DE102011105544A1

DE102011105544A1 - Hydraulische Axialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE102011105544A1
Application number: DE102011105544A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dreher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2012-01-12
Also published as: JP2013530346A; WO2012003824A1; CN102959243A; US20130205987A1; CN102959243B; US9920751B2

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Triebwelle, mit einer Schrägscheibe, die zur Veränderung ihrer Neigung im Bezug zur Achse der Triebwelle um eine Schwenkachse verschwenkbar ist, und mit einem Stellkolben, der sich mit seiner Längsachse in einem Abstand zu einer senkrecht auf der Schwenkachse stehenden und durch die Achse der Triebwelle gehenden Mittelebene der Schrägscheibe wenigstens annähernd parallel zur Achse der Triebwelle erstreckt und der an einem ersten Ende an der Schrägscheibe zu deren Verstellung angreift und an einem zweiten Ende eine Stellkammer begrenzt, der zur Verschwenkung der Schrägscheibe in die eine Richtung Steuerfluid zufließt und aus der bei einer Verschwenkung der Schrägscheibe in die andere Richtung Steuerfluid verdrängbar ist, und an dem ein längliches Rückführelement angeordnet ist, über das die Position des Stellkolbens und damit die Schrägstellung der Schrägscheibe in eine Steuerung eines Regelventils eingeht. Es soll eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Anordnung des Regelventils möglich sein. Das wird dadurch erreicht, dass das Rückführelement so positioniert ist, dass seine Längsachse und die Längsachse des Stellkolbens eine Ebene aufspannen, die von einer senkrecht auf der Schwenkachse der Schrägscheibe stehenden Ebene verschieden ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer hydraulische Axialkolbenmaschine, die ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse drehbar gelagerte Triebwelle, eine Schrägscheibe, die zur Veränderung ihrer Neigung im Bezug zur Achse der Triebwelle um eine Schwenkachse verschwenkbar ist, und einen Stellkolben, der sich mit seiner Längsachse in einem Abstand zu einer senkrecht auf der Schwenkachse stehenden und durch die Achse der Triebwelle gehenden Mittelebene der Schrägscheibe wenigstens annähernd parallel zur Achse der Triebwelle erstreckt. Der Stellkolben befindet sich sozusagen ganz weit außen in einer Ecke des Gehäuses. Er greift mit einem ersten Ende an der Schrägscheibe zu deren Verstellung an und begrenzt an einem zweiten Ende eine Stellkammer, der zur Verschwenkung der Schrägscheibe in die eine Richtung Steuerfluid zufließt und aus der bei einer Verschwenkung der Schrägscheibe in die andere Richtung Steuerfluid verdrängbar ist. An dem Stellkolben ist ein längliches Rückführelement angeordnet, über das die Position des Stellkolbens und damit die Schrägstellung der Schrägscheibe in eine Steuerung eines Regelventils eingeht.
Bei einer derartigen aus der DE 10 2007 022 569 A1 bekannten hydraulische Axialkolbenmaschine spannen die Längsachse des Stellkolbens und die Längsachse des senkrecht vom Stellkolben abragenden Rückführelements eine Ebene auf, die senkrecht auf der Schwenkachse der Schrägscheibe steht.
Ein solches Rückführelement ist vor allem vorhanden, wenn die Axialkolbenmaschine momentengeregelt oder proportional zu einem Eingangssignal verstellt werden soll. Bei einer Momentregelung enthält das Rückführelement noch ein kleines Kölbchen, das vom Arbeitsdruck beaufschlagt wird und je nach der Position des Stellkolbens und damit der Schrägscheibe in unterschiedlicher Entfernung von einer Drehachse an einem Hebel angreift und an diesem ein Drehmoment erzeugt. Entgegen diesem Drehmoment stützt sich ein in einer festen Entfernung von der Drehachse am gleichen oder an einem zweiten Arm des Hebels der Ventilkolben eines Regelventils ab, der im Sinne einer Vergrößerung des Hubvolumens von einer konstanten oder ferngesteuert veränderbaren Kraft beaufschlagt ist. Das Hubvolumen der Axialkolbenmaschine stellt sich dann jeweils so ein, dass an dem Hebel ein Momentgleichgewicht herrscht.
Bei einer proportionalen Verstellung des Hubvolumens verändert das Rückführelement die Vorspannung einer einen Ventilkolben des Regelventils beaufschlagenden Feder, an dem entgegen der Feder eine vorwiegend durch einen Elektromagneten oder einen hydraulischen Druck erzeugte Eingangskraft angreift. Je nach Größe der Eingangskraft muss die Federkraft und damit die Position des Stellkolbens und damit der Schrägscheibe eine andere sein, damit sich in der Nullstellung des Ventilkolbens Federkraft und Eingangskraft das Gleichgewicht halten.
Es soll eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Anordnung des Regelventils möglich sein.
