 über die Verbindungsleitung 32 durch das proportional regelnde Steuerventil 40 mit dem Systemdruck beaufschlagt. Analog wird bei sinkendem, auf den Regelventilkolben 16 geschaltetem Systemdruck die Regelkammer 12 über die Regelventilsteuerkante 36 zunehmend mit dem Systemdruck verbunden, um den Hub der Verstellpumpe 1 zu vergrößern.
In den Figuren 5 und 6 sind ähnliche Darstellungen wie in den Figuren 2 und 4 dargestellt. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist bei den in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen das zweite, in den Figuren 5 und 6 rechte Ende des Regelventilkolbens 16 des Regelventils 15 über eine Verbindungsleitung 62 mit dem Nebenverbraucherdruck beaufschlagt, der in einer Nebenverbraucherdruckleitung 64 herrscht. Die Nebenverbraucherdruckleitung 64 dient dazu, die Verbraucher 6 und 7 mit Hydraulikmedium zu versorgen.
Die Nebenverbraucherdruckleitung 64 kann über ein Steuerventil 70 mit dem
Systemdruck beaufschlagt werden. Das Steuerventil 70 ist als 2/2-Wegeventil mit einem Systemdruckanschluss und einem Nebenverbraucherdruckanschluss ausgeführt. Das Steuerventil 70 umfasst einen Steuerventilkolben, der über eine Steuerleitung 71 mit dem Steuerdruck des Steuerkreises 9 angesteuert wird. An seinem gegenüberliegenden Ende ist der Steuerventilkolben des Steuerventils 70 über eine Steuerleitung 72 mit dem Systemdruck angesteuert. An den Systemdruckanschluss des Steuerventils 70 ist eine Systemdruckleitung 73 angeschlossen. An den Nebenverbraucherdruckanschluss des Steuerventils 70 ist eine Nebenverbraucherdruckleitung 74 angeschlossen, die von der Nebenverbraucherdruckleitung 64 ausgeht.
In den Figuren 7 und 8 sind Ausführungsbeispiele dargestellt, in denen Elemente der Ausführungsbeispiele aus den Figuren 1 und 4 miteinander und mit weiteren Merkmalen kombiniert sind. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird im Folgenden hauptsächlich auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen eingegangen.
Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein erstes, in Figur 7 linkes Ende des Regelventilkolbens 16 mit einer Federkraft und über eine Steuerleitung 78 mit dem Systemdruck beaufschlagt, der am Ausgang der Verstellpumpe 1 bereitgestellt und der auch als primärer Systemdruck bezeichnet wird. Ein zweites, in Figur 7 rechtes Ende des Regelventilkolbens 16 ist über eine Steuerleitung 79 an die Nebenverbraucherdruckleitung 44 angeschlossen. Über die Nebenverbraucherdruckleitung 44 und die Steuerleitung 79 wird das zweite Ende des Regelventilkolbens 16 mit einem sekundären Systemdruck beaufschlagt, der in der Nebenverbraucherdruckleitung für einen Nebenverbraucher bereitgestellt wird.
Das in Figur 7 dargestellte Regelventil 15 umfasst einen Regeldruckanschluss, an den die Regeldruckleitung 14 angeschlossen ist, einen Tankdruckanschluss, an den eine Tankdruckleitung 80 angeschlossen ist, und einen Systemdruckanschluss, an den eine Systemdruckleitung 82 angeschlossen ist. Über die Systemdruckleitung 82 ist das Regelventil an den primären Systemdruck angeschlossen.
Dem Regelventil 15 ist ein Steuerventil 84 vorgeschaltet, das dem Steuerventil 40 aus Figur 4 ähnelt. An das Steuerventil 84 sind, wie bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel, die Systemdruckleitung 42 und die Nebenverbraucherdruckleitung 44 angeschlossen. Im Unterschied zu dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Steuerventil 84 als dritten Anschluss einen Tankdruckanschluss auf, an den eine Tankdruckleitung 85 angeschlossen ist. Über die Tankdruckleitung 85 ist das Steuerventil 84 an den Eingangsdruck der Verstellpumpe 1 angeschlossen, der dem Tankdruck entspricht. Das Steuerventil 84 wird, wie das Steuerventil 40, über die Steuerleitungen 46 und 47 angesteuert.
