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Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine mit einer derartigen Verstelleinrichtung ausgeführte Hydromaschine in Axialkolbenbauweise.
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Derartige Hydromaschinen werden beispielsweise als Antrieb eines Lüfters eines Verbrennungsmotors verwendet. Die Hydromaschine hat üblicher Weise eine Zylindertrommel, in der eine Vielzahl von Arbeitsräumen ausgebildet ist, die jeweils von einem Axialkolben begrenzt werden. Diese sind fußseitig an einer Schrägscheibe abgestützt, deren Schwenkwinkel zur Anpassung des Schluckvolumens mittels einer Verstelleinrichtung verstellbar ist. Bei der aus dem vorgenannten Stand der Technik bekannten Lösung ermöglicht die Verstelleinrichtung eine Zweipunktverstellung, um die Schrägscheibe von einem minimalen Schwenkwinkel auf einem maximalen Schwenkwinkel und in umgekehrter Richtung zu verstellen, wobei diese Verstellung stufenförmig erfolgt.
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In der
DE 10 2011 012 905 A1 sind Lüfterantriebe gezeigt, bei denen die Hydromotoren in Schrägachsenbauweise ausgeführt sind.
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In der
DE 199 49 169 C2 ist eine Hydropumpe in Axialkolbenbauweise gezeigt, bei der die Verstellung der Schrägscheibe mittels eines proportional verstellbaren Stellventils - im folgenden Regelventil genannt - erfolgt, über das ein Stellkolben eines Stellzylinders ansteuerbar ist, um die Schrägscheibe in Richtung Verringerung des Fördervolumens zu verstellen. In Gegenrichtung, d.h. im Sinne einer Vergrößerung des Fördervolumens wirkt bei dieser bekannten Lösung eine Rückstellfeder.
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Problematisch bei dieser Lösung ist, dass bei einem kurzzeitigen Steuersignalverlust die Pumpe in Richtung minimales Fördervolumen einschwenkt, da üblicher Weise das Regelventil so ausgelegt ist, dass in der Grundposition (stromloser Zustand des Proportionalmagneten) im Stellraum des Stellzylinders der Pumpendruck wirkt und somit der Stellkolben ausfährt und die Schrägscheibe einschwenkt. Entsprechend kann dann beispielsweise ein Verbraucher nicht mehr hinreichend mit Druckmittel versorgt werden. Für den Fall, in dem es sich um kurzzeitige Störungen handelt, soll eine Reglerabschaltung vorgesehen werden, in der bei einem kurzzeitigen Steuersignalverlust im Stellraum der Niederdruck wirksam ist und somit die Schrägscheibe der Pumpe in Richtung maximales Fördervolumen ausschwenkt.
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Zur Überwindung dieses Nachteils wird in der Druckschrift
DE 10 2013 224 112 A1 eine Verstelleinrichtung für eine Hydromaschine vorgeschlagen, bei der ein Steuerkolben des Stellzylinders mit einer Steuerkante ausgeführt ist, über die bei Signalverlust eine Steuerölverbindung zwischen dem Stellraum und Niederdruck aufsteuerbar ist. Bei einer derartigen Lösung wird demnach in einer Grundposition des Steuerkolbens über die zusätzliche Steuerkante der Stellraum zum Tank hin entlastet, so dass die Schrägscheibe ausschwenkt und entsprechend das maximale Förder-/Schluckvolumen eingestellt wird.
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Bei dieser bekannten Lösung ist dem Regelventil ein Rückschlagventil zugeordnet, über das zum Priorisieren des Einschwenkens der Schrägscheibe der Stellraum unter Umgehung des Steuerquerschnittes mit Hochdruck oder einem Stelldruck beaufschlagbar ist, so dass die Pumpe schnell auf minimales Schluckvolumen zurückverstellbar ist. Der vorgenannte Stelldruck wird bei dieser Lösung an einem Druckregelventil abgegriffen, so dass entsprechend die Verstelleinrichtung mit überlagerter Druck- und Förderstromregelung ausgebildet ist.
