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Die Erfindung betrifft eine Verdrängungssteuervorrichtung zum variablen Einstellen der Verdrängung einer hydraulischen Axialkolbenpumpe, insbesondere eine manuelle Verdrängungssteuervorrichtung. Die Verdrängungssteuervorrichtung gemäß der Erfindung und gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 weist eine Welle auf, die in einem Gehäuse gelagert ist und um eine Wellenachse der Welle drehbar ist. Die Welle hat ein erstes und ein zweites Ende, wobei an dem zweiten Ende, welches aus dem Gehäuse ragt, ein Drehmoment zum Drehen der Welle aufgebracht werden kann, um Servodruckleitungen, die im Gehäuse angeordnet sind, zu öffnen und zu schließen. Die Servodruckleitungen können Hydraulikfluid von und zu einer Servoverstelleinheit leiten, die geeignet ist, das Verdrängungsvolumen der hydraulischen Axialkolbenpumpe einzustellen. Die Welle weist weiter einen Mittenbereich auf, der zwischen dem ersten und dem zweiten Ende angeordnet ist.
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Die Erfindung betrifft insbesondere das Einstellen der Nullstellung einer Steuereinrichtung für hydraulische Verstellvorrichtungen von Hydraulikmaschinen, in welchen sowohl das Verdrängungsvolumen als auch die Förderrichtung einstellbar ist. Die Erfindung betrifft insbesondere auch die Rückführung des Verdrängungsvolumens und der Förderrichtung zur Verdrängungssteuervorrichtung nach einem Ändern des Verdrängungswinkels der hydraulischen Axialkolbenpumpe durch einen Maschinenbediener oder durch eine (externen) Steuereinheit des hydrostatischen Antriebs.
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Hydraulische Servoeinheiten werden in vielfältigen Ausgestaltungen für das Einstellen des Verdrängungsvolumens von hydraulischen Pumpen verwendet. Hierbei wird die Position eines Servokolbens in solch einer Servoeinheit mit unter Druck stehender Hydraulikfluid, welches auf eine Seite des Servokolbens wirkt, gesteuert, wobei die Position des Servokolbens die Position der Verdrängungsvorrichtung der hydraulischen Maschine bestimmt, z. B. den Schwenkwinkel einer Schrägscheibe oder den einer Schrägachse einer hydraulischen Axialkolbenmaschine. Die Erfindung kann zum Steuern der Servokolbenposition in der Servoeinheit verwendet werden. Weitere Anwendungsgebiete sind z. B. die Steuerung von Radialkolbenmaschinen, deren Exzentrizität einstellbar ist, oder z. B. in Schrägachsenpumpen, deren Leistung durch ein Verschwenken der Zylinderblockachse geändert werden kann. Normalerweise sind Servokolben, welche auf die Einstell-Verdrängungsvorrichtungen von hydraulischen Maschinen wirken, durch Federn in ihren Servozylindern in ihrer Neutral- oder Nullstellung zentriert. Demzufolge ist im Falle ausgeglichener Druckverhältnisse, beispielsweise auf einen zweiseitigen Servokolben, der Förderstrom einer Hydraulikmaschine null. Dies ist beispielsweise von der allgemeinen Vorrichtung gemäß
DE 41 25 706 C1 bekannt, deren Merkmale den Oberbegriff von Anspruch 1 bilden. Eine ähnliche Verdrängungssteuervorrichtung, welche genaue eine Einstellung der Neutralposition von einstellbaren Hydraulikmaschinen erlaubt, ist in
DE 10 2012 200 217 B4 beschrieben.
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In
DE 196 08 228 B4 ist eine hydrostatische Axialkolbenmaschine beschrieben, bei der die Verdrängungssteuervorrichtung einen Schrittmotor aufweist, der ein Drehschieber-Stellventil mittels eines Schrittmotors betätigt. Durch Ansteuerung des Schrittmotors ist auch die Neutralposition oder Nullstellung des Stellventils vorgebbar, wobei z. B. bei einem Stromausfall das Drehschieberventil und damit auch die Schrägscheibe in die Neutralposition verbracht wird.
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Weitere Verdrängungssteuervorrichtungen für hydraulische Axialkolbenpumpen sind in
JP 2000 297 743 A und
CN 104 514 763 A beschrieben.
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Ein Nullvolumenstrom entspricht z. B. einem Maschinenstillstand von hydraulisch angetriebenen Maschinen, d. h. die hydraulische Pumpe gibt in diesem Zustand weder Leistung ab, noch erhält sie Leistung. Solch ein Maschinenstillstand ist sicherheitsrelevant und muss daher exakt durch die Steuervorrichtung definierbar sein. Die Steuervorrichtung für eine Servoeinheit, die die Verstellung eines Verstellelements, wie einer Schrägscheibe kommandiert, ist verantwortlich für die Drücke auf beiden Seiten des Servokolbens und steuert die entsprechenden Hydraulikdrücke zum Servokolben über ihre Steuerkanten. Wenn ein Maschinenbediener oder eine (externe) Steuereinheit eines hydrostatischen Antriebs den Antrieb z. B. auf Stillstand kommandiert, so muss dieser mit Sicherheit erreicht werden, um Unfälle zu vermeiden. Dies ist der Grund, warum die hydraulische Neutralstellung der Steuervorrichtung hochsicherheitsrelevant ist, und weshalb der Stillstand der Hydraulikmaschine notwendigerweise exakt einstellbar sein muss. Um dies zu erreichen, muss die Verdrängungssteuervorrichtung auf eine Neutralpositionsanzeige setzbar sein, welche zuverlässig die Hydraulikmaschine oder den hydrostatischen Antrieb auf null Verdrängung kommandiert, d. h. auf Stillstand.
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Jedoch ist sowohl die Steuervorrichtung als auch die Servoeinheit in der Praxis Produktionstoleranzen unterworfen, insbesondere deren Steuerkanten, was darin resultiert, dass die Neutralstellung der Steuervorrichtung üblicherweise von der theoretisch vordefinierten Stellung abweicht. Als ein Ergebnis kann der Servokolben an der vordefinierten Neutralstellung der Steuervorrichtung in einer ausgelenkten Position sein und die einstellbare Hydraulikpumpe wäre außerhalb des Nullverdrängungszustands, folglich kann ein Maschinenstillstand nicht erreicht werden. Deshalb ist ein Mechanismus zum Neutraleinstellen notwendig, um den Positionsfehler in der Steuervorrichtung und/oder der Servoeinheit, der durch Produktionstoleranzen verursacht ist, zu kompensieren, so dass die hydraulische Pumpe die Nullstellung des Servokolbens in der Neutralstellung der Steuervorrichtung ermöglicht und so ein Maschinenstillstand zuverlässig erreicht werden kann.
