DE102020201171A1

DE102020201171A1 - Adjusting device for a hydraulic machine, hydraulic machine

Info

Publication number: DE102020201171A1
Application number: DE102020201171.0A
Authority: DE
Inventors: Zhenshou Zhang; Georg Jemüller
Original assignee: INLINE HYDRAULIK GmbH
Current assignee: INLINE HYDRAULIK GmbH
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2021-08-05

Abstract

Die Anmeldung zeigt eine Verstelleinrichtung (1) für eine Hydromaschine (100), insbesondere eine Axialkolbenpumpe (110), mit einem zur Verstellung eines Elements (2) der Hydromaschine (100) dienenden Stellkolben (5), einem zur Verstellung des Stellkolbens (5) dienenden Regelkolben (7), der durch eine Differenz einer Antriebskraft (81) und einer von einer Position des Stellkolbens (5) abhängigen Rückmeldekraft (91) antreibbar ausgestaltet ist, und mit einer mechanischen Rückmeldeanordnung (90) zur Veränderung der Rückmeldekraft (91) in Abhängigkeit von der Position des Stellkolbens (5), wobei die Rückmeldeanordnung (90) mit dem Stellkolben (5) mechanisch verbunden ist, wobei die Rückmeldeanordnung (90) einen mit dem Stellkolben (5) mechanisch gekoppelten Rückmeldekolben (9) zur Veränderung der Rückmeldekraft (91) aufweist.The application shows an adjusting device (1) for a hydraulic machine (100), in particular an axial piston pump (110), with an adjusting piston (5) used to adjust an element (2) of the hydraulic machine (100), one for adjusting the adjusting piston (5) Serving control piston (7), which is designed to be driven by a difference between a drive force (81) and a feedback force (91) dependent on a position of the actuating piston (5), and with a mechanical feedback arrangement (90) for changing the feedback force (91) in Depending on the position of the setting piston (5), the feedback arrangement (90) being mechanically connected to the setting piston (5), the feedback arrangement (90) having a feedback piston (9) mechanically coupled to the setting piston (5) for changing the feedback force ( 91).

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für eine Hydromaschine, insbesondere eine Axialkolbenpumpe. Ferner betrifft die Erfindung eine Hydromaschine mit einer solchen Verstelleinrichtung.The invention relates to an adjusting device for a hydraulic machine, in particular an axial piston pump. The invention also relates to a hydraulic machine with such an adjusting device.

Bekannte Verstelleinrichtungen verfügen über einen zur Verstellung eines Elements der Hydromaschine dienenden Stellkolben, einen zur Verstellung des Stellkolbens dienenden Regelkolben, der durch eine Differenz einer Antriebskraft und einer von einer Position des Stellkolbens abhängigen Rückmeldekraft antreibbar ausgestaltet ist, und eine mechanische Rückmeldeanordnung zur Veränderung der Rückmeldekraft in Abhängigkeit von der Position des Stellkolbens, wobei die Rückmeldeanordnung mit dem Stellkolben mechanisch verbunden ist.Known adjusting devices have an adjusting piston used to adjust an element of the hydraulic machine, a regulating piston used to adjust the adjusting piston, which is designed to be driven by a difference between a drive force and a feedback force dependent on a position of the adjusting piston, and a mechanical feedback arrangement for changing the feedback force in Depending on the position of the actuating piston, the feedback arrangement being mechanically connected to the actuating piston.

Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass die Hydromaschine durch Rückkopplung automatisch in die gewünschte Position des Elements fährt, wenn eine bestimmte Antriebskraft eingestellt wird.This configuration enables the hydraulic machine to automatically move into the desired position of the element by means of feedback when a specific drive force is set.

Nachteilig im Stand der Technik ist jedoch, dass eine Charakteristik des Rückkopplungsvorgangs nur schwer einstellbar ist.However, the disadvantage of the prior art is that it is difficult to set a characteristic of the feedback process.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung bereitzustellen, mit der auf einfache Weise verschiedene Charakteristiken für den Rückkopplungsvorgang eingestellt werden können.The object of the invention is to provide a solution with which different characteristics can be set for the feedback process in a simple manner.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, dass die Rückmeldeanordnung einen mit dem Stellkolben mechanisch gekoppelten Rückmeldekolben zur Veränderung der Rückmeldekraft aufweist.According to the invention, this is achieved in that the feedback arrangement has a feedback piston mechanically coupled to the actuating piston for changing the feedback force.

Eine erfindungsgemäße Hydromaschine weist eine erfindungsgemäße Verstelleinrichtung auf.A hydraulic machine according to the invention has an adjusting device according to the invention.

Der Rückmeldekolben kann auf einfache Weise ausgetauscht werden, insbesondere ohne den Stellkolben auszutauschen. Dadurch können auf einfache Art verschiedene Charakteristiken eingestellt werden.The feedback piston can be exchanged in a simple manner, in particular without exchanging the actuating piston. This allows various characteristics to be set in a simple manner.

Die erfindungsgemäße Lösung kann mit den folgenden, jeweils für sich vorteilhaften und beliebig miteinander kombinierbaren Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen weiter verbessert werden.The solution according to the invention can be further improved with the following further developments and refinements which are advantageous in themselves and which can be combined with one another as desired.

Die Hydromaschine kann eine Vielzahl von Axialkolben, die in einer Zylindertrommel geführt sind, aufweisen. Die Axialkolben können jeweils mit Gleitschuhen an einer Schwenkscheibe oder Schwenkwiege abgestützt sein. Ein Schwenkwinkel der Schwenkscheibe oder Schwenkwiege kann das Förder- oder Schluckvolumen bestimmen. Der Stellkolben kann an der Schwenkscheibe oder Schwenkwiege angreifen. Die Schwenkscheibe oder Schwenkwiege kann vorgespannt sein.The hydraulic machine can have a multiplicity of axial pistons which are guided in a cylinder drum. The axial pistons can each be supported with sliding shoes on a swivel disk or swivel cradle. A swivel angle of the swivel disk or swivel cradle can determine the delivery or absorption volume. The actuating piston can act on the swivel plate or swivel cradle. The swivel plate or swivel cradle can be prestressed.

