-
-
Hydraulische Stelleinrichtung für eine hydrostatische Maschine Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Stelleinrichtung für eine nach beiden Seiten
aus einer Neutral lage heraus in der die Kolben der hydrostatischen Maschine auch
bei Rotation derselben keinen Hub ausführen und in der die Federn gegen einen Anschlag
anliegen oder im Gleichgewicht stehen, einstellbare, als Hydromotor oder vorzugsweise
als Pumpe arbeitende hydrostatische Maschine, wobei die Stelleinrichtung mit einem
gegen einen Energiespeicher, vorzugsweise eine Feder, in einem Stellzylinder verschiebbaren,
mit dem verschwenkbaren Teil der hydrostatischen Maschine verbundenen Stellkolben
und mit einem gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren, mit Steuerdruck beaufschlagbaren,
Vorsteuerkolben versehen ist. Hydraulische Stel vor richtungen mit mechanisch angesteuertem
Vorsteuerkolben und im übrigen den vorgenannten Merkmalen, sind in verschiedenen
Ausgestaltungsformen bekannt (DE-AS 14 53 513 - DE-PS 17 76 206 - DE-AS 11 54 689).
Dabei ist es bekannt, starke Rückführfedern, die ein sicheres Rückführen in die
Nullhublage ermöglichen, zu verwenden (DE-PS 17 76 206) und es ist in anderer Ausgestaltungsform
bekannt, den Vorsteuerkolben in den Stellkolbenbereich zu integrieren
(DE-AS
14 53 513). Andererseits sind auch schon hydraulische Stelleinrichtung mit allen
vorgenannten Merkmalen bekannt, das heißt, solche, bei denen auch der Vorsteuerkolben
hydraulisch durch einen Steuerdruck angesteuert ist (DE-OS 28 23 559 und im Prinzip
DE-OS 20 01 701).
-
Alle bisher bekannten Einricht.ungen weisen noch irgendwelche Nachteile
auf.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stelleinrichtung gemäß
der Gattung zu verbessern, insbesondere eine einfachere, einfacher kostensparend
herstellbare Stelleinrichtung zu schaffen, die wenig Bauraum erfordert.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß für jede
Schwenkrichtung des einstellbaren Teiles der hydrostatischen Maschine aus der Neutral
lage heraus je (mindestens) ein Stellkolben vorgesehen und für jede Schwenkrichtung-
je ein Vorsteuerkolben vorgesehen ist, der auf der anderen Seite der Ebene, in der
die Schwenkachse des schwenkbaren Teiles und bei einer Axialkolbenmaschine die Drehachse
der Zylindertrommel liegt, angeordnet ist, wie der von ihm beaufschlagte Stellkolben,
wobei ferner der Druck in dem Stellzylinder auf die Stirnfläche des auf der gleichen
Seite der genannten Ebene angeordneten Vorsteuerkolbens wirkt, und zwar auf die
Stirnfläche des Vorsteuerkolbens, die der vom Steuerdruck beaufschlagten entgegengesetzt
ist. Das ermöglicht eine Bauraum sparende Anordnung, ermöglicht ferner die Verwendung
einfacher Drehteile und damit ein kostensparendes Herstellen und vor allem ermöglicht
die Verwendung starker, in der Neutrallage gegen Anschläge anliegende Rückführfedern,
so daß durch die starken Federn eine hohe Sicherheit gegeben ist selbst dann, wenn
durch erhöhte Reibung oder sonstige Widerstände ein Rückschwenken der Maschine in
die Neutrallage behindert ist. Diese Möglichkeit, starke Rückführfedern
anzuwenden,
ist besonders wichtig. Bei der Ausgestaltung gemäß der Erfindung steuert jeder Vorsteuerkolben
nur eine der zwei Schwenkrichtungen.
