DE1776206C3 - Bei Druckmittelausfall wirksam werdende Steuereinrichtung für eine hydraulische Servokraftverstärkungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine bei Druckmittelausfall wirksam werdende Steuereinrichtung für eine hydraulische Servokraftverstärkungseinrichtung zum Verstellen des einstellbaren Teiles einer mittels der Servokraftverstärkungseinrichtung verstellbaren Maschine mit einer vorzugsweise mindestens annähernd im mittleren Teil des Verstellbereiches liegenden, bevorzugten Verstellage, insbesondere des einstellbaren Teiles einer bezüglich des Hubvolumens pro Umdrehung bis auf Nullhub und gegebenenfalls darüber hinaus verstellbaren hydrostatischen Maschine (Motor oder insbesondere Pumpe), wobei die Servokraftverstärkungseinrichtung an eine Hilfsdruckquelle angeschlossen ist und aus einem das Eingangssignal aufnehmenden Sleuerteil und einem in einem Arbeitszylinder verschiebbaren, mit dem einstellbaren Teil der Maschine verbundenen Arbeitskolben besteht, auf den mindestens eine Feder einwirkt, wobei die Feder ihre Lage geringster gespeicherter Energie einnimmt, wenn der Arbeitskolben diejenige Lage einnimmt, der der Nullhublage der hydrostatischen Maschine zugeordnet ist und die gespeicherte Energie der Feder ausreicht, den druckentlasteten Arbeitskolben zu verschieben, wobei auch bei fehlendem Druck der Hilfsdruckquelle eine Zuflußmöglich-

keit zu dem Arbeitszylinder erzielbar oder gegeben isl und wobei am Arbeitszylinder oder an dessen Gehäuse unmittelbar oder mittelbar mit der Feder zusammenwirkende Anschläge vorgesehen sind.

Für die über die Nullförderlage hinaus in beide Förderrichtungen verstellbare Pumpe eines hydrostatischen Getriebes ist eine Verstelleinrichtung bekannt, bei der ein mit dem verstellbaren Teil der Pumpe verbundener Kolben in einem doppeltwirkenden Zylinder verschiebbar ist, wobei der Kolben von einer HiJfspumpe beaufschlagt wird und zwischen diesen Kolben und die Hilfspumpe hintereinander zwei Steuerschieber geschaltet iind, von denen der eine bestimmt, weiche Seite des Kolbens von der Pumpe beaufschlagt wird und der andere das Maß der Beaufschlagung bzw. Entlastung bestimmt. Dieser Kolben ist mit Anschlagstücken verbunden, die mit einer vorgespannten Feder zusammenwirken, die die Lage ihrer geringsten gespeicherten Energie einnimmt, wenn der verstellbare Teil der Pumpe in die Nullförderlage verstellt ist. Diese Feder kann also den verstellbaren Teil der Pumpe in die Nullförderlage verschwenken, wenn die beiden Steuerschieber in solche Lage gestellt sind, daß zu beiden Druckräumen des Zylinders, in dem der Kolben verschiebbar ist, Arbeitsflüssigkeit drucklos zu- bzw. ablaufen kann. Diese Feder wirkt dauernd auf den verstellbaren Teil der Pumpe ein (GB-PS 877 343). Diese dauernde Einwirkung der Feder auf den verstellbaren Teil der Pumpe ist dann störend, wenn die Ausschwenklage der Pumpe von willkürlich gewählten, eingeregelten und eingesteuerten Steuerkräften bestimmt wird, da die Kraft der Feder sich mit diesen Steuerkräften überlagert und diese entweder verstärkt oder teilweise aufhebt und somit das Ergebnis der Steuerkräfte verfälscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, bei der die Feder beim Ausfall des Hilfsdruckes den verstellbaren Teil der Maschine in die vorgewählte Lage verstellt, wobei jedoch im Normalbetrieb der Maschine verhindert ist, daß die Kraft der Feder sich mit auf den verstellbaren Teil der Maschine einwirkenden Steuerkräften überlagert. Die bevorzugte Lage der Maschine kann dabei an einem Ende des Verstellweges liegen. Bei einer hydrostatischen Pumpe kann die bevorzugte Lage beispielsweise die NuIlförderlage der Pumpe sein, die von der Nullförderlage aus in nur einer Richtung zu einem Maximalhub verstellbar ist. Die bevorzugte Lage kann aber insbesondere auch im zumindest annähernd mittleren Bereich des Verstellweges liegen. Die bevorzugte Lage kann beispielsweise die Nullförderlage einer hydrostatischen Pumpe sein, die über die Nullförderlage hinaus in beide Förderrichtungen verstellbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, daß die Feder mit mindestens einem mit dem von der Hilfsdruckquelle erzeugten Druck beaufschlagten Kolben in Wirkverbindung steht, welcher in druckbeaufschlagtem Zustand die Feder von dem jeweils zugeordneten Anschlag abhebt.

