DE2203054C2

DE2203054C2 - Einrichtung zum Einstellen der Verdrängung einer hydraulischen Maschine

Info

Publication number: DE2203054C2
Application number: DE2203054A
Authority: DE
Inventors: Brian E. Birmingham Mason; Michael Iain London Young
Original assignee: Chamberlain Industries Ltd
Current assignee: Chamberlain Industries Ltd
Priority date: 1971-01-29
Filing date: 1972-01-22
Publication date: 1983-10-27
Also published as: DE2265774C2; US3828400A; DE2203054A1; JPS591116Y2; GB1385702A; AU3816972A; JPS55135168U; AU474577B2; IT946911B

Description

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Die Erfindung richtet sich auf eine Einrichtung zum Einstellen der Verdrängung einer hydraulischen Maschine mit einem am Stellglied angreifenden Stellzylinder, der über ein Steuerventil von einem über ein Druckbegrenzungsventil einstellbaren Stelldruck beaufschlagt wird, und dessen Steuerventil den Stelldruck mit einem vom Stellzylinder rückwirkenden, der Verdrängung proportionalen Signal vergleicht.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 19 29 645 bekannt. Die dort beschriebene Einrichtung öffnet jedoch nicht die Möglichkeit einer manuellen Voreinstellung.

Aus der DE-AS 11 88 948 is· die Steuerung eines Meßdruckes in Abhängigkeit vom Hub der Maschine durch ein Überdruckventil bekannt, dessen Federkraft sich bei Verringerung der Verdrängung verändert, wobei ein Fördermengenrückwirkungssignal erzeugt wird. Dort ist jedoch nicht das Einstellen von Zwischenmengen möglich.

Aus der US-PS 30 67 693 und der US-PS 31 79 061 ist es grundsätzlich bekannt, die Einstellung einer festen Verdrängung weitgehend unabhängig von der Belastung vorzunehmen.

Bei beiden vorbekannten Einrichtungen wird die Lage eines Stellgliedes für die Verdrängung durch ein Steuerventil geregelt, welches hydraulischen Druck auf die eine oder andere Seite einer Doppelzylinderventilanordnung gibt, wobei ein einziges Druckablaßventil zur Begrenzung der maximalen Verdrängung der Pumpe beim Erreichen eines maximalen hydraulischen Drucks vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einstellung der Verdrängung unabhängig von der Belastung vorzunehmen und durch hydraulischen Druck von außen zu ermöglichen. Dieses Ziel wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß das der Verdrängung proportionale Signal durch ein Druckbegrenzungsventil erzeugt wird, dessen Feder sich am Stellglied abstützt, wobei sich die Federkraft proportional zur Verdrängung ändert.

Durch eine derartige Anordnung wird die erfindungsgemäße Aufgabe besonders vorteilhaft gelöst, da bei

65 geringem baulichen Aufwand eine hohe Betriebssicherheit erzielt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann noch vorgesehen sein, daß der Steuerdruck über ein Wechselrückschlagventil dem Hochdruck der Maschine entnommen ist, wobei zu den Druckbegrenzungsventilen je eine Drossel angeordnet ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist anhand der Zeichnung in der folgenden Beschreibung erläutert Dabei zeigt

Fig. 1 einen axialen Schnitt eines Hydraulikmotors mit Radialzylinder, bei welchem das Stellglied als Exzenterring ausgebildet ist und

F i g. 2 einen schematischen Schnitt durch eine Kurbelwelle und das hydraulische Versorgungssystem für den Kurbenwellenexzenter.

Eine Kurbelwelle 20 ist in wenigstens zwei Laufringen mit Rollen-Lagern 1\ gelagert, zwischen denen ein Exzenter 22 angeordnet ist.

Bei dieser Konstruktion enhält der Exzenter 22 einen kreisförmigen Ring 23, in dessen Außenfläche ein Gleitschuh 34 gleitend eingreift, und der von den äußeren Enden entgegengesetzter Kolben 24, 25 getragen wird, welche durch Positionierungsfedern 26 nach außen in Kontakt mit dem Ring 23 gedruckt werden. Die Kolben gleiten in zylindrischen Ausnehmungen der Welle 20. Hydraulikflüssigkeit wird von den Leitungen 37 bzw. 38 in die Ausnehmungen geleitet. Leitungen 37, 38 sind im Teil 39 des Hydraulikmotors gebildet und münden in Kanäle 40,41, die in Bohrungen 42, 43 in der Welle 20 münden und die Ausnehmungen speisen.

Die Kanäle 40, 41 können durch Ringe 44 gegen ein Lecken abgedichet sein und die gesamte Anordnung von Kanälen, Ringen und Gehäuse umfaßt dementsprechend eine Gleitringanordnung 45.

