DE1453513C3 - Folgekolbensteuervorrichtung für eine hydrostatische Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Folgekolbensteuervorrichtung zum Verstellen des verstellbaren Teiles einer hydrostatischen Maschine (Pumpe oder Motor) mit einem Stellkolben. der in einem Zylinder verschiebbar ist, wobei vor jeder Stirnfläche dieses Stellkolbens in dem Zylinder ein Arbeitsraum gebildet ist, der über einen Steuerkolben entleerbar oder mit der Druckleitung einer Pumpe verbindbar ist, wobei der Steuerkolben in dem Stellkolben in einer zu dessen Achse koaxialen oder parallelen Bohrung angeordnet ist und mit einem willkürlich verstellbaren Geber in Wirkverbindung steht, wobei der Stellkolben in seinem mittleren Bereich mit dem Schwenkteil der hydrostatischen Maschine verbunden ist.

Bei einer bekannten Folgekolbensteuervorrichtung dieser Art ist der Steuerkolben auf einer Seite aus dem Stellkolben herausgeführt und durch eine mit einer Dichtung versehene Öffnung im Deckel des zugeordneten Zylinders aus diesem herausgeführt. Die Dichtung verursacht Reibung, die bei jeder Stellbewegung überwunden werden muß. Das freie Ende dieses Steuerkolbens ist über ein Hebelsystem mit dem Geber verbunden. Diese Anordnung bedingt, daß das freie Ende des Steuerkolbens auf eine dem möglichen Verstellweg entsprechende Länge aus dem Zylinder ausfahrbar sein muß. Das heißt, neben dem Zylinder wird ein erheblicher Raum für diesen Steuerkolben benötigt. Weiterhin weist durch den einseitig herausgeführten Steuerkolben der Stellkolben auf beiden Seiten unterschiedlich große wirksame Arbeitsflächen auf. Dadurch wird bei Beaufschlagen beider Arbeitsräume mit gleichem Druck der Stellkolben in Richtung zu der kleineren wirksamen Stirnfläche verschoben. Bei Ausfall des Steuerdruckes kann zwar der Steuerkolben mittels des Gebers willkürlich verschoben werden, jedoch hat dies keine Auswirkung auf den Stellkolben. Die verstellte hydrostatische Maschine bleibt also in der Lage stehen, die sie in dem Zeitpunkt eingenommen hat, in dem der Steuerdruck ausfiel.

ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Folgekolbensteuereinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzugestalten, daß sie bei Ausfall des Steueröldruckes die hydrostatische Maschine sowohl selbsttätig in die Nullförderlage zurückführt als auch eine willkürliche Verstellung zulassen kann.

Nach dem Vorschlag der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Stellkolben beiderseits gleich große Stirnflächen aufweist, und daß auf diesen mindestens eine Feder einwirkt, die auf diesen eine Kraft in Richtung auf die der Nullförderlage der hydrostatischen Maschine zugeordnete Lage ausübt und daß der Geber durch einen Zapfen, der durch eine Ausnehmung des Stellkolbens mit Spiel in dieser Ausnehmung hindurchgreift, mit dem Steuerkolben verbunden ist.

Eine Servo-Kraftverstelleinrichtung für eine hydrostatische Maschine ist bekannt, bei der der Stellkolben beiderseits aus dem zugeordneten Zylinder hinausgeführt ist, wobei das freie Ende mit einer Feder verbunden ist, die den Stellkolben in Richtung auf die Nullförderlage der hydrostatischen Maschine belastet. Fällt bei dieser Einrichtung der Steuerdruck aus und sind die beiden hintereinandergeschalteten, zur Beaufschlagung des Stellzylinders in der einen oder anderen Richtung dienenden Ventile entsprechend geschaltet, so drückt die Feder die hydrostatische Maschine in die Nullförderlage. Eine willkürliche Betätigung bei Ausfall des Steuerdruckes ist jedoch nicht möglich.

