EP0183749A1 - Controllable motor with axial pistons - Google Patents

Controllable motor with axial pistons

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Publication number
EP0183749A1
EP0183749A1 EP19850902540 EP85902540A EP0183749A1 EP 0183749 A1 EP0183749 A1 EP 0183749A1 EP 19850902540 EP19850902540 EP 19850902540 EP 85902540 A EP85902540 A EP 85902540A EP 0183749 A1 EP0183749 A1 EP 0183749A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
swash plate
delivery
piston chamber
axial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19850902540
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Karlmann Hamma
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP0183749A1 publication Critical patent/EP0183749A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/06—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F03C1/0678—Control
    • F03C1/0686—Control by changing the inclination of the swash plate

Definitions

  • the invention relates to an axial piston adjusting motor with conveying pistons moved in the axial direction from an inclined plane, the swash plate standing in an angular position with respect to the driven shaft being adjustable about a pivot axis by an adjusting device.
  • Axialk ⁇ lbenverstellmotoren of this type in which the swash plate is fixed and the cylinder rotates with the delivery pistons, the speed is adjusted by a corresponding change in the piston chambers of the delivery pistons.
  • the angular position of the swashplate is changed by an appropriate adjustment device.
  • the speed increases as the angle of the swash plate decreases.
  • the disadvantage is that the smaller the angle of the swash plate, the greater the proportion of the frictional force between the delivery pistons and the swash plate. As a result, the efficiency deteriorates, and self-locking can occur even with an angular position of less than 4.
  • a disadvantage of the known axial piston adjusting motors is that compression angles occur at angular positions of the swash plate that are smaller than the maximum angular positions, which become higher and higher with a smaller angle. Compression losses occur because this type of reduction in the piston stroke always means that part of the oil column does not generate any torque, but is only compressed in the piston chambers.
  • a considerable disadvantage of the known axial piston adjustment motors is that, for example in forklifts with a common hydraulic drive for travel and for lifting, considerable problems occur when there are changes in load.
  • the speed of the The output shaft is known to depend on the delivery rate of the pump, which depends on the pressure at the consumer, the volume of the piston chambers and the number of pistons. With the same pressure difference, the delivery rate of the pump is constant and the speed depends only on the volume of the piston chambers of the delivery pistons. This means that at a selected angular position of the swash plate, there is a constant speed in normal operation. It will be different, however, if the delivery rate of the pump, e.g. through a differential pressure
  • a further disadvantage of the known axial piston adjustment motors is that a separate adjustment force as a load-dependent signal is required for the adjustment thereof, for which purpose an adjusting device generally engages a piston which changes the angular position of the swash plate via a rod.
  • the present invention is therefore based on the object of providing an axial piston adjusting motor of the type mentioned at the outset, which is safer in operation and in which the angle adjustment of the swash plate can be carried out with simple means.
  • the operating pressure in the delivery chambers works against the spring force via the delivery pistons.
  • the motor thus acts as normal as an adjustment motor, e.g. at low operating pressure, the spring force predominates and presses the swash plate in the direction of the angle reduction. At high operating pressures, the situation is reversed.
  • the adjustment can be made continuously and the swivel angle is set depending on the driving resistance (power control).
  • the adjustment motor becomes a constant motor depending on the signal and with the appropriate design. In this way, sudden speed changes and thus, for example, changes in driving speed are avoided. All that is required for this is that the force acting on the swash plate, or the moment from the delivery pistons, which are subjected to the operating pressure ⁇ is smaller than that
  • the restoring force of the spring or its restoring moment alone is no longer sufficient to keep the angular position of the slant plate in its swivel position at higher operating pressure.
  • the operating pressure swivels the swash plate in a force equilibrium position with the spring force, depending on the respective operating pressure.
  • the swash plate of the axial piston adjusting motor according to this invention can thus be swiveled through fully if required, but can be blocked in a specific position in a specific position if there is danger.
  • Such forces are delivered free of charge. This means that e.g. when loading a vehicle, a forklift equipped with this axial piston adjustment motor can drive at a speed control. Changes in rolling resistance or driving resistance do not change the transmission ratio, i.e. speed or travel speed changing on the axial piston motor.
  • Another advantage of the inventive design of the axial piston adjusting motor is that the compression losses due to a blind volume in the delivery chambers of the delivery pistons can be reduced to a minimum. This is also achieved by the off-center position of the swivel axis. This measure allows the delivery pistons to always remain in their corresponding rear or bottom dead centers, regardless of the angular position of the swash plate. In addition to saving energy, the engine is also quieter.
  • the Schwe ⁇ k- point is the pivot axis of intersection of the line of action of the conveying piston forces with the 'longitudinal axis of the delivery piston with the smallest delivery chamber. In this way an optimal adjustment is achieved.
  • the swash plate may advantageously 'be provided that the Winkelver ⁇ position by a stop can be limited.
  • the figure shows a longitudinal section through an axial piston adjusting motor according to the invention with control valves in a basic representation.
  • the main parts of the axial piston adjusting motor are of known construction, which is why only the parts essential to the invention are described below.
