EP2138720A2

EP2138720A2 - Verstellvorrichtung für die Verstellung von Axialkolbenmaschinen.

Info

Publication number: EP2138720A2
Application number: EP09007975A
Authority: EP
Inventors: Manfred Kirchhoff
Original assignee: Mali Holding AG
Current assignee: Mali Holding AG
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2009-12-30
Also published as: EP2138720A3

Abstract

Eine Verstellvorrichtung (10) umfasst hydraulisch betätigbare Stellmittel (11,..,20), welche durch Beaufschlagung von gegeneinander wirkenden Druckflächen mit einem Stelldruck von einer Neutralstellung aus wahlweise in entgegengesetzte Richtungen auslenkbar sind, sowie weiterhin Steuermittel (27,..,35), durch welche nach Massgabe eines Steuersignals die beiden Druckflächen wahlweise mit einem Stelldruck beaufschlagbar ist, welche Steuermittel (27,..,35) ein verschiebbares Steuerelement (27) umfassen, welches nach Massgabe des Steuersignals aus einer Neutralstellung heraus in entgegengesetzte Richtungen auslenkbar ist, und in einer ausgelenkten Position je nach Richtung der Auslenkung die eine oder die andere Druckfläche mit einem mit der Grösse der Auslenkung zunehmenden Stelldruck beaufschlagt, wobei zwischen den Stellmitteln (11,..,20) und dem Steuerelement (27) mechanische Rückführungsmittel (21,..,26) angeordnet sind, welche eine mit der Auslenkung der Stellmittel (11,..,20) zunehmende Rückstellkraft auf das verschiebbare Steuerelement (27) ausüben. Bei einer solchen Verstellvorrichtung werden ein vereinfachter, kompakter Aufbau und gleichzeitig grössere Verstellwege dadurch ermöglicht, dass die mechanischen Rückführungsmittel (21,..,26) über gegenläufig wirkende, die Rückstellkraft erzeugende Zugfedern (21, 22) derart an die Stellmittel (11,..,20) angekoppelt sind, dass sich die Wirkung der Zugfedern (21, 22) in der Neutralstellung der Stellmittel (11,..,20) und des Steuerelements (27) aufhebt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf die hydraulische Verstellung von mechanischen Systemen, wobei sich der Verstellbereich des jeweiligen Systems in entgegengesetzten Richtungen zu beiden Seiten eines Nulldurchgangs erstreckt. Der Verstellbereich kann dabei eine Schwenkbereich aber auch eine linearer Bereich sein. Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Axialkolbenmaschinen in Schrägachsen- oder Schrägscheibenbauweise beispielsweise hängt die Pump- bzw. Antriebswirkung vom Schwenkwinkel des jeweiligen verschwenkbaren Elements ab. Beim Schwenkwinkel Null (Nullstellung) ist die Pump- bzw. Antriebswirkung der Maschine Null, während sie beim Ausschwenken aus der Nullstellung mit zunehmendem Schwenkwinkel zunimmt. Für das Verschwenken werden häufig hydraulisch betätigte Stellvorrichtungen eingesetzt, die z.B. durch elektromagnetisch betätigte Mehrwegeventile gesteuert werden.
In vielen Fällen ist es - unter anderem aus Sicherheitsgründen - erwünscht oder vorgeschrieben, dass bei Ausfall oder Unterbrechung bestimmter Systemfunktionen wie z.B. des für die elektromagnetisch betätigten Ventile benötigten Stroms, die Maschinen selbsttätig in die Nullstellung zurückschwenken und dort verharren. Dies gilt insbesondere aber auch für hydraulische Lenkhilfen von Fahrzeugen, wie sie in Form von Lenkzylindern beispielsweise aus der EP-A2-0 544 086 bekannt sind.