Das Element der Hydromaschine kann insbesondere die Schwenkscheibe oder Schwenkwiege sein.The element of the hydraulic machine can in particular be the swivel disk or swivel cradle.

Der Regelkolben kann entlang einer Regelrichtung verstellbar sein. Die Regelrichtung kann insbesondere geradlinig verlaufen. In alternativen Ausgestaltung kann die Regelrichtung auch einen anderen Verlauf aufweisen, beispielsweise einen kreisförmigen Verlauf. Dann kann der Regelkolben zum Beispiel rotieren.The control piston can be adjustable along a control direction. The control direction can in particular run in a straight line. In an alternative embodiment, the control direction can also have a different course, for example a circular course. Then the control piston can rotate, for example.

Der Rückmeldekolben kann vom Stellkolben angetrieben sein. Eine Bewegung des Stellkolbens kann zu einer Bewegung des Rückmeldekolbens führen.The feedback piston can be driven by the actuating piston. Movement of the actuating piston can lead to movement of the feedback piston.

Die Verstelleinrichtung kann einen Aktuator, der den Regelkolben ein einem Ende mit einer in der Regelrichtung wirkenden Antriebskraft beaufschlagt, und eine Federeinrichtung, die eine entgegen der Regelrichtung wirkende Rückmeldekraft auf den Regelkolben erzeugt, aufweisen. Der Aktuator kann insbesondere ein Elektromagnet sein, der durch Anlegen eines Stromes die Antriebskraft erzeugt.The adjustment device can have an actuator which acts on the control piston at one end with a drive force acting in the control direction, and a spring device which generates a feedback force acting against the control direction on the control piston. The actuator can in particular be an electromagnet which generates the driving force by applying a current.

Die Federeinrichtung kann ein verfahrbares Stützelement aufweisen, mit dem sich die Federeinrichtung abstützt. Das Stützelement kann entlang der Regelrichtung verfahrbar sein. Das Stützelement kann zum Beispiel topfartig ausgestaltet sein, um ein Ende einer Schraubenfeder aufzunehmen. Das Stützelement kann eine Anlagefläche für ein weiteres Element aufweisen. Das Stützelement kann ein Lager, beispielsweise eine gelagerte Kugel aufweisen oder mit einem Lager verbunden sein, um eine einfache Bewegung mit wenig Reibung zu ermöglichen.The spring device can have a displaceable support element with which the spring device is supported. The support element can be moved along the control direction. The support element can, for example, be designed like a pot in order to receive one end of a helical spring. The support element can have a contact surface for a further element. The support element can have a bearing, for example a mounted ball, or be connected to a bearing in order to enable simple movement with little friction.

Insbesondere kann die Position des Stützelements, etwa in der Regelrichtung, von der Position des Rückmeldekolbens, etwa entlang einer Rückmelderichtung, d.h. einer Bewegungsrichtung des Rückmeldekolbens, abhängig sein.In particular, the position of the support element, for example in the control direction, can be dependent on the position of the feedback piston, for example along a feedback direction, i.e. a direction of movement of the feedback piston.

In einer platzsparenden Ausgestaltung kann die Regelrichtung parallel zur Rückmelderichtung sein. Alternativ kann die Regelrichtung beispielsweise senkrecht zur Rückmelderichtung sein.In a space-saving embodiment, the control direction can be parallel to the feedback direction. Alternatively, the control direction can be perpendicular to the feedback direction, for example.

Die Federeinrichtung kann ein Federelement aufweisen, das zwischen dem Stützelement und dem Regelkolben angeordnet ist. Das Element kann eine Federkraft erzeugen. Die Federkraft kann verstellbar sein. Das Element kann beispielsweise eine Schraubenfeder oder ein elastisches Element sein.The spring device can have a spring element which is arranged between the support element and the control piston. The element can generate a spring force. The spring force can be adjustable. The element can be, for example, a helical spring or an elastic element.

Das Stützelement kann dem Aktuator gegenüber liegen. Zwischen dem Aktuator und dem Stützelement kann das Federelement angeordnet sein.The support element can lie opposite the actuator. The spring element can be arranged between the actuator and the support element.

Um ein einfaches Austauschen zu ermöglichen, können der Stellkolben und der Rückmeldekolben in zwei verschiedenen Gehäusen angeordnet sein. Der Rückmeldekolben kann beispielsweise in einem zusätzlichen Gehäuse angeordnet sein, das an einem Hauptgehäuse der Hydromaschine anbringbar ist.In order to enable simple replacement, the actuating piston and the feedback piston can be arranged in two different housings. The feedback piston can be arranged, for example, in an additional housing that can be attached to a main housing of the hydraulic machine.

Der Rückmeldekolben und der Regelkolben können in zwei verschiedenen Gehäusen angeordnet sein. Dadurch kann eine Modularität erzielt werden.The feedback piston and the control piston can be arranged in two different housings. This allows a modularity to be achieved.

Zwischen dem Rückmeldekolben und dem Stellkolben kann ein Übertragungselement angeordnet sein. Das Übertragungselement kann zum Antrieb des Rückmeldekolbens durch den Stellkolben dienen.A transmission element can be arranged between the feedback piston and the actuating piston. The transmission element can serve to drive the feedback piston through the actuating piston.

Das Übertragungselement kann linear bewegbar sein, um eine einfache Ausgestaltung zu ermöglichen. Alternativ kann das Übertragungselement schwenkbar sein und beispielsweise einen Drehpunkt aufweisen, um den es drehbar oder schwenkbar ist.The transmission element can be linearly movable in order to enable a simple configuration. Alternatively, the transmission element can be pivotable and, for example, have a pivot point about which it can be rotated or pivoted.

Das Übertragungselement kann zwei Gehäuse überbrücken, d.h. in einem Gehäuse beginnen und in ein weiteres Gehäuse hineinreichen oder in dem weiteren Gehäuse enden.The transmission element can bridge two housings, i.e. start in one housing and extend into another housing or end in the further housing.

