DE19653165C1 - Adjustment device for adjusting delivery of axial piston pump - Google Patents
Adjustment device for adjusting delivery of axial piston pumpInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des Fördervolumens einer Axialkolbenpumpe, insbesondere in Schiefachsenbauweise.The invention relates to an adjusting device for adjusting the delivery volume Axial piston pump, especially in a sliding axis design.
Eine Verstelleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist z. B. aus der DE 36 21 302 A1 bekannt. Die aus dieser Druckschrift hervorgehende Verstelleinrichtung umfaßt einen mit einem Steuerspiegelkörper der Axialkolbenpumpe über einen Stellzapfen kraftschlüssig verbundenen Stellkolben, welcher in mehreren Hülsen teleskopartig beweglich ist. Der Stellkolben weist zwei Steuerflächen auf, an welchen der Stellkolben mit unter unterschiedlichem Druck stehenden Druckmedien beaufschlagt wird. Eine Kraftdifferenz zwischen den Steuerflächen bewirkt eine hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens, so daß der Stellkolben verschoben und das Fördervolumen der Axialkolbenpumpe hydraulisch verstellt wird.An adjusting device according to the preamble of claim 1 is such. B. from DE 36 21st 302 A1 known. The adjustment device resulting from this document includes one with a control mirror body of the axial piston pump via an adjusting pin non-positively connected control piston, which telescopically in several sleeves is mobile. The actuating piston has two control surfaces on which the actuating piston with pressurized media under different pressure. A Force difference between the control surfaces causes a hydraulic control of the Adjusting piston so that the adjusting piston is displaced and the delivery volume of the Axial piston pump is hydraulically adjusted.
Die hydraulisch arbeitende Verstelleinrichtung wird in der Regel aus der Hochdruckleitung der Axialkolbenpumpe gespeist. Dabei stellt sich jedoch das Problem, daß in der Nähe der Null-Position des Stellkolbens, in welcher die Axialkolbenpumpe ohne oder mit sehr geringem Fördervolumen arbeitet, der in der Hochdruckleitung von der Axialkolbenpumpe aufgebaute Förderdruck nicht ausreicht, um die hydraulische Verstelleinrichtung aus dieser Null-Position in Richtung auf ein größeres Fördervolumen auszuschwenken. Diesem Problem wird in der Praxis dadurch begegnet, daß das minimale Fördervolumen der Axialkolbenpumpe auf einen für die hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens ausreichenden Wert begrenzt wird oder daß eine Hilfsdruckversorgung vorgesehen wird, die die Verstelleinrichtung mit einem externen Hilfsdruck versorgt, wenn der in der Hochdruckleitung der Axialkolbenpumpe herrschende Förderdruck unter einen für die hydraulische Ansteuerung der Verstelleinrichtung ausreichenden Wert absinkt. Eine Begrenzung des minimalen Fördervolumens der Axialkolbenpumpe mit Rücksicht auf die hydraulische Ansteuerbarkeit der Verstelleinrichtung ist insofern nachteilig, als der Verstellbereich der Axialkolbenpumpe somit nach unten begrenzt ist und ein Leerlaufbetrieb ohne oder mit vernachlässigbar geringer Förderleistung nicht möglich ist. Eine externe Hilfsdruckversorgung ist ebenfalls nachteilig, da ein Hilfsdrucksystem mit einer zusätzlichen Hilfsdruckpumpe vorzusehen ist, was den Aufwand erheblich erhöht.The hydraulic adjustment device is usually made from the high pressure line the axial piston pump. However, the problem arises that near the Zero position of the control piston in which the axial piston pump with or without low delivery volume that works in the high pressure line from the axial piston pump built up delivery pressure is not sufficient to the hydraulic adjustment device from this Swing out the zero position in the direction of a larger delivery volume. This The problem is countered in practice by the fact that the minimum funding volume of the Axial piston pump to one for the hydraulic control of the actuating piston sufficient value is limited or that an auxiliary pressure supply is provided, which supplies the adjustment device with an external auxiliary pressure if the in the High pressure line of the axial piston pump prevailing delivery pressure below one for the hydraulic control of the adjusting device decreases sufficient value. A Limitation of the minimum delivery volume of the axial piston pump considering the Hydraulic controllability of the adjustment device is disadvantageous in that the Adjustment range of the axial piston pump is therefore limited down and one No-load operation without or with negligibly low delivery capacity is not possible. An external auxiliary pressure supply is also disadvantageous, since an auxiliary pressure system with an additional auxiliary pressure pump is to be provided, which increases the effort considerably.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des Fördervolumens einer Axialkolbenpumpe anzugeben, welche hydraulisch geregelt arbeitet und ein Ausschwenken aus der Null-Position, in welcher die Axialkolbenpumpe ohne oder mit minimalem Fördervolumen arbeitet, ohne zusätzliche Hilfsdruckversorgung ermöglicht.The invention is therefore based on the object of an adjustment device for adjustment of the delivery volume of an axial piston pump, which is hydraulically controlled works and swings out of the zero position, in which the axial piston pump works without or with minimal delivery volume, without additional auxiliary pressure supply enables.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.The object is in connection with the characterizing features of claim 1 solved with the generic features.
Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung umfaßt eine Vorsteuerung mit einem z. B. elektrisch ansteuerbaren Steuerventil, das den Stelldruck aus dem in der Hochdruckleitung herrschenden Förderdruck gewinnt. Ferner ist eine Ausschwenkfeder vorgesehen, die von dem Stellkolben kurz vor dem Erreichen seiner Null-Position, in welche die Axialkolbenpumpe ohne oder mit minimalem Fördervolumen arbeitet, vorgespannt wird. Die Vorspannung der Ausschwenkfeder ist so bemessen, daß die Ausschwenkfeder den Stellkolben beim Ausschwenken aus der Null-Position so weit verschiebt, bis der von der Axialkolbenpumpe in der Hochdruckleitung aufgebaute Förderdruck für die hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens ausreicht. Außerhalb eines Bereichs in der Nähe der Null-Posi tion des Stellkolbens wird der Stellkolben durch die Ausschwenkfeder nicht beaufschlagt und die Stellkolbenposition folglich durch die Ausschwenkfeder nicht beeinflußt. Die Ansteuerung des Stellkolbens erfolgt in diesem Bereich vielmehr ausschließlich hydraulisch, wobei die Stellkraft durch den durch das Steuerventil vorgegebenen Stelldruck bestimmt ist, während die Rückstellkraft durch den in der Hochdruckleitung herrschenden Förderdruck gegeben ist. Auf diese Weise wird der Stellkolben durch die Ausschwenkfeder beim Ausschwenken aus der Null-Position stets so weit ausgeschwenkt, daß der von der Axialkolbenpumpe erzeugte Förderdruck für die hydraulische Ansteuerung der Verstelleinrichtung ausreicht. Eine externe Hilfsdruckversorgung ist nicht erforderlich. The adjusting device according to the invention comprises a pilot control with a z. B. Electrically controllable control valve that sets the signal pressure in the high pressure line prevailing delivery pressure wins. Furthermore, a swing-out spring is provided by the actuating piston shortly before reaching its zero position, in which the Axial piston pump works with no or minimal delivery volume, is preloaded. The bias of the swing-out spring is dimensioned so that the swing-out spring Moving the adjusting piston when swiveling out of the zero position until the of the Axial piston pump delivery pressure built up in the high pressure line for the hydraulic Activation of the control piston is sufficient. Outside an area near the zero posi tion of the control piston is not the control piston by the swing-out spring acted upon and therefore the position of the actuating piston not by the swing-out spring influenced. The control of the actuating piston takes place in this area exclusively hydraulic, the actuating force being controlled by the control valve predetermined signal pressure is determined, while the restoring force by the in the High pressure line prevailing delivery pressure is given. In this way the Adjusting piston by the swing-out spring when swinging out of the zero position always like this swung out far that the delivery pressure generated by the axial piston pump for the hydraulic control of the adjustment device is sufficient. An external one Auxiliary pressure supply is not required.
Die Ansprüche 2 bis 10 beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.Claims 2 to 10 contain advantageous developments of the invention.
Im Anspruch 2 kann ein Ventilkolben des Steuerventils gegen eine Rückstellfeder beweglich sein und sich die Rückstellfeder an einem mit einem Verstellglied verstellbaren Stützelement abstützen, wobei das Stützelement durch die Ausschwenkfeder an dem Verstellglied in Anlage gehalten wird. Dabei kommt der Ausschwenkfeder neben der vorstehend beschriebenen Funktion des Ausschwenkens aus der Null-Position die zusätzliche Funktion einer Anlagefeder zu, die das Stützelement an dem Verstellglied in Anlage hält. Entsprechend Anspruch 3 kann das Stützelement ein Federteller und das Verstellglied z. B. ein Gewindebolzen sein.In claim 2, a valve piston of the control valve against a return spring be movable and the return spring on an adjustable with an adjusting member Support the support element, the support element by the swing-out spring on the Actuator is held in the system. The swing-out spring comes next to the the above-described function of swinging out of the zero position additional function of a system spring to which the support element on the adjusting member Plant holds. According to claim 3, the support element can be a spring plate and that Actuator z. B. be a threaded bolt.
Das Rückkopplungselement kann entsprechend Anspruch 4 eine Rückkopplungsfeder sein, die zwischen einem mit dem Ventilkolben kraftschlüssig verbundenen zweiten Federteller und dem Stellkolben eingespannt ist.The feedback element can be a feedback spring according to claim 4, the between a second spring plate non-positively connected to the valve piston and the actuating piston is clamped.
Die Ausschwenkfeder kann entsprechend Anspruch 5 zwischen einem Anschlagelement und dem Stützelement eingespannt sein, wobei der Stellkolben kurz vor Erreichen seiner Null-Position am Anschlagelement anschlägt und diese so mitführt, daß die Ausschwenkfeder vorgespannt wird. Solange der Stellkolben an dem Anschlagelement nicht anschlägt, ist die Bewegung des Stellkolbens von der Ausschwenkfeder vollkommen unbeeinflußt. Entsprechend Anspruch 6 kann das Anschlagelement die Rückkopplungsfeder koaxial umschließen und entsprechend Anspruch 7 kann die Ausschwenkfeder ihrerseits das Anschlagelement koaxial umschließen. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung erzielt.The swing-out spring can according to claim 5 between a stop element and the support element can be clamped, the actuating piston shortly before reaching it Strikes zero position on the stop element and carries it so that the Swinging spring is biased. As long as the adjusting piston on the stop element does not stop, the movement of the adjusting piston from the swing-out spring is complete unaffected. According to claim 6, the stop element Feedback spring coaxially enclose and according to claim 7, the Swing-out spring in turn enclose the stop element coaxially. This will make one achieved particularly compact design of the adjustment device according to the invention.