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Dadurch wird erzielt, daß die Feder auf den Arbeitskolben nur bei drucklosem Zustand des Arbeitszylinders der Stelleinrichtung einwirkt, im Betrieb der Maschine jedoch wirkungslos gemacht ist, d. h., daß die Feder dann, wenn auf den Arbeitskolben der Stelleinrichlung ein Flüssigkeitsdruck wirkt, nicht auf den Arbeitskolben einwirkt, da sie von dem Anschlag über den sie auf Arbeitskolben wirkt, abgehoben ist. Die Tatsache daß die Feder im Betriebszustand der Maschine wirkungslos gemacht ist, ermöglicht es, eine sehr starke Feder zu wählen, deren Kraft mit Sicherheit ausreicht, um den verstellbaren Teil der Maschine in die bevorzugte Lage zu verstellen. Da im Betrieb der Maschine diese Feder unwirksam gemacht ist, kann auch bei einer starken Feder deren Kraft im Betrieb der Maschine keine störenden Einflüsse ausüben, beispielsweise die Steuerkräfte verfälschen. Deshalb ist man bei der Wahl der Feder nicht gezwungen, auf derartige Einflüsse, die während des Betriebes der Maschine stören könnten, Rücksicht zu nehmen.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß die Feder zwischen zwei (Hilfs-)Kolben angeordnet ist, welche sich in druckbeaufschlagtem Zustand gegeneinander abstützen und von denen sich bei drucklosem Zustand jeder unter der Kraft der Feder gegen einen zugeordneten Anschlag abstützt. Andererseits bestimmen die Anschläge am Gehäuse die Lage, in die die Feder den verstellbaren Teil der Maschine verschiebt, wenn kein Hilfsdruck auf den Arbeitskolben einwirkt.

Gemäß einer Weiterausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Feder nur mittelbar auf den Arbeitskolben einwirkt. Das ermöglicht, sie räumlich getrennt von dem Arbeitskolben anzuordnen, so daß eine Servokraftverstärkungseinrichtung ohne besonderen Aufwand so ausgestaltet werden kann, daß dann, wenn die Rückstellung in die bevorzugte Lage bei Ausfall des Hilfsdruckes nicht erforderlich oder nicht gewünscht ist, die Feder — gegebenenfalls mit dem oder den zugeordneten Kolben — nicht eingebaut wird, daß aber dann, wenn diese Rückstellung gewünscht ist, ohne besonderen zusätzlichen Aufwand oder irgendwelche baulichen Änderungen die Feder gemäß der Erfindung eingebaut werden kann.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch die Servokraftverstärkungseinrichtung, die zum Verstellen des verstellbaren Teils einer hydrostatischen Pumpe übe¹" die Nullförderlage hinaus dient, wobei die Feder auf ein mit dem verstellbaren Teil der Pumpe verbundenes Übertragungsglied und über dieses mittelbar auf den Arbeitskolben einwirkt;

F i g. 2 zeigt einen Blick auf den oberen Teil der Einrichtung gemäß Fig. 1, in einem anderen Betriebszustand;

F i g. 3 zeigt eine Servo-Kraftverstärkungseinrichtung für das Verstellen des verstellbaren Teils einer hydrostatischen, über die Nullförderlage hinaus in beide Richtungen verstellbaren Pumpe, wobei die Feder un- 6c mittelbar mit den Arbeitskolben verbunden ist;

F i g. 4 zeigt den linken Teil der Einrichtung gemäß F i g. 3 in einem anderen Betriebszustand.

Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Servokraftverstärkungseinrichtung ist das Verstellteil 93 in dem Zylinder 90 längsverschiebbar. Beide Seiten des Zylinders 90 sind über je einen Kanal 92 mit dem Anschluß 91 verbunden, der über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Leitung mit der in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Hilfsdruckpumpe verbunden ist. Auf die beiden Stirnflächen 95 des Verstellteiles 93 wirkt somit stets der gleiche Dru.k, so daß die Lage des Verstellteils 93 unabhängig vom Flüssigkeitsdruck ist.

In einer Längsbohrung 97 des Verstellteiles 93 sind zwei Kolben 94 längs verschiebbar gelagert, wobei die Längsverschiebung jedes Kolbens 94 durch einen Anschlagring 102 begrenzt ist. Zwischen den beiden Kolben 94 ist die vorgespannte Feder 98 eingespannt. Der Raum 103 zwischen den beiden Kolben 94 ist durch eine Bohrung 104 mit dem dnjckfreien Raum, in dem das Zahnrad 106 angeordnet ist, verbunden. Jeder Kolben 94 ist mit einem Anschlagstift 99 versehen, der gegen einen Anschlagstopfen 100 anliegen kann, wobei der Anschlagstopfen 100 mit Gewinde versehen ist und daher beliebig tief in den Gehäusedeckel 96 eingeschraubt werden kann und mittels einer Kontermutter /Of in jeder beliebigen Lage festgesetzt werden kann. Damit kann auch jede beliebige Lage für die Anschlagstifte 99 und damit für die Kolben 94 gewählt werden.

Das Verstellteil 93 ist mit einer Verzahnung 105 versehen, die mit der Verzahnung des Zahnrades 106 kämmt. Das Zahnrad 106 sitzt auf der Welle 107, die mit dem Schwenkteil der hydrostatischen Pumpe starr verbunden ist. Die Verzahnung des Zahnrades 106 kämmt andererseits mit der Verzahnung 121 der Servokraftverstärkungseinrichtung, deren Steuerkolber. 111 mit einer in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Geber-Steuervorrichtung verbunden ist. Im Gehäuse

108 ist auf der dem Zylinder 90 gegenüberliegenden Seite der Zylinder 109 angeordnet, in dem ein Arbeitskolben 110 verschiebbar ist. Der Steuerkolben 111 ist wiederum in diesem Arbeitskolben 110 längsverschiebbar gelagert. Vor dem Deckel 112 des Arbeitszylinders

109 ist ein Arbeitsraum 113 gebildet und vor dem Dekkel 114 ist ein weiterer Arbeitsraum 115 gebildet, der mit einem Anschluß 116 in Verbindung steht, an den eine in der Zeichnung nicht dargestellte Leitung zu der in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Hilfsdruckpumpe angeschlossen ist. Von dem Arbeitsraum 115 führt ein Kanal 117 zu der Bohrung 118, in der der Steuerkolben 111 verschiebbar angeordnet ist. Der Steuerkolben 111 weist einen Bund 119 auf, der einer Erweiterung in der Bohrung 118 gegenüberliegt und je nach der Verschiebelage des Steuerkolbens 111 in dem Arbeitskolben 110 entweder eine Verbindung zwischen dem Kanal 117 und dem Kanal 89, der vor die in der Zeichnung rechte Stirnseite des Arbeitskolbens 110 führt, herstellt, oder eine Verbindung zwischen dem Kanal 89 und dem drucklosen Ablaufkanal 120 herstellt. Damit ist eine Folgesteuerung gegeben, so daß der Arbeitskolben 110 jeweils der Lage des Steuerkolbens 111 folgt.

Solange auf die Einrichtung ein Hilfsdruck einwirkt, sind die Stirnflächen beider Kolben 94 von diesem Hilfsdruck beaufschlagt, so daß die Kolben 94 von diesem Hilfsdruck gegen die Kraft der Feder 98 zusammengedrückt werden, bis sie mit der Stirnseite ihrer Kolbenmäntel aneinanderliegen, wie in F i g. 2 dargestellt. In dieser Lage sind sie zwischen den Anschlägen 102 beliebig längs verschiebbar und üben somit keine Kraft auf den Verstellteil 93 aus. Sobald jedoch der Hilfsdruck ausfällt, drückt die Feder 98 die beiden Kolben 94 auseinander, bis diese gegen die Anschlagringe 102 zum Anliegen kommen (F i g. 1). Damit liegen dann auch die Anschlagstifte 99 gegen die Anschlagstopfen 100 an und bestimmen damit die Lage des Verstellteiles

93 und damit auch die Lage des Zahnrades 106, so daß bei Ausfall des Hilfsdrucke.s mittels der Feder 98 über das Verstellteil 93 und das Zahnrad 106 die Welle 107 des verstellbaren Teils der Pumpe in deren bevorzugte Lage verstellt wird.

