用于液压可变排量泵的控制单元和具有控制单元的可变排量泵的制作方法

用于液压可变排量泵的控制单元和具有控制单元的可变排量泵的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种用于液压可变排量泵的控制装置，该液压可变排量泵能够通过伺服控制装置调节它们的排量体积。控制装置包括控制活塞，可通过来自可变排量泵的加压的压力流体施加压力至控制活塞。控制活塞的壳体包括用于可变排量泵的高压线路的连接的进口、能连接至罐的出口和伺服连接件。能经由第二控制边缘在伺服连接件和出口之间产生链接。控制活塞在靠近进口的第一端处通过第一弹簧预加负载，能够通过来自可变排量泵的压力流体将高压施加至控制活塞以产生液压力。第二弹簧接合控制活塞的第二端，抵消液压力和第一弹簧的预加负载。致动器接合控制活塞的两端的一端，使得牵引力或压缩力传输至控制活塞的各个端部，从而允许受控制地设定可变排量泵。
【专利说明】用于液压可变排量泵的控制单元和具有控制单元的可变排量栗

【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1的总体构思的用于在一侧是可调节的液压可变排量泵的控制装置，和根据权利要求10所述的装配有这样的控制装置的可变排量泵。具体地，本发明涉及在开放的液压回路中操作且能够通过伺服活塞的方式进行调节的液压可变排量泵，所述伺服活塞可以在伺服汽缸内部移位，经由控制装置、借助于加压的压力流体将压力施加至伺服活塞。为此目的，所述伺服活塞作用于可位移调节元件或传输部件，例如斜盘或弯曲轴，由此调节排量调节元件或传输部件的角度位置，因此还根据控制装置中的控制活塞的位置调节可变排量泵的排量体积。可变排量泵优选地配置成斜盘或弯曲轴设计中的轴向活塞机器，由此所述发明构思还被应用至径向活塞泵或叶轮泵，只要所述径向活塞泵或叶轮泵在它们的泵压力下能够经由伺服控制单元进行调节即可。
[0002]基于可变排量泵描述了本发明，该可变排量泵能够通过伺服控制单元在一侧进行调节，当伺服控制单元被设定成零压力或功率时，这样的泵展现出最大流量。然而，本发明构思还覆盖这种类型的可变排量泵的颠倒构造，换言之还覆盖展现出最小流量的可变排量泵，即当所述伺服控制单元被设定成零功率时被偏转至最小程度。如果所述伺服控制单元没有在排量体积调节元件上施加任何力，那么用作说明本发明构思的示例的可变排量泵被移动到最大偏转位置，通常通过作用到所述调节元件上的内部弹簧或类似物。这意味着当伺服控制单元施加力到可变排量泵的调节元件时，所述调节元件被在减小输出的方向上偏转离开其最大位置。在最小流量(即最小高压)的情形下，所述可变调节泵被设定成最小偏转角度。所述伺服控制单元之后施加最大的力到可变排量泵的调节元件上，例如到斜盘或弯曲轴上。

【背景技术】
[0003]在DE 199 49 169 Al中用于这样的可变排量泵的控制装置是熟知的。该文献描述了配置成具有可偏转斜盘的轴向活塞泵并且在开放的液压回路中操作的可变排量泵。用于斜盘的角度位置的调节装置包括在伺服汽缸内部移位的伺服活塞，借助于控制装置经由加压的液体将压力施加至所述伺服活塞，所述控制装置由另外的压力控制阀保护，以限制最大操作压力。控制装置包括具有两个控制边缘的控制活塞，该控制活塞安装在壳体中，使得其纵向地移位。控制活塞的壳体包括用于在高压下来自可变排量泵的流体的进口，可以连接至罐的出口以及链接(link)至伺服汽缸的进口的液压连接件。可以经由第一控制边缘在进口和所述连接件之间形成链接，第二控制边缘可以用于在至所述伺服汽缸的连接件和至所述罐的出口之间形成链接。根据DE 199 49 169 Al的控制装置结构复杂，并且包括大量的元件，所述元件包括多个弹簧和直接作用于伺服活塞的电磁阀。
[0004]在DE 199 49 169 Al中所示的控制装置中的缺点在于:其需要大量的部件和放置在至所述罐的出口和所述控制活塞的壳体之间的额外的精细的压力控制阀，并且控制活塞和伺服活塞经由弹簧相互作用。另外，其涉及经由形成阀套的末端停止件的偏心安装盘调节伺服活塞的空挡位置。
[0005]在DE 195 38 649 Al中，通过将液压压力双侧施加到控制活塞来控制泵调整阀。在此，施加到控制活塞的第一侧上的在消耗装置方向阀(consumer direct1nal valve)上游的压力起作用抵抗施加在控制活塞的第二侧上的在消耗装置方向阀下游所被利用的压力。通过设定装置、基于连接线路中的压力的差别来设定可变排量泵的排量体积。


【发明内容】

[0006]因此，本发明基于实现产生用于在上述类型的一侧上可调节的液压可变排量泵的控制装置的目的，其在构造上简单和坚固，且容易调节。根据本发明的控制装置应当以小量的部件制造和在操作期间允许可变排量泵的流量甚至增加和减小，同时仍然保持对可变排量泵的依赖负载的功率调整。应当能够设定用于可变排量泵的各个功率水平，其可以通过根据本发明的可自动调整的控制装置而被可靠地维持，而不需要任何外部的控制干预。另夕卜，根据本发明的控制装置应当不需要额外的压力控制阀来限制最大的高压。
