DE8317493U1

DE8317493U1 - Hydraulische stelleinrichtung fuer eine einstellbare hydrostatische maschine

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Publication number: DE8317493U1
Application number: DE19838317493
Authority: DE
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1983-06-15
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1984-09-13

Description

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LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

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ioHydraulisehe Stelleinrichtung für eine einstellbare hydrostatische Maschine

¹⁵Die Erfindung betrifft eine hydraulische Stelleinrichtung für eine als Pumpe oder Motor arbeitende hydraulische Maschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Einrichtung ist sehr vorteilhaft, hat allerdings noch einen kleinen Mangel insofern, als ein einziger Fehler,

²⁰WIe z.B. das Hängenbleiben des Vorsteuerkolbens infolge des Zwischenklemmens eines in der Flüssigkeit noch niitgeschwämmten Spanes, genügt» um zu bewirken, daß die Maschine I

δ bei Absenken des Vorsteuerdruckes nicht mehr unter der I

Wirkung der Federn in ihre Neutrallage zurückkehrt. Selbst ²⁵wenn Vorsteuerdruck auf die entgegengesetzte Seite gegeben wird das heißt, derart gesteuert wird, daß an sich die |

Maschine über die Neutrallage hinaus in die entgegengesetzte Richtung schwenken müsste, tritt diese Funktion nicht ein, weil auf den dann zu beaufschlagenden Vorsteuer-³⁰kolben noch auf der dem Vorsteuerdruck entgegengesetzten Seite der Stelldruck einwirkt. Insbesondere dann, wenn die Maschine im Fahrantrieb eines Fahrzeuges eingebaut ist, können dadurch Gefahrensituationen entstehen.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sicheres

Zurückstellen der Maschine in die Neutrallage auch dann

zu bewirken, wenn der Vorsteuerkölben infolge einer Störung hängenblei bt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Durch diese zweite Einrichtung wird also auf jeden Fall der Druck im Stel1zylinder abgebaut* wenn der Vorsteuerdruck abgesenkt wird,unabhängig von der Funktion des Vorsteuerkolbens.

Eine besonders zweckmäßige_sbevorzugte Ausgestaltungsform^ bei der die Verbindung zwischen Stel1 druck!eitung , die zu den Stelldruckräumen führi ,/bei^aHbsenken⁹des Vorsteuerdruckes hergestellt wird, wenn der Vorsteuerkölben in ausgesteuerter Stellung hängenbleibt,und bei der die Sicherheitseinrichtung im Vorsteuerkölben angeordnet ist, ist im Anspruch 2 angegeben.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 wird eine zweckmäßige Reihenfolge der Steuerfunktionsvorgänge erzielt.

Durch den Anschlag gemäß Anspruch 4 wird bewirkt, daß dann, wenn der Vorsteuerdruck auf den Wert Null abgesenkt ist, also der Vorsteuerdruck auf den Vorsteuerkölben keine Kraft ausübt und damit der Vorrsteuerkolben unter der Wirkung der Regelfeder in die Endlage gedrückt wird, der "Si cherhei tskol ben im Vorsteuerkölben in die Lage gebracht wird, in der er sich befindet, wenn Vorsteuerdruck auf den Kolben wirkt, das heißt, wenn der Vorsteuerkölben die Lage einnimmt, die er tatsächlich bei abgesenktem Vorsteuerdruck einnehmen soll, ist die Wirkung des Sicherheitskolbens ausgeschaltet und somit bei normal funktionierendem Vorsteuerkolben die Verbindung zwischen der zu den

₃₅Stelldruckräumen der Stel1zylinder führenden Stelldruck-

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1 leitung und der AbI ableitung Unterbrochen, so daß nicht über dein Sicherheitskolben unnötig Stellöl abfließt,

Der Drosselspalt gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, da 5 in dem Fall, daß der Vorsteuerkolben in ausgesteuerter Lage hängenbleibt, die Stei1druckzuiauf1 eitung mit der Ablaufleitung verbunden wäre. Durch den Drosselspalt 18 wird ein ungehindertes Nachfließen des Stelldruckmittels aus der Stelldruckzuführungsleitung verhindert. Darüber-10 hinaus hat dieser Drosselspalt 18 noch eine zweite Funktion

insofern, als er bei normaler Funktion der Einstellein- \ richtung die Stellzeit begrenzt, das heißt die Nachströmgeschwindigkeit begrenzt.