Entsprechend Anspruch 8 kann das Anschlagelement besonders vorteilhaft als Hohlzylinder mit einer angeformten Auflagefläche zur Auflage der Ausschwenkfeder und einer ebenfalls angeformten Anschlagfläche für den Anschlag des Stellkolbens ausgebildet sein. Dabei kann der Bereich, in welchem die Ausschwenkfeder auf die Stellkolbenposition Einfluß hat, durch eine Variation der axialen Länge des Anschlagelements variiert werden. Je nach den Gegebenheiten der von der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung angesteuerten Axialkolbenpumpe und dem von der Axialkolbenpumpe erzeugten Förderdruck kann der Bereich, in welchem die Ausschwenkfeder den Stellkolben beaufschlagt, unterschiedlich zu bemessen sein. Eine Anpassung der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung an die Gegebenheiten der Axialkolbenpumpe ist dabei in einfacher Weise durch eine Variation der Länge des hohlzylinderförmigen Anschlagelements möglich, so daß die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung in einfacher Weise für unterschiedliche Axialkolbenpumpen aus- oder umgerüstet werden kann.According to claim 8, the stop element can be particularly advantageous as Hollow cylinder with a molded support surface for supporting the swing-out spring and an also integrally formed stop surface for the stop of the actuating piston be. The area in which the swing-out spring moves to the actuating piston position Influence can be varied by varying the axial length of the stop element. Depending on the circumstances of the adjustment device according to the invention controlled axial piston pump and that generated by the axial piston pump Delivery pressure can be the range in which the swing-out spring adjusts the actuating piston charged to be dimensioned differently. An adaptation of the invention Adjustment device to the circumstances of the axial piston pump is simpler Way by varying the length of the hollow cylindrical stop element possible, so that the adjusting device according to the invention for different axial piston pumps can be equipped or converted.
Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung ist in besonderer Weise aber nicht ausschließlich für Axialkolbenpumpen in Schiefachsenbauweise, insbesondere in Schwenkschlittenbauweise, gemäß Anspruch 10 geeignet. Dabei greift der Stellkolben über einen Stellzapfen an dem Steuerspiegelkörper der Axialkolbenpumpe an.The adjustment device according to the invention is in a special way but not exclusive for axial piston pumps with a sliding axis design, especially in Swivel carriage design, suitable according to claim 10. The control piston overlaps an adjusting pin on the control mirror body of the axial piston pump.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:Below is a preferred embodiment of the invention with reference described in more detail on the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Axialkolbenpumpe in Schwenkschlittenbauweise, die mit einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung ausgerüstet ist; Figure 1 is an axial section through an axial piston pump in swivel slide design, which is equipped with an adjusting device according to the invention.
Fig. 2 einen Schnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung in vergrößerter Darstellung; und FIG. 2 shows a section through the exemplary embodiment of an adjusting device according to the invention shown in FIG. 1 in an enlarged representation; and
Fig. 3 ein hydraulisches Prinzipschaubild der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung. Fig. 3 is a hydraulic schematic diagram of the adjustment device according to the invention.
Die in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Axialkolbenpumpe 1 ist in Schiefachsenbauweise, genauer in Schwenkschlittenbauweise, ausgebildet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Axialkolbenpumpen 1 in Schiefachsenbauweise oder Schwenkschlittenbauweise beschränkt, sondern auch zum Ansteuern von Axialkolbenpumpen 1 in anderer Bauweise in gleicher Weise geeignet. The axial piston pump 1 shown in longitudinal section in FIG. 1 is designed in a sliding axis design, more precisely in a swivel carriage design. However, the invention is not limited to axial piston pumps 1 in a sliding axis construction or swivel slide construction, but is also suitable for controlling axial piston pumps 1 in a different construction in the same way.
Die Axialkolbenpumpe 1 umfaßt eine in einem Gehäuse 2 in Wälzlagern 3 und 4 drehbar gelagerte Triebwelle 5, an welcher ein Triebwellenflansch 6 angeformt ist. Das Gehäuse 2 umschließt eine Zylindertrommel 7, in welcher mehrere Zylinderbohrungen 8 und 9 auf einem Teilkreis gleichmäßig verteilt vorgesehen sind. In den Zylinderbohrungen 8 und 9 sind Kolben 10 und 11 bewegbar geführt, die sich an ihren Kugelköpfen 12 bzw. 13 in sphärischen Lagern 14 bzw. 15 des Triebwellenflansches 6 abstützen. Die Zylindertrommel 7 ist über einen Mittelzapfen 16 in dem Triebwellenflansch 6 gelagert, wobei der Kugelkopf 17 des Mittelzapfens 16 in dem sphärischen Lager 18 des Triebwellenflansches 6 gelagert ist.The axial piston pump 1 comprises a drive shaft 5 rotatably mounted in a housing 2 in roller bearings 3 and 4 , on which a drive shaft flange 6 is formed. The housing 2 encloses a cylinder drum 7 in which a plurality of cylinder bores 8 and 9 are evenly distributed over a pitch circle. Pistons 10 and 11 are movably guided in the cylinder bores 8 and 9 and are supported on their ball heads 12 and 13 in spherical bearings 14 and 15 of the drive shaft flange 6 . The cylinder drum 7 is mounted in the drive shaft flange 6 via a central pin 16 , the ball head 17 of the central pin 16 being mounted in the spherical bearing 18 of the drive shaft flange 6 .
