DE19926965A1 - Hydrostatische Verdrängereinheit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Verdrängereinheit, insbesondere eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, mit einer von einem Aktuator betätigbaren Stelleinrichtung zur Einstellung des Verdrängungsvolumens, wobei die Stelleinrichtung mit einer eine Rückstellkraft erzeugenden Nullagenzentrierung (5) in Wirkverbindung steht. Die Aufgabe, eine hydraulische Verdrängereinheit zur Verfügung zu stellen, die einen Betrieb der Stelleinrichtung mit einer geringen Betätigungskraft ermöglicht, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nullagenzentrierung (5) eine erste Funktionsstellung aufweist, in der die Stelleinrichtung mit der Rückstellkraft beaufschlagbar ist und eine zweite Funktionsstellung aufweist, in der die Stelleinrichtung von der Rückstellkraft entlastbar ist. In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Nullagenzentrierung (5) zumindest einen mittels einer die Rückstellkraft erzeugenden Feder (7a, 7b), insbesondere einer Druckfeder, beaufschlagbaren Rückstellkolben (4a; 4b) auf, der mit der Stelleinrichtung in Wirkverbindung bringbar ist, wobei der Rückstellkolben (4a; 4b) durch ein Signal in die zweite Funktionsstellung beaufschlagbar ist. Die Stelleinrichtung kann hierbei ein mit einem Huberzeuger drehfest verbundenes Anschlagelement (2) aufweisen, das mit dem Rückstellkolben (4a; 4b) in Wirkverbindung bringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Verdrängereinheit, insbesondere eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, mit einer von einem Aktuator betätigbaren Stelleinrichtung zur Einstellung des Verdrängungsvolumens, wobei die Stelleinrichtung mit einer eine Rückstellkraft erzeugenden Nullagenzentrierung in Wirkverbindung steht.

Derartige im Verdrängervolumen einstellbare Verdrängereinheiten werden als Pumpen oder Motoren eingesetzt, die bezüglich einer Nullage in eine oder zwei Verstellrichtungen ausgeschwenkt werden können. Die Stelleinrichtung kann hierbei als mechanische, hydraulische oder elektro-hydraulische Stelleinrichtung ausgebildet sein. Hydraulische oder elektro-hydraulische Stelleinrichtungen weisen in der Regel mindestens einen mit einem Huberzeuger der Verdrängereinheit, beispielsweise einer Schrägscheibe einer als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgebildeten Verdrängereinheit, in Wirkverbindung stehenden Stellzylinder auf, der mittels eines von einem Stellventil, beispielsweise einem Pilotventil, erzeugten Stelldruckes beaufschlagbar ist. Das Stellventil wird hierbei von einem Aktuator betätigt. Bei einer elektro-hydraulischen Stelleinrichtung ist der Aktuator zur Betätigung des Stellventils als elektrischer Antriebsmotor, beispielsweise als Schrittmotor, ausgebildet.

Die Nullagenzentrierung stellt sicher, daß bei einem Fehler oder einem Defekt und somit einem Ausfall der Stellenrichtung ein sicheres Zurückschwenken des Huberzeugers der Verdrängereinheit in die Nullage erzielt wird. Die Rückstellkraft der Nullagenzentrierung muß hierbei derart ausgelegt sein, daß bei einer Funktionsstörung der Stelleinrichtung, beispielsweise einem Ausfall des Aktuators, ein sicheres Zurückschwenken der Stelleinrichtung und somit des Huberzeugers in die Nullage erreicht wird. Die Nullagenzentrierung muß somit eine ausreichend hohe Rückstellkraft zur Überwindung von Reibung und Klemmkräften in der aus dem Stellzylinder, dem Pilotventil und dem Aktuator bestehenden Stelleinrichtung zur Verfügung stellen.

Aus der DE 40 02 017 A1 ist eine gattungsgemäße als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgebildete Verdrängereinheit mit einer Nullagenzentrierung für den als Wiegenkörper ausgebildeten Huberzeuger bekannt. Die Nullagenzentrierung besteht aus zwei als Federpakete ausgebildeten Druckfedern, die mit einem Stellkolben eines Stellzylinders in Wirkverbindung stehen. Der Stellkolben ist hierbei mit einem von einem Pilotventil erzeugten Stelldruck beaufschlagbar. Als Aktuator zur Betätigung des Pilotventils ist ein Nehmerkolben vorgesehen, der mit einem von einer Vorsteuereinrichtung erzeugten Steuerdruck beaufschlagbar ist.

Eine derartige Nullagenzentrierung ist jedoch ständig aktiv und mit der Stelleinrichtung und somit dem Huberzeuger in Eingriff. Die von der Nullagenzentrierung aufgebrachte Rückstellkraft zum Zurückschwenken des Huberzeugers muß somit im Betrieb der Verdrängereinheit bei funktionsfähiger Stelleinrichtung ständig überwunden werden, wodurch eine hohe Betätigungskraft für die Stelleinrichtung erforderlich ist. Diese Betätigungskraft addiert sich zu der in Regel geringen Betätigungskraft des Pilotventils. Der verwendete Aktuator muß somit zusätzlich zur Betätigungskraft des Pilotventils ständig die von der Nullagenzentrierung ausgeübte Rückstellkraft, die lediglich für den Notfall installiert ist, aufbringen, wodurch ein leistungsfähiger Aktuator mit einer hohen Betätigungskraft bzw. einem hohen Betätigungsmoment erforderlich ist.

