DE19750614C2 - Vorrichtung zum Verändern des Verdrängungsvolumens einer hydrostatischen Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verändern des Verdrängungsvolumens einer hydrostatischen Maschine.

Bei bezüglich Ihres Verdrängungsvolumens verstellbaren hydrostatischen Maschinen, insbesondere Axialkolbenmaschinen, ist sowohl bei solchen Maschinen, bei denen das Verstellglied aus seiner Nullstellung in eine Stellung maximalen Verdrängungsvolumens und wieder zurück verstellbar ist als auch bei solchen Maschinen, bei denen das Verstellglied über seine Nullstellung hinaus verstellbar ist, eine Nullagen-Einstellung erforderlich, da aufgrund von vorhandenen Herstellungstoleranzen im Verstellmechanismus eine festgelegte Vorbestimmung der Nullstellung kaum möglich ist.

Eine bekannte Maßnahme, die Nullage einzustellen, besteht z. B. darin, bei einem Verstellglied in Form eines auf einer Welle sitzenden Schwenkhebels das Lagerauge des Schwenkhebels zu schlitzen und mittels einer den Schlitz durchquerenden Spannschraube als Spannvorrichtung auszubilden. Bei dieser altbekannten Ausgestaltung läßt sich die Nullage dadurch manuell einstellen, daß die Klemmschraube des Schwenkhebels gelöst wird, der Verstellmechanismus in die exakte Nullage verstellt wird und dann die Klemmschraube angezogen und somit der Schwenkhebel mit der Welle fest verbunden wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung besteht die Gefahr, daß die Klemmvorrichtung sich auf die Dauer löst. Außerdem ist die Nullagen-Einstellung schwierig, weil bei manuellen Verdrehen des Schwenkhebels auf der Welle eine gezielte Verstellbewegung kaum durchgeführt werden kann. Es besteht auch die Gefahr, daß vor oder beim Feststellen des Schwenkhebels auf der Rille durch ein Anziehen der Klemmschraube die Einstellung ungewollt wieder verändert wird.

Bei einer in der DE-OS 23 33 083 beschriebenen Vorrichtung zum Verstellen des Verdrängungsvolumens einer hydrostatischen Maschine ist ein Verstellglied in Form eines Schwenkhebels vorgesehen, der unabhängig von zwei Lagerzapfen einer sogenannten Schrägscheibe schwenkbar gelagert ist und durch einen Hebelmechanismus mit der Schwenkscheibe in Antriebsverbindung steht. Bei dieser bekannten Ausgestaltung ist eine Nullagen-Einstellvorrichtung durch einen Verrastungs- Mechanismus gebildet, mit einer an einer Stirnseite der Lagerwelle des Schwenkhebels angeordneten radialen Rille, in die eine federnd gelagerte Kugel einrastbar ist, die bezüglich der Schwenkachse des Schwenkhebels exzentrisch in einer drehbar gelagerten Buchse angeordnet ist. Bei dieser bekannten Ausgestaltung ist beim Verstellen des Verdrängungsvolumens ein Verrastungspunkt zu überwinden, der die Verstellbewegung stört.

Aus der DE 26 20 524 C2 ist eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zum Verstellen des Verdrängungsvolumens einer Axialkolbenmaschine mit einem äußeren Verstellhebel beschrieben, auf dessen Schwenkwelle ein innerer Rückstellhebel starr befestigt ist, der einen parallel zur Schwenkwelle abstehenden Mitnehmerzapfen aufweist, der zwischen zwei Federschenkeln einer Wendelfeder zentriert ist, die den Mitnehmerzapfen und einen am Gehäuse fest angeordneten Anschlagzapfen beidseitig übergreifen, so daß der Mitnehmerzapfen und damit auch der Schwenkhebel zwischen den Federschenkeln elastisch mittenzentriert ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist eine Einstellvorrichtung zur Einstellung der Nullage im Bereich des Schwenkhebels nicht vorgesehen. Ferner ist nicht sichergestellt, daß die Mittenzentrierung spielfrei ist.