Über das Steuerventil 84 ist das Regelventil 15 mit dem primären Systemdruck, der auch als Primärdruck bezeichnet wird, oder mit dem Nebenverbraucherdruck aus der Nebenverbraucherdruckleitung 44 beaufschlagbar, der auch als sekundärer Systemdruck oder Sekundärdruck bezeichnet wird. Darüber hinaus ist das Regelventil 15, insbesondere das in Figur 7 rechte Ende des Regelventilkolbens 16, über das Steuerventil 84 mit dem Tankdruck beziehungsweise dem Eingangsdrucks der Verstellpumpe 1 beaufschlagbar. Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der primäre Systemdruck zur Anpassung des Solldruckniveaus genutzt. Der primäre Systemdruck wird über die Steuerleitung 78 an einer kleineren Fläche an dem in Figur 7 linken Ende des Regelventilkolbens 16 in einer dem Sekundärdruck entgegengesetzten Richtung aufgebracht, der auf das in Figur 7 rechte Ende des Regelventilkolbens 16 wirkt. Der Sekundärdruck wirkt über die Steuerleitung 79 auf eine größere Fläche des Regelventilkolbens 16.
Die Differenz der Kräfte am Regelventilkolben 16, die sich aus dem Sekundärdruck oder Abregeldruck und dem Primärdruck oder primären Systemdruck multipliziert mit ihren unter-schiedlich großen Wirkflächen ergibt, stellt zusammen mit der Federkraft am in Figur 7 linken Ende des Regelventilkolbens 16 ein Gleichgewicht bei gefordertem Druckniveau an einer Regelsteuerkante 86 beziehungsweise 87 ein. Daher ergeben sich je nach Primärdruck unterschiedliche Druckniveaus für den Sekundärdruck oder Abregeldruck, auf den die Verstellpumpe 1 regelt. Dadurch lassen sich diese Drücke bedarfsgerecht proportional zum Primärdruck einstellen.
Das in Figur 8 dargestellte Ausführungsbeispiel ähnelt dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. In Figur 8 ist das linke Ende des Regelventilkolbens 16 im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel zusätzlich zu der Federkraft über eine Steuerleitung 92 mit dem Steuerdruck des Steuerkreises 9 angesteuert. An dem Regelventilkolben 16 des Regelventils 15 wirken der Steuerdruck des Steuerkreises 9 und der Sekundärdruck der Nebenverbraucherdruckleitung 44 in entgegengesetzten Richtungen auf die beiden Enden des Regelventilkolbens 16.
Durch die unterschiedlichen Kräfte auf die Enden des Regelventilkolbens 16, die sich aus den in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Drücken multipliziert mit ihren unterschiedlich großen Wirkflächen ergeben, stellt sich zusammen mit der Federkraft ein Gleichgewicht bei gefordertem Druckniveau an der Regelsteuerkante 86 beziehungsweise 87 ein. Daher ergeben sich je nach eingestelltem Steuerdruck unterschiedliche Druckniveaus für den Abregeldruck beziehungsweise Sekundärdruck, auf den die Verstellpumpe 1 regelt. Hierdurch lassen sich diese Drücke bedarfsgerecht proportional zum Steuerdruck einstellen.
Bei den Ausführungsbeispielen in Figur 9 und 10 erfolgt die Solldruckeinstellung durch den Steuerdruck des Steuerkreises 9. Dazu ist der Regelventilkolben 16 über die Steuerleitung 79 mit dem Steuerkreis 9 verbunden. Der Steuerdruck bewirkt eine Kraft auf den Regelventilkolben 16 und erzeugt eine zusätzliche Rückwirkung auf den Regelventilkolben 16 in Richtung "Aufregeln". Das hat den Vorteil, dass die Pumpe den Primärdruck des Getriebes stufenlos selbst einregeln kann.
