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Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Servoverstelleinrichtung für eine Hydraulikmaschine
umfassend einen in einem Servozylinder befindlichen Servokolben,
der bei Druckänderung
in der Verstelleinrichtung mittels eines mit dem Servokolben verbundenen
Servoarms das Fördervolumen
der Hydraulikmaschine verändert.
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Bei
hydraulischen Maschinen wird hydraulische Leistung in mechanische
Leistung umgewandelt oder umgekehrt. Leistung ist das Produkt aus Druck
mal Förderstrom.
Dazu wird beispielsweise durch druckbeaufschlagte Hubbewegung eines
in einem rotierenden Zylinderblock angeordneten Arbeitskolbens der
Zylinderblock in Bewegung gesetzt und dadurch der Antrieb der Maschine
realisiert.
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Bei
den bekannten hydrostatischen Verstelleinheiten, die bspw. mit Schrägscheibe
oder Schrägachse
als hydraulische Pumpen oder Motoren im Hydraulikkreis arbeiten,
sind die Verdrängerkolben
in Zylindern eines Zylinderblocks geführt und rotieren um eine An-
oder Abtriebswelle der Verstelleinheit. Während der Rotation stützen sich
die Verdrängerkolben
mittels Gleitschuhen auf der Schrägscheibe ab, wobei bei jedem
360°-Umlauf
jeder Verdrängerkolben
einen vollständigen
Hub ausführt.
Die Schrägscheibe
weist dazu bspw. eine ebene Lauffläche auf, auf welcher die Gleitschuhe
gleiten, mit denen die Verdrängerkolben
gelenkig verbunden sind.
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Die
Schrägscheibe/Schrägachse ist
mittels eines Servosystems derart verschwenkbar, dass sich die Winkelposition
der Schrägscheibe/Schrägachse gegenüber der
Hubrichtung der Verdrängerkolben ändert. Damit
verändert
sich auch deren Hub und der durch die Pumpe erzeugbare bzw. der
durch den Motor aufnehmbare Druck und Volumenstrom. Die zur Änderung
des Schwenkwinkels der Schrägscheibe/Schrägachse erforderliche
Kraft wird durch das Servosystem in der Regel hydraulisch erzeugt.
Zu diesem Zweck steht die Schrägscheibe
mit einem oder mehreren Servokolben in Verbindung, die in entsprechenden
Servozylindern geführt
und mit Druck beaufschlagbar sind. Die hierdurch bewirkte Verstellung
des Servokolbens wird mittels eines Servoarms üblicherweise mechanisch auf
die Schrägsscheibe/Schrägachse übertragen,
die auf diese Weise verschwenkt wird.
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Die
Größe der Hubbewegung
der Arbeitskolben beruht beispielsweise bei einer Axialkolbenmaschine
auf der Winkelstellung der Schrägscheibe. Dabei
werden Druckschwankungen aufgrund von Lastwechselvorgängen einer
Arbeitsmaschine, aufgrund von Pulsationen durch den umlaufenden
Verdrängerkolben,
aufgrund der Regelung der Winkelstellung, aufgrund wechselseitiger
Beeinflussung mehrerer Verbraucher in einem Hydraulikkreis, o. ä. von der
Schrägscheibe
bzw. der Schrägachse
in Form von Vibrationen an den Servokolben weitergeleitet. Diese
Vibrationen führen
zu einer erheblichen mechanischen Beanspruchung der Bauteile und auch
zu verstärkter
Geräuschemission.
Dabei liegt der Hauptfrequenzbereich bei der doppelten Kolbenfrequenz,
da jeder Kolben während
einer Umdrehung zwei Druckwechselvorgängen unterliegt.
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Störende Druckschwankungen
im Druckraum der Servoverstelleinrichtung können aber auch dadurch auftreten,
dass das Servoventil im geöffneten
Zustand solche Druckschranken, die bspw. in anderen Teilbereichen
einer hydraulischen Maschine entstanden sind, passieren lässt oder
generiert selbst Druckschwankungen im Servohydraulikkreis durch
bspw. schnell hintereinander erfolgende Öffnungs- und Schließbewegungen
aufgrund von Regeleingriffe zum Steuern der Hydraulikmaschine.