-
Dadurch, daß der Stelldruck, der in dem auf der gleichen Seite der
Schwenkachse angeordneten Stellzylinder wirkt, auf die Stirnseite des Vorsteuerkolbens
wirkt, ist der Vorsteuerkolben auf der Seite, auf der der Stellzylinder mit Druck
beaufschlagt ist, automatisch durch den Stelldruck mit einer Kraft belastet, die
ein Aussteuern des Vorsteuerkolbens unter Wirkung des Steuerdruckes verhindert.
Das heißt, durch die Wahl der Anordnung und Schaltung der Funktionskanäle ist jeweils
der Vorsteuerkolben automatisch ausgeschaltet, der sich nicht in Arbeitsstellung
befinden soll,und kann erst dann den Stellzylinder auf der anderen Seite der Schwenkachse
mit Stel ldruck beaufschlagen, wenn der Stelldruck in dem Stellzylinder, der auf
der gleichen Seite wie der Vorsteuerkolben liegt, abgebaut ist. Es kann also niemals
auf beiden Seiten gleichzeitig 5 tel 1 druck in die Stellzylinder gegeben werden,
auch dann, wenn Steuerdruck gleichzeitig auf die Vorsteuerkolben beider Seiten gegeben
wird oder Vorsteuerdruck schon auf den Vorsteu.erkolben einer Seite gegeben wird,
während der Stelldruck auf der anderen Seite noch nicht abgebaut ist. Das heißt,
auch unter Berücksichtigung möglicher Trägheitswirkungen bzw. Verzögerungen durch
Strömungseffekte wird gesichert, daß immer nur der Stellzylinder auf einer Seite
beaufschlagt ist.
-
Bei Schrägscheibenaxialkolbenmaschinen, insbesondere Schrägscheibenpumpen,
ist es bekannt, vier Stellkolben zumindest annähernd parallel zur Drehachse, annähernd
in den Ecken eines Rechteckes anzuordnen <DE-OS 26 20 523).
-
Eine solche Anordnung läßt sich bei der Ausgestaltungsform gemäß der
Erfindung besonders zweckmäßig anwenden,
wobei dann auf jeder Seite
der Schwenkachse zwei Stellkolben angeordnet sind, von denen jeweils einer mit einem
Vorsteuerkolben räumlich kombiniert ist.
-
Eine besonders zweckmäßige bauliche Ausgestaltungsform ergibt sich,
wenn jeweils der Vorsteuerkolben inkeiner koaxialen Bohrung einer Hülse verschiebbar
ist, die im Gehäuseboden der hydrostatischen Maschine festlegbar ist und durch die
ihrerseits der Stellzylinder im Gehäuseboden festlegbar ist. Sind vier Stellzylinder
vorgesehen, von denen zwei nicht mit einem Arbeitskolben versehen sind, können hier
gleichartige Bohrungen im Gehäuseboden vorgesehen sein, in die entsprechende Stellzylinderfußteile
eingesetzt werden und durch Schrauben festgehalten werden.
-
Diese Ausgestaltungsform ermöglicht auch,in einfacher Weise die Anschläge
für die Federn, durch die die Neutrallage ("Nullhublage") bestimmt wird, einstellbar
zu machen.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles erläutert.
-
Dabei zeigt der obere Teil der Zeichnung einen Schnitt durch eine
Schrägscheibenaxialkolbenmaschine in der Ebene, in der zwei Stellzylinderachsen
liegen, und der untere Teil der Zeichnung zeigt einen zweiten Schnitt durch die
gleiche Axialkolbenmaschine in der Ebene, in der die Achsen der beiden anderen Stellzylinder
liegen, wobei die beiden Schnittebenen parallel zueinander senkrecht zu der Schwenkachse
1 stehend angeordnet sind, um die die Wiege 2 schwenkbar ist.
-
... - -uie Wiege Z ist um die bcnwenvacnse l/nn-dèm~in der Zeichnung
nicht mehr dargestellten Gehäuse gelagert, das durch den Gehäuseboden 3 nach der
in der Zeichnung rechten Seite abgeschlossen ist. Die in der Zeichnung nicht mehr
darge-
stellte Zylindertrommel ist rotierbar um eine Drehachse 4.
