EP0849468B1 - Verstelleinrichtung zur Verstellung des Fördervolumens einer Axialkolbenpumpe - Google Patents

Verstelleinrichtung zur Verstellung des Fördervolumens einer Axialkolbenpumpe Download PDF

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EP0849468B1
EP0849468B1 EP97120301A EP97120301A EP0849468B1 EP 0849468 B1 EP0849468 B1 EP 0849468B1 EP 97120301 A EP97120301 A EP 97120301A EP 97120301 A EP97120301 A EP 97120301A EP 0849468 B1 EP0849468 B1 EP 0849468B1
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EP
European Patent Office
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spring
piston
actuating piston
control
piston pump
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EP97120301A
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EP0849468B2 (de
EP0849468A2 (de
EP0849468A3 (de
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Werner Hörmann
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Brueninghaus Hydromatik GmbH
Original Assignee
Brueninghaus Hydromatik GmbH
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Application filed by Brueninghaus Hydromatik GmbH filed Critical Brueninghaus Hydromatik GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/26—Control
    • F04B1/30—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks
    • F04B1/32—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block
    • F04B1/328—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block by changing the inclination of the axis of the cylinder barrel relative to the swash plate

Definitions

  • the invention relates to an adjusting device for adjusting the delivery volume Axial piston pump, especially in a sliding axis design.
  • An adjusting device is e.g. from DE 36 21 302 A1 known.
  • the control device resulting from this document comprises one with a control mirror body of the axial piston pump via an adjusting pin non-positively connected control piston, which telescopically in several sleeves is mobile.
  • the actuating piston has two control surfaces on which the actuating piston with pressurized media under different pressure. A Force difference between the control surfaces causes hydraulic control of the Adjusting piston so that the adjusting piston is displaced and the delivery volume of the Axial piston pump is hydraulically adjusted.
  • Such an adjustment device is also known from DE 36 27 375 A1.
  • the hydraulic adjustment device is usually made from the high pressure line the axial piston pump.
  • the problem arises that near the Zero position of the control piston, in which the axial piston pump with or without low delivery volume that works in the high pressure line from the axial piston pump built up delivery pressure is not sufficient to the hydraulic adjustment device from this Swing out the zero position in the direction of a larger delivery volume.
  • This The problem is countered in practice by the fact that the minimum funding volume of the Axial piston pump to one for the hydraulic control of the actuating piston sufficient value is limited or that an auxiliary pressure supply is provided, which supplies the adjustment device with an external auxiliary pressure if the in the High pressure line of the axial piston pump prevailing delivery pressure below one for the hydraulic control of the adjustment device decreases sufficient value.
  • a Limitation of the minimum delivery volume of the axial piston pump considering the Hydraulic controllability of the adjustment device is disadvantageous in that the Adjustment range of the axial piston pump is thus limited down and one No-load operation without or with negligibly low delivery capacity is not possible.
  • An external auxiliary pressure supply is also disadvantageous, since an auxiliary pressure system with an additional auxiliary pressure pump is to be provided, which increases the effort considerably.
  • the invention is therefore based on the object of an adjustment device for adjustment of the delivery volume of an axial piston pump, which is hydraulically controlled works and swings out of the zero position, in which the axial piston pump works without or with minimal delivery volume, without additional auxiliary pressure supply allows.
  • the object is in connection with the characterizing features of claim 1 solved with the generic features.
  • the adjustment device comprises a pilot control with a e.g. Electrically controllable control valve that sets the signal pressure in the high pressure line prevailing delivery pressure wins.
  • a swing-out spring is provided by the actuating piston shortly before reaching its zero position, in which the Axial piston pump works with no or minimal delivery volume, is preloaded.
  • the preload of the swing-out spring is dimensioned so that the swing-out spring Moving the adjusting piston when swiveling out of the zero position until the of the Axial piston pump in the high pressure line delivery pressure for the hydraulic Activation of the control piston is sufficient.
  • a valve piston of the control valve against a return spring be movable and the return spring on an adjustable with an adjusting member Support the support element, the support element by the swing-out spring on the Actuator is held in the system.
  • the swing-out spring comes next to the the above-described function of swinging out of the zero position additional function of a system spring to which the support element on the adjusting member Plant holds.
  • the support element can be a spring plate and that Adjusting element e.g. be a threaded bolt.
  • the feedback element can be a feedback spring according to claim 4, the between a second spring plate non-positively connected to the valve piston and the actuating piston is clamped.
  • the swing-out spring can according to claim 5 between a stop element and the support element can be clamped, the actuating piston shortly before reaching it Strikes zero position on the stop element and carries it so that the Swinging spring is biased. As long as the adjusting piston on the stop element does not stop, the movement of the adjusting piston from the swing-out spring is complete unaffected.
  • the stop element Feedback spring coaxially enclose and according to claim 7, the Swing-out spring in turn enclose the stop element coaxially. This will make one achieved particularly compact design of the adjusting device according to the invention.
  • the stop element can be particularly advantageous as Hollow cylinder with a molded support surface for supporting the swing-out spring and an also integrally formed stop surface for the stop of the actuating piston his.
  • the area in which the swing-out spring moves to the actuating piston position Influence can be varied by varying the axial length of the stop element.