Das wird dadurch erreicht, dass das Rückführelement innerhalb seines Bewegungsbereichs jeweils so positioniert ist, dass seine Längsachse und die Längsachse des Stellkolbens eine Ebene aufspannen, die von einer senkrecht auf der Schwenkachse der Schrägscheibe stehenden Ebene verschieden ist. Die Positionierung des Rückführelements ergibt sich zum Beispiel durch eine Führung im Gehäuse oder am Regelventil oder durch eine bestimmte Anordnung am Stellkolben, wenn dieser nicht um seine Längsachse drehbar ist.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, ein Regelventil an unterschiedlichen Stellen außen am Gehäuse anzuordnen. Es ist jeweils nur eine entsprechende Öffnung am Gehäuse vorzusehen. Stellkolben und Rückführelement sowie Regelventil können immer gleich sein.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydraulischen Axialkolbenmaschine kann man den Unteransprüchen entnehmen.
Besonders günstig ist es, wenn gemäß Patentanspruch 2 das Rückführelement innerhalb seines Bewegungsbereichs jeweils so positioniert ist, dass seine Längsachse zumindest annähernd parallel zur Schwenkachse der Schrägscheibe verläuft. Damit kann die Koppelung des Rückführelements mit dem Regelventil normalerweise durch eine Seitenwand des Gehäuses stattfinden und es ist ein einfacher Anbau des Regelventils an einer solchen Seitenwand bei einer einfachen Form des Gehäuses möglich. Kleine Abweichungen von der Parallelität können zum Beispiel durch eine der linearen Bewegung überlagerte Schwenkbewegung des Stellkolbens bedingt sein.
Ist der Stellkolben gemäß Patentanspruch 3 rotationssymmetrisch bezüglich seiner Längsachse ausgebildet, so ist der gleiche Stellkolben für unterschiedliche Anordnungen verwendbar. Rotationssymmetrie ist dabei natürlich nur hinsichtlich der Funktion und des Einbaus des Stellkolbens zu verstehen. Abweichungen davon können durch die Mittel zur Befestigung des Rückführelements, etwa eine Bohrung oder durch die vorgesehene Art der Montage bedingt sein.
Schließlich ist gemäß Patentanspruch 4 der Stellkolben mit seinem der Schrägscheibe abgewandten Ende in einem Stellzylinder linear und schwenkbar geführt und greift mit seinem anderen Ende über ein ortsfestes Gelenk an der Schrägscheibe an, so dass bei einer Verstellung des Schwenkwinkels der Schrägscheibe einer Bewegung des Stellkolbens in seiner Längsrichtung eine Schwenkbewegung in einer senkrecht zur Schwenkachse der Schrägscheibe verlaufenden Ebene überlagert ist. Auf diese Weise ist das Stellsystem besonders einfach ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist hier, wenn das Rückführelement so am Stellkolben angeordnet ist, dass die von den beiden Längsachsen des Rückführelements und des Stellkolbens aufgespannte Ebene parallel zur Schwenkachse der Schrägscheibe verläuft. Denn dann wirkt sich die Schwenkbewegung des Stellkolbens besonders wenig auf die Bewegungskomponente des Rückführelements, insbesondere auf die Bewegung des freien Endes des Rückführelements in Längsrichtung des Stellkolbens und damit auf das Regelventil aus.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Axialkolbenmaschine ist in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
1 eine Außenansicht einer Doppelpumpe, deren eine Teilpumpe einen Stellkolben mit in erfindungsgemäßer Weise angebautem Rückführelement hat,
2 eine Draufsicht auf die bloßen Triebwerke der Doppelpumpe in Richtung der Schwenkachsen der beiden Schrägscheiben und senkrecht zur Achse der beiden Triebwellen,
3 eine Draufsicht auf die bloßen Triebwerke der Doppelpumpe in eine Richtung senkrecht zu den Schwenkachsen der beiden Schrägscheiben und senkrecht zur Achse der beiden Triebwellen,
4 eine perspektivische Ansicht auf eine Anordnung aus Triebwerk, Stellkolben und einem Regelventil der erfindungsgemäß ausgebildeten Teilpumpe und
5 ein Schaltbild der einen Teilpumpe.