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Gemäß der
DE 10 2013 224 112 A1 ist dieses Rückschlagventil in das Regelventil integriert, wobei ein Steuerkolben des Regelventils mit einem Endabschnitt in den Stellraum des Stellzylinders eintaucht und gemeinsam mit einem Federteller einer Messfeder das Rückschlagventil ausbildet. Dabei bildet der Federteller den Ventilkörper, der über die Messfeder gegen einen am Endabschnitt des Steuerkolbens ausgebildeten Ventilsitz vorgespannt ist. Im Steuerkolben ist eine Innenbohrung ausgebildet, die im Ventilsitz mündet und eine Druckmittelverbindung zu einem Anschluss des Regelventils ausbildet, an dem der Stelldruck anliegt. Über diesen kann das Rückschlagventil aufgesteuert werden, so dass der Stellraum bei Umgehung der von den Steuerkanten des Regelventils aufgesteuerten Querschnitte mit einem Steuerdruck beaufschlagt wird, um den Stellkolben in einer Richtung zu beaufschlagen, in der die Schrägscheibe zurückschwenkt.
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Wie bereits in der oben genannten Druckschrift erläutert, kann es bei ungünstigen Betriebsbedingungen dazu kommen, dass der Federteller der Messfeder innerhalb des Stellraums kippt, so dass es zu einer Beschädigung von Elementen der Verstelleinrichtung, insbesondere des Steuerkolbens des Regelventils oder des Stellkolbens kommen kann. Um ein derartiges Kippen zu verhindern, kann gemäß der technischen Lehre der
DE 10 2013 224 112 A1 ein Ventilkörper mit vergrößerter Axiallänge verwendet werden.
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In der Praxis zeigte es sich jedoch, dass es auch mit einem derartigen verlängerten Federteller zu Störungen kommen kann. Diese resultieren daraus, dass der Federteller bei ungünstigen Betriebsbedingungen vom Steuerkolben des Regelventils abheben kann und anschließend, bei Druckentlastung, undefiniert wieder zurück auf den Steuerkolben aufschlägt, so dass beispielsweise die Dichtkontur des Ventilsitzes des Rückschlagventils beschädigt wird. Es kann auch vorkommen, dass der Federteller nach dem Abheben nicht mehr durch die Kraft der Messfeder in die vorbestimmte Schließposition auf dem Steuerkolben des Regelventils zurückbewegt wird, sondern derart verkantet, dass das Rückschlagventil dauerhaft geöffnet ist - die ordnungsgemäße Funktion der Verstelleinrichtung, insbesondere der überlagerten Druck-/Förderstromregelung ist dann nicht mehr gewährleistet.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung und eine damit ausgeführte Hydromaschine zu schaffen, bei denen die Betriebssicherheit verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Verstelleinrichtung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und im Hinblick auf die Hydromaschine durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruches 10 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung hat einen Stellkolben, der einen Stellraum begrenzt, in dem eine Messfeder angeordnet ist, die einerseits am Stellkolben abgestützt ist und andererseits an einem Federteller angreift, der gemeinsam mit einem in den Stellraum hineinragenden Steuerkolben eines Regelventils ein Rückschlagventil ausbildet. Dieses Rückschlagventil ist ausgelegt, um einen Druckmittelströmungspfad von einem Anschluss des Regelventils zum Stellraum zu öffnen, wobei der Federteller einen Ventilkörper des Rückschlagventils ausbildet, während der Ventilsitz am Stellkolben vorgesehen ist. Prinzipiell kann die Anordnung jedoch auch in kinematischer Umkehr ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Lösung ist der Federteller mit einer Ventilkörperausnehmung ausgeführt, in die der den Ventilsitz ausbildende Endabschnitt des Stellkolbens zumindest abschnittsweise eintaucht. In der Schließstellung des Rückschlagventils sitzt der Federteller auf diesem Ventilsitz auf. Bei Anliegen eines geeigneten Stelldrucks an dem oben genannten Anschluss des Regelventils hebt der Federteller vom Ventilsitz ab und gibt einen Druckmittelströmungspfad zum Stellraum frei, so dass der Stellkolben im Sinne eines Rückschwenkens der Schrägscheibe verstellt wird.