  • a plurality of delivery pistons 2 with delivery chambers 3 distributed over the circumference are arranged in a housing 1, the axes of the delivery pistons 2 being axially parallel to the longitudinal axis 4 of an output shaft 5.
  • the housing 1 is non-rotatably connected to the output shaft by means of a spline toothing.
  • Control kidneys 7 and 8 are arranged in a control disk 6, from which holes 9 lead to the delivery spaces 3. In the figure, the control kidneys 7 or 3 are shown rotated by 90 °. Via the control kidneys 7 and 8 and the bores 9, the delivery spaces 3 receive the pressure medium in the usual way from a hydraulic pump, not shown,
  • the delivery pistons 2 are guided in a swash plate 10, sliding shoes 25 of the delivery piston 2 sliding in a conventional manner on a pressure plate 28 and securing them against lifting -29 via holding segments.
  • the swash plate 10 is rotatably arranged in the housing and fixed ⁇ has a pivot axis S which lies at the intersection of the line of action 11 of the delivery piston forces with the longitudinal axis 4 of the delivery piston 2 with the smallest delivery chamber.
  • the pivot point of the pivot axis of slant discs according to the prior art has always been at the intersection of the line of action 11 of the delivery piston forces with the longitudinal axis 4 of the output shaft 5. This intersection is denoted by "14".
  • the swash plate 10 With a contact surface 15, the swash plate 10 bears at the end opposite the pivot point S against a piston 16 which is displaceable in a fixed housing 17.
  • the piston 16 has a piston chamber 18, in which there is also a return spring 19, which presses the piston 16 in the direction of the bearing surface 15.
  • a stop 20 serves to fix a minimal angular position of the swash plate 10.
  • the piston chamber 18 can be supplied with pressure medium, generally oil, via a pressure line 21, a switching valve 22 and a pressure line 23.
  • the line 21 is via branch lines 21A and 21B with intermediate check valves 24 in connection with the control kidneys 7 or 8 which are under operating pressure.
  • the switching valve 22 can be actuated via a control element 26.
  • the switching valve is switched via the actuator so that the piston chamber (18) is connected to a tank 27 via the pressure line (23), i.e. that the piston chamber is depressurized.
  • the force of the return springs 19 acts on the piston 16 as a moment with the lever arm whose length is determined by the distance of the pivot point S.
  • the forces or moments from the delivery pistons 2 act on the swash plate 10 in the opposite direction.
  • the axial piston adjusting motor works in a conventional manner as a pressure-dependent adjusting motor, the position of the swash plate being adjusted according to the balance of forces or moments between the return spring and the pressing force of the delivery pistons.
  • the switching valve is switched mechanically, pneumatically, hydraulically or electrically by the driver via the actuator so that the piston chamber 18 is connected to the pressure kidney 7 or 8 via the pressure lines 23 and 21, as in FIG In the drawing, in addition to the force of the return spring 19, the compressive force acts on the piston or pistons 16.
  • the design of the forces and moments is selected so that the forces or moments from the spring force and of the piston of the adjusting device predominate, so that the swash plate comes into contact with the stop 20 at a minimum setting angle. This means that a vehicle equipped with it can now be driven in a speed-controlled manner. Changes in load do not change the transmission shaft.
  • the return spring can also be dimensioned such that the forces or moments of the delivery pistons outweigh the minimum operating pressure.
  • the swash plate is kept at a maximum setting angle, as a result of which the adjusting motor also becomes a constant motor.
  • driving is now carried out with high torque and thus with more tractive force. If the delivery volume is large in this way, one drives with a correspondingly smaller one Operating pressure. In any case, however, this ensures that the operating pressure has no effect on the speed of the output shaft. It is practically only important that the axial piston motor, in its function as a servomotor, by means of which the rotational speed of the output shaft and thus the driving speed can be changed, is held at a certain stop with the swash plate and thus blocked.

Landscapes

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Abstract

Le moteur est pourvu de pistons d'alimentation (2) déplacés axialement par une plaque oblique (10) par rapport à l'axe moteur (5), plaque qui est orientable par un dispositif de réglage par rapport à un axe de pivotement. L'axe de pivotement (S) est excentrique par rapport à l'axe moteur (4) et le dispositif de réglage présente au moins un piston (16) avec un évidement (18) et un ressort (19); piston qui pousse la plaque oblique (10) dans le sens d'une diminution de l'angle. L'évidement (18) du piston est alimenté par une vanne de réglage (22) avec la pression de service ou avec une source de pression externe de réglage.The motor is provided with feed pistons (2) moved axially by an oblique plate (10) relative to the motor axis (5), which plate is orientable by an adjustment device relative to a pivot axis. The pivot axis (S) is eccentric relative to the motor axis (4) and the adjustment device has at least one piston (16) with a recess (18) and a spring (19); piston which pushes the oblique plate (10) in the direction of a decrease in the angle. The recess (18) of the piston is supplied by an adjustment valve (22) with the operating pressure or with an external source of adjustment pressure.