[0007]所述目的根据权利要求1所述的特征部分来实现，所述特征部分在于:在靠近所述进口的第一端处所述控制单元的控制活塞通过第一弹簧预加负载，并且经受来自由可变排量泵所供给的压力流体的高压，以产生液压力，使得所述控制活塞可以朝向控制活塞的靠近出口的相反的第二端移位。第二弹簧接合所述控制活塞的第二端，所述第二弹簧抵消所述液压力和所述第一弹簧的预加负载。另外，致动器放置在控制活塞的两端中的一端处，其可以通过控制单元来控制，所述致动器用于将牵引力或压缩力传输至所述控制活塞的致动器定位所在的一端处。
[0008]这样，借助于两个弹簧安装控制活塞使得能够经由致动器设定输出水平，所述输出水平被以依赖于负载的方式通过可变排量泵的高压自动地进行控制。例如，如果在控制活塞的高压/进口侧上的第一弹簧与所述高压一起产生比控制活塞的出口侧上的第二弹簧更大的力，并且所述致动器被设定成零功率，那么所述控制活塞被移动到出口侧上的最大偏转位置，其对应于可变排量泵的最小输出。在该位置，在高压进口和伺服控制装置之间的液压连接被打开至最大程度。
[0009]相反地，如果在控制活塞的出口侧上的第二弹簧比作用于控制活塞上的液压力和定位在第一出口侧上的第一弹簧的组合更加有力，那么控制活塞(再次致动器被设定成零功率)将同样处于最大偏转位置，尽管这对应于可变排量泵的最大输出位置。在该位置，在高压进口和伺服控制单元之间的液压连接被关闭，伺服汽缸中的压力可以经由控制壳体中的出口开口释放。
[0010]如果牵引力或压缩力经由致动器被施加至控制活塞(依赖于其是否定位成靠近进口侧或出口侧和依赖于如何选择用于高压侧上的第一弹簧和用于控制活塞的出口侧上的第二弹簧的弹簧强度)，则建立新的力平衡，其对应于偏离其最大流量和其最小流量的可变排量泵的流量。
[0011]如上文所阐述的，本发明基于不可逆的可变排量泵，即在保持相同的流动方向时，仅可以在一侧转动并且因此仅可以从最小排量体积枢转至最大排量体积的泵。与本发明相关的液压泵的类型不允许颠倒旋转方向或流动方向。这种类型的液压或可变排量泵的潜在应用的一个示例是例如在静液压传输或驱动中的用于闭合液压回路的反馈泵。然而，如果根据本发明的控制装置在适当的情况下是双套的，那么双侧可变排量泵(包括可以将压力从两侧施加至其上的伺服活塞)可以通过根据本发明的两个控制装置以受控制的方式设定至一输出水平。在这样的输出水平，可以通过根据本发明的两个控制装置、以依赖负载为基础自动地调整可逆的液压泵。因此，本发明构思还覆盖根据本发明的这样的两套的控制
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[0012]基于等于零的致动器力，根据本发明的控制装置随着致动器功率的增大实质上可以被用于控制在一侧上可调节的静液压单元中的两个响应模式:i)增加流量和ii)降低流量。相反地，如果以受控制的方式降低致动器力，那么也可以控制所述响应模式。然而，为了简化在下文中对本发明的说明，可变排量泵的开始位置将总是被假定为致动器未激活时所在的位置，即致动器力等于零。在这些开始位置，可变排量泵处于最大流量或最小流量，依赖于控制活塞的哪一端被移位至最大位置。如果控制活塞被移位至在进口侧上的最大位置，那么在高压进口和液压连接件之间的液压链路对于伺服控制装置是被阻断的，而同时在控制壳体中的出口对于来自伺服控制装置的压力流体是敞开的。这意味着没有伺服力施加至伺服活塞，可变排量泵处于其设计所固有的最大偏转，由此产生最大流量。在另一种情形中，如果控制活塞被移位至壳体内的第二进口侧，那么高压被最大程度地传递到所述伺服控制装置，因为在控制活塞上的相关的控制边缘打开了在高压进口和用于所述伺服控制装置的液压连接件之间的液压连接件，第二控制边缘关闭所述出口，使得在伺服活塞中的压力不能被释放。这样，液压压力被施加至伺服活塞，通过其所述伺服活塞可以施加回偏转力到可变排量泵的调节元件上。因此，在所述控制活塞被朝向出口侧移位到最大位置时，可变排量泵被设定至其最小流量。
[0013]如果根据本发明的控制装置被用于降低所述流量，换言之如果所述流量和因此可变排量泵的供给压力随着致动器力的增加而降低，那么由伺服活塞施加到可变排量泵的调节元件上的力也必须随着致动器力的增大而增大。对于这一开始位置(致动器力等于零)，靠近控制活塞的出口侧放置的第二弹簧将被设计成使得其弹簧力大于在控制活塞的进口侧上的合力。在这样的设计情形中，控制活塞被朝向进口侧完全地移位，导致控制壳体中的伺服线路连接件被液压地链接至罐，并且导致施加至伺服活塞的力处于零或几乎处于零。施加至伺服活塞的力将至少小于将可变排量泵移动离开其最大偏转位置所需要的力。在进口侧上的力由第一弹簧和液压力产生，所述液压力在出口侧的方向上作用于进口侧上的控制活塞。液压力可以例如通过控制活塞的控制边缘的面向(高压)进口的直径大于控制活塞的在所述控制边缘上游的在进口侧区域中的直径的方式来产生。这种类型的液压力还可以例如通过将高压施加至控制活塞在进口侧的前侧来产生。在本发明的这一实施例中，定位在控制活塞的出口侧上的第二弹簧的弹簧力应当优选地能够调节，使得通过致动器施加到控制活塞上的甚至微小的力导致控制活塞被在控制汽缸中朝向出口侧移位，且所述调节单元灵敏地做出反应。然而，第二弹簧的力将被选择使得控制活塞能够被可靠地移动到进口侧上的最大偏转位置(当致动器处于零功率时)和/或可以被保持在该位置。