Dadurch, daß der einerseits mit dem Geber, andererseits mit dem Steuerkolben verbundene Zapfen durch die Ausnehmung des Stellkolbens hindurchgreift, wobei dieser Zapfen bei über das normale Steuerspiel hinausgehender Verschiebung des Steuerkolbens gegenüber dem Stellkolben in Richtung der Achse desselben gegen die Wand von dessen Ausnehmung anliegt, ist ein mechanisches Verstellen möglich. Bereits bekannt ist eine hydraulische Servo-Lenkung für Kraftfahrzeuge mit Zahnstangenlenkung, bei der ein Stellkolben mit dem Lenkgestänge verbunden ist. In der Mitte des Stellkolbens ist ein Steuerkolben angeordnet, der mittels eines Zapfens mit einer Zahnstange verbunden ist, die in einer seitlichen Ausnehmung des Stellkolbens angeordnet ist und die mit dem Ritzel der Zahnstangenlenkung kämmt. Diese Zahnstange kann bei Verschiebung beiderseits gegen je einen Anschlag des Stellkolbens anliegen und diesen dadurch mechanisch verschieben. Einer solchen Zahnstangenlenkung liegt jedoch eine andere Problemstellung zugrunde wie im vorliegenden Fall. Hier muß zwar bei Ausfall des Steueröldruckes das Fahrzeug noch lenkbar sein, wenn auch mit großer Kraft, jedoch ist es nicht denkbar, daß eine Feder die Lenkung von sich aus in die Geradeausfahrtlage drängt.
Gemäß einer Weiterausgestaltung der Erfindung ist der Geber als eine parallel zum Stellkolben verschiebbar gelagerte Führungsstange ausgestaltet, an der der durch die Ausnehmung des Stellkolbens hindurchgreifende, mit dem Steuerkolben verbundene Zapfen befe-

stigt ist. Zweckmäßigerweise steht diese Führungsstange formschlüssig mit einer Steuerkulisse in Wirkverbindung.

Eine Folgekolbensteuervorrichtung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß eine bestimmte Bauform an hydrostatische Maschinen verschiedener Größe und Bauformen angebaut werden kann. Es muß lediglich beim Einbau der Abstand des Stellkolbens von der Schwenkachse des zu verstellenden Teiles der hydrostatischen Maschine derart gewählt werden, daß der zur Verfügung stehende Stellweg des Stellkolbens dem erforderlichen Schwenkwinkel des verschwenkbaren Teiles der hydrostatischen Maschine entspricht. Durch das Ineinanderschachteln der verschiedenen Bauteile wird für diese Folgekolbensteuereinrichtung nur ein geringer Einbauraum beansprucht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

In dem Zylinder 1 ist der Stellkolben 39 verschiebbar, wobei vor der einen Stirnfläche desselben ein Arbeitsraum 2 gebildet ist und vor der gegenüberliegenden Stirnfläche desselben ein Arbeitsraum 3 gebildet ist. Diese den Arbeitsraum 3 begrenzende Stirnfläche des Stellkolbens 39 fluchtet in der in der Zeichnung dargestellten, der Nullhublage der hydrostatischen Maschine zugeordneten Lage mit der Stirnfläche 5 des Zylinders 1. Dieses Fluchten der Stirnflächen einerseits des Stellkolbens 39 und andererseits der Stirnfläche 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 eingespannt. Die Druckplatte 8 weist einen napfartigen Fortsatz 10 auf, der eine Bohrung aufweist, in die ein Fortsatz 12 des Stellkolbens 39 hineinragt. An diesem Fortsatz 12 ist eine Anschlagplatte 11 befestigt, die gegen die Innenseite des napfartigen Fortsatzes 10 anliegt. Die Druckplatte 8 liegt gegen die Stirnfläche eines Federgehäuses 44 an, welches an den Zylinder 1 angeschraubt ist. Der Stellkolben 39 kann nach in der Zeichnung links verschoben werden, bis die Druckplatte 7 gegen den napfartigen Fortsatz 10 der Druckplatte 8 zum Anliegen kommt, wobei der Fortsatz 12 des Stellkolbens 39 in den Fortsatz 10 eindringt. Andererseits kann der Stellkolben 39 nach in der Zeichnung rechts verschoben werden, wobei der Fortsatz 12 über die Anschlagplatte 11 und den Fortsatz 10 die Druckplatte 8 mitnimmt. In der in der Zeichnung dargestellten Lage nehmen die Federn 9 ihre Lage geringster gespeicherter Energie ein, so daß dann, wenn kein Stellöldruck auf den Stellkolben 39 einwirkt, dieser unter der Wirkung der Federn 9 steht, und die in der Zeichnung dargestellte Lage einnimmt.