  • controlled axial piston pump and that generated by the axial piston pump Delivery pressure can be the area in which the swing-out spring adjusts the actuating piston charged to be dimensioned differently.
  • An adaptation of the invention Adjustment device to the conditions of the axial piston pump is simpler Way by varying the length of the hollow cylindrical stop element possible, so that the adjustment device according to the invention for different axial piston pumps can be equipped or converted.
  • the adjustment device according to the invention is, however, not exclusive in a special way for axial piston pumps with a sliding axis design, especially in Swivel carriage design, suitable according to claim 10.
  • the control piston overlaps a setting pin on the control mirror body of the axial piston pump.
  • the axial piston pump 1 shown in longitudinal section in FIG. 1 is in Shooting axis construction, more precisely in swivel carriage construction.
  • the invention is, however, not on axial piston pumps 1 in sliding axis design or Swivel carriage design limited, but also for controlling Axial piston pumps 1 in a different design are equally suitable.
  • the axial piston pump 1 comprises a rotatable in a housing 2 in bearings 3 and 4 mounted drive shaft 5, on which a Tricebwelleflansch 6 is formed.
  • the housing 2 encloses a cylinder drum 7, in which a plurality of cylinder bores 8 and 9 a pitch circle are evenly distributed.
  • pistons 10 and 11 are movably guided, which are on their ball heads 12 and 13 in support spherical bearings 14 and 15 of the drive shaft flange 6.
  • the Cylinder drum 7 is supported in the drive shaft flange 6 via a central pin 16, the ball head 17 of the center pin 16 in the spherical bearing 18 of Drive shaft flange 6 is mounted.
  • the cylinder drum 7 is supported in a known manner with control kidneys provided control mirror body 19 on the in the housing 20 of the invention Adjustment device 21 formed sliding surface 22 and is against this by a spring 25 biased.
  • the delivery volume is in a manner known per se by pivoting the central axis the cylinder drum 7 adjustable against the central axis of the drive shaft 6. It is Maximum delivery volume or the minimum delivery volume of the axial piston pump 1 adjustable by an externally adjustable threaded bolt 23 or 24.
  • the adjusting device 21 includes a more precise one from FIG see adjusting piston 30, in which an adjusting pin 31 is inserted, which with the Control mirror body 19 is in a frictional connection.
  • the actuating piston 30 is in a corresponding manner with others Delivery volume of the axial piston pump 1 defining actuators, e.g. an oblique or apply swashplate in connection.
  • the bolts 56 and 57 are used to connect the adjusting device 21 with the Axial piston pump to be controlled 1.
  • the actuating piston 30 is in an actuating piston bore 32 designed as a stepped bore axially movable and has a first control surface 33 which has a first pressure chamber 34 concludes.
  • the first pressure chamber 34 is via a connecting line, not shown connected to the high pressure line of the axial piston pump 1, so that the first Control surface 33 with that prevailing in the high-pressure line of the axial piston pump 1 Delivery pressure is applied.
  • the actuating piston 30 also has a second control surface 35 on, which closes a second pressure chamber 36, which only partially the signal pressure line 37 shown is connected to the connection 38 of a control valve 39 is.
  • Another port 40 of the control valve 39 is also not shown Connection line connected to the high pressure line of the axial piston pump 1, so that the set pressure in the second pressure chamber 36 from that in the High pressure line of the axial piston pump 1 prevailing delivery pressure through the Control valve 39 is derived.
  • the one that arises in the second pressure chamber 36 Signal pressure is therefore always lower than that prevailing in the first pressure chamber 34 Delivery pressure of the axial piston pump 1.
  • the second control surface 35 is larger dimensioned as the first control surface 33, arises between the forces with which the first control surface 33 and the second control surface 35 of the actuating piston 30 are acted upon be a balance of forces, so that the difference in forces between the Control surfaces 33 and 35 attacking forces in the case of equilibrium is zero.
  • the control valve 39 has a valve piston 41 which is controlled by a proportional Magnet 42 can be acted upon axially via a plunger 43.
  • a proportional Magnet 42 can be acted upon axially via a plunger 43.
  • the Valve piston 41 moved in proportion to the control current against the return spring 44.
  • the return spring 44 engages a connecting member 45, which on the valve piston 41 is non-positively, and is supported on a first spring plate 46.
  • the first Spring plate 46 is by a function to be described in more detail Swing-out spring 47 on a threaded bolt 48 in the exemplary embodiment trained adjusting member held in contact so that the bias of the return spring 44 is adjustable by turning the threaded bolt 48.
  • the restoring force will rather through the one in the first pressure chamber 34 and the first control surface 33 acting delivery pressure of the axial piston machine 1 causes.
  • the Feedback spring 50 acts on the valve piston 41 with one against the Force applied by the proportional magnet 42 directed counterforce, so that the signal pressure prevailing in the second pressure chamber 36 increases with increasing Displacement of the adjusting piston 30 in the upward direction in FIG. 2 is reduced becomes. There is therefore a new balance of power in a shifted Actuating piston position of the actuating piston 30, which is due to the control pressure on the Actuating piston 30 actuating force exerted by the in the high pressure line prevailing delivery pressure cancels the restoring force exerted.
  • a swing-out spring 47 is provided which is between the first Spring plate 46 and a stop element designed essentially as a hollow cylinder 52 is clamped.
