DE102005060960B3 - Axial piston machine with an adjustable bent-axis valve segment and an adjustment unit for the electrically proportional adjustment of the absorption volume - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit einem mittels Stellkolben verstellbaren Schrägachsen-Ventilsegment sowie einer Verstelleinheit zur elektrisch proportionalen Verstellung des Schluckvolumens. Die Verstelleinheit weist einen Regelkolben zur Steuerung des den Stellkolben bewegenden Öldrucks, einen elektrisch ansteuerbaren, auf den Regelkolben wirkenden Proportionalmagneten, eine Rückführfeder zur Rückführung der aktuellen Schrägachsen-Ventilsegment-Position an den Regelkolben und einen Einstellmechanismus zur Einstellung des Start-Stroms auf. Der Einstellmechanismus zur Einstellung des Start-Stroms weist eine mit verstellbarer Kraft an den Anker des Proportionalmagneten wirkende Einstellfeder auf.The invention relates to an axial piston machine with an inclined-axis valve segment that can be adjusted by means of actuating pistons and an adjustment unit for the electrically proportional adjustment of the swallowing volume. The adjustment unit has a control piston for controlling the oil pressure moving the control piston, an electrically controllable proportional magnet acting on the control piston, a return spring for returning the current inclined axis valve segment position to the control piston, and an adjustment mechanism for adjusting the starting current. The adjusting mechanism for adjusting the starting current has an adjusting spring which acts on the armature of the proportional magnet with an adjustable force.

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit einem verstellbaren Schrägachsen-Ventilsegment und einer Verstelleinheit zur elektrisch proportionalen Verstellung des Schluckvolumens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.The The invention relates to an axial piston machine with an adjustable Bent axis valve segment and an adjustment for electrically proportional adjustment of swallow volume according to the characteristics of claim 1.

Derartige als Verstellmotoren ausgebildete Axialkolbenmaschinen besitzen zur Einstellung des Schluckvolumens ein Schrägachsen-Ventilsegment, dessen Position mittels eines Stellkolbens verstellbar ist. Der Stellkolben wird dabei von einem Regelventilkolben angesteuert, der bei Verschiebung längs seiner Längsachse Kanäle in der Weise verbindet oder trennt, dass Öl mit einem bestimmten Druck zur Verschiebung des Stellkolbens zur Verfügung steht. Vielfach werden die Axialkolbenmaschinen dabei mit einer elektrisch proportionalen Verstellung ausgestattet. Das Eingangssignal in eine solche Verstelleinheit ist ein elektrischer Strom, mit dem ein den Regelkolben verschiebender Proportionalmagnet angesteuert wird, der auf den Regelkolben wirkt. Das Ausgangssignal ist ein hydraulischer Druck, der auf den Stellkolben wirkt.such designed as adjusting axial piston machines have to Adjustment of the intake volume a bent axis valve segment whose Position is adjustable by means of an actuating piston. The adjusting piston is controlled by a control valve piston which, when shifting along his longitudinal axis channels in the way connects or disconnects that oil with a certain pressure is available for the displacement of the actuating piston. Be multiple the axial piston machines with an electrically proportional Adjustment equipped. The input signal in such an adjustment is an electric current with which a control piston shifts Proportional solenoid is driven, which acts on the control piston. The output signal is a hydraulic pressure acting on the actuator piston acts.

Zur Regelung der Axialkolbenmaschine auf den mit der Verstelleinrichtung eingestellten Wert des Schluckvolumens ist eine Rückführungsfeder vorgesehen, die den Regelkreis schließt. Mit der Rückführungsfeder wird der aktuelle Schwenkwinkel des Ventilsegments derart auf den Regelkolben rückgekoppelt, dass dieser bei Erreichen des eingestellten Wertes durch die der Einstellkraft des Proportionalmagneten entgegen gerichtete Kraft der Rückführungsfeder wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird.to Control of the axial piston on the with the adjustment set value of the intake volume is a return spring provided that closes the control loop. With the return spring the current swivel angle of the valve segment is on the Control piston fed back, that this on reaching the set value by the Adjusting force of the proportional solenoid opposing force the return spring is returned to its original position.