Description

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Axialkαlbenverstellmo orAxialkαlbenverstellmo or
Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenverstellmotor mit in axialer Richtung von einer Schiefebene bewegten Förder¬ kolben, wobei die in einer Winkelstellung zu der Abtriebs¬ welle stehende Schiefscheibe durch eine Versteileinrichtung um eine Schwenkachse verstellbar ist.The invention relates to an axial piston adjusting motor with conveying pistons moved in the axial direction from an inclined plane, the swash plate standing in an angular position with respect to the driven shaft being adjustable about a pivot axis by an adjusting device.
Bei Axialkαlbenverstellmotoren dieser Art, bei denen die Schiefscheibe feststeht und sich der Zylinder mit den Förderkolben dreht, erfolgt die Verstellung der Drehzahl durch eine entsprechende Änderung der Kolbenräume der Förderkolben. Hierzu wird die Winkellage der Schiefscheibe durch eine entsprechende VerStelleinrichtung geändert. Bei gleichbleibendem Druck und damit gleichbleibender Leistung der die Hydraulikflüssigkeit liefernden Pumpe wird sich bei ver¬ kleinerndem Winkel der Schiefscheibe die Drehzahl höher. Nachteil ist jedoch, daß der Anteil der Reibungskraft zwischen den För¬ derkolben und der Schiefscheibe um so größer wird, je kleiner der Winkel der Schiefscheibe ist. Damit wird der Wirkungsgrad schlechter, wobei sogar bei einer Winkelstellung von kleiner als 4 eine Selbsthemmung auftreten kann.In Axialkαlbenverstellmotoren of this type, in which the swash plate is fixed and the cylinder rotates with the delivery pistons, the speed is adjusted by a corresponding change in the piston chambers of the delivery pistons. For this purpose, the angular position of the swashplate is changed by an appropriate adjustment device. With constant pressure and thus constant output of the pump delivering the hydraulic fluid, the speed increases as the angle of the swash plate decreases. The disadvantage, however, is that the smaller the angle of the swash plate, the greater the proportion of the frictional force between the delivery pistons and the swash plate. As a result, the efficiency deteriorates, and self-locking can occur even with an angular position of less than 4.
Von Nachteil ist weiterhin bei den bekannten Axialkolbenver- stellmotoren, daß bei Winkelstellungen der Schiefscheibe, die kleiner als die maximale Winkelstellungen sind, Kompressions¬ verluste auftreten, die mit kleinerem Winkel immer höher wer¬ den. Kompressioπsverluste treten deshalb auf, weil bei dieser Art von Reduzierung des Kolbenhubes stets ein Teil der Öl- säule kein Drehmoment erzeugt, sondern lediglich in den Kol- benräumen verdichtet wird.A disadvantage of the known axial piston adjusting motors is that compression angles occur at angular positions of the swash plate that are smaller than the maximum angular positions, which become higher and higher with a smaller angle. Compression losses occur because this type of reduction in the piston stroke always means that part of the oil column does not generate any torque, but is only compressed in the piston chambers.
•Ein erheblicher Nachteil der bekannten Axialkolbenverstell- motoren liegt darin, daß z.B. bei Gabelstaplern mit einem gemeinsamen' Hydroantrieb für Fahrt und für Heben erhebliche Probleme bei Laständerungen auftreten. Die Drehzahl der Abtriebswelle ist bekanntlich von der Fördermenge der Pumpe, welche vom Druck am Verbraucher abhängig ist, dem Volumen der Kolbenräume und der Kolbenzahl abhängig. Bei gleicher Druckdifferenz ist die Fördermenge der Pumpe konstant und die Drehzahl lediglich von dem Volumen der Kolbenräume der Förderkolben abhängig. Dies bedeutet, bei einer gewählten Winkellage der Schiefscheibe liegt im Normalbetrieb eine gleichmäßige Drehzahl vor. Anders wird es jedoch, wenn sich die Fördermenge der Pumpe, z_B. durch eine Differenzdruck-• A considerable disadvantage of the known axial piston adjustment motors is that, for example in forklifts with a common hydraulic drive for travel and for lifting, considerable problems occur when there are changes in load. The speed of the The output shaft is known to depend on the delivery rate of the pump, which depends on the pressure at the consumer, the volume of the piston chambers and the number of pistons. With the same pressure difference, the delivery rate of the pump is constant and the speed depends only on the volume of the piston chambers of the delivery pistons. This means that at a selected angular position of the swash plate, there is a constant speed in normal operation. It will be different, however, if the delivery rate of the pump, e.g. through a differential pressure
äπderung, ändert. Dies führt dazu, daß bei einem hohen Widerstand am Verbraucher mit nachfolgender schnellen Druckentlastung plötzliche Fahrtgeschwindigkeitsänderungen am Fahrzeug auftreten. Dies ist z.B. beim Überfahren eines Bordsteines, einer Schwelle oder dgl. der Fall, wenn nach Überwindung des Hindernisses eine plötzliche "Entspannung" eintritt, wodurch das Fahrzeug eine unerwartete Beschleuni¬ gung erhält. Damit kann es zu erheblichen Problemen und Überforderungen des Fahrers kommen.change, changes. This leads to sudden changes in vehicle speed occurring in the event of a high resistance on the consumer with subsequent rapid pressure relief. This is e.g. when driving over a curb, a threshold or the like. If a sudden "relaxation" occurs after overcoming the obstacle, as a result of which the vehicle receives an unexpected acceleration. This can lead to considerable problems and excessive demands on the driver.