Das Übertragungselement kann ein Pin sein. Es kann insbesondere einen länglichen Körper aufweisen und/oder im Wesentlichen zylindrisch oder stiftförmig sein. An zwei Enden des länglichen Körpers oder Pins können der Stellkolben und der Rückmeldekolben angeordnet sein.The transmission element can be a pin. In particular, it can have an elongated body and / or be essentially cylindrical or pin-shaped. The actuating piston and the feedback piston can be arranged at two ends of the elongated body or pin.

Der Rückmeldekolben kann eine Steuerfläche aufweisen. Die Steuerfläche kann dazu dienen, eine gewünschte Steuerungscharakteristik zu erzielen.The feedback piston can have a control surface. The control surface can be used to achieve a desired control characteristic.

Die Steuerfläche kann einen Abschnitt aufweisen, der schräg zu der Rückmelderichtung, d.h. der Bewegungsrichtung des Rückmeldekolbens verläuft. Dadurch kann bei einer Bewegung des Rückmeldekolbens ein an der Steuerfläche anliegendes Element automatisch ausgelenkt werden.The control surface can have a section which runs obliquely to the feedback direction, i.e. the direction of movement of the feedback piston. As a result, when the feedback piston moves, an element resting on the control surface can be automatically deflected.

Die Steuerfläche kann beispielsweise flach und linear ausgestaltet werden, sodass bei einer Bewegung des Rückmeldekolbens in der Bewegungsrichtung ein anliegendes Element linear oder proportional ausgelenkt wird.The control surface can be designed to be flat and linear, for example, so that when the feedback piston moves in the direction of movement, an adjacent element is deflected linearly or proportionally.

Alternativ kann die Steuerfläche nichtlinear ausgestaltet sein. Dann kann bei einer Bewegung des Rückmeldekolbens das anliegende Element nicht-linear oder nicht-proportional folgen. Beispielsweise kann die Steuerfläche zumindest teilweise einer trigonometrischen Funktion folgen, etwa einem Sinus, einem Arkussinus oder einem Tangens. Solche Ausgestaltungen können zum Beispiel dazu dienen, nicht-lineare entgegengesetzte Bewegungen in anderen Teilen auszugleichen.Alternatively, the control surface can be designed to be non-linear. Then the adjacent element can follow a movement of the feedback piston non-linearly or non-proportionally. For example, the control surface can at least partially follow a trigonometric function, for example a sine, an arcsine or a tangent. Such configurations can serve, for example, to compensate for non-linear opposing movements in other parts.

Die Steuerfläche kann zum Beispiel auch einer quadratischen Funktion folgen, um je nach Schwenkwinkel schneller oder langsamer in die gewünschte Position zu kommen.The control surface can, for example, also follow a quadratic function in order to get to the desired position faster or slower depending on the swivel angle.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die Steuerfläche zum Beispiel zwei lineare Abschnitte mit verschiedenen Neigungen aufweisen, um je nach gewünschten Winkel verschieden schnell einstellbar zu sein.In a further embodiment, the control surface can, for example, have two linear sections with different inclinations in order to be adjustable at different speeds depending on the desired angle.

An einem Rückmeldekolben können mehrere Steuerflächen vorhanden sein. Beispielsweise können verschiedene Steuerflächen durch Rotation des Rückmeldekolbens um 90 oder 180 Grad verwendet werden.Several control surfaces can be present on a feedback piston. For example, different control surfaces can be used by rotating the feedback piston through 90 or 180 degrees.

Zwischen dem Rückmeldekolben und dem Regelkolben kann ein Zwischenglied, z.B. in Form eines Hebels oder einer Hebelanordnung, angeordnet sein. Das Zwischenglied kann zur Übertragung einer Bewegung zwischen dem Rückmeldekolben und dem Regelkolben dienen, insbesondere zwischen einer Steuerfläche des Rückmeldekolbens und dem Stützelement.An intermediate member, for example in the form of a lever or a lever arrangement, can be arranged between the feedback piston and the control piston. The intermediate member can serve to transmit a movement between the feedback piston and the control piston, in particular between a control surface of the feedback piston and the support element.

In einer einfachen Ausgestaltung ist das Zwischenglied linear bewegungsübertragend ausgestaltet.In a simple embodiment, the intermediate member is designed to transfer linear motion.

Alternativ kann das Zwischenglied nicht-linear bewegungsübertragend ausgestaltet sein. Dies kann dazu dienen, eine gewünschte Charakteristik zu erzeugen. Andererseits kann eine nichtlineare Bewegungsübertragung eine ebenfalls nichtlineare Bewegungsübertragung an einer anderen Stelle ausgleichen und dann beispielsweise am Ende der Wirkungskette zu einer linearen oder quasi linearen Bewegung führen.Alternatively, the intermediate member can be designed to transmit movement in a non-linear manner. This can be used to create a desired characteristic. On the other hand, a non-linear transfer of motion can compensate for a non-linear transfer of motion at another point and then, for example, lead to a linear or quasi-linear motion at the end of the chain of effects.

Das Zwischenglied kann um einen Drehpunkt drehbar sein und zwei verschieden lange Hebellängen zum Stützelement und zum Rückmeldekolben hin aufweisen. Dadurch kann die Kraft verändert werden. Am Drehpunkt kann beispielsweise ein Lager vorhanden sein. Hebelrichtungen verschiedener Hebel können schräg zueinander verlaufen, um etwa eine Bewegungsumlenkung oder eine platzsparende Ausgestaltung zu ermöglichen.The intermediate member can be rotatable about a pivot point and have two lever lengths of different lengths to the support element and to the feedback piston. This can change the force. For example, a bearing can be present at the pivot point. Lever directions of different levers can run obliquely to one another, for example to allow movement deflection or a space-saving design.

Die Bewegung des Regelkolbens und die Bewegung des Rückmeldekolbens können nicht- linear miteinander gekoppelt sein. Dies kann beispielsweise durch verschieden ausgestaltete Übertragungselemente erzielt werden.The movement of the control piston and the movement of the feedback piston can be coupled to one another in a non-linear manner. This can be achieved, for example, by means of differently designed transmission elements.