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Erfindungsgemäß ist das integrierte Rückschlagventil mit einer Hubbegrenzung ausgeführt, die den Hub des Federtellers derart begrenzt, dass ein unkontrolliertes Abheben und versetztes Aufschlagen auf den Ventilsitz zuverlässig verhindert werden kann. Die Hubbegrenzung ist dabei so ausgelegt, dass in der Öffnungsstellung des Rückschlagventils das vorbestimmte Einströmen des Druckmittels in den Stellraum nicht behindert ist.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Hubbegrenzung so ausgelegt, dass der Hub des Federtellers geringer ist als die Eintauchtiefe des Steuerkolbenendabschnittes in die Sitzausnehmung, so dass der Federteller/Ventilkörper während seines gesamten Hubs in Radialrichtung geführt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist am Außenumfang des den Ventilsitz ausbildenden Steuerkolbens eine Ausnehmung ausgebildet, in die ein federtellerseitig festgelegtes Hubbegrenzungselement eingreift. Bei Erreichen des Maximalhubs schlägt dieses Hubbegrenzungselement an eine Wandung der Ausnehmung an, so dass eine effektive Hubbegrenzung gewährleistet ist.
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Dieses Hubbegrenzungselement kann beispielsweise ein am Innenumfang der Sitzausnehmung festgelegter, radial nach innen auskragender Sprengring sein, der nach dem Maximalhub auf eine Anschlagfläche der Ausnehmung aufläuft.
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Bei einer alternativen Lösung ist das Hubbegrenzungselement durch zumindest einen in Radialrichtung in den Federteller eingesetzten Anschlagstift ausgeführt, der mit seinem radial auskragenden Endabschnitt in die Ausnehmung eintaucht.
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Bei einer derartigen Variante wird es bevorzugt, wenn der Anschlagstift als Passstift, Schraube oder Gewindestift oder dergleichen ausgeführt ist, wobei vorzugsweise zwei derartiger Anschlagstifte diametral angeordnet sind.
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Die Herstellung der Hubbegrenzung ist besonders einfach, wenn die Ausnehmung durch eine Ringnut ausgebildet ist.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Montage der Hubbegrenzung dadurch vereinfacht, dass an dem den Ventilsitz ausbildenden Endabschnitt des Steuerkolbens eine Nut ausgebildet ist, die einerseits in einer Stirnfläche des Ventilsitzes und andererseits in der Ausnehmung mündet, wobei die Tiefe und Breite dieser Nut an die Geometrie des in die Ausnehmung hineinragenden Endabschnittes des Hubbegrenzungselementes angepasst ist. Die Montage erfolgt dann derart, dass beim Einsetzen des Endabschnitts des Steuerkolbens in den Federteller das zumindest eine Hubbegrenzungselement in eine entsprechende Nut von der Stirnfläche des Ventilsitzes her eintaucht, bis es in die Ausnehmung eingeführt ist. Durch eine anschließende Verdrehung des Ventilkörpers oder des Steuerkolbens kann dann ein unvorhergesehenes Austreten des Hubbegrenzungselementes aus der Ausnehmung verhindert werden.
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Das bei der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung verwendete Regelventil kann als EP- oder EK-Regelventil ausgeführt werden und hat vorzugsweise einen Tankanschluss, einen Arbeitsanschluss und einen Druck-/Eingangsanschluss. Dem Regelventil ist ein vorzugsweise ein Druckregelventil zugeordnet, an dem der zum Öffnen des Rückschlagventils erforderliche Stelldruck abgegriffen werden kann.