Nachteilig ist weiterhin bei den bekannten Axialkolbenver- stellmotoren auch, daß zu dessen Verstellung eine gesonderte Verstell¬ kraft als lastabhängiges Signal erforderlich ist, wozu eine Versteileinrichtun im allgemeinen an einem Kolben angreift, der über ein Ge¬ stänge die Winkellage der Schiefscheibe ändert.A further disadvantage of the known axial piston adjustment motors is that a separate adjustment force as a load-dependent signal is required for the adjustment thereof, for which purpose an adjusting device generally engages a piston which changes the angular position of the swash plate via a rod.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Axialkolbenverstellmotor der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der im Betrieb sicherer ist und bei dem die Winkeleinstellung der Schiefscheibe mit einfachen Mitteln vorgenommen werden kann.The present invention is therefore based on the object of providing an axial piston adjusting motor of the type mentioned at the outset, which is safer in operation and in which the angle adjustment of the swash plate can be carried out with simple means.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeich¬ nenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst»According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of claim 1.
Durch die außermittige Anordnung der Schwenkachse gegenüber der Längsachse der Abtriebswelle wird nunmehr eine Aktionskraft auf die Schiefscheibe aufgebracht. Bei den bekannten Axialkolbenverstellmotoren liegt die Schwenkachse koaxial zur Längsachse der Abtriebswelle. Durch diese Aus¬ gestaltung heben sich praktisch die aus den Kolbenkr ften und Hebelarmen gebildeten Momente während •einer Umdrehung auf, so daß sich keine Reaktion der gesamten Einheit auf den Lastzustand ergibt. Durch die außermittige Anordnung der Schwenkachse treten nunmehr jedoch Kräfte an der Schiefscheibe auf, die zur Betätigung der Versteil¬ einrichtung verwendet werden können. Dies bedeutet, daß nunmehr zur Einstellung der Winkellage der Schiefscheibe die aus den Kolbenkräften resultierenden Verstellkräfte nicht mehr von außen aufgebracht werden müssen. Die Feder wirkt dabei als Gegenkraft zu den Kolbenkräften der Förderkolben.Due to the eccentric arrangement of the pivot axis in relation to the longitudinal axis of the output shaft, an action force is now applied to the swash plate. In the known axial piston adjusting motors, the pivot axis is coaxial with the longitudinal axis of the output shaft. This configuration virtually eliminates the moments formed from the piston forces and lever arms during one revolution, so that there is no reaction of the entire unit to the load condition. Due to the eccentric arrangement of the pivot axis, forces now occur on the swash plate that can be used to actuate the adjusting device. This means that now to adjust the angular position of the swash plate, the adjustment forces resulting from the piston forces no longer have to be applied from the outside. The spring acts as a counterforce to the piston forces of the delivery pistons.
Ist der Kolbenraum des Kolbens der Versteileinrichtung druck¬ los bzw. mit einem Rücklauftank verbunden, so arbeitet der Betriebsdruck in den Förderräumen über die Förderkolben gegen die Federkraft. Der Motor wirkt damit wie normal als Verstell¬ motor, wobei z.B. bei geringem Betriebsdruck die Federkraft überwiegt und die Schiefscheibe in Richtung Winkelverklei¬ nerung drückt. Bei hohem Betriebsdruck sind die Verhältnisse umgekehrt. Dabei kann die Verstellung stufenlos erfolgen und der Schwenkwinkel stellt sich abhängig vom Fahrwiderstand ein (Leistungsregelung).If the piston chamber of the piston of the adjusting device is depressurized or connected to a return tank, the operating pressure in the delivery chambers works against the spring force via the delivery pistons. The motor thus acts as normal as an adjustment motor, e.g. at low operating pressure, the spring force predominates and presses the swash plate in the direction of the angle reduction. At high operating pressures, the situation is reversed. The adjustment can be made continuously and the swivel angle is set depending on the driving resistance (power control).
Wird nun der Kolbenraum der Versteileinrichtung entsprechend mit dem Betriebsdruck oder ggf. auch mit einem externen Steuer¬ druck beaufschlagt, so wird signalabhängig bei entsprechender Auslegung, aus dem Verstellmotor ein Konstantmotor. Auf diese Weise werden plötzliche Drehzahländerunqen und damit z.B. auch Fahrtgeschwindigkeitsänderungen vermieden. Hierzu ist lediglich erforderlich, daß die auf die Schiefscheibe wir¬ kende Kraft, bzw. das Moment aus den Förderkolben, welche mit dem Betriebsdruck beaufschlagt sind^kleiner ist als dieIf the piston space of the adjusting device is accordingly acted upon with the operating pressure or possibly also with an external control pressure, the adjustment motor becomes a constant motor depending on the signal and with the appropriate design. In this way, sudden speed changes and thus, for example, changes in driving speed are avoided. All that is required for this is that the force acting on the swash plate, or the moment from the delivery pistons, which are subjected to the operating pressure ^ is smaller than that
Kraft des Kolbens der Versteileinrichtung, der ebenfalls • mit einem Druck beaufschlagt ist, zusammen mit der Kraft der Rückstellfeder. In diesem Falle wird dieForce of the piston of the adjusting device, which is also pressurized, together with the force of the return spring. In this case the
Schiefscheibe in eine Winkellage gqf. bis zu einem Anschlag, geschwenkt.Swashplate in an angular position gqf. up to a stop, pivoted.
