DE1453513A1

DE1453513A1 - Hydraulische Servo-Kraftverstaerkungseinrichtung

Info

Publication number: DE1453513A1
Application number: DE19641453513
Authority: DE
Inventors: Franz Forster
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1964-04-22
Filing date: 1964-04-22
Publication date: 1969-03-27
Also published as: DE1453513B2; DE1453513C3

Description

Hydraulische Seryo-Kraftverstärkungseinriehtung. Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servo-Kraftver-@stärkungseinrichtung für die Verstellung des jeweils verstellbaren Teiles einer hydrostatischen Pumpe oder eines 'brdrostatisehen Motors mit einem Arbeitskolben, der in einem Zylinder verschiebbar ist, wobei vor jeder Stirnfläche des Arbeitskolbens in dem Zylinder ein Arbeitsraum gebildet ist, der über einen Steuerkolben entleerbar oder mit einer zu einer Pumpe filhrenden Druckleitung verbandbar ist, wobei der Steuerkolben in dem Arbeitskolben in einer zu dessen Achse koaxialen oder parallelen Bohrung verschiebbar angeordnet ist und mit einem willkürlioh verstellbaren Verstellglied in Wirkungsverbindung steht. rHydraulische Servo-Kraftverstärkungseinriehtungen sind für I.
@zahlreiehe Anwendungsfälle bekanntl beispielsweise für das 'Bewirken der Richtbewegung bei schweren Waffen oder für das Bewegen von Verschlussorganen im Wasserbau oder für die Unterstützung des Fahrers beim Bewirken von Lenkbewegungen an Fahrzeugen. Gegenfiber diesen Anwendungsfällen bestehen bei hydraulischen Servo-Kraftverstärkungseinrichtungen für hydrostatische Pumpen oder Motoren wesentlich andere Bedingungen insbesondere räumlicher Art.
Für die Verstellung einer hydrostatischen Pumpe ist eine Servo-Kraftverstärkungseinrichtung bekannt, bei der der Steuerkolben koaxial zum Arbeitskolben in diesem angeordnet ist. Eine Ver-

längerung dieses Steuerkolbens ragt aus der Bohrung im Arbeits-

\in Achsrichtung

'kolbenlfhinaus und s eht mit einem Stellglied in Verbindung,

welches einerseits kraftschlüssig unter Virkung einer am Steuerkolben durch das unter dem Druck einer Hilfspumpe stehende Arbeitsmedium gegen eine verdrehbare Steuerkurve anliegt und welches andererseits mit einer Leis'tungsbegrenzungseinrichtung in Wirkungsverbindung steht. Gegenfiber der Einrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung hat diese bekannte Servo-Einrichtung den Nachteil, wesentlich länger zu sein.
Die Erfindung bezweckt unter anderem eine Servoeinrichtung zu schaffen, deren Baulänge so gering ist, dass sie in Richtung ihrer Verstellbewegung nicht mehr Platz beansprucht als die von dieser Servoeinrichtung verstellte hydrostatische Einheit selbst, so dass beide gemeinsam in einem Gehäuse untergebracht werden können, dessen Abmessungen nicht grösser sind als für den Raum für die Verschwenkung einer hydrostatischen Axialkolbeneinheit mit Triebflansch sowieso erforderlich ist. Darüberhinaus bezweckt die Erfindung eine Einrichtung zu schaffen, die auch bei Ausfall des Steuerdrucks, d.h. des auf den Arbeitskolben einwirkenden'Druoks,betätigbar ist, dadurch dass. dann,wenn auch mit etwas grösserem Spielunmittelbar mechanisch von dem Stellglied aus die Kraft auf den Arbeitskolben und .damit die zu verstellende hydrostatische Einheit übertragen wird. Darüberhinaus soll formsohlüssige Übertragung der Kraft von dem willkürlich zu betätigenden Bedienhebel über das Stellglied auf die hydrostatische Einheit erfolgen, so dass 'bei allen denkbaren Betriebszuständen die Übertragung erfolgt, so !dass auch allen Sicherheitsvorschriften genüge getan ist, insbesondere für den Fall, dass die Möglichkeit bestehen soll, 'in jedem Betriebszustand mit der hydrostatischen Einheit zu bremsen.