,] weil

f] 15 Infolge der Tatsache, daß/bei der Ausgestaltung gemäß

Anspruch 2 de»* Sicherheitskolben innerhalb des Vorsteuerkclbens angeordnet ist, der Vorsteuerkolben einen wesenti lieh größeren Durchmesser aufweisen muß als bei der

<\ gemäß Oberbegriff bekannten Einrichtung, wirkt bei gegebenem

20 Vorsteuerdruck auf den Vorsteuerkolben auch eine größere ί Kraft, so daß eine größere Regelfeder erforderlich ist. I Eine Verstärkung der Reglerfeder geht auf Kosten des ] Federweges. Wenn der Stellkolben, in dem die Regelfeder ') '■■ ") angeordnet ist, ausfährt, ist der Weg, den der Stell-'] 25 kolben zurücklegt, größer als der Weg, auf dem eine hin-.! reichend starke Feder eine hinreichend große Kraft ausüben

kann. Deshalb wird aer maximale Weg der Regelfeder auf Ϊ den Weg begrenzt, auf dem sie eine hinreichende Vorspann-

^!; kraft aufweisen kann. Eine für diesen Zweck geeignete

ΐ· 30 Maßnahme ist im Anspruch 6 angegeben.

_:* Im Folgenden wird die Neuerung anhand des in der Zeichnung Ί . dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Neuerungs- I

gegenstandes im Schnitt dargestellt. |

In eine Bohrung 42 des Gehäusebodens 43 ist eine Ventil- Γ'

hülse 41 eingesetzt, in der Radi al bohrungen 44, 45, 36 ./

und 34 vorgesehen sind, von denen die Radi al bohrungen 44 \

mit einer Steuerdruckzuführungsleitung 39 im Gehäuse- ?

bodan 43 in Verbindung stehen und die Bohrungen 45 mit ^?

einer StelIdruckzuführungsleitung 40 in Verbindung stehen ;_:

und die Bohrungen 36 mit einer Stel1 druck!eitung in Ver- |

bindung stehen, die zu dem Innenraum des in der Zeichnung }

nicht mehr dargestellten Stel1zylinders führt, der auf f

der entgegengesetzten Seite der Zeichnung angeordnet ist. 1

Die Radialbohrungen 34 stehen mit der Leitung 33 in Ver- i

bindung, die zu einem drucklosen Behälter führt. Mit einem |

Gewinde 64 ist die Ventilhülse 41 in das Bodenteil 45 §

des Stellzylinders 46 eingeschraubt, in dem ein Stell- I

kolben 21 verschiebbar ist. Der Innenraum des Stellzy- |

linders 46 steht über eine Leitung 47 mit dem in der Zeich- |

nung nicht mehr dargestellten Steuerventil in Verbindung, |

das auf der anderen Seite der Drehachse der hydrostatischen j

Maschine, zu der dieses Ventil gehört, angeordnet ist, \

so daß die Leitung 47 auf der anderen Seite der Leitung 35 \

Γ auf dieser Seite entspricht.

3 In einer Innenbohrung der Ventilhülse 41 ist der Vorsteuerkolben 1 verschiebbar gelagert, gegen dessen in der Zeichnung oberes Endteil 48 ein Federteller 49 abgestützt ist, gegen den die Regelfeder 7 anliegt. Diese liegt ihrerseits irn't ihrem anderen Ende gegen einen Federteller 23 an, der in der in der Zeichnung dargestellten Lage gegen die Innenseite des Bodens des Stellkolbens 21 anliegt.

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Am äußeren Umfang des Vorsteuerkolbens 2 sind Ringnuten 15,

17 und 50 vorgesehen, wobei an die Ringnut 17 ein Drosselspalt 18 anschließt und von der Ringnut 17 Radi al bohrungen ausgehen, während von der Ringnut 15 Radi al bohrungen ausgehen.