Wird der Betriebsdruck von dem oder den Kolben der Versteil¬ einrichtung genommen und der oder die dazugehörigen Kolben¬ räume entsprechend mit dem Tank verbunden, d.h. drucklos, so reicht die Rückstellkraft der Feder bzw. deren Rückstell¬ moment alleine nicht mehr aus, die Winkellage der Schief¬ scheibe bei höherem Betriebsdruck in ihrer Schwenk¬ lage zu halten. In diesem Falle schwenkt der Betriebsdruck die Schiefscheibe in Abhängigkeit vom jeweils vorliegenden Betriebsdruck in eine Kräf eqleichgewich sstellung mit der Federkraft.If the operating pressure is taken from the piston or pistons of the adjusting device and the associated piston chamber or pistons are connected accordingly to the tank, i.e. depressurized, the restoring force of the spring or its restoring moment alone is no longer sufficient to keep the angular position of the slant plate in its swivel position at higher operating pressure. In this case, the operating pressure swivels the swash plate in a force equilibrium position with the spring force, depending on the respective operating pressure.
Die Schiefscheibe des Axialkolbenverstellmotores nach die¬ ser Erfindung ist somit bei Bedarf voll durchschwenkbar, kann jedoch bei Gefahr in einer bestimmten Stellung sig- πalabhängig blockiert werden. Die zur Verstellung erfor- «The swash plate of the axial piston adjusting motor according to this invention can thus be swiveled through fully if required, but can be blocked in a specific position in a specific position if there is danger. The adjustment required «
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derlichen Kräfte werden dabei gratis geliefert. Dies bedeutet, daß z.B. beim Beladen eines Fahrzeuges ein mit diesem Axial¬ kolbenverstellmotor ausgerüsteter Gabelstapler geschwindig- keitskontrolliert fahren kann. Rollwiderstand- bzw. Fahrt¬ widerstandsänderungen wirken sich nicht übersetzungsändernd, d.h. drehzahl- oder fahrtgeschwindigkeitsändernd auf den Axialkolbenmotor aus.Such forces are delivered free of charge. This means that e.g. when loading a vehicle, a forklift equipped with this axial piston adjustment motor can drive at a speed control. Changes in rolling resistance or driving resistance do not change the transmission ratio, i.e. speed or travel speed changing on the axial piston motor.
Ein weiterer Vorteil der er indungsgemäßen Ausgestaltung des Axialkolbenverstellmotores besteht darin, daß die Kompressionsverluste aufgrund eines Blindvolumens in den Förderräumen der Förderkolben auf ein Minimum reduziert werden können. Dies wird ebenfalls durch die außermittige Lage der Schwenkachse erreicht. Durch diese Maßnahme können nämlich unabhängig von der Winkelstellung der Schiefscheibe die Förderkolben stets in ihren entsprechenden hinteren bzw. unteren Totpunkten verbleiben. Neben einer Energie¬ einsparung ist der Motor damit auch leiser. Another advantage of the inventive design of the axial piston adjusting motor is that the compression losses due to a blind volume in the delivery chambers of the delivery pistons can be reduced to a minimum. This is also achieved by the off-center position of the swivel axis. This measure allows the delivery pistons to always remain in their corresponding rear or bottom dead centers, regardless of the angular position of the swash plate. In addition to saving energy, the engine is also quieter.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Schweπk- punkt der Schwenkachse der Schnittpunkt der Wirkungslinie der Förderkolbenkräfte mit der 'Längsachse des Förderkolbens mit dem kleinsten Förderraum. Auf diese Weise wird eine optimale Verstellung erreicht.In an advantageous embodiment of the invention, the Schweπk- point is the pivot axis of intersection of the line of action of the conveying piston forces with the 'longitudinal axis of the delivery piston with the smallest delivery chamber. In this way an optimal adjustment is achieved.
Damit man im blockierten Zustand der Winkelverstelleinrichtung eine genau definierte Übersetzung bzw. Drehzahl erhält, kann in vorteilhafter Weise' vorgesehen sein, daß die Winkelver¬ stellung der Schiefscheibe durch einen Anschlag begrenzbar ist.Thus, one obtains a translation or rotational speed precisely defined in the blocked state of the angle-adjustment means, the swash plate may advantageously 'be provided that the Winkelver¬ position by a stop can be limited.
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Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungs¬ beispiel.Further features and refinements of the invention result from the remaining subclaims and from the embodiment example described in principle below with reference to the drawing.
