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Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für eine Axialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine mit einer Verstelleinrichtung ausgeführte Axialkolbenmaschine.
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Eine derartige Verstelleinrichtung ist beispielsweise in der
DE 10 2008 048 507 B1 , der
DE 195 13 032 C1 oder der
DE 10 2008 038 435 A1 offenbart. Demgemäß erfolgt die Verstellung einer Schrägscheibe oder Schwenkwiege einer Axialkolbenmaschine über ein Steuergerät, das mit einem Stellregelventil ausgeführt ist, über das ein mit der Schrägscheibe gekoppelter Stellzylinder verstellbar ist, um den Schwenkwinkel einzustellen. Die bekannten Verstelleinrichtungen sind des Weiteren mit einer Rückstelleinrichtung ausgeführt, über die eine entgegen der Stellrichtung des Stellregelventils wirksame Kraft auf den Regelkolben ausgeübt wird, wobei in der Regelposition ein Kräftegleichgewicht zwischen dieser Rückstellkraft mit der elektrisch oder elektrohydraulisch aufgebrachten Stellkraft steht. Bei einer Störung, beispielsweise einem Stromausfall wird das Stellregelventil mechanisch, vorzugsweise über eine Zentrierfederanordnung in Richtung seiner Grundposition zurück gestellt und der Stellzylinder in seine Grundposition verfahren, in der die Schrägscheibe eine definierte Neutralposition, beispielsweise eine Nullposition (Förder-/Schluckvolumen gleich Null) einnimmt.
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In der
DE 195 40 654 C1 ist eine Verstelleinrichtung offenbart, bei der eine hydraulische Zentriereinrichtung vorgesehen ist, über die beispielsweise bei einem Bruch einer Rückstellfeder oder dergleichen der Regelkolben des Steuergerätes hydraulisch in Richtung seiner Grundposition verstellt wird. Bei dieser bekannten Lösung ist vorausgesetzt, dass das Steuergerät hydraulisch verstellt wird, wobei bei Wegfall der zur Betätigung des Steuergerätes erforderlichen Steuerdruckdifferenz ein in Stellrichtung wirksamer Stellraum des Stellzylinders über die Rückstelleinrichtung zum Tank hin entlastet wird, so dass der Stellzylinder in Richtung der Neutralposition verstellt wird.
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Diese Rückstellung erfolgt im Wesentlichen durch die Kraft einer den Stellkolben in Richtung der Neutralstellung beaufschlagenden Zentrierfederanordnung und durch die Triebwerkskraft. Bei ungünstigen Betriebsbedingungen erfolgt diese federkraftabhängige Rückstellung nicht mit der erforderlichen Dynamik, so dass sich die Axialkolbenmaschine in einem undefinierten Betriebszustand befindet und ein beispielsweise von dieser versorgtes Arbeitsgerät unkontrolliert bewegt wird. Ein weiterer Nachteil der vorbeschriebenen Lösung ist, dass die Rückführeinrichtung auch dann wirksam ist, wenn die Axialkolbenmaschine auf ihre Neutralposition eingestellt ist.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung und eine mit einer derartigen Verstelleinrichtung ausgeführte Axialkolbenmaschine zu schaffen, bei der die Rückstellung im Fall einer Betriebsstörung mit hoher Dynamik erfolgt.
