EP0849468B2 - Verstelleinrichtung zur Verstellung des Fördervolumens einer Axialkolbenpumpe - Google Patents

Verstelleinrichtung zur Verstellung des Fördervolumens einer Axialkolbenpumpe Download PDF

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EP0849468B2
EP0849468B2 EP97120301A EP97120301A EP0849468B2 EP 0849468 B2 EP0849468 B2 EP 0849468B2 EP 97120301 A EP97120301 A EP 97120301A EP 97120301 A EP97120301 A EP 97120301A EP 0849468 B2 EP0849468 B2 EP 0849468B2
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EP
European Patent Office
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spring
piston
actuating piston
actuating
control
Prior art date
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EP97120301A
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English (en)
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EP0849468A3 (de
EP0849468A2 (de
EP0849468B1 (de
Inventor
Werner Hörmann
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.)
Brueninghaus Hydromatik GmbH
Original Assignee
Brueninghaus Hydromatik GmbH
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Application filed by Brueninghaus Hydromatik GmbH filed Critical Brueninghaus Hydromatik GmbH
Publication of EP0849468A2 publication Critical patent/EP0849468A2/de
Publication of EP0849468A3 publication Critical patent/EP0849468A3/de
Publication of EP0849468B1 publication Critical patent/EP0849468B1/de
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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 of an axial piston pump, in particular Schiefachsenbauweise.
  • the VersteU worn resulting from this document comprises a non-positively connected with a control mirror body of the axial piston pump via an adjusting pin actuating piston which is telescopically movable in several sleeves.
  • the actuating piston has two control surfaces, to which the actuating piston is subjected to pressurized media under different pressure. A force difference between the control surfaces causes a hydraulic actuation of the actuating piston, so that the actuating piston displaced and the delivery volume of the axial piston pump is hydraulically adjusted.
  • Such adjustment is also from the DE 36 27 375 A1 known.
  • the hydraulically operating adjusting device is usually fed from the high pressure line of the axial piston pump.
  • the axial piston pump operates with no or very low flow, built in the high pressure line from the axial piston pump delivery pressure is insufficient to the hydraulic adjustment of this zero Swing position towards a larger displacement.
  • This problem is in practice countered by the fact that the minimum delivery volume of the axial piston pump is limited to a value sufficient for the hydraulic actuation of the actuator piston or that an auxiliary pressure supply is provided which supplies the adjustment with an external auxiliary pressure when in the high pressure line of the axial piston pump prevailing delivery pressure drops below a sufficient for the hydraulic control of the adjustment value.
  • a limitation of the minimum delivery volume of the axial piston pump with regard to the hydraulic controllability of the adjustment is disadvantageous, as the adjustment of the axial piston is thus limited down and idling without or with negligible flow rate is not possible.
  • An external auxiliary pressure supply is also disadvantageous because an auxiliary pressure system with an additional auxiliary pressure pump is to be provided, which considerably increases the expense.
  • an adjusting device in which in a side formed on the housing extension a cartridge for constant pressure control is arranged.
  • the pressure can be adjusted via the bias of a spring arranged in the cartridge.
  • the spring is supported on a spring plate, which is held by the force of the adjusting itself in contact with a setting.
  • a feedback of the position of the adjusting piston is not provided in the constant pressure control, so that the spring is arranged in a simple manner on the outwardly oriented side of the cartridge and is thus adjustable from the outside.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide an adjustment for adjusting the delivery volume of an axial piston pump with feedback of a control piston position which operates hydraulically controlled and allows pivoting out of the zero position without additional auxiliary pressure supply and which at the same time allows the simplest possible adjustment of the control valve.
  • the adjusting device comprises a pilot control with a z. B. electrically controllable control valve, which gains the control pressure from the pressure prevailing in the high-pressure line discharge pressure.
  • a Ausschwenkfeder is provided which is biased by the actuating piston just before reaching its zero position in which the axial piston pump operates with no or minimal delivery volume.