Um Platz zu sparen kann ein Hub des Regelkolbens kleiner sein als ein Hub des Stellkolbens. Bei einer Bewegung des Stellkolbens um eine bestimmte Strecke kann sich der Regelkolben um eine kleinere Strecke bewegen. Der Faktor kann beispielsweise 2, 3 oder 5 betragen. Der Faktor kann zum Beispiel durch die Auswahl eines bestimmten Übertragungselements, Zwischengliedes oder die Form und/oder Neigung der Steuerfläche eingestellt werden. Diese Elemente können vorzugsweise auf einfache Weise ausgetauscht werden.In order to save space, a stroke of the control piston can be smaller than a stroke of the actuating piston. When the control piston moves a certain distance, the control piston can move a smaller distance. The factor can be 2, 3 or 5, for example. The factor can be set, for example, by selecting a specific transmission element, intermediate link or the shape and / or inclination of the control surface. These elements can preferably be exchanged in a simple manner.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung können sich der Regelkolben und/oder das Stützelement entlang der Regelrichtung bewegen, wenn der Rückmeldekolben entlang der Rückmelderichtung bewegt wird. Dies kann zumindest entlang eines Regelbereichs der Fall sein, beispielsweise wenn ein Element an der Steuerfläche anliegt.In an advantageous embodiment, the control piston and / or the support element can move along the control direction when the feedback piston is moved along the feedback direction. This can be the case at least along a control range, for example when an element is in contact with the control surface.

In einer weiteren Ausgestaltung können sich der Regelkolben und/oder das Stützelement entgegen der Regelrichtung bewegen, wenn der Rückmeldekolben entlang der Rückmelderichtung bewegt wird. Auch dies kann zumindest entlang eines Regelbereichs der Fall sein.In a further embodiment, the control piston and / or the support element can move counter to the control direction when the feedback piston is moved along the feedback direction. This can also be the case at least along a control range.

Bei einer Hydromaschine kann in Abhängigkeit einer Position des Regelkolbens, etwa in der Regelrichtung, ein Stellraum hinter dem Stellkolben mit einem Druck beaufschlagt, abgeschlossen, oder mit einem Auslass verbunden sein. Der Druck kann beispielsweise von einer Druckeinrichtung erzeugt werden.In a hydraulic machine, depending on a position of the control piston, for example in the control direction, a control space behind the control piston can be pressurized, closed off, or connected to an outlet. The pressure can be generated, for example, by a printing device.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausgestaltungen mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die dabei dargestellten vorteilhaften Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind jeweils voneinander unabhängig und können beliebig miteinander kombiniert werden, je nachdem, wie dies im Anwendungsfall notwendig ist.In the following, the invention is explained in more detail by way of example on the basis of advantageous configurations with reference to the drawings. The advantageous further developments and refinements shown here are in each case independent of one another and can be combined with one another as required, depending on how this is necessary in the application.

Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht einer Hydromaschine mit einer Verstelleinrichtung;
2 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Verstelleinrichtung;
3 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Verstelleinrichtung;
4 eine schematische Schnittansicht durch eine Hydromaschine.

Show it:

1 a schematic sectional view of a hydraulic machine with an adjusting device;
2 a schematic sectional view of a first embodiment of an adjusting device;
3 a schematic sectional view of a second embodiment of an adjusting device;
4th a schematic sectional view through a hydraulic machine.

In 1 ist ein Teil einer Hydromaschine 100 mit einer Verstelleinrichtung 1 in einem seitlichen Schnitt gezeigt. Bei der Hydromaschine 100 kann es sich insbesondere um eine Axialkolbenpumpe 110 handeln.In 1 is part of a hydraulic machine 100 with an adjustment device 1 shown in a side cut. At the hydromachine 100 it can in particular be an axial piston pump 110 Act.

Details dazu sind auch in der 4 zu sehen. In der Hydromaschine 100 sind mehrere Axialkolben 160 in einer drehbaren und im Betrieb rotierenden Zylindertrommel 180 angeordnet. Die Zylindertrommel 180 wird dann über die Achse 200 angetrieben. Die Axialkolben 160 sind in der Zylindertrommel 180 verschiebbar. Durch die Verschiebung wird ein Hubraum 161 vergrößert und verkleinert, sodass ein Fördermedium gefördert wird. Die Größe des Hubraums 161, der pro Umdrehung entsteht und damit die geförderte Menge des Fördermediums, wird durch den Schwenkwinkel 190 einer Schwenkwiege 3 bestimmt, an dem die Axialkolben 160 über Gleitschuhe 165 beweglich gelagert sind.Details are also in the 4th to see. In the hydromachine 100 are several axial pistons 160 in a rotatable cylinder drum that rotates during operation 180 arranged. The cylinder drum 180 is then about the axis 200 driven. The axial pistons 160 are in the cylinder drum 180 movable. The displacement results in a cubic capacity 161 enlarged and reduced so that a pumped medium is conveyed. The size of the displacement 161 , which arises per revolution and thus the conveyed amount of the conveyed medium, is determined by the swivel angle 190 a swivel cradle 3 determines on which the axial piston 160 are movably mounted via sliding shoes 165.

Die Schwenkwiege 3 ist auf einer Seite durch ein Gegenelement 170 zu einem bestimmten Winkel hin vorgespannt, etwa zu 0 Grad oder zu einem maximalen Winkel. Auf der anderen Seite der Schwenkwiege 3 wirkt ein Stellkolben 5 auf die Schwenkwiege 3, die ein verstellbares Element 2 der Hydromaschine 100 darstellt. Der Stellkolben 5 ist in einer Stellrichtung 55 verfahrbar. Dazu wird in einem Stellraum 51 hinter dem Stellkolben 5 eine druckbeaufschlagte Flüssigkeit eingepresst oder abgelassen. Gestrichelt ist in der 4 auch eine in der Stellrichtung 55 weiter vorne liegende Position des Stellkolbens 5 dargestellt.The swivel cradle 3 is on one side by a counter element 170 biased to a certain angle, such as 0 degrees or a maximum angle. On the other side of the swivel cradle 3 an actuating piston acts 5 on the swivel cradle 3 who have an adjustable element 2 the hydromachine 100 represents. The adjusting piston 5 is in one direction 55 movable. This is done in a storage room 51 behind the setting piston 5 a pressurized liquid injected or drained. The dashed line is in the 4th also one in the direction of actuation 55 Position of the actuating piston further forward 5 shown.