  • the stop element 52 has an integrally formed support surface 53, on which the swing-out spring 47 rests, and also a molded one Stop surface 54 on.
  • Swiveling spring 47 swiveling out the axial piston machine 1 again from the zero position, in which the axial piston machine 1 without or with very little Funding volume works, but is still enabled safely.
  • the setting piston 30 is not in the range for hydraulic control sufficient delivery volume through the swing-out spring 47 via the stop element 52 acted upon and moved so far in the direction directed downward in FIG. 2 until the delivery pressure built up by the axial piston pump 1 in the high-pressure line for a hydraulic control of the actuating piston 30 is sufficient again.
  • the end surface 55 of the Adjusting piston 30 then lifts off the stop surface 54 of the stop element 52 and the further actuation of the actuating piston 30 takes place in the area of the increasing Delivery volume of the axial piston pump 1 exclusively hydraulically in the above described way.
  • the swing-out spring 47 in that shown in FIGS. 1 and 2 Exemplary embodiment fulfills two separate functions: On the one hand, the pivoting out the actuating piston 30 supports from the zero position; on the other hand, the first Spring plate 46 on the threaded bolt 48 serving as an adjusting member continuously in Stop held. The first spring plate 46 is therefore by turning the Threaded bolt 48 axially adjustable without moving freely in the actuating piston bore 32 his. The bias of the return spring 44 is therefore simple from the outside adjustable. Due to the additional function of the swing-out spring 47 as a contact spring the structural compactness of the adjusting device 21 according to the invention still further increased and a reliable working arises even with low funding volume Adjustment device 21, which manages with a small construction volume.
  • the length of the hollow cylindrical stop element 52 can be the area in which the swing-out spring 47 and the actuating piston 30 acted upon, depending on the circumstances of the controlled Axial piston pump 1 can be varied.
  • the area in which the swing-out spring 47 acts on the actuating piston 30, can be limited to that area in which the delivery pressure provided by the axial piston pump 1 to a purely hydraulic control is not sufficient.
  • the length of the Stop element 52 can also have a minimum delivery volume of the axial piston pump 1 be specified that enables sufficient heat dissipation in the idle range.
  • Fig. 3 For a better understanding of the invention in Fig. 3 is the above Embodiment corresponding hydraulic block diagram shown. Already elements described are provided with the same reference numerals, so that the Assignment is facilitated.
  • the axial piston pump 1 delivers into the high-pressure line 70 and builds one there corresponding delivery pressure.
  • the pressure medium is sucked out of the tank 71.
  • the control valve 39 is connected via the connecting line 72 and the check valve 43 the high pressure line 70 connected so that the delivery pressure is present at the inlet 40.
  • the delivery pressure also acts on the first control surface 33 of the first pressure chamber 34.
  • a signal pressure is set in his Relationship to the delivery pressure at port 40 of a control flow is proportional with which the electrical proportional magnet 42 is controlled. The described balance of forces is established between the control surfaces 33 and 35 a, the position of the actuating piston 30 and thus the delivery volume of the Axial piston pump 1 specifies.
  • this measure according to the invention has the Advantage that the axial piston pump 1 can be swiveled out again, although in this area the one built up by the axial piston pump 1 in the high-pressure line 70 Delivery pressure for a purely hydraulic control of the actuating piston 30 is not sufficient. As soon as a sufficient delivery pressure is established in the high-pressure line 70, the pressure rises Surface 55 from the swing-out spring 47 and the adjusting device 21 controls the Actuating piston 30 purely hydraulically.
  • Auxiliary pressure supply which swings out the axial piston pump 1 even when it drops of the delivery pressure below that for the hydraulic control of the actuating piston 30 necessary threshold value is possible with the adjusting device according to the invention 21 not necessary.
  • the swing-out spring 47 also supports rapid pressure and flow rate build-up.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des Fördervolumens einer Axialkolbenpumpe, insbesondere in Schiefachsenbauweise.
Eine Verstelleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist z.B. aus der DE 36 21 302 A1 bekannt. Die aus dieser Druckschrift hervorgehende VersteUeinrichtung umfaßt einen mit einem Steuerspiegelkörper der Axialkolbenpumpe über einen Stellzapfen kraftschlüssig verbundenen Stellkolben, welcher in mehreren Hülsen teleskopartig beweglich ist. Der Stellkolben weist zwei Steuerflächen auf, an welchen der Stellkolben mit unter unterschiedlichem Druck stehenden Druckmedien beaufschlagt wird. Eine Kraftdifferenz zwischen den Steuerflächen bewirkt eine hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens, so daß der Stellkolben verschoben und das Fördervolumen der Axialkolbenpumpe hydraulisch verstellt wird. Eine derartige Verstelleinrichtung ist ebenfalls aus der DE 36 27 375 A1 bekannt.