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Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Verstelleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und im Hinblick auf die Axialkolbenmaschine durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruches 15 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung einer Axialkolbenmaschine hat eine Schwenkwiege, die mittels eines Stellzylinders verstellbar ist, der seinerseits über ein stetig verstellbares Stellregelventil eines Steuergerätes angesteuert wird. Der Stellzylinder ist in Richtung einer Grundstellung vorgespannt, in der die Schwenkwiege eine Neutralposition einnimmt. Bei dieser Neutralposition kann das Förder-/Schluckvolumen Null sein, prinzipiell sind jedoch auch Neutralpositionen mit einem vorbestimmten Förder-/Schluckvolumen einstellbar. Die Verstelleinrichtung hat des Weiteren eine Rückführeinrichtung zum Verfahren der Schwenkwiege in Richtung der Neutralposition. Erfindungsgemäß hat diese Rückführeinrichtung ein Rückführventil, über das der Stellzylinder aktiv mit einem in Richtung der Neutralposition wirksamen Steuerdruck beaufschlagbar ist. Im Unterschied zu der vorbeschriebenen bekannten Verstelleinrichtung wird somit nicht der auf den Stellzylinder wirksame Steuerdruck zum Tank hin entspannt sondern aktiv ein Steuerdruck aufgeprägt, über den der Stellzylinder in Richtung seiner Neutralposition verschoben wird. Durch diese aktive Rückführung des Stellzylinders in Richtung zur Neutralposition kann das Förder-/Schluckvolumen der Axialkolbenmaschine bei einer Störung, beispielsweise bei einem Kabelbruch oder einem Hängenbleiben des Regelkolbens mit hoher Dynamik zurück gestellt werden, so dass ein unkontrollierter Bewegungszustand der Axialkolbenmaschine und der von dieser versorgten Maschine verhindert ist.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dem Rückführventil ein Schließventil zugeordnet, das in eine Öffnungsstellung vorgespannt ist, in der ein Eingang des Rückführventils mit einer den Steuerdruck führenden Steuerversorgungsleitung verbindbar ist. Das Schließventil ist bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Verstelleinrichtung – d. h. nicht im oben beschriebenen Störfall – in Richtung einer Schließstellung umgeschaltet, in der die Verbindung zur Steuerversorgungsleitung unterbrochen ist. D. h. der Steuerdruck liegt nur dann am Rückführventil an, wenn sich die Verstelleinrichtung nicht in bestimmungsgemäßen Gebrauch befindet.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Rückführventil als Wegeventil ausgeführt, dessen Ventilschieber mit dem Stellzylinder mechanisch derart gekoppelt ist, dass es in der Neutralposition eine Sperrstellung einnimmt und bei Verstellen des Stellzylinders in einer Richtung in der Notfunktion einen in Gegenrichtung wirksamen Stellraum mit dem am Eingang des Rückführventils anliegenden Steuerdruck beaufschlagt. Dieser Steuerdruck wird über das vorgeschaltete Schließventil aufgeschaltet (Notfunktion) oder aber zum Tank hin entspannt (reguläre Funktion).
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Das Schließventil kann in der Schließstellung die Steuerversorgungsleitung mit einer an einen Eingang des Stellregelventils angeschlossenen Steuerleitung verbinden und diese in der Öffnungsstellung dann zum Tank oder Niederdruck hin entlasten.
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Das Rückführventil kann als 3/3-Wegeventil ausgeführt sein. Das Schließventil kann beispielsweise als 2/2- oder 4/2-Wegeventil ausgeführt werden.
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Bei einer besonders kompakten Lösung ist das Rückführventil funktional in den Stellzylinder integriert.
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Der Stellzylinder kann bei einem Ausführungsbeispiel mit einem Stellkolben ausgeführt sein, der gemeinsam mit einem Zylindergehäuse zwei Stellräume begrenzt und der von einer gehäusefesten Stange durchsetzt ist, wobei die Stellräume über das Stellregelventil zum Verstellen des Stellzylinders mit Steuerdruck oder Niederdruck/Tankdruck beaufschlagbar sind. Über das Rückführventil kann der in Rückstellrichtung wirksame Stellraum mit einem Steuerdruck beaufschlagt werden.
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Bei einer kompakten Lösung wird es bevorzugt, wenn die Stange mit Steuerkanten ausgeführt ist, über die bei einer Relativverschiebung des Stellkolbens der in Richtung der Neutralposition wirksame Stellraum mit dem Eingang des Rückführventils verbunden ist.
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Die Stange kann einen radial vorspringenden Steuerbund haben, an dem eine Steuernut ausgebildet ist, die über eine Bohrung mit einer Axialbohrung verbunden ist, die einerseits in einer durch den Steuerbund gebildeten Steuernut und andererseits im anderen Stellraum mündet, wobei die Steuerkanten durch Umfangskanten der Steuernut gebildet sind.
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Der Aufbau der Verstelleinrichtung ist weiter vereinfacht, wenn im Zylindergehäuse eine Hülse gelagert ist, die mit einem Endabschnitt in einen Eingangsraum des Steilkolbens eintaucht und deren anderer Endabschnitt mit einer den Steuerdruck führenden Leitung verbunden ist.
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Der Eingangsraum kann über die Steuerkanten bei Verstellung des Stellkolbens mit dem einen oder mit dem anderen Stellraum verbunden sein, wobei diese Druckmittelverbindung in der Neutralposition gesperrt ist.