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Bei
Dämpfungselementen
aus dem Stand der Technik handelt es sich im Wesentlichen um Dämpfungselemente,
die aufgrund ihres Aufbaus zusammen mit einer in unmittelbarer Nähe der Kolbenendposition
im Zylinder liegenden Öffnung
arbeiten, und auf diese Weise Druckspitzen, die speziell am Hubende
auftreten und über
den Systemdruck hinausgehen, zumindest teilweise vermeiden. Jedoch kann
nur vermindert auf zusätzlich
auftretende Vibrationen oder Druckschwankungen im Teilhubbetrieb reagiert
werden, so dass es im System zu den oben beschriebenen Komplikationen
kommt. insbesondere soll im Stand der Technik ein Anschlagen des
Kolbens an die Zylinderwand gedämpft
werden. Die
DE 1 947
641 C , die
US
5 022 310 A , die
US
3 955 475 A und die
US
3 063 381 A zeigen verschiedene Hydraulikmaschinen mit
unterschiedlichen Dämpfungselementen.
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Weitere
bekannte Arten der Dämpfung
aus dem Stand der Technik befassen sich mit der Versteifung des
Servoarms bevorzugt an der Stelle, an der dieser mit dem Servokolben
verbunden ist. Auf diese Weise können
Druckschwankungen begrenzt abgefangen werden. Jedoch ist dabei darauf
zu achten, dass der Grad an Versteifung, also die Steifigkeit, an die
Eigenschaften des jeweiligen Servosystems angepasst sein muss. Je
mehr und je höher
die Druckschwankungen sind, welche aufgenommen bzw. abgefangen werden
sollen, desto steifer muss der Servoarm sein. Las hat zur Folge,
dass der Servoarm nicht nur schwerer wird, sondern auch in seinem Querschnitt
zunimmt, was für
das System als solches nicht von Vorteil ist. Ebenso nimmt die Elastizität des Servoarms
und somit seine inhärente
Eigenschaft, Vibrationen zu dämpfen,
ab.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Dämpfung zu
ermöglichen,
welche schnell und flexibel auf alle Arten von Druckänderungen
reagieren kann ohne dabei den Aufbau eines Servosystems maßgeblich
verändern
zu müssen. Die
Dämpfung
sollte dabei einzeln auftretende Druckspitzen sowie periodisch auftretende
Druckschwankungen gleichermaßen
abdämpfen
können, einfach
aufgebaut und kostengünstig
in ihrer Herstellung sein. Ferner sollten bereits bestehende Servosysteme
nachgerüstet
werden können.
Die Dämpfung
soll ferner auch in anderen Hydraulikkreisläufen einsetzbar sein.
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Die
Aufgabe wird durch eine Hydraulikmaschine mit einer Servoverstelleinrichtung
mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 gelöst.
Zweckmäßige Weiterbildungen
sind in den abhängigen
Ansprüchen definiert.
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Es
handelt sich um ein Servosystem bestehend aus einem in einem Servozylinder
angeordneten Servokolben, der bei Druckänderung in einem Druckraum
des Systems eine Verstellkraft auf einen Servoarm überträgt. Dabei
werden gleichzeitig die im System auftretenden Druckschwankungen,
die bspw. vom Servoarm auf den Servokolben übertragen werden von einem
elastischen Bauelement gedämpft.
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Das
elastische Bauelement kann dabei sowohl am Kolbenkopf oder in bzw.
an einer inneren Wandung des Servozylinders des Druckraums angeordnet
sein. Das elastische Bauelement ist so ausgestaltet, dass es bei
Druckerhöhung
in der Druckkammer entweder elastisch komprimiert, d. h. zusammengedrückt, wird
und dabei eine Volumenverringerung erfährt und/oder elastisch in seiner
Gestalt verformt wird und so potentielle Federenergie speichert. Sinkt
der Druck in derselben Zylinderkammer wieder ab, so dehnt sich das
elastische Bauelement wieder aus und/oder bewegt sich in seine Ausgangsform
zurück.
Damit ist eine für
die Dämpfung
der kurzfristigen Druckschwankung/Druckspitze notwendige Volumenausdehnung/Volumenverringerung/elastisch reversible
Verformung in der Servozylinderkammer sichergestellt, bei gleichzeitig
minimalstem Einfluss auf den Servokolben. Mit anderen Worten, die
Dämpfung
der temporären
Druckveränderung
wird durch reversible Verformung des elastischen Bauelements bewerkstelligt.
