DE1938135C3 - Vorrichtung zum stufenlosen Einstellen und Regeln des Hubvolumens von Hydromaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum stufenlosen Einstellen und Regeln de: Hubvolumens von Hydromaschinen (Hydraulikpumpen und -motoren) gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. In bekannter Weise erfolgt die stufenlose Einstellung und Regelung des Hubvolumens von Hydromaschinen durch Lageänderung des Rückführungsgliedes vom Verstellzylinder zum Steuerschieber. Die Lageänderung des Rückführungsgliedes erfolgt im allgemeinen von Hand. Eine programmierbare Regelung läßt sich mit dieser bekannten Vorrichtung mit den hierbei geforderten kurzen Einstellzeiten und Einstellgenauigkejten nicht erreichen, insbesondere, wenn bei der Einstellung noch weitere das Hubvolumen beeinflussende Größen wie der Druck und die Temperatur der Anlage oder die Drehzahl beispielsweise eines Hydromotors berücksichtigt werden sollen.

Bei einer bekannten Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist das elastische Rückkoppelungsglied U-förmig ausgebildet und mit dem einen Schenkel fest mit dem Schwenkglied der Hydromaschine verbunden, während der andere Schenkel mit dem elektrohydraulischen Verstärker in formschlüssiger Verbindung steht. Durch die U-förmige Ausbildung des elastischen Gliedes und dessen unmittelbare Kopplung mit dem Schwenkglied der Hydropumpe ist eine lineare Abhängigkeit der Verstellung des Schwenkgliedes von dem elektrischen Eingangssignal des elektrohydraulischen Verstärkers über dem gesamten Einstellbereich des Schwenkgliedes nicht zu gewährleisten.

Bei bekannten dreistufigen Servoventilen mit mechanischer Rückführung ist es bekannt, die Stellung des Steuerkolbens der dritten Stufe über ein elastisches Rückkoppelungsglied, das mit der Prallplatte der erstei Stufe fest und mit dem Steuerkolben der dritten Stufi formschlüssig verbunden ist, zur ersten Stufe rückzu führen. Durch eine solche Maßnahme läßt sich die Ver Stärkung der zweiten Stufe sehr hoch treiben und dami der Reibungseinfluß auf ein Kleinstmaß verringern. Ge maß eines nicht vorveröffentlichten älteren Vorschlag: erfolgt bei Axialkolbenmaschinen die Rückführung de Stellung des Schwenkgliedes zum Kolben des Steuer ίο ventils über einen doppelarmigen Hebel, wobei di( Lage der ortsveränderbaren Schwenkachse des Hebel: die Stellung des Schwenkgliedes festlegt.

Ferner ist es bekannt, die Lage des von einem elek trohydraulischen Verstärker angesteuerten Stellmotor! über eine mit dem elastischen Glied in Kraftschluß ste hende mit der Kolbenstange des Stellmotors verbünde ne Kurvenscheibe der ersten Verstärkerstufe rückzu führen. In diesem Falle müssen die Lagen des elektro hydraulischen Verstärkers zum Stellmotor genau fixieri werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zum stufenlosen Einstellen und Regeln des Hubvolumens von Hydromaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, bei der die Rück-

führungseinrichtung so ausgebildet ist, daß sie eine starre und weitgehend spielfreie und schnell ansprechende Rückkoppelung der Stellgröße gestattet, insbesondere bei Verwendung handelsüblicher Regelungselemente.

Nach der Erfindung wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch das Gehäuse einer verstellbaren Axialkolbenpumpe im Bereich der verstellbaren Schrägscheibe,

F i g. 2 einen Schnitt durch den Verstellzylinder mit aufgesetztem Aufnahmeteil für den Steuerschieber und das Drosselspaltregelungsorgan sowie für den Hebel der Rückführungseinrichtung,

F i g. 3 einen Schnitt durch den Steuerschieber,
F i g. 4 einen Schnitt durch das Drosselspaltregelungsorgan und

F i g. 5 den schematischen Aufbau der Regelvorrichtung.

