EP1118771A2 - Power control unit - Google Patents
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- EP1118771A2 EP1118771A2 EP00127378A EP00127378A EP1118771A2 EP 1118771 A2 EP1118771 A2 EP 1118771A2 EP 00127378 A EP00127378 A EP 00127378A EP 00127378 A EP00127378 A EP 00127378A EP 1118771 A2 EP1118771 A2 EP 1118771A2
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- European Patent Office
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- piston
- control device
- power control
- control
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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
- F04B1/324—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 swash plate
-
- 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
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/002—Hydraulic systems to change the pump delivery
Definitions
- the invention relates to a power control device for Controlling the performance of a piston machine according to the Preamble of claim 1.
- a control device for controlling an adjustable Hydraulic pump according to the preamble of claim 1 goes from EP 0 149 787 B2.
- the object of the present invention is therefore a Power control device specify which with low Construction work and using an existing one Pump can be realized with adjustment.
- the task is characterized by the characteristic features of the Claim 1 in connection with the generic Features resolved.
- the power controller according to the invention with the characteristic Features of claim 1 have over that from EP 0 149 787 B2 known control device the advantage that Regulator separately for its design before installation different services can be set. As well can adjust the power during operation an actuator that is easily accessible, be readjusted.
- Control device as a prefabricated overall component in one For this purpose, there is a recess in the piston machine housing to use.
- the performance curve can be achieved by simple installation variants the pump by additional external hydraulic pressure can be moved as required.
- the invention Power control device can therefore as Total power controller can be used.
- the low tax oil loss is also an advantage, since the power control device is directly controlled.
- Fig. 1 shows an axial section through a Axial piston machine 1 in swash plate construction, in which a power control device 2 according to the invention is provided is.
- the basic structure of an axial piston machine 1 in swash plate construction is known, so that the following description on the essential components can restrict.
- a shaft 3 is on a first bearing 4 and on one second bearing 5 in a housing 6 of the axial piston machine 1 rotatably mounted.
- the housing 6 of the axial piston machine 1 is divided into a base body 6a and one with the Base body 6a screwed cover body 6b.
- a cylinder drum 7 is rotationally fixed to the shaft 3 connected.
- the cylinder drum 7 are on a Pitch circle offset cylinder bores 8, in which pistons 9 are axially displaceable.
- the pistons 9 are via ball joint connections 10 with sliding shoes 11 connected and based on the sliding shoes 11 on a formed as swivel cradle swash plate 12.
- the Swash plate 12 serves as an actuator for adjusting the Delivery volume of the axial piston machine 1.
- the connection of the Cylinder bores 8 with a not shown High pressure line and also not shown Low pressure line takes place via a control body 13 which a kidney-shaped high pressure opening 14 and also one kidney-shaped low pressure opening 15.
- the hub of the Piston 9 in the cylinder bores 8 is through the Swivel angle ⁇ of the swash plate 12 predetermined.
- Swashplate 12 designed as a swivel cradle is shown in FIG. 1 both in their neutral position and in one around the Swivel angle ⁇ pivoted position shown twice.
- the cylinder drum 7 is by means of a spring 22 on the Control body 13 held in contact. To do this, the Spring 22 via a first ring 23 on the cylinder drum 7 and via a second ring 24 on the shaft 3.
- the Cylinder drum 7 is opposite to the fixed shaft 3 a key-groove connection axially movable.
- Die Power control device 2 is in a receiving bore 16 of the housing 6 integrated and consists of a Ball joint slide connection 17 with the swash plate 12 connected actuating piston 18, which in the receiving bore 16 is axially guided, one in the receiving bore 16th used control valve 19.
- the control valve 19 and Actuating pistons 18 are axially offset in the receiving bore 16 arranged to each other.
- a control valve for a Flow control can be used in the same way, so as is known from DE 199 49 169 A1.
- the Control valves are therefore modular, depending on the application interchangeable.
- a spherical sliding block 22 sliding on, which together with one in FIG. 1 shown spherical recess 23 of the swash plate 12 the ball joint sliding connection 17 forms.
- the sliding block 22 could also be reversed slide against the swash plate 12 and the spherical Recess 23 may be formed in the actuating piston 18.
- FIG. 2 The first embodiment of the invention Power control device 2 is enlarged in FIG. 2 shown.
- Fig. 1 are the same Identify elements with matching reference numerals in order to facilitate the assignment.
- the adjusting piston 18 is cup-shaped and has a central fastening wick 30, which a Has thread.
- a threaded section 31 an extension 32 screwed, which is in axial direction through the control piston 18, the control piston 20, a second spring mount 33 and return springs 50, 53 extends.
- a valve sleeve 35 connects to the actuating piston 18, which a first operating pressure port 36, which with the Operating pressure of the piston engine 1 is connected, and a Has tank connection 37.
- the control piston 20 is in radial direction surrounded by the valve sleeve 35 and will penetrated by the extension 32 by a Recess 41 of the control piston 20 is passed through.