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Mittels einer Neutralstellungs-Einstellung wird gewährleistet, dass im Falle einer gemeldeten Stellung des Servosystems, in welchem die Hydraulikmaschine keinen Förderstrom liefert, in der Steuereinheit kein Steuersignal erzeugt wird, die diesem Zustand entgegenwirkt. Andererseits würde die Einstellung der Steuervorrichtung nicht mit der Einstellung des Servokolbens in der Verdrängungsvorrichtung der hydraulischen Maschine übereinstimmen. In jedem anderen Fall kann niemals ein Maschinenstillstand erreicht werden, da eine der beiden Einheiten immer außerhalb der hydraulischen Mitte ist. Eine Neutraleinstellung für die Steuervorrichtung hat die Aufgabe, den Steuerkolben in der Steuervorrichtung zu zentrieren.
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Speziell für mechanische Einstellungen bedeutet das, dass die Auslenkung der Steuervorrichtung in eine Richtung exakt genauso groß sein soll, wie in die andere Richtung, so dass die Förderleistung, die durch die variable Hydraulikmaschine erzeugt wird oder die von der variablen Hydraulikmaschine aufgenommen wird, für beide Förderrichtungen gleich groß ist, d. h. symmetrisch. Insbesondere kann hier an eine Vorwärts-Rückwärtsfahrt oder an ein Links-Rechtsschwenken gedacht werden, welche mit derselben Leistung ausgeführt werden sollen. Aus verschiedenen Gründen, insbesondere aus Sicherheitsgründen und aus Gründen der Benutzerfreundlichkeit sollte eine Eingangswelle immer selbständig bestrebt sein, in ihre Neutralposition zurückzukehren. Zur Veranschaulichung: Der Maschinenbediener erwartet, dass der ausgelenkte Steuerhebel selbständig in die Neutralstellung zurückschwenkt, nachdem er losgelassen wird. Dies wird im Stand der Technik beispielsweise durch permanent auf den Steuerkolben in der Steuervorrichtung wirkende Federkräfte erreicht.
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Im Fall einer Ausgestaltung eines solchen Nullstellungsmechanismus, der aus
DE 41 25 706 C1 bekannt ist, zeigt die Eingangswelle, welche mechanisch in zwei Richtungen gedreht werden kann, einen abgeflachten Bereich, auf dem ein federbelastetes und geführtes Gleitelement wirkt. Das Gleitelement zeigt ebenso eine ebene Oberfläche auf der Kontaktfläche zwischen dem abgeflachten Bereich und der Stirnfläche des Gleitelements. Im Ergebnis tritt im Falle einer Drehung der Eingangswelle aus der neutralen Stellung ein seitlicher Kontakt des abgeflachten Bereichs der Eingangswelle auf. Durch die Federwirkung, welche auf das Gleitelement wirkt, wird eine mittige Kraft als Ausrichtdrehmoment auf die Welle erzeugt. Dieses Ausrichtdrehmoment versucht die Eingangswelle in ihre Neutralstellung zurückzubewegen, in welcher die beiden Bereiche, die ebene Stirnfläche des Gleitelements und der ebene abgeflachte Bereich auf der Eingangswelle flach, vollflächig oder planar einander gegenüberliegen. In diesen planaren vollflächigen Kontakten wirkt die Federkraft direkt in Richtung auf die Achse der Eingangswelle, so dass kein Drehmoment durch die Federwirkung erzeugt wird. Durch den flachen Kontakt des Gleitelements auf dem abgeflachten Bereich der Eingangswelle, unabhängig von der Drehrichtung der Welle, wird das Gleitelement von der Achse der Welle entfernt und der Flächenkontakt wechselt zu einer Linienberührung, exzentrisch zur Wellenachse, gesehen in Richtung der Federkraft. Als Resultat wirkt ein Drehmoment in der einen oder der anderen Richtung und versucht die Eingangswelle zurück in ihre Neutralstellung zu drehen. Wenn das Auslenkdrehmoment auf die Eingangswelle, das durch den Maschinenbediener oder einer Steuereinheit aufgebracht wird, null oder kleiner ist als das Drehmoment, welches durch das verschobene Gleitelement über den abgeflachten Bereich auf die Eingangswelle erzeugt wird, wird die Eingangswelle durch die Federkraft zurück in ihre Neutralstellung gedreht.
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Zum Festlegen/Einstellen der Neutralstellung der Steuervorrichtung schlägt die bekannte Ausführung gemäß
DE 41 25 706 C1 vor, die relative Position eines Verbindungshebels, welcher die Eingangswelle mit einem Steuerkolben der Verdrängungssteuervorrichtung verbindet, mittels eines exzentrisch gelagerten Hebelkopfes, der sich am Steuerkolben abstützt, zu verschieben. Damit kann die Neutralstellung des Steuerkolbens im Steuerzylinder an die Neutralstellung der Eingangswelle angepasst werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für eine Verdrängungssteuervorrichtung der vorgenannten Art bereitzustellen, die eine exakte Einstellung der Neutralstellung der Steuervorrichtung zum Einstellen des Volumenstroms hydraulischer Pumpen auf null erlaubt, wenn die Maschine stillsteht. Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, einen Einstellmechanismus für die Neutralstellung einer Verdrängungssteuerung und damit für die hydraulische Pumpe anzugeben, wobei der Einstellmechanismus nur wenige Komponenten erfordert, mit denen eine einfache und schnelle Neutraleinstellung jederzeit, wenn nötig, realisiert werden kann und nicht nur einmal, wenn die hydraulische Kolbenpumpe in Betrieb genommen wird. Die Ausgestaltung sollte einfach, robust und kostengünstig sein. Weiterhin ist es ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, eine zuverlässige Rückmeldung der Position des Verdrängungselements bezüglich der Stellung in der Verdrängungssteuervorrichtung anzugeben.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Verdrängungssteuervorrichtung für eine hydraulische Kolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst. Zum Einstellen des Verdrängungsvolumens einer hydraulischen Kolbenpumpe ist eine Welle in einem Gehäuse der Verdrängungssteuervorrichtung drehbar um eine Wellenachse der Welle gelagert. Die Welle weist ein erstes und ein zweites Ende auf, wobei auf das zweiten Ende, welches aus dem Gehäuse hervorragt, ein Drehmoment zum Drehen der Welle aufgebracht werden kann, um Servodruckleitungen, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, zu öffnen und zu schließen. Diese Servodruckleitungen können Hydraulikfluid zu und von einer Servoverstelleinheit leiten, die in der Lage ist, das Verdrängungsvolumen einer hydraulischen Kolbenpumpe einzustellen. Die Welle weist weiter einen Mittenbereich auf, der zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordnet ist. Konzentrisch zur Wellenachse im Mittenbereich der Welle ist eine Arritierbuchse angeordnet, die einen Anlagebereich aufweist, auf welchem in der Neutralstellung der Verdrängungssteuervorrichtung ein Gleitelement anliegt. Das Gleitelement ist vorgespannt im Gehäuse gelagert und übt eine elastische Kraft quer zur Wellenachse auf die Arretierbuchse aus. Im Betrieb der Verdrängungssteuervorrichtung ist die Arretierbuchse drehfest mit der Welle verbunden und dreht mit der Welle. Für Neutralstellungseinstellungen in Nicht-Betriebszuständen können die Arretierbuchse und die Welle voneinander gelöst werden, so dass die Welle relativ und unabhängig innerhalb der Arretierbuchse gedreht werden kann, welche in ihrer Neutralstellung durch die Querkräfte des Gleitelements auf den Anlagebereich gehalten wird.