Die Figur zeigt einen Läng.sschnitt durch einen erfindungs¬ gemäßen Axialkolbenverstellmotor mit Regelventilen in Prin¬ zipdarstellung. Der Axialkolbenverstellmotor ist in seinen Hauptteilen von bekanntem Aufbau, weshalb nachfolgend nur die für die Er¬ findung wesentlichen Teile beschrieben werden.The figure shows a longitudinal section through an axial piston adjusting motor according to the invention with control valves in a basic representation. The main parts of the axial piston adjusting motor are of known construction, which is why only the parts essential to the invention are described below.
In einem Gehäuse 1 sind mehrere über den Umfang verteilte Förderkolben 2 mit Förderräumen 3 angeordnet, wobei die Achsen der Förderkolben 2 achsparallel zur Längsachse 4 einer Abtriebswelle 5 liegen. Das Gehäuse 1 ist über eine Keilnutverzahnung drehfest mit der Abtriebswelle verbunden. In einer Steuerscheibe 6 sind Steuernieren 7 und 8 angeord¬ net, von denen aus Bohrungen 9 zu den Förderräumen 3 führen. In der Figur sind die Steuernieren 7 oder 3 um 90° verdreht gezeichnet. Über die Steuernieren 7 und 8 und die Bohrungen 9 erhalten die Förderräume 3 in üblicher Weise von einer nicht dargestellten Hydraulikpumpe aus das Druckmittel,A plurality of delivery pistons 2 with delivery chambers 3 distributed over the circumference are arranged in a housing 1, the axes of the delivery pistons 2 being axially parallel to the longitudinal axis 4 of an output shaft 5. The housing 1 is non-rotatably connected to the output shaft by means of a spline toothing. Control kidneys 7 and 8 are arranged in a control disk 6, from which holes 9 lead to the delivery spaces 3. In the figure, the control kidneys 7 or 3 are shown rotated by 90 °. Via the control kidneys 7 and 8 and the bores 9, the delivery spaces 3 receive the pressure medium in the usual way from a hydraulic pump, not shown,
An den von den Förderräumen 3 abgewandten Enden sind die Förderkolben 2 in einer Schiefscheibe 10 geführt, wobei in üblicher Weise Gleitschuhe 25 der Förderkolbeπ 2 auf einer Druckplatte 28 gleiten und über Haltesegmente -29 gegen Abheben sichern. Die Schiefscheibe 10 ist dreh¬ fest im Gehäuse angeordnet und weist eine Schwenkachse S auf, die im Schnittpunkt der Wirkungslinie 11 der Förderkolbenkräfte mit der Längsachse 4 des Förderkolbens 2 mit dem kleinsten Förderraum liegt. Der Schwenkpunkt der Schwenkachse von SchiefScheiben nach dem Stand der Technik lag bisher immer im Schnittpunkt der Wirkungslinie 11 der Förderkolbenkräfte mit der Längsachse 4 der Abtriebswelle 5. Dieser Schnittpunkt ist mit "14" bezeichnet. Mit einer Anlagefläche 15 liegt die Schiefscheibe 10 an dem dem Schwenkpunkt S gegenüberliegenden Ende an einem Kolben 16 an, der in einem feststehenden Gehäuse 17 verschieb¬ bar liegt. Der Kolben 16 besitzt einen Kolbenraum 18, in- welchem auch eine Rückstellfeder 19 liegt, welche den Kolben 16 in Richtung auf die Auflagefläche 15 drückt.At the ends facing away from the delivery spaces 3, the delivery pistons 2 are guided in a swash plate 10, sliding shoes 25 of the delivery piston 2 sliding in a conventional manner on a pressure plate 28 and securing them against lifting -29 via holding segments. The swash plate 10 is rotatably arranged in the housing and fixed ¬ has a pivot axis S which lies at the intersection of the line of action 11 of the delivery piston forces with the longitudinal axis 4 of the delivery piston 2 with the smallest delivery chamber. The pivot point of the pivot axis of slant discs according to the prior art has always been at the intersection of the line of action 11 of the delivery piston forces with the longitudinal axis 4 of the output shaft 5. This intersection is denoted by "14". With a contact surface 15, the swash plate 10 bears at the end opposite the pivot point S against a piston 16 which is displaceable in a fixed housing 17. The piston 16 has a piston chamber 18, in which there is also a return spring 19, which presses the piston 16 in the direction of the bearing surface 15.
Ein Anschlag 20 dient zur Fixierung einer minimalen Winkel¬ stellung der Schiefscheibe 10. Der Kolbenraum 18 kann über eine Druckleitung.21, ein Schaltventil 22 und eine Drucklei¬ tung 23 mit Druckmittel, im allgemeinen Öl, versorgt werden» Die Leitung 21 steht über Zweigleitungen 21A und 21B mit da¬ zwischenliegenden Rückschlagventilen 24 mit den unter Betriebs¬ druck stehenden Steuernieren 7 oder 8 in Verbindung. Das Schalt¬ ventil 22 kann über ein Steuerglied 26 betätigt werden.A stop 20 serves to fix a minimal angular position of the swash plate 10. The piston chamber 18 can be supplied with pressure medium, generally oil, via a pressure line 21, a switching valve 22 and a pressure line 23. The line 21 is via branch lines 21A and 21B with intermediate check valves 24 in connection with the control kidneys 7 or 8 which are under operating pressure. The switching valve 22 can be actuated via a control element 26.