Bei Verwendung eines elektrischen Aktuators, beispielsweise eines Elektromotors, ist somit ein leistungsfähiger Elektromotor mit einem hohen Nennmoment erforderlich, um sicherzustellen, daß für alle Betriebspunkte der Verdrängereinheit ein ausreichendes überschüssiges Verstellmoment zur Betätigung der Stelleinrichtung vom Elektromotor geliefert wird. Ein derartiger Elektromotor benötigt jedoch einen hohen Platzbedarf an der hydraulische Verdrängereinheit. Ein Elektromotor weist zudem bei einem Wicklungskurzschluß ein im Vergleich zum Nennmoment hohes Haltemoment auf, das von der Nullagenzentrierung bei einem Ausfall des Elektromotors überwunden werden muß. Dadurch ist an der Nullagenzentrierung eine hohe Rückstellkraft zu installieren. Zudem wird durch die von der Nullagenzentrierung aufgebrachte Rückstellkraft die gesamte Stelleinrichtung belastet, die somit auf die Rückstellkraft ausgelegt werden muß. Darüber hinaus verursacht die ständig wirkende Rückstellkraft eine erhöhte Reibung und einen erhöhter Verschleiß in den bewegten Bauteilen der Stelleinrichtung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängereinheit der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die einen Betrieb der Stelleinrichtung mit einer geringen Betätigungskraft ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nullagenzentrierung eine erste Funktionsstellung aufweist, in der die Stelleinrichtung mit der Rückstellkraft beaufschlagbar ist und eine zweite Funktionsstellung aufweist, in der die Stelleinrichtung von der Rückstellkraft entlastbar ist.

Erfindungsgemäß ist somit die Nullagenzentrierung lediglich in der ersten Funktionsstellung aktiv und beaufschlagt die Stelleinrichtung mit der Rückstellkraft in die Nullage. In der zweiten Funktionsstellung ist die Nullagenzentrierung nicht aktiv, wodurch die Stelleinrichtung nicht von der Rückstellkraft der Nullagenzentrierung beaufschlagt ist.

Dadurch ergeben sich eine Reihe von Vorteilen:
In der zweiten Funktionsstellung der Nullagenzentrierung ist die Stelleinrichtung nicht von der von der Nullagenzentrierung erzeugten Rückstellkraft beaufschlagt, wodurch die Stelleinrichtung auf kleiner Kräfte ausgelegt werden kann und somit im Bauraum verkleinert werden kann. Desweiteren muß der Aktuator in der zweiten Funktionsstellung der Nullagenzentrierung die Rückstellkraft bei der Betätigung der Stelleinrichtung nicht überwinden und somit als Betätigungskraft vorhalten, wodurch der Aktuator unabhängig von der Rückstellkraft lediglich auf die für einen sicheren Betrieb der Stelleinrichtung erforderliche Kraft, beispielsweise die Klemmkräfte des Pilotventils, ausgelegt werden kann. Dadurch kann ein Aktuator mit einer kleineren Betätigungskraft bzw. einem kleineren Betätigungsmoment eingesetzt werden, wodurch sich ein geringer Bauraumbedarf für den Aktuator ergibt. Durch die Verringerung der Betätigungskraft des Aktuators kann weiterhin die Rückstellkraft der Nullagenzentrierung verringert werden. In der zweiten Funktionsstellung treten weiterhin an den Bauteilen der Stelleinrichtung keine Reibung und kein Verschleiß auf, der durch die Rückstellkraft der Nullagenzentrierung verursacht wird. Darüber hinaus ergibt sich durch die Verringerung der Baugröße der Verstelleinrichtung und des Aktuators eine Verringerung der Massenträgheiten, wodurch eine Erhöhung der Verstellgeschwindigkeit und somit der Dynamik der hydraulischen Verdrängereinheit ermöglicht wird. Darüber hinaus wird in der zweiten Funktionsstellung der Nullagenzentrierung die Stelleinrichtung nicht von der Nullagenzentrierung eingeschränkt, wodurch die Stelleinrichtung unabhängig von der Nullagenzentrierung ausgelegt werden kann.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Nullagenzentrierung bei funktionsfähiger Stelleinrichtung in die zweite Funktionsstellung und bei funktionsgestörter Stelleinrichtung in die erste Funktionsstellung beaufschlagbar. Bei funktionsfähiger Stelleinrichtung ist somit die Nullagenzentrierung nicht aktiv, wodurch die Stelleinrichtung nicht durch die Rückstellkraft der Nullagenzentrierung beaufschlagt ist. Bei einer Funktionsstörung, beispielsweise einem Defekt oder dem Ausfall zumindest eines Bauteils der Stelleinrichtung, wird die Nullagenzentrierung aktiviert, wodurch die Stelleinrichtung und somit der Huberzeuger durch die Rückstellkraft in die Nullage beaufschlagt wird. Dadurch wird auf einfache Weise erzielt, daß die Rückstellkraft der Nullagenzentrierung nur in den Betriebszuständen die Stelleinrichtung beaufschlagt, in denen die Rückstellkraft zur Zurückschwenkung der Stelleinrichtung in die Nullage erforderlich ist. Im normalen Betrieb der Verdrängereinheit, d. h. bei funktionsfähiger Stelleinrichtung, ist die Stelleinrichtung von der Rückstellkraft entlastet, wodurch der Aktuator die Rückstellkraft der Nullagenzentrierung nicht als Betätigungskraft vorhalten muß.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung weist die Nullagenzentrierung zumindest einen mittels einer die Rückstellkraft erzeugenden Feder, insbesondere einer Druckfeder, beaufschlagbaren Rückstellkolben auf, der mit der Stelleinrichtung in Wirkverbindung bringbar ist, wobei der Rückstellkolben durch ein Signal in die zweite Funktionsstellung beaufschlagbar ist. Bei vorhandenem Signal befindet sich somit die Nullagenzentrierung in der zweiten Funktionsstellung und ist nicht aktiv. Bei fehlendem Signal wird die Nullagenzentrierung in die erste Funktionsstellung beaufschlagt. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, bei einer Funktionsstörung, beispielsweise einem Defekt oder einem Ausfall der Stelleinrichtung, die Nullagenzentrierung in die erste Funktionsstellung anzusteuern und somit eine Beaufschlagung der Stelleinrichtung in die Nullage sicherzustellen.