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Zur Kompensation der auf den Kolben wirksamen Kräfte kann die Stange mit einer Kompensationsringstirnfläche ausgeführt sein.
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Bei einer Variante ist der Stellzylinder über eine Federanordnung in Richtung der Nullposition vorgespannt.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen
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1 ein stark vereinfachtes Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Verstelleinrichtung einer Axialkolbenmaschine,
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2 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 1,
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3 eine Schnittdarstellung durch einen Stellzylinder einer Verstelleinrichtung gemäß den 1 und 2,
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4 den Stellzylinder gemäß 3 in einer Neutralposition und
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5 den Stellzylinder gemäß 2 in einer ausgeschwenkten Position.
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In den 1 und 2 sind Verstelleinrichtungen einer Axialkolbenmaschine gezeigt, die als Hydromotor (1) oder als Pumpe (2) ausgeführt sein können. Die Versteileinrichtung 1 der Axialkolbenmaschine 2 gemäß 1 hat einen Stellzylinder 4, über den eine angedeutete Schwenkwiege/Schrägscheibe 7 der Axialkolbenmaschine 2 verschwenkbar ist. Die Ansteuerung des Stellzylinders 4 erfolgt über ein Steuergerät 6, das im Prinzip durch ein stetig verstellbares Stellregelventil 8 ausgebildet ist, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel über Proportionalmagnete 10, 12 verstellbar ist. Alternativ kann das Stellregelventil 8 auch elektrohydraulisch oder über sonstige Aktoren in Abhängigkeit von einem von der Bedienperson vorgegebenen Stellbefehl verstellt werden. Das Stellregelventil 8 und der Stellzylinder 4 sind mechanisch über die mit dem Bezugszeichen 14 angedeutete Rückstelleinrichtung mit einander verbunden. Der konkrete Aufbau derartiger Rückstelleinrichtungen ist in dem eingangs erläuterten Stand der Technik beschrieben. Bis hierhin unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel gemäß 1 nicht von den bekannten Verstelleinrichtungen. Eine erfindungsgemäße Besonderheit liegt in der hydraulischen Rückführeinrichtung 16, die im Prinzip aus einem Rückführventil 18 und einem diesem vorgeschalteten Schließventil 20 besteht. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, wird über diese hydraulische Rückführeinrichtung 16 der Stellzylinder 4 im Fall eines Kabelbruchs oder eines Hängenbleibens des Stellregelventils 8 aktiv in Richtung einer Neutralposition verstellt. Die Rückführeinrichtung gewährleistet somit eine Fail-Safe-Funktion.
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An einen Eingangsanschluss P des Stellregelventils 8 ist eine Steuerleitung 22 angeschlossen, die über eine Steuerversorgungsleitung 24 mit Steueröl versorgt wird. Das Stellregelventil 8 ist über eine Zentrierfederanordnung in die dargestellte Neutralstellung vorgespannt, in der die Steuerleitung 22 mit einer an einen Tankanschluss T angeschlossenen Tank 26 verbunden ist. In dieser Neutralposition sind auch zwei an Ausgangsanschlüsse A, B des Stellregelventils 6 angeschlossene Steuerarbeitsleitungen 28, 30 mit dem Tank 26 verbunden, wobei im Steuerölströmungspfad zum Tank Düsen angeordnet sind.
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Bei Bestromung des Proportionalmagneten 10 wird ein Ventilkörper des Stellregelventils 6 in Richtung der Positionen a) verstellt, in denen die Anschlüsse P, A und T, B mit einander verbunden sind, so dass die Steuerarbeitsleitung 28 mit der Steuerleitung 22 und die andere Steuerarbeitsleitung 30 mit dem Tank 26 verbunden ist. Bei Bestromung des anderen Proportionalmagneten 12 wird der Ventilkörper in Richtung der Positionen b) verstellt, in denen entsprechend der Steuereingangsanschluss P mit dem Arbeitsanschluss B und der Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden ist – die Steuerarbeitsleitung 28 ist dann mit dem Tank 26 verbunden, während in der Steuerarbeitsleitung 30 der Druck in der Steuerleitung 22 wirksam ist.