[0014]流量的减小优选地与通过致动器施加至控制活塞的力成比例地发生，所述力在致动器被定位在进口侧上用于如在该优选实施例中一样受控制地减小流量的情形中是压缩力，而在致动器被定位在出口侧上的情形中是牵引力。在两个位置的情形中，致动器力的减小导致控制活塞在控制汽缸中被朝向出口侧移位，由此随着致动器力的增大扩大了在用于壳体中的伺服线路的连接处的来自可变排量泵的液压流体的横截面开度(cross-sect1nopening)。这使得伺服汽缸中的压力增大，因此还使得伺服力增大。可变排量泵的调节元件被向回偏转。
[0015]上文所述的优选实施例在许多应用中被用于可变排量泵，该可变排量泵在一侧是可调节的，如果没有致动器力，则期望将可变排量泵设定成最大流量，其在风机驱动的情形中是尤其被期望的。
[0016]在受控制地减小液压压力或排量体积的优选实施例的情形中，可变排量泵被逻辑地设定至其开始位置，即在致动器未激活时，使得其产生最小供给压力。为此目的，控制活塞必须定位在壳体的出口侧上的完全偏转位置，使得用于在高压输入和伺服连接件之间的液压链路的横截面被通过相关的控制边缘打开至最大程度。在该开始位置，所述控制活塞通过在进口侧上的弹簧的弹簧力以及通过起作用以克服所述弹簧的可变排量泵的液压压力被移动到在出口侧上的最大位置。这样，可能的最大压力作用于伺服活塞，其因此使可变排量泵上的调节元件在零排量体积的方向上最大程度地返回。另外逻辑上，现在必须施加致动器力，使得控制活塞在进口侧的方向上从控制壳体的出口侧被移动离开其最大偏转位置。这可以通过进口侧上的致动器的方式(如果其能够施加牵引力到控制活塞上)来实现，或另外地通过控制壳体的出口侧上的致动器的方式(如果其施加压缩力到控制活塞上)来实现。当控制活塞被朝向进口侧推动时，用于至伺服控制装置的线路的连接的开口的横截面连续地变小，由此减小可以通过伺服活塞施加到可变排量泵的调节元件上的力，和如其设计所固有的增大可变排量泵的偏转，即增大其排量体积/供给压力。随着在本优选实施例中致动器力的增大，液压泵的供给压力也增大，优选地与致动器力成比例。
[0017]由此，根据本发明的用于单侧可变排量泵的控制装置提供了致动器的灵活的位置，其可以被放置在靠近控制活塞的进口或出口的一侧上。仅致动器力的方向必须被考虑，使得由致动器所产生的力导致控制活塞在控制装置的第一或第二侧的方向上移位。该可变的定位产生了允许例如作业机器中的安装空间规格的灵活性。在控制壳体的与致动器相反的一端处，还优选地提供用于定位在那里的弹簧的调节装置，优选地呈调节螺钉的形式。可调节的弹簧的调节优选地使用调节螺钉在弹簧的轴向方向上执行，该调节螺钉作用在弹簧的一端上并且安装在定位在控制活塞的壳体中的螺纹上。用于在与致动器相反的一端处的弹簧的调节装置允许简单的、精确的、有效的且可靠的开始位置调节，还使得可以规定致动器的最小力，在该最小的致动器力下使得控制活塞在控制壳体中移位。
[0018]控制装置的优选实施例还可以被配置成使得致动器是电子电磁阀，通过电子控制单元可以将可调节的电流水平施加至所述电子电磁阀。本发明构思覆盖配置成施加压力和施加牵引力两者的致动器。控制单元包括输入元件(诸如用于压力或与所述应用相关的其他参数的传感器)以及模拟和数字输入辅助件(诸如可调节的电位计、键盘和显示器)。其被设计以使得基于可变排量泵所需要的输出压力将反馈电流供给致动器。
[0019]本发明的另一优选实施例是使得在进口侧上的第一弹簧和在出口侧上的第二弹簧两者每个紧邻地放置在弹簧腔中，但是在控制壳体的压力腔的外面。另外，优选地，两个弹簧腔经由通孔连接，使得在控制活塞被移位时，在两个弹簧腔之间经由通孔产生压力平衡。另外，两个弹簧腔中的一个可以通过在所述壳体中的连接线路连接至到所述罐的出口线路，使得所述线路还可以造成在罐压力水平下的在弹簧腔之间的另外的压力平衡。如果向可变排量泵进行供给的压力流体池构成集成在可变排量泵的壳体中的体积，所述罐压力水平例如可以是壳体压力水平。