Beim Anfahren mit hydrostatischen Antrieben wird in der Regel zuerst die den Motor versorgende Verstellpumpe auf maximales Fördervolumen gestellt, bevor der Verstellmotor, der beim Anfahren zunächst üblicherweise auf maximalem Winkel steht, zu schwenken beginnen soll. Die elektrisch angesteuerten, servoverstellten hydrostatischen Verstellmotoren sollen dabei bei einem definierten Strom, dem Startstrom, den anfänglichen Schwenkwinkel verlassen und somit das Schluckvolumen pro Umdrehung verändern. Üblicherweise gibt man hierfür seitens der Elektronik einen festen Stromwert vor.At the Starting with hydrostatic drives is usually first the adjusting pump supplying the motor is set to maximum delivery volume, before the variable speed motor, which usually starts at maximum on start-up Angle is about to begin to pivot. The electrically controlled, Servoverstellten hydrostatic adjusting motors are thereby at a defined current, the starting current, leave the initial swing angle and thus change the swallow volume per revolution. Usually one gives for this part the electronics a fixed current value.

Die eingesetzten Elemente zur Verstellung und Positionsregelung wie bspw. Magnet, Kolben, Rückführungsfedern u.s.w. weisen aber unvermeidbare Toleranzen auf, was zu nicht unerheblichen Schwankungsbreiten bei den auftretenden Kräften führt. Die Abweichungen in den Kräfteverhältnissen sind normalerweise so groß, dass ohne Kompensation der Toleranzen die Verstellmotoren tatsächlich bei sehr unterschiedlichen Startströmen den anfänglichen Schwenkwinkel verlassen würden und das Fahrverhalten von Fahrzeug zu Fahrzeug entsprechend unterschiedlich ausfiele.The used elements for adjustment and position control like For example, magnet, piston, return springs etc. but have unavoidable tolerances, resulting in not insignificant fluctuation margins at the occurring forces leads. The Deviations in the balance of power are usually that big, that without compensation of the tolerances, the adjusting motors actually at very different starting currents the initial one Leave swivel angle and the driving behavior from vehicle to vehicle accordingly different were to fail.

Die übliche Toleranzkompensation erfolgt über das in seiner Kraftwirkung gegen die Stellkraft des Magneten gerichtete Rückführungs-Federsystem, wobei im Ergebnis die Rückstellkraft eingestellt wird, die das System in die Ausgangslage zwingt. Hierbei sind ein komplizierter Einstellmechanismus und mindestens eine weitere Feder erforderlich, deren Kraftwirkung verstellbar und ebenfalls dem Magneten entgegen gerichtet ist.The usual tolerance compensation over the directed in its force against the force of the magnet Feedback spring system as a result, the restoring force is set, which forces the system to the starting position. in this connection are a complicated adjustment mechanism and at least one more Spring required, its force adjustable and also directed against the magnet.