- the control piston 20 has a first groove 38, which with the first operating pressure port 36 is connected and on which is a first contact surface 39 for the operating pressure the piston engine 1 is formed. About the first The operating pressure of the piston engine 1 is exerted on the contact surface 39 an axial force on the control piston 20.
- a second Groove 40 in the control piston 20 is connected to the tank connection 37 connected.
- the actuating piston 18 has an actuating pressure chamber 42, which is designed as a recess in the actuating piston 18.
- the Signal pressure chamber 42 stands over axial bores 59a and at least one radial bore 59b in the valve sleeve 35 a first control edge 43 and a second control edge 44 of the control piston 20 in connection.
- a first control edge 43 and a second control edge 44 of the control piston 20 in connection.
- radial bore 59b over the first Control edge 43 with the first groove 38 or via the second Control edge 44 connected to the second groove 40.
- Position of the control piston 20 is therefore the pressure in the Signal pressure chamber either increased or decreased.
- the Signal pressure chamber 42 is in the valve sleeve 35 Integrated discharge throttle 45 with the tank connection 37 connected so that the actuating piston 18 when pivoting to the maximum displacement volume, the hydraulic fluid from the Signal pressure chamber displaced.
- the control piston 20 strikes with a first end 46 a central recess 47 of the valve sleeve 35 and is at a second end 48 with the second spring holder 33 connected, which has an outside step 49.
- a first return spring 50 is supported, which in is penetrated in the axial direction by the extension 32.
- the first return spring 50 is supported on one end outer support sleeve 52a, which with an inner Support sleeve 52b forms a first spring holder 51.
- At the inner support sleeve 52b supports a second Return spring 53 from.
- the first spring holder 51 is in contact a lock nut 54 on which on a thread 55 on End of the extension bolt 32 is screwed on.
- the lock nut 54 is an adjustment of the Spring tension of the return springs 50 and 53 through Screw the spring holder 51 in relation to the extension 32 allows.
- the return springs 50 and 53 and the first Spring receptacles 51 are in a spring receiving space 34 arranged and are surrounded by a spring sleeve 56.
- This is designed to be removable and with a sealing element 57, e.g. B. an O-ring sealed.
- Another sealing element 58 which can also be designed as an O-ring, seals the power control device 2 against the Piston engine 1 from.
- the mode of operation of the power control device 2 is based on the background that the output of the Piston machine 1 from the swivel angle ⁇ of the swash plate 12 and is dependent on the working pressure. Is the swash plate 12 relative to axis 3 at a right angle ( ⁇ 0 °), the piston machine 1 is idling. Once the The angle ⁇ becomes larger, the piston machine 1 begins To promote hydraulic fluid. To regulate the delivery rate or limit, the control valve 19, the control piston 18 so that the swash plate 12 under a Angle ⁇ , from 0 ° to a certain maximum angle is enough, is tilted. The maximum angle is determined by the Basic position of the actuating piston 18 defined. The Piston machine 1 always starts at this maximum angle, to build up enough pressure.
- control piston 20 leads to a larger opposite movement of the actuating piston 18, which presses against the swash plate 12 and thereby the swivel angle ⁇ is reduced.
- the pressure in the signal pressure chamber 42 is thereby Control valve 19 on a between tank pressure and Operating pressure lying signal pressure regulated. As long as the Signal pressure chamber 42 in connection with the first groove 38 stands, hydraulic fluid is under operating pressure in the Signal pressure chamber 42 pressed, whereby the actuating piston 18 the Swash plate 12 in the direction of a smaller swivel angle ⁇ emotional.
- the power control device 2 leads to a approximately constant maximum power of the piston engine 1.
- the assumed values of pressure and delivery volume are in a pressure-delivery volume diagram (p-V diagram) a straight line, the slope of which in this area is approximately the Rise of the theoretical power hyperbole in the p-V diagram corresponds.
- FIG 3 is a second embodiment of the power control device 2 according to the invention shown, which differs from the first embodiment by a differs second operating pressure port 60, which with the operating pressure of another, not shown Piston machine is connected.
- the otherwise identical execution of the Power control device 2 is therefore not in the following described again.
- the exemplary embodiment is in FIG. 3 provided with identical reference symbols in order to assign them to facilitate.
- Control piston 20 has a third groove 61, which with the second operating pressure port 60 is connected and on which has a second contact surface 62 for the operating pressure the other piston machine is formed. About the second Operating surface 62 exerts the operating pressure of the others Piston machine another axial force on the Control piston 20 out.
- a corresponding choice of the individual Operating pressures or the individual delivery volumes of the Piston machine 1 and the other, not shown Piston machine leads to the fact that the invention Power control device 2 also as a total power controller can be carried out, the sum of the services of Piston machine 1 and the other, not shown Piston engine is limited to a predetermined maximum.
- the invention is not shown on the Embodiments limited, but can also with a Power control device 2 in a different design or Axial piston machines 1 in a different design are used come. It should be emphasized that the travel of the control piston 18th is independent of the travel of the control piston 20 and despite a very slight adjustment of the Control piston 20 a much larger travel range Control piston 18 can be reached.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Leistungsregelvorrichtung zum Regeln der Leistung einer Kolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a power control device for Controlling the performance of a piston machine according to the Preamble of claim 1.