Bei der gezeigten Doppelaxialkolbenpumpe sind nicht einfach zwei einzelne Axialkolbenpumpen in Back to Back Position aneinander angebaut, sondern es ist für die beiden Teilpumpen 10 und 11 ein gemeinsames Hauptteil 13 eines Gehäuses 12 vorhanden. Das Hauptteil 13 kann man als aus zwei Gehäusetöpfen 14 und 15 aufgebaut ansehen, die mit ihren Böden einen einzigen Mittelblock 16 bilden, von dem aus nach entgegengesetzten Richtungen die Wände der Gehäusetöpfe hochstehen. Am freien Rand ist der Gehäusetopf 14 durch einen Deckel 17 und der Gehäusetopf 15 durch einen Deckel 18 verschlossen. Innerhalb jedes der beiden jeweils durch einen Gehäusetopf und einen Deckel abgeschlossenen Räume befindet sich ein Triebwerk 19 beziehungsweise 20 einer Teilpumpe. Zu jedem Triebwerk gehört eine Triebwelle 21 beziehungsweise 22. Diese beiden Triebwellen haben eine gemeinsame Achse 23 und sind jeweils in einem der Deckel und im Mittelblock oder in einem in diesen eingesetzten, nicht näher dargestellten Einsatzring drehbar gelagert. Etwa mittig sind die beiden Triebwellen 21 und 22 durch eine innenverzahnte Kupplungsbuchse 24, in die sie mit außenverzahnten Wellenstummeln eintauchen, drehfest miteinander gekoppelt. Die Triebwelle 21 geht durch den Deckel 17 hindurch und weist außen einen außenverzahnten Antriebszapfen 25 zur Koppelung mit einem Antriebsmotor, zum Beispiel einem Dieselmotor, auf.
Back to Back Anordnung bedeutet nun, dass die beiden Triebwerke 19 und 20 der beiden Teilpumpen 10 und 11 vom grundsätzlichen Aufbau her spiegelbildlich zu einer im Bereich des Mittelblocks 16 senkrecht zu der Achse 23 verlaufenden Ebene aufgebaut sind.
Zu dem Triebwerk 19 gehört eine Zylindertrommel 30, die drehfest mit der Triebwelle 21 verbunden ist und in der sich in gleichen Winkelabständen um die Achse 23 herum verteilt in Achsrichtung verlaufende Bohrungen befinden, von denen jede einen Pumpenkolben 31 aufnimmt. Die Pumpenkolben 31 ragen an der einen Stirnseite aus der Zylindertrommel 30 heraus und liegen über Gleitschuhe 32 an einer Schrägscheibe 33 an. Die Gleitschuhe werden beim Saughub, in dem die Arbeitsräume hinter den Pumpenkolben mit einer Tankleitung, einer einen Ladedruck von zum Beispiel 3 bar führenden Ladedruckleitung oder mit einer einen Speisedruck von zum Beispiel 30 bar führenden Niederdruckleitung verbunden sind, von eine Rückhalteplatte 34, die an Bohrungen Schultern der Gleitschuhe hintergreift, an der Schrägscheibe 33 gehalten und aus den Bohrungen der Zylindertrommel 30 herausgezogen. Die Rückhalteplatte wiederum ist durch zwei Niederhaltersegmente 35 der Schrägscheibe an dieser gehalten.
Mittig besitzt die Schrägscheibe 33 einen Durchbruch, in dem die Triebwelle 21 durch die Schrägscheibe hindurchtritt. Auf jeder Seite der Triebwelle hat die Schrägscheibe 33 eine konvexe Lagerfläche 36 von kreiszylindrischer Form. Beide Lagerflächen haben dieselbe, die Schwenkachse 37 der Schrägscheibe darstellende Mittelachse. Mit den Lagerflächen ist die Schrägscheibe in entsprechenden Lagerschalen des Deckels 17 um die Schwenkachse 37 schwenkbar.
Zu dem Triebwerk 20 gehört eine Zylindertrommel 40, die drehfest mit der Triebwelle 22 verbunden ist und in der sich in gleichen Winkelabständen um die Achse 23 herum verteilt in Achsrichtung verlaufende Bohrungen befinden, von denen jede einen Pumpenkolben 41 aufnimmt. Die Pumpenkolben 41 ragen an der einen Stirnseite aus der Zylindertrommel 40 heraus und liegen über Gleitschuhe 42 an einer Schrägscheibe 43 an. Die Gleitschuhe werden beim Saughub, in dem die Arbeitsräume an den Pumpenkolben mit einer Tankleitung, einer einen Ladedruck von zum Beispiel 3 bar führenden Ladedruckleitung oder mit einer einen Speisedruck von zum Beispiel 30 bar führenden Niederdruckleitung verbunden sind, von eine Rückhalteplatte 44, die an Bohrungen Schultern der Gleitschuhe hintergreift, an der Schrägscheibe 43 gehalten und aus den Bohrungen der Zylindertrommel 30 herausgezogen. Die Rückhalteplatte wiederum ist durch zwei Niederhaltersegmente 45 der Schrägscheibe an dieser gehalten.
Mittig besitzt die Schrägscheibe 43 einen Durchbruch, in dem die Triebwelle 22 durch die Schrägscheibe hindurchtritt. Auf jeder Seite der Triebwelle hat die Schrägscheibe 43 eine konvexe Lagerfläche 46 von kreiszylindrischer Form. Beide Lagerflächen haben dieselbe, die Schwenkachse 47 der Schrägscheibe darstellende Mittelachse. Mit den Lagerflächen ist die Schrägscheibe in entsprechenden Lagerschalen des Deckels 18 um die Schwenkachse 47 schwenkbar. Die Schwenkachsen 37 und 47 schneiden die Wellenachse 23.