Aus der Druckschrift DE-A1-40 02 017 ist beispielsweise eine verstellbare Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise bekannt, bei der die Schrägscheibenfläche an einem um eine Schwenkachse schwenkbaren, im wesentlichen halbzylindrischen Wiegenkörper gebildet ist, der mit seiner halbzylindrischen Aussenfläche in einer dazu korrespondierenden hohlzylindrischen Stützfläche im Maschinengehäuse der Axialkolbenmaschine gelagert ist, und die zum Schwenken des Wiegenkörpers vorgesehene Stelleinrichtungen aufweisen, die in Wirkverbindung mit einem Hebel stehen, der mit dem Wiegenkörper verbunden ist und dessen Längsmittelachse die Schwenkachse schneidet. Die Stelleinrichtungen sind als doppelt wirkende Stellzylinder-Stellkolben-Aggregate mit je zwei in entgegengesetzter Wirkrichtung angeordneten Stellkolbenflächen ausgebildet. Das eine Stellzylinder-Stellkolben-Aggregat umfasst einen aus zwei Stellkolbenteilen bestehenden quergeteilten Stellkolben. Die beiden Stellkolbenteile werden durch Federpakete gegeneinander verspannt, die gleiche Abmessungen aufweisen und gleich grosse, entgegengesetzt gerichtete Federkräfte erzeugen. In Neutralstellung (Nullhubstellung) der Maschine wird der Wiegenkörper durch die Federpakete über die Stellkolbenteile in seiner Mittelstellung gehalten. Da ausschliesslich die Federpakete für die Nullstellung zuständig sind, müssen sie im Bezug auf die Federkraft ausreichend stark dimensioniert sein, wodurch im Normalbetrieb bei einer Auslenkung aus der Nullstellung erhebliche Gegenkräfte überwunden werden müssen.
Aus der Druckschrift DE-A1-199 26 965 ist weiterhin eine hydrostatische Verdrängereinheit in Form einer Schrägscheiben-Axialkolbenmaschine mit einer von einem Aktuator betätigbaren Stelleinrichtung zur Einstellung des Verdrängungsvolumens bekannt, wobei die Stelleinrichtung mit einer eine Rückstellkraft erzeugenden Nulllagenzentrierung in Wirkverbindung steht. Im Unterschied zur Lösung der oben genannten DE-A1-40 02 017 soll hier ein Betrieb der Stelleinrichtung mit einer geringen Betätigungskraft ermöglicht werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Nulllagenzentrierung eine erste Funktionsstellung aufweist, in der die Stelleinrichtung mit der Rückstellkraft beaufschlagbar ist und eine zweite Funktionsstellung aufweist, in der die Stelleinrichtung von der Rückstellkraft entlastbar ist.
Dazu sind in einer Gehäusebohrung des Gehäuses der Verdrängereinheit zwei Rückstellkolben der Nulllagenzentrierung längsverschiebbar gelagert, die mit gegenüberliegenden Anlageflächen eines Mitnehmerelements der schwenkbar gelagerten Schrägscheibe in Wirkverbindung bringbar sind. Die Rückstellkolben sind mittels jeweils einer Feder, die in einem Steuerdruckraum angeordnet ist, in Richtung des Mitnehmerelements beaufschlagbar. Die Rückstellkolben weisen jeweils eine der Feder entgegenwirkende Steuerdruckfläche auf, wobei der vor der Steuerdruckfläche angeordnete Steuerdruckraum an eine Steuerdruckleitung angeschlossen ist, in der beispielsweise ein Stelldruck ansteht, der einen mit dem Huberzeuger in Wirkverbindung stehenden Stellzylinder der Stelleinrichtung beaufschlagt. Wird Stelldruck auf den Steuerdruckraum gegeben, fährt der zugehörige Rückstellkolben aus der Nulllagenzentrierungsstellung zurück und drückt die Feder zusammen, so dass die federbedingte Rückstellwirkung auf den Kolben aufgehoben wird. Fällt der Stelldruck im Steuerdruckraum dagegen ab, drückt die Feder den Rückstellkolben und damit auch das Mitnehmerelement in die Nulllage. Auf diese Weise wird die Nulllagenzentrierung nur aktiv, wenn die zugehörige Steuerung ausfällt. Nachteilig ist bei dieser Lösung eine deutliche erhöhte Komplexität in der Steuerung. Darüber hinaus müssen auch in diesem Fall wieder die Federkräfte für die Rückstellung so gross gewählt, dass sie allein die Rückstellung in die Nulllage bewirken können.