Eine Regeleinrichtung zur Regelung einer verstellbaren Hydropumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 geht aus der EP 0 149 787 B2 hervor.A control device for controlling an adjustable Hydraulic pump according to the preamble of claim 1 goes from EP 0 149 787 B2.
Bei derartigen Regeleinrichtungen besteht eine direkte Funktionsbeziehung zwischen dem Hubvolumen der Pumpe und der Steuerung des Betriebsdrucks, der das Steuerventil betätigt, wodurch eine verlustarme Momentenregelung gegeben ist, weil die Momentenkennlinie nicht durch ein Drosselsystem durch Absenken des Betriebsdruckes festgelegt ist, sondern ausschließlich durch Veränderung der Federvorspannung am Momentenventil, d. h. durch Auslegung der Meßfeder bzw. des Meßfedersatzes. Für eine Leistungsregelung gilt die Beziehung, daß das Produkt aus Betriebsdruck und Hubvolumen der Pumpe konstant sein muß. Ein Maß für das Hubvolumen einer Hydropumpe ist die Stellung des die Pumpenfördermenge einstellenden Pumpenstellgliedes, das über die Feder bzw. den Meßfedersatz mit dem Momentenventil verbunden ist. Außerdem ist dem Momentenventil das als Druckwaage wirkende, primär der Fördermengeneinstellung dienende Steuerventil nachgeschaltet. Dadurch bleibt unterhalb der ansprechenden Leistungsregelung am Momentenventil die Förderstromeinstellung konstant. Da der Stellkolben des Stellgerätes unmittelbar mit dem Ablauf verbunden werden kann, sind kurze Ausschwenkzeiten (Einstellzeiten für die Pumpe auf maximale Fördermenge) möglich.With such control devices there is a direct one Functional relationship between the stroke volume of the pump and the Control of the operating pressure that actuates the control valve, whereby there is a low-loss torque control because the torque characteristic not through a throttle system Lowering the operating pressure is fixed, but only by changing the spring preload on Torque valve, d. H. by designing the measuring spring or Spring set. The applies to a power regulation Relationship that the product of operating pressure and displacement the pump must be constant. A measure of the stroke volume A hydraulic pump is the position of the pump delivery rate adjusting pump actuator, which via the spring or the measuring spring set is connected to the torque valve. In addition, the moment valve acts as a pressure compensator control valve primarily used to adjust the delivery rate downstream. This keeps the appealing below Power control on the torque valve Flow setting constant. Since the control piston of the Actuator directly connected to the process short swiveling times (response times for the Pump to maximum flow) possible.
Nachteilig an der aus der EP 0 149 787 B2 bekannten Vorrichtung ist insbesondere der hohe Bauaufwand, welcher durch die Anbringung des Momentenventils als gesonderte Baugruppe an der Hydropumpe bedingt ist. Auch die Möglichkeit der Nacheinstellung der Leistung während des Betriebes ist nur mit hohem Aufwand zu bewerkstelligen. A disadvantage of the known from EP 0 149 787 B2 The device is particularly the high construction costs, which by attaching the torque valve as a separate one Assembly on the hydraulic pump is required. Also the Possibility to readjust the performance during the Operation can only be accomplished with great effort.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, eine Leistungsregelvorrichtung anzugeben, welche mit geringem Bauaufwand auskommt und unter Verwendung einer bestehenden Pumpe mit Verstellung realisiert werden kann.The object of the present invention is therefore a Power control device specify which with low Construction work and using an existing one Pump can be realized with adjustment.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.The task is characterized by the characteristic features of the Claim 1 in connection with the generic Features resolved.
Der erfindungsgemäße Leistungsregler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat gegenüber der aus der EP 0 149 787 B2 bekannten Regeleinrichtung den Vorteil, daß der Regler durch seine Bauweise vor dem Einbau separat für unterschiedliche Leistungen eingestellt werden kann. Ebenso kann die Leistungseinstellung während des Betriebes durch eine Stellvorrichtung, welche leicht zugänglich ist, nachjustiert werden.The power controller according to the invention with the characteristic Features of claim 1 have over that from EP 0 149 787 B2 known control device the advantage that Regulator separately for its design before installation different services can be set. As well can adjust the power during operation an actuator that is easily accessible, be readjusted.
Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims contain advantageous developments the invention.
Von Vorteil ist insbesondere die Möglichkeit, die Regeleinrichtung als vorgefertigtes Gesamtbauteil in eine hierfür bestimmte Ausnehmung im Gehäuse der Kolbenmaschine einzusetzen. Vorteilhafterweise werden hierbei bereits vorhandene Pumpen mit Vorrichtungen zur Einstellung der Leistung ohne großen Bauaufwand nachgerüstet.The possibility of the Control device as a prefabricated overall component in one For this purpose, there is a recess in the piston machine housing to use. Advantageously, here already existing pumps with devices for adjusting the Performance retrofitted without much construction work.