Die beiden Endstellungen jeder Schrägscheibe 33, 43 sind mit Hilfe von in das Gehäusehauptteil 13 eingeschraubten Anschlagschrauben 50 und 51 vorgegeben. Die Achsen der Anschlagschrauben verlaufen windschief zu der Wellenachse 23. Die Anschlagschraube 50 einer Teilpumpe befindet sich auf der einen Seite und die Anschlagschraube 51 dieser Teilpumpe auf der anderen Seite einer durch die Achsen 23 und 37 beziehungsweise 47 aufgespannten Ebene gleichweit von der Wellenachse 23 entfernt, so dass sich eine Art diagonale Anordnung der beiden Anschlagschrauben in einander diagonal gegenüberliegenden Ecken des in seiner Grundquerschnittsform rechteckigen Gehäuses 12 ergibt. Die Anschlagschraube 50 einer Teilpumpe wirkt mit einer Anschlagfläche an dem einen Niederhalter 35 beziehungsweise 45 und die andere Anschlagschraube 51 mit einer Anschlagfläche an dem anderen Niederhalter 35 beziehungsweise 45 einer Schrägscheibe zusammen.
In den 2 und 3 ist die Schrägscheibe 43 der Teilpumpe 11 in der einen Endstellung, nämlich in oder nahe an der Nullstellung gezeigt, in der sie an der ihr zugeordneten Anschlagschraube 50 anliegt und in der die Fläche der Schrägscheibe, an der die Gleitschuhe 42 anliegen, senkrecht oder nahezu senkrecht auf der Wellenachse 23 steht. In dieser Position der Schrägscheibe 43 machen die Pumpenkolben 41 beim Umlaufen der Zylindertrommel 40 keinen Hub. Das Hubvolumen der Teilpumpe 11, das heißt die von der Teilpumpe geförderte Druckmittelmenge pro Umdrehung, ist dann null. Die Schrägscheibe 33 der anderen Teilpumpe 10 ist maximal verschwenkt und liegt an der zugehörigen Anschlagschraube 51 an. In dieser Position einer Schrägscheibe ist das Hubvolumen einer Teilpumpe maximal.
Zur Verstellung der Schrägscheibe 33 in jede beliebige Zwischenstellung zwischen den beiden Endstellungen sind als Stellkolben ein Ausschwenkkolben 55 und ein Einschwenkkolben 56 vorhanden, die in den beiden von den Anschlagschrauben 50 und 51 nicht besetzten Ecken des Gehäuses 12 angeordnet sind und deren Längsachsen 57 und 58 in der Nullstellung der Schrägscheibe 33 parallel zu der Wellenachse 23 verlaufen. Der Einschwenkkolben 56 hat einen Kolbenbund 59 von relativ großer Wirkfläche, mit dem er dichtend und unter Beibehaltung der Dichtwirkung leicht verschwenkbar in einer gehäusefesten und parallel zur Wellenachse angeordneten Buchse 53 geführt ist. In der Buchse wird durch den Kolbenbund eine Stellkammer begrenzt, der über ein in 1 ersichtliches Regelventil 60 Druckmittel zugeführt wird, um den Schwenkwinkel der Schrägscheibe 33 zu verkleinern, und aus der über das Regelventil 60 Druckmittel abfließen kann, wenn der Schwenkwinkel der Schrägscheibe 33 vergrößert werden soll.
Einstückig mit dem Kolbenbund 59 ist eine Kolbenstange 61 ausgebildet, die gelenkig mit dem einen Niederhalter 35 und damit mit der Schrägscheibe 33 verbunden ist.
Auch der Ausschwenkkolben 55 hat einen Kolbenbund 62, mit dem er dichtend und unter Beibehaltung der Dichtwirkung leicht verschwenkbar in einer gehäusefesten und parallel zur Wellenachse angeordneten Buchse 54 geführt ist. In der Buchse wird durch den Kolbenbund 62 eine Stellkammer begrenzt, die in nicht näher dargestellter Weise dauernd mit dem Pumpendruck der Teilpumpe 10 beaufschlagt ist. Die Querschnittsfläche des Kolbenbunds 62 ist wesentlich kleiner als diejenige des Kolbenbunds 59, so dass ein wesentlich kleinerer Druck als der Pumpendruck in der durch den Kolbenbund 59 begrenzten Stellkammer genügt, um die Schrägscheibe 33 gegen die Wirkung des Ausschwenkkolbens 55 zurückzuschwenken. Einstückig mit dem Kolbenbund 62 ist eine Kolbenstange 63 ausgebildet, die gelenkig mit dem anderen Niederhalter 35 der Schrägscheibe 33 verbunden ist.