Aus der DE-C1-195 40 654 ist eine Verstellvorrichtung zum Verstellen eines auf das Verdrängungsvolumen einer hydrostatischen Maschine einwirkenden, über Stelldruckkammern mit Stelldruck beaufschlagbaren Stellkolbens bekannt, bei der zur Rückstellung des Stellkolbens eine mechanische Rückführeinrichtung vorgesehen ist. Dies umfasst einen Rückführhebel, der in eine entsprechende Nut im Stellkolben eingreift. Der Rückführhebel steht mit dem Steuerkolben in Wirkverbindung. Der Rückführhebel der Rückführeinrichtung ist um eine Achse schwenkbar gelagert. An einer Verlängerung des Rückführhebels ist ein Zapfen angeformt, der bei Verschwenken des Rückführhebels einen von zwei Kipphebeln auslenkt. Zwischen den hakenförmig ausgeformten Endbereichen der Kipphebel ist eine Rückstellfeder angeordnet. Die Kipphebel stehen mit dem Steuerkolben in Eingriff, um die oben erwähnte Rückstellkraft auszuüben. Die Rückstellfeder bewirkt die Zentrierung des Steuerkolbens nach Abschalten der auf den Steuerkolben einwirkenden Steuerdrücke. Zusätzlich sind am Stellkolben Zentrierfedern angeordnet, durch die der Stellkolben in der Neutralstellung zentriert wird.
Durch die Rückführeinrichtung wird eine der Verstellung des Stellkolbens aus seiner Neutralstellung proportionale Rückstellkraft auf den zur Steuerung des Stellkolbens vorgesehenen Steuerkolben ausgeübt, die der von dem Steuerdruck auf den Steuerkolben ausgeübten Stellkraft entgegenwirkt. Nach Erreichen des Kräftegleichgewichts zwischen der Stellkraft und der Rückstellkraft wächst der Druck in den Stelldruckkammern nicht weiter an und die dem Steuerdruck proportionale Stellung des Stellkolbens ist erreicht.
Eine vergleichbare Konfiguration ist aus der Druckschrift DE-A1-102 59 314 bekannt. Beide Lösungen sind jedoch sehr aufwändig und beanspruchen für die schwenkbar gelagerten Schenkel und die Rückstellfeder zusätzlichen Platz. Darüber hinaus ist die mechanische Kopplung zwischen Stellkolben und Rückführhebel mechanisch anspruchsvoll und zugleich störanfällig. Ausserdem ist diese Art der Rückführung für grössere Verstellwege ungeeignet und daher auf kleinere Verstellwege beschränkt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Verstellvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass die Nachteile der bekannten Lösungen vermieden werden, und dass insbesondere auf einfache und funktionssichere Weise mit geringem Zusatzaufwand und ohne Beschränkung beim Verstellweg die notwendigen Rückstellkräfte erzeugt werden.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Wesentlich für die Erfindung ist, dass die mechanischen Rückführungsmittel über gegenläufig wirkende, die Rückstellkraft erzeugende Zugfedern derart an die Stellmittel angekoppelt sind, dass sich die Wirkung der Zugfedern in der Neutralstellung der Stellmittel und des Steuerelements aufhebt. Hierdurch lassen sich sehr einfach und funktionssicher die notwendigen Rückstellkräfte erzeugen, wobei ohne Schwierigkeiten grosse Verstellwege der Stellmittel realisiert werden können.
Eine Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuermittel eine Ventilanordnung umfassen, und dass das Steuerelement einen Ventilschieber der Ventilanordnung umfasst. Vorzugsweise ist innerhalb der Ventilanordnung jeder der Druckflächen ein Regelventil zugeordnet, wobei die Regelventile gegenläufig arbeiten und die Regelschieber der beiden Regelventile mechanisch starr gekoppelt sind und einen gemeinsamen Ventilschieber bilden.