Gemäss der Erfindung weist der Steuerkolben eine Querbohrung

ein

auf, in diel,duroh eine Ausnehmnung des Arbeitskolbens hindurch-

greifender, zur Übertragung der Bewegung auf den Steuerkolben dienender Zapfen eingreift, wobei dieser Zapfen bei Über das normale Steuerspiel hinausgehender Verschiebung in Richtung des Kolbens gegen die Wand von dessen Ausnehmung anliegt und mit dem Stellglied fest verbunden ist. Solange das Arbeitsmedium unter dem erforderlichen Druck von der das Arbeitsmedium förderndenPumpe der Servo-Verstärkungseinrichtung zugeführt wird, verschiebt sich der Steuerkolben gegenüber dem Arbeitskolben

nehm

nie so weit, dass der Zapfen in der Auskegung des Arbeitskolbens

zum Anliegen kommt. Bei Ausfall dieses Druekes-kommt jedoch bei der Betätigung der Zapfen an der genannten Wand zum Anliegen und nimmt dadurch unmittelbar mechanisch den Arbeitskolben und über diesen die zu verstellende hydrostatische Ein.* heit mit. Gemäss der Erfindung ist das Stellglied eine parallel zum Kolben Iverschiebbar gelagerte Führungsstange, die fest mit dem Zapfen verbunden ist. Zur Verbindung kann der Zapfen an einer Führungshülse angeordnet sein, der auf der Führungsstange festklemmbar .ist so dass durch das Festklemmen in einer entsprechenden Stellung die Führungsstange entsprechend, insbesondere auf die Nullrage eingestellt werden kann: Am Ende der Ftihrungsstange kann ein Taststift vorgesehen sein, der wie an dah bekannt gegen eine Steuerkurve kraftschlüssig anliegt, wobei das kraftschlüssige Anliegen durch eine gegen das andere Ende der Führungsstange drückende Feder bewirkt werden kann. In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass an der Führungsstange oder Insbesondere an der Klemmhülse für den Zapfen ein weiterer Zapfen vorgesehen ist, der formschlüssig in der Rinne einer Steuerkulisse gleitet, so dass durch Verschwenken der Steuerkulisse die FUhrungsstange in ihrer Führung verschoben wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im Schnitt dargestellt.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch die Achse des Arbeitskolbens und Figur 2 zeigt einen Schnitt durch die Einrichtung senkrecht zur Achse des Arbeitskolbens. In dem Zylinder 1 ist ein Arbeitskolben 39 verschiebbar, wobei vor der einen Stirnfläche dieses Arbeitskolbens 39 ein Arbeitsraum 2 gebildet ist und vor der gegenüberliegenden Stirnfläche des Arbeitskolbens 39 ein Arbeitsraum 3 gebildet ist. Diese den Arbeitsraum.3 begrenzende Stirnfläche des Arbeitskolbens 39 fluchtet än der in der Zeichnung dargestellten Lage mit der Stirnfläche 5 des Zylinders 1. Dieses Fluchten der Stirnflächen einerseits des Arbeitskolbens 39 und andererseits der Stirn fläekäe 5 des Zylinders 1 wird dadurch bewirkt, dass gegen beide Stirnflächen die Druckplatte 7 anliegt. Zwischen dieser Druckplatte 7 und der Druckplatte 8 sind Federn 9 eingespannte-Die Druckplatte 8 weist einen napfartigen Fortsatz 1o auf" der eine Bohrung aufweist, in die ein Fortsatz 12 des Arbeitskolbens 39 hineinragt. An diesem Fortsatz-12 ist eine Anlageplatte 11 befestigt, die gegen die Innenseite des napfartigen Fortsatzes 1o anliegt. Die Druckplatte 8 liegt gegen die Stirnfläche-eines Federgehäuses 44 an, welches mit dem Zylinder 1 verschraubt ist. Der-Arbeitskolben 39 kann in der Zeichnung nach links verschoben werden,bis die Druckplatte 7 gegen den napfartigen Fortsatz 1o der Druckplatte 8 zum Anliegen kommt, wobei der Fortsatt 12 des Arbeitskolbens 39 in-den napfartigen Fortsatz 1o eindringt* Andererseits kann der Arbeitskolben 39 nach in der Zeichnung rechts verschoben werden, wobei der Fortsatz 12 über 'die Anlageplatte 11 und den napfartigen Fortsatz 1o die Druckplatte 8 mitnimmto In der in der Zeichnung dargestellten Lage sind also die Federng am weitesten entspannt, so dass dann, wenn kein Arbeitsdruok auf den Arbeitskolben 39 einwirkt, dieser unter Wirkung der Feder»9 stets die gezeichnete Lage einnimmt, bei der seine an den Arbeitsraum 3 grenzende Stirnfläche mit der Stirnfläche 5 des Zylinders 1 fluchtet. In dem Arbeitskolben 39 ist eine Bohrung 78 angeordnet, in der ein Steuerkolben 19 längsversohieblieh ist. Die Bohrung 18 weist drei Erweiterungsräume 2o,21 und 27 auf. In den Teil der Bohrung 18 zwischen den beiden Erweiterungen 2o und 21 mündet eine Bohrung 17, die auf der Aussenseite des Arbeitskolbens 39 in eine Ausnehmung 16 desselben einmündet. Die Erweiterung -21