Der Vorsteuerkolben 1 ist gegen eine Einstellfeder 38

abgestützt, die sich andererseits gegen die Bodenfläche der Verschlußschraube 9 abstützt. Zum Zwecke des Einstellens der Vorspannung der Einstellfeder 38 sind zwischen diese (T^ und die Verschlußschraube 9 Einlegscheiben 19 zwischengelegt, wobei durch die Anzahl und Wandstärke dieser Finstellscheiben die Vorspannung der Einstellfeder 38 bestimmt wird. Das ermöglicht, der Verschlußschraube 9 eine eindeutige Lage, in der diese fest angezogen ist zu geben, so daß nicht die Gefahr besteht, daß durch äußere Eingriffe Veränderungen herbeigeführt werden. Hinzu kommt, daß die Verschlußschraube 9 mit einem Halsteil versehen ist, an dem eine Anschlagfläche 8 gebildet ist, gegen die das untere

Ende des Vorsteuerkolbens 1 anliegen kann.

Koaxial zum Vorsteuerkolben 1 ist in diesem eine Sackbohrung 31 vorgesehen, in der ein Sicherheitskolben 2 ^KQ verschiebbar ist, der eine Ringnute 10 und von dieser ausgehende Radi al bohrungen 11 aufweist, welche in eine Axialbohrung 12 münden, von der wiederum Radi al bohrungen ausgehen.

Der Sicherheitskolben 2 ist gegen eine Feder 4 abgestützt, die sich andererseits gegen den Boden der Sackbohrung abstützt. Gegen diesen Boden der Sackbohrung 31 kann auch die Anschlagfläche 5 anliegen, die die Stirnfläche zu einem Fortsatz des Sicherheitskolbens 2 ist. Auch am entgegengesetzten - in der Zeichnung unteren - Ende weist der Sicherheitskolben 2 einen Fortsatz auf, der mit einer

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γ Anschlagf1äche 6 abschließt, die gegen die Innenfläche der Verschlußschraube 9 anliegen kann.

In das obere Teil 48 des Vorsteuerkolbens 1 ist ein Anschlagbolzen 20 eingeschraubt, der ein Kopfteil aufweist, gegen dessen Bundfläche 22 der Federteller 23 anliegen kann.

Die Wirkungsweise im Normalbetrieb ist folgende: Durch die Steuerdruckzuführleitung 39 und die Bohrungen 44 wird Steuerdruck zugeführt, der sich durch die Bohrung 54 in dem Steuerdruckraum 32 auswirkt und damit auf die in der Zeichnung untere Stirnfläche des Vorsteuerkolbens 1 und des Sicherheitskolbens 2 wirkt. Ist der Vorsteuerdruck groß genug, um die Kraft der Feder 4 überwinden zu können, wird der Sicher-

■J5 heitskolben 2 im Vorsteuerkolben 1 so weit hochgedrückt, daß die Anschlagfläche 5 am Boden der Sackbohrung 31 zum Anliegen kommt. Steigt der Vorsteuerdruck so weit an, daß die · insgesamt auf ehe Stirnfläche des Vorsteuerkolbens 1 einschließlich der ^stirnfläche des Sicherheitskolbens 2 wirken-

2Q de Druck eine Kraft erzeugt, die größer ist als die Vorspannkraft der Regelfeder 7, so wird der Vorsteuerkolben 1 nach in der Zeichnung oben gedrückt und stellt damit eine Verbindung zwischen der Leitung 40, durch die Stelldruck zugeführt wird, und der Leitung 35, durch die der Stelldruck dem in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Stel1zylinder auf der anderen Seite zugeführt wird, her. Sinkt der Steuerdruck, wird der Vorsteuerkolben 1 unter der Wirkung der Kraft der Regelfeder 7 nach in der Zeichnung unten verschoben, so daß die Ringnut 15 eine Verbindung zwischen der Leitung 35 und der Abflußleitung 33 herstellt, so daß aus dem Stel1zylinder auf der anderen Seite der Maschine Druckmittel abgelassen wird. Liegt der Sicherheitskolben 2 mit der Anschlagfläche 5 am Bolzen der Sackbohrung 31 an, verschließt der in der Zeichnung unterhalb der Ringnut 10 liegende Teil des Sicherheitskolbefis 2 die Radi al bohrungen 16.

