DE10063526C1 - Verstellvorrichtung zum Verstellen eines auf das Verdrängungsvolumen einer hydrostatischen Maschine einwirkenden Stellkolbens - Google Patents
Verstellvorrichtung zum Verstellen eines auf das Verdrängungsvolumen einer hydrostatischen Maschine einwirkenden StellkolbensInfo
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Abstract
Eine Verstellvorrichtung zum Verstellen eines zwischen zwei Stelldruckkammern angeordneten auf das Verdrängungsvolumen einer hydrostatischen Maschine einwirkenden Stellkolbens (3), welcher aus einer durch die Kraft zumindest einer Rückstellfeder (8a, 8b) vorgegebenen Neutralstellung zwischen zwei Endlagen bewegbar ist, umfaßt ein zur Regelung der Stelldrücke in den Stelldruckkammern (7a, 7b) vorgesehenes Steuerventil (2), mit einem Steuerkolben (17), der durch von Steuereinrichtungen (38) erzeugte Steuerkräfte in axialer Richtung aus einer Neutralstellung beidseitig auslenkbar ist, wobei den Steuerkräften jeweils eine mit der Auslenkung des Stellkolbens (3) korrelierte Gegenkraft entgegengerichtet ist. Die Auslenkung des Stellkolbens (3) wird über einen starr mit dem Stellkolben (3) verbundenen Rückführhebel (4) als lineare Bewegung auf eine Federhülse (43) übertragen, die über eine Steuerfeder (45) in Wirkverbindung steht.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Verstellvorrichtung nach
der Gattung des Hauptanspruchs.
Verstellvorrichtungen, die einen Stellkolben aufweisen, der
auf das Verdrängungsvolumen einer hydrostatischen Maschine
einwirkt sind bekannt. Durch eine Druckdifferenz zwischen
zwei Stelldruckkammern, die an jeweils einem Ende den
Stellkolben mit Druck beaufschlagen, lenken den Stellkolben
aus seiner Neutralstellung aus und verändern so das
Verdrängungsvolumen. Aus der DE 195 40 654 C1 ist
beispielsweise eine Vorrichtung bekannt, bei der die
Auslenkung des Stellkolbens über einen Rückführhebel eine
der Stellrichtung entgegenwirkende Kraft erzeugt.
Die Position wird durch einen drehbar gelagerten
Rückführhebel je nach Richtung der Auslenkung auf einen von
zwei gegenüberliegend angeordneten Kipphebeln übertragen.
Die Kipphebel sind federbelastet und erzeugen so eine der
Auslenkung des Steuerkolbens entgegengerichtete Kraft. In
den Steuerkolben ist eine Ausnehmung zur Aufnahme der
Kipphebel eingebracht, durch die die Rückstellkraft auf den
Steuerkolben übertragen wird. Zur Erzeugung einer
Druckdifferenz zwischen den Stelldruckkammern wird der
Steuerkolben durch einen Steuerdruck, der in den
Steuerdruckkammern auf die Stirnseite des Steuerkolbens
einwirkt ausgelenkt und gibt den Strömungsweg von einer
Speisedruckleitung zu einer der beiden Stelldruckkammern
frei.
Die Verstellvorrichtung weist weiterhin ein Zentrierventil
und ein daran angegliedertes Schaltventil auf. Bei einem
Druckabfall in beiden Steuerleitungen unter einen durch das
Schaltventil vorgegebenen Wert wird durch Öffnen einer
Entspannungsleitung das Zentrierventil aktiviert. Dadurch
wird der jeweils höhere Druck in der Zuleitung zu den
Stelldruckkammern entlastet, bis ein Druckgleichgewicht
erreicht ist. Der Stellkolben wird in seine Neutralstellung
zurückgeführt und das Verdrängungsvolumen der
hydrostatischen Maschine ist Null.
Nachteilig an der angegebenen Verstellvorrichtung ist der
hohe technische Aufwand. Zusätzlich zu dem Steuerventil ist
ein Zentrierventil und ein Schaltventil erforderlich.