Die Zylindertrommel 7 stützt sich über einen in bekannter Weise mit Steuernieren versehenen Steuerspiegelkörper 19 an der in dem Gehäuse 20 der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 21 gebildeten Gleitfläche 22 ab und ist über eine Feder 25 gegen diese vorgespannt.The cylinder drum 7 is supported by a control mirror body 19 , which is provided with control kidneys in a known manner, on the sliding surface 22 formed in the housing 20 of the adjusting device 21 according to the invention and is prestressed against it by a spring 25 .
Das Fördervolumen ist in an sich bekannter Weise durch Verschwenken der Mittelachse der Zylindertrommel 7 gegen die Mittelachse der Triebwelle 6 verstellbar. Dabei ist das maximale Fördervolumen bzw. das minimale Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 durch einen von außen verstellbaren Gewindebolzen 23 bzw. 24 einstellbar.The delivery volume can be adjusted in a manner known per se by pivoting the central axis of the cylinder drum 7 against the central axis of the drive shaft 6 . The maximum delivery volume or the minimum delivery volume of the axial piston pump 1 can be adjusted by an externally adjustable threaded bolt 23 or 24 .
Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung 21 umfaßt einen genauer aus Fig. 2 zu ersehenden Stellkolben 30, in welchen ein Stellzapfen 31 eingesetzt ist, der mit dem Steuerspiegelkörper 19 in kraftschlüssiger Verbindung steht. Bei Axialkolbenpumpen 1 in anderer Bauweise steht der Stellkolben 30 in entsprechender Weise mit anderen das Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 festlegenden Stellgliedern, die z. B. eine Schräg- oder Taumelscheibe beaufschlagen, in Verbindung.The adjusting device 21 according to the invention comprises an adjusting piston 30 , which can be seen more precisely from FIG. 2, in which an adjusting pin 31 is inserted, which is in a non-positive connection with the control mirror body 19 . In the case of axial piston pumps 1 in a different design, the actuating piston 30 stands in a corresponding manner with other actuators which determine the delivery volume of the axial piston pump 1 and which, for. B. act on a swashplate or swashplate, in connection.
Die Bolzen 56 und 57 dienen zur Verbindung der Verstelleinrichtung 21 mit der anzusteuernden Axialkolbenpumpe 1. The bolts 56 and 57 are used to connect the adjusting device 21 to the axial piston pump 1 to be controlled.
Der Stellkolben 30 ist in einer als Stufenbohrung ausgebildeten Stellkolben-Bohrung 32 axial bewegbar und weist eine erste Steuerfläche 33 auf, die eine erste Druckkammer 34 abschließt. Die erste Druckkammer 34 ist über eine nicht dargestellte Verbindungsleitung mit der Hochdruckleitung der Axialkolbenpumpe 1 verbunden, so daß die erste Steuerfläche 33 mit dem in der Hochdruckleitung der Axialkolbenpumpe 1 herrschenden Förderdruck beaufschlagt wird. Der Stellkolben 30 weist ferner eine zweite Steuerfläche 35 auf, die eine zweite Druckkammer 36 abschließt, die über eine nur teilweise dargestellte Stelldruckleitung 37 mit dem Anschluß 38 eines Steuerventils 39 verbunden ist. Ein weiterer Anschluß 40 des Steuerventils 39 ist über eine ebenfalls nicht dargestellte Verbindungsleitung mit der Hochdruckleitung der Axialkolbenpumpe 1 verbunden, so daß der sich in der zweiten Druckkammer 36 einstellende Stelldruck von dem in der Hochdruckleitung der Axialkolbenpumpe 1 herrschenden Förderdruck durch das Steuerventil 39 abgeleitet ist. Der sich in der zweiten Druckkammer 36 einstellende Stelldruck ist daher stets niedriger als der in der ersten Druckkammer 34 herrschende Förderdruck der Axialkolbenpumpe 1. Da jedoch die zweite Steuerfläche 35 größer bemessen ist als die erste Steuerfläche 33, stellt sich zwischen den Kräften, mit welchen die erste Steuerfläche 33 und die zweite Steuerfläche 35 des Stellkolbens 30 beaufschlagt werden, ein Kräftegleichgewicht ein, so daß die Kräftedifferenz zwischen den an den Steuerflächen 33 und 35 angreifenden Kräften im Gleichgewichtsfall Null ist.The actuating piston 30 is axially movable in an actuating piston bore 32 designed as a stepped bore and has a first control surface 33 which closes a first pressure chamber 34 . The first pressure chamber 34 is connected to the high-pressure line of the axial piston pump 1 via a connection line, not shown, so that the first control surface 33 is acted upon by the delivery pressure prevailing in the high-pressure line of the axial piston pump 1 . The actuating piston 30 also has a second control surface 35 , which closes a second pressure chamber 36 , which is connected to the connection 38 of a control valve 39 via a control pressure line 37 , which is only partially shown. Another port 40 of the control valve 39 is connected via a connecting line, also not shown, to the high-pressure line of the axial piston pump 1 , so that the actuating pressure which arises in the second pressure chamber 36 is derived from the delivery pressure prevailing in the high-pressure line of the axial piston pump 1 through the control valve 39 . The set pressure in the second pressure chamber 36 is therefore always lower than the delivery pressure of the axial piston pump 1 in the first pressure chamber 34 . However, since the second control surface is dimensioned greater than 35 than the first control surface 33, arises between the forces with which the first control surface 33 and the second control surface 35 of the actuating piston are acted upon 30, an equilibrium of forces, so that the forces difference between the Control surfaces 33 and 35 attacking forces in the case of equilibrium is zero.