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In kinematischer Umkehr kann prinzipiell das Hubbegrenzungselement auch Steuerkolben befestigt sein und in eine Ausnehmung am Federteller eingreifen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hydromotors mit elektroproportional wirkender Verstelleinrichtung, wobei der elektroproportionalen Verstellung eine Druckregelung überlagert ist;
- 2 einen Schaltplan einer derartigen EP,D-Verstelleinrichtung;
- 3 eine Prinzipdarstellung eines Regelventils und eines Rückschlagventils der Verstelleinrichtung gemäß den 1 und 2;
- 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Hubbegrenzung des Rückschlagventils gemäß den 1 bis 3 in einer Schließstellung;
- 5 das Rückschlagventil gemäß 4 in einer Öffnungsstellung;
- 6 eine Prinzipdarstellung zur Verdeutlichung der Montage des Rückschlagventils gemäß den 4 und 5;
- 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rückschlagventils einer Verstelleinrichtung gemäß den 1 bis 3 in einer Schließstellung;
- 8 das Rückschlagventil gemäß 7 in einer Öffnungsstellung;
- 9 und 10 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß den 7 und 8 in einer Öffnungs- bzw. Schließstellung und
- 11a, 11b Detaildarstellungen eines Steuerkolbens, der einen Ventilsitz des Rückschlagventils ausbildet.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch eine in Axialkolbenbauweise ausgeführte Hydromaschine 1, die als Hydropumpe oder -motor ausgeführt sein kann. Die Hydromaschine hat ein Gehäuse 2 und einen Gehäusedeckel 4, in denen über eine Wellenlagerung 6 eine Welle 8 gelagert ist. Diese ist drehfest mit einer Zylindertrommel 10 verbunden, in der eine Vielzahl von Kolben 12 verschiebbar geführt ist. Diese begrenzen gemeinsam mit der Zylindertrommel 10 jeweils einen Arbeitsraum 14, der über eine mit dem Gehäuse 2 verbundene Steuerscheibe 16 je nach Drehposition der Zylindertrommel 10 mit Hochdruck oder Niederdruck verbindbar ist. Die vom jeweiligen Arbeitsraum 14 entfernten fußseitigen Endabschnitte der Kolben 12 sind kugelgelenkartig mit jeweils einem Gleitschuh 18 verbunden. Diese Gleitschuhe 18 liegen an einer Gleitfläche einer Schrägscheibe 20 - auch Schwenkwiege genannt - an, die schwenkbar im Gehäuse 2 gelagert ist, so dass die Kolben 12 je nach Schwenkwinkel der Schrägscheibe 20 bei der Rotation der Zylindertrommel 10 einen Kolbenhub durchführen. Die Schrägscheibe 20 ist über eine Rückstellfeder 22 in Richtung ihres dargestellten maximalen Schwenkwinkels beaufschlagt. Diese Rückstellfeder 22 ist einerseits an einer Stirnwandung des Gehäuses 2 abgestützt und greift andererseits im Radialabstand zur Wellenachse an der Schrägscheibe 20 an. Die Verstellung der Schrägscheibe 20 gegen die Kraft der Rückstellfeder 22 erfolgt mittels einer Verstelleinrichtung 24, die im Prinzip aus einem Stellzylinder 26 und einem Regelventil 28 besteht. Der minimale Schwenkwinkel der Schrägscheibe 20 wird über einen im Gehäuse verstellbar angeordneten Anschlag 30 begrenzt. Dem entsprechend ist die Hydromaschine 1 in der dargestellten Position der Schrägscheibe 20 mit maximalem Schwenkwinkel auf das maximale Verdrängungsvolumen eingestellt, während bei eingeschwenkter Schrägscheibe 20 (Anlage am Anschlag 30) das minimale Verdrängungsvolumen eingestellt ist.
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In die Verstelleinrichtung 24 ist ein Rückschlagventil 32 integriert, über das der Einschwenkvorgang zum schnellen Verstellen des Hydromotors 1 in Richtung minimales Schluckvolumen priorisiert ist. Das Stellventil 28 ist mittels eines Proportionalmagneten 34 proportional einstellbar (EP-Regler) ausgeführt, so dass entsprechend der Schwenkwinkel und somit auch das Verdrängungsvolumen der Hydromaschine 1 proportional zur Bestromung des Proportionalmagneten 34 einstellbar ist.