Die Gelenke, die erforderlich sind, um die lineare
Stellkolbenbewegung auf die Kipphebel zu übertragen sind
ebenfalls von Nachteil. Die Drehbewegung mit der sich die
Kipphebel bewegen muß anschließend wieder auf den sich
linear bewegenden Steuerkolben übertragen werden. Die
Fertigung verschleißarmer Gelenkverbindungen und
Lagerstellen verursacht Kosten und erhöht die Anzahl
möglicher Fehlerquellen.
Darüber hinaus ist der Steuerkolben an seinen
entgegengesetzten Enden in dem Ventilgehäuse geführt. Die
hohen Drücke erfordern eine präzise Verarbeitung, damit
durch Bauteiltoleranzen keine unerwünschten Leckagespalte
auftreten. Die Fertigung zueinander winkeltreuer Bohrungen
in dem Ventilgehäuse und der korrespondierenden Dicht- und
Lagerflächen an dem Steuerkolben erhöhen ebenfalls den
Fertigungsaufwand.
Weiterhin weist der Steuerkolben keine Möglichkeit zur
Zentrierung auf. Das Einbaumaß ist durch die Fertigungsmaße
der Bauteile bestimmt. Eine nachträgliche Justage am
vollständig montierten Ventil ist nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Verstellvorrichtung zu schaffen, die eine hohe
Ausfallsicherheit gewährleistet.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die feste Anbindung des Rückführhebels an den Stellkolben
sichert eine zuverlässige Kraftübertragung, wobei das
Entfallen von Gelenken durch die lineare Bewegung im
Hinblick auf die Lebensdauer und Wartungsfreiheit besonders
vorteilhaft ist.
Der Verzicht auf zusätzliche Zentriereinrichtungen macht die
Verstelleinrichtung kostengünstig, so daß eine stärkere
Dimensionierung der verbauten Bauteile einfach zu
realisieren ist, ohne zu einer Gesamtverteuerung zu führen.
Die Überdimensionierung wirkt sich wiederum positiv auf die
Ausfallsicherheit aus.
Gemäß den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Verstellvorrichtung möglich.
Von Vorteil ist die versetzte Anordnung der Bohrungen zur
Aufnahme der Befestigungsmittel und die damit erzeugte
Vorspannung, mit der die Anlagefläche des Rückführhebels an
den Stellkolben gepreßt wird. Die durch während des Betriebs
zusätzlich auftretenden Kräfte sind klein gegenüber den
Kräften die aufgrund der Vorspannung wirken, so daß die
Bauteile nur eine quasistatische Belastung erfahren. Die
Bauteile werden nicht relativ zueinander bewegt, so daß über
die Lebensdauer betrachtet keine Vergrößerung eines
Bewegungsspiels eintreten kann.
Die Anbindung an den Stellkolben kann auf einfache Weise
demontierbar ausgeführt werden. Die Verwendung eines
Hilfsmittels und eines zur Herstellung der Vorspannung
angeordneten Spannstifts erlaubt eine kostengünstige
Montage, wobei auch eine eventuell erforderliche Demontage
ohne Bauteilzerstörung möglich ist, wie dies beispielsweise
bei einer Nietverbindung nötig wäre.
Ebenso vorteilhaft ist die unabhängige Einstellmöglichkeit
der Neutralstellung des Steuerventils durch eine in axialer
Richtung veränderbare Anbindung des Rückführhebels an die
Federhülse. Das Steuerventil und der Stellkolben können
unabhängig voneinander in die Neutralstellung gebracht
werden und erst im Anschluß aneinander gekoppelt werden,
indem der Rückführhebel über eine Klemmvorrichtung mit der
Federhülse verbunden wird.