Die Versorgung des Stellraums 51 mit Flüssigkeit wird durch einen in den 2 und 3 dargestellten Regelkolben 7 geregelt. Dazu verfügt der Regelkolben 7 über Ausnehmungen 73 an der Außenseite. Der Regelkolben 7 ist entlang einer Regelrichtung 75 verstellbar. Abhängig von der Position des Regelkolbens 7 verbinden die Ausnehmungen 73 entweder einen Einlass 121, an dem die druckbeaufschlagte Flüssigkeit anliegt, mit einem Kanal 122 zum Stellraum oder sie verbinden den Kanal 122 zum Stellraum 51 mit einem Auslass 123, in den die Flüssigkeit abfließen kann. Der Regelkolben 7 dient also zur Verstellung des Stellkolbens 5.The supply of the storage room 51 with liquid is through one in the 2 and 3 control piston shown 7th regulated. The control piston has this for this purpose 7th about recesses 73 on the outside. The control piston 7th is along a control direction 75 adjustable. Depending on the position of the control piston 7th connect the recesses 73 either an inlet 121 , on which the pressurized liquid is applied, with a channel 122 to the storage room or they connect the duct 122 to the storage room 51 with an outlet 123 into which the liquid can drain. The control piston 7th thus serves to adjust the actuating piston 5 .

Der Regelkolben 7 wird an einem Ende 71 durch einen Aktuator 8, beispielsweise einen Elektromagneten 89 mit einem entlang einer Aktuationsrichtung 81 verfahrbaren Aktuationselement 88 angetrieben. An einem zweiten Ende 72 des im wesentlichen zylindrischen Regelkolbens 7, das dem ersten Ende 71 gegenüberliegt, wird der Regelkolben 7 entgegen der Regelrichtung 75 gedrückt. Dies erfolgt durch eine Federeinrichtung 60, die auf den Regelkolben 7 wirkt. Die Federeinrichtung 60 verfügt über ein Federelement 61, beispielsweise eine Schraubenfeder, das in einem Stützelement 62 gestützt ist. Das Stützelement 62 ist hier zumindest teilweise als Topf 64 ausgestaltet, in dem das Federelement 61 abschnittsweise gelagert ist. Das Stützelement 62 verfügt des Weiteren über eine gelagerte Kugel 66, mit dem es an einer Steuerfläche 99 eines Rückmeldekolbens 9 anliegt.The control piston 7th will at one end 71 by an actuator 8th , for example an electromagnet 89 with one along an actuation direction 81 movable actuation element 88 driven. At a second end 72 of the in essential cylindrical control piston 7th that the first end 71 is opposite, the control piston 7th contrary to the control direction 75 pressed. This is done by a spring device 60 that are on the control piston 7th works. The spring device 60 has a spring element 61 , for example a coil spring, which is in a support element 62 is supported. The support element 62 is here at least partially as a pot 64 configured in which the spring element 61 is stored in sections. The support element 62 also has a ball bearing 66 with which it is at a control surface 99 a feedback piston 9 is present.

Die Steuerfläche 99 verläuft schräg zu einer Rückmelderichtung 95, entlang der sich der Rückmeldekolben 9 bewegt. Dadurch wird bei einem Verfahren des Rückmeldekolbens 9 das Stützelement 62 entlang der Regelrichtung 75 vor und zurück bewegt. Durch das Federelement 61 entsteht dadurch eine Rückmeldekraft 91, die abhängig von der Position des Rückmeldekolbens 9 ist. Da in einem Gleichgewicht die Antriebskraft 81 und die Rückmeldekraft 91 gleich sind, ist die Position des Regelkolbens 7 zum einen abhängig von der Antriebskraft 81 und zum anderen von der Position des Rückmeldekolbens 9.The control surface 99 runs diagonally to a feedback direction 95 along which the feedback piston 9 emotional. This is when the feedback piston is moved 9 the support element 62 along the control direction 75 moved back and forth. By the spring element 61 this creates a feedback force 91 which depends on the position of the feedback piston 9 is. Since the driving force is in equilibrium 81 and the feedback force 91 are the same, is the position of the control piston 7th on the one hand, it depends on the driving force 81 and on the other hand from the position of the feedback piston 9 .

Der Rückmeldekolben 9 ist wiederum Teil einer mechanischen Rückmeldeanordnung 90, die die Rückmeldekraft 91 von einer Position des Stellkolbens 5 abhängig macht. Folglich ist auch die Position des Regelkolbens 7 abhängig von der Position des Stellkolbens 5.The feedback piston 9 is in turn part of a mechanical feedback arrangement 90 who have the feedback 91 from one position of the actuating piston 5 makes you dependent. The position of the control piston is consequently also 7th depending on the position of the setting piston 5 .

Die Rückmeldeanordnung 90 umfasst insbesondere einen Pin 41, der als Übertragungselement 40 dient, um eine Bewegung des Stellkolbens 5 auf den Rückmeldekolben 9 zu übertragen. Der Rückmeldekolben 9 ist vom Stellkolben 5 angetrieben und folgt im gezeigten Beispiel dessen Bewegung linear. In anderen Ausführungsformen, die nicht näher dargestellt sind, kann die Rückmeldeanordnung 90 auch anders ausgestaltet sein und keine lineare Übertragung erzielen, sondern beispielsweise mit einer Sinus-Funktion.The feedback arrangement 90 includes in particular a pin 41 that acts as a transmission element 40 serves to move the actuating piston 5 on the feedback piston 9 transferred to. The feedback piston 9 is from the setting piston 5 driven and follows its movement linearly in the example shown. In other embodiments, which are not shown in detail, the feedback arrangement 90 also be designed differently and achieve no linear transmission, but for example with a sine function.