steht- mi. @:ier,.;ol@zur@g 22 in Verbindung, die in den Arbeits-

raum 2 münde@;wätrged die Bohrung 2o mit einer Bohrung 6 in

Verbindung sth,@;:,die in den Arbeitsraum 3 mündet, wobei diese

Mündugg . einer:- ßohrtug 13 in der Druckplatte 7 gegenüber liegt,

;so.dass eiergesamte Innenraum des Federgehäuses 44 über die

Bohrung"6..mit Druck beaufschlagt werden kann, Der Steuerkol-

ben,19 weist seinerseits einen Bund 23 auf, der sich in

axialer Richtung auf eine geringere Strecke erstreckt als die

Erweiterung 21. Weiterhin weist der Steuerkolben 19 einen Bund 24

auf,.. der sich in axialer Richtung geringer erstreckt als die

Erweiterung 2o im Arbeitskolben 39. In dem Steuerkolben 19 ist

ein System .von Kanälen 45 vorgesehen, das einerseits in die

Erweiterung 27 der Bohrung 18 mündet und andererseits zwischen

dem Bund 24-unddem Kopfteil 46 sowie schliesslich in der

Stirnfläohe des. Kopfteils 46 mündet. Dieses Kopfteil 46 sowie

der Bund 24 und der .Bund 23 entsprechen in ihrem Aus sendurch-

Messer genau dem Innendurchmesser-der Bohrung 18, so dass sie

in diese sehliessend einpassen. Im Zylinder 1 ist ein An-

sohluss 15 vorgesehen, der über eine in der Zeichnung nicht

dargestellte Leitung an eine ebenfalls nicht dargestellte

Steuerdruakhiltspumpe angeschlossen ist. Dieses Steuersystem

arbeitet also nach einem Umlaufdurchspülungssystem

Weisej :Durch den Anschluss 15 wird Arbeitsflüssigkeit unter

eiaem'bestimmten vorgegebenen Steuerdruck in den Zylinder 1

eingeführt, der über die Ausnehmung 16 die Bohrung 17 erreicht

und von dieser aus durch die Bohrung 18 durch deren Erweiterung 21 und durch einen Kanal 28 in eine Ausnehmung 4o und von hier aus in das die ganze Anlage umgebende Gehäuse 41 abströmte Solange der Steuerkolben 19 gegenüber dem Arbeitskolben 39 seine in der Zeichnung dargestellte Neutralposition einnimmt, Wird der Steuerkolben gegenüber dieser Neutralposition nach in der Zeichnung links verschoben, so schliesst der Bund 23 die Bohrung 18 links von der Erweiterung 21 ab und der Bund 24 schliesst die Bohrung 18 links von der Erweiterung 2o ab.-Die durch die Bohrung 17 zufliessende Arbeitsflüssigkeit fliesst nunmehr durch die Bohrung 18 und deren Erweiterung 21 in den Kanal 22 und verdrängt dadurch den Arbeitskolben 39 aus dem Arbeitsraum 2,bis dieser der Verschiebung des Steuerkolbens 19 soweit gefolgt ist, dass er diesem gegenüber wieder die in der Zeichnung dargestellte Neutralposition einnimmt. Durch dieses Verschieben des Arbeitskolbens 39 werden die Federn 9 zusammengedrückt und aus der Innenseite des Federgehäuses 44 dort vorhandene Arbeitsflüssigkeit durch die Bohrungen 13 und 6 in die Erweiterung 2o und von hier aus durch die Kanäle 45 zu dem Kanal 28 und von diesem aus in die

Ausnehmung

@g. 4o geleitet.