-
Parallel zur Drehachse 4 sind in der in der Zeichnung oberen Schnittebene
zwei abgesetzte Bohrungen 5 im Gehäuseboden 3 vorgesehen. In jede Bohrung 5 ist
ein Fußteil 6 eines Stellzylinders 7 eingesetzt. Das Fußteil 6 weist eine Ringnut
7 auf, die durch eine Querbohrung 8 mit dem Innenraum des Stellzylinders 7 verbunden
ist. In jedem der beiden Stellzylinder 7 ist ein Stellkolben 9 verschiebbar, der
mit seiner Stirnfläche gegen ein Anschlagteil 10 anliegt, das aus gehärtetem Material
besteht und mit einem Gewindefuß 11 in eine Gewindebohrung 12 der Wiege 2 eingesetzt
ist.
-
In eine koaxiale Gewindebohrung des Fußteiles 6 ist ein Gewindeteil
13 eines Anschlagbolzens 14 eingeschraubt, der mit dem Bund seines Kopfes 15 gegen
einen Innenbund des Federtellers 16 anliegt, gegen den die Feder 17 abgestützt ist,
die andererseits gegen das Bodenteil des Stellzylinders 7 abgestützt ist. Das Gewindeteil
13 des Anschlagbolzens 14 ist durch eine Gegenmutter 18 gesichert und an der Stirnseite
mit einem Schlitz für einen Schraubendreher versehen, so daß die Lage des Kopfes
15 durch Verdrehen des Anschlagbolzens 14 leicht fixiert werden kann. Der Gewindestopfen
19 ist in ein Innengewinde des Fußteiles 6 eingeschraubt, so daß der Gewindestopfen
19 gegen die eine Schulter der Bohrung 5 und das Bodenteil des Stellzylinders 7
gegen die andere Schulter der Bohrung 5 anliegt, so daß durch Festziehen des Gewindebolzens
19 der Stellzylinder 7 im Gehäuseboden 3 festgelegt ist.
-
In der zweiten, in der Zeichnung unteren S-chnittebene sind ebenfalls
im Gehäuseboden 3 zwei Bohrungen vorgesehen, die hier mit 25 bezeichnet sind. In
jede Bohrung ist eine Hülse 24 eingesetzt, die ihrerseits eine koaxiale Längsbohrung
aufweist, die am in der Zeichnung rechten Ende
mit einem Innengewinde
versehen ist, in das ein Gewindestopfen 23 eingeschraubt ist, der sich mit seiner
Bundfläche wiederum gegen die Stirnfläche des Gehäusebodens 3 abstützt.
-
Während der Stellzylinder 7 mit dem Fußteil 6 aus einem Teil besteht
und entsprechend ein Bodenplattenteil aufweist, weisen die in der unteren Schnitebene
angeordneten Stellzylinder/n7ur den äußeren Ring 22 einer Bodenplatte auf, die gegen
die Schulter 21 der Bohrung 25 anliegt und gegen die die Schulter 28 der Hülse 24
anliegt, so daß durch die mittels des Gewindebolzens 23 festgespannte Hülse 24 der
Bodenring 22 und damit der Stellzylinder 27 im Gehäuseboden 3 festgelegt ist.
-
Im Stellzylinder 27 ist wiederum ein Stellkolben 9 verschiebbar, gegen
dessen Innenseite ein Federteller 29 anliegt, gegen den eine äußere Feder 30 und
eine innere Feder 31 abgestützt sind. Beide Federn 30 und 31 stützen sich gegen
einen zweiten Federteller 32 ab, der sich gegen einen Stützfortsatz 33 des Vorsteuerkolbens
34 abstützt, der auf der anderen Seite durch eine Rückführfeder 35 gegen den Gewindestopfen
23 abgestützt ist, wobei in einer Gewindebohrung desselben ein Anschlageinstellstift
35 verschiebbar und mittels einer Mutter 36 festlegbar ist.