Die Ausführung der Klemmverbindung in Form eines
geschlitzten Auges erleichtert die Montage, da durch eine
verschließbare Bohrung in einem Gehäuse eine einfache
Zugangsmöglichkeit geschaffen werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Verstellvorrichtung ist in der Zeichnung vereinfacht
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt eines ersten
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Verstellvorrichtung;
Fig. 2 einen schematischen Teilschnitt entlang der
Linie II-II des ersten Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der
Bauteilschnittstelle des ersten
Ausführungsbeispiels im Ausschnitt III der Fig. 2;
Fig. 4A einen schematischen Teilschnitt eines zweiten
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels entlang der
Linie II-II der Fig. 1; und
Fig. 4B eine schematische Darstellung des
Ausführungsbeispiels aus Fig. 4A in teilweiser
Demontage.
Fig. 5 eine schematische Darstellung der
Bauteilschnittstelle des zweiten
Ausführungsbeispiels im Ausschnit V der Fig. 4.
Fig. 1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung 1 mit einem
Steuerventil 2 und einem Stellkolben 3. Durch einen fest mit
dem Stellkolben 3 verbundenen Rückführhebel 4 steht der
Stellkolben 3 mit dem Steuerventil 2 mechanisch in
Wirkverbindung. Bevor die Funktion der erfindungsgemäßen
Verstellvorrichtung 1 näher beschrieben wird, soll anhand
von Fig. 1 zunächst der Aufbau eines ersten
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Verstellvorrichtung 1 in Neutralstellung erläutert werden.
Der Stellkolben 3 ist mit seinen beiden zylindrischen Enden
in einer ersten und zweiten Stelldruckkammerausnehmung 5a
und 5b geführt, die in ein erstes bzw. zweites
Stelldruckkammergehäuse 6a bzw. 6b eingebracht sind. Das von
dem Stellkolben 3 und der ersten und zweiten
Stelldruckkammerausnehmung 5a und 5b ausgebildete Volumen
bildet die erste bzw. zweite Stelldruckkammer 7a bzw. 7b.
Der Stellkolben 3 weist eine Ausnehmung 79 auf, in der eine
erste und zweite Rückstellfeder 8a und 8b angeordnet sind.
Die Rückstellfedern 8a und 8b sind als spiralförmige
Druckfedern ausgeführt, stützen sich mit ihren Enden auf
einem ersten und zweiten Federlager 9a und 9b ab und sind
ineinander angeordnet. Der Stellkolben 3 weist stirnseitig
einen Stellkolbendeckel 10 auf, der in den Stellkolben 3
eingeschraubt und durch einen Sicherungsring fixiert ist.
Durch die Kraft der Rückstellfedern 8a und 8b wird das erste
Federlager 9a gegen den Grund der Ausnehmung 79 des
Stellkolbens 3 gedrückt, das gegenüberliegende zweite
Federlager 9b gegen den Stellkolbendeckel 10.
Die Federlager 9a und 9b weisen jeweils eine durchgänige,
gestufte Aufnahmeöffnung 82 auf, in die jeweils eine
Abstandsstange 11a und 11b hineinragen, die an der radialen
Stufe der Ausnehmung eine korrespondierende Vergrößerung
ihrer radialen Ausdehnung aufweisen. Die Abstandsstangen 11a
und 11b durchdringen den Stellkolben 3 bzw. den
Stellkolbendeckel 10 und liegen an jeweils einem
Einsteller 12 an, dessen axiale Position über eine mit einer
Kontermutter 14 fixierte Einstellhülse 13 veränderbar ist.
Zum Schutz ist eine Abdeckkappe 85 auf die Einstellhülse 13
aufgeschraubt. Durch die axiale Position der Einsteller 12
wird die relative Neutralstellung des Stellkolbens 3
bezüglich der in einem gemeinsamen Gehäuse befestigten
Stelldruckkammergehäusen 6a und 6b festgelegt. Das Gehäuse
ist in der Darstellung durch die strichpunktierten Linien
angedeutet. Die Abstandsstangen 11a und 11b sind in dem
Stellkolben 3 und dem Stellkolbendeckel 10 in axialer
Richtung verschiebbar. In der dargestellten Neutralstellung
der Stellvorrichtung 1 liegen die beiden Abstandsstangen 11a
und 11b sowohl an dem jeweiligen Einsteller 12 als auch an
der jeweiligen Stufe in der Aufnahmeöffnung 82 des
Federlagers 9a bzw. 9b an, wobei die Federlager 9a und 9b
gleichzeitig mit dem Stellkolbendeckel 10 und dem Grund der
Ausnehmung 79 des Stellkolbens 3 in Anlage stehen.