Die hydraulisch arbeitende Verstelleinrichtung wird in der Regel aus der Hochdruckleitung der Axialkolbenpumpe gespeist. Dabei stellt sich jedoch das Problem, daß in der Nähe der Null-Position des Stellkolbens, in welcher die Axialkolbenpumpe ohne oder mit sehr geringem Fördervolumen arbeitet, der in der Hochdruckleitung von der Axialkolbenpumpe aufgebaute Förderdruck nicht ausreicht, um die hydraulische Verstelleinrichtung aus dieser Null-Position in Richtung auf ein größeres Fördervolumen auszuschwenken. Diesem Problem wird in der Praxis dadurch begegnet, daß das minimale Fördervolumen der Axialkolbenpumpe auf einen für die hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens ausreichenden Wert begrenzt wird oder daß eine Hilfsdruckversorgung vorgesehen wird, die die Verstelleinrichtung mit einem externen Hilfsdruck versorgt, wenn der in der Hochdruckleitung der Axialkolbenpumpe herrschende Förderdruck unter einen für die hydraulische Ansteuerung der Verstelleinrichtung ausreichenden Wert absinkt. Eine Begrenzung des minimalen Fördervolumens der Axialkolbenpumpe mit Rücksicht auf die hydraulische Ansteuerbarkeit der Verstelleinrichtung ist insofern nachteilig, als der Verstellbereich der Axialkolbenpumpe somit nach unten begrenzt ist und ein Leerlaufbetrieb ohne oder mit vernachlässigbar geringer Förderleistung nicht möglich ist. Eine externe Hilfsdruckversorgung ist ebenfalls nachteilig, da ein Hilfsdrucksystem mit einer zusätzlichen Hilfsdruckpumpe vorzusehen ist, was den Aufwand erheblich erhöht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des Fördervolumens einer Axialkolbenpumpe anzugeben, welche hydraulisch geregelt arbeitet und ein Ausschwenken aus der Null-Position, in welcher die Axialkolbenpumpe ohne oder mit minimalem Fördervolumen arbeitet, ohne zusätzliche Hilfsdruckversorgung ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung umfaßt eine Vorsteuerung mit einem z.B. elektrisch ansteuerbaren Steuerventil, das den Stelldruck aus dem in der Hochdruckleitung herrschenden Förderdruck gewinnt. Ferner ist eine Ausschwenkfeder vorgesehen, die von dem Stellkolben kurz vor dem Erreichen seiner Null-Position, in welche die Axialkolbenpumpe ohne oder mit minimalem Fördervolumen arbeitet, vorgespannt wird. Die Vorspannung der Ausschwenkfeder ist so bemessen, daß die Ausschwenkfeder den Stellkolben beim Ausschwenken aus der Null-Position so weit verschiebt, bis der von der Axialkolbenpumpe in der Hochdruckleitung aufgebaute Förderdruck für die hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens ausreicht. Außerhalb eines Bereichs in der Nähe der Null-Position des Stellkolbens wird der Stellkolben durch die Ausschwenkfeder nicht beaufschlagt und die Stellkolbenposition folglich durch die Ausschwenkfeder nicht beeinflußt. Die Ansteuerung des Stellkolbens erfolgt in diesem Bereich vielmehr ausschließlich hydraulisch, wobei die Stellkraft durch den durch das Steuerventil vorgegebenen Stelldruck bestimmt ist, während die Rückstellkraft durch den in der Hochdruckleitung herrschenden Förderdruck gegeben ist. Auf diese Weise wird der Stellkolben durch die Ausschwenkfeder beim Ausschwenken aus der Null-Position stets so weit ausgeschwenkt, daß der von der Axialkolbenpumpe erzeugte Förderdruck für die hydraulische Ansteuerung der Verstelleinrichtung ausreicht. Eine externe Hilfsdruckversorgung ist nicht erforderlich.
Die Ansprüche 2 bis 10 beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Im Anspruch 2 kann ein Ventilkolben des Steuerventils gegen eine Rückstellfeder beweglich sein und sich die Rückstellfeder an einem mit einem Verstellglied verstellbaren Stützelement abstützen, wobei das Stützelement durch die Ausschwenkfeder an dem Verstellglied in Anlage gehalten wird. Dabei kommt der Ausschwenkfeder neben der vorstehend beschriebenen Funktion des Ausschwenkens aus der Null-Position die zusätzliche Funktion einer Anlagefeder zu, die das Stützelement an dem Verstellglied in Anlage hält. Entsprechend Anspruch 3 kann das Stützelement ein Federteller und das Verstellglied z.B. ein Gewindebolzen sein.
Das Rückkopplungselement kann entsprechend Anspruch 4 eine Rückkopplungsfeder sein, die zwischen einem mit dem Ventilkolben kraftschlüssig verbundenen zweiten Federteller und dem Stellkolben eingespannt ist.
Die Ausschwenkfeder kann entsprechend Anspruch 5 zwischen einem Anschlagelement und dem Stützelement eingespannt sein, wobei der Stellkolben kurz vor Erreichen seiner Null-Position am Anschlagelement anschlägt und diese so mitführt, daß die Ausschwenkfeder vorgespannt wird. Solange der Stellkolben an dem Anschlagelement nicht anschlägt, ist die Bewegung des Stellkolbens von der Ausschwenkfeder vollkommen unbeeinflußt. Entsprechend Anspruch 6 kann das Anschlagelement die Rückkopplungsfeder koaxial umschließen und entsprechend Anspruch 7 kann die Ausschwenkfeder ihrerseits das Anschlagelement koaxial umschließen. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung erzielt.