[0020]与致动器定位在控制活塞的同一侧上的弹簧应当优选地串联连接至致动器，导致将致动器力更加轻柔地施加至控制活塞。然而，本发明构思同样包括并行的定位，其中致动器的推杆例如作用于弹簧的导向元件上，其又依靠在控制活塞上。显然，所有类型的弹簧可以用于执行本发明构思，其能够在控制活塞的轴向方向上提供力。优选地，卷簧或盘簧应当单独地或组合地用于第一弹簧和第二弹簧两者。对于弹簧的被定义的力传输，有利地，第一和第二弹簧每个包括导向元件，其将弹簧力传输至控制活塞的一端。

【专利附图】

【附图说明】
[0021]现在通过举例，基于附图中所示的优选实施例说明本发明，由此在附图中显示的优选实施例不会限制本发明构思。在下文中显示出:
[0022]图1是成图解形式的根据本发明的具有控制装置的可变排量泵；
[0023]图2是成图解形式的根据本发明的具有另一类型的控制装置的可变排量泵；
[0024]图3是根据本发明的图1所示类型的控制装置的局部纵向横截面；
[0025]图4是根据本发明的图2所示类型的控制装置的局部纵向横截面；
[0026]图5是根据图4的控制单元的中心部分的细节视图；
[0027]图6是根据本发明的使用控制装置受控制地增加供给压力的示例性的电流/压力图；
[0028]图7是根据本发明的使用控制装置受控制地增加供给压力的示例性的电流/压力图。

【具体实施方式】
[0029]图1显示成图解形式的根据本发明的具有控制装置20的可变排量泵I。可变排量泵I的类型是可选的，只要所述排量体积的调节可以借助于能够通过伺服活塞4激励的调节元件进行控制。
[0030]在此，优选实施例是具有可调节的斜盘的轴向活塞泵，该斜盘的角度位置可以通过伺服活塞4规定。可变排量泵I由驱动轴35供给动力，该驱动轴35具有未在此处显示的例如以恒定的转速运行的驱动马达，并且其在开放的回路中排放压力流体。可变排量泵包括用于压力流体的进口 2和出口 3，并且经由压力线路连接至未在此处显示的消耗装置，以及经由压力线路16连接至控制装置20和经由排放线路10连接至用于压力流体的罐19。
[0031]控制装置20包括控制活塞6，所述控制活塞6安装至在壳体11中，使得其纵向地移位。控制活塞6的第一端28暴露至在可变排量泵I的出口 3处的高压。所述高压在控制活塞6的第二端29的方向上施加液压压力。控制活塞6的第一端28还与可调节的第一弹簧7接触。压力通过第二弹簧8施加至控制活塞6的相反的第二端29，致动器9在所述示例性的优选实施例中布置成与第二弹簧8并行。在此“并行”是指致动器9的力被独立于第二弹簧8施加至控制活塞6。在弹簧8和致动器9串联布置的情形中，例如如图3和4中所示，致动器9的力被经由第二弹簧8传输到控制活塞6的第二端29上。在本发明的这一实施例中，无论第二弹簧8放置在致动器9的移动部分的上游还是在其下游都是无关紧要的。
[0032]控制装置20的壳体11包括进口 26，该进口经由压力线路16连接至可变排量泵I的出口 3。因此在所述进口 26处，通过来自可变排量泵I的压力流体施加压力。壳体11的伺服连接件27经由压力线路17链接(link to)至伺服汽缸5。壳体11的进口 18经由罐线路10链接至罐19。
[0033]伺服汽缸5经由压力线路17连接至控制装置20，并且通过其供给压力流体。压力流体作用于伺服活塞4上，并且克服复位弹簧32的力使其移位。伺服活塞4的移位经由激励链路33根据需要调节可变排量泵I。所述调节可能由例如斜盘的偏转角度的变化构成。可替代地，控制装置20可以降低伺服汽缸5中的压力，因为控制活塞6的移位在当前用作进口的伺服连接件27和至所述罐19的出口 18之间形成链接。这降低了伺服汽缸5中的压力，导致了在复位弹簧32的作用下使伺服活塞4移位，使得作用到可变排量泵I的调节元件上的伺服力被降低，所述调节元件被进一步偏转，导致了供给压力的增加。
[0034]控制活塞6在壳体11的台阶状的纵向或通孔21 (参见图3、4和5)中被引导，并且包括至少两个圆周沟槽24，所述圆周沟槽24形成控制边缘38、39 (参见图5)。控制边缘38关于各个进口和出口(18、26、27)的各自的位置确定压力流体关于伺服汽缸6的流入量和流出量。通过举例的方式在此致动器9采用具有设计成推杆30的可移动衔铁的电磁阀15的形式，可以在外部被规定的力经由致动器9施加到控制活塞6上，使得控制活塞改变其位置。在为电磁阀15的情形中，致动器9从未在此处显示的控制单元获取其功率供给，该功率供给的水平可以通过同样未在此处显示的输入装置(entry device)设定。该输入装置可以例如以模拟或数字的形式手动地操作，或响应于由传感器供给的信号。此外，在不偏离本发明构思的情况下，致动器还可以被机械地、液压地或气动地操作。这些细节对于本领域技术人员是熟知的，因此在此不再对他们进一步展开。