Das Signal kann als elektrisches, pneumatisches oder mechanisches Signal ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Signal zur Beaufschlagung des Rückstellkolbens als hydraulischer Steuerdruck ausgebildet.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist der Rückstellkolben in einer Gehäusebohrung längsverschiebbar gelagert und bildet einen ersten Steuerdruckraum, in dem die Feder angeordnet ist, sowie einen zweiten mit Steuerdruck beaufschlagbaren Steuerdruckraum. Dadurch kann auf einfache Weise erzielt werden, daß bei funktionsfähiger Stelleinrichtung und somit anstehendem Steuerdruck die Rückstellkraft der Feder durch den Steuerdruck kompensiert wird und die Nullagenzentrierung in die zweite Funktionsstellung beaufschlagt wird.

Mit besonderem Vorteil ist mittels des Signals die Verstellgeschwindigkeit der Stelleinrichtung einstellbar. Dadurch kann bei einer Funktionsstörung der Stelleinrichtung und somit einer Beaufschlagung der Nullagenzentrierung in Richtung der ersten Funktionsstellung auf einfache Weise die Stellzeit der Stelleinrichtung vorgegeben und somit die Verstellgeschwindigkeit der Verdrängereinheit in die Nullage variiert und beeinflußt werden.

Bei einem hydraulischen Signal ergibt sich hierbei ein geringer Bauaufwand, wenn der zweite Steuerdruckraum des Rückstellkolbens an einen Steuerdruckleitung angeschlossen ist, in der ein Mittel zur Beeinflussung des Steuerdrucks vorgesehen ist. Durch die Beeinflussung des Steuerdruckes kann auf einfache Weise das Signal variiert werden und somit bei in Richtung der ersten Funktionsstellung beaufschlagter Nullagenzentrierung die Verstellgeschwindigkeit der Verdrängereinheit beeinflußt werden.

Das Mittel kann beispielsweise als Schaltventil ausgebildet werden, das bei in der zweiten Funktionsstellung befindlicher Nullagenzentrierung in einer ersten Schaltstellung einen ungedrosselten Zufluß von der Steuerdruckleitung zum zweiten Steuerdruckraum und bei in der ersten Funktionsstellung befindlicher Nullagenzentrierung in einer zweiten Schaltstellung eines gedrosselten Abfluß von dem zweiten Steuerdruckraum zur Steuerdruckleitung ermöglicht. Im Hinblick auf einen einfachen Bauaufwand ist es zweckmäßig, das Mittel als Drosselrückschlagventil auszubilden. Ein Drosselrückschlagventil ermöglicht auf einfache Weise einen ungedrosselten Zufluß von der Steuerdruckleitung zum zweiten Steuerdruckraum und einen gedrosselten Abfluß von dem zweiten Steuerdruckraum zur Steuerdruckleitung. Durch die Wahl der Drosseleinrichtung des Drosselrückschlagventils kann somit bei einem Zusammenbruch des in der Steuerdruckleitung anstehenden Steuerdrucks und somit fehlendem Signal ein gedrosselter Abfluß aus dem zweiten Steuerdruckraum des Rückstellkolbens erzielt werden. Dadurch ist es möglich, durch die Wahl der Drosseleinrichtung des Drosselrückschlagventils bei in Richtung der ersten Funktionsstellung beaufschlagter Nullagenzentrierung eine bestimmte Stellzeitdämpfung vorzugeben und somit die Stellzeit sowie die Verstellgeschwindigkeit der Stelleinrichtung in die Nullage zu variieren.