In F i g. 1 ist mit 1 das Gehäuse der Hydraulikpumpe bzw. des -motors bezeichnet. In beiden Seiten des Gehäuses 1 sind Lagerbolzen 2 zur Lagerung der Schrägscheibe 3, die das Schwenkglied der Hydraulikpumpe bzw. des -motors bildet, befestigt. An der gabelförmigen Verlängerung 4 der Schrägscheibe 3 ist mittels Bolzen 3 die Verlängerung 6 der Kolbenstange 7 des Verstellzylinders 8 (F i g. 2) schwenkbar befestigt. Der Zylinderkörper 9 des Verstellzylinders ist in einer Bohrung 10 des Gehäuses 1 befestigt (F i g. 2) und der Zylinderraum U mittels des Deckels 12 nach außen abgeschlossen. An dem Ansatz 13 des Gehäuses 1 ist ein Aufnahmeteil 14 für den Steuerschieber 15 und das Drosselspaltregelungsorgan 16 sowie für die Halterung 17 des Hebels 18, befestigt. Das Drosselspaltregelungsorgan 16 bildet gemeinsam mit dem Steuerventil 15 den elektrohydraulischen Verstärker. Die Halterung 17 besteht aus einem Lagerbolzen 19 mit gabelförmiger Verlängerung 20 in deren Aussparung 21 der Hebel 18 mittels des Bolzens 22 schwenkbar befestigt ist. Auf dem Lagerbolzen 19 sind zwei Wälzlager 23, 24 unter Zwischenschaltung einer Abstandshülse 25 mittels der Mut-