Bei der in Figur 9 dargestellten Ausführung der Erfindung wird die Regelkammer 12 bei geschaltetem oder geregeltem Systemdruck über die zweite Regelsteuerkante 37 mit dem Tankdruck verbunden, um den Hub der Verstellpumpe 1 zu verringern. Dabei wird der Regelventilkolben 16 über die Regelleitung 14 durch das proportional regelnde Regelventil 15 mit dem Steuerdruck des Steuerkreises 9 beaufschlagt. Zusätzlich wird der Regelventilkolben 16 an seinem zweiten Ende über die Leitung 90 mit dem Regeldruck beaufschlagt. Bei steigendem Systemdruck ergibt sich daraus eine zusätzliche Wirkung des Regeldrucks auf den Regelventilkolben 16 und damit eine Rückwirkung auf den Regelventilkolben 16 in Richtung "Abregein". Die damit hervorgerufene Verstellung des Hubrings der Verstellpumpe 1 hat eine Verringerung des Pumpenhubs zur Folge. Umgekehrt wird bei sinkendem Systemdruck die Regelkammer 12 über die erste Regelsteuerkante 36 zunehmend mit Systemdruck beaufschlagt und damit eine Vergrößerung des Pumpenhubs erzeugt. Dadurch wird erreicht, dass sich ein linearer Zusammenhang zwischen dem Regeldruck und dem Primärdruck und damit eine höhere Regelstabilität ergibt.
Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform, eine sogenannte Zulaufregelung, der Erfindung. Im Gegensatz zu Figur 9 ist die Kompensationskammer 1 1 federbeaufschlagt und über die Verbindungsleitung 13 mit dem Systemdruck verbunden. Die Regelkammer 12 ist über die erste Steuerkante 36 des Regelventilkolbens 16 mit dem Tankdruck verbunden. Zusätzlich wirkt der Regeldruck über die Steuerleitung 91 auf den Regelventilkolben 16, so dass dieser eine zusätzliche Komponente in Richtung "Aufregeln" erfährt. Steigt der Systemdruck, so wird der Regelventilkolben 16 in Rieh- tung "Abregein" bewegt und über die zweite Steuerkante 37 des Regelventilkolbens 16 die Regelkammer 12 mit dem Systemdruck verbunden, um den Hub der Verstellpumpe 1 zu verringern. Hiermit lässt sich ein linearer Zusammenhang zwischen dem Regeldruck und dem Primärdruck herstellen und dadurch eine höhere Regelstabilität erzielen.
Bezuqszeichenliste
I Verstellpumpe
4 Hydraulikmediumreservoir
5 Verbraucher
6 Verbraucher
7 Verbraucher
8 Druckreduzierventil
9 Steuerkreis
10 Hubring
I I Kompensationskammer
12 Regelkammer
13 Verbindungsleitung
14 Regelleitung
15 Regelventil
16 Regelventilkolben
18 Steuerleitung
19 Steuerleitung
22 Tankleitung
24 Systemdruckleitung
26 erste Regelsteuerkante
27 zweite Regelsteuerkante
28 Nebenverbrauchersteuerkante
29 Nebenverbraucherdruckleitung
31 Tankdruckleitung
32 Verbindungsleitung
33 Tankdruckleitung
34 Systemdruckleitung
36 erste Regelsteuerkante
37 zweite Regelsteuerkante
40 Steuerventil Systemdruckleitung
Nebenverbraucherdruckleitung Steuerleitung
Steuerleitung
Tankdruckleitung
Tankdruckleitung
Systemdruckleitung
Systemdruckleitung
Nebenverbraucherdruckleitung Verbindungsleitung
Nebenverbraucherdruckleitung Steuerventil
Steuerleitung
Steuerleitung
Systemdruckleitung
Nebenverbraucherdruckleitung Steuerleitung
Steuerleitung
Tankleitung
Systemdruckleitung
Steuerventil
Tankleitung
Regelsteuerkante
Regelsteuerkante
Steuerleitung
Steuerleitung

Claims

Patentansprüche
1 . Verstell pumpe zur geregelten Versorgung von mehreren Verbrauchern (5-7), mit einem Hubring (10), der bewegbar ist, um den Hub der Verstellpumpe (1 ) zu verstellen, und mit einer Regelventileinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung hydraulisch mit einer Regelkammer (12) und einer Kompensationskammer (1 1 ) verbunden ist, aus denen in entgegengesetzten Richtungen Druckkräfte auf den Hubring (10) ausgeübt werden und deren Drücke beziehungsweise Volumina mit Hilfe der Regelventileinrichtung gesteuert werden.
2. Verstellpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinrichtung ein Regelventil (15) mit einem Regelventilkolben (16) umfasst, der zwischen einem Regeldruckanschluss und einem Systemdruckanschluss beziehungsweise einem Tankdruckanschluss jeweils eine Regelsteuerkante (26,27;36,37) aufweist, über welche die Regelkammer entweder mit einem Systemdruck oder mit einem Tankdruck verbunden werden kann.
3. Verstellpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben (16) mindestens eine Nebenverbrauchersteuerkante (28) aufweist, über die mindestens ein Nebenverbraucher (6,7) mit dem Systemdruck verbunden werden kann.
4. Verstellpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben (16) an einem zweiten Ende mit einem sekundären Systemdruck beaufschlagt ist.
5. Verstellpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben (16) an einem ersten Ende mit einem primären Systemdruck beaufschlagt ist.
6. Verstell pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben (16) an einem ersten Ende mit einem Steuerdruck beaufschlagt ist.
7. Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben (16) an einem beziehungsweise seinem ersten Ende mit einem Steuerdruck beaufschlagt ist.
8. Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben (16) an einem beziehungsweise seinem ersten Ende mit einer Federkraft beaufschlagt ist.
9. Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben (16) an einem zweiten Ende mit dem Systemdruck beaufschlagt ist.
Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben (16) an einem ersten Ende mit dem Tankdruck beaufschlagt ist.
1 1 . Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben (16) an dem ersten Ende mit einer Federkraft beaufschlagt ist.
12. Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben (16) an einem zweiten Ende über ein Steuerventil (40;70;84) mit dem Systemdruck beaufschlagbar ist.
13. Verstell pumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (40) als 3/3-Wegeventil mit einem Verbindungsanschluss, einem System- druckanschluss und einem Nebenverbraucherdruckanschluss ausgeführt ist.
14. Verstellpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (84) als 3/3-Wegeventil mit einem Systemdruckanschluss, einem Nebenverbraucherdruckanschluss und einem Tankdruckanschluss ausgeführt ist.
15. Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (40;84) einen mit zwei Steuerkanten versehenen Steuerventilkolben umfasst, der an einem ersten Ende mit einem Steuerdruck und an einem zweiten Ende mit dem Systemdruck beaufschlagt ist.
16. Verstellpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (70) als 2/2 -Wegeventil mit einem Systemdruckanschluss und einem Nebenverbraucherdruckanschluss ausgeführt ist.
17. Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 10 bis 1 1 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben (16) an einem zweiten Ende mit einem Nebenverbraucherdruck beaufschlagt ist.
18. Verstellpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben (16) an einem zweiten Ende zusätzlich zum Steuerdruck mit Regeldruck beaufschlagt ist.
19. Verstellpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelventilkolben (16) an einem ersten Ende mit Steuerdruck und an einem zweiten Ende zusätzlich mit Regeldruck beaufschlagt ist.
20. Verstell pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (15) als Zulaufregelventil oder Ablaufregelventil ausgeführt ist.
21 . Verstellpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regelkammer (12) und/oder der Kompensationskammer (1 1 ) eine Feder angeordnet ist, die eine Federkraft auf den Hubring (10), insbesondere in Richtung Aufregeln, ausübt.
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