In einer Ausführungsform der Erfindung drückt die Nullagenzentrierung in der ersten Funktionsstellung die Stelleinrichtung in die Nullage. Die Nullagenzentrierung erzeugt somit eine Druckkraft, die bei einer Funktionsstörung die Stelleinrichtung in die Nullage beaufschlagt.

In einer weiteren Ausführungsform zieht die Nullagenzentrierung in der ersten Funktionsstellung die Stelleinrichtung in die Nullage. Bei einer Funktionsstörung wird somit die Stelleinrichtung durch eine Zugkraft in die Nullage beaufschlagt.

In einer Ausgestaltungsform der Erfindung, bei der die Stelleinrichtung als hydraulische Stelleinrichtung ausgebildet ist und ein von einem Aktuator betätigbares Pilotventil aufweist, das die Beaufschlagung zumindest eines mit dem Huberzeuger in Wirkverbindung stehenden Stellzylinders mit Stelldruck steuert, ergeben sich besondere Vorteile, wenn das Signal als Stelldruck ausgebildet ist. Durch den Stelldruck kann die Nullagenzentrierung auf einfache Weise zwischen der ersten und der zweiten Funktionsstellung umgeschaltet werden, da mit dem Stelldruck auf einfache Weise eine Funktionsstörung der Stelleinrichtung, beispielsweise ein Ausfall des Aktuators oder des Pilotventils, ermittelt werden kann.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, in der die Stelleinrichtung als elektro-hydraulische Stelleinrichtung ausgebildet ist, ergeben sich besondere Vorteile, wenn der Aktuator zur Betätigung des Pilotventils als elektrischer Antriebsmotor, insbesondere als Schrittmotor, ausgebildet ist. Bei der erfindungsgemäßen Verdrängereinheit kann der elektrischer Antriebsmotor unabhängig von der Rückstellkraft der Nullagenzentrierung auf die für einen sicheren Betrieb der Stelleinrichtung erforderliche Klemmkraft des Pilotventils ausgelegt werden. Dadurch kann ein elektrischer Antriebsmotor mit einem geringen Nennmoment eingesetzt werden, der ebenfalls ein geringes Haltemoment aufweist. Darüber hinaus kann die Rückstellkraft der Nullagenzentrierung gegenüber den Verdrängereinheiten des Standes der Technik verringert werden, da die Rückstellkraft ein geringeres Haltemoment des Antriebsmotor bei einer Funktionsstörung überwinden muß. Insgesamt ergibt sich somit eine Verstelleinrichtung mit einem wesentlich geringerem Bauraumbedarf.

In eine Ausgestaltungsform der Erfindung weist die Stelleinrichtung ein mit einem Huberzeuger drehfest verbundenes Mitnehmerelement auf, das mit dem Rückstellkolben in Wirkverbindung bringbar ist. Der Rückstellkolben wirkt somit über das Mitnehmerelement auf den Huberzeuger. Dadurch kann ein einfacher Aufbau der Nullagenzentrierung erzielt werden.

In einer Ausgestaltungsform, in der der Aktuator mit einem Antriebskolben trieblich verbunden ist, der über eine Getriebeeinrichtung mit dem Pilotventil in Wirkverbindung steht, ergibt sich ein geringer Bauaufwand, wenn der Rückstellkolben mit dem Antriebskolben in Wirkverbindung bringbar ist. Der von dem Aktuator angetriebene Antriebskolben, der mittels der Getriebeeinrichtung eine Untersetzung zur Betätigung des Pilotventils ermöglicht, steht hierbei mit den Rückstellkolben in Wirkverbindung. Die Nullagenzentrierung weist somit einen geringen Bauaufwand auf.

Mit besonderem Vorteil ist der Rückstellkolben mit einem Betätigungsstößel versehen, der mit dem Mitnehmerelement oder dem Antriebskolben in Wirkverbindung bringbar ist. Dadurch kann auf einfache das Mitnehmerelement oder der Antriebskolben mit dem Rückstellkolben zur Übertragung der Rückstellkraft in Verbindung gelangen.

Im Hinblick auf einen einfachen Aufbau ist es vorteilhaft, wenn der Betätigungsstößel mit einer Anlagefläche des Mitnehmerelements oder einer Stirnfläche des Antriebskolbens in Verbindung bringbar ist. Hierdurch kann auf einfache Weise das Mitnehmerelement oder der Antriebskolben durch eine Druckkraft in die Nullage gedrückt werden.

Ein geringer Platzbedarf ergibt sich, wenn der Rückstellkolben als topfförmiger Kolben mit einer Ausnehmung ausgebildet ist, in der der Antriebskolben angeordnet ist.

In einer Ausgestaltungsform, in der die Nullagenzentrierung den Antriebskolben in die Nullage zieht, ergibt sich ein geringer Bauaufwand, wenn der Antriebskolben mit einer Aussparung versehen ist, in die sich der Betätigungsstößel erstreckt, wobei der Betätigungsstößel im Bereich der Aussparung mit einem Übertragungselement zur Übertragung einer Zugkraft von dem Betätigungsstößel auf den Antriebskolben versehen ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Verdrängereinheit mit einer ersten Ausführungsform einer Nullagenzentrierung in der ersten Funktionsstellung,

Fig. 2 eine Ansicht gemäß der Fig. 1 mit einer Nullagenzentrierung in der zweiten Funktionsstellung,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer Nullagenzentrierung,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer Nullagenzentrierung und

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform einer Nullagenzentrierung.