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Die Ausführung einer Verdrängungssteuervorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht eine einfache aber genaue Einstellung der Neutralstellung der Verdrängungssteuervorrichtung in Übereinstimmung mit der Neutralstellung der hydraulischen Kolbenpumpe, da die Neutralstellung/Einstellung der Welle erfolgen kann, während die Arretierbuchse durch das Gleitelement in einer drehfesten Position gehalten wird. Folglich kann, mit der in Position gehaltenen und so mittels dem Gleitelement rotatorisch festgelegten Arretierbuchse, während die hydrostatische Kolbenpumpe gleichzeitig in Nullposition ist, welche z. B. von einen Rückführstift am Verdrängungselement der hydrostatischen Kolbenpumpe zur Verdrängungssteuervorrichtung zurückgemeldet wird, eine regelmäßige Neutraleinstellung der Welle sowie der Mittel, mit denen das Verstellmoment auf das zweite Ende der Welle aufgebracht werden kann, ausgeführt werden. Somit kann die Welle relativ und unabhängig von der Nullstellungseinstellarretierbuchse exakt zu der Drehposition gedreht werden, in welcher das Fördervolumen der hydrostatischen Kolbenpumpe null ist. Gleichzeitig werden die Servodruckflüssigkeitsströme derart eingestellt, dass der Servokolben in einer Position gehalten wird, die ein Nullverdrängungsvolumen der hydrostatischen Kolbenpumpe gewährleistet. Das muss notwendigerweise nicht die geometrische oder theoretische Mittenposition des Servokolbens im Servozylinder sein, da Produktionstoleranzen und/oder die Kräfte der Servokolbenzentrierfedern nicht identisch sein müssen. Letztendlich wird die Welle in eine Position verbracht, in der sie zuverlässig die Neutralstellung der hydrostatischen Kolbenpumpe anzeigt und dabei die Herstelltoleranzen aller Teile der Verdrängungssteuervorrichtung ausgleicht, genauso wie die Montage- und Herstelltoleranzen des Rückführelements relativ zum Verdrängungselement und der Verdrängungssteuervorrichtung.
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In einem bevorzugten, einfachen Ausführungsbeispiel ist ein Hebel direkt oder indirekt am zweiten Ende der Welle befestigt, derart, dass im gelösten Zustand die Welle und die Arretierbuchse unabhängig und relativ zueinander verdreht werden können. In dieser Situation kann der Hebel ebenfalls auf die „Neutralanzeige” am Gehäuse oder an der Arretierbuchse eingestellt werden, da letztere in der Neutralstellung gehalten wird und am Anlagebereich auf der Arretierbuchse anliegt. Gleichzeitig kann auch die Welle in ihre Neutralstellung gedreht werden, in welcher die hydraulischen Drücke, die auf beide Seiten des Servokolbens geleitet werden, derart ausgeglichen sind, dass das Verdrängungselement der hydrostatischen Pumpe in der Neutralstellung gehalten wird, in welcher die hydrostatische Pumpe keine Verdrängung zeigt und ihr Fördervolumen daher gleich Null ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Anlagebereich zum Gewährleisten der drehfesten Position der Arretierbuchse ein abgeflachter Bereich, der auf der Arretierbuchse ausgebildet ist, auf welchem eine flache Stirnfläche des Gleitelements vollflächig anliegen kann. Wenn die Welle und die Arretierbuchse aus der Neutralstellung mit einer Drehbewegung um die Wellenachse ausgelenkt werden, liegt daher das Gleitelement nicht länger flach im Anlagebereich auf, sondern in einer Linienberührung in einem Endbereich des Anlagebereichs, abhängig von der Drehrichtung der Welle zusammen mit der Arretierbuchse. Alternativ kann der Anlagebereich als eine Vertiefung auf der Arretierbuchse ausgebildet sein, in welche, in der Nullstellung der Verdrängungssteuervorrichtung, eine konvexe Oberfläche des Gleitelements in einer elastischen Art und Weise eingreifen kann. Wenn die Welle und die Arretierbuchse aus der Neutralstellung in einer Drehbewegung um die Wellenachse ausgelenkt werden, wird daher das Gleitelement von der Wellenachse durch den größeren Durchmesser der Arretierbuchse in der Nähe der Vertiefung weggedrückt.
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In einer anderen Ausführungsform ist der Anlagebereich eine Ausnehmung, die auf der Arretierbuchse ausgebildet ist, in welche ein Vorsprung des Gleitelements eingeführt werden kann. Bevorzugt greift der Vorsprung des Gleitelements seitlich in die Ausnehmung der Arretierbuchse mittels elastischer Kräfte ein. Dadurch wird die Nullposition der Drehbewegung der Arretierbuchse zuverlässig angezeigt, wenn der Vorsprung flächig in der Ausnehmung anliegt. Für all diese Ausführungsformen ist weiter bevorzugt, dass das Gleitelement und die Ausnehmung oder die Vertiefung so ausgestaltet sind, dass das Gleitelement die Arretierbuchse auch in axialer Richtung bezüglich der Welle fixiert, zumindest wenn das Gleitelement in die Arretierbuchse eingreift.
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Im Betrieb der Hydraulikmaschine kann ein Drehmoment am zweiten Ende der Welle angelegt werden, um die Welle und die Arretierbuchse, die mit dem Schaft verbunden ist, zu drehen und um Servoleitungen für ein Leiten von Hydraulikfluid unter Druck auf eine Seite des Servokolbens der Servoverstelleinheit und für ein Leiten von Hydraulikfluid von der anderen Seite des Servokolbens zum Tank zu öffnen. Dabei wird die Position des Servokolbens verändert und das Verdrängungselement der Hydraulikmaschine ausgelenkt, d. h. dies verändert das Verdrängungsvolumen derselbigen. Die Erfindung ist insbesondere auf hydraulische Kolbenpumpen anwendbar, wenn diese von der axialen Bauart sind, insbesondere der Schrägscheiben- oder Schrägachsenausführung. Hierbei kann das entsprechende Verdrängungselement bevorzugt zu positiven und/oder negativen Schwenkwinkeln verschwenkt werden. Zu diesem Zweck kann das Drehmoment, am zweiten Ende der Welle manuell, mechanisch, pneumatisch, elektromechanisch oder hydraulisch erzeugt werden. In einer einfachen Ausführungsform wird ein Hebel am zweiten Ende der Welle befestigt. Dieser Hebel erlaubt eine einfache und fein genau kontrollierbare manuelle Drehung der Welle für ein exaktes Einstellen der Verdrängungssteuervorrichtung.