In 2 ist eine erste Ausführungsform dargestellt, bei der der Regelkolben 7 senkrecht zum Rückmeldekolben 9 angeordnet ist. Bei einer Bewegung des Rückmeldekolbens 9 in der Rückmelderichtung 95 wird aufgrund der schräg verlaufenden Steuerfläche 99 der Regelkolben 7 entlang einer Regelrichtung 75, die senkrecht zur Rückmelderichtung 95 verläuft, ausgelenkt. Der Regelkolben 7 und der Rückmeldekolben 9 sind dabei wie auch der Stellkolben 5 in entsprechenden Zylindern beweglich gelagert.In 2 a first embodiment is shown in which the control piston 7th perpendicular to the feedback piston 9 is arranged. When the feedback piston moves 9 in the feedback direction 95 is due to the inclined control surface 99 the control piston 7th along a control direction 75 perpendicular to the feedback direction 95 runs, deflected. The control piston 7th and the feedback piston 9 are included as well as the actuating piston 5 movably mounted in corresponding cylinders.

In der Ausführungsform gemäß 3 ist zusätzlich noch ein Zwischenglied 66 angebracht, dass eine Umlenkung der Bewegung ermöglicht. Dadurch sind der Rückmeldekolben 9 und der Regelkolben 7 parallel zueinander und werden anti-parallel zueinander bewegt. Eine Bewegung des Rückmeldekolbens 9 entlang der Rückmelderichtung 95 führt zu einer Bewegung des Regelkolbens 7 entgegen der Regelrichtung 75. Bei einer Steuerfläche 89, die entgegengesetzt zur gezeigten Steuerfläche 90 ausgestaltet wäre (etwa wie die in 2), könnte eine Bewegung des Rückmeldekolbens 9 in der Rückmelderichtung 95 auch zu einer Bewegung des Regelkolbens 7 entlang (und nicht entgegen) der Regelrichtung 75 führen.In the embodiment according to 3 is also an intermediate link 66 attached that allows a deflection of the movement. This is the feedback piston 9 and the control piston 7th parallel to each other and are moved anti-parallel to each other. A movement of the feedback piston 9 along the feedback direction 95 leads to a movement of the control piston 7th contrary to the control direction 75 . At a control surface 89 that is opposite to the control surface shown 90 would be designed (something like the one in 2 ), the feedback piston could move 9 in the feedback direction 95 also to a movement of the control piston 7th along (and not against) the control direction 75 to lead.

Das Zwischenglied 66 weist einen ersten Arm 67A und einen etwas kürzeren Arm 67B auf, die gewinkelt zueinander verlaufen. Sie rotieren über ein Lager 68 um eine Drehachse und sind bewegungsübertragend miteinander verbunden.The intermediate link 66 has a first arm 67A and a slightly shorter arm 67B that are angled to each other. They rotate about a warehouse 68 around an axis of rotation and are connected to one another in a movement-transmitting manner.

Der erste Arm 67A liegt über ein Lagerelement an dem Stützelement 62 an. Der zweite Arm 67B liegt über ein Lagerelement an der Steuerfläche 99 an.The first arm 67A lies on the support element via a bearing element 62 on. The second arm 67B lies on the control surface via a bearing element 99 on.

Die Steuerfläche 99 erstreckt sich jeweils nur über einen Teil des Regelkolbens 9. Sie ist in diesem Fall als in der Schnittebene gerade verlaufende oder flache Fläche dargestellt. In anderen Ausgestaltungen könnte die Steuerfläche auch nicht linear ausgeführt sein, beispielsweise mit einem teilweise sinusförmigen oder quadratischen Verlauf. Solche nichtlinearen Verläufe können beispielsweise nichtlineare Störungen an anderen bewegungsübertragenden Elementen ausgleichen oder dazu benutzt werden, um abhängig von einem Schwenkwinkel 190 der Schwenkwiege 3 mehr oder weniger schnell zu einer gewünschten Position zu kommen.The control surface 99 only extends over part of the control piston 9 . In this case, it is shown as a straight or flat surface in the cutting plane. In other configurations, the control surface could also be made non-linear, for example with a partially sinusoidal or square shape. Such non-linear courses can, for example, compensate for non-linear disturbances on other motion-transmitting elements or can be used to adjust as a function of a pivot angle 190 the swivel cradle 3 to get to a desired position more or less quickly.

Im Betrieb funktionieren Hydromaschinen 100 mit den beiden gezeigten Verstelleinrichtungen wie folgt:

Durch Anlegen eines definierten Stromes wird im Elektromagneten 89 eine Antriebskraft 81 erzeugt, die auf den Regelkolben 7 wirkt. Für einen bestimmten gewünschten Schwenkwinkel 190 wird ein bestimmter Strom verwendet, beispielsweise 0 Ampere für 0 Grad gewünschte Auslenkung, 0,5 Ampere für 10 Grad gewünschte Auslenkung und 1,0 Ampere für 20 Grad gewünschte Auslenkung.

Hydraulic machines work in operation 100 with the two adjustment devices shown as follows:

By applying a defined current, the electromagnet 89 a driving force 81 generated on the control piston 7th works. For a specific desired swivel angle 190 a specific current is used, for example 0 amps for 0 degrees desired deflection, 0.5 amps for 10 degrees desired deflection, and 1.0 amps for 20 degrees desired deflection.

Es wird nun zum Beispiel ein Wert eingestellt der der Hälfte des maximalen Schwenkwinkel 190 entspricht. Befindet sich die Schwenkwiege 3 nicht in der gewünschten Position, so bewirkt die Rückmeldeanordnung 90, dass die Schwenkwiege 3 automatisch in die gewünschte Position fährt.For example, a value is now set that is half of the maximum swivel angle 190 is equivalent to. The swivel cradle is located 3 not in the desired position, so the feedback arrangement causes 90 that the swivel cradle 3 automatically moves to the desired position.