Die Fig. 1 zeigt eine Detailansicht einer hydraulische Verdrängereinheit 1, wobei ein mit einem Huberzeuger, beispielsweise einer um eine Schwenkachse S schwenkbar gelagerten Schrägscheibe, drehfest verbundenes Mitnehmerelement 2, das Teil einer Stelleinrichtung ist, gezeigt ist. Der Huberzeuger ist hierbei bezüglich einer Nullage N beidseitig ausschwenkbar. In einer Gehäusebohrung 6a, 6b des Gehäuse 3 der Verdrängereinheit 1 sind zwei Rückstellkolben 4a, 4b einer Nullagenzentrierung 5 längsverschiebbar gelagert, die mit gegenüberliegenden Anlageflächen 2a, 2b des Mitnehmerelements 2 in Wirkverbindung bringbar sind. Die Rückstellkolben 4a, 4b sind mittels jeweils einer Feder 7a, 7b, die in einem Steuerdruckraum 8a, 8b angeordnet ist, in Richtung des Mitnehmerelements 2 beaufschlagbar. Die Rückstellkolben 4a, 4b weisen jeweils eine der Feder 7a, 7b entgegenwirkende Steuerdruckfläche 9a, 9b auf, wobei der vor der Steuerdruckfläche 9a, 9b angeordnete Steuerdruckraum 10a, 10b der Gehäusebohrung 5a, 5b an eine Steuerdruckleitung 11a, 11b angeschlossen ist. Die Steuerdruckleitungen 11a, 11b sind an eine Steuerdruckleitung 12 angeschlossen, in der beispielsweise ein Stelldruck ansteht, der einen mit dem Huberzeuger in Wirkverbindung stehenden Stellzylinder der Stelleinrichtung beaufschlagt. Die Steuerdruckleitung 12 kann hierzu beispielsweise mit einer von einem mittels eines Aktuators betätigbaren Pilotventil zum Stellzylinder geführten Steuerdruckleitung in Verbindung stehen. In den Steuerdruckleitungen 11a, 11b ist jeweils ein Drosselrückschlagventil 13a, 13b angeordnet. Das Rückschlagventil 14a, 14b des Drosselrückschlagventils ermöglicht hierbei einen ungedrosselten Zufluß von Druckmittel aus der Steuerdruckleitung 11a, 11b in den Steuerdruckraum 10a, 10b. Eine oder mehrere Drosseleinrichtungen 15a, 15b des Drosselrückschlagventils ermöglichen einen gedrosselten Abfluß von Druckmittel aus dem Steuerdruckraum 10a, 10b in die Steuerdruckleitungen 11a, 11b.

Die Federn 7a, 7b weisen eine den Rückstellkolben 4a, 4b in Richtung des Mitnehmerelements 2 beaufschlagende Kraftrichtung auf, wobei an dem Rückstellkolben 4a, 4b jeweils ein aus der Gehäusebohrung 6a, 6b herausragender Betätigungsstößel 16a, 16b ausgebildet ist, der mit einer Anlagefläche 2a, 2b des Mitnehmerelements 2 in Wirkverbindung bringbar ist.

In der in der Fig. 1 dargestellten ersten Funktionsstellung der Nullagenzentrierung 4 ist der Steuerdruckraum 10a, 10b drucklos, wodurch die Rückstellkolben 4a, 4b durch die Federn 7a, 7b mit den Anlageflächen 2a, 2b des Mitnehmerelements 2 in Verbindung stehen. Der mit dem Mitnehmerelement 2 drehfest verbundene Huberzeuger der Verdrängereinheit ist somit durch die von den Federn 5a, 5b erzeugten Rückstellkraft in die Nullage N beaufschlagt. Die Nullagenzentrierung 4 befindet sich in dem ersten Funktionszustand, wenn aufgrund eines Fehlers in der Stelleinrichtung in den Steuerdruckleitungen 11a, 11b kein Signal und somit kein Stelldruck ansteht. Ein derartiger Betriebszustand kann beispielsweise bei einem Ausfall eines das Pilotventil betätigenden Aktuators oder bei einem Ausfall des Pilotventils sowie einem Leitungsbruch der Steuerdruckleitungen 12, 11a, 11b auftreten.