Bei der in den F i g. 3 und 4 darges'elltcn Servokraftverstärkungseinrichtung ist in dem Zylinder 60 ein Arbeitskolben 61 verschiebbar, wobei innerhalb desselben ein Teil 62 längsverschiebbar gelagert ist. Sowohl der Arbeitskolben 61 selbst, als auch der Teil 62 sind mit einer Verzahnung 65 versehen, wobei beide Verzahnungen mit dem Zahnrad 66 kämmen. Durch den Hilfsdruck wird der Arbeitskolben 61 und das Teil 62 derart gegeneinander verspannt, daß die beiden Teilverzahnungen 65 ohne Spiel an den Flanken mit dem Zahnrad 66 kämmen. Das Zahnrad 66 ist starr verbunden mit der Welle 67, welche starr mit dem verstellbaren Teil der zu verstellenden hydrostatischen Pumpe verbunden ist. In dem Teil 62 ist ein Steuerkolben 63 in einer Bohrung verschiebbar gelagert. An den Zylinder 60 ist ein Anschluß 64 für eine in der Zeichnung nicht dargestellte Leitung angeschlossen, die zu einer ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellten Hilfsdruckpumpe führt. Durch den Anschluß 64 fließt die von der Hilfsdruckpumpe geförderte Druckflüssigkeit zu dem Zylinder 60 in den vor dessen Deckel 89 gebildeten Raum. Von der diesem Raum zugewandten Stirnfläche des Arbeitskolbens 61 führt eine Bohrung 71 zu einem Ringraum in der Bohrung, in der der Steuerkolben 63 verschiebbar gelagert ist. Ein Bund 72 an dem Steuerkolben 73 steuert die Kanten zu einem Ringraum, der mit einer Bohrung 7 verbunden ist, die zu dem Raum vor der in der Zeichnung linken Stirnfläche des Arbeitskolbens 61 führt. Durch den Bund 72 kann somit eine Verbindung zwischen der Bohrung 71 und der Bohrung 7 hergestellt werden. Steuert der Bund 72 nach der anderen Seite aus, so stellt er eine Verbindung zwischen der Bohrung 7 und dem drucklosen Ablaufkanal 73 her. Der Druckraum vor der in der Zeichnung linken Stirnfliiche des Arbeitskolbens 61 ist durch einen Deckel 70 verschlossen. Der Arbeitskolben 61 weist einen Fortsatz 69 auf, der eine Anschlagringfläche 79 aufweist und an dessen freiem Ende zwei Kontermuttern 80 einstellbar angeordnet £ind. Gegen die Kontermuttern 80 ist ein Kolbenstopfen 87 abgestützt. Auf den Deckel 70 ist weiterhin ein Federgehäuse 76 aufgeschraubt, das an seinem in der Zeichnung linkem Ende einen Anschlagring 77 aufweist, der durch einen Segering 78 gehaltert ist. In denn Fortsatz 69 ist weiterhin ein Kanal 85 vorgesehen, der die beiden Druckräume 82 und 86 miteinander verbindet. Der Kanal 85 ist durchgebohrt und an seinem Ende durch einen Stopfen 8 verschlossen. In dem Druckraum 82 mündet ein Kanal 81, der mit dem Anschluß 68 für eine zu der Hilfsdruckpumpe führende, in der Zeichnung nicht dargestellte Leitung vorgesehen