Das Steuerventil 39 weist einen Ventilkolben 41 auf, der durch einen Proportional-Mag neten 42 über einen Stößel 43 axial beaufschlagbar ist. Bei Beaufschlagung des Ventilkolbens 41 wird dieser proportional zu der durch den elektrisch ansteuerbaren Proportional-Magneten 42 vorgegebenen Kraft axial verschoben, so daß der sich an dem Anschluß 38 einstellende Stelldruck in seinem Verhältnis zu dem an dem Anschluß 40 anliegenden Förderdruck der Axialkolbenpumpe 1 zu dem Steuerstrom proportional ist, mit welchem der Proportional-Magnet 42 angesteuert wird.The control valve 39 has a valve piston 41 which can be acted upon axially by a proportional magnet 42 via a tappet 43 . When the valve piston 41 is acted upon, it is displaced axially in proportion to the force predetermined by the electrically controllable proportional magnet 42 , so that the actuating pressure which is established at the connection 38 in relation to the delivery pressure of the axial piston pump 1 at the connection 40 to the control current is proportional with which the proportional magnet 42 is controlled.
Wird der den Proportional-Magneten 42 ansteuernde Steuerstrom erhöht, so wird der Ventilkolben 41 proportional zu dem Steuerstrom gegen die Rückstellfeder 44 verschoben. Die Rückstellfeder 44 greift an einem Verbindungsglied 45 an, das an dem Ventilkolben 41 kraftschlüssig anliegt, und stützt sich an einem ersten Federteller 46 ab. Der erste Federteller 46 wird durch eine in ihrer Funktion noch näher zu beschreibende Ausschwenkfeder 47 an einem im Ausführungsbeispiel als Gewindebolzen 48 ausgebildeten Verstellglied in Anlage gehalten, so daß die Vorspannung der Rückstellfeder 44 durch Verdrehen des Gewindebolzens 48 einstellbar ist.If the control current which drives the proportional magnet 42 is increased, the valve piston 41 is displaced in proportion to the control current against the return spring 44 . The return spring 44 engages on a connecting member 45 , which abuts the valve piston 41 in a force-fitting manner, and is supported on a first spring plate 46 . The first spring plate 46 is held by a pivoting spring 47, which will be described in more detail in its function, on an adjusting member designed as a threaded bolt 48 in the exemplary embodiment, so that the prestressing of the return spring 44 can be adjusted by turning the threaded bolt 48 .
Eine axiale Verschiebung des Ventilkolbens 41 infolge einer Erhöhung des den Proportional-Magneten 42 ansteuernden Steuerstroms bewirkt eine Erhöhung des an dem Anschluß 38 und in der mit dem Anschluß 38 verbundenen zweiten Druckkammer 36 herrschenden Stelldrucks, so daß der Stellkolben 30 folglich in Richtung auf ein geringeres Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 in in Fig. 2 nach oben gerichteter Richtung verschoben wird. Zwischen dem Stellkolben 30 und dem mit dem Ventilkolben 41 des Steuerventils 39 kraftschlüssig verbundenen Verbindungsglied 45 ist eine Rückkopplungsfeder 49 angeordnet, die an einem an dem Verbindungsglied 45 anliegenden zweiten Federteller 50 angreift. An dem Stellkolben 30 ist eine Sackbohrung 51 ausgebildet, die die Rückkopplungsfeder 50 aufnimmt. Zu betonen ist, daß die Rückkopplungsfeder 50 aufgrund ihrer relativ niedrigen Federkonstante keine nennenswerte Rückstellkraft auf den Stellkolben 30 ausübt. Die Rückstellkraft wird vielmehr durch den in der ersten Druckkammer 34 herrschenden und die erste Steuerfläche 33 beaufschlagenden Förderdruck der Axialkolbenmaschine 1 bewirkt. Die Rückkopplungsfeder 50 beaufschlagt jedoch den Ventilkolben 41 mit einer gegen die Kraftbeaufschlagung durch den Proportional-Magneten 42 gerichteten Gegenkraft, so daß der in der zweiten Druckkammer 36 herrschende Stelldruck mit zunehmender Verschiebung des Stellkolbens 30 in in Fig. 2 nach oben gerichteter Richtung reduziert wird. Es stellt sich daher ein neues Kräftegleichgewicht bei einer verschobenen Stellkolbenposition des Stellkolbens 30 ein, wobei sich die durch den Stelldruck auf den Stellkolben 30 ausgeübte Stellkraft gegen die durch den in der Hochdruckleitung herrschenden Förderdruck ausgeübte Rückstellkraft aufhebt.An axial displacement of the valve piston 41 as a result of an increase in the control current which drives the proportional magnet 42 causes an increase in the actuating pressure prevailing at the connection 38 and in the second pressure chamber 36 connected to the connection 38 , so that the actuating piston 30 consequently moves towards a lower one Delivery volume of the axial piston pump 1 is shifted in the upward direction in FIG. 2. Between the actuating piston 30 and the connecting member 45 which is non-positively connected to the valve piston 41 of the control valve 39 , a feedback spring 49 is arranged which engages on a second spring plate 50 resting on the connecting member 45 . A blind bore 51 is formed on the actuating piston 30 and receives the feedback spring 50 . It should be emphasized that the feedback spring 50 does not exert any appreciable restoring force on the actuating piston 30 due to its relatively low spring constant. The restoring force is rather caused by the delivery pressure of the axial piston machine 1 that prevails in the first pressure chamber 34 and acts on the first control surface 33 . The feedback spring 50, however, acts on the valve piston 41 with a counterforce directed against the application of force by the proportional magnet 42 , so that the control pressure prevailing in the second pressure chamber 36 is reduced with increasing displacement of the control piston 30 in the upward direction in FIG. 2. There is therefore a new balance of forces when the actuating piston 30 of the actuating piston 30 is shifted, the actuating force exerted on the actuating piston 30 by the actuating pressure being offset against the restoring force exerted by the delivery pressure prevailing in the high-pressure line.