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Bei
länger
anhaltender Druckveränderung stellt
sich ein Gleichgewicht zwischen dem an der Druckkammer anliegendem
Druck und dem in der Kammer herrschenden Druck ein, unterstützt durch das
elastische Bauelement. Der Servokolben wird, im Falle einer kontinuierlichen
Druckerhöhung
in Richtung aus dem Zylinder heraus bewegt. Im Falle einer kontinuierlichen
Druckabsenkung, was einer bei einem Doppelkolben einer Druckerhöhung auf der
anderen Kolbenseite entspricht, bewegt sich der Servokolben in das
Innere des Servozylinders hinein und verkleinert so den Druckraum.
Die wechselseitige Bewegung der Kolben findet solange statt bis
an den beiden Kolbenseiten der gleiche Druck anliegt.
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In
an sich bekannter Bauweise weist die hydraulische Maschine einen
Zylinderblock auf, in welchem Verdrängerkolben geführt sind.
Im Falle einer Axialkolbenmaschine stützen sich die Verdrängerkolben
mit ihren Gleitschuhen an einer Schrägscheibe ab, deren Winkelposition
verschwenkbar ist.
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Die
Winkelstellung der Schrägscheibe,
welche für
die durch Umsetzung in eine Drehung bspw. lineare Bewegung der Arbeitskolben
zuständig
ist, wird durch eine Schrägscheibenverstelleinrichtung
in Position gebracht. Bei dieser Verstelleinrichtung handelt es
sich üblicherweise
um einen in einem Servozylinder eingebetteten Servokolben, und einem
Servoarm, der wiederum mit dem Servokolben und der Schrägscheibe
verbunden ist. Durch ein Steuersignal wird eine Druckänderung
im Servosystem herbeigeführt.
Dabei wirkt sich die Druckänderung
im Druckraum, der durch den Servozylinder und den Servokolben gebildet
wird, auf den Servokolben aus und verschiebt diesen, so dass der
mit dem Servokolben und mit der Schrägscheibe verbundene Servoarm
die Schrägscheibe
in ihrer Auslenkung verändert.
Dabei kann z. B. durch eine Positionsrückführeinrichtung der Schwenkscheibe
ein Winkel gezielt geregelt werden.
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Anhand
des Aufbaus des Servokolbens der vorliegenden Erfindung wird ermöglicht,
dass anhand des Einsatzes eines elastischen Bauteils, bspw. innerhalb
eines jeden der beiden Servokolbenköpfe, die Druckschwankungen
und Druckspitzen, die nicht von der einer gewollten Druckänderung
stammen, im Servosystem vollständig
durch Dämpfung
abgefangen werden können,
so dass hieraus resultierende Störungen
oder negativen Einflüsse
für die
nachfolgenden Bauteile des Servosystems oder der Hydraulikmaschine
vermieden werden.
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Bei
dem Kolben gemäß der vorliegenden
Erfindung handelt es sich um einen Servokolben, der bspw. als einteiliger
Kolben ausgebildet und doppelt wirkend ist, so dass zwei druckbeaufschlagte
Kolbenflächen
vorhanden sind. Jedoch kann dies auch durch zwei Einzelkolben realisiert
werden, die jeweils einem Servozylinder zugeordnet sind. Vorzugsweise ist
jeder druckbeaufschlagten Kolbenfläche eine elastisch verformbare
Baugruppe zugeordnet. Dabei, wie oben bereits erläutert, kann
die elastische Baugruppe auch einer Zylinderinnenwand zugeordnet sein.
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Die
Funktionssicherheit/Laufruhe einer Hydraulikeinheit mit Servosystems
kann sowohl aufgrund von Druckschwankungen in der Servoleitung, aufgrund
von Vibrationen ausgehend von den Arbeitskolben, oder auch aufgrund
von hohen und hochdynamischen Fluiddruckänderun gen beeinflusst werden.
Durch die erfindungsgemäße elastisch
variable Ausgestaltung der Volumina der Druckräume der Servoverstelleinheit
können
solche Druchschwankungen ebenso abgefangen werden, wie Vibrationen
die von der Schrägscheibe
durch die umlaufenden Arbeitskolben der hydraulischen Verdrängungsmaschine
auf die Schrägscheibe
und somit auf den Servoarm und weiter in die Druckräume übertragen
werden.