Entsprechend Anspruch 8 kann das Anschlagelement besonders vorteilhaft als Hohlzylinder mit einer angeformten Auflagefläche zur Auflage der Ausschwenkfeder und einer ebenfalls angeformten Anschlagfläche für den Anschlag des Stellkolbens ausgebildet sein. Dabei kann der Bereich, in welchem die Ausschwenkfeder auf die Stellkolbenposition Einfluß hat, durch eine Variation der axialen Länge des Anschlagelements variiert werden. Je nach den Gegebenheiten der von der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung angesteuerten Axialkolbenpumpe und dem von der Axialkolbenpumpe erzeugten Förderdruck kann der Bereich, in welchem die Ausschwenkfeder den Stellkolben beaufschlagt, unterschiedlich zu bemessen sein. Eine Anpassung der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung an die Gegebenheiten der Axialkolbenpumpe ist dabei in einfacher Weise durch eine Variation der Länge des hohlzylinderförmigen Anschlagelements möglich, so daß die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung in einfacher Weise für unterschiedliche Axialkolbenpumpen aus- oder umgerüstet werden kann.
Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung ist in besonderer Weise aber nicht ausschließlich für Axialkolbenpumpen in Schiefachsenbauweise, insbesondere in Schwenkschlittenbauweise, gemäß Anspruch 10 geeignet. Dabei greift der Stellkolben über einen Stellzapfen an dem Steuerspiegelkörper der Axialkolbenpumpe an.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1
einen axialen Schnitt durch eine Axialkolbenpumpe in Schwenkschlittenbauweise, die mit einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung ausgerüstet ist;
Fig. 2
einen Schnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung in vergrößerter Darstellung; und
Fig. 3
ein hydraulisches Prinzipschaubild der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung.
Die in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Axialkolbenpumpe 1 ist in Schiefachsenbauweise, genauer in Schwenkschlittenbauweise, ausgebildet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Axialkolbenpumpen 1 in Schiefachsenbauweise oder Schwenkschlittenbauweise beschränkt, sondern auch zum Ansteuern von Axialkolbenpumpen 1 in anderer Bauweise in gleicher Weise geeignet.
Die Axialkolbenpumpe 1 umfaßt eine in einem Gehäuse 2 in Wälzlagern 3 und 4 drehbar gelagerte Triebwelle 5, an welcher ein Tricebwellenflansch 6 angeformt ist. Das Gehäuse 2 umschließt eine Zylindertrommel 7, in welcher mehrere Zylinderbohrungen 8 und 9 auf einem Teilkreis gleichmäßig verteilt vorgesehen sind. In den Zylinderbohrungen 8 und 9 sind Kolben 10 und 11 bewegbar geführt, die sich an ihren Kugelköpfen 12 bzw. 13 in sphärischen Lagern 14 bzw. 15 des Triebwellenflansches 6 abstützen. Die Zylindertrommel 7 ist über einen Mittelzapfen 16 in dem Triebwellenflansch 6 gelagert, wobei der Kugelkopf 17 des Mittelzapfens 16 in dem sphärischen Lager 18 des Triebwellenflansches 6 gelagert ist.
Die Zylindertrommel 7 stützt sich über einen in bekannter Weise mit Steuernieren versehenen Steuerspiegelkörper 19 an der in dem Gehäuse 20 der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 21 gebildeten Gleitfläche 22 ab und ist über eine Feder 25 gegen diese vorgespannt.
Das Fördervolumen ist in an sich bekannter Weise durch Verschwenken der Mittelachse der Zylindertrommel 7 gegen die Mittelachse der Triebwelle 6 verstellbar. Dabei ist das maximale Fördervolumen bzw. das minimale Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 durch einen von außen verstellbaren Gewindebolzen 23 bzw. 24 einstellbar.
Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung 21 umfaßt einen genauer aus Fig. 2 zu ersehenden Stellkolben 30, in welchen ein Stellzapfen 31 eingesetzt ist, der mit dem Steuerspiegelkörper 19 in kraftschlüssiger Verbindung steht. Bei Axialkolbenpumpen 1 in anderer Bauweise steht der Stellkolben 30 in entsprechender Weise mit anderen das Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 festlegenden Stellgliedern, die z.B. eine Schräg- oder Taumelscheibe beaufschlagen, in Verbindung.
Die Bolzen 56 und 57 dienen zur Verbindung der Verstelleinrichtung 21 mit der anzusteuernden Axialkolbenpumpe 1.
Der Stellkolben 30 ist in einer als Stufenbohrung ausgebildeten Stellkolben-Bohrung 32 axial bewegbar und weist eine erste Steuerfläche 33 auf, die eine erste Druckkammer 34 abschließt. Die erste Druckkammer 34 ist über eine nicht dargestellte Verbindungsleitung mit der Hochdruckleitung der Axialkolbenpumpe 1 verbunden, so daß die erste Steuerfläche 33 mit dem in der Hochdruckleitung der Axialkolbenpumpe 1 herrschenden Förderdruck beaufschlagt wird. Der Stellkolben 30 weist ferner eine zweite Steuerfläche 35 auf, die eine zweite Druckkammer 36 abschließt, die über eine nur teilweise dargestellte Stelldruckleitung 37 mit dem Anschluß 38 eines Steuerventils 39 verbunden ist. Ein weiterer Anschluß 40 des Steuerventils 39 ist über eine ebenfalls nicht dargestellte Verbindungsleitung mit der Hochdruckleitung der Axialkolbenpumpe 1 verbunden, so daß der sich in der zweiten Druckkammer 36 einstellende Stelldruck von dem in der Hochdruckleitung der Axialkolbenpumpe 1 herrschenden Förderdruck durch das Steuerventil 39 abgeleitet ist. Der sich in der zweiten Druckkammer 36 einstellende Stelldruck ist daher stets niedriger als der in der ersten Druckkammer 34 herrschende Förderdruck der Axialkolbenpumpe 1. Da jedoch die zweite Steuerfläche 35 größer bemessen ist als die erste Steuerfläche 33, stellt sich zwischen den Kräften, mit welchen die erste Steuerfläche 33 und die zweite Steuerfläche 35 des Stellkolbens 30 beaufschlagt werden, ein Kräftegleichgewicht ein, so daß die Kräftedifferenz zwischen den an den Steuerflächen 33 und 35 angreifenden Kräften im Gleichgewichtsfall Null ist.