Befindet sich die die Schwenkwiege 3 etwa in der maximalen Auslenkposition (siehe zum Beispiel 1 und 4), so ist auch der Stellkolben 5 maximal verfahren und insbesondere ein Stellraum 55 auf 0 reduziert. Durch die Kopplung des Stellkolbens 5 über die Rückmeldeanordnung 90, insbesondere über das Übertragungselement 40, befindet sich der Rückmeldekolben 9 ebenfalls in einer maximalen Position. In 2 entspräche dies zum Beispiel einer Position ganz links. Die gelagerte Kugel und damit das Stützelement 61 liegt nun an einem Teil der Steuerfläche 99 an, die eine maximale Auslenkung des Stützelements 61 bewirkt. Dadurch wird das Federelement 61 stark komprimiert und die Rückmeldekraft 91, die der Antriebskraft 81 entgegenwirkt, größer. Dies führt zu einer Bewegung des Regelkolbens 7 entgegen der Regelrichtung 75, bis ein Gleichgewicht zwischen der Antriebskraft 81 und der durch die dadurch resultierende Entspannung des Federelementes 61 kleiner werdende Rückmeldekraft 91 herrscht. Dabei wird aufgrund der Ausnehmung 73 der Einlass 121 mit dem Kanal 122 verbunden, wodurch Flüssigkeit in den Stellraum 51 gelangt. Dies wiederum führt dazu, dass der Stellkolben 5 und mit ihm der Rückmeldekolben 9 ausgelenkt wird. Dadurch liegt die gelagerte Kugel 66 nicht mehr am äußeren Ende der Steuerfläche 99 an, sondern wird zur Mitte der Steuerfläche 99 hin bewegt. Dies wiederum führt dazu, dass die Rückmeldekraft 91 geringer wird und die Gleichgewichtsposition des Regelkolbens 7 entlang der Regelrichtung 75 wandert. Dieser Rückmeldemechanismus wirkt so lange, bis der Stellkolben 5 in einer Position ist, in der die Schwenkwiege 3 auf den gewünschten Schwenkwinkel verschwenkt ist.The swivel cradle is located 3 approximately in the maximum deflection position (see for example 1 and 4th ), so is the setting piston 5 move to the maximum and in particular a storage space 55 reduced to 0. By coupling the actuating piston 5 via the feedback arrangement 90 , in particular via the transmission element 40 , is the feedback piston 9 also in a maximum position. In 2 this would correspond to a position on the far left, for example. The mounted ball and thus the support element 61 is now on part of the control surface 99 to which a maximum deflection of the support element 61 causes. This becomes the spring element 61 strongly compressed and the feedback force 91 that is the driving force 81 counteracts, bigger. This leads to a movement of the control piston 7th contrary to the control direction 75 until a balance between the driving force 81 and the resulting relaxation of the spring element 61 decreasing feedback force 91 prevails. It is due to the recess 73 the inlet 121 with the channel 122 connected, causing liquid to enter the control room 51 got. This in turn leads to the actuating piston 5 and with it the feedback piston 9 is deflected. As a result, the stored ball lies 66 no longer at the outer end of the control surface 99 but becomes the center of the control surface 99 moved towards. This in turn leads to the feedback force 91 becomes smaller and the equilibrium position of the control piston 7th along the control direction 75 wanders. This feedback mechanism works until the actuating piston 5 is in a position in which the swivel cradle 3 is pivoted to the desired pivot angle.

In einem anderen Fall ist die gewünschte Position der Schwenkwiege 3 wieder der halbe maximale Winkel und die Schwenkwiege befindet sich momentan in einer 0 Auslenkung. Dann führt der geschilderte Rückkopplungsmechanismus dazu, dass der Regelkolben anfangs maximal entgegen der Regelrichtung 75 verfahren ist und dabei der Kanal 122 und damit der Stellraum 51 mit einem Auslass 123 verbunden ist, durch den die im Stellraum 51 befindliche Flüssigkeit abfließen kann. Der Stellkolben 5 wird dadurch wieder automatisch in die gewünschte Position verfahren.In another case, the desired position is the swivel cradle 3 again half the maximum angle and the swivel cradle is currently in a 0 deflection. The described feedback mechanism then means that the control piston is initially maximally opposite to the control direction 75 is moved and thereby the channel 122 and with it the storage space 51 with an outlet 123 connected by the in the storage room 51 Liquid can drain away. The adjusting piston 5 is automatically moved back to the desired position.

In den beiden gezeigten Ausführungsformen sind der Stellkolben 5 und der Rückmeldekolben 9 in zwei verschiedenen Gehäusen 101, 102 angeordnet. Dadurch ist eine leichte Austauschbarkeit des Rückmeldekolbens 9 erzielt. Beispielsweise kann der Rückmeldekolben ausgetauscht werden, um die Neigung oder das Profil der Steuerfläche 99 anzupassen. Auch ein einfacher Austausch aufgrund von Verschleiß kann möglich sein. Dabei kann entweder nur der Rückmeldekolben 9 oder das komplette Gehäuse 102 mitsamt dem Rückmeldekolben 9 ausgetauscht werden.In the two embodiments shown, the actuating pistons are 5 and the feedback piston 9 in two different housings 101 , 102 arranged. This makes it easy to replace the feedback piston 9 achieved. For example, the feedback piston can be exchanged to match the inclination or the profile of the control surface 99 adapt. A simple replacement due to wear and tear may also be possible. Either only the feedback piston can be used 9 or the complete housing 102 including the feedback piston 9 be replaced.

Das erste Gehäuse 101 ist hier ein Hauptgehäuse der Hydromaschine 100. Das zweite Gehäuse 102 kann an dem Hauptgehäuse angebracht werden.The first case 101 here is a main housing of the hydraulic machine 100 . The second case 102 can be attached to the main body.

In der Ausführungsform gemäß 3 ist auch der Regelkolben 7 in einem separaten Gehäuse 103. Dadurch kann je nach Bedarf ein geeigneter Regelkolben 7 eingesetzt werden.In the embodiment according to 3 is also the control piston 7th in a separate housing 103 . This means that a suitable control piston can be used as required 7th can be used.