Aus der DE 196 53 165 C2 ist eine Axialkolbenpumpe mit verstellbarem Schrägachsen-Ventilsegment ist bekannt, wobei die Verstelleinrichtung einen Proportionalmagneten umfasst, der hydraulischen Druck in Druckkammern leitet und damit einen Stellkolben entlang der Längsachse der Verstelleinrichtung bewegt. Die Justage zur Grundeinstellung des Kräftegleichgewichts zwischen dem Proportionalmagneten und einem den Stellkolben beaufschlagenden Federsystem erfolgt durch einen Gewindebolzen, mit dem ein Federteller, an dem sich das Federsystem abstützt, verschoben werden kann.From the DE 196 53 165 C2 is an axial piston pump with adjustable bent-axis valve segment is known, wherein the adjusting device comprises a proportional solenoid, which conducts hydraulic pressure in pressure chambers and thus moves an actuating piston along the longitudinal axis of the adjusting device. The adjustment for the basic adjustment of the equilibrium of forces between the proportional magnet and the actuator piston acting spring system is effected by a threaded bolt with which a spring plate on which the spring system is supported, can be moved.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Axialkolbenmaschine mit verbesserter Einstellmöglichkeit zur Kompensation von Abweichungen vom gewünschten Startstrom geschaffen werden.With The present invention is an axial piston machine with improved adjustment created to compensate for deviations from the desired starting current become.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel bei einer Axialkolbenmaschine mit einem mittels Stellkolben verstellbaren Schrägachsen-Ventilsegment sowie einer Verstelleinheit zur elektrisch proportionalen Verstellung des Schluckvolumens erreicht, welche einen Regelkolben zur Steuerung des den Stellkolben bewegenden Öldrucks, einen elektrisch ansteuerbaren, auf den Regelkolben wirkenden Proportionalmagneten, eine Rückführfeder zur Rückführung der aktuellen Schrägachsen-Ventilsegment-Position an den Regelkolben und einen Einstellmechanismus zur Einstellung des Start-Stroms aufweist, wobei der Einstellmechanismus eine mit verstellbarer Kraft auf den Anker des Proportionalmagneten wirkende Einstellfeder aufweist.According to the invention this Target in an axial piston machine with adjustable by means of adjusting piston Bent axis valve segment and an adjustment for electrically proportional adjustment of the intake volume, which controls a control piston of the adjusting piston moving oil pressure, an electrically controllable, acting on the control piston proportional solenoid, a return spring for the return of the current bent axis valve segment position to the control piston and an adjustment mechanism for adjustment of the starting current, wherein the adjustment mechanism with a adjustable force acting on the armature of the proportional solenoid Has adjusting spring.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Einstellfeder liegt darin, dass die Kraft dieser Einstellfeder gegen die Kraft der Rückführungsfeder gerichtet ist, wodurch sich eine besonders günstige Einstellmöglichkeit für das Kräfteverhältnis zwischen dem Magneten und der Rückführungsfeder ergibt.One particular advantage of the adjusting spring according to the invention lies in that the force of this adjusting spring directed against the force of the return spring is, resulting in a particularly favorable adjustment for the Balance of power between the Magnets and the return spring results.

Vorzugsweise ist die Einstellfeder in den Proportionalmagneten integriert. Der Einstellmechanismus bildet mit dem Magneten eine bauliche Einheit, was die Zahl der Einzelelemente für die Montage erheblich reduziert.Preferably the adjusting spring is integrated in the proportional solenoid. Of the Adjustment mechanism forms a structural unit with the magnet, which the number of individual elements for considerably reduces assembly

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, dass die Einstellfeder und der Anker des Proportionalmagneten und die gesamte Verstelleinheit entlang einer gemeinsamen Achse aufgereiht werden können, längs der auch Rückführungsfeder und Stellkolben angeordnet werden können, wodurch sich ein In-line-Rückführungssystem längs der Schrägachse ergibt, das keine zusätzlichen Anbauten am Endgehäuse erfordert.One Another advantage of the arrangement according to the invention is that the Adjusting spring and the armature of the proportional solenoid and the entire Adjustment be strung along a common axis can, along the also return spring and Adjusting piston can be arranged, which creates an in-line feedback system along the sloping axis, that no extra Attachments to the end housing requires.

Vorzugsweise wird die Rückführungsfeder auf einer Seite von einer Bohrung des Stellkolbens aufgenommen, während sie sich auf der anderen Seite über einen Federteller am Regelventilkolben abstützt. Die auf den Anker wirkende Kraft der Einstellfeder ist dabei mit einer in Längsrichtung der Schrägachse angeordneten Einstellschraube verstellbar, wodurch sich die Vorspannung, mit der die Feder auf den Anker wirkt und damit das Kräfteverhältnis zwischen der Stellkraft des Magneten und der Federkraft der Rückführungsfeder sowie in der Folge ein definierter Startstrom einjustieren lassen.Preferably the return spring will open one side of a bore of the actuator piston while they are on the other side over a spring plate is supported on the control valve piston. The one acting on the anchor Force of the adjusting spring is arranged with a longitudinal axis of the inclined axis Adjusting screw adjustable, which increases the preload, with the spring acts on the anchor and thus the balance of power between the force of the magnet and the spring force of the return spring as well as subsequently a defined starting current einjustieren.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgen Beschreibung des anhand von 1 dargestellten Ausführungsbeispiels.Other features and advantages will be apparent from the following description of the basis of 1 illustrated embodiment.