Damit die Schrägscheibe 33 als Vorzugsstellung im drucklosen Zustand die Position maximalen Schwenkwinkels einnimmt, wirkt mit dem Ausschwenkkolben 55 eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Ausschwenkfeder 65, die auf die Kolbenstange 63 aufgeschoben ist und sich einerseits an einer sich nahe am Niederhalter 35 befindlichen Schulter des Ausschwenkkolbens 55 und andererseits an einem die Kolbenstange 63 umgebenden Federteller 66 am Gehäuse 12 abstützt. Die Ausschwenkfeder 65 beaufschlagt die Schrägscheibe 33 in Richtung größerer Schwenkwinkel über den Ausschwenkkolben 55.
Auf der Länge der Kolbenstange 63, der sich immer zwischen dem Kolbenbund 62 und dem Federteller 66 befindet, hat die Kolbenstange einen verdickten Bereich mit einer Querbohrung, in der ein längliches Rückführelement 67 befestigt ist. Die Position des Rückführelements 67 an der Kolbenstange 63 ist eine solche, dass weder zum Erreichen der Nullstellung der Schrägscheibe 33 das maximale Eintauchen des Kolbenbunds in die entsprechende Buchse behindert ist noch beim maximalen Schwenkwinkel der Schrägscheibe das Rückführelement 67 am Federteller 66 anschlägt. Im Gehäusehauptteil befindet sich eine entsprechende Aussparung, in der sich das Rückführelement 67 frei bewegen kann. Eine Längsachse 68 des Rückführelements steht senkrecht auf der Längsachse des Ausschwenkkolbens 55. Das Rückführelement weist ein Gehäuse 69 auf, das an seinem der Kolbenstange 63 entfernten, distalen Ende als Zweiflach 70 ausgebildet ist und mit diesem in einem Langloch des Regelventils 60 geführt ist. Aufgrund dieser Führung und der Position des Regelventils 60 am Gehäuse 12 ergibt sich bei der Teilpumpe 10 eine solche Lage des Rückführelements 67, dass seine Längsachse 68 und die Längsachse des Ausschwenkkolbens 55 eine Ebene aufspannen, die senkrecht auf der Schwenkachse 37 der Schrägscheibe 33 verläuft.
Zur Verstellung der Schrägscheibe 43 der Teilpumpe 11 in jede beliebige Zwischenstellung zwischen den beiden Endstellungen sind als Stellkolben ein Ausschwenkkolben 75 und ein Einschwenkkolben 76 vorhanden, die in den beiden von den Anschlagschrauben 50 und 51 nicht besetzten Ecken des Gehäuses 12 angeordnet sind und deren Längsachsen 77 und 78 in der Nullstellung der Schrägscheibe 43 parallel zu der Wellenachse 23 verlaufen und mit den Längsachsen 57 und 58 der entsprechenden Stellkolben der Teilpumpe 10 fluchten. Die beiden Einschwenkkolben 56 und 76 und die beiden Ausschwenkkolben 55 und 75 sind identisch zueinander. Dementsprechend hat der Einschwenkkolben 76 einen Kolbenbund 79 von relativ großer Wirkfläche, mit dem er dichtend und unter Beibehaltung der Dichtwirkung leicht verschwenkbar in einer gehäusefesten und parallel zur Wellenachse angeordneten Buchse 73 geführt ist. In der Buchse wird durch den Kolbenbund eine Stellkammer begrenzt, der über ein in den 1 und 4 ersichtliches Regelventil 80 Druckmittel zugeführt wird, um den Schwenkwinkel der Schrägscheibe 43 zu verkleinern, und aus der über das Regelventil 80 Druckmittel abfließen kann, wenn der Schwenkwinkel der Schrägscheibe 43 vergrößert werden soll.
Einstückig mit dem Kolbenbund 79 ist eine Kolbenstange 81 ausgebildet, die gelenkig mit dem einen Niederhalter 45 und damit mit der Schrägscheibe 43 verbunden ist.
Auch der Ausschwenkkolben 75 hat einen Kolbenbund 82, mit dem er dichtend und unter Beibehaltung der Dichtwirkung leicht verschwenkbar in einer gehäusefesten und parallel zur Wellenachse angeordneten Buchse 74 geführt ist. In der Buchse wird durch den Kolbenbund 82 eine Stellkammer begrenzt, die in nicht näher dargestellter Weise dauernd mit dem Pumpendruck der Teilpumpe 11 beaufschlagt ist. Die Querschnittsfläche des Kolbenbunds 82 ist wesentlich kleiner als diejenige des Kolbenbunds 79, so dass ein wesentlich kleinerer Druck als der Pumpendruck in der durch den Kolbenbund 79 begrenzten Stellkammer genügt, um die Schrägscheibe 43 gegen die Wirkung des Ausschwenkkolbens 75 zurückzuschwenken. Einstückig mit dem Kolbenbund 82 ist eine Kolbenstange 83 ausgebildet, die gelenkig mit dem anderen Niederhalter 45 der Schrägscheibe 43 verbunden ist.