ter 26 befestigt Die beiden Außenringe 23a, 24a sind in den Bohrungen 27, 28 in dem Aufnahmeteil 14 axial geführt. An dem Absatz 29 zwischen Bohrung 27 und 28 stützt sich ein Ring 30 ab, an dem sich wiederum Telierfedern 31 abstützen, die als Anlagefläche für das Wälzlager 23 dienen. Durch die Schraubhülse 32 in Verbindung mit den Telierfedern 31 ist der die Schwenkachse des Hebels 18 bildende Lagerbolzen 19 mit gabelförmiger Verlängerung 20 in axialer Richtung einstellbar. Die Haube 33 schützt die Schraubhülse 32 vor fremdem Eingriff. Der eine Baueinheit bildende Steuerschieber 15 weist ein zylindrisches Gehäuse 34 auf (F i g. 3), das mit der Schraube 35 in der Bohrung 36 des Aufnahmeteiles 14 festgelegt ist. Die Dichtungsringe 37 gewährleisten einen flüssigkeitsdichten Abschluß nach außen. An der Stirnfläche 38 des Abschlußdeckels 39 des Steuerschiebers stützt sich eine Druckfeder 40 ab (F i g. 2), die ein Druckstock 41 in Richtung der Kurvenbahn 42 des Hebels 18 belastet und dadurch das elastische Glied 43a der Prallplatte 43 (Fig.4) des Drosselspaltregelungsorgans 16 mit der Kurvenbahn 42 in Kraftschluß hai«. Die Prallplatte 43, die zwischen den beiden Düsen 44 und 45 angeordnet ist, ist an ihrem oberen Ende 46 an einem rohrförmigen Körper 47 befestigt, der mit dem Flansch 48 am Düsengehäuse 49 unter Zwischenschaltung der Dichtung 50 flüssigkeitsdicht befestigt ist. Am rohrförmigen Körper 47 ist ein Anker 51 eines Magneten 52 mit den Anker umgebenden elektrischen Wicklungen 53 befestigt. Der rohrförmige Körper 47 weist in dem Teilbereich 47a seiner axialen Erstreckung eine Querschnittsverengung auf, durch die er in der Art einer Rohrfeder wirkt. Die Düsenräume 54 55 stehen über Bohrungen 56, 57 im Düsengehäuse und Bohrungen 58, 59 im Aufnahmeteil 14 sowie durch Querbohrungen 60, 61 im Gehäuse 34 des Steuerschiebers 15 mit den Federräumen 62, 63 des Steuerschiebers in Verbindung. Ferner ist der Steuerraum 64 des Steuerschiebers über Querbohrungen 65 im Gehäuse 34 sowie über eine umlaufende Nut 66 und Steuerbohrungen 67, 68 im Aufnahmeteil 14 und Ansatz 13 des Gehäuses 1 mit dem Zylinderraum 11 verbunden. Der Zylinderraum 69 des Verstellzylinders steht über Bohrungen 70, 71 im Ansatz 13 und Aufnahmeteil 14 unmittelbar mit der nicht gezeigten Druckmittelquelle in Verbindung. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:
In der in F i g. 5 gezeigten Ausgangsstellung des Verstellzylinders 8 steht der Kolben 72 in der Mitte, so daß er in beiden Bewegungsrichtungen um den gleichen Betrag betätigbar ist. In dieser Stellung des Verstellzylinders steht das Schwenkglied 3 senkrecht im Pumpenbzw. Motorgehäuse 1. Dies entspricht einem Hubvolumen Null. Bei Eingabe eines elektrischen Signals in die den Anker 51 umgebenden Wicklungen 53 des Magneten 52 lenkt sich der Anker 51 um einen entsprechenden Betrag aus. Dadurch wird die mit dem Anker 51 verbundene Prallplatte 43 ebenfalls ausgelenkt, derart, daß sich der Abstand zwischen der einen Düse und der Prallplatte beispielsweise vergrößert und sich der Abstand zwischen der anderen Düse und der Prallplatte um den gleichen Betrag verkleinert. Da die beiden Düsenräume über den Filter 73 und den Konstantdrosseln 74 an einer gemeinsamen Druckmittelquelle Ps liegen, erhöht sich bei Abstandsverringerung zwischen Düse und Prallplatte in dem betreffenden Düsenraum der Druck und verringert sich bei Abstandsvergrößerung. Wird beispielsweise der Anker derart ausgelenkt, daß sich der Abstand zwischen Düse 44 und PrallDlatte verkleinert und sich entspiechend der Abstand zwischei Düse 45 und Prallplatte vergrößert, herrscht im Düsen raum 54 und dem mit dem Düsenraum über die Lei tungsabschnkte li, tu verbundene Federraum 62 de: Steuerschiebers 15 ein höherer Druck als im Düsen raum 55 und dem über die Leitungsabschnitte I2, I2 mit diesem verbundenen Federraum 63 des Steuer Schiebers 15. Durch die ungleiche Druckbeaufschlagunj der beiden Federräume 62, b3 verschiebt sich der mi seinen Enden mit diesen Räumen in korrespondieren der Verbindung stehende Steuerkolben 75 des Steuer Schiebers 15 unter Überwindung der Kraft der Fedei 76 in Richtung des Federraumes 63 und verbindet übei die Steuerkanten 77 den mit dem Zylinderraum 11 de: Verstellzyünders 8 in Verbindung stehenden Steuer raum 64 mit dem mit dem Tank T in Verbindung ste henden Steuerraum 78. Da der Zylinderraum 69 untei dem Druck der Druckmittelquelle Ps steht, verschieb sich der Kolben 72 mit Kolbenstange 7 in Richtung de; Zylinderraumes 11 und schwenkt hierbei das Schwenkglied um seine Schwenkachse 79 um einen entsprechenden Betrag aus.