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Gemäß dem in 2 dargestellten Schaltplan ist einer derartigen EP-Regelung eine Druckregelung mittels eines Druckreglers 34 überlagert. Diese Druckregelung hat gegenüber der elektroproportionalen Verstellung Priorität - dies wird im Folgenden noch näher erläutert. 2 zeigt demnach eine mit einer EP, D-Regelung ausgeführte Hydromaschine 1, konkret einer Hydropumpe, deren Verdrängungsvolumen über die Verstelleinrichtung 24 stufenlos und reproduzierbar eingestellt wird.
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Die Verstellung der Schwenkwinkel der Hydromaschine 1 erfolgt über einen Stellkolben 36, der mittelbar über eine Feder 38 in Richtung eine Einstellung des minimalen Verdrängungsvolumens und über die Rückstellfeder 22 in Richtung des maximalen Verdrängungsvolumens vorgespannt ist. Die Feder 38 wirkt auch auf einen Steuerkolben 40 des Regelventils 28 in seiner in 2 dargestellten Grundposition, in der ein Druckanschluss P mit einem Arbeitsanschluss A verbunden ist und ein Tankanschluss T abgesperrt ist. Die Steuerkraft am Steuerkolben 40 wird über den Proportionalmagneten 34 aufgebracht, über den der Steuerkolben 40 gegen die Kraft der Feder 38 verstellbar ist, um die Druckmittelverbindung zwischen dem Tankanschluss T und dem Arbeitsanschluss A aufzusteuern. Wie erläutert, ist die Hydromaschine 1 (Hydropumpe) im drucklosen Zustand durch die Kraft der Rückstellfeder 22 in ihre Ausgangslage verschwenkt, in der das Verdrängungsvolumen maximal ist. Die Verstellung in Richtung einer Verringerung des Verdrängungsvolumens erfolgt dann proportional zur Stromstärke, mit der der Proportionalmagnet 34 angesteuert wird.
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Bei Erreichen eines Drucksollwertes wird über ein stetig verstellbares Druckregelventil 42 (siehe 2) das Verdrängungsvolumen der Hydromaschine 1 zurückgeregelt, wobei der Stellkolben 36 über das Rückschlagventil 32 und das Druckregelventil 42 mit einem Stelldruck, beispielsweise dem Druck am Druckanschluss der Hydropumpe 1 beaufschlagt und in Richtung einer Verringerung des Verdrängungsvolumens verstellt wird. Dabei strömt das vom Druckregler 42 kommende Steueröl über das Rückschlagventil 32 in einen vom Stellkolben 36 begrenzten Stellraum 44 ein.
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Das Druckregelventil 42 ist über eine Regelfeder 43 in die dargestellte Grundposition vorgespannt, in der ein Ausgangsanschluss B des Druckregelventils 42 mit dem Tank T verbunden ist, so dass entsprechend das Rückschlagventil 32 in seiner Schließstellung gehalten wird. Bei Ansprechen des Druckregelventils 42 wird dieser Ausgangsanschluss B - wie vorstehend erläutert - über einen Druckanschluss P' des Druckregelventils 42 mit dem Druckanschluss der Hydropumpe 1 oder einem einen vergleichsweise hohen Stelldruck führenden Druckmittelströmungspfad verbunden, so dass das Rückschlagventil 32 gegen den im Stellraum 44 anliegenden, vergleichsweise geringen Druck öffnet.
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Da der prinzipielle Aufbau der Schaltung gemäß 2 aus dem Stand der Technik bekannt ist, werden lediglich die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Merkmale dieser Schaltung erläutert und im Übrigen auf den eingangs genannten Stand der Technik verwiesen.
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3 zeigt eine stark vereinfachte Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 24. In dieser Darstellung erkennt man den Stellzylinder 26, in dem der Stellkolben 36 axial verstellbar geführt ist. Dieser begrenzt mit dem Stellzylinder 26 den vorbeschriebenen Stellraum 44, der gemäß 2 über einen Kanal 45 mit dem Ausgangsanschluss A verbunden ist, der je nach Regelposition in Druckmittelverbindung mit dem Eingangsanschluss P oder dem Tankanschluss T steht. Die in 3 mit dem Bezugszeichen 47 bezeichnete Bohrung bildet eine „hydraulische Null“, die bei Einstellung auf Vgmin das Ausströmen des Steueröls aus dem Stellraum 44 ermöglicht.