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Wenn aber dieses Zurückschieben des Vorsteuerkolbens 1 unter der Wirkung der Reglerfeder 7 nicht möglich ist - beispielsweise weil sich an einer der Kanten des Vorsteuerkolbens 1 ein Schmutzten 1chen in der Bohrung 42 festgesetzt hat - bleibt also auch bei Absinken des Vorsteuerdruckes im Steuerdruckraum 32 der Vorsteuerkolben 1 in der in der Zeichnung nach oben verschobenen Stellung. Infolge des Absinkens des Steuerdruckes in dem Steuerdruckraum 32 wird jedoch der Sicherheitskolben 2 unter der Wirkung der Feder 4 nach in der Zeichnung unten verschoben, Die Stärke der Feder 4 ist so ausgelegt, daß bei eirem Steuerdruck, der etwas unter dem Regelbeginn des Vorsteuarkolbens 1 liegt, der Sicherheitskolben 2 am Anschlag 5 im Inneren des Vorsteuerkolbens 1 zur Anlage kommt. Bei nach in der Zeichnung unten verschobenem Sicherheitskolben 2 wird über die Ringnut 10 und die Bohrungen 11, 12 und 13 in diesem sowie über die Bohrung 14 und den Ringkanal 15 im Vorsteuerkolben 1 eine Verbindung zwischen der Leitung 35, die zum Innenraum des Stel1zylinders auf der anderen Seite der Maschine führt.und der Leitung 33, die zu einem drucklosen Behälter führt, hergestellt, so daß auch dann, wenn der Vorsteuerkolben 1 nicht zurückgeschoben wird, die Leitung 35 vom Druck entlastet wird. In dieser, nicht zurückgeschobenen Stellung des Vorsteuerkolbens 1 hat nämlich der Ringkanal 10 Verbindung mit der Bohrung 16 des Vorsteuerkolbens 1 und hat weiterhin der Ringspalt 17 des Vorsteuerkolbens 1 Verbindung mit der Leitung 35 zum Stel1zylinder, Diese Verbindung besteht jedoch nur dann, wenn der Vorsteuerkolben 1 in der Öffnungsstellung verharrt, obwohl der Steuerdruck unterhalb des für den Regelbeginn vorgesehenen Wertes abgesenkt ist, das heißt, wenn die Regelfeder 7 nicht in der Lage ist, trotz abgebauten Steuerdruckes den Vorsteuerkolben in Richtung gegen die Anschlagflä'che 8 zu schieben, so daß der Vorsteuerkolben 1 die für den Normalbetrieb vörcje-

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sehene Verbindung liber den Ringkanal 15 zu dem drucklosen Abiaufbehälter 33 nicht Öffnet. Das heißt, in diesem Fall, in dem eine Fehlfunktion durch Festhängen des Vorsteuerkolbens 1 auftritt, wird durch die Funktion des zusatz- liehen Sicherheitskolbens 2 die angestrebte Wirkung erzielt. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß in diesem Zustand auch die Stel1druckzufuhrleitung 40 mit der Ablaufleitung 33 verbunden ist, enthält der Vorsteuerkolben 1 den Drosselspalt 18, der ein ungehindertes Nachfließen des Stel1druckmittels durch die Drosselung im Drosselspalt 18 verhindert, bzw. den abfließenden Strom vermindert. Diese Strombegrenzung im Drosselspalt 18 bewirkt bei normaler Funktion der Ventileinrichtung gleichzeitig eine Stel1 Zeitbegrenzung.

15

Wenn bei normaler Funktion des Vorsteuerkolbens 1 dieser infolge der Kraft der Reglerfeder 7 so weit nach in der Zeichnung unten verschoben ist, daß das Endteil des Vorsteuerkolbens 1 gegen die Anschlagfläche 8 anliegt, dann bewirkt der Anschlag 6 am in der Zeichnung unteren Fortsatz des Sicherheitskolbens 2, daß dieser gegen die Kraft der Feder 4 innerhalb des Vorsteuerkolbens 1 hochgedrückt wi rd.

Ist in den Innenraum des Stel1zylinders 46 so viel Druckmittel unter solchem Druck eingeführt, daß der Stellkolben 21 sehr weit ausfährt, entspannt sich die Reglerfeder 7 trotzdem nicht, weil der Federteller 23 gegen | den Anschlag 22 anliegend den Entspannungsweg der Regler- |

feder 7 begrenzt. Wird andererseits der Stellkolben 21 |

unter Wirkung des Stel1kolbens, der auf der anderen Seite J

der Maschine angeordnet ist, in den Stellzylinder 46 weit |

genug hineingedrückt, kommt der Federteller 49 zum An- ·

liegen gegen die Oberfläche der Ventilhülse 41 mit der f

Folge, daß bei einem weiteren Hineindrücken des Stell- ι

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1 koibens 21 in den Stel1zyiinder 46 der Federteller von der Änschlagbundf1äche 22 abhebt. Vom Augenblick des Abhebens an steht aber die volle Vorspannkraft der Reglerfeder 7 zur Verfügung.