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In einer hydraulischen Axialkolbenpumpe mit einer schwenkbaren Schrägscheibe kann die Bewegung der Schrägscheibe, z. B. über ein Rückführelement, das auf dem Verdrängungselement befestigt ist, zurückgeführt werden z. B. durch einen Rückführstift, der exzentrisch in eine Rückführbuchse der Verdrängungssteuervorrichtung eingreift. Erfindungsgemäß ist die Rückführbuchse koaxial auf der Welle gelagert und kann mittels des Rückführstiftes unabhängig und relativ zur Welle um die Wellenachse im Gehäuse gedreht werden. Die Rückführbuchse weist ferner mehrere Öffnungen auf, die auf der Außenseite in Fluidverbindung gebracht werden können: Mit einer Speisedruckleitung, die Hydraulikfluid unter Druck zur Verdrängungssteuervorrichtung leitet und mit einer anderen Servodruckleitung zum Leiten von Hydraulikfluid von der Servoverstelleinrichtung zu einem Bereich mit niedrigem Druck, d. h. zum Ableiten von Hydraulikfluid von der nicht beaufschlagten Servokolbenseite. Auf der inneren Seite ist die Welle in der Lage eine Fluidverbindung zwischen der Speisedruckleitung mit einer der Servodruckleitungen zu ermöglichen und gleichzeitig eine Fluidverbindung der Speisedruckleitung zu der anderen Servoleitung zu unterbinden, wobei permanent eine Fluidverbindung zwischen der Speisedruckleitung und der Abflussleitung unterbunden wird.
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Wenn ein Drehmoment auf das zweite Ende der Welle aufgebracht wird, öffnet in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung folglich das erste Ende der Welle, welches in die Rückführbuchse ragt, durch Drehen der Rückführbuchse eine Öffnung, die einer Servoleitung zugeordnet ist und schließt eine andere Öffnung, die einer zweiten Servoleitung zugeordnet ist. Dadurch wird eine Servokolbenseite mit unter Druck stehender Hydraulikfluid beaufschlagt und von der anderen Servokolbenseite wird Hydraulikfluid zu einem Bereich mit niedrigem Druck abgeleitet. Dies bewirkt, dass der Servokolben und damit das Verdrängungselement in ihren Positionen verändert werden, wodurch das Verdrängungsvolumen der Hydraulikmaschine verändert wird. Wenn das Verdrängungselement bewegt wird, bewegt sich auch das darauf angebrachte Rückführelement und dreht die Rückführbuchse um die Welle, wobei die Abflussleitung geschlossen wird. Auf diese Weise wird das Drehmoment, welches auf das zweite Ende der Welle aufgebracht wird, zur Verdrängungssteuervorrichtung gemäß der Erfindung zurückgeführt.
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Bei der Ausführung dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Verdrängungssteuervorrichtung wird die Rückführstiftachse versetzt zur Drehachse des Verdrängungselement gewählt, um eine Schwenkbewegung des Verdrängungselements über den Rückführstift auf die Rückführbuchse zu übertragen. Dieser Versatz ist bevorzugt verschieden von einem Abstand der Rückführstiftachse zur Wellenachse. Damit kann der Drehwinkel der Welle größer gewählt werden als der Drehwinkel oder Schwenkwinkel des Verdrängungselement, welcher durch den an der Welle eingestellten Winkel kommandiert wird. Dies stellt eine bessere gleichmäßigere und weniger empfindliche (weniger sensible) Einstellbarkeit der hydraulischen Maschineneinstellung bereit.
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In einer alternativen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist ein exzentrischer Stift, der eine exzentrische Achse aufweist, am ersten Ende der Welle angeordnet, wobei die exzentrische Achse, eine Drehachse für einen Rückführhebel bereitstellt. Ein erstes Ende des Rückführhebels ist mit einem Steuerschieber gekoppelt und ein zweites Ende weist einen Langlochabschnitt auf, um ein zweites am Verdrängungselement befestigtes Ende des Rückführelements aufzunehmen. Auf diese Art bewirkt eine Bewegung des Verdrängungselements eine Drehung des Rückführhebels, um die exzentrische Achse des exzentrischen Stifts. Aufgrund dieser Drehung wird ein Steuerschieber verschoben und ändert entsprechend die Zuführung von Speisedruck, der auf eine Seite des Servokolbens geleitet wird. Andererseits bewirkt der exzentrische Stift, dass der Rückführhebel zwischen dem Rückführelement und dem Verdrängungselement und dem Steuerschieber aufgrund seiner Exzentrizität den Steuerschieber bewegt, wenn die Welle um ihre Drehachse gedreht wird. In diesem Falle dient der Langlochabschnitt des Rückführhebels als Drehpunkt um die Drehachse des Rückführelements, d. h. eine Drehung der Welle verschiebt den Rückführhebel und damit den Steuerschieber.
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Mit der Verschiebung des Steuerschiebers werden Öffnungen zum Speisen und Ableiten von Servoleitungen in ihrer Größe verändert. Dies führt zu einem anderen Druckunterschied auf den beiden Servokolbenseiten, wodurch der Servokolben verschoben wird. Wie dem Fachmann hinlänglich bekannt ist, hat dies den Effekt, das Verdrängungselement der hydraulischen Axialkolbenpumpe zu bewegen und damit eine Änderung des Verdrängungsvolumens der hydraulischen Axialkolbenpumpe zu bewirken. Aufgrund der Auslenkung oder Verschwenkung des Verdrängungselements bewegt sich das Rückführelement, das am Verdrängungselement befestigt ist, ebenfalls. Da das Rückführelement mit dem Rückführhebel, der das Rückführelement mit dem Steuerschieber drehbar über die exzentrische Achse verbindet, im Eingriff steht, bewirkt die bogenförmige Bewegung des Rückführelements ebenfalls eine Bewegung des Steuerschiebers.
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Gemäß der Erfindung wird diese mechanische Rückführung über den Rückführhebel ausgeführt, der das Rückführelement auf dem Verdrängungselement mit dem Steuerschieber verbindet, wobei der Rückführhebel an seinem ersten Ende drehbar gelagert ist und mit seinem zweiten Ende über einen Langlochbereich auf dem Rückführelement gelagert ist. Zwischen den beiden Enden des Rückführhebels ist der exzentrische Stift drehbar gelagert, wobei der exzentrische Stift am ersten Ende der Welle der manuellen Verdrängungssteuervorrichtung vorgesehen ist. Dadurch dient entweder die Lagerung am zweiten Ende des Rückführelements im Langlochbereich oder die Lagerung des exzentrischen Stiftes im Mittenbereich des Rückführhebels als Drehpunkt, wodurch eine entsprechende Bewegung des Steuerschiebers bewirkt wird, da sich entweder das zweite Ende des Rückführelements bewegt, wenn das Verdrängungselement durch die Servoverstelleinheit verschwenkt wird, oder sich der exzentrische Stift bewegt, wenn die Welle gedreht wird.