Das Steuerventil 39 weist einen Ventilkolben 41 auf, der durch einen Proportional - Magneten 42 über einen Stößel 43 axial beaufschlagbar ist. Bei Beaufschlagung des Ventilkolbens 41 wird dieser proportional zu der durch den elektrisch ansteuerbaren Proportional-Magneten 42 vorgegebenen Kraft axial verschoben, so daß der sich an dem Anschluß 38 einstellende Stelldruck in seinem Verhältnis zu dem an dem Anschluß 40 anliegenden Förderdruck der Axialkolbenpumpe 1 zu dem Steuerstrom proportional ist, mit welchem der Proportional-Magnet 42 angesteuert wird.
Wird der den Proportional-Magneten 42 ansteuernde Steuerstrom erhöht, so wird der Ventilkolben 41 proportional zu dem Steuerstrom gegen die Rückstellfeder 44 verschoben. Die Rückstellfeder 44 greift an einem Verbindungsglied 45 an, das an dem Ventilkolben 41 kraftschlüssig anliegt, und stützt sich an einem ersten Federteller 46 ab. Der erste Federteller 46 wird durch eine in ihrer Funktion noch näher zu beschreibende Ausschwenkfeder 47 an einem im Ausführungsbeispiel als Gewindebolzen 48 ausgebildeten Verstellglied in Anlage gehalten, so daß die Vorspannung der Rückstellfeder 44 durch Verdrehen des Gewindebolzens 48 einstellbar ist.
Eine axiale Verschiebung des Ventilkolbens 41 infolge einer Erhöhung des den Proportional-Magneten 42 ansteuernden Steuerstroms bewirkt eine Erhöhung des an dem Anschluß 38 und in der mit dem Anschluß 38 verbundenen zweiten Druckkammer 36 herrschenden Stelldrucks, so daß der Stellkolben 30 folglich in Richtung auf ein geringeres Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 in in Fig. 2 nach oben gerichteter Richtung verschoben wird. Zwischen dem Stellkolben 30 und dem mit dem Ventilkolben 41 des Steuerventils 39 kraftschlüssig verbundenen Verbindungsglied 45 ist eine Rückkopplungsfeder 49 angeordnet, die an einem an dem Verbindungsglied 45 anliegenden zweiten Federteller 50 angreift. An dem Stellkolben 30 ist eine Sackbohrung 51 ausgebildet, die die Rückkopplungsfeder 50 aufnimmt. Zu betonen ist, daß die Rückkopplungsfeder 50 aufgrund ihrer relativ niedrigen Federkonstante keine nennenswerte Rückstellkraft auf den Stellkolben 30 ausübt. Die Rückstellkraft wird vielmehr durch den in der ersten Druckkammer 34 herrschenden und die erste Steuerfläche 33 beaufschlagenden Förderdruck der Axialkolbenmaschine 1 bewirkt. Die Rückkopplungsfeder 50 beaufschlagt jedoch den Ventilkolben 41 mit einer gegen die Kraftbeaufschlagung durch den Proportional-Magneten 42 gerichteten Gegenkraft, so daß der in der zweiten Druckkammer 36 herrschende Stelldruck mit zunehmender Verschiebung des Stellkolbens 30 in in Fig. 2 nach oben gerichteter Richtung reduziert wird. Es stellt sich daher ein neues Kräftegleichgewicht bei einer verschobenen Stellkolbenposition des Stellkolbens 30 ein, wobei sich die durch den Stelldruck auf den Stellkolben 30 ausgeübte Stellkraft gegen die durch den in der Hochdruckleitung herrschenden Förderdruck ausgeübte Rückstellkraft aufhebt.
Erfindungsgemäß ist eine Ausschwenkfeder 47 vorgesehen, die zwischen dem ersten Federteller 46 und einem im wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildeten Anschlagelement 52 eingespannt ist. Dabei weist das Anschlagelement 52 eine angeformte Auflagefläche 53, auf welcher die Ausschwenkfeder 47 aufliegt, und eine ebenfalls angeformte Anschlagfläche 54 auf. In einem Verstellbereich des Stellkolbens 30 mit nicht zu geringem Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 ist die Bewegung des Stellkolbens 30 bzw. die Stellkolbenposition durch die Ausschwenkfeder 47 vollkommen unbeeinflußt und die Ansteuerung des Stellkolbens 30 erfolgt ausschließlich hydraulisch in der vorstehend beschriebenen Weise.