  • the bias of the Ausschwenkfeder is so dimensioned that the Ausschwenkfeder the adjusting piston when swinging from the zero position so far shifts until the built-up of the axial piston pump in the high pressure line delivery pressure for the hydraulic control of the actuating piston is sufficient.
  • a valve piston of the control valve is movable against a return spring, wherein the return spring is supported on an adjustable with an adjusting support member.
  • the support element is held by the Ausschwenkfeder to the adjusting in abutment.
  • the Ausschwenkfeder comes according to the invention in addition to the above-described function of swiveling out of the zero position, the additional function of a bearing spring, which holds the support member to the adjusting in Appendix. This creates a particularly compact design of the adjustment.
  • the support elements, a spring plate and the adjusting z. B be a threaded bolt.
  • the feedback element may be a feedback spring according to claim 3, which is clamped between a non-positively connected to the valve piston second spring plate and the adjusting piston.
  • the Ausschwenkfeder can be clamped according to claim 4 between a stop element and the support member, wherein the actuating piston abuts shortly before reaching its zero position on the stop element and this entrains so that the Ausschwenkfeder is biased. As long as the actuator piston does not abut the stop element, the Movement of the actuating piston of the Ausschwenkfeder completely unaffected.
  • the stop element can coaxially surround the feedback spring and according to claim 6, the Ausschwenkfeder in turn surround the stopper member coaxially.
  • the stop element can be particularly advantageously designed as a hollow cylinder with a molded support surface for supporting the Ausschwenkfeder and also integrally formed stop surface for the stop of the actuating piston.
  • the region in which the Ausschwenkfeder has influence on the Stellkolbenposition be varied by a variation of the axial length of the stop element.
  • the region in which the swiveling spring acts on the actuating piston can be dimensioned differently.
  • An adaptation of the adjusting device according to the invention to the conditions of the axial piston pump is possible in a simple manner by a variation of the length of the hollow cylindrical stop element, so that the adjusting device according to the invention can be equipped or retrofitted in a simple manner for different axial piston pumps.
  • the adjusting device according to the invention is suitable in a special way but not exclusively for axial piston pumps in Schiefachsenbauweise, in particular in Schwenkschlittenbauweise, according to claim 11.
  • the actuating piston engages via an adjusting pin on the control plate body of the axial piston pump.
  • axial piston pump 1 shown in longitudinal section is formed in Schiefachsenbauweise, more precisely in Schwenkschlittenbauweise.
  • the invention is not on Axialkolbenpumpen 1 in Schiefachsenbauweise or Schwenkschlittenbauweise limited, but also suitable for driving axial piston pump 1 in a different construction in the same way.
  • the axial piston pump 1 comprises a drive shaft 5 rotatably mounted in a housing 2 in rolling bearings 3 and 4, to which a Tricebwellenflansch 6 is integrally formed.
  • the housing 2 encloses a cylinder drum 7, in which a plurality of cylinder bores 8 and 9 are provided uniformly distributed on a pitch circle.
  • pistons 10 and 11 are movably guided, which are supported on their ball heads 12 and 13 in spherical bearings 14 and 15 of the Triebwellenflansches 6.
  • the cylinder drum 7 is mounted in the drive shaft flange 6 via a center pin 16, the ball head 17 of the center pin 16 being mounted in the spherical bearing 18 of the drive shaft flange 6.
  • the cylinder drum 7 is supported via a control disk body 19 provided with control elements in a known manner on the sliding surface 22 formed in the housing 20 of the adjusting device 21 according to the invention and is biased against it by a spring 25.
  • the delivery volume is adjustable in a conventional manner by pivoting the central axis of the cylinder drum 7 against the central axis of the drive shaft 6.
  • the maximum delivery volume or the minimum delivery volume of the axial piston pump 1 is adjustable by an externally adjustable threaded bolt 23 or 24.
  • the adjusting device 21 comprises a detail Fig. 2 to be seen adjusting piston 30, in which an adjusting pin 31 is inserted, which is in frictional connection with the control mirror body 19.