10 15 20 25 30 35

Claims

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

A 83/38-GM DP-St/bd 22.Mai 1984

Schutzansprüche

1. Hydraulische Stelleinrichtung für eine nach zwei Seiten aus einer Neutrallage heraus einstellbare hydrostatische Maschine (Pumpe oder Motor) mit einem gegen einen Energiespeicher, vorzugsweise eine Feder, in einem Stel1zylinder verschiebbaren, mit dem verschwenkbaren Teil der hydrostatischen Maschine verbundenen Stellkolben und mit einem gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren, mit Steuerdruck beaufschlagbaren Vorsteuerkolben, wobei für jede Schwenkrichtung der hydrostatischen Maschine aus der Neutrallage heraus je ein Stel1zylinder-Stel1-kolben-Aggregat vorgesehen ist und für jede Schwenkrichtung je ein Vorsteuerkolben vorgesehen ist, der jeweils auf der anderen Seite der Schwenkachse des einstellbaren Teiles der hydrostatischen Maschine angeordnet ist, wie der von ihm beaufschlagte Stel1zylinder, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite, von Steuerdruck beaufschlagte, bei Absenken des Steuerdruckes eine Verbindung zwischen der zu dem Stelldruckraum des Stellzylinders auf der anderen Seite der hydrostatischen Maschine führenden Stelldruckleitung (35) und der Abiaufleitung (33) herstellende Sicherheitseinrichtung (2,4)

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. - 2 vorgesehen ist.

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorsteuerkolben (1) eine zum Steuerdruckraum (32) offene Sackbohrung (31) angeordnet ist, in der ein Sicherheitskolben (2) gegen die Kraft einer gegen den Boden der Sackbohrung (31) abgestützten Feder (4) verschiebbar ist, wobei der Vorsteuerkolben (1) zwei Gruppen von Radi al bohrungen (14 und 17) aufweist, die in die SackbohruRg (31) münden und von denen die Radi al bohrungai( 14) in die mit der Abia'ifleitung (33) verbindbare Ringnut (15) des Vorsteuerkolbens (1) münden und die Bohrungen (16) in die mit der Stelldruckleitung (35) verbindbare Ringnut des Vorsteuerkolbens (1) münden, wobei ferner der Sicherheitskolben (2) einen gegen den Boden der Sackbohrung (31) anlegbaren Anschlag (5) sowie eine Ringnut (10) und Bohrungen (11, 12 und· 13) aufweist, wobei die Ringnut (10) derart angeordnet ist, daß das die Ringnut (10) zum Steuerdruckraum (32) hin begrenzende Wandteil des Sicherheitskolbens (2) die im Vorsteuerkolben (1) angeordneten Bohrungen (16) bei gegen den Anschlag (5) anliegendem Sicherheitskolben (2) verschließt und daß die Ringnut (10) bei unter der Wirkung der Feder (4) verschobenem Sicherheitskolben (2) mit der im Vorsteuerkolben (1) angeordneten Ringnut (16) verbunden ist.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Feder (4) derart gewählt ist, daß der Sicherheitskolben (2) unter der Wirkung eines Steuerdruckes, der geringer ist als der Vorsteuerdruck, bei dem die Regelwi rkutig des Vorsteuerkolbens (1) beginnt, gegen den Anschlag (5) gedrückt ist.

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/4. Stelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, §

daß am steuerdruckraumseitigen Ende des Sicherheits- |

kolbens (2) ein weiterer Anschlag (6) angeordnetist₄ der |

gegen den Abschlußdeckel (Verschlußschraube 9) des |

5 Steuerdruckraumes (32) anlegbar ist. %

5. Stelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Vorsteuerkolben (1) anschließend an die Ringnut (17) ein Drosselspalt (18) vorgesehen ist.

6. Stelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, j daß mit dem Stirnteil (48) des Vorsteuerkolbens (1) j ein Anschlagbolzen (20) verbunden ist, der mit einem Änschlagbund (22) versehen ist, der gegen Federteller (23)

15 anlegbar ist.

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