Insbesondere können die Regelventile jeweils als 3/3-Wegeventile ausgebildet und elektromagnetisch ansteuerbar sein.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Rückführungsmittel einen um eine Schwenkachse schwenkbar gelagerten, zweiarmigen Rückführhebel umfassen, dass die Zugfedern mit ihrem einen Ende am einen Arm des Rückführhebels angreifen, und dass der andere Arm des Rückführhebels derart mit dem Steuerelement mechanisch verkoppelt ist, dass eine Schwenkbewegung des Rückführhebels in eine Auslenkbewegung des Steuerelements umgesetzt wird.
Zur Erhöhung der Genauigkeit ist es von Vorteil, wenn Justiermittel vorgesehen sind, mit welchen die von den Zugfedern erzeugte Rückstellkraft in der Neutralstellung der Stellmittel und des Steuerelements auf Null einjustierbar ist, wobei die Justiermittel insbesondere einen mit einem Exzenter ausgestatteten Justiermechanismus umfassen, mit welchen die Schwenkachse des Rückführhebels in der Schwenkebene versetzt werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Stellmittel zwei gegensinnig arbeitende, mechanisch miteinander gekoppelte Stellkolben umfassen, die über zugehörige Stelldruckkammern mit einem Stelldruck beaufschlagbar sind, und dass die Zugfedern jeweils mit ihrem einen Ende an einem der Stellkolben befestigt sind.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung greifen die beiden Stellkolben über zugehörige Kolbenstangen an einem Stellhebel an, mittels dessen eine mit einem Lagerzapfen schwenkbar gelagerte Axialkolbenmaschine (Hydrostat) zur Veränderung des Volumendurchsatzes verschwenkt werden kann.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel einen in entegengesetzte Richtungen verstellbaren Hydraulikzylinder umfassen, dessen Stellkräfte in beiden Richtungen mittels entsprechender Kolbenstangen übertragbar sind, und dass die Zugfedern jeweils mit ihrem einen Ende an einer der Kolbenstangen angreifen.
Der Hydraulikzylinder kann mit Vorteil ein Lenkzylinder einer hydraulisch unterstützten Fahrzeuglenkung sein.
Andere Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemässen Verstellvorrichtung sind überall dort denkbar, wo eine geregelte hydraulische Verstellung über einen grossen Verstellbereich mit Neutralstellung realisiert werden muss.
Erfindungsgemäss kann die Verstellvorrichtung nach der Erfindung mit besonderem Vorteil in einer mit einer Axialkolbenmaschine ausgestatteten Maschineneinheit, insbesondere einem stufenlosen Getriebe eingesetzt werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1: in einem vereinfachten Funktionsschema ein erstes Ausführungsbeispiel einer Verstellvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2A-2G: in mehreren Teilfiguren (2A bis 2G) verschiedene Betriebszustände einer zu Fig. 1 vergleichbaren Verstellvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 3A,B: das Funktionsschema der in Fig. 2 gezeigten Verstellvorrichtung in der Neutralstellung (3A) und bei einer Auslenkung nach rechts (3B); und
Fig. 4: eine anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Verstellvorrichtung im Rahmen einer hydraulischen Lenkung.