In dem Stellkolben 39 ist eine Bohrung 18 angeordnet, in der ein Steuerkolben 19 längs verschiebbar ist. Die Bohrung 18 weist drei Erweiterungsräume 20, 21 und 27 auf. In den Teil der Bohrung 18 zwischen den beiden Erweiterungen 20 und 21 mündet eine Bohrung 17, die auf der Außenseite des Stellkolbens 39 in eine Ausnehmung 16 desselben mündet. Die Erweiterung 21 steht mit einer Bohrung 22 in Verbindung, die in den Arbeitsraum 2 mündet, während die Bohrung 20 mit einer Bohrung 6 in Verbindung steht, die in den Arbeitsraum 3 mündet, wobei diese Mündung einer Bohrung J3 in der Druckplatte 7 gegenüber liegt, so daß der gesamte Innenraum des Federgehäuses 44 über die Bohrung 6 mit Druck beaufschlagt werden kann. Der Steuerkolben 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 weniger weit erstreckt als die Erweiterung 20 im Stellkolben 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 und dem Kopfteil 46 sowie schließlich in der Stirnfläche des Kopfteiles 46 mündet. Dieses Kopfteil 46 sowie der Bund 24 und der Bund 23 entsprechen in ihrem Außendurchmesser genau dem Innendurchmesser der Bohrung 18, so daß sie in diese abschließend einpassen. Im Zylinder 1 ist ein Anschluß 15 vorgesehen, der über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Leitung an eine ebenfalls nicht dargestellte Steuerdruckhilfspumpe angeschlossen ist. Wird durch den Anschluß 15 Steueröl unter einem vorgegebenen Steuerdruck in den Zylinder 1 eingeführt, so wird je nach der Relativlage des Steuerkolbens 19 gegenüber dem Stellkolben 39 das Steueröl in einen der Arbeitsräume 2 oder 3 geführt oder diese bleiben verschlossen, wenn der Steuerkolben 19 seine Neutralposition gegenüber dem Stellkolben 39 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 20 ab. Das durch die Bohrung 17 zufließende Steilöl fließt nunmehr durch die Bohrung 18 und deren Erweiterung 21 in den Kanal 22 und verdrängt dadurch den Stellkolben 39 aus dem Arbeitsraum 2, bis dieser der Verschiebung des Steuerkolbens 19 so weit gefolgt ist, daß er diesem gegenüber wieder die Neutralposition einnimmt. 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 zufließendes Steueröl fließt dadurch durch die Bohrung 18 und deren Erweiterung 20 und durch die Bohrung 6 in den Arbeitsraum 3 und verdrängt den Stellkolben 39 aus dieser in den Arbeitsraum 2. Dabei wird aus dem Arbeitsraum 2 Steilöl durch die Bohrung 22 und die Erweiterung 21 und die Bohrung 18 und die Erweiterung 27 und den Kanal 28 in eine Ausnehmung 40 geleitet, bis wiederum der Stellkolben 39 gegenüber dem Steuerkolben 19 seine Neutralposition einnimmt.

In dem Stellkolben 39 ist eine Bohrung 14 vorgesehen, in der ein Verbindungsglied angeordnet ist, das den Stellkolben 39 mit dem zu verstellenden Teil der hydrostatischen Maschine verbindet.

Weiterhin ist in dem Steuerkolben 19 eine Bohrung 29 vorgesehen, in die ein Zapfen 30 eingreift. Der Zapfen 30 ragt mit Spiel durch eine Ausnehmung 47 in dem Stellkolben 39 und ist mit der Führungsstange 34 mittels einer durch die Klemmschraube 32 festgezogenen Klemmschelle 31 verbunden. An der Klemmschelle 31 ist weiterhin ein Führungszapfen 33 angeordnet, der geeignet ist, in eine Führungsrinne einer in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Führungskulisse formschlüssig einzugreifen oder der mit einem in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Hebelsystem in Verbindung stehen kann, durch das die Führungsstange 34 willkürlich verschiebbar ist. Die Führungsstange 34 ist ihrerseits in zwei Lagern 35 und 36 im Gehäuse parallel zum Stellkolben 39 längs verschieblich gelagert und weist an ihrem Stirnende einen Taststift 37 auf, der gegen eine Steuerkulisse 38 anliegt, die mittels eines Ket-

tenzuges 49 um eine Achse 48 schwenkbar ist.