ίύ ist. Der Deckel 70 weist einen Deckelfortsatz 88 auf, der in den Hilfskolben 83 hineinragt, während in den Hilfskolben 84 der Kolbenstopfen 87 hineinragt. Zwischen den beiden Hilfskolben 83 und 84 ist die Feder 122 eingespannt. Unter dem durch den Anschluß 68 zugeleiteten Druck der Hilfsdruckpumpe, der sich durch den Kanal 81 in den Druckraum 82 und von dort über den Kanal 85 in den Druckraum 86 fortpflanzt, wird der Hilfskolben 83 von dem Deckelfortsatz 88 fortgedrückt und der Hilfskolben 84 von dem Kolbenstopfen 87 fortgedruckt, so daß die beiden Hilfskolben 83 und 84 gegen die Kraft der Feder 122 so weil zusammengedrückt werden, bis sie gegeneinander anliegen. In dieser, in Fi g. 4 dargestellten Lage, ist der Fortsatz 69 des Arbeitskolbens 61 und damit dieser selbst verschiebbar, ohne daß die Feder 122 irgendeinen Einfluß auf diese Verschiebung ausüben würde, da die Feder 122 mit den beiden Hilfskolben 83 und 84 frei verschiebbar ist. Fällt der Druck der Hilfsdruckpumpe aus, so drückt jedoch die Feder 122 die beiden Hilfskolben 84 und 83 auseinander, bis der Hilfskolben 84 gegen den Anschlagring 77 und bis der Hilfskolben 83 gegen den Boden des Federgehäuses 76 anliegt. Der Hilfskolben 83 drückt dabei, wie in F i g. 3 dargestellt, gegen die Anschlagringfläche 79 an dem Fortsatz 69 bis der Kolbenstopfen 87 an der Innenseite des Hilfskolben 84 zum Anliegen kommt und die Feder 122 sich so weit wie möglich entspannt hat. In dieser Lage nimmt der Arbeitskolben 61 und mit diesem das Zahnrad 66 und die Welle 67 die Lage ein. in der die hydrostatische Pumpe in die bcvorzugte Lage. d. h. in die Nullförderlage geschwenkt ist. Um diese Lage, in die das Zahnrad 66 durch die Kraft der Feder 22 verstellt wird, genau einstellen zu können, kann einerseits das Federgehäuse 76 auf dem Gewinde des Deckels 70 eingestellt werden und andererseits können die Kontermuttern 80 eingestellt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Bei Druckmittelausfall wirksam werdende Steuereinrichtung für eine hydraulische Servokraftverstärkungseinrichtung zum Verstellen des einstellbaren Teiles einer mittels der Servokraftverstelleinrichtung verstellbaren Maschine mit einer vorzugsweise zumindest annähernd im mittleren Bereich des Verstellbereiches liegenden bevorzugten Verstellage, insbesondere des einstellbaren Teiles einer bezüglich des Hubvolumens pro Umdrehung bis auf Nullhub und gegebenenfalls darüber hinaus verstellbaren hydrostatischen Maschine (Motor oder insbesondere Pumpe), wcbei die Servokraftverstärkungseinrichtung an eine Hilfudruckquelle angeschlossen ist und aus einem das Eingangssignal aufnehmenden Steuerteil und einem in einem Arbeitszylinder verschiebbaren, mit dem einstellbaren Teil der Maschine verbundenen Arbeitskolben besteht, auf den mindestens eine Feder einwirkt, wobei die Feder ihre Lage geringster, gespeicherter Energie einnimmt, wenn der Arbeitskolben diejenige Lage einnimmt, die der Nullhublage der hydrostatischen Maschine zugeordnet ist, und die gespeicherte Energie der Feder ausreicht, den druckentlasteten Arbeitskolben zu verschieben, wobei auch bei fehlendem Druck der Hilfsdruckquelle eine Zuflußmöglichkeit zu dem Arbeitszylinder erzielbar oder gegeben isl und wobei am Arbeitszylinder oder an dessen Gehäuse unmittelbar mit der Feder zusammenwirkende Anschläge vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (98, 122) mit mindestens einem mit dem von der Hilfsdruckquelle erzeugten Druck beaufschlagten Kolben (83, 84, 94) in Wirkverbindung steht, welcher in druckbeaufschlagtem Zustand die Feder (98, 122) von dem jeweils zugeordneten Anschlag abhebt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (98) zwischen zwei Kolben (94) angeordnet ist, welche sich in druckbeaufschlagtem Zustand gegeneinander abstützen und von denen sich bei drucklosem Zustand jeder unter der Kraft der Feder (98) gegen einen ihm zugeordneten Anschlag (102) abstützt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (98) mittelbar auf den Arbeitskolben einwirkt.