Durch einfache Montagevarianten kann die Leistungskennlinie der Pumpe durch zusätzlichen externen hydraulischen Druck beliebig verschoben werden. Die erfindungsgemäße Leistungsregelvorrichtung kann daher als Summenleistungsregler verwendet werden.The performance curve can be achieved by simple installation variants the pump by additional external hydraulic pressure can be moved as required. The invention Power control device can therefore as Total power controller can be used.
Von Vorteil ist dabei auch der geringe Steuerölverlust, da die Leistungsregelvorrichtung direkt gesteuert ist. The low tax oil loss is also an advantage, since the power control device is directly controlled.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch eine Axialkolbenmaschine, an welcher ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leistungsregelvorrichtung vorgesehen ist;
- Fig. 2
- eine auszugsweise vergrößerte Darstellung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels der Leistungsregelvorrichtung aus Fig. 1, und
- Fig. 3
- ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leistungsregelvorrichtung.
- Fig. 1
- a section through an axial piston machine, on which a first embodiment of the power control device according to the invention is provided;
- Fig. 2
- a partially enlarged representation of the embodiment of the power control device of FIG. 1, and
- Fig. 3
- a second embodiment of the power control device according to the invention.
Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch eine
Axialkolbenmaschine 1 in Schrägscheibenbauweise, bei welcher
eine erfindungsgemäße Leistungsregelvorrichtung 2 vorgesehen
ist. Der grundsätzliche Aufbau einer Axialkolbenmaschine 1
in Schrägscheibenbauweise ist bekannt, so daß sich die
nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Bauteile
beschränken kann.Fig. 1 shows an axial section through a
Axial piston machine 1 in swash plate construction, in which
a
Eine Welle 3 ist an einem ersten Lager 4 und an einem
zweiten Lager 5 in einem Gehäuse 6 der Axialkolbenmaschine 1
drehbar gelagert. Das Gehäuse 6 der Axialkolbenmaschine 1
gliedert sich in einen Grundkörper 6a und einen mit dem
Grundkörper 6a verschraubten Deckelkörper 6b.A shaft 3 is on a first bearing 4 and on one
second bearing 5 in a
Eine Zylindertrommel 7 ist mit der Welle 3 drehfest
verbunden. In der Zylindertrommel 7 befinden sich auf einem
Teilkreis versetzt angeordnete Zylinderbohrungen 8, in
welchen Kolben 9 axial verschiebbar sind. Die Kolben 9 sind
über Kugelgelenkverbindungen 10 mit Gleitschuhen 11
verbunden und stützen sich über die Gleitschuhe 11 an einer
als Schwenkwiege ausgebildeten Schrägscheibe 12 ab. Die
Schrägscheibe 12 dient als Stellglied zum Verstellen des
Fördervolumens der Axialkolbenmaschine 1. Die Verbindung der
Zylinderbohrungen 8 mit einer nicht dargestellten
Hochdruckleitung und einer ebenfalls nicht dargestellten
Niederdruckleitung erfolgt über einen Steuerkörper 13, der
eine nierenförmige Hochdrucköffnung 14 und eine ebenfalls
nierenförmige Niederdrucköffnung 15 aufweist. Der Hub der
Kolben 9 in den Zylinderbohrungen 8 ist durch den
Schwenkwinkel α der Schrägscheibe 12 vorgegeben. Die als
Schwenkwiege ausgeführte Schrägscheibe 12 ist in Fig. 1
sowohl in ihrer Neutralstellung als auch in einer um den
Schwenkwinkel α verschwenkten Stellung zweifach dargestellt.A cylinder drum 7 is rotationally fixed to the shaft 3
connected. In the cylinder drum 7 are on a
Pitch circle
Die Zylindertrommel 7 wird mittels einer Feder 22 an dem
Steuerkörper 13 in Anlage gehalten. Dazu stützt sich die
Feder 22 über einen ersten Ring 23 an der Zylindertrommel 7
und über einen zweiten Ring 24 an der Welle 3 ab. Die
Zylindertrommel 7 ist gegenüber der ortsfesten Welle 3 über
eine Keil-Nut-Verbindung axial bewegbar.The cylinder drum 7 is by means of a
Zum Verschwenken der Schwenkscheibe 12 dient die
erfindungsgemäße Leistungsregelvorrichtung 2. Die
Leistungsregelvorrichtung 2 ist in einer Aufnahmebohrung 16
des Gehäuses 6 integriert und besteht aus einem über eine
Kugelgelenk-Gleitverbindung 17 mit der Schrägscheibe 12
verbundenen Stellkolben 18, welcher in der Aufnahmebohrung
16 axial geführt ist, einem in die Aufnahmebohrung 16
eingesetztes Steuerventil 19. Das Steuerventil 19 und der
Stellkolben 18 sind in der Aufnahmebohrung 16 axial versetzt
zueinander angeordnet. Anstatt des dargestellten
Steuerventils 19 für eine Leistungsregelung kann in die
Aufnahmebohrung 16 auch ein Steuerventil für eine
Förderstromregelung in gleicher Weise eingesetzt werden, so
wie die aus der DE 199 49 169 A1 bekannt ist. Die
Steuerventile sind daher je nach Einsatzzweck modular
austauschbar. Bei einer Ausgestaltung als
Förderstromregelung oder Druckregelung ist es vorteilhaft,
wenn die Verbindungsbohrung zwischen dem Federaufnahmeraum
34 und dem Tankanschluß 37 verschlossen wird und statt
dessen der Federaufnahmeraum 34 separat mit dem
Hydraulikfluidtank verbunden wird. Dadurch werden
Druckspitzen in dem Federaufnahmeraum 34 vermieden.The serves to pivot the
An dem in der Aufnahmebohrung 16 des Gehäuse 6 axial
geführten Stellkolben 18 liegt ein kugelförmiger Gleitstein
22 gleitend an, der zusammen mit einer in Fig. 1
dargestellten sphärischen Ausnehmung 23 der Schrägscheibe 12
die Kugelgelenk-Gleitverbindung 17 bildet.