  • adjusting piston pumps 1 in a different design of the actuating piston 30 is in a similar manner with other the delivery volume of the axial piston pump 1 defining actuators, for example, act on a slant or swash plate, in conjunction.
  • the bolts 56 and 57 serve to connect the adjusting device 21 with the axial piston pump 1 to be activated.
  • the actuating piston 30 is axially movable in a control piston bore 32 formed as a stepped bore and has a first control surface 33, which closes off a first pressure chamber 34.
  • the first pressure chamber 34 is connected via a connecting line, not shown, with the high pressure line of the axial piston pump 1, so that the first control surface 33 is acted upon by the prevailing in the high pressure line of the axial piston pump 1 discharge pressure.
  • the actuating piston 30 also has a second control surface 35, which closes a second pressure chamber 36 which is connected via a control pressure only partially shown 37 to the terminal 38 of a control valve 39.
  • Another terminal 40 of the control valve 39 is connected via a likewise not shown connecting line with the High pressure line of the axial piston pump 1 is connected, so that the adjusting pressure in the second pressure chamber 36 is derived from the prevailing in the high pressure line of the axial piston pump 1 delivery pressure through the control valve 39.
  • the adjusting in the second pressure chamber 36 actuating pressure is therefore always lower than the pressure prevailing in the first pressure chamber 34 discharge pressure of the axial piston pump 1.
  • the second control surface 35 is sized larger than 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, a balance of power, so that the force difference between the forces acting on the control surfaces 33 and 35 forces in the equilibrium case is zero.
  • the control valve 39 has a valve piston 41, which can be acted on axially by a proportional magnet 42 via a plunger 43.
  • a proportional magnet 42 When the valve piston 41 is acted upon, it is displaced axially in proportion to the force predetermined by the electrically controllable proportional magnet 42, so that the control pressure which is established at the connection 38 in relation to the delivery pressure of the axial piston pump 1 applied to the connection 40 to the control current is proportional, with which the proportional magnet 42 is driven.
  • the valve piston 41 If the control current which drives the proportional magnet 42 is increased, the valve piston 41 is displaced in proportion to the control current against the return spring 44.
  • the return spring 44 engages a connecting member 45, which bears non-positively on the valve piston 41, and is supported on a first spring plate 46 from.
  • the first spring plate 46 is held by a function to be described in more detail Ausschwenkfeder 47 to a trained as a threaded bolt 48 adjusting member in abutment, so that the bias of the return spring 44 by turning the threaded bolt 48 is adjustable.
  • the feedback spring 50 does not exert a significant restoring force on the actuating piston 30. Rather, the restoring force is effected by the delivery pressure of the axial piston machine 1 which prevails in the first pressure chamber 34 and acts on the first control surface 33. However, the feedback spring 50 acts on the valve piston 41 with a directed against the application of force by the proportional magnet 42 counterforce, so that the prevailing in the second pressure chamber 36 actuating pressure with increasing displacement of the actuating piston 30 in Fig. 2 upward direction is reduced.
  • a Ausschwenkfeder 47 is provided, which is clamped between the first spring plate 46 and a substantially designed as a hollow cylinder stop member 52.
  • the stop element 52 has a molded bearing surface 53, on which the Ausschwenkfeder 47 rests, and a likewise molded stop surface 54.
  • the swinging spring 47 provided according to the invention again pivots the axial piston machine 1 out of the zero position , in which the axial piston machine 1 operates without or with a very small delivery volume, nevertheless allows safe.
  • the actuating piston 30 is acted upon by the Ausschwenkfeder 47 via the stop member 52 in the range of insufficient for hydraulic actuation delivery volume and so far in in Fig. 2 downwardly directed direction, until the of the axial piston pump 1 in the high pressure line constructed delivery pressure for a hydraulic control of the actuating piston 30 is sufficient again.