Damit die Schrägscheibe 43 als Vorzugsstellung im drucklosen Zustand die Position maximalen Schwenkwinkels einnimmt, wirkt mit dem Ausschwenkkolben 75 eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Ausschwenkfeder 85, die auf die Kolbenstange 83 aufgeschoben ist und sich einerseits an einer sich nahe an dem einen Niederhalter 35 befindlichen Schulter des Ausschwenkkolbens 75 und andererseits an einem die Kolbenstange 83 umgebenden Federteller 86 am Gehäuse 12 abstützt. Die Ausschwenkfeder 85 beaufschlagt die Schrägscheibe 43 in Richtung größerer Schwenkwinkel über den Ausschwenkkolben 75.
Auf der Länge der Kolbenstange 83, der sich immer zwischen dem Kolbenbund 82 und dem Federteller 86 befindet, hat die Kolbenstange einen verdickten Bereich mit einer Querbohrung, in der ein längliches Rückführelement 87 befestigt. Die Position des Rückführelements 87 an der Kolbenstange 83 ist eine solche, dass weder zum Erreichen der Nullstellung der Schrägscheibe 43 das maximale Eintauchen des Kolbenbunds in die entsprechende Buchse behindert ist noch beim maximalen Schwenkwinkel der Schrägscheibe das Rückführelement am Federteller 86 anschlägt. Im Gehäusehauptteil befindet sich eine entsprechende Aussparung, in der sich das Rückführelement 87 frei bewegen kann. Das Rückführelement 87 weist ein Gehäuse 89 auf, das an seinem der Kolbenstange 83 entfernten, distalen Ende als Zweiflach 90 ausgebildet ist und mit diesem in einem Langloch 91 des Regelventils 80 geführt ist (siehe 4). Die Funktion des Rückführelements 87 ist die gleiche wie diejenige des Rückführelements 67. Aus 4 ist die Längsbohrung 92 in dem Ausschwenkkolben 75 ersichtlich, über die ein sich im Gehäuse 89 befindliches Kölbchen mit Pumpendruck beaufschlagbar ist.
Über die Rückführelement gehen in an sich bekannter Weise je nach Ausgestaltung von Rückführelement und Regelventil nur die Position der Schrägscheibe (Verstellung der Schrägscheibe proportional zu einem Sollsignal) oder das Produkt aus der Position und dem Pumpendruck (Momentenregelung) in eine Steuerung des Regelventils ein. Letzteres ist vorliegend der Fall.
Näheres dazu geht aus dem Schaltbild nach 5 hervor, das eine Darstellung der Teilpumpe 11 der Doppelpumpe zeigt. Dort erkennt man in einem Gehäuse 12 das Triebwerk 20 mit Zylindertrommel 40, Triebwelle 22, Schrägscheibe 43, dem Ausschwenkkolben 75, der eine Stellkammer 101 begrenzt, der Rückstellfeder 85 auf dem Ausschwenkkolben und dem Einschwenkkolben 76, der eine Stellkammer 102 begrenzt. Im Gehäuse verlaufen ein Hochdruckkanal 103 und ein Niederdruck- oder Saugkanal 104. Die Stellkammer 101 ist über einen Kanal 105 dauernd mit dem Hochdruckkanal 103 verbunden. Auf das Gehäuse 12 ist das Regelventil 80 aufgebaut. Dieses besteht aus einem Momentenregelteilventil 106 und einem Druckregelteilventil 107, das in einer Ruhestellung über einen ersten Eingang und seinen Regelausgang einen Regelausgang des Teilventils 106 zu einer Steuerleitung 108 durchschaltet, die zu der Stellkammer 102 am Einschwenkkolben 76 führt. Ein zweiter Eingang des Teilventils 107 ist mit dem Hochdruckkanal 103 verbunden. Ebenso ist ein Eingang des Teilventils 106 mit dem Hochdruckkanal 103 verbunden, während ein zweiter Eingang dieses Teilventils zum Tankdruck aufweisenden Inneren des Gehäuses 12 offen ist. Ein Regelkolben des Teilventils 107 wird im Sinne einer Verkleinerung des Schwenkwinkels der Schrägscheibe 43 vom Druck in der Hochdruckleitung 103 und im Gegensinne von einer einstellbaren Feder beaufschlagt.