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Der Stellzylinder 4 ist als Gleichgangzylinder ausgeführt, wobei ein Stellkolben 32 das Zylindergehäuse in zwei Stellräume 34, 36 teilt, die mit gleicher Wirkfläche ausgebildet sind. Auch der Stellkolben 32 ist über eine Zentrierfederanordnung 37 in eine Neutralposition vorgespannt. Wie eingangs erläutert, ist der Stellkolben 32 über eine Hebelanordnung mit der Schwenkwiege 7 gekoppelt, so dass diese in eine entsprechende Neutralposition eingestellt ist, die vorzugsweise einer Position mit Null Förder-/Schluckvolumen entspricht. Die Steuerarbeitsleitung 28 mündet in den Stellraum 34 ein, während die andere Steuerarbeitsleitung 30 mit dem in 1 rechten Stellraum 36 verbunden ist. Die beiden Stellräume 34, 36 sind des Weiteren mit Fail-Safe-Steuerleitungen 38 bzw. 40 verbunden, die an Ausgangsanschlüsse A, B des Rückführventils 18 angeschlossen ist. Das Rückführventil 18 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als 3/3-Wegeventil ausgeführt. Ein Ventilschieber des Rückführventils 18 ist mechanisch mit dem Stellkolben 32 verbunden, so dass bei einer Verstellung des Stellkolbens 32 entsprechend der Ventilschieber der Rückführventils 18 verstellt wird. Der Ventilschieber des Rückführventils 18 befindet sich in der Neutralposition des Stellkolbens 32 in einer Grundposition, in der die beiden Arbeitsanschlüsse A, B gegenüber einem Eingangsanschluss P des Rückführventils 18 abgesperrt sind. Bei einer Verstellung des Stellkolbens 32 nach rechts (1) wird der Ventilschieber des Rückführventils 18 in die mit a) (Bestromung des Proportionalmagneten 10) gekennzeichneten Positionen verstellt, in denen der Anschluss P mit dem Arbeitsanschluss A verbunden ist. Bei einer Verstellung des Stellkolbens 32 in Richtung b) (Bestromung des Proportionalmagneten 12) wird der Arbeitsanschluss B mit dem Eingangsanschluss P des Rückführventils 18 verbunden. Der Eingangsanschluss P ist über eine Verbindungsleitung 42 mit dem Ausgangsanschluss des Schließventils 20 verbunden, dessen Eingangsanschluss an die Steuerversorgungsleitung 24 angeschlossen ist. Das Schließventil 20 ist ein 2/2-Wegeventil, das über eine Feder in Richtung seiner Öffnungsposition vorgespannt ist und über einen Schaltmagneten 44 in eine Schließstellung verstellbar ist, in der die Verbindung zwischen der Steuerversorgungsleitung 24 und der Verbindungsleitung 42 abgesperrt ist.
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Beim regulären Betrieb der Axialkolbenmaschine 2 ist der Schaltmagnet 24 bestromt, so dass das Schließventil 20 in seine Sperrstellung verstellt ist und die Steuerölverbindung des Rückführventils zur Steuerversorgungsleitung 24 unterbrochen ist. Der Ventilschieber des Rückführventils 18 wird dann zwar entsprechend der Stellbewegung des Stellkolbens 32 verstellt – die in den Stellräumen 34, 36 wirksamen Stelldrücke werden jedoch nicht über das Rückführventil 18 verändert.
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Im Fall eines Kabelbruches oder einer sonstigen Störung wird der Schaltmagnet 24 stromlos (auch durch Betätigen einer Not-Aus-Taste), so dass das Schließventil 20 durch die Federkraft in seine dargestellte Öffnungsposition verstellt wird. Es sei angenommen, dass die Schwenkwiege 7 ausgeschwenkt ist, wobei beispielsweise durch Bestromung des Proportionalmagneten 10 der Stellkolben 32 nach rechts verschoben ist, wobei dann im Stellraum 34 ein Stelldruck wirkt, während der andere Stellraum 36 über das Stellregelventil 8 und die Düsen mit dem Tank 26 verbunden ist. Durch die daraus resultierende Verstellung des Stellkolbens 32 nach rechts (1) ist das Rückführventil 18 in Richtung seiner Stellposition a) verstellt, in der die Verbindungsleitung 42 mit der Fail-Safe-Steuerleitung 40 verbunden ist. Diese mündet in dem bei ordnungsgemäßem Betrieb druckentlasteten Stellraum 36.