Die Wirkungsweise ist folgende: Wird die den Geber bildende Führungsstange 34 in ihrer Längsrichtung willkürlich verschoben, so wird der mit der Führungsstange 34 verbundene Zapfen 33 ebenfalls verschoben und nimmt den Steuerkolben 19 mit. Wird der Einrichtung Stellöl unter dem von einer Steuerhilfspumpe erzeugten Steuerdruck zugeführt, so folgt der Stellkolben 39 jeweils in der beschriebenen Weise dem Steuerkolben 19, wobei die Folgebewegung des Stellkolbens 39 auf das zu verstellende Teil der hydrostatischen Maschine übertragen wird. Wird nicht Steueröl unter Steuerdruck zugeführt, und wird die Führungsstange 34 verschoben, so kommt nach einer kleinen Totspielbewegung der Zapfen 30 mit der Innenwand der Ausnehmung 47 in dem Stellkolben 39 in Berührung und nimmt dadurch diesen rein mechanisch mit. Dabei wird der Steuerkolben 19 gegenüber dem Stellkolben 39 derart verschoben, daß jeweils aus dem Arbeitsraum 2 oder 3, in den der Stellkolben 39 hineinverschoben wird, aus dem geschilderten Kanalsystem das Steueröl zu der Ausnehmung 40 hin verdrängt werden kann, während andererseits in den Arbeitsraum 3 oder 2, aus dem sich der Stellkolben 39 entfernt, durch den Anschluß 15 Arbeitsflüssigkeit hineingesaugt wird. Um dies zu ermöglichen, ist in der Leitung zwischen der Steuerdruckhilfspumpe und dem Anschluß 15 ein Rückschlagventil angeordnet, welches öffnet, wenn in der Leitung Unterdruck auftritt.
Wird kein Steuerdruck erzeugt und wird die Führungsstange 34 in einer bestimmten Lage festgehalten, so wird jeweils in einem der Arbeitsräume 2 oder 3 Stellöl eingeschlossen, so daß der verschwenkbare Teil der hydrostatischen Maschine 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 35 und 36 überwinden, die Führungsstange 34 in eine mindest annähernd der Nullhublage der hydrostatischen Maschine entsprechenden Lage geführt wird, so wird durch die Federn 9 der Stellkolben 39 korrekt in die dieser Nullhublage entsprechende Lage gedrückt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Folgekolbensteuervorrichtung zum Verstellen des verstellbaren Teiles einer hydrostatischen Maschine (Pumpe oder Motor) mit einem Stellkolben, der in einem Zylinder verschiebbar ist, wobei vor jeder Stirnfläche des Stellkolbens in dem Zylinder ein Arbeitsraum gebildet ist, der über einen Steuerkolben mit der Steuerdruckpumpe oder mit einer drucklosen Ablaufleitung verbindbar ist, wobei der Steuerkolben in dem Stellkolben in einer zu dessen Achse koaxialen oder parallelen Bohrung angeordnet ist und mit einem willkürlich verstellbaren Geber in Wirkverbindung steht und wobei der Stellkolben mit dem Schwenkteil der zu verstellenden hydrostatischen Maschine verbunden ist, d a durch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (39) beiderseits gleich große Stirnflächen aufweist und daß auf diesen mindestens eine Feder (9) einwirkt, die auf diesen eine Kraft in Richtung auf die der Nullförderlage der hydrostatischen Maschine zugeordnete Lage ausübt und daß der Geber durch einen Zapfen (30), der durch eine Ausnehmung (47) des Stellkolbens (39) mit Spiel hindurchgreift, mit dem Steuerkolben (19) verbunden ist.

2. Folgekolbensteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber eine parallel zum Stellkolben (39) verschiebbar gelagerte Führungsstange (34) ist.

3. Folgekolbensteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder vorzugsweise 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber formschlüssig mit einer Steuerkulisse in Wirkverbindung steht.