Im Gehäuse 95 des Ventils 80 ist ein zweiarmiger Hebel 115 gelagert, an dessen einem Hebelarm das schon erwähnte und im Gehäuse 89 des Rückführelements 87 geführte und über den Kanal 105, die Stellkammer 101 und die Bohrung 92 im Ausschwenkkolben 75 mit dem Druck in dem Hochdruckkanal 103 beaufschlagten Kölbchen 116 angreift. Die Entfernung des Angriffspunkts ändert sich mit dem Schwenkwinkel der Schrägscheibe 43. Der andere Arm des Hebels befindet sich zwischen dem einen Ende des Regelkolbens des Teilventils 106 und einer wenigstens annähernd gegenüberliegend an dem Hebelarm angreifenden, einstellbaren Feder 117. Weiterhin ist der Regelkolben in Richtung auf den anderen Hebelarm von einer einstellbaren Feder 118 beaufschlagt. Die Feder 117 und die Feder 118, die schwächer als die Feder 117 eingestellt ist, erzeugen an dem Hebel 115 ein festes Drehmoment in die eine Richtung. Der Hochdruck im Kanal 103 erzeugt mit Hilfe der Wirkfläche des Kölbchens 116 an dem Hebel 115 ein Drehmoment, das dem festen Drehmoment entgegengerichtet ist und von der Position des Ausschwenkkolbens 75 oder allgemein vom Schwenkwinkel der Schrägscheibe 43 abhängt. Bei einem gegebenen Druck kann nur bei einem bestimmten Schwenkwinkel dem von den beiden Federn erzeugten Drehmoment das Gleichgewicht gehalten werden. Bei einer Störung des Gleichgewichts durch eine Druckänderung wird der Ventilkolben des Teilventils 106 aus seiner Regelposition bewegt, so dass der Stellkammer 102 Druckmittel zufließt oder aus der Stellkammer 102 Druckmittel abfließen kann, bis ein anderen Schwenkwinkel erreicht ist, bei dem wieder Gleichgewicht zwischen den Drehmomenten am Hebel 115 herrscht.
In 1 kann man die Bereiche der identischen Gehäuse 94 und 95, in denen die beiden Teilventile 106 und 107 untergebracht sind, erkennen. Ebenso sind die Einstellschrauben 119 für die Federn 117 und 118 in 1 ersichtlich.
Aufgrund dieser Führung im Langloch des Regelventils 80 und der Position des Regelventils 80 am Gehäuse 12 ergibt sich bei der Teilpumpe 11 eine solche Lage des Rückführelements 87, dass seine Längsachse 88 im Wesentlichen parallel zu der Schwenkachse 47 der Schrägscheibe 43 verläuft. Die Längsachse 88 des Rückführelements 87 und die Längsachse 77 des Ausschwenkkolbens 75 spannen eine Ebene auf, die parallel zur Schwenkachse 47 der Schrägscheibe 43 verläuft.
Die verschiedenen Stellkolben 55, 56, 75 und 76 vollführen, da die Kolbenbunde durch die Buchsen geführt sind und die anderen Enden der Stellkolben gelenkig mit den Schrägscheiben verbunden sind, bei einer Verstellung der Schrägscheiben eine kleine, der linearen Bewegung überlagerte Schwenkbewegung in einer Ebene, die senkrecht auf den Schwenkachsen 37 und 47 der Schrägscheiben steht. Die Schwenkbewegung wirkt sich auch auf die Lage der Rückführelemente aus.
Das Rückführelement 67 der Teilpumpe 10 kann mit seinem Zweiflach 70 eng in einem dem Langloch 91 entsprechenden Langloch des Regelventils 60 geführt sein, da der Zweiflach 70 während einer Schwenkbewegung des Ausschwenkkolbens 55 in der Schwenkebene verbleibt und sich auch das Langloch in der Schwenkebene befindet. Allerdings geht in die Position des distalen Endes des Rückführelements in Richtung der Achse 23 nicht nur die Bewegungskomponente des Ausschwenkkolbens in diese Richtung, sondern relativ stark auch der Schwenkwinkel des Ausschwenkkolbens ein. Dies wirkt sich auch auf die Regelung aus. Allerdings ist die Auswirkung noch so gering, dass dies in vielen Anwendungsfällen keine Rolle spielt.
Beim Rückführelement 87 der Teilpumpe 11 wird die Position des distalen Endes des Rückführelements längs der Achse 23 durch die Verschwenkung des Ausschwenkkolbens 76 fast nicht beeinflusst. Die Regelung ist insofern genauer. Allerdings muss nun die Führung für das Rückführelement 87 so gestaltet sein, dass der Ausschwenkkolben 75 ohne Zwang schwenken kann. Vorliegend ist das dadurch gelöst, dass die Breite des Langlochs 91 so viel größer als die Stärke des Zweiflachs 90 ist, dass das Rückführelement 87 die gesamt Auf- und Abbewegung des Ausschwenkkolbens 75 ohne Richtungsänderung mitmachen kann. Da die Breite des Langlochs 91 etwas größer als die Stärke des Zweiflachs 90 ist, kann Längsachse 88 des Rückführelements 87 leicht von der Parallelität zur Schwenkachse 47 der Schrägscheibe 43 abweichen.