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Bei einem Stromausfall werden auch die beiden Proportionalmagnete 10, 12 stromlos, so dass der Regelkolben des Stellregelventils 8 durch die Kraft der Zentrierfederanordnung und auch über die mechanische Rückstelleinrichtung 14 in Richtung der dargestellten Neutralposition verstellt wird. Im ungünstigsten Fall kann es nun vorkommen, dass der Ventilkörper des Stellregelventils 8 klemmt, so dass diese Rückstellung nicht oder in stark verlangsamter Weise erfolgt. In der Öffnungsstellung des Schließventils 20 ist die Verbindungsleitung 42 und damit die Fail-Safe-Steuerleitung 40 mit der Steuerölversorgungsleitung 24 verbunden, so dass der Stellkolben 32 aktiv durch den im zuvor druckentlasteten Stellraum 36 wirksamen Steuerdruck in Richtung der Neutralposition zurück gestellt wird. Durch das erfindungsgemäße Konzept wird der Stellkolben 32 zusätzlich hydraulisch aktiv zurück gestellt, so dass die Axialkolbenmaschine 2 sehr schnell und zuverlässig in ihre vorbestimmte Neutralposition gebracht werden kann.
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Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht weitestgehend dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel. Unterschiede bestehen darin, dass beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 die Axialkolbenmaschine 2 als Pumpe mit verstellbarem Fördervolumen ausgeführt ist. Des Weiteren ist das Schließventil 20 bei dieser Variante als 4/2-Wegeventil ausgeführt. Der Aufbau des Steuergerätes 6 mit dem Regelventil 8 und des Stellzylinders 4 mit dem Stellkolben 32 und des damit gekoppelten Rückführventils 18 ist identisch mit dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen in 1 verwiesen werden kann.
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Ähnlich wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Schließventil 20 wiederum als Schaltventil ausgeführt und über eine Feder in eine Öffnungsposition vorgespannt, in der die Verbindungsleitung 42 mit der Steuerversorgungsleitung 24 verbunden ist. Diese Steuerversorgungsleitung 24 ist an einen Eingangsanschluss X des Schließventils 20 angeschlossen. An einen weiteren Anschluss Y des Schließventils 20 ist die Steuerleitung 22 angeschlossen, die mit dem Eingangsanschluss P des Stellregelventils 8 verbunden ist. Ein Tankanschluss T des Schließventils 20 ist mit dem Tank 26 verbunden. Bei Bestromung des Schaltmagneten 44, das heißt im bestimmungsgemäßen Betrieb der Axialkolbenmaschine 2 ist das Schließventil 20 in seine Schließstellung vorgespannt, in der die beiden Anschlüsse X, Y mit einander verbunden sind und somit die Steuerversorgungsleitung 24 mit der Steuerleitung 22 verbunden ist. Die beiden Anschlüsse A, T sind in dieser Öffnungsposition abgesperrt – funktional besteht somit kein Unterschied zu der Schaltung gemäß 1.
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In der Notfunktion (Fail-Safe) schaltet das Schließventil 20 in seine dargestellte Grundposition um, in der die Steuerleitung 22 zum Tank 26 hin entspannt ist und die Steuerversorgungsleitung 24 mit der Verbindungsleitung 42 verbunden ist. Wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird dann in der in Rückstellrichtung des Stellzylinders 4 wirksame Stellraum mit der Steuerversorgungsleitung 24 verbunden und somit aktiv zurück gestellt. Der andere, in der ursprünglichen Stellrichtung wirksame Stellraum ist dabei über das Stellregelventil 8 und das Schließventil 20 mit dem Tank 26 verbunden, so dass die in Rückstellrichtung wirksame Steuerdruckdifferenz größer als beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist und die Rückstellung in die Neutralposition noch schneller erfolgt. Der Steuerdruckaufbau in dem in Rückstellrichtung wirksamen Stellraum wird durch die Düsen (Drosselquerschnitte) des Stellregelventils 8 erleichtert.
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Bei der anhand der 3 bis 5 beschriebenen konkreten Lösung ist das Rückführventil 18 in den Stellzylinder 4 integriert.