In der DE-OS 15 28 808 ist eine Schiefscheibenpumpe mit einem Verstellglied zum Verändern des Verdrängungsvolumens beschrieben, wobei dem Verstellglied eine Einstellvorrichtung zum Einstellen in seine Nullstellung zugeordnet ist. Die Einstellvorrichtung ist durch eine Einstellbüchse gebildet, die in ein Einstellgehäuse ein- sowie ausschraubbar durch eine Sperrmutter feststellbar ist. Das innere Ende der Einstellbüchse bildet einen Anschlag für eine Federhaltescheibe, die auf einer das Verstellglied bildenden Regelstange durch einen Ringanschlag auf der Regelstange begrenzt verschiebbar gelagert ist und durch eine die Regelstange umgebende Wendelfeder in Richtung auf die Einstellbüchse vorgespannt ist. Das der Federhaltescheibe abgewandte Ende der Wendelfeder ist mittels eines auf der Regelstange angeordneten Federführungsflansches am Gehäuse und zugleich an der Regelstange abgestützt, so daß die Bewegung der Regelstange in der einen Verstellrichtung durch Anschlag der Federhaltescheibe an der Einstellbüchse und in der anderen Verstellrichtung durch Anschlag des Ringanschlags an der Federhaltescheibe begrenzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß eine Einstellung der Nullage bei Gewährleistung einer einfachen Bauweise möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Einstellvorrichtung vorhanden, die in die Verbindung zwischen dem Federschenkel und dem Verstellglied eingefügt ist. Hierdurch sind nicht nur eine einfache Anordnung und sichere Funktion sondern auch eine einfache Ausgestaltung und eine gute Zugänglichkeit gewährleistet, was zu einer kostengünstigen Herstellung und einer einfachen Handhabung beim Einstellen in die Nullstellung führt. Außerdem läßt sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung bei kleiner Bauweise in einfacher Weise in die Vorrichtung integrieren.

Bei einem Verstellglied, daß um eine Schwenkachse schwenkbar ist, eignet sich als Feder eine Wendelfeder, wobei ein Federschenkel vom einen Ende und ein anderer Federschenkel vom anderen Ende der Wendelfeder abstehen und zwischen einem gehäusefesten Anschlagteil und dem schwenkbaren Verstellglied wirksam sind. Eine solche Feder eignet sich insbesondere für eine mittenzentrierte Positionierung des Verstellglieds in seiner Nullstellung, wobei das Anschlagteil zwischen den Schenkel eingespannt und somit die Mittenzentrierung gewährleistet ist.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die Einstellvorrichtung mit einem Verstellglied auszubilden, das auf einer in die Verstelleinrichtung gerichteten Strecke manuell oder mittels eines Verstellgetriebes verstellbar ist. Letztere Ausgestaltung ermöglicht auch die Anordnung eines Untersetzungsgetriebes, so daß nicht nur eine einfache Handhabung beim Einstellen aufgrund des Vorhandenseins des Getriebes sondern auch eine Feineinstellung durch das Untersetzungsgetriebe möglich ist. Als Untersetzungsgetriebe eignet sich z. B. ein drehbarer Exzenter, der die Einstellbewegung des Einstellglieds bei einer manuellen Drehung des Exzenters zwangsläufig ausführt. Für die Rückstellbewegung des Einstellgliedes kann die Spannung der Feder ausgenutzt werden.

Es ist außerdem von Vorteil, die Einstellvorrichtung geschützt zwischen der hydrostatischen Maschine und dem Verstellglied anzuordnen und einen Einstellmechanismus vorzusehen, der von der Außenseite des Verstellglieds her zugänglich ist. Dies ermöglicht eine handhabungsfreundliche Einstellung in die Nullstellung.

Eine besonders einfache Weiterbildung der Erfindung besteht darin, das Einstellglied in einer sich quer zum zugehörigen Federschenkel erstreckenden Führungsnut verstellbar und wahlweise feststellbar anzuordnen, z. B. mittels einer Klemmvorrichtung. Sowohl diese Ausgestaltung als auch die vorgenannte Ausgestaltung mit einem Exzenter ermöglichen eine stufenlose Einstellung der Nullstellung.

Nachfolgend werden die Erfindung und weitere durch sie erzielbare Vorteile anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine hydrostatische Maschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verändern des Verdrängungsvolumens in der Seitenansicht;

Fig. 2 den Teilschnitt II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine hydrostatische Maschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verändern des Verdrängungsvolumens in der Seitenansicht in abgewandelter Ausgestaltung;

Fig. 4 den Teilschnitt IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 die hydrostatische Maschine nach Fig. 3 in abgewandelter Ausgestaltung, wobei außerdem das Verstellglied aus seiner Nullstellung verstellt ist;

Fig. 6 den Teilschnitt VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 die hydrostatische Maschine nach Fig. 3 oder 5 in zwei Funktionsstellungen.

Bei der allgemein mit 1 bezeichneten hydrostatischen Maschine handelt es sich vorzugsweise um eine Axialkolbenmaschine mit einer Mehrzahl auf einem Teilkreis angeordneten und in Zylinderbohrungen verschiebbaren Kolben, die für eine Antriebsfunktion einer sogenannten Schrägscheibe oder einer vergleichbaren Abstützvorrichtung verbunden sind. Es gibt verschiedene bekannte Bauweisen, die auf den vorbeschriebenen Ausgestaltungsprinzip beruhen und deshalb nicht beschrieben zu werden brauchen.