Wenn jedoch die Stellkolbenposition des Stellkolbens 30 in Richtung auf ein kleiner werdendes Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 in Fig. 2 so weit nach oben verschoben wird, daß die Endfläche 55 des Stellkolbens 30 an der Anschlagfläche 54 des Anschlagelements 52 anschlägt, so wird das Anschlagelement 52 mit dem Stellkolben 30 mitgeführt. Nach dem Anschlagen der Endfläche 55 an der Anschlagfläche 54 des Anschlagelements 52 wird daher die Ausschwenkfeder 47 vorgespannt, wenn der Stellkolben 30 sich in Richtung auf ein noch weiter verringerndes Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 bewegt. Sofern in diesem Bereich der von der Axialkolbenpumpe 1 zur Verfügung gestellte Förderdruck aufgrund der weiter fortschreitenden Zurückschwenkung der Axialkolbenpumpe 1 für eine hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens 30 nicht mehr ausreicht, wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ausschwenkfeder 47 ein erneutes Ausschwenken der Axialkolbenmaschine 1 aus der Null-Position, in welcher die Axialkolbenmaschine 1 ohne oder mit sehr geringem Fördervolumen arbeitet, dennoch sicher ermöglicht.
Der Stellkolben 30 wird im Bereich des für eine hydraulische Ansteuerung nicht ausreichenden Fördervolumens durch die Ausschwenkfeder 47 über das Anschlagelement 52 beaufschlagt und so weit in in Fig. 2 nach unten gerichteter Richtung verschoben, bis der von der Axialkolbenpumpe 1 in der Hochdruckleitung aufgebaute Förderdruck für eine hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens 30 wieder ausreicht. Die Endfläche 55 des Stellkolbens 30 hebt sodann von der Anschlagfläche 54 des Anschlagelements 52 ab und die weitere Ansteuerung des Stellkolbens 30 erfolgt im Bereich des weiter zunehmenden Fördervolumens der Axialkolbenpumpe 1 ausschließlich hydraulisch in der vorstehend beschriebenen Weise.
Hervorzuheben ist, daß die Ausschwenkfeder 47 in dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei getrennte Funktionen erfüllt: Einerseits wird das Ausschwenken des Stellkolbens 30 aus der Null-Position unterstützt; andererseits wird der erste Federteller 46 an dem als Verstellglied dienenden Gewindebolzen 48 fortwährend in Anschlag gehalten. Der erste Federteller 46 ist daher durch Verdrehen des Gewindebolzens 48 axial verstellbar, ohne in der Stellkolben-Bohrung 32 frei beweglich zu sein. Die Vorspannung der Rückstellfeder 44 ist daher in einfacher Weise von außen einstellbar. Durch die zusätzliche Funktion der Ausschwenkfeder 47 als Anlagefeder wird die bauliche Kompaktheit der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 21 noch weiter erhöht und es entsteht auch bei niedrigem Fördervolumen eine zuverlässig arbeitende Verstelleinrichtung 21, die mit geringem Bauvolumen auskommt.
Durch eine Variation der Länge des hohlzylinderförmig ausgebildeten Anschlagelements 52 kann der Bereich, in welchem die Ausschwenkfeder 47 den Stellkolben 30 beaufschlagt, in Abhängigkeit von den Gegebenheiten der angesteuerten Axialkolbenpumpe 1 variiert werden. Der Bereich, in welchem die Ausschwenkfeder 47 an dem Stellkolben 30 angreift, kann dabei auf jenen Bereich begrenzt werden, in welchem der von der Axialkolbenpumpe 1 zur Verfügung gestellte Förderdruck zu einer rein hydraulischen Ansteuerung nicht ausreichend ist. Durch geeignete Wahl der Länge des Anschlagelements 52 kann ferner ein minimales Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 vorgegeben werden, das eine ausreichende Wärmeabfuhr im Leerlaufbereich ermöglicht.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in Fig. 3 ein dem vorstehenden Ausführungsbeispiel entsprechendes hydraulisches Prinzipschaltbild dargestellt. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß die Zuordnung erleichtert wird.
Die Axialkolbenpumpe 1 fördert in die Hochdruckleitung 70 und baut dort einen entsprechenden Förderdruck auf. Das Druckmedium wird aus dem Tank 71 angesaugt. Das Steuerventil 39 ist über die Verbindungsleitung 72 und das Rückschlagventil 43 mit der Hochdruckleitung 70 verbunden, so daß der Förderdruck an dem Eingang 40 ansteht. Der Förderdruck beaufschlagt ferner die erste Steuerfläche 33 der ersten Druckkammer 34. An dem Anschluß 38 des Steuerventils 39 stellt sich ein Stelldruck ein, der in seinem Verhältnis zu dem an dem Anschluß 40 anliegenden Förderdruck einem Steuerstrom proportional ist, mit welchem der elektrische Proportional-Magnet 42 angesteuert wird. Zwischen den Steuerflächen 33 und 35 stellt sich das beschriebene Kräftegleichgewicht ein, das die Position des Stellkolbens 30 und somit das Fördervolumen der Axialkolbenpumpe 1 vorgibt. Bei Unterschreiten eines vorgegebenen minimalen Fördervolumens der Axialkolbenpumpe 1 schlägt die Fläche 55 des Stellkolbens 30 ggfs. über ein Anschlagelement an der Ausschwenkfeder 47 an, so daß bei weiterer Verringerung des Fördervolumens der Axialkolbenpumpe 1 die Ausschwenkfeder 47 vorgespannt wird. Wie bereits beschrieben, hat diese erfindungsgemäße Maßnahme den Vorteil, daß ein Wiederausschwenken der Axialkolbenpumpe 1 ermöglicht wird, obwohl in diesem Bereich der von der Axialkolbenpumpe 1 in der Hochdruckleitung 70 aufgebaute Förderdruck zu einer rein hydraulischen Ansteuerung des Stellkolbens 30 nicht ausreicht. Sobald sich in der Hochdruckleitung 70 ein ausreichender Förderdruck einstellt, hebt die Fläche 55 von der Ausschwenkfeder 47 ab und die Verstelleinrichtung 21 steuert den Stellkolben 30 rein hydraulisch an.