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3 zeigt einen schematisierten Längsschnitt durch einen Stellzylinder 4 des Ausführungsbeispiels gemäß 3. Demgemäß hat der Stellzylinder 4 ein Zylindergehäuse 46, in dem der Stellkolben 32 geführt ist. Der Stellkolben 32 ist von einer im Zylindergehäuse 46 verankerten Stange 48 durchsetzt, die in einem Boden 50 des Zylindergehäuses 46 verankert ist. Wie erwähnt, ist der Stellkolben 32 durch die Zentrierfederanordnung 37 in seine in 4 dargestellte Neutralposition vorgespannt. Diese Zentrierfederanordnung 37 hat in an sich bekannter Weise zwei koaxial zu einander angeordnete Federn 52, 54, die an zwei axial verschiebbar auf der Stange 48 gelagerten Federtellern 56, 58 geführt sind, so dass die Verstellung des Stellkolbens 32 in beiden Verstellrichtungen gegen die Kraft der Zentrierfederanordnung 37 verstellt wird. Der Stellkolben 32 begrenzt gemeinsam mit dem Zylindergehäuse 46 die beiden Stellräume 34, 36. In der in 3 dargestellten Position ist der Druckraum 34 über das Stellregelventil 8 zum Tank hin von Druck entlastet, während im Druckraum 36 der Steuerdruck wirksam ist – die Schwenkwiege 7 ist somit in einer Richtung ausgeschwenkt. Die Steuerölanschlüsse des Stellzylinders sind im Schnitt gemäß 3 sichtbar. Die Verbindungsleitung 42 ist bei diesem dargestellten Ausführungsbeispiel über einen nicht dargestellten Steueranschluss an das Zylindergehäuse 46 angeschlossen und steht in Druckmittelverbindung mit einer in einen Deckel 60 des Stellzylinders 4 eingesetzten Hülse 62, die den Stellraum 36 quert und mit dem in 3 linken Endabschnitt in einen Eingangsraum 64 des Stellkolbens 32 eintaucht. Dabei ist die Hülse über einen Kolbenring aus Metall in dem Eingangsraum 64 geführt, so dass dieser Druckmittelpfad nach außen zum Stellraum 36 hin abgedichtet ist. Der durch eine Sacklochbohrung gebildete Eingangsraum 64 schneidet einen Steuerraum 74, der durch eine radiale Erweiterung der Innenbohrung 68 des Stellkolbens 32 gebildet ist.
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Die Stange ist als stehender Kolben ausgeführt und hat einen radial erweiterten Steuerbund 70, an den eine umlaufende Steuernut 72 ausgebildet ist, durch die zwei Steuerkanten 76, 78 gebildet sind. Gemäß 3 ist die Stange 48 mit einer Axialbohrung 80 ausgebildet, die gegenüber dem Stellraum 36 durch einen Verschlussstopfen 81 verschlossen ist und andererseits über einen Radialbohrungsabschnitt 82 im anderen Stellraum 34 mündet. Im Bereich zwischen den beiden Steuerkanten 76, 78 ist eine Radialbohrung 84 ausgebildet, die in der Steuernut 72 mündet.
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In der in 3 dargestellten Stellposition ist der Stellkolben 32 ganz nach links verschoben (Stellregelventil 8 in Richtung b) verstellt), so dass die Radialbohrung 84 im Steuerraum 74 mündet. Dieser Steuerraum 74 steht in Druckmittelverbindung mit dem Eingangsraum 64 und damit mit der an die Hülse 62 angeschlossenen Verbindungsleitung 42. Diese ist in der Fail-Safe-Funktion (Schließventil 20 geöffnet) mit der Steuerversorgungsleitung 24 verbunden, so dass entsprechend Steueröl über die Hülse 62, den Eingangsraum 64, den Steuerraum 74, die Radialbohrung 84, die Axialbohrung 80 und den Radialbohrungsabschnitt 82 in den Stellraum 34 geleitet wird, so dass dieser aktiv in seiner Neutralposition (nach rechts in 3) zurück gestellt wird. Je nach dem, in welcher Position das Stellregelventil 8 sich bei der Störung der Steuerung befindet, kann im gegenüberliegenden Stellraum 36 ebenfalls noch der Steuerdruck anliegen oder dieser kann zum Tank hin entlastet sein (siehe Ausführungsbeispiel gemäß 2), so dass durch die Kraft der Rückstellfeder und die resultierende Steuerdruckdifferenz auf die Stirnflächen des Stellkolbens 32 eine deutlich schnellere Rückstellung als bei dem eingangs beschriebenen Stand der Technik erfolgt.