[0035]当致动器9处于零功率时，在控制活塞6处形成平衡状态，由此设定控制边缘38和39的预定义的位置，通过控制边缘固定其他力之间的相互作用。这些力由在进口 26处的可变排量泵I的处于主要地位的输出压力和彼此相互作用的弹簧7和8的相互作用确定。通过设定可调节的弹簧7，例如可以规定致动器9没有供给动力的开始位置。这意味着:控制活塞6的控制边缘38和39确定伺服汽缸5中的被限定的压力，其导致了可变排量泵I的在出口 3处的对应的输出压力。如果根据本发明的控制装置将被用于受控地增加可变排量泵I的排量体积，那么该输出压力相对低(参见图6)并且限定了可变排量泵I的空转压力。如果根据本发明的控制装置将被用于受控地减小可变排量泵I的排量体积，则所述输出压力相对高(参见图7)并且限定了可变排量泵I的最大压力。
[0036]如果控制装置是如图1和3所示的构造类型，那么致动器9配置成例如产生压力，并且接合控制活塞6的第二端28，其定位靠近出口 18和伺服连接件27。如果电流被施加至致动器9 (在此处配置成例如电磁阀15)，那么额外的力经由推杆30作用于控制活塞6的第二端29上，该推杆30使控制活塞6离开其开始位置。用于图1和3所示的优选实施例的具有产生压缩力的致动器9的控制活塞6的开始位置因此是在朝向出口侧被移位至最大程度时的控制活塞6的位置，致动器9也定位在该位置处。在该开始位置，因此控制边缘38打开在出口 26和伺服连接件27之间的液压链路(参见图5)，使得可变排量泵I的高压穿过至伺服汽缸5，导致了压力流体施加压力至伺服活塞4。如果伺服活塞6的液压力大于伺服活塞的复位弹簧32的力，那么可变排量泵I的调节元件在减小的偏转方向上移位，可变排量泵I的排量体积被减小，直到在伺服活塞4处建立力平衡为止。在图2所示的开始位置且致动器9产生压缩力，可变排量泵I处于对应于其驱动速度的最小流量。
[0037]如果现在将压缩力经由致动器9施加至控制活塞4上，那么控制活塞4随着由致动器9所施加的压缩力增大而朝向进口侧移位，导致控制边缘38关闭伺服连接件27和进口 26之间的液压链路，并且随着压缩力被增大，导致了面对出口侧的控制边缘39打开至出口 18的液压链路，通过这样可以释放至罐19的在伺服汽缸5中的压力。现在，伺服活塞的复位弹簧32在零压力位置的方向上移位伺服活塞4，由此增大了对可变排量泵I的调节和增大了排量体积，直到伺服汽缸中的压力水平与罐19中的压力水平一样为止。可变排量泵I之后根据其驱动速度达到其最大流量。
[0038]这样，根据本发明可以通过规定由致动器9所施加的力从低的水平至更高的水平不断地调节和调整可变排量泵I的输出压力，该低的水平可以在空转时经由调节螺钉12设定。
[0039]图2显示成图解形式的根据本发明的具有另一类型的控制装置20的可变排量泵
I。在这一幅图和随后的附图中，类似的部件具有与图1中的参考标号相同的参考标号。
[0040]图2和4所示的构造类型与图1和3所述的构造类型的区别仅在于:致动器9定位在控制活塞6的第一端28的一侧上，即在控制活塞的进口侧上，而现在可调节弹簧8定位在第二端29处，即在控制活塞的出口侧上。因此,调节螺钉12(setting screw)定位在出口侧上。其他的元件保持不变。由于这一结构或构造类型，其中致动器9定位成靠近壳体11的进口 26且其又产生压缩力，控制装置的功能被改变。当致动器9未激活时，作用于控制活塞6上的力的平衡被设定成使得最小的压力施加至伺服活塞4。这被实现于:第一弹簧7的弹簧力大于通过调节螺钉12可调节的第二弹簧8的反作用力，第二弹簧8接合到控制活塞6的相反侧上，类似于致动器9。在致动器9未激活且没有动力时，控制活塞6移位至到进口侧的最大程度，控制边缘39打开伺服连接件27与罐出口 18的液压链路，导致伺服汽缸的压力水平与罐19的压力水平相同，即实质上没有压力或等于壳体的压力水平。这样，可变排量泵I被设定至结构上限定的最大排量体积，因为可变排量泵被假定为当伺服活塞没有施加任何力到可变排量泵I的调节元件上时设定成最大偏转。因此，可变排量泵I在开始位置以高输出压力运行，如上所述的，该高的输出压力作用于控制活塞6并且共同确定了控制活塞6在壳体11中的相对位置。在图2和4所示的具有能够产生压缩力的致动器9的优选实施例中，在致动器9未激活时，通过可变排量泵I的供给压力施加到控制活塞上的液压力加上第一弹簧7的弹簧力不足以在没有致动器9帮助的情况下将控制活塞6从进口侧在没有致动器9帮助的情况下上的其最大位置移位。
[0041]如果致动器9的电磁阀15现在被供给电流，那么这改变了在控制活塞6处的力平衡，控制活塞6从进口侧上的之前所占据的最大位置被移位。在图2中，因此其朝向右边移位，因为致动器9施加额外的压力到控制活塞的第一端28上。结果，控制汽缸6的控制边缘38、39的位置(参见图5)相对于壳体11的通道18、26、27改变，结果如基于图1和3所示的优选实施例所描述的。伺服汽缸5中的压力根据由控制单元20所提供的规格增加，其导致了可变排量泵I的出口 3处的压力降低，因为作用到可变排量泵I的调节元件上的伺服活塞4的力增大。因此，根据本发明的调节装置的这种构造类型允许可变排量泵I在出口 3处的输出压力被设定成使得:假定致动器9未激活所处的高压力水平，致动器9可以被激活或激励以受控制的方式设定较低的压力水平。如已经描述的，这在不需要改变驱动轴35的转速的情况下发生。