-
In der Hülse 24 sind vier Radialbohrungen 37, 38, 39 und 40 vorgesehen,
die jeweils über eine Ringnut mit einer Bohrung im Gehäuse in Verbindung stehen,
wobei die Bohrung 37 der in der Zeichnung unteren Hülse mit einer Bohrung 41 im
Gehäuseboden 3 und die Bohrung 37 der in der Zeichnung oberen Hülse 24 mit einer
Gehäusebohrung 42 in Verbindung steht. Die Bohrung 38 steht mit einer Bohrung 43
in Verbindung, die Bohrung 39 in der Hülse 24 steht mit einer Bohrung 44 im Gehäuseboden
3 in Verbindung und schließlich
steht die Bohrung 40 in der Hülse
24 mit einer Bohrung 45 im Gehäuseboden 3 in Verbindung. An die Bohrung 41 ist eine
in der Zeichnung nicht mehr dargestellte Leitung angeschlossen, die zu einer in
der Zeichnung ebenfalls nicht mehr dargestellten Quelle für einstellbaren Steuerdruck
führt. Die Bohrung 42 ist an eine zweite, ebenfalls in der Zeichnung nicht mehr
dargestellte Leitung angeschlossen, die zu einer zweiten, ebenfalls in der Zeichnung
nicht mehr dargestellten Steuerdruckquelle führt.
-
Beide Bohrungen 43 sind an je eine Leitung 47 angeschlossen, die sich
in einer Leitung 48 fortsetzen, die zu einer in der Zeichnung nicht mehr dargestellten
Stelldruckquelle, beispielsweise einer Speisepumpe für das hydrostatische Getriebe,
zu der die Axialkolbenmaschine gehört, führt.
-
An die in der Zeichnung untere der Bohrungen 44 ist eine Leitung 49
angeschlossen, von der aus eine Teilleitung 50 zu einem Kanal 51 führt, von dem
aus eine Radialnut 52 und eine Axialbohrung 53 zum Innenraum des in der Zeichnung
oberen Stellzylinders 27 führt. Eine weitere, von der Leitung 49 ausgehende Zweigteilleitung
51 führt durch einen Kanal im Gehäuseboden 3 zu der Bohrung 8 im Stellzylinderfuß
6 ebenfalls des oberen Stellzylinders 7.
-
schon der Bohrung 44, die dem oberen Vorsteuerkolben 34 zugeordnet
ist, geht eine Leitung 52 aus, die sich in zwei Zweigteilleitungen 53 und 54 aufteilt,
die zu den Innenräumen der jeweils unteren Stellzylinder führen.
-
An die beiden Bohrungen 45 ist je eine drucklose Ablauf-Ableitung
55 angeschlossen.
-
Die Wirkungsweise ist folgende: Wird durch die zugeordnete Steuerdruckquelle
auf den Anschluß 41 Steuerdruck gegeben, so wird durch diesen der in der Zeichnung
untere Vorsteuerkolben 34 derart nach in der Zeichnung links verschoben,
daß
er die Leitung 47 mit der Leitung 49 verbindet, so daß das durch die Leitung 48
zufließende Stelldruckmittel durch die Leitung 49 und von dieser durch die Teilzweigleitungen
50 und 51 in die jeweils in der Zeichnung oberen Stellzylinder 7 und 27 strömt und
den jeweils in diesen befindlichen Stellkolben 9 nach in der Zeichnung links verdrängt,
wobei die Wiege 2 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verschwenkt und dadurch die
in der Zeichnung unteren Stellkolben 9 zurückdrückt, wobei die jeweils unteren Federn
17 und 30, 31 zusammengedrückt werden. Dabei wirkt der in dem in der Zeichnung oberen
Stellzylinder 27 anstehende Druck auch auf die in der Zeichnung linke Stirnfläche
des in der Zeichnung oberen Vorsteuerkolbens 34, so daß selbst dann, wenn auf den
Anschluß 42 Steuerdruck gegeben würde, der in der Zeichnung obere Vorsteuerkolben
34 durch diesen Steuerdruck nicht nach in der Zeichnung links verschoben werden
kann, also auch nicht die ihm zugeordnete Leitung 47 mit der Leitung 52 verbinden
kann. Wird im Anschluß 41 der Steuerdruck abgesenkt, so verbindet der in der Zeichnung
untere Vorsteuerkolben 34 die Leitung 49 mit der Leitung 55, so daß über die Leitung
49 und die Teilzweigleitungen 50 und 51 aus den oberen Stellzylindern 7 und 27 wieder
Stelldruckmittel abgelassen wird.