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In derselben Art und Weise, wie oben anhand der alternativen Ausführungsform beschrieben, welche eine Rückführbuchse zum Zurückführen der Position des Verdrängungselements aufweist, kann die Welle der manuellen Verdrängungssteuervorrichtung relativ und unabhängig von der Arretierbuchse gedreht werden, wenn die Befestigungsmutter, die die Arretierbuchse und die Welle miteinanderverbindet, gelöst wird. Wenn die Befestigung der Arretierbuchse und der Welle gelöst wird, ist eine genaue Neutralstellungs-Einstellung, die individuell an die hydraulische Axialkolbenpumpe angepasst ist, möglich, wenn die hydraulische Axialkolbenpumpe kein Verdrängungsvolumen zeigt. Wenn z. B. ein Hebel an der Arretierbuchse oder an der Welle befestigt ist, so kann dieser Hebel auch auf eine Nullstellungsanzeigeposition verbracht werden, falls notwendig. Folglich ist es mit der erfindungsgemäßen Neutralstellungsvorrichtung möglich, in einer leichten, einfachen, zuverlässigen und schnellen Art und Weise die Neutralstellung aller beteiligten Teile einzustellen/auszurichten, d. h. das Verdrängungselement mit seinem Rückführelement, den Steuerschieber, den Servokolben und den Hebel, einfach durch Lösen der Befestigungsmutter, die die Arretierbuchse an der Welle befestigt. Diese einfache, leichte und schnelle Neutraleinstellung kann auf alle Verdrängungssteuereinheiten/-vorrichtungen angewendet werden, die eine mechanische Rückführung der Schrägscheibenposition zur Verdrängungssteuervorrichtung aufweisen. Weiterhin können gleichzeitig Herstelltoleranzen und Montagetoleranzen kompensiert werden.
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Beispielshafte Ausführungsformen einer Verdrängungssteuervorrichtung gemäß der Erfindung sind detaillierter in den anhängenden Zeichnungen dargestellt, welche den Umfang der Erfindungsidee nicht begrenzen. Alle beschriebenen Merkmale und dargestellten Ausführungsformen können in jeder gewünschten Kombination miteinander innerhalb des Umfangs der Erfindung kombiniert werden. Zu diesem Zweck zeigt:
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1 schematisch einen hydraulischen Schaltplan einer exemplarischen Hydraulikpumpe mit einer Verdrängungssteuervorrichtung gemäß der Erfindung;
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2 einen Querschnitt einer beispielhaften Ausführungsform einer Verdrängungssteuervorrichtung gemäß der Erfindung, mit einer ersten Alternative, um die Verdrängungselementposition zur Verdrängungssteuervorrichtung zurückzuleiten;
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3 eine Seitenansicht der Verdrängungssteuervorrichtung von 2 ohne Gehäuse;
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4 einen teilweisen Querschnitt längs der Ebene B-B der 3;
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5 einen teilweisen Querschnitt längs der Ebene C-C der 3;
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6 einen teilweisen Querschnitt längs der Ebene D-D der 3;
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7 eine Explosionsansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Verdrängungssteuervorrichtung gemäß der Erfindung, mit einer zweiten Alternative die Position des Verdrängungselements zur Verdrängungssteuervorrichtung zurückzuleiten.
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1 zeigt schematisch einen hydraulischen Schaltplan einer beispielhaften Hydraulikpumpe 100 mit einer Verdrängungssteuervorrichtung 1 gemäß der Erfindung. Die Verdrängungssteuervorrichtung 1 wird mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid über die Speisedruckleitung 50 gespeist, die von der hydraulischen Kolbenpumpe 100 zum Speisedruckanschluss P der Verdrängungssteuervorrichtung 1 führt. Die Verdrängungssteuervorrichtung 1 gemäß 1 ist in der Neutralstellung gezeigt, in welcher die hydrostatische Kolbenpumpe 100 kein Verdrängungsvolumen zeigt. Hierbei sind die Servodruckanschlüsse A und B beide über korrespondierende Abflussanschlüsse T mit der Abflussleitung 60, die mit dem Tank 80 verbunden ist, verbunden. Somit sind beide Servokolbenseiten 35A und 35B des Servokolbens 35 auf demselben Druckniveau, hier auf Tankdruckniveau, und der Servokolben 35 ist über seine Servokolbenfedern 37A und 37B zentriert. Folglich ist das Verdrängungselement 4 der hydrostatischen Kolbenpumpe 100 ebenfalls in seiner Neutralstellung und die hydrostatische Kolbenpumpe 100 generiert keinen Verdrängungsvolumenstrom.
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2 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Verdrängungssteuervorrichtung 1 gemäß der Erfindung im Querschnitt. Die Verdrängungssteuervorrichtung 1 ist in einem Gehäuse 20 aufgenommen, welches bevorzugt nicht Teil des Hydraulikmaschinengehäuses ist. Die gezeigte Hydraulikmaschine dieses Ausführungsbeispiels ist beispielhaft von der Schrägscheibenbauart. Der Einfachheit halber sind Teile eines Verdrängungselements 4, hier eine Schrägscheibe, und ein damit verbundenes Rückführelement 3 gezeigt. Das Verdrängungselement, hier die Schrägscheibe, ist in zwei Richtungen um eine Schwenkachse 16 verschwenkbar, wobei der Schwenkwinkel den Volumenstrom der Hydraulikmaschine definiert. Diese Merkmale und die Art und Weise des Betriebs einer solchen Hydraulikmaschine sind einem Fachmann bestens bekannt, so dass weitere Erläuterungen hierzu an dieser Stelle unterbleiben können. Im Weiteren werden die Ausdrücke „Verdrängungselement” und „Schrägscheibe” synonym, mit dem gleichen Bezugszeichen 4 verwendet.
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Das Rückführelement 3 hat im Wesentlichen eine Stift- oder Stangenform sowie eine Längsachse 15 und ist mit einem ersten Ende 23 fest an der Schrägscheibe 4 angebracht. Daher partizipiert das Rückführelement 3, insbesondere das erste Ende 23, an jeder Schwenkbewegung der Schrägscheibe 4 mit einer kurvenförmigen Bewegung. Die Längsachse 15 des Rückführelements 3 ist seitlich zur Schwenkachse 16 der Schrägscheibe 4 um einen Abstand „a” versetzt, wie in den 2 und 3 dargestellt. Das zweite Ende 24 des Rückführelements 3 ragt in das Innere der Verdrängungssteuervorrichtung 1 und greift in eine Rückführbuchse 2 ein, die drehbar im Gehäuse 20 gelagert ist. Rückführbuchse 2 weist einen Schlitz 21 auf, der sich in radiale Richtung erstreckt, wobei im Schlitz 21 das zweite Ende 24 des Rückführelements 3 gleiten kann, wie in 6 dargestellt, um die bogenförmige Bewegung des Rückführstiftes 3 zu ermöglichen, d. h. die kurvenförmige Bewegung des zweiten Endes 24 des Rückführstifts 3 innerhalb der Rückführbuchse in eine Drehbewegung der Rückführbuchse 2 um die Wellenachse 13 zu transferieren. In einer inneren Bohrung der Rückführbuchse 2 ist ein erstes Ende 11 einer im Wesentlichen zylindrischen Welle 10 gehalten, welche ebenfalls um die Wellenachse 13 drehbar ist. Dabei können die Rückführbuchse 2 und die Welle 10 unabhängig voneinander rotieren.