Die Anstellbewegung des Kolbens 7 setzt sich so lange fort, bis über die von dem mit dem Kolben 7 gekoppelten Hebel 18 mit Kurvenbahn 42 und elastischen Glied 43a der Prallplatte 43 gebildete Rückführungseinrichtung, die Prallplatte entgegen der Magnetkrafi des Stellantriebes des Drosselspaltregelungsorgans wieder in ihre Nullstellung zurückgeführt ist, so daß durch die damit verbundene Druckgleichheit in den Düsenräumen 54, 55 und den mit diesen in Verbindung stehenden Federräumen 62, 63 des Steuerventils 15 der Steuerkolben 75 infolge der Federn 82,76 in die gezeigte Nullstellung zurückgeschoben wird und den Zylinderraum 11 des Verstellzyünders 8 hydraulisch blokkiert. Die Kopplung des Hebels 18 mit der Kolbenstange 7 des Verstellzylinders 8 erfolgt über das in der Sackbohrung 80 des Hebels 18 formschlüssig geführte kugelförmige Kopplungsglied 81 des mit dem Kolbenstangenauge 6 der Kolbenstange 7 verbundenen Bolzens 5. Die die Lageänderung des elastischen Gliedes 43a der Prallplatte 43 bewirkende Kurvenbahn 42 des Hebels 18 hat einen derartigen Verlauf, daß sich ihr Abstand zur Schwenkachse 5 des Hebels 18 von ihrem einen Ende 41a zu ihrem anderen Ende 41 b kontinuierlich verkleinert.

Wird durch ein entsprechendes in die den Anker 51 umschließenden Wicklungen 53 eingeleitetes elektrisches Signal der Anker derart magnetisiert, daß eine Auslenkung der Prallplatte 43 in Richtung der Düse 45 erfolgt und damit eine Drucket höhung im Düsen- und Federraum 55, 63 herbeigeführt, verschiebt sich der Steuerkolben 75 in Richtung des Federraumes 62 und stellt eine Verbindung zwischen der Druckmittelquelle Ps über die umlaufende Nut 84, den Steuerraum 64 sowie die Steuerleitung 85 mit dem Zylinderraum 11 des Verstellzylinders her. Durch die größere druckbeaufschlagte Fläche des Kolbens 72 im Zylinderraum 11 als im Zylinderraum 69 führt der Kolben 72 mit Kolbenstange 7 bei dieser Steuerstellung des Steuerschiebers 15 eine Bewegung in Richtung des Zylinderraumes 69 aus. Der Kolben 72 kommt zum Stillstand, sobald über die Rückführungseinrichtung die Prallplatte 43 wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt ist. Der Verstellweg des Verstellzyünders 8 ist außer der Größe des elektrischen Signals für den aus dem Magneten und dem Anker mit elektrischen Wicklungen bestehenden Verstellantrieb des DrosseknaItrpirpliinusnrCTanc vr\n

der Elastizität des mit der Prallplatte 43 verbundenen elastischen Gliedes 43a der Übersetzung des Hebels 18 und dem Verlauf der Kurvenbahn 42 abhängig. Die Ausgangs- bzw. Mittelstellung des Verstellzylinders wird bei einem elektrischen Signal Null, d. h., bei abgeschaltetem Verstellantrieb des Drosselspaltregelungsorgans durch entsprechende Verstellung der Schwenkkachse S des Hebels 18 mittels der Schraubhülse 32 einreguliert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum stufenlosen Einstellen und Regeln des Hubvolumens von Hydromaschinen (Hydropumpen und -motoren) unter Verwendung eines durch elektrische Eingangssignale gesteuerten elektrohydraiulischen Verstärkers, der mit dem Schwenkglied der Hydromaschine mittels eines elastischen Gliedes rückgekoppelt ist, dadurch ge kennzeichnet, daß das elastische Glied (43a) mit einem Hebel (18) zusammenwirkt, der einerseits mit dem Scfowenkglied (3) der Hydromaschine gekoppelt ist und andererseits mit einer Kurvenbahn (42) versehen ist, die vom freien Ende des elastischen Gliedes abgetastet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafli ein unter Federspannung (40) stehendes Druckstück (41) das elastische Glied (43a) an der Kurvenbiihn (42) hält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (18) mit dem Verstellzylinder (8, Z) gekoppelt ist und an einem Ende eine Sackbohrung (80) aufweist, in die ein mit der Kolbenstange (7) des Verstellzylinders (8) verbundenes kugelförmig ausgebildetes Kopplungsglied (5, 81) eingreift.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schwenkachse (S) des ein Teil der Rückführungseinrichtung bildenden Hebels (18) bildende Glied (22,17,19) einstellbar ausgebildet ist.