In Fig. 1 ist in einem vereinfachten Funktionsschema ein erstes Ausführungsbeispiel einer Verstellvorrichtung nach der Erfindung wiedergegeben. Die Verstellvorrichtung 10 umfasst als Stellmittel zwei Stellkolben 12 und 15, die jeweils in einem zugehörigen Zylinder 11 bzw. 14 verschiebbar gelagert sind und mit dem Zylinder 11, 14 eine Stelldruckkammer 13 bzw. 16 begrenzen, die über Stelldruckleitungen 30 bzw. 33 mit einem Stelldruck beaufschlagbar sind. Die beiden an die Stelldruckkammern 13, 16 angrenzenden Druckflächen (51, 52 in Fig. 2A) der Stellkolben 12, 15 wirken in entgegengesetzter Richtung. Die beiden Stellkolben 12, 15 sind im dargestellten Beispiel über ein stangenartiges Verbindungselement 18 starr verbunden, können aber auch - wie in Fig. 2 und 3 gezeigt - auf andere Weise (nichtstarr über eine Gelenkverbindung oder dgl.) miteinander gekoppelt sein. Die von den Stellkolben 12, 15 aufgebrachten Verstellkräfte können über ein Betätigungselement 17 abgenommen werden, das am Verbindungselement 18 befestigt ist. Es ist aber auch denkbar, dass (in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet) von den Stellkolben 12, 15 einzelne Betätigungselemente 19, 20 nach aussen geführt sind, wie dies ähnlich beim Hydraulikzylinder bzw. Lenkzylinder der Fig. 4 der Fall ist.
Die Stelldrücke für die Stelldruckkammern 13, 16 der Stellkolben 12, 15 werden über eine Regelventilanordnung bereitgestellt, die eingangsseitig an eine Speiseleitung 35 angeschlossen ist. Im Beispiel der Fig. 1 besteht die Regelventilanordnung aus zwei gegenläufig angeordneten, elektromagnetisch betätigbaren Regelventilen 28 und 31, die als 3/3-Wegeventile ausgebildet sind (anstelle der im Beispiel gezeigten elektromagnetischen können aber auch ebenso gut hydraulische oder andere Stellglieder verwendet werden). Die Regelschieber der beiden Regelventile 28, 31 sind starr miteinander verbunden und bilden einen (gemeinsamen) Ventilschieber 27. Jedes der Regelventile 28, 31 wird mittels eines Stellgliedes (Elektromagneten) 29 bzw. 32 betätigt und gibt in an sich bekannter Weise eine Steuerkraft auf den Ventilschieber, der dadurch in axialer Richtung verschoben wird, so dass der Stelldruck zum dazugehörigen Stellkolben 12, 15 geleitet und gleichzeitig die jeweils gegenüberliegende Stelldruckkammer 13, 16 zum Tank hin entlastet wird.
Wird der Ventilschieber 27 durch ein entsprechendes Steuersignal an einem der Elektromagneten 29, 32 nach links oder rechts aus der in Fig. 1 gezeigten Neutralstellung ausgelenkt, wird eine der Stelldruckkammern 13, 14 mit einem entsprechenden Stelldruck beaufschlagt und die Stellkolbenanordnung 12, 15 wird ebenfalls aus ihrer in Fig. 1 gezeigten Neutralstellung ausgelenkt. Zur Regelung des Verstellweges wird mittels der Auslenkung der Kolbenanordnung 12, 15 eine mit zunehmender Auslenkung steigende Rückstellkraft erzeugt und in den Ventilschieber 27 durch eine mechanische Rückführung so eingeleitet, dass sie der Magnetkraft des angesteuerten Elektromagneten 29 bzw. 32 entgegenwirkt.
Zur Erzeugung und Rückführung der Rückstellkräfte ist eine Schwenkhebelanordnung vorgesehen, die einen zweiarmigen, um eine Schwenkachse 24 schwenkbaren Rückführhebel 23 umfasst, der mit einem gabelförmigen Kupplungsstück 25 am freien Ende des einen Arms einen am Ventilschieber 27 angebrachten Kupplungsbolzen 26 umgreift. Am freien Ende des anderen Arms sind in gegenläufigen Richtungen zwei Zugfedern 21 und 22 mit ihrem einen Ende befestigt. Mit dem jeweils anderen Ende sind die Zugfedern 21, 22 an einem der Stellkolben 12, 15 befestigt.