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Der Steuerkolben 40 des Regelventils wird über die Feder 38 und eine Messfeder 60 in seine Grundposition vorgespannt. Die Verstellung erfolgt - wie eingangs erläutert - über den Proportionalmagneten 34 gegen die Kraft der Feder 38 und eine Messfeder 60. An dem Steuerkolben 40 sind zwei Steuernuten 46, 48 vorgesehen, die zwei Steuerkanten 50, 52 ausbilden, über die die Druckmittelverbindung des Ausgangsanschlusses A zum Eingangsanschluss P oder zum Tankanschluss T auf- bzw. zugesteuert werden kann. In 3 ist der Steuerkolben 40 in seiner Regelposition dargestellt.
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Wie bereits im Stand der Technik beschrieben, taucht ein in 3 links angeordneter Endabschnitt 54 des Stellkolbens 36 in den Stellraum 44 ein. Dieser Endabschnitt 54 ist als Ventilsitz 56 für einen Ventilkörper ausgebildet, der durch einen Federteller 58 der Messfeder 60 ausgebildet ist. Diese ist an einem Boden des Stellkolbens 36 abgestützt und spannt den Federteller 58 in Richtung auf den Ventilsitz 56 vor. In 3 ist das durch den Federteller 58 und den Ventilsitz 56 des Stellkolbens 40 gebildete Rückschlagventil 32 in seiner Schließstellung gezeigt, in der eine Mündung einer am Ventilsitz 56 mündenden Innenbohrung 62 des Steuerkolbens 40 verschlossen ist. Über diese Innenbohrung 62 wird der Druck am Tankanschluss T abgegriffen, der bei der priorisierten Druckregelung - wie vorstehend erläutert - über das Druckregelventil 42 mit einem vergleichsweise hohen Stelldruck oder dem Ausgangsdruck der Pumpe beaufschlagt wird.
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Weitere Einzelheiten werden anhand der 4 bis 11 erläutert, die den in 3 mit „Detail A“ gekennzeichneten Bereich vergrößert zeigen.
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4 zeigt eine der 3 entsprechende Darstellung, in der das Rückschlagventil 32 den Druckmittelströmungspfad zum Druckregelventil 42 absperrt. In dem den Ventilkörper des Rückschlagventils 32 ausbildenden Federteller 58 ist eine Ventilkörperausnehmung 64 ausgebildet, in die der Endabschnitt 54 des Steuerkolbens 40 eintaucht, wobei der Ventilsitz 56 des Endabschnittes 54 dichtend auf einer entsprechend ausgebildeten Bodenfläche 66 der Ventilkörperausnehmung 64 aufsitzt, so dass die Innenbohrung 62 zum Stellraum 44 hin abgesperrt ist. Insoweit entspricht die Ausführung gemäß 4 dem eingangs beschriebenen Stand der Technik. Im Unterschied zu diesem ist erfindungsgemäß eine Hubbegrenzung 68 vorgesehen, die sicherstellt, dass sich der Endabschnitt 54 des Stellkolbens 40 nicht aus der Ventilkörperausnehmung 64 herausbewegen kann, so dass ein Kippen des Federtellers 58 zuverlässig verhindert ist.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Hubbegrenzung 68 einen in 4 rechts dargestellten Sprengring (Federring) 70, der in eine umlaufende Nut 72 an der Innenumfangsfläche der Ventilkörperausnehmung 64 eingesetzt ist. Am Außenumfang des Endabschnittes 54 ist eine Ringnut 74 ausgebildet, in die der Sprengring 70 eintaucht und deren Breite in Axialrichtung B in etwa dem zulässigen Hub des Federtellers 58 entspricht. Die Breite B ist somit so ausgeführt, dass sich der Endabschnitt 54 nicht aus der Ventilkörperausnehmung 64 herausbewegen kann. Die Breite B ist des Weiteren so gewählt, dass die dichtende Anlage der Bodenfläche 66 an den Ventilsitz 56 gewährleistet ist. Demgemäß liegt der Sprengring 70 in dieser Schließstellung gerade noch nicht an der in 4 rechten Stirnfläche 76 der Ringnut 74 an. Die Tiefe R der Ringnut 74 ist etwas größer als die Radialerstreckung des Sprengringes 70 in die Ventilkörperausnehmung 64 hinein taucht gewählt.