Erfindungsgemäß ist eine Ausschwenkfeder 47 vorgesehen, die zwischen dem ersten Federteller 46 und einem im wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildeten Anschlagelement 52 eingespannt ist. Dabei weist das Anschlagelement 52 eine angeformte Auflagefläche 53, auf welcher die Ausschwenkfeder 47 aufliegt, und eine ebenfalls angeformte Anschlagfläche 54 auf. In einem Verstellbereich des Stellkolbens 30 mit nicht zu geringem Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 ist die Bewegung des Stellkolbens 30 bzw. die Stellkolbenposition durch die Ausschwenkfeder 47 vollkommen unbeeinflußt und die Ansteuerung des Stellkolbens 30 erfolgt ausschließlich hydraulisch in der vorstehend beschriebenen Weise.According to the invention, a swing-out spring 47 is provided which is clamped between the first spring plate 46 and a stop element 52 which is essentially designed as a hollow cylinder. The stop element 52 has an integrally formed support surface 53 , on which the pivoting spring 47 rests, and an also integrally formed stop surface 54 . In an adjustment range of the actuating piston 30 with a not too small delivery volume of the axial piston pump 1 , the movement of the actuating piston 30 or the actuating piston position is completely unaffected by the swing-out spring 47 and the actuating piston 30 is actuated exclusively hydraulically in the manner described above.
Wenn jedoch die Stellkolbenposition des Stellkolbens 30 in Richtung auf ein kleiner werdendes Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 in Fig. 2 so weit nach oben verschoben wird, daß die Endfläche 55 des Stellkolbens 30 an der Anschlagfläche 54 des Anschlagelements 52 an schlägt, so wird das Anschlagelement 52 mit dem Stellkolben 30 mitgeführt. Nach dem Anschlagen der Endfläche 55 an der Anschlagfläche 54 des Anschlagelements 52 wird daher die Ausschwenkfeder 47 vorgespannt, wenn der Stellkolben 30 sich in Richtung auf ein noch weiter verringerndes Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 bewegt. Sofern in diesem Bereich der von der Axialkolbenpumpe 1 zur Verfügung gestellte Förderdruck aufgrund der weiter fortschreitenden Zurückschwenkung der Axialkolbenpumpe 1 für eine hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens 30 nicht mehr ausreicht, wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ausschwenkfeder 47 ein erneutes Ausschwenken der Axialkolbenmaschine 1 aus der Null-Position, in welcher die Axialkolbenmaschine 1 ohne oder mit sehr geringem Fördervolumen arbeitet, dennoch sicher ermöglicht.However, if the actuating piston position of the actuating piston 30 is moved so far upwards in the direction of a decreasing delivery volume of the axial piston pump 1 in FIG. 2 that the end surface 55 of the actuating piston 30 strikes the stop surface 54 of the stop element 52 , the stop element 52 carried with the adjusting piston 30 . After the end face 55 has struck against the stop face 54 of the stop element 52 , the swing-out spring 47 is therefore pretensioned when the actuating piston 30 moves in the direction of an even further reducing delivery volume of the axial piston pump 1 . Where 30 is no longer sufficient in this area of the provided by the axial piston pump 1 for the available feed pressure due to the more progressive back pivoting of the axial piston pump 1 for a hydraulic actuation of the actuating piston, is determined by the inventively provided Ausschwenkfeder 47 re-pivoting of the axial piston machine 1 from the zero position , in which the axial piston machine 1 works without or with a very low delivery volume, nevertheless enables safely.
Der Stellkolben 30 wird im Bereich des für eine hydraulische Ansteuerung nicht ausreichenden Fördervolumens durch die Ausschwenkfeder 47 über das Anschlagelement 52 beaufschlagt und so weit in in Fig. 2 nach unten gerichteter Richtung verschoben, bis der von der Axialkolbenpumpe 1 in der Hochdruckleitung aufgebaute Förderdruck für eine hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens 30 wieder ausreicht. Die Endfläche 55 des Stellkolbens 30 hebt sodann von der Anschlagfläche 54 des Anschlagelements 52 ab und die weitere Ansteuerung des Stellkolbens 30 erfolgt im Bereich des weiter zunehmenden Fördervolumens der Axialkolbenpumpe 1 ausschließlich hydraulisch in der vorstehend beschriebenen Weise. The actuating piston 30 is acted upon in the region of the delivery volume, which is not sufficient for hydraulic control, by the swing-out spring 47 via the stop element 52 and shifted in the direction directed downward in FIG. 2 until the delivery pressure built up by the axial piston pump 1 in the high-pressure line for one hydraulic control of the actuating piston 30 is sufficient again. The end surface 55 of the actuating piston 30 then lifts off the abutment surface 54 of the abutment element 52 and the further actuation of the actuating piston 30 takes place exclusively hydraulically in the region of the further increasing delivery volume of the axial piston pump 1 in the manner described above.