Eine an die Verbindungsleitung 72 wie beim Stand der Technik anzuschließende Hilfsdruckversorgung, die ein Ausschwenken der Axialkolbenpumpe 1 auch bei Absinken des Förderdrucks unter den für die hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens 30 notwendigen Schwellwert ermöglicht, ist bei der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 21 nicht notwendig. Die Ausschwenkfeder 47 unterstützt ferner einen schnellen Druck- und Förderstromaufbau.

Claims (10)

  1. Verstelleinrichtung (21), die der Verstellung des Fördervolumens einer Axialkolbenpumpe (1) dient, mit
    einem mit einem das Fördervolumen der Axialkolbenpumpe (1) verstellenden Stellglied (19) kraftschlüssig verbundenen Stellkolben (30), an welchem eine mit einer Hochdruckleitung (70) der Axialkolbenpumpe (1) verbundene erste Steuerfläche (33) und
    eine mit einer Steuerleitung (37) verbundene zweite Steuerfläche (35) zur hydraulischen Ansteuerung des Stellkolbens (30) ausgebildet sind,
    gekennzeichnet durch
    ein Steuerventil (39), über welches die Steuerleitung (37) mit der Hochdruckleitung (70) verbunden ist,
    ein zwischen dem Stellkolben (30) und dem Steuerventil (39) angeordnetes Rückkopplungselement (49), wobei der Stellkolben (30) in Abhängigkeit von der sich zwischen den Steuerflächen (33, 35) einstellenden Kraftdifferenz hydraulisch angesteuert so weit verschoben wird, bis die Kraftdifferenz aufgrund der Rückkopplung der Stellkolben-Position über das Rückkopplungselement (49) auf das Steuerventil (39) Null ist, und
    eine Ausschwenkfeder (47), die von dem Stellkolben (30) kurz vor dem Erreichen seiner Null-Position, in welcher die Axialkolbenpumpe (1) ohne oder mit minimalem Fördervolumen arbeitet, vorgespannt wird, wobei die Vorspannung der Ausschwenkfeder (47) so bemessen ist, daß die Ausschwenkfeder (47) den Stellkolben (30) beim Ausschwenken aus der Null-Position so weit verschiebt, bis der von der Axialkolbenpumpe (1) in der Hochdruckleitung (70) aufgebaute Förderdruck für die hydraulische Ansteuerung des Stellkolbens (30) ausreicht.
  2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (39) einen Ventilkolben (41) umfaßt, der gegen eine Rückstellfeder (44) beweglich ist, wobei sich die Rückstellfeder (44) an einem mit einem Verstellglied (48) verstellbaren Stützelement (46) abstützt, das durch die Ausschwenkfeder (47) an dem Verstellglied (48) in Anlage gehalten wird.
  3. Verstelleinrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement ein erster Federteller (46) und das Verstellglied ein Gewindebolzen (48) ist.
  4. Steuerventil nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkopplungselement eine Rückkopplungsfeder (49) ist, welche zwischen einem mit dem Ventilkolben (41) kraftschlüssig verbundenen zweiten Federteller (50) und dem Stellkolben (30) eingespannt ist.
  5. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschwenkfeder (47) zwischen einem Anschlagelement (52) und dem Stützelement (46) eingespannt ist und der Stellkolben (30) kurz vor dem Erreichen seiner Null-Position an dem Anschlagelement (52) anschlägt und dieses mitführt, um die Ausschwenkfeder (47) vorzuspannen.
  6. Verstelleinrichtung nach Anspruch 4 und 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (52) die Rückkopplungsfeder (49) koaxial umschließt.
  7. Verstelleinrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschwenkfeder (47) das Anschlagelement (52) und die Rückkopplungsfeder (49) koaxial umschließt.
  8. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (52) als Hohlzylinder mit einer angeformten Auflagefläche (53), auf welcher die Ausschwenkfeder (47) aufliegt, und einer angeformten Anschlagfläche (54), an welcher der Stellkolben (30) anschlägt, ausgebildet ist.
  9. Verstelleinrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich, in welchem die Ausschwenkfeder (47) den Stellkolben (30) mit einer Ausschwenkkraft beaufschlagt, durch die axiale Länge des Anschlagelements (52) vorgegeben ist.
  10. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkolbenpumpe (1) in Schiefachsenbauweise ausgebildet ist und der Stellkolben (30) über einen Stellzapfen (31) an einem mit Steuernieren versehenen Steuerspiegelkörper (19) der Axialkolbenpumpe (1) angreift.
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