Selbstverständlich könnte auch umgekehrt der Gleitstein 22
an der Schrägscheibe 12 gleitend anliegen und die sphärische
Ausnehmung 23 in dem Stellkolben 18 ausgebildet sein.At the in the
Das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Leistungsregelvorrichtung 2 ist in Fig. 2 vergrößert
dargestellt. Im übrigen sind mit Fig. 1 übereinstimmende
Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, um
die Zuordnung zu erleichtern.The first embodiment of the invention
Der Stellkolben 18 ist topfförmig ausgebildet und weist
einen zentralen Befestigungsdocht 30 auf, welcher ein
Gewinde aufweist. In das Gewinde 31 ist ein Gewindeabschnitt
31 einer Verlängerung 32 einschraubbar, welche sich in
axialer Richtung durch den Stellkolben 18, den Steuerkolben
20, eine zweite Federaufnahme 33 sowie Rückstellfedern 50,
53 erstreckt.The adjusting
An den Stellkolben 18 schließt sich eine Ventilhülse 35 an,
welche einen ersten Betriebsdruckanschluß 36, der mit dem
Betriebsdruck der Kolbenmaschine 1 verbunden ist, und einen
Tankanschluß 37 aufweist. Der Steuerkolben 20 ist in
radialer Richtung von der Ventilhülse 35 umgeben und wird
von der Verlängerung 32 durchgriffen, die durch eine
Ausnehmung 41 des Steuerkolbens 20 hindurch geführt ist.A
Der Steuerkolben 20 weist eine erste Nut 38 auf, welche mit
dem ersten Betriebsdruckanschluß 36 verbunden ist und an
welcher eine erste Angriffsfläche 39 für den Betriebsdruck
der Kolbenmaschine 1 ausgebildet ist. Über die erste
Angriffsfläche 39 übt der Betriebsdruck der Kolbenmaschine 1
eine axiale Kraft auf den Steuerkolben 20 aus. Eine zweite
Nut 40 im Steuerkolben 20 ist mit dem Tankanschluß 37
verbunden.The
Der Stellkolben 18 weist eine Stelldruckkammer 42 auf,
welche als Ausnehmung im Stellkolben 18 ausgebildet ist. Die
Stelldruckkammer 42 steht über axiale Bohrungen 59a und
zumindest eine radiale Bohrung 59b in der Ventilhülse 35 mit
einer ersten Steuerkante 43 und einer zweiten Steuerkante 44
des Steuerkolbens 20 in Verbindung. Je nach Stellung des
Steuerkolbens 20 ist die radiale Bohrung 59b über die erste
Steuerkante 43 mit der ersten Nut 38 oder über die zweite
Steuerkante 44 mit der zweiten Nut 40 verbunden. Je nach
Stellung des Steuerkolbens 20 wird daher der Druck in der
Stelldruckkammer entweder erhöht oder erniedrigt. Die
Stelldruckkammer 42 ist über eine in der Ventilhülse 35
integrierte Ablaufdrossel 45 mit dem Tankanschluß 37
verbunden, so daß der Stellkolben 18 bei einer Ausschwenkung
auf maximales Verdrängungsvolumen das Hydraulikfluid aus der
Stelldruckkammer verdrängt.The
Der Steuerkolben 20 schlägt mit einem ersten Ende 46 in
einer zentralen Ausnehmung 47 der Ventilhülse 35 an und ist
an einem zweiten Ende 48 mit der zweiten Federaufnahme 33
verbunden, welche eine außenseitige Stufe 49 aufweist. An
der außenseitigen Stufe 49 der zweiten Federaufnahme 33
stützt sich eine erste Rückstellfeder 50 ab, welche in
axialer Richtung von der Verlängerung 32 durchgriffen wird.