In der Fig. 2 ist die Nullagenzentrierung in einem zweiten Funktionszustand gezeigt. Ein derartiger Funktionszustand liegt bei funktionsfähiger Stelleinrichtung und somit während des normalen Betriebes der Verdrängereinheit vor, wobei die Rückstellkolben 4a, 4b durch ein Signal entgegen der Kraft der Federn 7a, 7b beaufschlagt sind. In einem derartigen Funktionszustand steht bei funktionsfähigem Aktuator und Pilotventil in der Steuerdruckleitung 12 und somit in den Steuerdruckleitungen 11a, 11b ein Steuerdruck an, der über das geöffnete Rückschlagventil 14a, 14b der Drosselrückschlagventile 13a, 13b in den Steuerdruckräumen 10a, 10b ansteht und die Steuerdruckflächen 9a, 9b der Rückstellkolben 4a, 4b beaufschlagt. Die Rückstellkolben 4a, 4b werden somit durch den an den Steuerdruckflächen 9a, 9b anstehenden Stelldruck entgegen der Kraft der Federn 7a, 7b ausgelenkt und geben das Mitnehmerelement 2 frei. Der Huberzeuger kann somit ausgehend von der Nullage N in beide Richtungen verschwenkt werden, ohne daß die Stelleinrichtung die von den Federn 7a, 7b erzeugten Rückstellkräfte der Nullagenzentrierung 5 überwinden muß.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Nullagenzentrierung, wobei die Rückstellkolben 4a, 4b konzentrisch zu einem von einem Aktuator betätigten, in einer Gehäusebohrung 21 längsverschiebbar gelagerten Antriebskolben 22 angeordnet sind und mit dem Antriebskolben 22 in Wirkverbindung bringbar sind. Der Antriebskolben 22 dient hierbei zum Antrieb eines nicht mehr gezeigten Pilotventils, wobei zur Betätigung des Pilotventil eine Getriebeeinrichtung 25 vorgesehen ist. Die Getriebeeinrichtung 25 ist beispielsweise als zweiarmiger Hebel 26 ausgebildet, der um eine Drehachse D schwenkbar gelagert ist und mit einem Ende in einer im mittleren Bereich des Antriebskolbens 22 angeordneten Ringnut 27 eingreift. Mit dem der Ringnut 27 gegenüberliegenden Ende ist der Hebel 26 mit einem Steuerschieber des nicht mehr dargestellten Pilotventils verbunden. Die aus den Gehäusebohrung 6a, 6b austauchenden Betätigungsstößel 16a, 16b der Rückstellkolben 4a, 4b sind hierbei mit den Stirnflächen 28a, 28b des Antriebskolben 22 in Verbindung bringbar.

In der ersten Funktionsstellung und somit bei drucklosen Steuerdruckleitungen 11a, 11b, beispielsweise bei einer Funktionsstörung der Stelleinrichtung infolge eines Ausfalls des Aktuators, gelangen die Rückstellkolben 4a, 4b durch die Federn 7a, 7b mittels der Betätigungsstößel 16a, 16b mit den Stirnflächen 28a, 28b des Antriebskolbens 22 in Eingriff wodurch der Antriebskolben 22 durch die Rückstellkraft in die Neutrallage ausgelenkt wird. Die Verstelleinrichtung schwenkt somit in die Nullage. Bei funktionsfähiger Stelleinrichtung und somit in der zweiten Funktionsstellung geben die Rückstellkolben 4a, 4b durch den in den Steuerdruckräumen 10a, 10b anstehenden Stelldruck den Antriebskolben 22 in der dargestellten Weise frei, wodurch der Aktuator ohne die Rückstellkraft der Federn 7a, 7b überwinden zu müssen, den Antriebskolben 22 in beide Richtungen auslenken kann.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer in einer Verdrängereinheit eingesetzten Nullagenzentrierung, wobei die Rückstellkolben 4a, 4b als topfförmige Kolben ausgebildet sind und jeweils eine zylinderförmige Ausnehmung 30a, 30b, aufweisen, in der der in der Gehäusebohrung 21 längsverschiebbare Antriebskolben 22 eintaucht. Der Antriebskolben 22 steht hierbei mit einem beispielsweise als Schrittmotor ausgebildeten Aktuator 31 über eine Antriebswelle 32 und einen nicht mehr gezeigten Bewegungswandler, beispielsweise einem Spindel-Mutter-Trieb, in Verbindung. Der Antriebskolben 22 betätigt hierbei über die als Hebel 26 ausgebildete Getriebeeinrichtung 25 ein nicht mehr gezeigtes Pilotventils.

Die Feder 7a, 7b weisen hierbei ebenfalls eine den Rückstellkolben 4a, 4b in Richtung des Antriebskolbens 22 beaufschlagende Kraftrichtung auf. Die Steuerdruckfläche 9a, 9b ist hierbei jeweils an einer Ringfläche des Rückstellkolbens 4a, 4b ausgebildet, wobei der Steuerdruckraum 10a, 10b als zwischen der Gehäusebohrung 6a, 6b, dem Rückstellkolben 4a, 4b und dem Antriebskolben 22 angeordneten Ringraum ausgebildet ist. Der im Bereich der Antriebswelle 32 angeordnete Kolben 4a ist mit einer Aussparung 33 versehen, durch die die Antriebswelle 32 geführt ist.