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Ebenso
kann das Servosystem auch dadurch ungewollt belastet werden, dass
bei hohen Druckänderungen
oder bei hohen Druckeinstellungen, die Arbeitskolben, welche mittels
Gleitschuhen mit der Schrägscheibe
verbunden sind, Vibrationen erfahren, die über die Schrägscheibe
auf den Servoarm und weiter auf den Servokolben wirken und so die
Druckverhältnisse
innerhalb der Druckräume
des Servosystems negativ beeinflussen. Solche Druck-/Kraft-Änderungen auf den Arbeitskolben
sind umso stärker
ausgeprägt,
je ausgelenkter die Schrägscheibe
in die eine oder andere Richtung ist, und je mehr Leistung der Hydraulikmaschine
abverlangt bzw. auf diese aufgebracht wird.
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Aber
auch im konstanten Teillastbetrieb der Hydraulikmaschine können durch
das erfindungsgemäße Einbringen
einer elastischen Baugruppe in den Druckraum Druckschwankungen,
Druckspitzen oder periodisch auftretende Pulsationen im Druckraum
eliminiert werden, so dass ein ruhiger Konstantlauf der Hydraulikmaschine
erreicht wird. Speziell beim Bediener einer Arbeitsmaschine mit
einer Hydraulikmaschine mit erfindungsgemäßer Servodruckdämpfung wird
dies positiv wahrgenommen. Die Arbeitsmaschine erzeugt durch die
erfindungsgemäße Druckdämpfung im
Hydraulikdruckkreis für
die Servoverstellung ein definiertes Ansprechverhalten und ein ruhiges Betriebsverhalten,
was sich auch in einem reduzierten Schallpegel auswirkt.
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Ferner
treten Druckschwankungen, die je nach Art und Belastung innerhalb
des Servosystems höher
oder niedriger ausfallen können,
vorzugsweise dann auf, wenn das Servosystem mit Druck beaufschlagt
ist. Das bedeutet, dass gleichzeitig zu der Verstellkraft, die auf
den Servokolben bei gewollter Druckänderung zur Verstellung der
Schrägscheibe auf
den Servoarm übertragen
wird, gleichzeitig Vibrationen, die ausgehend von der Schrägscheibe über den
Servoarm auf den Servokolben übertragen
werden, von der Schrägscheibenverstelleinrichtung
aufgebracht werden müssen.
Das System steht sozusagen unter einer Art Doppeldruckbelastung,
was sich negativ auf den Verschleiß einzelner Bauteile der Hydraulikmaschine
auswirkt. Mit anderen Worten: je besser die Druckschwankungen im
Servoverstellsystem abgebaut werden können, desto niedriger ist die Verschleißanfällligkeit.
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In
der vorliegenden Erfindung ist ein elastisches Bauelement in einer
bevorzugten Ausführungsform
jeweils in einen der beiden Servokolbenköpfen derart angeordnet, dass
das elastische Bauelement eine Ausnehmung im Servokolben abdeckt. Eine
derartige Ausnehmung mit einem die Ausnehmung überspannenden Bauteil kann
selbstredend auch im Innenraum des Servozylinders ausgebildet sein,
solange die Bewegungsfreiheit des Servokolbens dadurch nicht beeinträchtigt wird.
Auf diese Weise bildet sich hinter dem elastischen Bauelement ein
Volumen, das durch elastische Verformung des elastischen Bauteils
in seiner Größe veränderbar
ist. Das elastische Bauteil kann aber zusätzlich auch so ausgestaltet
sein, dass es bei Druckänderungen,
die auf das Bauteil wirken, komprimiert oder entspannt wird. Dabei
kann das elastische Bauteil die Ausnehmung im Kolben oder im Zylinder
nur teilweise oder vollständig
ausfüllen.
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Das
die Druckausgleichskavität
im Druckraum überspannende
Bauteil kann bei Druckveränderung
im Servodruckraum dabei selbst elastisch verformt werden, so dass
die Volumina zu beiden Seiten des Bauelements wechselweise ihre
Größe verändern. Dies
kann beispielsweise durch Einsatz einer Gummimembran erfolgen, welche
sich bei Druckerhöhung
im Servodruckraum in die Ausnehmung bspw. im Servokolben, hineinwölbt und
die hinter der Membran befindliche Luft bspw. über eine Entlüftungsöffnung aus
dem Servosystem hinausdrückt.