Die erste Rückstellfeder 50 stützt sich endseitig an einer
äußeren Stützhülse 52a ab, welche mit einer inneren
Stützhülse 52b eine erste Federaufnahme 51 bildet. An der
inneren Stützhülse 52b stützt sich eine zweite
Rückstellfeder 53 ab. Die erste Federaufnahme 51 liegt an
einer Kontermutter 54 an, welche auf einem Gewinde 55 am
Ende des Verlängerungsbolzens 32 aufgeschraubt ist. Nach dem
Lösen der Kontermutter 54 ist eine Verstellung der
Federspannung der Rückstellfedern 50 und 53 durch
Verschrauben der Federaufnahme 51 gegenüber der Verlängerung
32 ermöglicht. Die Rückstellfedern 50 und 53 und die erste
Federaufnahme 51 sind in einem Federaufnahmeraum 34
angeordnet und werden von einer Federraumhülse 56 umgeben.
Diese ist abnehmbar gestaltet und mit einem Dichtelement 57,
z. B. einem O-Ring, abgedichtet. Ein weiteres Dichtelement
58, welches ebenfalls als O-Ring ausgeführt sein kann,
dichtet die Leistungsregelvorrichtung 2 gegen die
Kolbenmaschine 1 ab.The
Die Funktionsweise der Leistungsregelvorrichtung 2 beruht
auf dem Hintergrund, daß die Förderleistung der
Kolbenmaschine 1 vom Schwenkwinkel α der Schrägscheibe 12
und dem Arbeitsdruck abhängig ist. Liegt die Schrägscheibe
12 relativ zur Achse 3 in einem rechten Winkel (α≈0°),
befindet sich die Kolbenmaschine 1 im Leerlauf. Sobald der
Winkel α größer wird, beginnt die Kolbenmaschine 1,
Hydraulikfluid zu fördern. Um die Förderleistung zu regeln
bzw. zu begrenzen, kann das Steuerventil 19 den Stellkolben
18 so verstellen, daß die Schrägscheibe 12 unter einem
Winkel α, der von 0° bis zu einem bestimmten Maximalwinkel
reicht, verkippt wird. Der Maximalwinkel wird durch die
Grundstellung des Stellkolbens 18 definiert. Die
Kolbenmaschine 1 läuft stets unter diesem Maximalwinkel an,
um genügend Druck aufzubauen. Sobald die Kolbenmaschine 1
läuft, liegt am Betriebsdruckanschluß 36 der Ventilhülse 35
der Betriebsdruck an. Das die erste Nut 38 unter
Betriebsdruck ausfüllende Hydraulikfluid übt an der ersten
Angriffsfläche 39 eine Kraft aus, welche den Steuerkolben 20
langsam entgegen der Kraft der ersten Rückstellfeder 50,
welche an der zweiten Federaufnahme 33 anliegt, in Richtung
der Federraumhülse 56 bewegt. Die Bewegung kommt dadurch
zustande, daß die abschließenden Flächen der ersten Nut 38
einen geringfügigen Absatz aufweisen, so daß die Drücke auf
die abschließenden Flächen der ersten Nut 38 unterschiedlich
groß sind und eine resultierende Kraft in Richtung der
Federraumhülse 56 ausgeübt wird.The mode of operation of the
Die kleinräumige Bewegung des Steuerkolbens 20 führt zu
einer größeren entgegengesetzten Bewegung des Stellkolbens
18, welcher gegen die Schrägscheibe 12 drückt und dadurch
den Schwenkwinkel α verkleinert.The small-scale movement of the
Durch die an der zweiten Federaufnahme 33 anliegende erste
Rückstellfeder 50, welche zwischen der zweiten Federaufnahme
33 und der äußeren Stützhülse 51 eingespannt ist, wird ein
Rückkoppelungseffekt erreicht, da die Verlängerung 32,
welche durch die erste Rückstellfeder 50 in
Bewegungsrichtung des Stellkolbens 18 mitbewegt wird, den
Steuerkolben 20 mit einer von der Stellung des Stellkolbens
18 abhängigen Rückkopplungskraft beaufschlagt. Dadurch wird
ein stabiler Betriebszustand unter einen bestimmten
Schwenkwinkel α erreicht, der einer vorgegebenen Leistung
entspricht.Due to the first bearing against the
Der Druck in der Stelldruckkammer 42 wird dabei durch das
Steuerventil 19 auf einen zwischen Tankdruck und
Betriebsdruck liegenden Stelldruck geregelt. Solange die
Stelldruckkammer 42 mit der ersten Nut 38 in Verbindung
steht, wird Hydraulikfluid unter Betriebsdruck in die
Stelldruckkammer 42 gepreßt, wodurch der Stellkolben 18 die
Schrägscheibe 12 in Richtung kleinerer Schwenkwinkel α
bewegt.The pressure in the
Da die Stelldruckkammer 42 über die in der Ventilhülse 35
integrierte Ablaufdrossel 45 mit dem Tankanschluß 37
verbunden ist, kann bei einer rückläufigen Bewegung des
Stellkolbens 18 das unter Stelldruck stehende Hydraulikfluid
in den Tankanschluß 37 zurückgeleitet werden.Since the
Die Leistungsregelvorrichtung 2 führt zu einer
näherungsweise konstanten Maximalleistung der Kolbenmaschine
1. Die angenommenen Werte von Druck und Fördervolumen liegen
in einem Druck-Fördervolumen-Diagramm (p-V-Diagramm) auf
einer Geraden, deren Steigung in diesem Bereich in etwa der
Steigung der theoretischen Leistungshyperbel im p-V-Diagramm
entspricht. Sobald das Fördervolumen ab- bzw. der Druck
zunimmt, kann durch die zweite Rückstellfeder 53, welche
sich an einer inneren Stützhülse 52 abstützt und erst zum
Tragen kommt, wenn die erste Rückstellfeder 50 auf einen