In der gezeigten ersten Funktionsstellung der Nullagenzentrierung 5, in der kein Steuerdruck in den Steuerdruckleitungen 11a, 11b ansteht, werden die Rückstellkolben 4a, 4b durch die Federn 7a, 7b in Anlage an den Antriebskolben 22 gehalten. Der Antriebskolben 22 wird somit durch die Rückstellkraft der Federn 7a, 7b in die Neutrallage beaufschlagt und lenkt mittels des Hebels 26 das Pilotventil in die Neutralstellung aus, wodurch der Huberzeuger beispielsweise bei einem Ausfall des Aktuators in die Nullage schwenkt. In der zweiten Funktionsstellung werden die Rückstellkolben 4a, 4b durch den in den Steuerdruckleitungen 11a, 11b, den Steuerdruckräumen 10a, 10b und somit den Steuerdruckflächen 9a, 9b anstehenden Steuerdruck entgegen der Kraft der Federn 7a, 7b beaufschlagt. Die Rückstellkolben 4a, 4b geben somit den Antriebskolben 22 frei, wodurch der Antriebskolben 22 durch den Aktuator 31 ohne die Kraft der Federn 7a, 7b aufbringen zu müssen, ausgelenkt werden kann. Ein zwischen den Rückstellkolben 4a, 4b und dem Antriebskolben 22 bei mit Steuerdruck beaufschlagten Rückstellkolben 4a, 4b entstehender Ringraum ist hierbei - wie am Rückstellkolben 4b schematisch gezeigt ist - zu einem Behälter entlastet.

Die Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer in einer erfindungsgemäßen Verdrängereinheit eingesetzten Nullagenzentrierung. Die Rückstellkolben 4a, 4b sind hierbei entsprechend der Fig. 3 oder 4 mit einem längsverschiebbaren Antriebskolben 22 in Verbindung bringbar, der von einem Aktuator, beispielsweise einem Schrittmotor, angetrieben wird und über die als Hebel 26 ausgebildete Getriebeeinrichtung 25 mit einem nicht mehr dargestellten Pilotventil, das einen Steuerdruck zur Beaufschlagung eines mit einem Huberzeuger in Verbindung stehenden Stellzylinders erzeugt, in Wirkverbindung steht.

Entgegen den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen weisen die die Rückstellkolben 4a, 4b beaufschlagenden Federn 7a, 7b eine von dem Antriebskolben 22 weggerichtete Kraftrichtung auf. Die Rückstellkolben 4a, 4b sind hierbei mit einem Betätigungsstößel 40a, 40b versehen, der sich durch eine in dem Antriebskolben 22 ausgebildete Bohrung 41a, 41b in eine in dem Antriebskolben 22 ausgebildete Aussparung 42a, 42b erstreckt. Der Betätigungsstößel 40a, 40b ist hierbei im Bereich der Aussparung 42a, 42b mit einem Übertragungselement 43a, 43b, beispielsweise einen senkrecht zum Betätigungsstößel 40a, 40b angeordneten Bolzen, versehen, mit dem eine von den Federn 7a, 7b erzeugten als Zugkraft wirkenden Rückstellkraft auf den Antriebskolben 22 übertragen werden kann. Hierzu liegen in der ersten Funktionsstellung der Nullagenzentrierung die Übertragungselemente 43a, 43b bei drucklosem Steuerdruckraum 10a, 10b an dem äußeren Ende der Aussparung 42a, 42b an, wodurch die Federn 7a, 7b den Antriebskolben 22 aufgrund der Kraftrichtung der Federn 7a, 7b mit einer Zugkraft beaufschlagen und in die Neutrallage ziehen.

In der zweiten Funktionsstellung der Nullagenzentrierung 5 werden die Rückstellkolben 4a, 4b durch den in den Steuerdruckleitungen 11a, 11b und somit an den Steuerdruckflächen 9a, 9b anstehenden Steuerdruck entgegen der Kraft der Federn 7a, 7b beaufschlagt, wodurch die Rückstellkolben 4a, 4b derart in Längsrichtung bewegt wird, daß die Übertragungselemente 43a, 43b innerhalb der Aussparung 42a, 42b angeordnet sind und der Antriebskolben 22 durch eine Betätigung des Aktuators frei bewegt werden kann.

Durch die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Drosseleinrichtungen 15a, 15b der Drosselrückschlagventile 13a, 13 wird hierbei bei drucklosen Steuerdruckleitungen 11a, 11b, beispielsweise durch einen Zusammenbruch des Steuerdrucks infolge einer Störung des Aktuators oder des Pilotventils und somit einer Funktionsstörung der Stelleinrichtung, wobei die Nullagenzentrierung 5 ausgehend von der zweiten Funktionsstellung in die erste Funktionsstellung beaufschlagt wird, ein gedrosselter Abfluß des Druckmittels aus den Steuerdruckräumen 10a, 10b erzielt. Dadurch kann bei in die erste Funktionsstellung gehender Nullagenzentrierung 5 die Stellzeit und somit die Bewegungsgeschwindigkeit der Rückstellkolben 4a, 4b eingestellt werden. Durch die Drosseleinrichtungen 15a, 15b kann somit eine Stellzeitdämpfung eingestellt werden, wodurch die Rückschwenkgeschwindigkeit der Stelleinrichtung der Verdrängereinheit in die Nullage in Abhängigkeit der Auslegung der Drosseleinrichtungen 15a, 15b variiert und vorgegeben werden kann.