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Die Rückführbuchse 2 hat mehrere Anschlüsse 25A, 25B, 25P und 25T, die in Fluidverbindung mit der Speisedruckleitung 50, der Abflussdruckleitung 60 und mit den Servodruckleitungen 40 und 45 gebracht werden können, die alle teilweise innerhalb des Gehäuses der Verdrängungssteuervorrichtung 1 gebracht werden können. Die Leitungen 40, 45, 50 und 60 sind mit den entsprechenden Anschlüssen 25A, 25B, 25P und 25T verbunden, was in 5 detaillierter gezeigt ist. Das erste Ende 11 der Welle 10 weist zwei Ausnehmungen 26L und 26R im Bereich der Anschlüsse 25A, 25B, 25P und 25T auf. Zwischen den Ausnehmungen 26L und 26R dient ein Steg 27 der Welle 10 als Barriere oder Dichtung zwischen dem Speisedruckanschluss 25P und dem Abschlussanschluss 25T. Die Anschlüsse 25A und 25B, die mit den Servodruckleitungen 40 und 45 verbunden sind, sind in 2 nicht sichtbar, da sie auf der Rückseite angeordnet sind, bzw. vor dem Steg 27. In der Stellung der Verdrängungssteuervorrichtung 1, die in 2 gezeigt ist und welche wiederum mit der Neutralstellung oder der Nullstellung der Verdrängungssteuervorrichtung 1 korrespondiert, ist keine Fluidströmung zwischen einer der Servodruckleitungen 40 oder 45 und der Speisedruckleitung 50 möglich. Auch eine Fluidverbindung der anderen der beiden Servodruckleitungen 40 oder 50 mit der Abflussleitung 16 ist nicht ermöglicht. Dies wird mit 5 im Folgenden noch detaillierter erläutert.
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Der Mittenbereich 14 der Welle 10 ist durch eine Arretierbuchse 5 umgeben. Ein zweites Ende 12 der Welle 10 ragt aus dem Gehäuse 20 heraus. Dieses zweite Ende, wie beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel der 2 gezeigt, ist mit einem Gewinde versehen und kann mit dem benachbarten Ende der Arretierbuchse 5 mittels einer Mutter oder einer Kontermutter 19 fest verbunden werden, wobei die Arretierbuchse 5 mit ihrem anderen Ende auf einer Schulter 29 der Welle 10 in der Nähe des ersten Endes 11 der Welle 10 anliegt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 ist ein Hebel 6 an der Arretierbuchse 5 befestigt, was eine Drehung der Arretierbuchse 5 zusammen mit der Welle 10 relativ zur Rückführbuchse 2 ermöglicht. Im Betrieb der hydraulischen Vorrichtung sind die Welle 10 und die Arretierbuchse 5 fest miteinander verbunden, damit ein Drehmoment, das am zweiten Ende 12 der Welle 10 aufgebracht wird, die Welle 10 zusammen mit der Arretierbuchse 5 dreht. Wie mit der Beschreibung der 5 detaillierter ausgeführt wird, ermöglicht eine Drehung der Welle 10 eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Speisedruckleitung 50 und einer der Servodruckleitungen 40 oder 45 und eine andere Flüssigkeitsverbindung der Abflussleitung 60 mit der anderen der Servoleitungen 40 oder 45, um das Verdrängungselement 4 der hydrostatischen Kolbenpumpe 100 auf einen anderen Verdrängungsvolumenstrom zu kommandieren.
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Das Lösen der Mutter 19 ermöglicht eine freie und relative Drehung der Welle 10 bezüglich der Arretierbuchse 5, was eine genaue Einstellung der Neutralstellung einer Verdrängungssteuervorrichtung 1 gemäß der Erfindung erlaubt, da die Arretierbuchse 5 in einer drehfesten und axialen Position durch das Gleitelement 8 gehalten wird. Zu diesem Zweck weist die Arretierbuchse 5 einen Anlagebereich 7 auf, in welchen das Gleitelement 8 eingreifen kann. Bevorzugt zeigt der Anlagebereich 7 einen abgeflachten Bereich 7a, auf dem eine flache Stirnfläche 8a des Gleitelements 8 mittels einer Feder 17 elastisch gedrückt wird. Dabei wird die Feder 17 vorgespannt im Gehäuse 20 oder – im Allgemeinen – durch einen Anschlag 18 gehalten, der bevorzugt in das Gehäuse 20 eingeschraubt ist.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, wird das Gleitelement 8 in Richtung auf den Stopper 18 gedrückt, wenn ein Drehmoment am zweiten Ende 12 der Welle 10 aufgebracht wird. Hier z. B. mittels eines Hebels 6. Wenn die Arretierungshülse 5 gedreht wird, verlässt die flache Stirnseite 8a den flächigen Kontakt im abgeflachten Bereich 7a. Dieser flächige Kontakt wird durch die Drehbewegung der Arretierungshülse 5 zu einer Linienberührung transferiert. Da diese Linienberührung exzentrisch zur Wellenachse 13 ist, generiert die elastische Kraft der Feder 17 ein Rückstellmoment über die exzentrische Linienberührung. Dieses Rückstelldrehmoment wird verwendet, um die Arretierbuchse in Position zu halten, wenn die Welle 10 auf die Nullstellung oder Neutralstellung der hydrostatischen Axialkolbenpumpe in einem ersten Einstellprozess eingestellt werden muss, wenn die hydrostatische Axialkolbenpumpe das erste Mal oder nach einer Wartung in Betrieb genommen wird.
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In den folgenden Figuren und der folgenden Beschreibung werden, wo angebracht, die gleichen Bezugszeichen verwendet, um gleiche Teile oder Merkmale zu bezeichnen und um die Erläuterung der Erfindung zu vereinfachen.