Die Wirkungsweise der in Fig. 1 gezeigten Anordnung kann an den verschiedenen Betriebszuständen der in Fig. 2A-G dargestellten, vergleichbaren Verstellvorrichtung 10' verdeutlicht werden. Dort ist lediglich die starre Verbindung (Verbindungselement 18) zwischen den Stellkolben 12, 15 durch eine gelenkige Verbindung mit den Kolbenstangen 18a, 18b und der Lagerachse 36 ersetzt, die zur Schwenkverstellung einer Axialkolbenmaschine (Hydrostat) oder eines damit ausgerüsteten stufenlosen Getriebes mit Leistungsverzweigung notwendig ist, wie sie beispielsweise in der Druckschrift DE-A1-100 43 451 oder der EP-B1-1 802 896 offenbart sind.
In der in Fig. 2A gezeigten Neutralstellung von Ventilschieber 27 und Stellkolben 12, 15 greifen die auf Zug belasteten Zugfedern 21, 22 mit gleich grossen, sich gegenseitig aufhebenden Zugkräften F_F1 und F_F2 am oberen langen Hebelarm (Armlänge I₂) des Rückführhebels 23 an. Am unteren kurzen Hebelarm des Rückführhebels (Armlänge I₁) wirkt ebenfalls keine resultierende Kraft, weil keine Magnetkräfte oder gleich grosse, entgegengesetzte Magnetkräfte F_M1 und F_M2 wirken. Es gilt dann beispielsweise $F_{M 1} = F_{M 2} = 0 und F_{F 1} = F_{F 2}$
Wird jetzt gemäss Fig. 2B auf das linke Regelventil 28 eine Steuerungskraft F_M1 ausgeübt, wird (in den Figuren nicht dargestellt) der Ventilschieber 27 nach rechts ausgelenkt und es strömt gemäss Fig. 2C Hydraulikfluid über die Stelldruckleitung 30 in die Stelldruckkammer 13 des Stelldruckkolbens 12 und baut dort einen Stelldruck auf, während aus der Stelldruckkammer 16 des anderen Stellkolbens 15 Hydraulikfluid über die Stelldruckleitung 33 ausgelassen wird.
Der am Stellkolben 12 anstehende Stelldruck schiebt den Kolben nach rechts. Am Ende des Stellvorgangs (Fig. 2D) sind beide Stellkolben nach rechts verschoben, während der Rückführhebel 23 vergleichsweise nur geringfügig verschwenkt worden ist. Dies hat zur Folge, dass sich die linke Zugfeder 21 unter Abnahme der Zugkraft zusammengezogen hat, während die rechte Zugfeder unter Erhöhung der Zugkraft auseinander gezogen worden ist. Daraus resultiert die Drehmomentgleichung: $F_{M 1} * l_{1} + F_{F 2} * l_{2} = F_{F 1} * l_{2}$
Wird gemäss Fig. 2E auf das andere Regelventil 31 die Steuerungskraft F_M2 gegeben, läuft der Vorgang in umgekehrter Richtung ab, und es wird die Stelldruckkammer 16 mit einem Stelldruck beaufschlagt, während die Stelldruckkammer 13 entleert wird (Fig. 2F). Es resultiert dann der in Fig. 2G gezeigte Zustand, in dem gilt: $F_{M 2} * l_{1} + F_{F 1} * l_{2} = F_{F 2} * l_{2}$
Fällt die Steuerkraft in Fig. 2D oder 2G weg, wird der Ventilschieber 27 aufgrund der nicht länger kompensierten Zugkraft der gedehnten Zugfeder in die Gegenrichtung ausgelenkt und verursacht eine automatische und präzise Rückstellung der Stellkolben 12, 15 in die Neutralstellung.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 (Fig. 3A zeigt noch einmal die Neutralstellung, Fig. 3B analog zu Fig. 2D die Auslenkung nach rechts) wirken die Stellkolben 12, 15 über die Kolbenstangen 18a, 18b und die Lagerachse 36 auf einen Stellhebel 37, der am (angedeuteten) Lagerzapfen 38 einer Axialkolbenmaschine befestigt ist. Die Verschiebung der Stellkolben führt so zu einem Verschwenken der Axialkolbenmaschine und einer damit verbundenen Änderung des Volumendurchsatzes.
Eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemässen Verstellvorrichtung, wie sie für hydraulische Lenkungen oder dgl. besonders geeignet ist, ist in Fig. 4 schematisch dargestellt: Ein Lenkzylinder oder allgemein ein Hydraulikzylinder 41 hat einen in der Zylindermitte angeordneten Stellkolben 53, der wahlweise von beiden Seiten über entsprechende Leitungen mit einem Stelldruck beaufschlagt werden kann. Zur Steuerung des Stelldrucks sind wiederum zwei Regelventile 48 und 49 vorgesehen, die analog zu Fig. 1 zusammenwirken. Vom Stellkolben 53 aus erstrecken sich zu beiden Seiten aus dem Zylinder 41 herausragend zwei Kolbenstangen 42, 43, die am freien Ende mit Mitteln (z.B. Bohrungen, Augen oder dgl.) zum Verbinden mit zu verstellenden Einrichtungen ausgestattet sind. An den Kolbenstangen 42, 43 sind Abgriffe 44, 45 angebracht, an denen zwei Zugfedern 46, 47 befestigt sind. Die Zugfedern 46, 47 greifen an einem Rückführhebel 50 an, der wie der Rückführhebel 23 aus Fig. 1 die Rückstellkräfte auf die Ventilanordnung 48, 49 zurückführt und vorzugsweise ebenfalls mit einem Justiermechanismus 39 ausgestattet ist.
Für den Verstellmechanismus gemäss Fig. 4 lässt sich eine Vielzahl von Anwendungen finden, in denen grossen Verstellwege in zwei entgegengesetzte Richtungen mit einer automatischen Rückführung in die Neutralstellung gefordert sind und ein geringer Platzbedarf von Vorteil ist.

Bezugszeichenliste

10,10': Verstellvorrichtung
11,14: Zylinder
12,15: Stellkolben
13,16: Stelldruckkammer
17: Betätigungselement
18: Verbindungselement
18a,b: Kolbenstange
19,20: Betätigungselement
21,22: Zugfeder
23: Rückführhebel (zweiarmig)
24: Schwenkachse
25: Kupplungsstück (gabelförmig)
26: Kupplungsbolzen
27: Ventilschieber
28,31: Regelventil (3/3-Wegeventil)
29,32: Stellglied (elektrisch oder hydraulisch; z.B. Elektromagnet)
30,33: Stelldruckleitung
34: Rückleitung (Hydraulikfluid)
35: Speiseleitung (Hydraulikfluid)
36: Lagerachse
37: Stellhebel
38: Lagerzapfen (Hydrostat)
39: Justiermechanismus (Exzenter)
40: Verstellvorrichtung
41: Hydraulikzylinder (Lenkzylinder)
42,43: Kolbenstange
44,45: Abgriff
46,47: Zugfeder
48,49: 3/3-Wegeventil
50: Rückführhebel
51,52: Druckfläche
53: Stellkolben

Claims

Verstellvorrichtung (10, 10', 40), umfassend hydraulisch betätigbare Stellmittel (11,..,20; 41,..,43), welche durch Beaufschlagung von gegeneinander wirkenden Druckflächen (51, 52) mit einem Stelldruck von einer Neutralstellung aus wahlweise in entgegengesetzte Richtungen auslenkbar sind, sowie weiterhin umfassend Steuermittel (27,..,35; 48, 49), durch welche nach Massgabe eines Steuersignals die beiden Druckflächen (51, 52) wahlweise mit einem Stelldruck beaufschlagbar ist, welche Steuermittel (27,..,35) ein verschiebbares Steuerelement (27) umfassen, welches nach Massgabe des Steuersignals aus einer Neutralstellung heraus in entgegengesetzte Richtungen auslenkbar ist, und in einer ausgelenkten Position je nach Richtung der Auslenkung die eine oder die andere Druckfläche (51 bzw. 52) mit einem mit der Grösse der Auslenkung zunehmenden Stelldruck beaufschlagt, wobei zwischen den Stellmitteln (11,..,20; 41,..,43) und dem Steuerelement (27) mechanische Rückführungsmittel (21,..,26; 50) angeordnet sind, welche eine mit der Auslenkung der Stellmittel (11,..,20; 41,..,43) zunehmende Rückstellkraft auf das verschiebbare Steuerelement (27) ausüben, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Rückführungsmittel (21,..,26; 50) über gegenläufig wirkende, die Rückstellkraft erzeugende Zugfedern (21, 22; 46, 47) derart an die Stellmittel (11,..,20; 41,..,43) angekoppelt sind, dass sich die Wirkung der Zugfedern (21, 22; 46, 47) in der Neutralstellung der Stellmittel (11,..,20; 41,..,43) und des Steuerelements (27) aufhebt.