Im Betrieb des Hydraulikmotors kann der Hubraum durch Veränderung des Hubs des Exzenters 22, der den Hub der hin- und herbeweglichen Kolben 34 bestimmt (Fig. 1), variiert werden. Dies erfolgt durch Verschiebung des Rings 23, was wiederum durch Beaufschlagung der Ausnehmungen 27 und 28 mit unterschiedlichen Flüssigkeitsdrucken unter Bewegung der den Ring tragenden Kolben 24 und 25 bewirkt wird.

Hochdruckflüssigkeit wird durch die Leitung 37 zugeführt, um den Kolben 24 nach außen zu bewegen, während Niederdruckflüssigkeit auf den Kolben 25 wirkt. In dieser Stellung maximalen Hubs des Exzenters wird das durch die Wirkung von Gleitschuhen 34ß bewirkte Drehmoment auf die Außenfläche des Rings 23 auf die Welle 20 übertragen, die somit rotiert.

Die Versorgung der Leitungen 37 und 38 mit Hydraulikflüssigkeit kann von einer Pumpe her erfolgen, die den Motor treibt, oder aber es kann auch eine Hilfspumpe zu diesem Zweck vorgesehen sein.

Die Größen der Kolben 24 und 25 werden durch den zur Verfügung stehenden Hydraulik-Flüssigkeitsdruck bestimmt und müssen selbstverständlich ausreichend sein, um der auf den Ring 23 wirkenden Antriebskraft das Gleichgewicht zu halten. Vorteilhafterweise ist dabei der Durchmesser des Kolbens 25 etwas größer als der des Kolbens 24. Es hat sich gezeigt, daß bei Hydraulikmotoren des vorliegenden Typs mit niedriger Geschwindigkeit die Verschiebung des Rings 23 das Vorsehen zweier Kolben erfordert, von denen der eine (24) die Exzentrizität vergrößert, während sich die Welle langsam dreht oder in Ruhe befindet und der andere (25) die Exzentrizität vermindert. Die hydrauli-

sehen Kräfte auf den Ring, die durch diese Kolben überwunden werden müssen, variieren während der Rotation der Kurbelwelle 20. Die größten vom Kolben 24 aufzunehmenden Kräfte treten dann auf, wenn der Ring 23 von der konzentrischen (Freilr"jf-)SteHung bewegt wird. Diese Gegenkräfte nehmen mit zunehmender Exzentrizität ab. Der Kolben 25 wird dazu benötigt, die Exzentrizität bei allen Weilengeschwindigkeiten zu vermindern, und die maximal erforderliche Kraft tritt dann auf, wenn der Ring aus der Stellung maximaler Exzentrizität bewegt wird. Mit der Abnanme der Exzentrizität nimmt auch diese Gegenkraft ab. Im Durchschnitt wirken die Hydraulik-Kräfte (und jegliche Zentrifugalkräfte) auf den Exzenter in Richtung einer Vergrößerung seines Hubs, so daß bei großen Geschwindigkeiten lediglich der Kolben 25 zur Bewegung des Rings notwendig wäre. Bei niedrigen Geschwindigkeiten kann jedoch der Kolben 24 notwendig werden, um den Ring in gewissen Winkelstellungen der Ausgangswelie in eine Stellung mit größerer Exzentrizität zu bringen.

Es ist auch möglich, die Funktion des Kolbens 24 mit Hilfe einer Feder zu erzielen, die stark genug ist, um die relevanten hydraulischen Kräfte zu überwinden. In einem solchen Fall muß jedoch der Kolben 25 wesentlich größer sein, um sowohl den Hydraulik-Kräften als auch der Federkraft Stand zu halten und dies wiederum würde zu einer unökonomischen und ungeeignet großen Form des Exzenters 22 führen. Das Vorsehen zweier Kolben 24,25 hat auch den Vorteil, die Ansprech-Empfindlichkeit auf eine Servosteuerung in einem Motor zu verbessern, der eine stetig veränderbare Exzentrizität aufweist.

In dem in F i g. 1 dargestellten Motor, der ähnlich aufgebaut ist wie der Motor nach der britischen Patentschrift 10 85 232, werden die fünf Radialzylinder 47 durch ein Düsennadel-(Verteiler)Ventil 48 versorgt, welches Hydraulikflüssigkeit auf Versorgungs- und Rückkehrleitungen 49 gibt. Die Kolben 34 in den Zylindern 37 treiben den Exzenter über Pleul 34Λ mit Gleitschuhen 34ß, die in Gleiteingriff mit dem Ring 23 stehen und hydrostatisch durch Bohrungen 34C ausbalanciert sind. Der Motor enthält eine Kurbelwelle 20, wobei die Kanäle 40, 41, wie aus Fig. 1 ersichtlich, durch Leitungen 51 versorgt werden, die über ein Zweistellungs-Steuerventil 52 mit der Hochdruckquelle 53 bzw. der Rücklaufleitung 54 verbunden sind. Das Ventil 52 ist außerhalb des Motorgehäuses angeordnet.