Bei beiden Ausführungsformen ist die Bewegung des Stellkolbens 5 an die Bewegung des Regelkolbens 7 gekoppelt. Aufgrund der Neigung der Steuerfläche 99 sind die Bewegungen, insbesondere ein Hub, jedoch verschieden lang. Der Regelkolben 71 bewegt sich weniger stark als der Stellkolben 5. Beispielsweise kann die Bewegung um einen Faktor 2, 3 oder 5 kleiner sein.In both embodiments, the movement of the actuating piston 5 to the movement of the control piston 7th coupled. Due to the inclination of the control surface 99 however, the movements, especially a stroke, are of different lengths. The control piston 71 moves less than the setting piston 5 . For example, the movement can be increased by a factor 2 , 3 or 5 be smaller.

In 1 ist ferner noch eine Positionsensoreinrichtung 140 gezeigt, die die Position des Übertragungselements 40 und damit die Position des Stellkolbens 5 detektiert und dies zu Beispiel an eine Steuereinrichtung weiterleitet. Diese Positionsensoreinrichtung 41 verfügt über ein viertes Gehäuse 104. Ferner ist in 1 eine Druckregeleinrichtung 150 mit einem fünften Gehäuse 105 dargestellt. Die Positionsensoreinrichtung 140 und die Druckregelrichtung 150 sind für die erfindungsgemäße Lösung jedoch nicht relevant.In 1 is also a position sensor device 140 shown showing the position of the transmission element 40 and thus the position of the actuating piston 5 detected and this for example forwards to a control device. This position sensor device 41 has a fourth housing 104 . Furthermore, in 1 a pressure control device 150 with a fifth housing 105 shown. The position sensor device 140 and the pressure regulation direction 150 are not relevant for the solution according to the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: VerstelleinrichtungAdjusting device
22: Elementelement
33: SchwenkwiegeSwivel cradle
55: StellkolbenControl piston
77th: RegelkolbenControl piston
88th: AktuatorActuator
99: RückmeldekolbenFeedback piston
4040: ÜbertragungselementTransmission element
4141: PinPin code
5151: StellraumStorage room
5555: StellrichtungDirection of adjustment
6060: FedereinrichtungSpring device
6161: FederelementSpring element
6262: StützelementSupport element
6363: gelagerte Kugelball bearing
6464: Topfpot
6565: FederkraftSpring force
6666: ZwischengliedIntermediate link
67A67A: erster Armfirst arm
67B67B: zweiter Armsecond arm
6868: Lagerwarehouse
7171: erstes Endefirst end
7272: zweites Endesecond end
7373: AusnehmungRecess
7575: RegelrichtungControl direction
8181: AntriebskraftDriving force
8585: AntriebsrichtungDrive direction
8888: AktuationselementActuation element
8989: ElektromagnetElectromagnet
9090: RückmeldeanordnungFeedback arrangement
9191: RückmeldekraftFeedback force
9595: RückmelderichtungFeedback direction
9999: SteuerflächeControl surface
100100: HydromaschineHydromachine
101101: Gehäusecasing
102102: Gehäusecasing
103103: Gehäusecasing
104104: Gehäusecasing
105105: Gehäusecasing
110110: AxialkolbenpumpeAxial piston pump
121121: Einlassinlet
122122: Kanalchannel
123123: AuslassOutlet
140140: PositionssensoreinrichtungPosition sensor device
150150: DruckregeleinrichtungPressure control device
160160: AxialkolbenAxial piston
161161: HubraumDisplacement
170170: GegenelementCounter element
180180: ZylindertrommelCylinder drum
190190: SchwenkwinkelSwivel angle
200200: Achseaxis

Claims

Adjusting device (1) for a hydraulic machine (100), in particular an axial piston pump (110), with an adjusting piston (5) used to adjust an element (2) of the hydraulic machine (100) and a regulating piston (7) used to adjust the adjusting piston (5) ), which is designed to be drivable by a difference between a drive force (81) and a feedback force (91) dependent on a position of the actuating piston (5), and with a mechanical feedback arrangement (90) for changing the feedback force (91) as a function of the position of the adjusting piston (5), the feedback arrangement (90) being mechanically connected to the adjusting piston (5), characterized in that the feedback arrangement (90) has a feedback piston (9) mechanically coupled to the adjusting piston (5) for changing the feedback force (91 ) having.

Adjusting device (1) according to Claim 1 , wherein the adjusting device (1) has an actuator (8) which acts on the control piston (7) at one end (71) with a drive force (81) acting in the control direction (75), and a spring device (60) which counteracts one end (71) the control direction (75) acting feedback force (91) on the control piston (7) generated.

Adjusting device (1) according to Claim 2 , wherein the spring device (60) has a displaceable support element (62) with which the spring device (60) is supported.

Adjusting device (1) according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the setting piston (5) and the feedback piston (9) are arranged in two different housings (101, 102).

Adjusting device (1) according to one of the Claims 1 until 4th , wherein the feedback piston (9) and the control piston (7) are arranged in two different housings (102, 103).

Adjusting device (1) according to one of the Claims 1 until 5 , wherein a transmission element (40) is arranged between the feedback piston (9) and the actuating piston (5).

Adjusting device 1 according to one of the Claims 1 until 6th , wherein the transmission element (40) is a pin (41).

Adjusting device (1) according to one of the Claims 1 until 7th , wherein the feedback piston (9) has a control surface (99).

Adjusting device (1) according to Claim 8 , wherein the control surface (99) has a section which runs obliquely to a feedback direction (95) of the feedback piston (9).

Adjusting device (1) according to one of the Claims 1 until 9 , an intermediate member (66) being arranged between the feedback piston (9) and the control piston (7).

Adjusting device (1) according to Claim 10 , wherein the intermediate member (66) is designed to transmit non-linear movement.

Adjusting device (1) according to one of the Claims 1 until 11 , wherein a stroke of the control piston (7) is smaller than a stroke of the actuating piston (5).

Hydraulic machine (100) with an adjusting device (1) according to one of the Claims 1 until 12th .