Die Figur zeigt eine Axialkolbenmaschine 1 in Schrägachsenbauart mit einem Ventilsegment 14, dessen Schwenkwinkel mit dem Schwenkmechanismus 13 verstellbar ist. Der Schwenkmechanismus 13 wird durch den Stellkolben 10 betätigt, wobei sich das Schluckvolumen des Motors entsprechend dem Schwenkwinkel des Ventilsegments 14 einstellt. Der Stellkolben 10 wird über im Ventilblock 11 und im Endgehäuse 12 ausgebildete Kanäle mit Öldruck beaufschlagt und führt dabei eine lineare Bewegung längs der Schrägachse 15 aus.The figure shows an axial piston machine 1 in Schrägachsenbauart with a valve segment 14 , whose swivel angle with the swivel mechanism 13 is adjustable. The swivel mechanism 13 is through the actuator piston 10 actuated, wherein the displacement of the engine according to the pivot angle of the valve segment 14 established. The adjusting piston 10 is over in the valve block 11 and in the end housing 12 trained channels pressurized with oil pressure and thereby performs a linear movement along the inclined axis 15 out.

Die Verstelleinheit 2 zur Verstellung des Stellkolbens 10 weist ein Regelventil und einen Proportionalmagneten 3 auf, die hintereinander längs der gemeinsamen Schrägachse 15 angeordnet sind. Der Regelventilkolben 7 öffnet oder schließt bei einem Verschieben längs dieser Achse 15 die zum Stellkolben führenden Kanäle im Ventilblock 11 und steht mit dem Stößel bzw. dem Anker 5 des Proportionalmagneten 3 in Wirkverbindung.The adjustment unit 2 for adjusting the adjusting piston 10 has a control valve and a proportional solenoid 3 on, one behind the other along the common axis of inclination 15 are arranged. The control valve piston 7 opens or closes when moving along this axis 15 the leading to the actuator piston channels in the valve block 11 and stands with the pestle or the anchor 5 of the proportional magnet 3 in active connection.

Im Proportionalmagneten 3 ist ein Einstellmechanismus 16 integriert, welcher der Toleranzkompensation dient und aus einer Einstellfeder 4 und einer Einstellschraube 17 besteht, die beide in Richtung der Schrägachse 15 angeordnet sind. Die verstellbare Kraft der Einstellfeder 4 wirkt dabei auf den innerhalb der Wicklung 6 liegenden Anker 5 des Proportionalmagneten 3 mit einer Kraft, die derjenigen der Rückführungsfeder 9 entgegengesetzt ist. Die Öffnung, durch welche die Einstellschraube 17 nach außen geführt wird, ist mit einem Dichtelement 18 abgedichtet.In proportional solenoid 3 is an adjustment mechanism 16 integrated, which serves the tolerance compensation and a setting spring 4 and an adjusting screw 17 exists, both in the direction of the oblique axis 15 are arranged. The adjustable force of the adjusting spring 4 acts on the inside of the winding 6 lying anchor 5 of the proportional magnet 3 with a force similar to that of the return spring 9 is opposite. The opening through which the adjusting screw 17 is led to the outside, is with a sealing element 18 sealed.

Die Rückführungsfeder 9 ist zwischen dem Federteller 8 des Regelventilkolbens 7 und dem Stellkolben 10 eingespannt. Sie stützt sich auf der einen Seite am Federteller 8 des Regelventilkolbens 7 und auf der andere Seite am Stellkolben 10 ab, wo sie teilweise von einer Bohrung des Stellkolbens 10 aufgenommen wird.The return spring 9 is between the spring plate 8th of the control valve piston 7 and the actuator piston 10 clamped. It rests on the spring plate on one side 8th of the control valve piston 7 and on the other side on the actuator piston 10 from where they partially from a bore of the actuator piston 10 is recorded.