Ist eine derartige Entlüftungsöffnung nicht
vorgesehen, wird die hinter dem elastisch verformbaren Element befindliche
Luft bei Druckerhöhung
im Druckraum der Servoverstelleinrichtung komprimiert und entspannt
sich bei entsprechender Druckabsenkung im Druckraum wieder. Bei
Absenken des Drucks auf das Ausgangsniveau verformt sich das elastische
Bauteil auf Grund seiner inhärenten
Spannungen wieder in seinen Ursprungszustand zurück. Bei vorhanden sein einer
Entlüftungsbohrung,
die für
einen Druckausgleich auf der druckraumabgewandten Seite des elastischen
Bauelements sorgt, kann die über
die Entlüftungsbohrung
strömende
Luft gedrosselt werden, um eine zusätzliche Dämpfung bereitzustellen.
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Als
kompressibles Medium wurde hier bspw. Luft angegeben, jedoch sind
alle elastisch komprimierbaren Materialien einsetzbar, insbesondere
die Hydraulikflüssigkeit
in der Einheit, wobei die Erfindung auch mit einer in seiner Gestalt
elastisch deformierbaren öldichten
Abdeckung der Ausnehmung in der Druckkammer ausgeführt werden
kann. Es ist lediglich zu gewährleisten,
dass die elastische Verformung der Gestalt oder die elastische Komprimierung des
Abdeckungsmaterials der Ausnehmung selbst oder die elastische Komprimierung
des Stoffes in dem durch die Abdeckung der Ausnehmung abgetrennten
Volumen derart elastisch reversibel verformbar ist, dass Druckspitzen
und Drucksenken, die vereinzelt oder auch periodisch auftreten,
zuverlässig abgedämpft werden
können.
Auch Unstetigkeitsstellen im Druckanstieg oder im Druckabfall können mit der
erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung
im Druckraum von Servoverstelleinrichtungen – oder in anderen druckbelasteten
Hydraulikkreisläufen
gut geglättet
bzw. abgedämpft
werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Dämpfung besteht
darin, dass vor das elastische Bauelement ein weiteres Dämpfungselement
angeordnet wird, das den Hydraulikmittelfluss zu und von dem elastischen
Bauelement weiter dämpft
bzw. vergleichmäßigt. Das
weitere Bauteil, welches hier als Dämpfungselement bezeichnet werden
soll, ist bspw. aus einem gelochten Stahl aufgebaut, kann jedoch,
je nach Anforderungen, auch aus einem Thermoplast hergestellt werden.
Vorzugsweise wird das Dämpfungselement
zusätzlich
zum elastischen Bauelement im Abstand zu diesem angeordnet. Somit
bildet sich, insbesondere wegen des durch den erhöhten Hydraulikflüssigkeitsdruck
verformte elastische Bauteil, ein Hydraulikflüssigkeitsvolumen zwischen dem
Dämpfungselement und
dem elastischen Bauteil aus, welches über die Aussparungen im Dämpfungselement
in Flüssigkeitsverbindung
mit der Hydraulikflüssigkeit
im Druckraum der Servoverstelleinrichtung steht. Das elastische
Bauteil kann dabei sowohl aus einer Thermoplaste, oder aus Stahl
bestehen, als auch eine schwammartige Struktur aufweisen.
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Das
Dämpfungselement
wurde oben als Lochblech, welches bspw. aus Stahl oder einem thermoplastischen
Kunststoff hergestellt wird, angegeben, jedoch kann als Material
für das
Dämpfungselement
jedes flüssigkeitdurchlässige Material
verwendet werden, solange eine ausreichende Menge an Hydraulikflüssigkeit
durch das Dämpfungselement hindurchtreten
kann, um das elastische Bauelement zu verformen bzw. zu komprimieren.
Dabei sollte die Porengröße bzw.
der Lochdurchmesser für
den Flüssigkeitsdurchtritt
derart bemessen sein, dass eine zufriedenstellende Dämpfung von
Druckspitzen, die ein mehrfaches des statischen Servodruckes betragen können, bzw.
Drucksenken, die durchaus bis in den Kavitationsbereich hineingehen
können,
die vereinzelt oder auch periodisch auftreten bis in den Bereich von
1–2 kHz,
erreicht wird.