Der Axialkolbenverstellmotor funktioniert nun auf folgende Weise: 1. Fahren im Bereich I:The axial piston actuator now works in the following way: 1. Driving in area I:
Im Normalbetrieb ist das Schaltventil über das Stellglied so geschaltet, daß der Kolbenraum (18) über die Druck¬ leitung (23) mit einem Tank 27 verbunden ist, d.h. daß der Kolbenraum drucklos ist. In diesem Falle wirkt auf den Kolben 16 lediglich die Kraft der Rückstellfedern 19 als Moment mit dem Hebelarm dessen Länge von dem Abstand des Schwenkpunktes S bestimmt wird. Auf die Schiefscheibe 10 hingegen wirken die Kräfte bzw. Momente von den Förder¬ kolben 2 in entgegengesetzter Richtung. Ist nun die Feder¬ kraft entsprechend ausgelegt, so arbeitet der Axialkolben¬ verstellmotor in üblicher Weise als Verstellmotor druckab¬ hängig, wobei sich die Lage der Schiefscheibe entsprechend dem Kräfte- bzw. Momentengleichgewicht zwischen der Rück¬ stellfeder und der Druckkraft der Förderkolben einstellt.In normal operation, the switching valve is switched via the actuator so that the piston chamber (18) is connected to a tank 27 via the pressure line (23), i.e. that the piston chamber is depressurized. In this case, only the force of the return springs 19 acts on the piston 16 as a moment with the lever arm whose length is determined by the distance of the pivot point S. In contrast, the forces or moments from the delivery pistons 2 act on the swash plate 10 in the opposite direction. If the spring force is designed accordingly, the axial piston adjusting motor works in a conventional manner as a pressure-dependent adjusting motor, the position of the swash plate being adjusted according to the balance of forces or moments between the return spring and the pressing force of the delivery pistons.
2. Fahren im Bereich II2. Driving in area II
Wird das Schaltventil über das Stellglied mechanisch, pneu¬ matisch, hydraulisch oder elektrisch von dem Fahrer so ge¬ schaltet, daß der Kolbenraum 18 über die Druckleitungen 23 und 21 mit der Druckniere 7 oder 8 verbunden ist, wie in der Zeichnung dargestellt, so wirkt zusätzlich zu der Kraft der Rückstellfeder 19 noch die Druckkraft auf den oder die Kolben 16. Dabei ist die Auslegung der Kräfte und Momente so gewählt, daß bereits bei einem geringen Be¬ triebsdruck die Kräfte bzw. Momente aus der Federkraft und des Kolbens der Versteileinrichtung überwiegen, so daß die Schiefscheibe bei minimalem Stellwinkel an dem Anschlag 20 zur Anlage kommt. Dies bedeutet, daß ein damit ausgerüstetes Fahrzeug nunmehr geschwindigkeits- kontrolliert gefahren werden kann. Laständerungen wirken sich nicht übersetzungsändernd auf die Abtriebswelle aus.If the switching valve is switched mechanically, pneumatically, hydraulically or electrically by the driver via the actuator so that the piston chamber 18 is connected to the pressure kidney 7 or 8 via the pressure lines 23 and 21, as in FIG In the drawing, in addition to the force of the return spring 19, the compressive force acts on the piston or pistons 16. The design of the forces and moments is selected so that the forces or moments from the spring force and of the piston of the adjusting device predominate, so that the swash plate comes into contact with the stop 20 at a minimum setting angle. This means that a vehicle equipped with it can now be driven in a speed-controlled manner. Changes in load do not change the transmission shaft.
Im Rahmen der Erfindung ist selbstverständlich jedoch auch eine umgekehrte Steuerung möglich. Dies bedeutet, man kann die Rückstellfeder auch so dimensionieren, daß bereits bei minimalem Betriebsdruck die Kräfte bzw, Mo¬ mente der Förderkolben überwiegen. In diesem Falle wird die Schiefscheibe auf einem maximalen Stellwinkel gehal¬ ten, wodurch ebenfalls aus dem Verstellmotor ein Konstant¬ motor wird. Im Unterschied zu dem zuvor geschilderten Fahr¬ bereich Nr. II wird nunmehr mit großem Drehmoment und damit mit mehr Zugkraft gefahren. Wenn nun auf diese Weise das Fördervolumen groß ist, fährt man mit entsprechend kleinerem Betriebsdruck. In jedem Fall ist jedoch damit sicher ge¬ stellt, daß der Betriebsdruck keine Einwirkung auf die Drehzahl der Abtriebswelle hat. Wichtig ist praktisch le¬ diglich, daß der Axialkolbenmotor in seiner Funktion als Stellmotor, durch die die Drehzahl der Abtriebswelle und damit die Fahrgeschwindigkeit geändert werden kann, mit der Schiefscheibe an einem bestimmten Anschlag gehalten und damit blockiert wird.However, reverse control is of course also possible within the scope of the invention. This means that the return spring can also be dimensioned such that the forces or moments of the delivery pistons outweigh the minimum operating pressure. In this case, the swash plate is kept at a maximum setting angle, as a result of which the adjusting motor also becomes a constant motor. In contrast to the driving area No. II described above, driving is now carried out with high torque and thus with more tractive force. If the delivery volume is large in this way, one drives with a correspondingly smaller one Operating pressure. In any case, however, this ensures that the operating pressure has no effect on the speed of the output shaft. It is practically only important that the axial piston motor, in its function as a servomotor, by means of which the rotational speed of the output shaft and thus the driving speed can be changed, is held at a certain stop with the swash plate and thus blocked.