-
In entsprechender Weise ergibt sich eine Wirkung, wenn Steuerdruck
auf den Steuerdruckanschluß 42 gegeben wird, so daß. sich der in der Zeichnung obere
Vorsteuerkolben 34 nach in der Zeichnung links verschiebt und die ihm zugeordnete
Leitung 47 mit der Leitung 52 verbindet, mit dem Ergebnis, daß die in der Zeichnung
unteren Stellzylinder 7 und 27 mit Stelldruck beaufschlagt werden und die Wiege
2 im Uhrzeigersinn um die Achse 2 herumschwenkt.
-
Die Federn 30 und 31 haben unterschiedliche Länge.
-
Funktionell ist das ohne Bedeutung, jedoch ist das aus baulichen Gründen
für die Federn zweckmäßig, weil die kleinere schlecht derart gestaltet werden kann,
daß sie den ganzen Hub des Stellkolbens 9 mitmachen kann. In Neutrallage der Wiege
2 liegen beide Federn 30 und 31 an beiden zugeordneten Federtellern 29 und 32 an.
Das ist auch auf einem wesentlichen ersten Teil des Hubes der Fall, wenn der Stellkolben
9 aus dem Stellzylinder 27 austritt. Erst auf dem letzten Teil des Verschiebeweges
des aus dem Stellzylinder 27 austretenden Stellkolbens 9 hebt die kleinere Feder
von ihrem Federteller ab.
-
In der Stirnfläche der Hülse 24,an der der Federteller32 gegen diese
Stirnfläche der Hülse 24 anliegt, ist eine Nut 62 angeordnet, durch die Flüssigkeit
aus dem Raum vor der Stirnfläche des Vorsteuerkolbens 34 in den Innenraum des Zylinders
27 übertreten kann.
-
Bei Verschwenken der Wiege 2 in der Schwenkrichtung, die in der Zeichnung
dem Uhrzeigersinn entspricht, strecken sich die in der Zeichnung unteren Federn
30 und 31 und wird die in der Zeichnung obere Feder 17 zusammengedrückt, während
die in der Zeichnung untere Feder 17 wirkungslos bleibt, weil der Federteller 16,gegen
den diese Feder 17 abgestützt ist, gegen den Anschlag am Kopf 17 des Bolzens 14
anliegt und diese Feder sich somit nicht strecken kann. Die Rückstellkraft ist also
gegeben durch den Überschuß der Kraft der Feder 17 gegenüber der Kraft der Summe
der Federn 30 und 31. In der Neutrallage ("Nullhublage") der Wiege 2 liegt sowohl
der Federteller 16 der oberen Feder 17 als auch der in der Zeichnung untere Federteller
16 der.in der Zeichnung unteren Feder 17 gegen den Anschlagkopf 15 an und liegt
andererseits die
Stirnseite des Kolbens 9 gegen das zugeordnete
Anschlagteil 10 an, so daß die Neutral lage einerseits konkret definiert ist, andererseits
durch Einstellen der Bolzen 14 genau eingestellt werden kann.
-
- Leerseite -