Hervorzuheben ist, daß die Ausschwenkfeder 47 in dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei getrennte Funktionen erfüllt: Einerseits wird das Ausschwenken des Stellkolbens 30 aus der Null-Position unterstützt; andererseits wird der erste Federteller 46 an dem als Verstellglied dienenden Gewindebolzen 48 fortwährend in Anschlag gehalten. Der erste Federteller 46 ist daher durch Verdrehen des Gewindebolzens 48 axial verstellbar, ohne in der Stellkolben-Bohrung 32 frei beweglich zu sein. Die Vorspannung der Rückstellfeder 44 ist daher in einfacher Weise von außen einstellbar. Durch die zusätzliche Funktion der Ausschwenkfeder 47 als Anlagefeder wird die bauliche Kompaktheit der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 21 noch weiter erhöht und es entsteht auch bei niedrigem Fördervolumen eine zuverlässig arbeitende Verstelleinrichtung 21, die mit geringem Bauvolumen auskommt.It should be emphasized that the swing-out spring 47 fulfills two separate functions in the exemplary embodiment shown in FIGS . 1 and 2: on the one hand, the pivoting out of the actuating piston 30 from the zero position is supported; on the other hand, the first spring plate 46 is continuously held in abutment on the threaded bolt 48 serving as an adjusting member. The first spring plate 46 is therefore axially adjustable by turning the threaded bolt 48 without being freely movable in the actuating piston bore 32 . The bias of the return spring 44 is therefore easily adjustable from the outside. Due to the additional function of the swing-out spring 47 as a contact spring, the structural compactness of the adjusting device 21 according to the invention is increased still further, and a reliably working adjusting device 21 , which manages with a small overall volume, is produced even with a low delivery volume.
Durch eine Variation der Länge des hohlzylinderförmig ausgebildeten Anschlagelements 52 kann der Bereich, in welchem die Ausschwenkfeder 47 den Stellkolben 30 beaufschlagt, in Abhängigkeit von den Gegebenheiten der angesteuerten Axialkolbenpumpe 1 variiert werden. Der Bereich, in welchem die Ausschwenkfeder 47 an dem Stellkolben 30 angreift, kann dabei auf jenen Bereich begrenzt werden, in welchem der von der Axialkolbenpumpe 1 zur Verfügung gestellte Förderdruck zu einer rein hydraulischen Ansteuerung nicht ausreichend ist. Durch geeignete Wahl der Länge des Anschlagelements 52 kann ferner ein minimales Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 vorgegeben werden, das eine ausreichende Wärmeabfuhr im Leerlaufbereich ermöglicht.By varying the length of the hollow-cylindrical stop element 52 , the area in which the pivoting spring 47 acts on the actuating piston 30 can be varied depending on the conditions of the controlled axial piston pump 1 . The range in which the swing-out spring 47 engages the actuating piston 30 can be limited to the range in which the delivery pressure provided by the axial piston pump 1 is not sufficient for a purely hydraulic control. Through a suitable choice of the length of the stop element 52 , a minimum delivery volume of the axial piston pump 1 can also be predetermined, which enables sufficient heat dissipation in the idling range.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in Fig. 3 ein dem vorstehenden Ausführungsbeispiel entsprechendes hydraulisches Prinzipschaltbild dargestellt. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß die Zuordnung erleichtert wird.For a better understanding of the invention, a hydraulic basic circuit diagram corresponding to the above exemplary embodiment is shown in FIG. 3. Elements already described are provided with the same reference numerals, so that the assignment is made easier.
Die Axialkolbenpumpe 1 fördert in die Hochdruckleitung 70 und baut dort einen entsprechenden Förderdruck auf. Das Druckmedium wird aus dem Tank 71 angesaugt. Das Steuerventil 39 ist über die Verbindungsleitung 72 und das Rückschlagventil 43 mit der Hochdruckleitung 70 verbunden, so daß der Förderdruck an dem Eingang 40 ansteht. Der Förderdruck beaufschlagt ferner die erste Steuerfläche 33 der ersten Druckkammer 34. The axial piston pump 1 delivers into the high pressure line 70 and builds up a corresponding delivery pressure there. The pressure medium is sucked out of the tank 71 . The control valve 39 is connected to the high-pressure line 70 via the connecting line 72 and the check valve 43 , so that the delivery pressure is present at the inlet 40 . The delivery pressure also acts on the first control surface 33 of the first pressure chamber 34 .