Wird andererseits der Steuerkolben 19 gegen die Kraft der Feder 25, die zwischen dem Deckel 26 und dem Kopfteil 46 angeordnet ist, nach in der Zeichnung rechts verschoben, so schliesst der Bund 23 die Bohrung 18 rechts von der Erweiterung 21 ab. Durch die Bohrung-17 zufliessende Arbeitsflüssigkeit fliesst dadurch durch die Bobxnmg 18 und deren Erweiterung 2o und durch die Bohrung '6 in en Arbeitsraum 3 und verdrängt den Arbeitskolben 39 aus dieser in den Arbeitsraum 2. Dabei wird aus dem Arbeitsraum 2 Arbeitsflüssigkeit durch die Bohrung 22 und die Erweiterung 21 und die Bohrung 18 und die Erweiterung 27 und den Kanal 28 in die Ausnehmung 4o geleitet, bis wiederum der Arbeitskolben 39 gegenüber dem Steuerkolben 19 seine in der Zeichnung dargestellte Neutralposition einnimmt. In dem Arbeitskolben 39 ist eine Verbindungsbohrung 14 vorgesehen, in der ein Verbindungsglied angeordnet ist, das den ',Arbeitskolben 39 starr mit dem zu verstellenden Teil der hydrostatischen Einheit verbindet. Weiterhin ist in dem Steuerkolben 19 eine Bohrung 29 vorge-

sehen, in der ein Zapfen 3o führend gelagert ist. Der Zapfen 3o

Arbeitskolben 39

ragt durch eine Ausnehmung 47 in dem ;-kei:beir19- und ist

über eine Klemmsohelle 31 fest mit der Führungsstange 34 verbunden: auf der die Klemmschelle 31 mittels einer Klemmschraube 32

31

festgeklemmt ist. An der Klemmschelle-3e-ist weiterhin ein

Führungszapfen 33 angeordnet, der geeignet ist 2in eine Führungsrinne in einer nicht dargestellten Führungskulisse formschlüssig einaugreifen oder der mit einem Hebelsystem in Verbindung stehen kann, durch das die Führungsstange 34 willkürlich ver-

schiebbar ist. Die Führungsstange 34 ist ihrerseits in zwei

35 uncV

Lager 3r 6 längsverschieblich im Gehäuse gelagert und weist an

ihrem einen Stirnende einen Taststift 37 auf, der gegen eine Steuerkulisse 38 anliegt#-llie mittels eines Kettenzuges 49 um eine Achse 48 schwenkbar ist. Die Wirkungsweise dieser Servo-Verstärkungseinrichtung ist also folgende= Wird die Führungsstange 34 in ihrer Längsrichtung verschoben, sei es, dass die Kurveneeheibe 38 auf den Taststift 37 einwirkt oder sei es. dadureh@dass der Führungszapfen 33 durch eine Bedienungseinrichtung willkürlich verschoben wird, so wird der mit der Führungsstange 34 starr ver-

3D

bundene Zapfen ebenfalls verschoben und nimmt den Steuer-

kolben 19 mito Wird der Einrichtung Arbeitsflüssigkeit unter dem von einer Steuerhilfspumpe erzeugten Druck zugeführt, so folgt der Arbeitskolben 39 jeweils in der beschriebenen Weise dem Steuerkolben 19, wobei die Folgebewegung des ArbeitskolbenSi9 mittels der Verbindungsbohrung 14 auf das zu verstellende Teil der hydrostatischen Einheit übertragen wird. Wird andererseits nicht Arbeitsflüssigkeit unter Druck der Einrichtung zugeführt und die Führungsstange 34 verschoben, so kommt nach einer kleinen Totspielbewegung der Zapfen 3o mit der Innenwand der Ausnehmung #7 in dem Arbeitskolben 39 in Berührung und nimmt dadurch den Arbeitskolben 39 rein mechanisch mit. Dabei wird der Steuerkolben 19 gegenüber dem Arbeitskolben 39 derartig verschoben, dass jeweils aus.dem Arbeitsraum 2 oder 3,in den der Arbeitskolben 39 hineinversahoben werden muss, aus dem geschilderten Kanalsystem die Flüssigkeit zu der Ausnehmung 4o hin verdrängt werden kann, während andererseits in den Arbeitsraum 3 oder 2, in den Arbeitsflüssigkeit hineinströmen muss, durch den Ansohluss 15 Arbeitsflüssigkeit hineingesaugt wird. Um dies zu ermöglichen, ist in der Leitung zwischen der Steuerdruckhilfspumpe und dem Anschluss 15 ein Rüaksahlagventil angeordnet, welches öffnet, wenn in der Leitung Unterdruck auftritt. Wenn kein Steuerdruck vorhanden ist und die Führungsstange 34 in einer bestimmten Lage festgehalten wird, so wird jeweils in einem der Arbeitsräume 2 oder 3 Arbeitsflüssigkeit eingeschlossen, so dass der versahwenkbare Teil der hydrostatischen Einheit in der durch die Lage der Führungsstange 34'bestimmten Lage festgehalten wird. Wenn andererseits, beispielsweise unter