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Das
Dämpfungselement
kann dabei bspw. als im Wesentlichen als starrer Körper, als
elastisch deformierbare flüssigkeitsdurchlässige Trennwand oder
als schwammartige komprimierbare und/oder Form-deformierbare Einheit,
deren Durchlässigkeit für Hydraulikflüssigkeit
bspw. vom Verformungsgrad abhängt,
ausgebildet sein. Dabei soll in allen Fällen die Grundidee einer Bereitstellung
einer elastisch reversiblen Volumenänderung eines Materials und/oder
Volumens, das mit dem Druckraum einer Servoverstelleinrichtung in
Verbindung steht, im Vordergrund stehen. Der der Erfindung zugrundeliegende
Gedanke beruht also auf einer elastisch reversiblen Volumenverringerung
eines Stoffes durch die Volumenzunahme an Hydraulikflüssigkeit
in einem Druckraum bei Druckanstiegen und einer Volumenausdehnung
des Stoffes bei Druckabsenkungen, d. h. Volumenabnahme der Hydraulikflüssigkeit.
Dabei sollen ungewollt schnelle Druckänderungsimpulse bzw. Druckanstiege
bzw. Druckabfälle
bevorzugt durch elastische Verformung/Kompression aufgenommen werden
und so ein gleichbleibender Druckanstieg bzw. ein gleichbleibender
Druckabfall oder ein gleichbleibendes Druckniveau sichergestellt werden.
Es wird demnach gewährleistet,
dass zu hohe Druckänderungsgeschwindigkeiten
abgedämpft
werden, die zu einer unnötigen
Belastung der gesamten Hydraulikmaschine inklusive der Servoverstelleinrichtung
führen.
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Weitere
Merkmale, bevorzugte Ausführungsformen
und andere Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
detailliert erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Servoverstelleinheit, die über einen
Servoarm mit einer Schrägscheibe
einer Hydraulikmaschine verbunden ist;
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2 eine
Schnittansicht durch die Servoverstelleinrichtung der 1 längs der
Linie A-A mit aus der Nulllage verschobenen Servokolben;
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3 eine
Ausschnittvergrößerung der 2 einer
Ausführungsform
ohne Dämpfungselement;
und
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4 eine
Ausschnittvergrößerung der 2 einer
Ausführungsform
mit Dämpfungselement.
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In 1 ist
eine perspektivische Darstellung einer Servoverstelleinheit 20 gezeigt,
die über
einen Servoarm 3 mit einer Schrägscheibe 6 verbunden
ist. Durch Auslenkung eines Servokolbens 2 durch Druckbeaufschlagung
einer der beiden Servozylinderräume
kann die Schrägscheibe über den
mit dem Servoarm 3 verbundenen Servokolben 2 in
ihrer Winkelstellung zur An- bzw. Abtriebsachse der Hydraulikmaschine
(nicht dargestellt) verschwenkt werden.
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2 zeigt
eine Schnittansicht durch die Servoverstelleinrichtung 20 der 1 längs der
Linie A-A mit dem aus der Nulllage verschobenen Servokolben 2,
die jeweils in einem Servozylinder 1 angeordnet sind. Die
Schrägscheibe 6 steht über das
gekröpfte
Ende des Servoarms 3 mit dem Servokolben 2 in
Verbindung, wobei der Servoarm 3 in den Servokolben 2 eintaucht.
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In 2 befindet
sich der Servokolben 2 in einer Endstellung. Die Druckkammer 7a im
unteren Teil der 2 ist auf ihr kleinstes Volumen
zusammengeschoben, d. h. sie ist drucklos, während die im oberen Teil der
Figur abgebildete Druckkammer 7b mit unter Druck stehender
Hydraulikflüssigkeit
beaufschlagt ist. In den beiden Stirnseiten der Servokolben 2 sind
Ausnehmungen eingebracht, in denen zumindest je ein elastisches
Bauelement 8 angeordnet ist. Dabei ist das elastische Bauelement 8a im
unteren Teil der Darstellung im unverformten Zustand gezeigt.
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Gleichzeitig
zur Darstellung des elastischen Bauelements 7a im unteren
Teil der 2 ist das elastische Bauelement 7b im
oberen Teil der 2 im verformten Zustand dargestellt,
da in der oberen druckbeaufschlagten Druckkammer 7b derzeit Druckspitzen
abgebaut werden müssen,
die über den
hydraulischen Druck hinausgehen, der den Servokolben in seine Endstellung
drückt,
wie in 2 gezeigt.