An dem Anschluß 38 des Steuerventils 39 stellt sich ein Stelldruck ein, der in seinem Verhältnis zu dem an dem Anschluß 40 anliegenden Förderdruck einem Steuerstrom proportional ist, mit welchem der elektrische Proportional-Magnet 42 angesteuert wird. Zwischen den Steuerflächen 33 und 35 stellt sich das beschriebene Kräftegleichgewicht ein, das die Position des Stellkolbens 30 und somit das Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 vorgibt. Bei Unterschreiten eines vorgegebenen minimalen Fördervolumens der Axialkolbenpumpe 1 schlägt die Fläche 55 des Stellkolbens 30 ggfs. über ein Anschlagelement an der Ausschwenkfeder 47 an, so daß bei weiterer Verringerung des Fördervolumens der Axialkolbenpumpe 1 die Ausschwenkfeder 47 vorgespannt wird. Wie bereits beschrieben, hat diese erfindungsgemäße Maßnahme den Vorteil, daß ein Wiederausschwenken der Axialkolbenpumpe 1 ermöglicht wird, obwohl in diesem Bereich der von der Axialkolbenpumpe 1 in der Hochdruckleitung 70 aufgebaute Förderdruck zu einer rein hydraulischen Ansteuerung des Stellkolbens 30 nicht ausreicht. Sobald sich in der Hochdruckleitung 70 ein ausreichender Förderdruck einstellt, hebt die Fläche 55 von der Ausschwenkfeder 47 ab und die Verstelleinrichtung 21 steuert den Stellkolben 30 rein hydraulisch an.At the connection 38 of the control valve 39 , a control pressure is set which is proportional to a control current in relation to the delivery pressure present at the connection 40 , with which the electrical proportional magnet 42 is controlled. The described force equilibrium is established between the control surfaces 33 and 35 , which specifies the position of the actuating piston 30 and thus the delivery volume of the axial piston pump 1 . If the delivery volume of the axial piston pump 1 falls below a predetermined minimum, the surface 55 of the actuating piston 30 abuts against the pivoting spring 47 via a stop element, so that when the delivery volume of the axial piston pump 1 is further reduced, the pivoting spring 47 is preloaded. As already described, this measure according to the invention has the advantage that the axial piston pump 1 can be swiveled out again, although in this area the delivery pressure built up by the axial piston pump 1 in the high-pressure line 70 is not sufficient for a purely hydraulic control of the adjusting piston 30 . As soon as a sufficient delivery pressure is established in the high-pressure line 70 , the surface 55 lifts off the swing-out spring 47 and the adjusting device 21 controls the actuating piston 30 purely hydraulically.
Eine an die Verbindungsleitung 72 wie beim Stand der Technik anzuschließende Hilfsdruckversorgung, die ein Ausschwenken der Axialkolbenpumpe 1 auch bei Absinken des Förderdrucks unter den für die hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens 30 notwendigen Schwellwert ermöglicht, ist bei der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 21 nicht notwendig. Die Ausschwenkfeder 47 unterstützt ferner einen schnellen Druck- und Förderstromaufbau.An auxiliary pressure supply to be connected to the connecting line 72 as in the prior art, which enables the axial piston pump 1 to pivot out even when the delivery pressure drops below the threshold value required for the hydraulic control of the actuating piston 30 , is not necessary in the adjusting device 21 according to the invention. The swing-out spring 47 also supports a rapid build-up of pressure and flow.
Claims (10)
einem mit einem das Fördervolumen der Axialkolbenpumpe (1) verstellenden Stellglied (19) kraftschlüssig verbundenen Stellkolben (30), an welchem eine mit einer Hochdruckleitung (70) der Axialkolbenpumpe (1) verbundene erste Steuerfläche (33) und eine mit einer Steuerleitung (37) verbundene zweite Steuerfläche (35) zur hydraulischen Ansteuerung des Stellkolbens (30) ausgebildet sind, gekennzeichnet durch
ein Steuerventil (39), über welches die Steuerleitung (37) mit der Hochdruckleitung (70) verbunden ist,
ein zwischen dem Stellkolben (30) und dem Steuerventil (39) angeordnetes Rückkopplungselement (49), wobei der Stellkolben (30) in Abhängigkeit von der sich zwischen den Steuerflächen (33, 35) ein stellenden Kraftdifferenz hydraulisch angesteuert so weit verschoben wird, bis die Kraftdifferenz aufgrund der Rückkopplung der Stellkolben-Position über das Rückkopplungselement (49) auf das Steuerventil (39) Null ist, und
eine Ausschwenkfeder (47), die von dem Stellkolben (30) kurz vor dem Erreichen seiner Null-Position, in welcher die Axialkolbenpumpe (1) ohne oder mit minimalem Fördervolumen arbeitet, vorgespannt wird, wobei die Vorspannung der Ausschwenkfeder (47) so bemessen ist, daß die Ausschwenkfeder (47) den Stellkolben (30) beim Ausschwenken aus der Null-Position so weit verschiebt, bis der von der Axialkolbenpumpe (1) in der Hochdruckleitung (70) aufgebaute Förderdruck für die hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens (30) ausreicht.1. Adjustment device ( 21 ) for adjusting the delivery volume of an axial piston pump ( 1 ) with
An actuating piston ( 30 ) which is non-positively connected to an actuator ( 19 ) which adjusts the delivery volume of the axial piston pump ( 1 ), on which a first control surface ( 33 ) connected to a high pressure line ( 70 ) of the axial piston pump ( 1 ) and one with a control line ( 37 ) connected second control surface ( 35 ) are designed for hydraulic control of the actuating piston ( 30 ), characterized by
a control valve ( 39 ) via which the control line ( 37 ) is connected to the high-pressure line ( 70 ),
a feedback element ( 49 ) arranged between the control piston ( 30 ) and the control valve ( 39 ), the control piston ( 30 ) being hydraulically actuated as a function of the adjusting force difference between the control surfaces ( 33 , 35 ) until the Force difference due to the feedback of the actuating piston position via the feedback element ( 49 ) on the control valve ( 39 ) is zero, and
a swing-out spring ( 47 ) which is biased by the actuating piston ( 30 ) shortly before reaching its zero position, in which the axial piston pump ( 1 ) operates without or with a minimal delivery volume, the preload of the swing-out spring ( 47 ) being dimensioned in this way that the swing-out spring ( 47 ) displaces the adjusting piston ( 30 ) when swinging out from the zero position until the delivery pressure built up by the axial piston pump ( 1 ) in the high-pressure line ( 70 ) is sufficient for the hydraulic control of the adjusting piston ( 30 ).
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| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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