bestimmten Wert vorgespannt ist, wiederum ein stabiler
Betriebszustand erreicht werden, welcher einer zweiten
Geraden im p-V-Diagramm entspricht, wobei die zweite Gerade
eine höhere Steigung als die erste Gerade aufweist und sich
damit der Steigung der Leistungshyperbel im Bereich großer
Drücke p bzw. kleiner Fördervolumina V anpaßt.The
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Leistungsregelvorrichtung 2 dargestellt,
welches sich vom ersten Ausführungsbeispiel durch einen
zweiten Betriebsdruckanschluß 60 unterscheidet, welcher mit
dem Betriebsdruck einer weiteren, nicht dargestellten
Kolbenmaschine verbunden ist.3 is a second embodiment of the
Die im übrigen identische Ausführung der
Leistungsregelvorrichtung 2 wird daher im folgenden nicht
nochmals beschrieben. Das Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3
mit identischen Bezugszeichen versehen, um die Zuordnung zu
erleichtern.The otherwise identical execution of the
Im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Leistungsregelvorrichtung 2 weist der
Steuerkolben 20 eine dritte Nut 61 auf, welche mit dem
zweiten Betriebsdruckanschluß 60 verbunden ist und an
welcher eine zweite Angriffsfläche 62 für den Betriebsdruck
der weiteren Kolbenmaschine ausgebildet ist. Über die zweite
Angriffsfläche 62 übt der Betriebsdruck der weiteren
Kolbenmaschine eine weitere axiale Kraft auf den
Steuerkolben 20 aus. Eine entsprechende Wahl der einzelnen
Betriebsdrücke bzw. der einzelnen Fördervolumina der
Kolbenmaschine 1 und der nicht dargestellten weiteren
Kolbenmaschine führt dazu, daß die erfindungsgemäße
Leistungsregelvorrichtung 2 auch als Summenleistungsregler
ausgeführt werden kann, wobei die Summe der Leistungen der
Kolbenmaschine 1 und der nicht dargestellten weiteren
Kolbenmaschine auf ein vorgegebenes Maximum begrenzt wird. In the present second embodiment of the
Auch in diesem Ausführungsbeispiel bewegt sich der
Stellkolben 18 solange in Richtung auf kleineren
Schwenkwinkel α der Schwenkscheibe 12, bis wieder ein
Gleichgewicht zwischen der Summe der Betriebsdrücke und den
Federkräften hergestellt ist.Also in this embodiment the
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auch bei einer
Leistungsregelvorrichtung 2 in anderer Bauweise bzw. bei
Axialkolbenmaschinen 1 in anderer Bauweise zum Einsatz
kommen. Zu betonen ist, daß der Stellweg des Stellkolbens 18
unabhängig von dem Stellweg des Steuerkolbens 20 ist und
sich trotz einer nur sehr geringen Verstellung des
Steuerkolbens 20 ein sehr viel größerer Stellweg des
Stellkolbens 18 erreichen läßt.The invention is not shown on the
Embodiments limited, but can also with a
Claims (16)
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stellkolben (18) und das Steuerventil (19) in einer gemeinsamen Ausnehmung (16) eines Gehäuses (6) der Kolbenmaschine (1) angeordnet sind.Power control device according to claim 1,
characterized,
that the control piston (18) and the control valve (19) are arranged in a common recess (16) of a housing (6) of the piston machine (1).
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerventil (19) eine Ventilhülse (35) aufweist, in welcher ein erster Betriebsdruckanschluß (36), der mit dem Betriebsdruck der Kolbenmaschine (1) verbunden ist, und ein Tankanschluß (37) ausgebildet sind.Power control device according to claim 1 or 2,
characterized,
that the control valve (19) has a valve sleeve (35) in which a first operating pressure connection (36), which is connected to the operating pressure of the piston engine (1), and a tank connection (37) are formed.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerkolben (20) eine erste Nut (38) aufweist, die mit dem ersten Betriebsdruckanschluß (36) verbunden ist und an welcher eine erste Angriffsfläche (39) für den Betriebsdruck der Kolbenmaschine (1) ausgebildet ist, über welche der Betriebsdruck der Kolbenmaschine (1) eine axiale Kraft auf den Steuerkolben (20) ausübt.Power control device according to claim 3,
characterized,
that the control piston (20) has a first groove (38) which is connected to the first operating pressure connection (36) and on which a first engagement surface (39) for the operating pressure of the piston engine (1) is formed, via which the operating pressure of the piston engine (1) exerts an axial force on the control piston (20).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerkolben (20) eine zweite Nut (40) aufweist, die mit dem Tankanschluß (37) verbunden ist.Power control device according to claim 4,
characterized,
that the control piston (20) has a second groove (40) which is connected to the tank connection (37).