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Bei Ansprechen des Druckregelventils 42 liegt - wie vorstehend ausgeführt - in der Innenbohrung 62 ein vergleichsweise hoher Stelldruck an, der wesentlich höher ist als der Druck im Stellraum 44, so dass der Federteller 58 gegen die Kraft der Messfeder 60 von dem Ventilsitz 56 abhebt, so dass das Steueröl durch die Innenbohrung 62 in den Stellraum 44 einströmen kann. Der Hub des Federtellers 58 relativ zum Steuerkolben 40 ist durch das Auflaufen des Sprengringes 72 auf die in 5 linke, einen Anschlag 78 ausbildende Ringstirnfläche der Ringnut 74 begrenzt. Der Hub des Federtellers 58 relativ zum Steuerkolben 40 entspricht somit etwa der Breite B der Ringnut 74.
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Die Montage dieser Hubbegrenzung ist in 6 dargestellt. Vor dem Einführen des Endabschnittes 54 des Steuerkolbens 40 wird der Sprengring 70, beispielsweise über den Ventilsitz 56 weg in Richtung zur Ringnut 74 auf den Steuerkolben 40 aufgeschoben bis der elastische Sprengring 70 in letztere einschnappt. Anschließend wird der Endabschnitt 54 in die Ventilkörperausnehmung 64 des Federtellers 58 eingeführt bis der Sprengring 70 in die Nut 72 einrastet. Während dieses Einführens des Endabschnittes 54 wird der Sprengring 70 durch die rechte Stirnfläche 76 der Ringnut 74 mitgenommen. Prinzipiell kann der Sprengring jedoch auch vor der Montage des Steuerkolbens 40 in die Nut 72 eingesetzt werden, wobei diese dann jedoch mit einer etwas größeren Tiefe als der Außenumfang des Sprengringes 70 ausgeführt sein sollte, um beim Einsetzen des Stellkolbens 40 ein Zurückfedern und anschließendes Einrasten des Sprengringes 70 in die Ringnut 74 zu ermöglichen.
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Bei dem in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Hubbegrenzungselement der Hubbegrenzung 68 durch zwei diametral angeordnete, in Radialrichtung in die Ventilkörperausnehmung 64 des Federtellers 58 eingesetzte Anschlagstifte 80a, 80b ausgebildet, die beispielsweise als Schraube oder Gewindestift ausgeführt sein können. Diese Anschlagstifte 80a, 80b werden von außen her in den Federteller 58 eingeschraubt bis die in die Ventilkörperausnehmung 64 auskragenden Endabschnitte in die Ringnut 74 eintauchen. In 7 ist eine Variante dargestellt, bei der die Anschlagstifte 80a, 80b jeweils als Schrauben ausgeführt sind, wobei die Schraubenköpfe 82a, 82b bündig in Erweiterungen der entsprechenden Gewindebohrungen 84a, 84b eingesenkt sind. Die Eintauchtiefe der Anschlagstifte 80 ist wiederum etwas geringer als die Tiefe R der Ringnut 74.
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In der in 8 dargestellten Öffnungsstellung ist - wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel - der Relativhub des Federtellers 58 durch Auflaufen der freien Endabschnitte der Anschlagstifte 80a, 80b auf den Anschlag 78 begrenzt. Wie bereits vorstehend erläutert, ist dieser Relativhub so ausgelegt, dass ein weitgehend behinderungsfreies Einströmen des Steueröls in den Stellraum 44 gewährleistet ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 9 und 10 sind die Anschlagstifte 80a, 80b durch Passstifte ausgebildet, die in entsprechende Passbohrungen 86a, 86b eingepresst sind und mit ihren Endabschnitten in die Ringnut 74 am Endabschnitt 54 des Steuerkolbens 40 eintauchen. Prinzipiell könnten diese Passstifte nach dem Einsetzen des Steuerkolbens 40 in die Ventilkörperausnehmung 64 eingepresst werden - dabei ist jedoch darauf zu achten, dass beim Einpressen der Steuerkolben 40 nicht beschädigt wird.