Die in der Außenansicht dargestellte hydrostatische Maschine 1 weist eine Vorrichtung 2 zum Verändern des Verdrängungsvolumens der hydrostatischen Maschine 1 auf mit einem Verstellglied 3, das mit einem das Verdrängungsvolumen einstellenden Bauteil der hydrostatischen Maschine 1 verbunden ist. Es gibt Vorrichtungen 2, deren Verstellglied z. B. eine gerade Verstellbewegung ausführt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verstellglied 3 ein Verstellhebel, der auf einer Welle 4 sitzt, die mit der Antriebsvorrichtung für die Kolben, hier z. B. einer Schrägscheibe, verbunden ist. Das Verstellglied 3 kann mit einem Lagerauge auf der Welle 4 sitzen und durch einen Querstift 5 mit der Welle 4 fest verbunden sein.

Das Verstellglied 3 ist durch ein nicht dargestelltes Antriebselement, z. B. eine Schubstange, zwischen der in der Fig. 1 dargestellten sogenannten Nullstellung 0, in der die hydrostatischen Maschine 1 kein hydraulisches Medium verdrängt, in eine in Fig. 5 und 7 dargestellte Schwenkposition schwenkbar, in der die hydrostatische Maschine 1 auf ein z. B. maximales Verdrängungsvolumen eingestellt ist. Zur Rückstellung des Verstellglieds 3 in seine Nullstellung ist eine Feder 6 vorgesehen, die an einem am Gehäuse 7 fest angeordneten Bauteil 7a abgestützt ist und mit einem Federschenkel 6a am Verstellglied 3 angreift.

Die Verstellbewegung des Verstellglieds 3 ist eine Schwenkbewegung, wobei die kreisbogenförmige Verstellrichtung aus der Nullstellung mit Sa und die Rückstellrichtung mit Sb bezeichnet sind.

Wegen bei der Herstellung der Einzelteile der Axialkolbenmaschine 1 kaum zu vermeidenden Herstellungstoleranzen ist eine allgemein mit 8 bezeichnete Einstellvorrichtung zum Einstellen der Vorrichtung 2 bzw. des Verstellglieds 3 in der Nullstellung 0 erforderlich. Die Einstellvorrichtung 8 ist in die Verbindung zwischen dem Federschenkel 6a und dem Verstellglied 3 integriert und ist somit in einem Abstand von der Schwenkachse 4a am Einstellglied 3 angeordnet. Mit der Einstellvorrichtung 8 ist das Verstellglied 3 auf seinem Verstellweg relativ zum Federschenkel 6a stufenlos verstellbar und in der jeweiligen Verstellposition feststellbar. Hierzu dient ein Einstellglied 11, das in die Verbindung zwischen dem Federschenkel 6a und dem Verstellglied 3 eingefügt ist und in noch zu beschreibender Weise direkt manuell oder durch ein noch zu beschreibendes Einstellgetriebe 12 (Fig. 4) verstellbar sein kann, das vorzugsweise ein Untersetzungsgetriebe zwecks Feineinstellung ist, z. B. mit einem Exzenter, oder durch ein noch zu beschreibendes Verbindungselement 13 (Fig. 2 und 6) gebildet sein kann, das in stufenlos veränderlichen Stellungen mit dem Verstellglied 3 verbindbar ist.

Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist die Feder 6 eine Wendelfeder, deren Windungen die Welle 4 mit geringem Bewegungsspiel umgeben und deren Enden als zwei im wesentlichen radial abstehende Federschenkel 6a, 6b gebildet sind. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 1 und 2 ist der am Gehäuse 7 abgestützte Schenkel 6b beidseitig fixiert, z. B. in einem Schlitz 7b des Bauteils 7a.