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Stellkolben (18) eine Stelldruckkammer (42) angrenzt, die in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerkolbens (20) über eine erste Steuerkante (43) mit der ersten Nut (38) und über eine zweite Steuerkante (44) mit der zweiten Nut (40) des Steuerkolbens (20) verbindbar ist.Power control device according to claim 5,
characterized,
that a control pressure chamber (42) adjoins the control piston (18), which, depending on the position of the control piston (20), has a first control edge (43) with the first groove (38) and a second control edge (44) with the second Groove (40) of the control piston (20) is connectable.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stelldruckkammer (42) über eine in der Ventilhülse (35) integrierte Ablaufdrossel (45) mit dem Tankanschluß (37) verbunden ist.Power control device according to claim 6,
characterized,
that the signal pressure chamber (42) is connected to the tank connection (37) via an outlet throttle (45) integrated in the valve sleeve (35).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilhülse (35) einen zweiten Betriebsdruckanschluß (60) aufweist, der mit dem Betriebsdruck einer weiteren Kolbenmaschine verbindbar ist.Power control device according to one of Claims 3 to 7,
characterized,
that the valve sleeve (35) has a second operating pressure connection (60) which can be connected to the operating pressure of a further piston machine.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerkolben (20) eine dritte Nut (61) aufweist, die mit dem zweiten Betriebsdruckanschluß (60) verbindbar ist und an welcher eine zweite Angriffsfläche (62) für den Betriebsdruck der weiteren Kolbenmaschine ausgebildet ist, über welche der Betriebsdruck der weiteren Kolbenmaschine eine axiale Kraft auf den Steuerkolben (20) ausübt.Power control device according to claim 8,
characterized,
that the control piston (20) has a third groove (61) which can be connected to the second operating pressure connection (60) and on which a second engagement surface (62) is formed for the operating pressure of the further piston machine, via which the operating pressure of the further piston machine a exerts axial force on the control piston (20).
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Rückstellfedern (50, 53) vorgesehen sind, die bei zunehmender Rückstellung des Stellglieds (12) in Richtung auf minimales Verdrängungsvolumen nacheinander vorgespannt werden.Power control device according to one of Claims 1 to 9,
characterized,
that a plurality of return springs (50, 53) are provided, which are biased one after the other as the actuator (12) increasingly resets in the direction of minimum displacement.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückstellfedern (50, 53) in einem Federaufnahmeraum (34) angeordnet sind, der sich auf der dem Stellkolben (18) abgewandten Seite des Steuerventils (19) befindet und daß sich die Verlängerung (32) des Stellkolbens (18) bis in den Federaufnahmeraum (34) erstreckt.Power control device according to claim 10,
characterized,
that the return springs (50, 53) are arranged in a spring receiving space (34) which is located on the side of the control valve (19) facing away from the actuating piston (18) and in that the extension (32) of the actuating piston (18) into the Spring receiving space (34) extends.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verlängerung (32) als Bolzen ausgebildet ist, der mit dem Stellkolben (18) und der ersten Federaufnahme (51) kraftschlüssig und axial verstellbar verbunden ist.Power control device according to claim 11,
characterized,
that the extension (32) is designed as a bolt which is non-positively and axially adjustably connected to the actuating piston (18) and the first spring receptacle (51).
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Bolzen (32) durch eine Ausnehmung (41) des Steuerkolbens (20) hindurch erstreckt.Power control device according to claim 12,
characterized,
that the bolt (32) extends through a recess (41) of the control piston (20).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stellkolben (18) topfförmig mit einem zentralen Befestigungsdocht (30) ausgebildet ist, in welchen ein Gewindeabschnitt (31) des Bolzens (32) einschraubbar ist.Power control device according to claim 11 or 12,
characterized,
that the adjusting piston (18) is pot-shaped with a central fastening wick (30) into which a threaded section (31) of the bolt (32) can be screwed.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Federaufnahmeraum (34) von einer abnehmbaren Federraumhülse (56) umgeben ist.Power control device according to one of Claims 11 to 14,
characterized,
that the spring receiving space (34) is surrounded by a removable spring space sleeve (56).
dadurch gekennzeichnet,
daß in die Ausnehmung (16) des Gehäuses (6) alternativ zu dem Steuerventil (19) für die Leistungsregelung ein Steuerventil für eine Förderstromregelung und/oder Druckabschneidung einsetzbar ist.Power control device according to claim 2,
characterized,
that in the recess (16) of the housing (6) as an alternative to the control valve (19) for the power control, a control valve for a flow control and / or pressure cut-off can be used.
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