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3 zeigt eine Seitenansicht der Verdrängungssteuervorrichtung 1 der 2, jedoch ohne Gehäuse 20. Die Schrägscheibe 4 und das Rückführelement 3 sind in einem Betriebszustand gezeigt. Von speziellem Interesse sind die Positionen und die geometrischen Beziehungen des Abstands „a” der Längsachse 15 des Rückführelements 3 und der Schwenkachse 16 des Verdrängungselements 4 sowie der Versatz „b” der Längsachse 15 des Rückführelements 3 und der Wellenachse 13 der Rückführbuchse 2. Dabei ist der Abstand „a” größer als der Versatz „b”, was bedeutet, dass eine kleine Änderung des Schwenkwinkels der Schrägscheibe 4 eine große Rückantwort der Rückführhülse 2 bewirkt, was weiter bedeutet, dass die Verdrängungssteuervorrichtung 1 gemäß der Erfindung große Drehwinkel an der Welle 10 zum Kommandieren des Verdrängungsvolumens der hydrostatischen Kolbenpumpe 100 zulässt. Dies stellt letztendlich eine genaue, weiche (d. h. nicht unruhige) und besser kontrollierbare Steuerung der hydrostatischen Kolbenpumpe bereit, da diese nicht übersensibel ist.
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In 3 sind drei Ebenen B-B, C-C und D-D gezeigt, die die entsprechende Position der detaillierten Querschnitte der Verdrängungssteuervorrichtung der 3 angeben, und welche in den folgenden 4 bis 6 gezeigt sind.
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4 zeigt einen Querschnitt in der Ebene B-B der 3, d. h. im mittigen Bereich eines Rückstellmechanismus 28, der ein Gleitelement 8, eine Feder 17 und einen Anschlag 18 aufweist. Klar zu erkennen ist ein Anlagebereich 7 mit einem abgeflachten Bereich 7a, eine Ausnehmung oder Vertiefung 7b in der Arretierbuchse 5, gegen welche eine flache Stirnfläche 8a des Gleitelements in vollflächigem Kontakt anliegt. In dieser Konfiguration sind die Kräfte, die auf die Arretierbuchse 5 und die Welle 10 wirken, ausgeglichen. Eine Drehung der Arretierbuchse 5 bezüglich des Rückstellmechanismus 28 bewirkt eine Abweichung von dem vollflächigen Kontakt zwischen dem abgeflachten Bereich 7a an der Arretierbuchse 5 und der flachen Stirnseite 8a des Gleitelements 8. Abhängig von der Drehrichtung findet in diesem Fall ein Kontakt nur zwischen den Kanten oder den peripheren Bereichen des abgeflachten Bereiches 7a und der flachen Stirnfläche 8a statt. Da die Feder 17 über das Gleitelement 8 eine Kraft auf die Arretierbuchse 5 ausübt, wirkt ein Rückstellmoment auf die Arretierbuchse 5, welche gegen die aufgebrachte Drehung wirkt. Dies liegt daran, dass die Position der Linienberührung zwischen der Arretierbuchse 5 und dem Gleitelement 8, seitlich versetzt von der gemeinsamen Drehachse 13 der Arretierbuchse 5 und der Welle 10 ist. Daher versucht der Rückstellmechanismus 28 die Neutralstellung der Verdrängungssteuervorrichtung 1, die in 3 gezeigt ist, wiederherzustellen.
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In 5 ist ein anderer Querschnitt, der in der Ebene C-C erstellt wurde, gezeigt. Dieser Querschnitt ist in der Höhe der Anschlüsse 25A, 25B, 25P und 25T in der Rückführbuchse 2 erstellt, wobei die Ausnehmungen 26L und 26R und der Steg 27 der Welle 10 ebenfalls erkennbar sind. In dem Betriebszustand, der in 5 gezeigt ist, ermöglicht der massive Bereich 27/Steg 27 der Welle 10 zusammen mit der Ausnehmung 26L links von dem Steg 27 eine Hydraulikfluidverbindung der Speisedruckleitung 50 mit der Servodruckleitung 55, welche z. B. zur Servokolbenseite 35A führt (vgl. 1). Diese Stellung des Stegs 27 ermöglicht ebenfalls, zusammen mit der Ausnehmung 26R auf der rechten Seite des Steges 27, ein Abfließen von Hydraulikfluid von der anderen Servokolbenseite, hier z. B. der Servokolbenseite 35B (s. 1) über die Servoabflussleitung 60 zu einem Bereich mit niedrigem Druck, z. B. zum Tank 80. Die Situation, die in 5 gezeigt ist, ist kurz nach der Drehung des Hebels 6 in eine Richtung um die Drehachse 13 der Welle 10. Die Rückführbuchse 2 ist noch in ihrer Ausgangsposition, jedoch wird die Rückführbuchse 2 mittels des Rückführelements 3 (in 5 nicht gezeigt) noch gedreht werden, z. B. gegen den Urzeigersinn bis der Abfluss von der nicht belasteten Servokolbenseite, hier die Servokolbenseite 35B, gesperrt wird. Die Position der Welle 10 und damit der des Stegs 27 verbleiben, wie in 5 gezeigt: Jedoch wird der Flüssigkeitsquerschnitt zwischen dem Speisedruckanschluss 25P und dem Servodruckanschluss 25A, aufgrund der Drehung der Rückführbuchse 2, reduziert werden.
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6 zeigt einen dritten Querschnitt, der in der Ebene D-D der 3 auf der Höhe der Rückführbuchse 2 erzeugt wurde. Das zweite Ende 24 des Rückführelements 3 ragt in den Schlitz 21 der Rückführhülse 2 und ist in einem gleitenden, aber engen Kontakt mit den Seitenwänden 22 des Schlitzes 21. Da das Rückführelement 3 sich in einer bogenförmigen Bewegung bewegt, z. B. einem Kreisbogen, der auf der Schwenkachse 16 der Schrägscheibe 4 zentriert ist, ist Schlitz 21 notwendig, um die Änderungen des Abstands zwischen der Achse 15 des Rückführelements 3 und der gemeinsamen Drehachse 13 der Rückführbuchse 2 und der Welle 10 für alle Auslenkungen des Rückführelements 3 zu kompensieren.
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7 zeigt in einer Explosionsdarstellung eine weitere Ausführungsform einer Verdrängungssteuervorrichtung 1 gemäß der Erfindung. Hiermit wird eine zweite Alternative für die Rückführung der Position des Verdrängungselements 4 zur Verdrängungssteuervorrichtung 1 gezeigt. Jedoch ist die Neutralstellungs-Einstellbarkeit beibehalten, die eine relative und unabhängige Drehbewegung zwischen der Welle 10 und der Arretierbuchse 5 erlaubt, wenn die Mutter 19 gelöst wird, wie oben mit 2 und 3 beschrieben. Dies ist im oberen Teil der 7 in anschaulicher Weise mittels der Explosionsansicht gezeigt. Eine gelöste Mutter 19 drückt die Arretierbuchse nicht mehr auf eine Schulter 29 der Welle 10, die den Mittenbereich 14 der Welle 10 vom ersten Ende 11 der Welle 10 separiert. Dadurch kann die Welle 10 in der Längsbohrung der Arretierbuchse 5 gedreht werden, während die Arretierbuchse 5 drehfest in Position mittels der Federkräfte der Feder 17 gehalten wird. Somit kann, wenn die Welle 10 in ihre Neutralstellung gebracht wird, die Mutter 19 (wieder) angezogen werden, um die Neutralstellung der erfindungsgemäßen Verdrängungssteuervorrichtung 1 zu fixieren und zu definieren.