[0042]图3显示根据图1的总体构造类型的根据本发明的控制装置20的局部纵向横截面，其中可变排量泵I的出口 3处的压力可以从低的水平被设定成较高的水平。在本优选的实施例中，与图1的图示相反，弹簧8和致动器9(在此处，配置成产生压缩力的电磁阀)串联布置。这意味着致动器9经由弹簧8与控制活塞6接合，由此，致动器9的推杆与弹簧8的一端接触。在未在此处显示的弹簧8和致动器9的并行布置中，致动器9的推杆30例如紧邻控制活塞6的相邻端28、29，而不接触弹簧8。为此目的，销形的推杆30穿过例如配置成施加压力的弹簧8的内部，或其接合弹簧8的导向件14。
[0043]控制装置20包括壳体11，孔21从第一端面22穿过壳体11至第二端面23。孔21是台阶形的，包括具有较小的直径的中心部分，该中心部分的两侧有具有较大直径的部分。控制活塞6在中心部分中滑动。该中心部分自身是台阶形的，使得控制活塞6的第一端28贯穿具有较小的直径的部分，而相邻的部分具有略微较大的直径。两个部分之间的边界定位例如在孔21的中心部分中的出口 26的开口的区域中，并且形成台阶37或控制边缘38 (参见图5)。控制活塞6适合于孔21的中心部分的形状，使得其第一端部分28具有比相邻部分小的直径，直到控制活塞6的第二端。应当强调的是，具有其台阶形配置的控制活塞6的较薄的末端总是定位成靠近用于孔21的中心部分中的压力流体的出口 26的开口。控制活塞6包括两个圆周沟槽24，其横向的界限形成控制边缘38、39。其还具有穿过其的连续的贯通孔或纵向孔36，其用于平衡其两个端部分28、29之间的压力水平。在控制活塞的第一端28处，在图2的左边，配置成压缩弹簧的弹簧7经由导向件13接合。弹簧7的另一端依靠在调节螺钉12上，该调节螺钉12可以在其纵向方向上经由螺纹进行调节，由此允许调节通过弹簧7施加到控制汽缸6上的力。弹簧8也定位在控制活塞6的相反的第二端28处，它的力通过导向件14传输到控制活塞6上。背向弹簧8的控制活塞6的端部依靠在致动器9的推杆30上，致动器9在此配置成电磁阀15。这样，弹簧8和致动器9串联布置。
[0044]几个通道18，25，26，27穿过控制装置20的壳体11，它们例如起始于壳体11的基部区域34、被朝向中心孔21引导。通道18，25，26，27与孔21相交，由此形成用于来自可变排量泵I的压力流体的进口 26、至伺服汽缸5的伺服连接件27以及至罐19的出口 18。在控制活塞6的控制边缘38、39被适当地定位时，两个通道18和25用于经由在控制活塞6中的沟槽24将来自伺服连接件27的压力流体排放到出口 18并且因此排放到罐19。
[0045]通道18，25，26，27液压连接至用于压力流体的线路10，16，17，如图1所示。当控制活塞6被移位时，由沟槽24所限定的它的控制边缘38、39在排放到孔21中的通道27上方穿过，由此以限定的方式打开通道18和27以及通道26和27之间的连接，或另外地完全地阻碍它们。这样，可以控制作用到伺服控制单元上的压力，即伺服控制活塞6上的压力。
[0046]如果再次考虑图4中的优选实施例，那么控制活塞6在弹簧7、8的力平衡下和可变排量泵I的输出压力下被移动到右边、远离致动器9 ;在此控制活塞重新回到其开始位置，在该开始位置可变排量泵被设定至最小输出。该开始位置可以通过在弹簧7处的调节螺钉12被设定，其导致伺服汽缸5中的限定的压力，因为可变排量泵I的操作压力被引导到伺服活塞6上，由此将可变排量泵I移动到最小偏转位置，其导致了在可变排量泵I的出口 3处的限定的低压力，但是该低压力足以施加最大的伺服力至伺服活塞。
[0047]如果图4中的致动器9的电磁阀15被供给有电流，其推杆30将控制活塞6移动/拉动到左边，如果致动器9被配置以便施加牵引力。由于该额外的被施加至控制活塞的牵引力(该牵引力支持弹簧8的弹簧力)，随着致动器9的牵引力增大，控制活塞6的控制边缘38、39的位置相对于通道27的开口变化，其阻碍出口 26和伺服汽缸5之间的液压连接。结果，伺服活塞6上的压力被降低，改变了伺服活塞4的位置，因为所述伺服力降低，增大了可变排量泵I的流量。
[0048]可变排量泵I的出口处的增大的压力经由线路16被传递至控制单元20的进口26，并且经由控制活塞6的端部分28、29的台阶形直径作用于控制活塞6。这在控制活塞6处产生了新的力平衡，其导致了在可变排量泵I的出口 3处的增大的、但是恒定的压力水平的自动设定。这一压力水平因此可以经由在电磁阀15处的电流或通常通过控制致动器9以机械地、气动地、液压地或类似的方式来设定，压力水平被通过根据本发明的控制装置自动地调整。图6显示用于根据图1和3的控制装置20的构造类型的示例性电流/压力图，其中致动器9配置成产生压缩力的控制元件。