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Durch
die wechselweise Darstellung der drucklosen Druckkammer 7a mit
unverformtem elasti- schen Element 8a einerseits und druckbeaufschlagter
Druckkammer 7b mit verformtem elasti- schen Element 8b andererseits
wird deutlich gemacht, wie die erfindungsgemäße Servoverstelleinrichtungs-Dämpfung arbeitet.
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In 2 ist
sowohl für
die Dämpfungseinheit in
der drucklosen Kammer 7a als auch für die Dämpfungseinheit in der druckbeaufschlagten
Kammer 7b jeweils ein Dämpfungselement 11 im
Wesentlichen parallel zu den elastische Bauelementen 8a und 8b angeordnet,
welche aber das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung nur insoweit
beeinflussen, dass die Druckänderungsgeschwindigkeiten,
mit der die Druckänderungen,
die auf die elastischen Bauelemente 8a und 8b einwirken
verlangsamt bzw. vergleichmäßigt werden,
damit es nicht zu einem Aufschaukeln von Schwingungen kommt und
schnelle Druckanstiege/-absenkungen so sanfter umgesetzt werden
können.
Es kommt damit nicht zu einer ruckartigen Krafterhöhung auf
den Servoarm, was im Allgemeinen mit großen Druckschwankungen einhergehen
würde.
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Die 3 und 4 zeigen
eine Ausschnittsvergrößerung der
Schnittdarstellung aus 2 in der Ausführungsform
mit (4) und ohne Dämpfungselement 11 (3).
Durch das in 3 dargstellte elastische Bauelement 8 wird
der Druckraum 7 der Servoverstelleinheit 20 von
einem Dämpfungsvolumen 10 abgetrennt,
so dass Druckspitzen im Druckraum 7 durch Verformung des
elastischen Bauelements 8 und Komprimierung der Dämpfungs- oder
Luftvolumens 10 aufnehmbar sind. Das elastische Bauelement 8 wirkt
also zusammen mit dem Luftvolumen 10 als eine Art Luftdruckfederung,
so wie sie bspw. in LKW verwendet wird. Gleichzeitig kann das elastische
Bauelement aber auch selbst komprimiert werden.
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Das
Ausführungsbeispiel
der 4 zeigt hingegen ein über eine Entlüftungsöffnung 12 geöffnetes
Dämpfungsvolumen 10 mit
einem davor angeordneten elastischen Bauelement 8 und einem
zusätzlich
parallel geschalteten Dämpfungselement 11. Es
versteht sich also, dass die erfindungsgemäße Dämpfungseinheit aus Dämpfungselement 11 und elastischen
Bauelement 8 und/oder Volumen 10 je nach Anwendung
und Anforderung gegen ein geschlossenes oder ein offenes Dämpfungsvolumen 10 arbeiten
kann, wobei in beiden Fällen,
je nach Anforderungsprofil der Verstelleinheit, mit und ohne zusätzliches
Dämpfungselement 11 gearbeitet
werden kann.
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Die
für offene
Dämpfungssysteme
notwendige Entlüftungsbohrung 12 ist
also genauso optional, wie das Dämpfungselement 11 und
kann eine den Flüssigkeits-
oder Luftstrom dämpfende
Drossel aufweisen.
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Der
einfache Aufbau der erfindungsgemäßen Dämpfungseinheit für Servoverstelleinheiten, wie
vorstehend beispielhaft beschrieben wurde, lässt auch die Nachrüstung bereits
vorhandener Servokolben ohne weiteres zu.
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Auch
die Anordnung der erfindungsgemäßen Dämpfungseinheit
in/an einer Innenwand des Servozylinders ist aufgrund der vorstehenden
Ausführung
im Rahmen des fachmännischen
Könnens bzw.
bietet sich gegebenenfalls bei anders ausgeführten Konstruktionen für Schrägscheibenverstelleinrichtung
an.
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- 1
- Servozylinder
- 2
- Servokolben
- 3
- Servoarm
- 6
- Schrägscheibe
- 7
- Druckraum
- 7a
- druckloser
Druckraum
- 7b
- druckbeaufschlagter
Druckraum
- 8
- elastisches
Bauelement
- 8a
- elastisches
Bauelement im unverformten Zustand
- 8b
- elastisches
Bauelement im verformten Zustand
- 10
- Dämpfungsvolumen
- 11
- Dämpfungselement
- 12
- Entlüftungsbohrung
- 20
- Servoverstelleinheit