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Die Welle 10 ist in ihrer neutralen Position, wenn das Verdrängungselement in seiner neutralen Position ist, in welcher die hydraulische Axialkolbeneinheit 100 kein Verdrängungsvolumen zeigt. Das Verdrängungselement 4 ist in der neutralen Position angeordnet, wenn die Drücke, die auf beide Seiten 35A und 35B des Servokolbens 35 wirken, ausgeglichen sind (s. 1). In der Ausführungsform der 7 führt ein Rückführhebel 32 die Position des Rückführelements 3, das am Verdrängungselement 4 angebracht ist, zurück zum Steuerschieber 33. Der Steuerschieber 33 dient in dieser Ausführungsform zum Öffnen und Schließen der Servoleitungen 40 und 45 sowie der Servospeiseleitung 50 und der Servoabflussleitung 60 in einer geeigneten Art und Weise, um die angeforderte Stellung an der Verdrängungssteuervorrichtung 1 an die Servoverstelleinheit 38 weiterzuleiten (s. 1). Zu diesem Zweck ist ein exzentrischer Stift 30 am ersten Ende 11 der Welle 10 angeordnet. Dieser exzentrische Stift 30 ist drehbar um die Drehachse 31 im Mittenbereich 32C des Rückführhebels 32 gelagert. Ein Langlochabschnitt 34 am zweiten Ende 32B des Rückführhebels 32 ist drehfrei mit dem zweiten Ende des Rückführelements 3, welches am Verdrängungselement 4 angebracht ist, im Eingriff. Auf der anderen Seite ist der Rückführhebel 32 in einer gelenkigen Weise mit dem ersten Ende 32A des Steuerschiebers 33 gekoppelt, so dass jede Bewegung des Rückführelements 3 oder des exzentrischen Stifts 30 aufgrund einer Drehung des Verdrängungselements 4 oder der Welle 10 auf den Steuerschieber 33 übertragen wird. Dabei bildet entweder die Drehachse 31 des exzentrischen Stiftes 30 oder die Rückführelementlängsachse 15 die Drehachse.
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Mittels dieser Anordnung ist der Rückführhebel 32 in einer definierten Position im Nullverdrängungsvolumenzustand der hydraulischen Axialkolbeneinheit 100 und ist in der Lage, über die Drehachse 31 und den exzentrischen Stift 30 die Neutralposition für die Welle 10 bereitzustellen. Wie aus 7 abgeleitet werden kann, kann die Neutralposition der Welle 10 mit der Neutralposition der Arretierungshülse 5 einfach durch Öffnen und Anziehen der Mutter 19 in Übereinstimmung gebracht werden. Die Neutralstellung der Arretierbuchse 5 wird mittels des Gleitelement 8, welches durch die Feder 17 vorgespannt ist, festgehalten.
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Bei der Implementierung der Erfindung kann der exzentrische Stift 30 integral am ersten Ende der Welle 10, ausgebildet sein oder ein separates Bauteil sein, das an der Welle 10 z. B. an der Schulter 29 angebracht wird. Der Langlochabschnitt 34 kann ein Langloch im Rückführhebel 32 sein oder, z. B. aufgrund von Montagegründen, eine U-Form aufweisen. Hierbei ist ein Langloch aufgrund der bogenförmigen Bewegung des Rückführelements 3 am Verdrängungselement 4 bevorzugt. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Langlochabschnitt 34 in der Lage eine Federkraft auf das zweite Ende 24 des Rückführelements 3 zum Bereitstellen eines spielfreien Eingriffs des zweiten Endes 24 des Rückführelements 3 im Langlochabschnitts 34. Wenn beispielsweise ein U-förmige Langlochabschnitt verwendet wird, kann dies durch Einsetzen einer Feder oder eines anderen elastischen Materials in den Langlochabschnitt erfolgen.
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Letztendlich wird mit der erfindungsgemäßen Verdrängungssteuervorrichtung 1 eine schnelle, einfache, robuste und komfortable Neutraleinstellungsvorrichtung bereitgestellt, welche zuverlässig die individuelle Neutralstellung einer hydraulischen Axialkolbeneinheit erlaubt und dabei Herstellungs- und Montagetoleranzen innerhalb der gesamten hydraulischen Axialkolbeneinheit kompensiert.
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Auch wenn die vorliegende Beschreibung in Bezug auf eine speziell Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, erkennt ein Fachmann, dass verschiedene Änderungen zu dieser Beschreibung gemacht werden können, ohne vom Gedanken und Umfang der vorliegenden Beschreibung abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verdrängungssteuervorrichtung
- 2
- Rückführbuchse
- 3
- Rückführelement
- 4
- Verdrängungselement
- 5
- Arretierbuchse
- 6
- Hebel
- 7
- Anlagebereich
- 7a
- abgeflachter Bereich
- 7b
- Vertiefung
- 8
- Gleitelement
- 8a
- flache Stirnfläche
- 9
- Ausnehmung
- 9a
- Vorsprung
- 10
- Welle
- 11
- erstes Ende
- 12
- zweites Ende
- 13
- Wellenachse
- 14
- Mittenbereich
- 15
- Längsachse Rückführelement
- 16
- Schwenkachse
- 17
- Feder
- 18
- Anschlag
- 19
- Mutter
- 20
- Gehäuse
- 21
- Schlitz
- 22
- Seitenwand
- 23
- erstes Ende Rückführelement
- 24
- zweites Ende Rückführelement
- 25A
- Servodruckanschluss
- 25B
- Servodruckanschluss
- 25P
- Speisedruckanschluss
- 25T
- Ableitungsanschluss
- 26L
- linke Ausnehmung
- 26R
- rechte Ausnehmung
- 27
- Steg
- 28
- Rückstellmechanismus
- 29
- Absatz
- 30
- exzentrischer Stift
- 31
- Drehachse
- 32
- Rückführhebel
- 32A
- erstes Ende Rückführhebel
- 32B
- zweites Ende Rückführhebel
- 32C
- Mittenbereich Rückführhebel
- 33
- Steuerschieber
- 34
- Langlochabschnitt
- 35
- Servokolben
- 35A
- Servokolbenseite
- 35B
- Servokolbenseite
- 37A
- Servokolbenfeder
- 37B
- Servokolbenfeder
- 38
- Servoverstelleinheit
- 40
- Servodruckleitung
- 45
- Servodruckleitung
- 50
- Speisedruckleitung
- 60
- Servodruckabflussleitung
- 80
- Tank
- 100
- hydraulische Pumpe
- a
- Versatz
- b
- Abstand
- P
- Speisedruckanschluss
- A
- Servodruckanschluss
- B
- Servodruckanschluss
- T
- Abflussanschluss