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (27,..,35; 48, 49) eine Ventilanordnung (28, 31; 48, 49) umfassen, und dass das Steuerelement einen Ventilschieber (27) der Ventilanordnung umfasst.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Ventilanordnung (28, 31; 48, 49) jeder der Druckflächen (51, 52) ein Regelventil (28, 48 bzw. 31, 49) zugeordnet ist, dass die Regelventile (28, 31 bzw. 48, 49) gegenläufig arbeiten, und dass die Regelschieber der beiden Regelventile (28, 31 bzw. 48, 49) mechanisch starr gekoppelt sind und einen gemeinsamen Ventilschieber (27) bilden.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventile (28, 31 bzw. 48, 49) jeweils als 3/3-Wegeventile ausgebildet sind.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, das die Regelventile (28, 31 bzw. 48, 49) elektromagnetisch ansteuerbar sind.
Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Rückführungsmittel (21,..,26; 50) einen um eine Schwenkachse (24) schwenkbar gelagerten, zweiarmigen Rückführhebel (23; 50) umfassen, dass die Zugfedern (21, 22; 46, 47) mit ihrem einen Ende am einen Arm des Rückführhebels (23; 50) angreifen, und dass der andere Arm des Rückführhebels (23; 50) derart mit dem Steuerelement (27) mechanisch verkoppelt ist, dass eine Schwenkbewegung des Rückführhebels (23; 50) in eine Auslenkbewegung des Steuerelements (27) umgesetzt wird.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Justiermittel (39) vorgesehen sind, mit welchen die von den Zugfedern (21, 22; 46, 47) erzeugte Rückstellkraft in der Neutralstellung der Stellmittel (11,..,20; 41,..,43) und des Steuerelements (27) auf Null einjustierbar ist, und dass die Justiermittel einen mit einem Exzenter ausgestatteten Justiermechanismus (39) umfassen, mit welchen die Schwenkachse (24) des Rückführhebels (23; 50) in der Schwenkebene versetzt werden kann.
Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel (11,..,20; 41,..,43) zwei gegensinnig arbeitende, mechanisch miteinander gekoppelte Stellkolben (12, 15) umfassen, die über zugehörige Stelldruckkammern 13 bzw. 16) mit einem Stelldruck beaufschlagbar sind, und dass die Zugfedern (21, 22; 46, 47) jeweils mit ihrem einen Ende an einem der Stellkolben (12, 15) befestigt sind.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stellkolben (12, 15) über zugehörige Kolbenstangen (18a,b) an einem Stellhebel (37) angreifen, mittels dessen eine mit einem Lagerzapfen (38) schwenkbar gelagerte Axialkolbenmaschine (Hydrostat) zur Veränderung des Volumendurchsatzes verschwenkt werden kann.
Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel einen in entgegengesetzte Richtungen verstellbaren Hydraulikzylinder (41) umfassen, dessen Stellkräfte in beiden Richtungen mittels entsprechender Kolbenstangen (42, 43) übertragbar sind, und dass die Zugfedern (46, 47) jeweils mit ihrem einen Ende an einer der Kolbenstangen (42, 43) angreifen.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder ein Lenkzylinder (41) einer hydraulisch unterstützten Fahrzeuglenkung ist.
Anwendung einer Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einer mit einer Axialkolbenmaschine ausgestatteten Maschineneinheit, insbesondere einem stufenlosen Getriebe.