  • the end surface 55 of the actuating piston 30 then lifts off from the stop surface 54 of the stop element 52 and the further control of the actuating piston 30 takes place in the region of the further increasing delivery volume of the axial piston pump 1 exclusively hydraulically in the manner described above.
  • the Ausschwenkfeder 47 in which in the Fig. 1 and 2 illustrated embodiment fulfills two separate functions: On the one hand, the pivoting of the actuating piston 30 is supported from the zero position; On the other hand, the first spring plate 46 is held on the adjusting bolt serving as a threaded bolt 48 continuously in attack. The first spring plate 46 is therefore axially adjustable by turning the threaded bolt 48 without being freely movable in the actuating piston bore 32. The bias of the return spring 44 is therefore adjustable in a simple manner from the outside. Due to the additional function of the Ausschwenkfeder 47 as a spring, the structural compactness of the adjusting device 21 according to the invention is further increased and it arises even at low delivery volume a reliably operating adjustment device 21, which manages with low volume.
  • the region in which the Ausschwenkfeder 47 acts on the actuating piston 30, depending on the circumstances of the controlled axial piston pump 1 can be varied.
  • the region in which the Ausschwenkfeder 47 engages the actuating piston 30 can be limited to those areas in which the provided by the axial piston pump 1 available delivery pressure to a purely hydraulic control is not sufficient.
  • a minimum delivery volume of the axial piston pump 1 can also be predetermined, which allows sufficient heat dissipation in the no-load range.
  • FIG. 3 a hydraulic circuit diagram corresponding to the preceding embodiment illustrated. Already described elements are provided with matching reference numerals, so that the assignment is facilitated.
  • the axial piston pump 1 delivers into the high-pressure line 70 and builds up a corresponding delivery pressure there.
  • the pressure medium is sucked from the tank 71.
  • the control valve 39 is connected via the connecting line 72 and the check valve 43 to the high-pressure line 70, so that the delivery pressure is present at the input 40.
  • the delivery pressure is also applied to the first control surface 33 of the first pressure chamber 34.
  • a control pressure is proportional to a control current proportional to the delivery pressure applied to the connection 40, with which the proportional electric magnet 42 is controlled.
  • the power balance described which sets the position of the actuating piston 30 and thus the delivery volume of the axial piston pump 1.
  • this measure according to the invention has the advantage that a re-pivoting of the axial piston pump 1 is made possible, although in this area the delivery pressure built up by the axial piston pump 1 in the high-pressure line 70 is insufficient for a purely hydraulic actuation of the actuating piston 30.
  • the surface 55 lifts off from the swivel-out spring 47, and the adjusting device 21 controls the control piston 30 purely hydraulically.
  • the Ausschwenkfeder 47 also supports a fast pressure and flow development.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des Fördervolumens einer Axialkolbenpumpe, insbesondere in Schiefachsenbauweise.
  • Eine Verstelleinrichtung 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.
  • Aus der DE-PS 29 30 106 ist eine Verstelleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Aus dieser Druckschrift geht das grundsätzliche Konzept hervor, eine Ausschwenkfeder vorzusehen, die von dem Stellkolben kurz vor dem Erreichen seiner Null-Position, in welche die Axialkolbenpumpe ohne oder mit minimalen Fördervolumen arbeitet, vorgespannt wird, um die Wiederausschwenkung aus der Null-Position zu erleichtern. Die bauliche Ausgestaltung der Verstelleinrichtung, wie sie aus dieser Druckschrift hervorgeht, ist jedoch relativ komplex und in der Herstellung äußerst aufwendig. So ist beispielsweise ein Winkelhebel vorgesehen, welcher auf das Steuerventil zurückwirkt, dessen Einbau in die Verstelleinrichtung nur mit sehr hohem Aufwand möglich ist. Nachteilig ist bei der aus der DE-PS 29 30 106 hervorgehenden Verstelleinrichtung besonders, daß die Rückstellfeder, gegen welche der Ventilkolben des Steuerventils beweglich ist, von außen nicht einstellbar ist.