Wirkung von schwachen Federn, .die die Reibung in den Lagern

der Führungsstange 34i

35 und 36 überwinden, die Möglichkeit gegeben ist, in eine

zumindest annähernd der Nullförderlage der hydrostatischen Einheit entsprechende Lage zurückzukehren, so wird durch die Federn 9 der Arbeitskolben 39 korrekt in die Lage gedrückt, die der Nullförderlage der hydrostatischen Einheit entspricht, wobei der Arbeitskolben 39 infolge der starren Verbindung mit der hydrostatischen Einheit diese mit in die Nullförderlage mitnimmt. Um die dargestellte Einrichtung im Gehäuse jeweils so festlegen zu können, dass die Lage des Arbeitskolbens 39j in der dessen Stirnfläche genau mit der Stirnfläche 5 des Zylinders 1 fluchtet, genau der Nullförderlage der hydrostatischen Einheit entspricht, ist vorgesehen, dass im dem Gehäuse 41 eine oder vorzugsweise zwei senkrecht zu der Zeichnungsebene gemäss Figur 2 hintereinander liegende Exzenterbuehsen 42 in je einer Bohrung des Gehäuses 41 angeordnet sind, wobei durch die exzentrische Bohrung der Buchse 43 eine Schraube hindurchführt, die in ein Gewinde im Zylinder 1 eingeschraubt ist. Nach Lockern dieser Schraube 43 kann die Exzenterbüehse 42 in der Bohrung im Gehäuse 41 entsprechend verstellt werden und nach Anziehen der Schraube 43 ist der Zylinder 1 gegenüber dem Gehäuse 41 korrekt festgelegt.

Claims

Patentansprüche 1. Hydraulische Servo-Kraftverstärkungseinrioiitung für die Verstellung des jeweils verstellbarer Teiles einer hydro-, statischen Pumpe oder eines hydrostatischen Motors mit einem Arbeitskolben, der in einem Zylinder verschiebbar ist, wobei vor jeder Stirnfläche des Arbeitskolbens in dem Zylinder ein Arbeitsraum gebildet ist, der über einen Steuerkolben ent-_leerbar oder mit der Druckleitung einer Pumpe verbandbar ist, wobei der Steuerkolben in dem Arbeitskolben in einer zu dessen.Achse_koaxialen oder parallelen Bohrung angeordnet ist und,mit.einem.willkürliehen,verstellbaren Stellglied in Wirkungsverbindung steht. dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (19) eine buerbohrung (29) aufweist, in die ein durch eine Ausnehmung (47) des Arbeitskolbens (39) hindurchgreifender Zapfen (3o) eingreift, wobei dieser Zapfen (3o) bei über das normale Steuerspiel hinrausgehender Verschiebung des Steuerkolbens(19) gegenüber dem Arbeitskolben (39) in Richtung der Achse desselben gegen die Wand von dessen Ausnehmung (47)-anliegt und mit dem Stellglied (34) verbunden ist und dass ferner wie an sich bekannt der Arbeitskolben in seinem mittleren Bereich ein Verbindungsorgan zur Verbindung mit dem zu verstellenden Teil der hydrostatischen Einheit aufweist.
2. Servoeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied eine parallel zum Kolben verschiebbar gelagerte FUhrungsstange . (34) ist.
3. Servoeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied formschlüssig mit einer Steuerkulisse in Wirkungsverbindung steht.
4. Servoeinrichtung nach Anspruch 1, die über eine Steuerdruckhilfspumpe mit Arbeitsflüssigkeit versorgt wird, dadurch gekenr zeichnet,, dass zwischen der Servoeinrichtung und der Steuerdruckhilfspumpe an der Verbindungsleitung ein bei Unterdruck in der Verbindungsleitung öffnendes RücksahiLagventil angeordnet ist.