Bei den Ausgestaltungen nach Fig. 3 bis 6 übergreifen die Federschenkel 6a, 6b das gehäusefeste Bauteil 7a beidseitig, wobei sie gegeneinander vorgespannt sind und somit das Bauteil 7a zwischen sich klemmen. Bei den vorliegenden Ausgestaltungen ist das jeweils einen Anschlag A für den Federschenkel 6b oder für die Federschenkel 6a, 6b bildende Bauteil 7a durch einen Zapfen gebildet, der in einem radialen Abstand von dem aus dem Gehäuse 7 herausragenden Wellenende 4b in ein Loch 16 des Gehäuses 7 fest eingesetzt ist. Die Feder 6 befindet sich geschützt zwischen dem Verstellglied 3 und dem Gehäuse 7 in einem hierfür vorgesehenen Abstandsbereich.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 bis 7 sind Einstellvorrichtungen 8a, 8b vorgesehen, die vorzugsweise einander gleich ausgebildet sind. Mit den Einstellvorrichtungen 8a, 8b ist das Verstellglied 3 jeweils innenseitig an den Federschenkeln 6a, 6b abgestützt. Aufgrund der beiderseitigen Abstützung der Federschenkel 6a, 6b am Bauteil 7a und aufgrund der beiderseitigen Abstützung des Verstellglieds 3 an den Federschenkeln 6a, 6b ist das Verstellglied 3 durch die gehäusefest gehaltene Feder 6 fixiert, wobei dadurch, daß die Federschenkel 6a, 6b das Bauteil 7a elastisch umgreifen, eine sogenannte Mittenfixierung vorhanden ist, die durch das Gleichgewicht der Federspannungen der elastischen Federschenkel 6a, 6b gegeben ist. Um ausreichend Platz für die Einstellvorrichtungen 8a, 8b zur Verfügung zu haben, sind die damit in Kontakt stehenden Endabschnitte 6c, 6d der Federschenkel 6a, 6b divergent abgebogen.

Wenn das Verstellglied 3 in Fig. 3 in die in Fig. 5 beispielhaft dargestellte Schwenkstellung ausgeschwenkt wird, wird der Federschenkel 6b bei Mitnahme durch die Einstellvorrichtung 8b ausgebogen, und er übernimmt auch beim Zurückstellen die Rückstellfunktion.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 kann bei allen Ausführungsbeispielen für eine Verstellbewegung aus der Nullstellung in eine Verstellrichtung und/oder in die entgegengesetzte Verstellrichtung eingerichtet sein, d. h. über die Nullstellung 0 hinaus verstellbar sein, was bei verschiedenen Typen von hydrostatischen Maschinen möglich ist und bei einer Axialkolbenmaschine üblich ist, z. B. zwecks Umkehrung der Drehrichtung im Motorbetrieb oder Umkehrung der Förderrichtung im Pumpenbetrieb. Beim Schwenken in die entgegengesetzte Ausschwenkrichtung (nicht dargestellt) wird der andere Schenkel 6a durch die Einstellvorrichtung 8a ausgebogen, wobei er die Rückstellfunktion übernimmt.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 sind beide Einstellvorrichtungen 8a, 8b mit dem Einstellgetriebe 12 einander gleich ausgebildet. Im Verstellglied 3 sind in einer seitlichen Verbreiterung 21 des in Form eines plattenförmigen Hebels ausgebildeten Verstellglieds 3 zu beiden Seiten einer sich in der Schwenkachse der Welle 4 erstreckenden Radialebene E zwei runde Durchgangslöcher 22 angeordnet, in denen jeweils ein Bolzen 23 drehbar gelagert ist, an den sich innenseitig vom Verstellglied 3 ein Exzenter 24 in seiner Längsrichtung fortsetzt, der eine an der Innenseite des Verstellglieds 3 anliegende Anlageschulter 25 bildet. An der Außenseite des Verstellglieds 3 weist der Drehbolzen 23 ein Gewinde und ein Werkzeugangriffselement 26 auf, z. B. einen Schraubendreherschlitz, in den ein Schraubendreher einsteckbar ist. Mittels einer aufgeschraubten Mutter 27 ist der Drehbolzen 23 am Verstellglied 3 gehalten. Das Einstellglied 11 ist durch die Mantelfläche des Exzenters 24 gebildet. Durch ein Lösen, Verdrehen mit einem zugehörigen Werkzeug in die eine oder andere Drehrichtung und ein Anziehen der Mutter 27 läßt sich der Exzenter 24 in wahlweise Drehstellungen verstellen, wobei sich der Abstand zwischen der Mittelachse 28 des Bolzens 23 und dem Anlagepunkt zwischen dem zugehörigen Schenkelende 6c, 6d und dem Exzenter 24 und somit die Position des Einstellglieds 11 verstellen und einstellen läßt. Hierbei bildet jeweils der Bolzen 23 mit dem Exzenter 24 das zwangsläufig wirksame Einstellgetriebe 12, das aufgrund der Ausbildung mit einem Exzenter 24 ein Untersetzungsgetriebe ist und eine feine Einstellung ermöglicht. Beide Eistellvorrichtungen 8a, 8b sind so einzustellen, daß die Exzenter 24 die Federschenkel 6a, 6b berühren.