Da man zwei gleiche Regelventile 60 und 80 verwenden will, ist die Breite des entsprechenden Langlochs im Ventil 60 genauso groß wie die Breite des Langlochs 91 im Ventil 80. Ebenso ist der Zweiflach 70 genauso stark wie der Zweiflach 90. Die weitere Führung zwischen dem Langloch im Ventil 60 und dem Rückführelement 67 wirkt sich nicht auf die Regelgüte aus.
Man könnte die Breite des Langlochs 91 und die Stärke des Zweiflachs 90 auch enger wählen, so dass der Ausschwenkkolben 75 bei einer Verstellung auch eine kleine Drehbewegung um seine Achse 77 vollführt. Schließlich ist es auch denkbar, das Langloch 91 leicht gebogen genau entsprechend der Bewegungsbahn des Rückführelements 87 und die Führungsflächen am Rückführelement entsprechend zu gestalten. Dann könnte die Führung eng sein und das Rückführelement würde seine Ausrichtung sicher beibehalten.
Die unterschiedliche Ausrichtung der beiden Rückführelemente 67 und 87 bei fluchtender Anordnung der beiden Ausschwenkkolben 55 und 75 geht einher mit einer versetzten Anordnung der beiden Ventile 60 und 80. Dazu weist das Gehäusehauptteil eine erste Anbaufläche 125, die senkrecht zur Längsachse 68 des Rückführelements 67 ausgerichtet ist, und eine zweite Anbaufläche 126 auf, die senkrecht zur Längsachse 88 des Rückführelements 87 ausgerichtet ist. Der Abstand der Ebene, in der die Anbaufläche 126 liegt, von der Achse 23 ist etwas größer als der Abstand, den die Ebene, in der die Anbaufläche 125 liegt, von der Achse 23 hat. Entsprechend ist das Rückführelement 87 etwas länger als das Rückführelement 67. Auf diese Weise wird der versetzte Anbau trotz unterschiedlicher Raumanforderungen in den unterschiedlichen Richtungen innerhalb des Gehäuses 12 ermöglicht.
Aus 1 ist nun ersichtlich, dass die Achsen der beiden Teilventile 106 der beiden Regelventile 60 und 80 winkelmäßig bezüglich der Achse 23 deutlich versetzt zueinander sind. Auch die beiden Einstellschrauben 119, die sich an den einander zugewandten Enden der Teilventile 106 befinden, sind deshalb ohne weiteres zugänglich. Die Einstellung der entsprechenden Federn (siehe 5) bereitet keine Schwierigkeiten. Unter Ventilachse wird dabei körperlich eine Ventilbohrung mit einem darin befindlichen Ventilkolben und geometrisch die Mittelachse dieser Teile verstanden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007022569 A1 [0002]

Claims

Hydraulische Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse (12), mit einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Triebwelle (22), mit einer Schrägscheibe (43), die zur Veränderung ihrer Neigung im Bezug zur Achse (23) der Triebwelle (22) um eine Schwenkachse (47) verschwenkbar ist, und mit einem Stellkolben (75), der sich mit seiner Längsachse (77) in einem Abstand zu einer senkrecht auf der Schwenkachse (47) stehenden und durch die Achse (23) der Triebwelle (22) gehenden Mittelebene der Schrägscheibe (43) wenigstens annähernd parallel zur Achse (23) der Triebwelle (22) erstreckt und der an einem ersten Ende an der Schrägscheibe (43) zu deren Verstellung angreift und an einem zweiten Ende eine Stellkammer begrenzt, der zur Verschwenkung der Schrägscheibe (43) in die eine Richtung Steuerfluid zufließt und aus der bei einer Verschwenkung der Schrägscheibe (43) in die andere Richtung Steuerfluid verdrängbar ist, und an dem ein längliches Rückführelement (87) angeordnet ist, über das die Position des Stellkolbens (75) und damit die Schrägstellung der Schrägscheibe (43) in eine Steuerung eines Regelventils (80) eingeht, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückführelement (87) so positioniert ist, dass seine Längsachse (88) und die Längsachse (77) des Stellkolbens (75) eine Ebene aufspannen, die von einer senkrecht auf der Schwenkachse (47) der Schrägscheibe (43) stehenden Ebene verschieden ist.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückführelement (87) so positioniert ist, dass seine Längsachse (88) zumindest annähernd parallel zur Schwenkachse (47) der Schrägscheibe (43) verläuft.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (75) bezüglich seiner Längsachse (77) rotationssymmetrisch ist.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (75) mit seinem der Schrägscheibe (43) abgewandten Ende in einem Stellzylinder linear und schwenkbar geführt ist und mit seinem anderen Ende über ein ortsfestes Gelenk an der Schrägscheibe (43) angreift, so dass bei einer Verstellung des Schwenkwinkels der Schrägscheibe (43) einer Bewegung des Stellkolbens (75) in seiner Längsrichtung eine Schwenkbewegung in einer senkrecht zur Schwenkachse der Schrägscheibe (43) verlaufenden Ebene überlagert ist.