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Da durch den Steuerbund 70 die wirksame Stirnfläche des Stellkolbens 32 verändert ist, ist die Innenbohrung 68 des Stellkolbens 32 mit einer ringförmigen Kompensationsausnehmung 86 ausgebildet, die in Druckmittelverbindung mit dem Druckraum 36 steht. Somit ist der Stellkolben 32 innerhalb der Kompensationsausnehmung 86 an einer kompensierenden Ringfläche, die der Ringfläche entspricht, um die der Querschnitt des Steuerbundes 70 größer ist als der Querschnitt, um den die Stange 48 die für den Druck im Druckraum 34 wirksame Stirnfläche am Stellkolben 32 verkleinert, mit dem im Stellraum 36 herrschenden Druck beaufschlagt ist. Die wirksamen Stirnflächen des Stellkolbens sind somit in beiden Verstellrichtungen gleich groß ausgeführt. Der Steuerbund 70 an der Stange 48 ist aus Festigkeitsgründen im Querschnitt größer als die übrigen Abschnitte der Stange 48. Durch die kompensierende Ringfläche kann der beim Ausführungsbeispiel vorliegende Verstellfaktor trotz des größeren Steuerbundes 70 derselbe wie bei herkömmlichen Stellzylindern und Stellkolben sein.
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4 zeigt den Stellkolben 32 in seiner Neutralposition. Man erkennt, dass die Steuerkante 78 des Steuerbundes 70 die Druckmittelverbindung der Axialbohrung 80 zum Steuerraum 74 unterbrochen hat und der in Achsrichtung neben der Steuernut 72 liegende Ringbund 88 des Steuerbundes 70 den Steuerraum 74 positiv überdeckt, so dass eine Steuerölverbindung zwischen der Sacklochbohrung 64 und den beiden Stellräumen 34, 36 zugesteuert ist.
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5 zeigt den Stellkolben 32 in seiner ganz nach rechts verschobenen Stellposition (Stellregelventil 8 in Richtung a) verstellt). Man erkennt deutlich den rechten Federteller 56, der an einer Ringschulter der Stange 48 abgestützt ist, während der andere Federteller 58 vom Stellkolben 32 mitgenommen wird, so dass die Zentrierfederanordnung 37 gespannt wird. Bei der Verstellung in der anderen Stellrichtung (3) ist der Federteller 58 an der Stange 48 abgestützt und wird von einer Ringschulter 90 des Stellkolbens 32 mitgenommen. In der in 5 dargestellten Stellposition ist die Schwenkwiege 7 vollständig ausgeschwenkt. Der vorgenannte Ringbund 88 ist gegenüber der in 4 dargestellten Neutralposition gegenüber dem Stellkolben 32 nach links versetzt und öffnet mit seiner Steuerkante 92 die Druckmittelverbindung zwischen dem Steuerraum 74 und dem Stellraum 36, so dass bei geöffnetem Schließventil 20 Steueröl in Pfeilrichtung durch die Hülse 62, den Eingangsraum 64, den Steuerraum 74 und den aufgesteuerten Steuerblverbindungsquerschnitt in den Stellraum 36 einströmen kann, so dass der Stellkolben 32 aktiv zurück gestellt wird. In der Darstellung gemäß 5 erkennt man auch, dass die Hülse 62 in dieser Position sehr tief in den Eingangsraum 64 eintaucht, dessen Länge somit an den Hub des Stellkolbens 32 angepasst ist.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schließventil 20 stromlos offen ausgeführt. Selbstverständlich kann in kinematischer Umkehr auch das Schließventil als zu bestromender Öffner ausgeführt sein, der beispielsweise über eine Not-Aus-Taste betätigt wird.
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Die eigentliche Notfunktion wird bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen durch Umschalten des Schließventils 20 in seine Öffnungsstellung eingeleitet, wobei dann über das Rückführventil 18 ein Steuerdruck in die in Rückstellrichtung wirksame Gegenkammer (Stellraum 34 oder 36) des Stellzylinders 4 eingesteuert wird.
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Offenbart sind eine Versteileinrichtung und eine mit einer derartigen Versteileinrichtung ausgeführte Axialkolbenmaschine, bei der in einer Notfunktion eine hydraulische Rückstellung eines Stellzylinders erfolgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008048507 B1 [0002]
- DE 19513032 C1 [0002]
- DE 102008038435 A1 [0002]
- DE 19540654 C1 [0003]