  • Aus der DE 29 38 088 A1 ist eine Verstellvorrichtung bekannt, bei der in einem seitlich am Gehäuse ausgebildeten Fortsatz eine Patrone zur Konstantdruckregelung angeordnet ist. Der Druck kann über die Vorspannung einer in der Patrone angeordneten Feder eingestellt werden. Die Feder stützt sich auf einem Federteller ab, der durch die Kraft der Einstellfeder selbst in Anlage an einem Einstellelement gehalten wird. Eine Rückkopplung derPosition des Verstellkolbens ist bei der Konstantdruckregelung nicht vorgesehen, so dass die Feder in einfacher Weise auf der nach außen orientierten Seite der Patrone angeordnet und so von außen einstellbar ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des Fördervolumens einer Axialkolbenpumpe mit Rückkopplung einer Stellkolbenposition anzugeben, welche hydraulisch geregelt arbeitet und ein Ausschwenken aus der Null-Position ohne zusätzliche Hilfsdruckversorgung ermöglicht und welche zugleich eine möglichst einfache Justage des Steuerventils 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 welcher 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. Ein Ventilkolben des Steuerventils ist gegen eine Rückstellfeder beweglich, wobei sich die Rückstellfeder an einem mit einem Verstellglied verstellbaren Stützelement abstützt. Erfindungsgemäß wird dabei das Stützelement durch die Ausschwenkfeder an dem Verstellglied in Anlage gehalten. Dabei kommt der Ausschwenkfeder erfindungsgemäß neben der vorstehenden beschriebenen Funktion des Ausschwenkens aus der Null-Position die zusätzliche Funktion einer Anlagefeder zu, die das Stützelement an dem Verstellglied in Anlage hält. Dadurch entsteht eine besonders kompakte Ausbildung der Verstelleinrichtung.
  • Die Ansprüche 2 bis 9 beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Entsprechend Anspruch 2 kann das Stützelemente eine Federteller und das Verstellglied z. B. ein Gewindebolzen sein.
  • Das Rückkopplungselement kann entsprechend Anspruch 3 eine Rückkopplungsfeder sein, die zwischen einem mit dem Ventilkolben kraftschlüssig verbundenen zweiten Federteller und dem Stellkolben eingespannt ist.
  • Die Ausschwenkfeder kann entsprechend Anspruch 4 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 5 kann das Anschlagelement die Rückkopplungsfeder koaxial umschließen und entsprechend Anspruch 6 kann die Ausschwenkfeder ihrerseits das Anschlagelement koaxial umschließen. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung erzielt.
  • Entsprechend Anspruch 7 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 11 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 (9)

  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) derAxialkolbenpumpe (1) verbundene erste Steuerfläche (33) und eine mit einer Steuerleitung (37) verbundene zweite Steuerfläche (35) zur hydraulischen Ansteuerung des Stellkolbens (30) ausgebildet sind,
    einem Steuerventil (39) mit einem gegen eine Rückstellfeder (44) beweglichen Ventilkolben (41), über welches die Steuerleitung (37) mit der Hochdruckleitung (70) verbunden ist,
    einem zwischen dem Stellkolben (30) und dem Steuerventil (39) angeordneten 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
    einer 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,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich die Rückstellfeder (44) des Steuerventils (39) an einem mit einem Verstellglied (48) verstellbaren Stützelement (46) abstützt, das durch die Ausschwenkfeder (47) an dem Verstellglied (48) in Anlage gehalten wird.
  2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Stützelement ein erster Federteller (46) und das Verstellglied ein Gewindebolzen (48) ist.
  3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2,
    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.
  4. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    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.
  5. Verstelleinrichtung nach Anspruch 3 und 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Anschlagelement (52) die Rückkopplungsfeder (49) koaxial umschließt.
  6. Verstelleinrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ausschwenkfeder (47) das Anschlagelement (52) und die Rückkopplungsfeder (49) koaxial umschließt.
  7. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
    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.
  8. Verstelleinrichtung nach Anspruch 7,
    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.
  9. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    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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