Es ist von groPer Bedeutung, daß die Gesamtabmessungen des Exzenters 22 die gleichen sein können wie in herkömmlichen Motoren, welche so in einfacher Weise durch Veränderung der Kurbelwelle 20 modifiziert werden können, indem man den mit parallelen Endflächen versehenen Teil 39 einsetzt, der dann über das Steuerventil 52 mit dem hydraulischen Versorgungssystem des Motors verbunden wird. Darüber hinaus braucht keine weitere Änderung anderer Teile des Motors des bereits vorhandenen Produktionseingangs durchgeführt zu werden.

Das Steuerventil 52 kann sowohl auf dem Motorgehäuse als auch in weiterer Entfernung von diesem montiert sein, wobei ein Ventil mehr als einen Hydraulikmotor steuern kann. So können beispielsweise ein oder mehrere Ventile 52 im Führerstand eines Fahrzeugs mit einem Hydraulikmotor vorgesehen sein. Dis Kurbelwelle 20 gemäß F i g. 2 ist für eine stetige Änderung des Hubs zwischen vorgegebenen Grenzwerten ausgelegt Zu diesem Zweck ist ein Servo-Steuersystern vorgesehen.

In dem Steuersystem ist ein Ventilschieber 55 in einer Bohrung 56 des Ventilkörpers 57 angeordnet Der Schieber 55 wird durch Federn 58 in eine zentrale Stellung gedruckt und ist mit vier K-ammern A, B, Q D und ffbildenden Ringwülsten versehen.

Im Betrieb wird über ein Wechselrückschlagventil 60, welches den höheren von zwei Leitungsdrücken auswählt, Hochdruckflüssigkeit von einer der beiden Motorversorgungsleitungen 59 zugeführt. Der jeweils höhere Druck gelangt über eine erste Verengung 61 in eine Leitung 62, welche die Kammer Eunter Druck setzt und sich über eine Gleitringanordnung 45 zum Entlastungsventil 63 erstreckt. Das Entlastungsventil 63 ist durch eine Feder 64 vorgespannt, deren Kompression vom Maß der Exzentrizität des Rings 23 abhängt. Die Hochdruckflüssigkeit vom Pendelventil 60 gelangt über eine zweite Verengung 65 auch auf ein handbetätigbares Steuerventil 66 mit einem Abflußauslaß 67 und setzt über eine weitere Leitung 68 die Kammer A unter Druck. Die durch die Ventile 63 und 66 beeinflußten Flüssigkeitsdrucke wirken somit entgegengesetzt auf die Ventilhaspel 55. Die unter hohem Druck stehende Flüssigkeit vom Pendelventil 60 gelangt über eine Leitung 69 zur Bohrung 56, um selektiv auf die Leitungen 42 und 43 und damit je nach der Stellung der Ventilhaspel 55 auf den Kolben 24 oder 25 gegeben zu werden.

Wie in F i g. 2 dargestellt ist, befindet sich das System in einem Gleichgewichtszustand, wobei die Ringwülste auf dem Ventilschieber 55 die Leitungen 42 und 43 schließen. Die Kammer C ist ebenfalls geschlossen und die Kammern Bund Dsind offen und münden über eine Leitung 70 im Motorkurbelgehäuse.

Sofern ein Stellzylinder als Feder ausgebildet ist, gelangt bei Verschiebung des Ventilschiebers 55, beispielsweise durch Anwachsen des Flüssigkeitsdrucks von der Leitung 68 infolge einer Änderung der Einstellung des Steuerventils 66 oder alternativ durch fluktuierende externe Kräfte auf den Ring 23, unter hohem Druck stehende Flüssigkeit von der Kammer C in die jeweils geeignete Leitung, um den Kolben 24 oder den Kolben 25 zu bewegen. Während dabei der Ring 23 in eine Stellung mit größerer oder kleinerer Exzentrizität verschoben wird, verändert sich die Kompression der Feder 64, um den Druck in der Kammer A zu verändern, und der Schieber 55 kehrt allmählich in seine Mittelstellung zurück. Es können auch Verengungen 71 vorgesehen sein, die als Drosseln wirken und die Bewegungen des Schiebers 55 dämpfen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Einstellen der Verdrängung einer hydraulischen Maschine mit einem am Stellglied angreifenden Stellzylinder, der über ein Steuerventil von einem über ein Druckbegrenzungsventil einstellbaren Stelldruck beaufschlagt wird, und dessen Steuerventil den Stelldruck mit einem vom Stellzylinder rückwirkenden, der Verdrängung proportionalen Signal vergleicht, dadurch ge-¹⁰ kennzeichnet, daß das der Verdrängung proportionale Signal durch ein Druckbegrenzungsventil (63, 64) erzeugt wird, dessen Feder sich am Stellglied (23) abstützt, wobei sich die Federkraft proportional zur Verdrängung ändert

2. Einrichtung zum Einstellen der Verdrängung, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck über ein Wechselrückschlagventil (60) dem Hechdruck der Maschine entnommen ist, wobei zum Druckbegrenzungsventil (66) eine Drossel (65) und zum Druckbegrenzungsventil (63) eine Drossel (61) angeordnet ist.

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