Die Anordnung arbeitet wie folgt:
Wird der Proportionalmagnet 3 mit einem bestimmten Strom beaufschlagt verschiebt sich sein Anker 5 und mit diesem der Regelventilkolben 7, der sich damit aus seiner Ausgangsstellung bewegt, bis die Stellkraft des Proportionalmagneten 3 mit der entgegengerichteten Kraft der Rückführungsfeder 9 im Gleichgewicht ist. Zugleich wird der Stellkolben 10 über die freigegebenen Kanäle mit Öldruck beaufschlagt. Er bewegt sich ebenfalls aus seiner Neutrallage heraus, wobei er über den Schwenkmechanismus 13 den Schwenkwinkel des Ventilsegments 14 und damit das Schluckvolumen der Axialkolbenmaschine 1 verstellt.The arrangement works as follows:
Will the proportional magnet 3 with a certain current applied its anchor shifts 5 and with this the control valve piston 7 , which thus moves from its initial position until the force of the proportional solenoid 3 with the opposite force of the return spring 9 is in balance. At the same time, the actuating piston 10 Applied to the shared channels with oil pressure. He also moves out of his neutral position, passing over the pivoting mechanism 13 the swivel angle of the valve segment 14 and thus the displacement of the axial piston machine 1 adjusted.

Mit der Verschiebung des Stellkolbens 10 aus seiner Ausgangsposition wächst die Kraft der Rückführungsfeder 9 an, die nunmehr die Stellkraft des Proportionalmagneten 3 überwiegt und den Regelventilkolben 7 wieder zurückstellt, bis dieser bei Erreichen des eingestellten Schwenkwinkels wieder seine Ausgangslage erreicht hat, in welcher die zum Stellkolben 10 führenden Kanäle geschlossen sind.With the displacement of the actuating piston 10 From its starting position, the force of the return spring increases 9 now, the force of the proportional solenoid 3 outweighs and the control valve piston 7 resets again until it has reached its initial position when reaching the set pivot angle, in which the adjusting piston 10 leading channels are closed.

Zum Ausgleich von Toleranzschwankungen ist der im Proportionalmagneten 3 integrierte Einstellmechanismus 16 vorgesehen. Durch Drehen der Einstellschraube 17 wird die Einstellfeder 4 mehr oder weniger vorgespannt. Ihre Federkraft wirkt über den Anker 5 des Proportionalmagneten 3 auf den Regelventilkolben 7 und verändert das Kräftegleichgewicht des Proportionalmagneten 3 und der Rückführungsfeder 9, die über den Federteller 8 mit dem Regelventilkolben 7 verbunden ist. Die Kraft der Einstellfeder 4 ist dabei in Richtung der Stellkraft des Proportionalmagneten 3 gegen die Kraft der Rückführungsfeder 9 gerichtet.To compensate for tolerance fluctuations is the in the proportional magnet 3 integrated adjustment mechanism 16 intended. Turn the adjusting screw 17 becomes the adjusting spring 4 more or less biased. Their spring force acts over the anchor 5 of the proportional magnet 3 on the control valve piston 7 and changes the balance of forces of the proportional solenoid 3 and the return spring 9 that over the spring plate 8th with the control valve piston 7 connected is. The force of the adjusting spring 4 is in the direction of the force of the proportional solenoid 3 against the force of the return spring 9 directed.

Mit dieser Anordnung wird ein einfacher Einstellmechanismus zur Einstellung des Startstroms geschaffen, wobei die sonst dafür vorgesehenen, komplizierten und mit hohen Kosten verbundenen Vorrichtungen entfallen.With This arrangement becomes a simple adjustment mechanism for adjustment created the starting current, with the otherwise provided, complicated and associated with high cost devices omitted.