[0049]图4显示根据图2的一般构造类型的根据本发明的控制装置20的局部纵向横截面，其中可变排量泵I的出口 3处的压力可以从高的水平被设定成较低的水平。然而，在该优选实施例中，与图2中的图示相反，弹簧7和致动器9 (在此配置成电磁阀15)串联布置。这意味着致动器9经由弹簧7接合控制活塞6。如之前在图3中那样，图4显示控制活塞6呈现控制边缘38、39(参见图5)阻碍至伺服连接件27的液压链路以及至进口 26和出口 18的液压链路的位置的状态。在该构造类型中，在致动器9未激活时，控制活塞6的开始位置与图3和4相比被更进一步地移位到所述右边。
[0050]根据图4的布置与图3的布置不同之处在于:致动器9和第一弹簧7被分配给控制活塞6的第一端28，而第二弹簧8 (现在经由调节螺钉12是能够调节的)作用于控制活塞6的第二端29。除此之外，图4中的部件与图3中的部件完全相同。所述布置的作用模式与根据图3的作用模式的不同在于，当致动器9未被激活时，控制活塞6被移位到其开始位置(朝向图4中的左边)，使得可变排量泵I的全最大输出压力被施加在控制活塞6的进口 26处。当致动器9被激活时并且控制活塞6被移位到右边时，在伺服活塞6上的压力被增大，使得可变排量泵的偏转被减小，因此其流量被减小，由此逐渐减小了在出口 3处的压力。因此在图4所示的优选实施例中，可变排量泵I的输出压力可以通过致动器9从高的初始水平被调整至较低的水平。图7显示了根据图2和4的控制装置20的构造类型的示例性电流/压力图。
[0051]图5显示根据图4的控制装置20的壳体11的中心部分的细节视图。在此处，参考标号以与图1至4中相同的方式被标记。具有台阶37的孔21的台阶形中心部分将被强调，因为控制活塞6的两端28、29的变化的直径。台阶37适应于控制活塞6的不同直径。这种差别导致了经由进口 26作用到控制活塞6上的压力在可变排量泵I的出口 3处施加力到控制活塞6上。在根据图5的布置和所有的其他的优选实施例的情形中，所述力始终被朝向控制活塞6的较厚的第二端29引导，即朝向在图中所示的示例中的右手侧。在可变排量泵I的出口 3处的压力对作用到控制活塞6上的力平衡产生直接的影响。
[0052]图6显示根据图1至5的控制装置的示例性电流/压力图，其中供给压力的被控制的减小通过根据本发明的控制装置实现。在此，致动器9被以整体的方式配置成电磁阀，其导致了定位在衔铁处的推杆30的偏转的增加。在致动器9未激活时，可以看到低的初始压力水平，即控制活塞6的开始位置。在根据图6的图中的控制活塞6的开始位置处于朝向出口侧的其最大偏转位置处，在该位置控制边缘39完全关闭出口 18的开口，从而使得伺服汽缸5中的压力与可变排量泵I的压力相等，由此施加最大的伺服力到调节元件上，例如到斜盘上，可变排量泵I处于最小的偏转状态。随着至致动器9的电流增大，控制活塞6被朝向进口侧移位，由此进口 26的关闭和同时出口 18的打开降低了伺服汽缸5中的压力以及作用到调节元件上的伺服汽缸4的力，使得伺服调节允许调节元件被偏转，从而增大了可变排量泵I的供给压力。在宽的范围上，供给压力的增大优选地是线性的并且与致动器力成比例(proport1nal to)。
[0053]图7显示根据图1-5的控制装置的构造类型的示例性电流/压力图，其中供给压力的被控制的降低通过根据本发明的控制装置实现。在此，可变排量泵I的供给压力在致动器9未激活时在其开始位置处于最大水平，该压力随着施加至致动器9的电流增加而连续地减小。在此处的开始位置，控制活塞被最大程度地移位至进口侧，且伺服控制装置实际上没有动力，可变排量泵I被偏转至最大流量，如其设计所固有的。通过受控制地施加电流至致动器9实现的受控制的压力减小可以延展到“零”值，在该值处可变排量泵I不泵吸任何压力流体。然而，一旦电流下降低于相关的界限值，泵吸被重新开始。
[0054]参考标号
[0055]I可变排量泵
[0056]2可变排量泵的进口
[0057]3可变排量泵的出口
[0058]4伺服活塞
[0059]5伺服汽缸
[0060]6控制活塞
[0061]7第一弹簧
[0062]8第二弹簧
[0063]9致动器
[0064]10罐线路
[0065]11 壳体
[0066]12调节螺钉
[0067]13用于弹簧7的导向件
[0068]14用于弹簧8的导向件
[0069]15 电磁阀
[0070]16压力线路
[0071]17压力线路
[0072]18 出口
[0073]19 罐
[0074]20控制装置
[0075]21孔的中心部分
[0076]22第一端面
[0077]23第二端面
[0078]24控制活塞的沟槽
[0079]25通道
[0080]26进口
[0081]27伺服连接件
[0082]28控制活塞的第一端
[0083]29控制活塞的第二端
[0084]30电磁阀的推杆
[0085]32复位弹簧
[0086]33激励链路
[0087]34壳体的基部区域