Für den normalen Fahrbetrieb wird in diesem Fall Betriebs¬ druck in den Kolbenraum 18 der VerStelleinrichtung geleitet, welcher in Verbindung mit der Kraft der Rückstellfeder 19 gegen die Druckkräfte der Förderkolben 2 wirkt. In dieser Schaltstellung kann sich die Schiefscheibe lastabhängig je¬ weils zwischen einem minimalen und einem maximalen Anschlag entsprechend einstellen. In this case, for normal driving operation, operating pressure is passed into the piston chamber 18 of the adjusting device, which acts in conjunction with the force of the return spring 19 against the pressure forces of the delivery pistons 2. In this switching position, the swash plate can adjust itself depending on the load between a minimum and a maximum stop.

Claims

86/0037686/00376
P a t e n t, a ri s p r ü c h eP a t e n t, a ri s p r ü c h e
1) Axialkolbenverstellmotor mit in axialer Richtung von einer Schiefebene bewegten Förderkolben, wobei die in einer Winkelstellung zu der Abtriebswelle stehende Schiefscheibe durch eine Versteileinrichtung um eine Schwenkachse verstellbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schwenkachse (S) gegenüber der Längsachse (4) der Abtriebswelle (5) außermittig liegt und daß die Versteileinrichtung wenigstens einen Kolben (16) mit einem Kolbenraum (18) und einer Feder (19) aufweist, der gegen die- Schiefscheibe (10) in Richtung auf eine Winkelverkleinerung drückt, wobei der Kolbeπ- raum (18) über ein Steuerverventil (22) mit dem Betriebsdruck erder einem externen. Steuerdruck beauf¬ schlagbar ist. 2) Axialkolbenverstellmotor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schwenkpunkt (s) der Schwenkachse (11) der Schnitt¬ punkt der Wirkungslinie der Förderkolbenkräfte mit der Längsachse (4) des Förderkolbens (2) mit dem kleinsten Förderraum ist»1) Axial piston adjusting motor with conveying pistons moved in the axial direction from an inclined plane, the swash plate standing in an angular position with respect to the output shaft being adjustable about a pivot axis by an adjusting device, characterized in that the pivot axis (S) is opposite the longitudinal axis (4) of the output shaft (5 ) is off-center and that the adjusting device has at least one piston (16) with a piston chamber (18) and a spring (19) which presses against the swash plate (10) in the direction of an angular reduction, the piston chamber (18) Via a control valve (22) with the operating pressure, an external one. Control pressure can be applied. 2) Axial piston adjusting motor according to claim 1, characterized in that the pivot point (s) of the pivot axis (11) is the intersection of the line of action of the delivery piston forces with the longitudinal axis (4) of the delivery piston (2) with the smallest delivery space »
3) Axialkolbenverstellmotor nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Steuerventil (22) durch ein Stellglied (26) in eine Stellung schaltbar ist, in der der Kolbenraum (18) mit der betriebsdruckführenden Steuerniere (25) ver¬ bunden ist, oder in eine zweite Stellung in der der Kolbeπraum (18) drucklos ist.3) Axial piston actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the control valve (22) can be switched by an actuator (26) into a position in which the piston chamber (18) with the operating pressure-carrying control kidney (25) is connected, or in a second position in which the piston chamber (18) is depressurized.
4) Axialkolbenverstellmotor nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Steuerventil (22) durch ein Stellglied (26) in eine Stellung schaltbar ist, in der der Kolbenraum (18) mit einem externen Steuerdruck beaufschlagbar ist, oder in eine zweite Stellung in der der Kolbeπ¬ raum (18) drucklos ist. 4) Axialkolbenverstellmotor according to claim 1 or 2, characterized in that the control valve (22) can be switched by an actuator (26) in a position in which the piston chamber (18) can be acted upon by an external control pressure, or in a second position in the the piston chamber (18) is depressurized.
5) Axialkolbenverstellmotor nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Feder (19) in dem Kolbenraum (18) angeordnet ist.5) Axialkolbenverstellmotor according to claim 1, 2, 3 or 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the spring (19) is arranged in the piston chamber (18).
6) Axialkolbenverstellmotor nach einem der Ansprüche 1 - 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß •die Winkelverkleinerung der Schiefscheibe (10) durch einen Anschlag (20) begrenzbar ist. 6) Axial piston adjusting motor according to one of claims 1 - 5, d a d u r c h g e k e n e z e i c h n e t that • the angle reduction of the swash plate (10) can be limited by a stop (20).
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