11
Axialkolbenmaschineaxial piston
22
Verstelleinheitadjustment
33
Proportionalmagnetproportional solenoid
44
Einstellfederadjusting spring
55
Ankeranchor
66
Wicklungwinding
77
RegelventilkolbenControl valve piston
88th
Federteller (Rückführungsfeder)spring plate (Return spring)
99
RückführungsfederReturn spring
1010
Stellkolbenactuating piston
1111
Ventilblockmanifold
1212
Endgehäusebackshell
1313
Schwenkmechanismusswivel mechanism
1414
Ventilsegmentvalve segment
1515
Schrägachsebent axis
1616
Einstellmechanismusadjustment
1717
Einstellschraubeadjustment
1818
Dichtelementsealing element

Claims (6)

Axialkolbenmaschine mit einem mittels Stellkolben (10) verstellbaren Schrägachsen-Ventilsegment sowie einer Verstelleinheit (2) zur elektrisch proportionalen Verstellung des Schluckvolumens, welche einen Regelventilkolben (7) zur Steuerung des den Stellkolben (10) bewegenden Öldrucks, einen elektrisch ansteuerbaren, auf den Regelventilkolben (7) wirkenden Proportionalmagneten (3), eine Rückführungsfeder (9) zur Rückführung der aktuellen Schrägachsen-Ventilsegment-Position an den Regelventilkolben (7) und einen Einstellmechanismus (16) zur Einstellung des Start-Stroms aufweist, wobei der Einstellmechanismus (16) eine mit verstellbarer Kraft auf den Anker (5) des Proportionalmagneten (3) wirkende Einstellfeder (4) aufweist.Axial piston machine with a by means of adjusting piston ( 10 ) adjustable bent-axis valve segment and an adjusting unit ( 2 ) for the electrically proportional adjustment of the absorption volume, which a control valve piston ( 7 ) for controlling the actuating piston ( 10 ) moving oil pressure, an electrically controllable, on the control valve piston ( 7 ) acting proportional magnets ( 3 ), a return spring ( 9 ) for returning the current oblique axis valve segment position to the control valve piston ( 7 ) and an adjustment mechanism ( 16 ) for adjusting the starting current, wherein the adjusting mechanism ( 16 ) one with adjustable force on the anchor ( 5 ) of the proportional magnet ( 3 ) acting adjusting spring ( 4 ) having. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, bei welcher die Kraft der Einstellfeder (4) gegen die Kraft der Rückführungsfeder (9) gerichtet ist.Axial piston machine according to claim 1, wherein the force of the adjusting spring ( 4 ) against the force of the return spring ( 9 ). Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Einstellfeder (4) in den Proportionalmagneten (3) integriert ist.Axial piston machine according to claim 1 or 2, in which the adjusting spring ( 4 ) in the proportional magnets ( 3 ) is integrated. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Einstellfeder (4) und der Anker (5) des Proportionalmagneten (3) sowie der Regelventilkolben (7) der Verstelleinheit (2) entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind.Axial piston machine according to one of claims 1 to 3, wherein the adjusting spring ( 4 ) and the anchor ( 5 ) of the proportional magnet ( 3 ) and the control valve piston ( 7 ) of the adjustment unit ( 2 ) are arranged along a common axis. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Rückführungsfeder (9) auf einer Seite von einer Bohrung des Stellkolbens (10) aufgenommen ist und auf der anderen Seite sich über einen Federteller (8) am Regelventilkolben (7) abstützt.Axial piston machine according to one of claims 1 to 4, wherein the return spring ( 9 ) on one side of a bore of the actuating piston ( 10 ) and on the other side via a spring plate ( 8th ) at the control valve piston ( 7 ) is supported. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei weicher die auf den Anker (5) wirkende Kraft der Einstellfeder (4) mit einer in Längsrichtung der Schrägachse angeordneten Einstellschraube (17) verstellbar ist.Axial piston machine according to one of claims 1 to 5, wherein the softer on the anchor ( 5 ) acting force of the adjusting spring ( 4 ) with a longitudinal axis of the oblique axis arranged adjusting screw ( 17 ) is adjustable.
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