[0088]35可变排量泵的驱动轴
[0089]36纵向孔
[0090]37台阶
[0091]38控制边缘
[0092]39控制边缘
【权利要求】
1.一种用于液压可变排量泵(I)的控制装置(20)，所述液压可变排量泵在开放的液压回路中被操作且能够通过伺服活塞(4)调节，所述伺服活塞在伺服汽缸(5)的内部移位，能够将压力经由控制装置(20)、通过加压的压力流体施加至伺服活塞(4)，由此所述控制装置(20)包括: -控制活塞出)，所述控制活塞具有两个控制边缘(38、39)，并且被安装在壳体(11)中，使得控制活塞纵向地移位，和 -控制活塞(6)的所述壳体(11)、用于可变排量泵⑴的高压线路的连接的进口(26)、能够连接至罐(19)的出口(18)以及能够链接至伺服汽缸(5)的伺服连接件(27)，由此 ?能够经由第一控制边缘(38)在所述进口(26)和所述伺服连接件(27)之间产生连接，和 ?能够经由第二控制边缘(39)在伺服连接件(27)和所述出口(18)之间产生连接， 由此， -所述控制活塞(6)在靠近所述出口(26)的第一端(28)处被预加负载到第一弹簧(7)上， -第二弹簧(8)接合所述控制活塞￠)的靠近所述出口(18)的第二端(29)，所述第二弹簧抵消液压力和所述第一弹簧(7、8)的预加负载，和 -功率可调节的致动器(9)接合所述控制活塞(6)的两端(28或29)中的一端，通过所述致动器能够将牵引力或压缩力传输至所述控制活塞出)的各个端部(28或29)，和由此 -压力仅能够通过在高压下来自所述可变排量泵(I)的压力流体被施加至所述控制活塞(6)的第一端，以在所述控制活塞(6)的第二端的方向上产生液压力。
2.根据权利要求1所述的用于液压可变排量泵(I)的控制装置(20)，其特征在于，所述控制活塞(6)是台阶形的，所述可变排量泵(I)的高压作用于不同大小的两个直径上，由此在所述出口(18)的方向起作用的直径较大。
3.根据权利要求1或2所述的用于液压可变排量泵(I)的控制装置(20)，其特征在于，所述致动器(9)是电子电磁阀，通过电子控制单元(31)能够将在可调节的水平处的电流施加至所述电磁阀。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于液压可变排量泵(I)的控制装置(20)，其特征在于，所述第一弹簧(7)或第二弹簧(8)的弹簧力能够通过设定装置(12)设定，所述设定装置定位在所述致动器(9)的相反侧上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用于液压可变排量泵(I)的控制装置(20)，其特征在于，定位在所述控制活塞￠)的同一端的所述致动器(9)和所述弹簧(7或8)根据作用于所述控制活塞(6)的力串联地布置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于液压可变排量泵(I)的控制装置(20)，其特征在于，所述致动器(9)能够定位在所述控制活塞￠)的所述第一端(28)或第二端(29)处。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于液压可变排量泵(I)的控制装置(20)，其特征在于，所述第一弹簧(7)和所述第二弹簧(8)每个包括导向元件(13、14)，所述导向元件将所述弹簧力传输至所述控制活塞(28、29)的一端。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于液压可变排量泵(I)的控制装置(20)，其特征在于，所述第一弹簧(7)和所述第二弹簧(8)每个被安装在弹簧腔(21)中，所述弹簧腔中的每一个配置成靠近所述控制活塞出)的一端，且所述弹簧腔经由在所述控制活塞(6)中的通孔(36)彼此连接。
9.根据权利要求8所述的用于液压可变排量泵(I)的控制装置(20)，其特征在于，所述两个弹簧腔(21)中的一个通过在所述壳体(11)中的通道(25)连接至所述出口(18)。
10.一种液压可变排量泵(I)，所述液压可变排量泵在开放的液压回路中操作且能够经由伺服活塞(4)调节，所述伺服活塞能够在伺服汽缸(5)的内部中移位，压力能够通过根据权利要求1-7中任一项所述的控制装置(20)、借助于来自所述可变排量泵(I)的加压的压力流体施加至所述伺服活塞(4)，以便设定供给压力。
11.根据权利要求10所述的液压可变排量泵(I)，其特征在于，所述可变排量泵(I)配置成具有斜盘或弯曲轴设计的轴向活塞机器。
【文档编号】F04B1/32GK104421123SQ201410403725
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】莫尔卡·斯坦尼斯拉夫, 塞多·帕沃尔, 扎瓦迪尼卡·皮特 申请人:丹佛斯动力系统股份公司