DE10022593B4 - Actuator with planetary gear for a hydrostatic axial piston machine - Google Patents
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Abstract
Stelleinrichtung für eine als hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgebildete hydraulische Verdrängereinheit, mit einem Aktuator und einem das Verdrängungsvolumen der Verdrängereinheit durch Verstellung des Schwenkwinkels der Schrägscheibe bestimmenden hydraulischen Ventil, wobei zwischen den Aktuator und das Ventil ein Bewegungsumformer geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsumformer als Planetengetriebe (9) ausgebildet ist, das ein durch den Aktuator antreibbares Sonnenrad (10) und ein mit einem Positionsgeber (13) der Schrägscheibe (5) verbundenes und durch diesen antreibbares Hohlrad (14) aufweist, wobei das Sonnenrad (10) und das Hohlrad (14) mit mindestens einem auf einem Steg (15) gelagerten Planetenrad (16) in Eingriff stehen und wobei der Steg (15) um die koaxial zur Schwenkachse (S) der Schrägscheibe (5) angeordnete Rotationsachse (R) des Planetengetriebes (8) drehbar und mit dem Ventil (6) bewegungsgekoppelt ist.Adjusting device for a hydraulic displacement unit designed as a hydrostatic axial piston machine in swash plate design, with an actuator and a hydraulic valve which determines the displacement volume of the displacement unit by adjusting the swivel angle of the swash plate, a motion converter being connected between the actuator and the valve, characterized in that the motion converter as Planetary gear (9) is designed which has a sun gear (10) that can be driven by the actuator and a ring gear (14) connected to a position sensor (13) of the swash plate (5) and drivable by this, the sun gear (10) and the ring gear (14) are in engagement with at least one planet gear (16) mounted on a web (15), and the web (15) about the axis of rotation (R) of the planetary gear (8) arranged coaxially to the pivot axis (S) of the swash plate (5) is rotatable and coupled in terms of movement to the valve (6).
Description
Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung für eine als hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgebildete hydraulische Verdrängereinheit, mit einem Aktuator und einem das Verdrängungsvolumen der Verdrängereinheit durch Verstellung des Schwenkwinkels der Schrägscheibe bestimmenden Ventil, wobei zwischen dem Aktuator und dem Ventil ein Bewegungsumformer geschaltet ist.The invention relates to an adjusting device for a designed as a hydrostatic axial piston machine in swash plate design hydraulic displacement unit, with an actuator and a displacement of the displacer unit by adjusting the pivot angle of the swash plate-determining valve, wherein a motion converter is connected between the actuator and the valve.
Eine gattungsgemäße Stelleinrichtung ist aus der
Ferner ist aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Stelleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die aus möglichst wenigen Bauteilen besteht und auf einfache Weise herstellbar ist.The present invention is based on the object to provide an adjusting device of the type mentioned, which consists of as few components and can be produced in a simple manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Bewegungsumformer als Planetengetriebe ausgebildet ist, das ein durch den Aktuator antreibbares Sonnenrad und ein mit einem Positionsgeber der Schrägscheibe verbundenes und durch diesen antreibbares Hohlrad aufweist, wobei das Sonnenrad und das Hohlrad mit mindestens einem auf einem Steg gelagerten Planetenrad in Eingriff stehen und wobei der Steg um die koaxial zur Schwenkachse der Schrägscheibe angeordnete Rotationsachse des Planetengetriebes drehbar und mit dem Ventil bewegungsgekoppelt ist.This object is achieved in that the motion converter is designed as a planetary gear which has a sun gear drivable by the actuator and a connected to a position sensor of the swash plate and driven by this ring gear, wherein the sun gear and the ring gear with at least one mounted on a web Are planetary gear engaged and wherein the web is rotatable about the coaxial with the pivot axis of the swash plate arranged rotational axis of the planetary gear and is coupled with the valve.
Das Planetengetriebe der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung ermöglicht einerseits eine beliebige Über- oder Untersetzung zwischen dem Aktuator und der Verdrängereinheit, andererseits können die Bewegungen, die der Sollwertvorgabe durch den Aktuator und dem rückgemeldeten Istwert der Position der Verdrängereinheit zugeordnet sind, bereits innerhalb des Bewegungsumformers überlagert werden. Durch die erstgenannte Wirkung kann die Verstellcharakteristik durch entsprechende Wahl der Über- bzw. Untersetzungsverhältnisse an verschiedenste Einsatzbedingungen angepasst werden. Die letztgenannte Wirkung ermöglicht es, das Ventil – statt als Nachlaufregelventil – als einfaches Wegeventil auszubilden.The planetary gear of the adjusting device according to the invention allows on the one hand any over or under reduction between the actuator and the displacer unit, on the other hand, the movements that are assigned to the setpoint input by the actuator and the feedback actual value of the position of the displacer unit, are already superimposed within the motion converter. Due to the first-mentioned effect, the adjustment characteristic can be adapted to the most varied conditions of use by appropriate selection of the over or reduction ratios. The latter effect makes it possible to design the valve as a simple directional control valve instead of as a follow-up control valve.
Darüber hinaus ist es auf einfache Weise möglich, eine rotatorische in eine translatorische Bewegung umzuformen. Somit können verschiedene Funktionen in einem einzigen System verwirklicht werden.In addition, it is easily possible to transform a rotary into a translational movement. Thus, various functions can be realized in a single system.
Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine kompakte Bauweise. Ferner sind nur wenige Bauteile erforderlich, die darüber hinaus fertigungstechnisch einfach und damit kostengünstig herstellbar sind (beispielsweise Stanzteile). Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung kann als vormontierte Baugruppe an einer Verdrängereinheit befestigt werden. Eine Demontage zu Wartungszwecken ist leicht möglich.The arrangement according to the invention allows a compact design. Furthermore, only a few components are required, which are also simple to manufacture and therefore inexpensive to produce (for example, stampings). The adjusting device according to the invention can be attached as a preassembled module to a displacer unit. Dismantling for maintenance is easily possible.
Sofern der Aktuator abtriebsseitig ein mit einer Verzahnung des Sonnenrades kämmendes Ritzel aufweist, sind die Möglichkeiten zur Übersetzung bzw. Untersetzung im Bewegungsumformer erweitert.If the actuator on the output side has a meshing with a toothing of the sun gear pinion, the possibilities for translation or reduction in the motion converter are extended.
Zweckmäßigerweise ist der Aktuator als elektrischer Schrittmotor ausgebildet.Conveniently, the actuator is designed as an electric stepper motor.
Es erweist sich ferner als günstig, wenn das Ventil als Schieberventil ausgebildet ist und einen längsbeweglichen Ventilkolben aufweist, der mit einem am Steg des Planetengetriebes gebildeten Kulissenbolzen verbunden ist.It also proves to be advantageous if the valve is designed as a slide valve and has a longitudinally movable valve piston which is connected to a connecting bolt formed on the web of the planetary gear.
Die Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung können durch eine Ausgestaltung vergrößert werden, bei der das Ventil als Vorsteuerventil (Pilotventil) ausgebildet ist.The possible uses of the adjusting device according to the invention can be increased by a configuration in which the valve is designed as a pilot valve (pilot valve).
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung steht das Sonnenrad mit einer Zentriereinrichtung in Wirkverbindung. Dadurch ist einerseits eine Ausgangsstellung definiert, andererseits kann die Stelleinrichtung bei Ausfall des Aktuators die Verdrängereinheit in eine sichere Ausgangsstellung zurückführen.According to an advantageous embodiment of the invention, the sun gear is in operative connection with a centering device. As a result, on the one hand a starting position is defined, on the other hand, the actuator can return the displacer unit in a safe starting position in case of failure of the actuator.
Die Zentriereinrichtung weist mit Vorteil einen einzelnen hydraulischen Zentrierzylinder auf.The centering device advantageously has a single hydraulic centering cylinder.
Eine günstige Ausgestaltung hierzu sieht vor, dass das Sonnenrad zwei von der Rotationsachse gleich beabstandete Anlenkpunkte aufweist, die in einer der Ausgangsstellung der Verdrängereinheit entsprechenden Nullstellung des Sonnenrades zur gemeinsamen Anlage gegen einen Zentrierkolben des Zentrierzylinders vorgesehen sind, wobei in ausgelenkter Stellung des Sonnenrades der Zentrierkolben gegen jeweils einen der Anlenkpunkte anstellbar und ein in Richtung Nullstellung wirksames Drehmoment von dem Zentrierkolben erzeugbar ist.A favorable embodiment for this purpose provides that the sun gear has two points of articulation equally spaced from the axis of rotation, which are provided in a zero position of the sun gear corresponding to the initial position of the displacer unit for common abutment against a centering piston of the centering, wherein deflected position of the sun gear of the centering against each one of the articulation points adjustable and effective in the direction of zero torque from the centering piston can be generated.
Unabhängig von seiner jeweiligen Winkelposition (positive oder negative Auslenkung) wird das Sonnenrad folglich bei Wirksamwerden der Zentriereinrichtung stets in die Nullstellung zurückgebracht. Um den Nullpunkt exakt justieren zu können kann einer der Anlenkpunkte verschiebbar ausgeführt sein (beispielsweise mittels eines Exzenters).Regardless of its respective angular position (positive or negative deflection), the sun gear is thus always returned to the zero position when the centering device takes effect. In order to be able to precisely adjust the zero point, one of the articulation points can be designed to be displaceable (for example by means of an eccentric).
Sofern der Zentrierkolben in Richtung zur Nullstellung des Sonnenrades durch die Kraft einer Feder beaufschlagt ist, erfolgt bei Ausfall der Hydraulik ein sofortiges Wirksamwerden der Zentriereinrichtung.If the centering piston is acted upon in the direction of the zero position of the sun gear by the force of a spring, takes place in case of failure of the hydraulic immediate activation of the centering device.
Die Stelleinrichtung kann seitlich an die Axialkolbenmaschine angeflanscht werden.The adjusting device can be flanged laterally to the axial piston machine.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigtFurther advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the schematic figures. It shows
Die als hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgebildete Verdrängereinheit ist in bekannter Weise mit einer rotierenden Zylindertrommel
Die Schwenkbewegung der Schrägscheibe
Das Ventil
Zwischen den Schrittmotor
Der Zentralbolzen
Ein auf dem Zentralbolzen
Die beiden Steghälften
Das Planetengetriebe
Das Sonnenrad
Das Ventil
Ein analoger Vorgang ist erforderlich, um die Schrägscheibe
Wird der Zentrierkolben
Damit wird unabhängig von der jeweiligen Winkelposition (positive oder negative Auslenkung) das Sonnenrad
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