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Um eine derartige Beschädigung zu vermeiden, kann der Steuerkolben 40 gemäß den 11a, 11b ausgeführt werden. Dabei sind im Bereich des Endabschnittes 54 des Steuerkolbens 40 zwei diametral angeordnete, achsparallele Einführnuten 88a, 88b ausgeführt, die gemäß 11b einerseits in der Fläche des Ventilsitzes 56 und andererseits in der Ringnut 74 münden. Die Tiefe t und die Breite dieser Einführnuten 88 ist etwas größer als die entsprechenden Abmessungen des in die Ventilkörperausnehmung 64 bzw. in die Ringnut 74 eintauchenden Endabschnittes der Passstifte ausgeführt. Bei der Montage werden zunächst die Anschlagstifte 80 (Passstifte) in den Federteller 58 eingepresst bis die freien Endabschnitte in die Ventilkörperausnehmung 64 hineinragen. Anschließend wird der Steuerkolben 40 eingesetzt, wobei zunächst die beiden Einführnuten 88 zu den Endabschnitten der Anschlagstifte 80a, 80b ausgerichtet werden, so dass der Steuerkolben 40, durch die Anschlagstifte 80a, 80b geführt in die Ventilkörperausnehmung 64 eingeschoben werden kann. Dies erfolgt bis die Anschlagstifte 80a, 80b in die Ringnut 74 eintauchen; anschließend wird der Steuerkolben etwas, beispielsweise um 90° gedreht, so dass die Hubbegrenzung 68 aktiviert ist.
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Offenbart sind eine Verstelleinrichtung und eine damit ausgeführte Hydromaschine, bei denen ein Stellkolben über ein in ein Regelventil integriertes Rückschlagventil mit einem hohen Steuerdruck beaufschlagbar ist. Das Rückschlagventil ist durch einen Federteller einer Messfeder und einen Endabschnitt eines Steuerkolbens des Regelventils gebildet, wobei der Hub des Federtellers relativ zum Steuerkolben durch eine Hubbegrenzung begrenzt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydromaschine (Hydropumpe, Hydromotor)
- 2
- Gehäuse
- 4
- Deckel
- 6
- Wellenlagerung
- 8
- Welle
- 10
- Zylindertrommel
- 12
- Kolben
- 14
- Arbeitsraum
- 16
- Steuerscheibe
- 18
- Gleitschuh
- 20
- Schrägscheibe
- 22
- Rückstellfeder
- 24
- Verstelleinrichtung
- 26
- Stellzylinder
- 28
- Regelventil
- 30
- Anschlag
- 32
- Rückschlagventil
- 34
- Proportionalmagnet
- 36
- Stellkolben
- 38
- Feder
- 40
- Steuerkolben
- 42
- Druckregelventil
- 43
- Regelfeder
- 44
- Stellraum
- 45
- Kanal
- 46
- Steuernut
- 47
- Bohrung
- 48
- Steuernut
- 50
- Steuerkante
- 52
- Steuerkante
- 54
- Endabschnitt
- 56
- Ventilsitz
- 58
- Federteller
- 60
- Messfeder
- 62
- Innenbohrung
- 64
- Ventilkörperausnehmung
- 66
- Bodenfläche
- 68
- Hubbegrenzung
- 70
- Sprengring
- 72
- Nut
- 74
- Ringnut
- 76
- rechte Stirnfläche
- 78
- Anschlag
- 80
- Anschlagstift
- 82
- Schraubenkopf
- 84
- Gewindebohrung
- 86
- Passbohrung
- 88
- Einführnut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011012905 A1 [0003]
- DE 19949169 C2 [0004]
- DE 102013224112 A1 [0006, 0008, 0009]