Claims (18)

1. Hydrostatische Verdrängereinheit, insbesondere eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, mit einer von einem Aktuator betätigbaren Stelleinrichtung zur Einstellung des Verdrängungsvolumens, wobei die Stelleinrichtung mit einer eine Rückstellkraft erzeugenden Nullagenzentrierung in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullagenzentrierung (5) eine erste Funktionsstellung aufweist, in der die Stelleinrichtung mit der Rückstellkraft beaufschlagbar ist, und eine zweite Funktionsstellung aufweist, in der die Stelleinrichtung von der Rückstellkraft entlastbar ist.

2. Verdrängereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullagenzentrierung (5) bei funktionsfähiger Stelleinrichtung in die zweite Funktionsstellung und bei funktionsgestörter Steileinrichtung in die erste Funktionsstellung beaufschlagbar ist.

3. Verdrängereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullagenzentrierung (5) zumindest einen mittels einer die Rückstellkraft erzeugenden Feder (7a; 7b), insbesondere einer Druckfeder, beaufschlagbaren Rückstellkolben (4a; 4b) aufweist, der mit der Stelleinrichtung in Wirkverbindung bringbar ist, wobei der Rückstellkolben (4a; 4b) durch ein Signal in die zweite Funktionsstellung beaufschlagbar ist.

4. Verdrängereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zur Beaufschlagung des Rückstellkolbens (4a; 4b) als hydraulischer Steuerdruck ausgebildet ist.

5. Verdrängereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellkolben (4a; 4b) in einer Gehäusebohrung (6a; 6b) längsverschiebbar gelagert ist und einen ersten Steuerdruckraum (8a; 8b), in dem die Feder (7a; 7b) angeordnet ist, und einen zweiten mit dem Steuerdruck beaufschlagbaren Steuerdruckraum (10a; 10b) bildet.

6. Verdrängereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Signals die Verstellgeschwindigkeit der Stelleinrichtung einstellbar ist.

7. Verdrängereinheit nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Steuerdruckraum (10a; 10b) an eine Steuerdruckleitung (11a; 11b) angeschlossen ist, wobei in der Steuerdruckleitung ein Mittel zur Beeinflussung des Steuerdrucks vorgesehen ist.

8. Verdrängereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Beeinflussung des Steuerdrucks als Drosselrückschlagventil (13a; 13b) ausgebildet ist.

9. Verdrängereinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullagenzentrierung (5) in der ersten Funktionsstellung die Stelleinrichtung in die Nullage drückt.

10. Verdrängereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullagenzentrierung (5) in der ersten Funktionsstellung die Stelleinrichtung in die Nullage zieht.

11. Verdrängereinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Stelleinrichtung als hydraulische Stelleinrichtung ausgebildet ist und ein von einem Aktuator (31) betätigbares Pilotventil aufweist, das die Beaufschlagung zumindest eines mit dem Huberzeuger in Wirkverbindung stehenden Stellzylinders mit Stelldruck steuert, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal als Stelldruck ausgebildet ist.

12. Verdrängereinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Stelleinrichtung als elektro-hydraulische Stelleinrichtung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (31) zur Betätigung des Pilotventils als elektrischer Antriebsmotor, insbesondere als Schrittmotors, ausgebildet ist.

13. Verdrängereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung ein mit einem Huberzeuger drehfest verbundenes Mitnehmerelement (2) aufweist, das mit dem Rückstellkolben (4a; 4b) in Wirkverbindung bringbar ist.

14. Verdrängereinheit nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (31) mit einem längsverschiebbaren Antriebskolben (22) trieblich verbunden ist, der über eine Getriebeeinrichtung (25) mit dem Pilotventil in Wirkverbindung steht, wobei der Rückstellkolben (4a; 4b) mit dem Antriebskolben (22) in Wirkverbindung bringbar ist.

15. Verdrängereinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellkolben (4a; 4b) mit einem Betätigungsstößel (16a; 16b; 40a; 40b) versehen ist, der mit dem Mitnehmerelement (2) oder dem Antriebskolben (22) in Wirkverbindung bringbar ist.

16. Verdrängereinheit nach Anspruch 9 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsstößel (16a; 16b) mit einer Anlagefläche (2a; 2b) des Mitnehmerelements (2) oder einer Stirnfläche (28a; 28b) des Antriebskolbens (22) in Verbindung bringbar ist.

17. Verdrängereinheit nach Anspruch 9 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellkolben (4a; 4b) als topfförmiger Kolben mit einer Ausnehmung (30a; 30b) ausgebildet ist, wobei in der Ausnehmung (30a; 30b) der Antriebskolben (22) angeordnet ist.

18. Verdrängereinheit nach Anspruch 10 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskolben (22) mit einer Aussparung (42a; 42b) versehen ist, in die sich der Betätigungsstößel (40a; 40b) erstreckt, wobei der Betätigungsstößel (40a; 40b) im Bereich der Aussparung (42a; 42b) mit einem Übertragungselement (43a; 43b) zur Übertragung einer Zugkraft von dem Betätigungsstößel (16a; 16b) auf den Antriebskolben (22) versehen ist.