Bei der Ausgestaltung nach den Fig. 1 und 2 sowie 5 und 6 sind die Einstellvorrichtungen 8a, 8b im Sinne des Verbindungselements 13 ausgebildet, das jeweils in der quer zum zugehörigen Federschenkel Sa, Sb gerichteten Verstellrichtung 5a, 5b bezüglich des Verstellglieds 3 verstellbar und in der jeweiligen Verstellposition feststellbar ist. Hierzu dient ein sich quer zum zugehörigen Federschenkel erstreckendes Langloch 29, in dem der Bolzen 23 verstellbar und durch Anziehen der Mutter 27 feststellbar ist. Bei dieser Ausgestaltung schließt sich an den Bolzen 23 innenseitig koaxial ein zylindrischer, verdickter Bolzenabschnitt 31 an, der ebenfalls eine Anlageschulter 25 bildet, die analog zum vorbeschrieben Ausführungsbeispiel mit der Mutter 27 eine Klemmvorrichtung 32 bildet. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 5 und 6 ist bei der Einstellung der Nullstellung der Bolzen 23 direkt manuell in die richtige und am zugehörigen Federschenkel anliegende Stellung zu verschieben.

Bei der Ausgestaltung nach Fig. 1 und 2 ist der Federschenkel 6a in der Bewegungsebene, also beidseitig, am durch den Bolzenabschnitt 31 gebildeten Einstellglied 11 fixiert, z. B. dadurch, daß er in ein Loch oder einen ausmündenden Schlitz 33 einfaßt.

In der Fig. 7 ist das Rückstellglied 3 mit durchgehenden Linien in der Nullstellung 0 und mit strichpunktierten Linien in einer z. B. maximal ausgeschwenkten Stellung dargestellt.

Claims (9)

1. Vorrichtung (2) zum Verändern des Verdrängungsvolumens einer hydrostatischen Maschine (1), mit

• 1. einem in eine Verstellrichtung und wieder zurück in eine Rückstellrichtung verstellbaren Verstellglied (3), das mit einem das Verdrängungsvolumen einstellenden Bauteil der hydrostatischen Maschine (1) verbunden ist,
• 2. und einer Feder (6), die an einem gehäusefesten Bauteil (7a) der Axialkolbenmaschine (1) abgestützt ist und einen Federschenkel (6a) aufweist, der mit dem Verstellglied (3) verbunden ist und das Verstellglied (3) in die Rückstellrichtung (5b) vorspannt,
• 3. wobei eine Einstellvorrichtung (8) zum Einstellen des Verstellglieds (3) in seine Nullstellung vorgesehen ist, die zwischen dem Federschenkel (6a) und dem Verstellglied (3) angeordnet ist und ein Einstellglied (11) aufweist, mit dem das Verstellglied (3) relativ zum Federschenkel (6a) verstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied (3) auf einer Welle (4) angeordnet und schwenkbar gelagert ist, da die Feder (6) eine die Welle (4) mit geringem Bewegungsspiel umgebende Wendelfeder ist, deren Enden im wesentlichen radial abstehende Federschenkel (6a, 6b) bilden, die ein gehäusefestes Bauteil (7a) umgreifen und elastisch gegen das Bauteil (7a) vorgespannt sind, und daß zwischen jedem Sehenkel (6a, 6b) und dem Verstellglied (3) eine Einstellvorrichtung (8a, 8b) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellglied (11) durch ein Einstellgetriebe (12) verstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellgetriebe (12) ein Untersetzungsgetriebe ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe einen Exzenterantrieb aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellglied (11) durch einen drehbar und feststellbar am Verstellglied (3) gelagerten Bolzen (23) gebildet ist, der einen Exzenter (24) aufweist, der an der Innenseite des zugehörigen Federschenkels (6a, 6b) anliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellglied (11) durch einen Bolzen (23) gebildet ist, der in einem quer zum zugehörigen Federschenkel verlaufenden Langloch (29) im Verstellglied (3) verstellbar und in der jeweiligen Verstellposition feststellbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (23) das Verstellglied (3) durchfaßt und das Verstellglied (3) zwischen einer Anlageschulter (25) des Bolzens (23) und einer auf den Bolzen (23) aufgeschraubten Mutter (27) durch Anziehen letzterer feststellbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied (3) in einem Abstand vom Gehäuse (7) der Axialkolbenmaschine (1) angeordnet ist, daß die Feder (6) und die Einstellvorrichtung (8) im Abstandsbereich dazwischen angeordnet sind und das Einstellglied (11) von der dem Gehäuse (7) abgewandten Seite des Verstellglieds (3) her zugänglich ist.