Der zum Stellen des Stellkolbens 3 in den
Stelldruckkammern 7a und 7b erforderliche Druck wird durch
Stelldruckleitungen 16a und 16b von dem Steuerventil 2
eingestellt. Das Steuerventil 2 weist einen Steuerkolben 17
auf, der aus einem ersten Steuerkolbenteil 18 und einem
zweiten Steuerkolbenteil 19 besteht, die in axialer Richtung
aufeinanderfolgend angeordnet sind und durch einen
Steuerkolbenstößel 20 miteinander in Wirkverbindung stehen.
In die aufeinander zu gerichteten Enden der
Steuerkolbenteile 18 und 19 sind Ausnehmungen zur Aufnahme
des Steuerkolbenstößels 20 eingebracht, wobei die Ausnehmung
in dem ersten Steuerkolbenteil 18 als eine
Ausgleichsausnehmung 15 ausgelegt ist und eine größere
radiale Ausdehnung als der Steuerkolbenstößel 20 aufweist,
so daß zwischen dem Steuerkolbenteil 18 und dem
Steuerkolbenstößel 20 keine Kräfte senkrecht zur
Mittelachse 21 des Steuerkolbens 17 übertragbar sind.
Der erste Steuerkolbenteil 18 ist einerseits in einem
Steuerventildeckel 22 und auf der gegenüberliegenden Seite
in einer Führungsausnehmung 25 einer Steuerbuchse 23
geführt. Die Steuerbuchse 23 ist in ein
Steuerventilgehäuse 24 eingeschraubt und mit einer
Kontermutter 14 fixiert. Die Steuerbuchse 23 weist zumindest
drei Bohrungen auf, mit denen jeweils ein umlaufender
Kanal 26a bis 26c mit der Führungsausnehmung 25 verbunden
ist. Eine in das Steuerventilgehäuse 24 eingebrachte
Speiseleitung 27 mündet in einen ersten umlaufenden
Kanal 26a aus, eine Verbindungsleitung 28 in einen zweiten
umlaufenden Kanal 26b und ein dritter umlaufender Kanal 26c
ist über eine Rücklaufleitung 29 mit einem Tank verbunden,
der z. B. durch das innere Volumen des Gehäuses ausgebildet
ist. Die Speiseleitung 27 ist durch eine nicht dargestellte
Vorrichtung in jedem Betriebszustand mit Hydraulikfluid
bedrückt.
Der zweite Steuerkolbenteil 19 bildet zusammen mit der
Steuerbuchse 23 ein Drosselventil 47 aus und ist in der
Führungsausnehmung 25 der Steuerbuchse 23 geführt und weist
zwei in den Umfang eingebrachte Steuernuten 30a und 30b auf,
die in axialer Richtung so beabstandet sind, daß der
zwischen den Steuernuten 30a und 30b ausgebildete Teil in
Neutralstellung des Drosselventils 23 die zu dem mittleren
umlaufenden Kanal 26b führende Bohrung symmetrisch
verschließt. Die axiale Ausdehnung der Steuernuten 30a
und 30b ist so groß, daß durch axiales Verschieben des
zweiten Steuerkolbenteils 19 eine Verbindung zwischen der
Verbindungsleitung 28 und der Speiseleitung 27 bzw. zwischen
der Verbindungsleitung 28 und der Rücklaufleitung 29
herstellbar ist.
Der zweite Steuerkolbenteil 19 ragt mit seiner dem ersten
Steuerkolbenteil 18 abgewandten Seite aus der
Führungsausnehmung 25 heraus in einen Federraum 86a der
Steuerbuchse 23 hinein und weist eine kragenförmige
Erweiterung 32 auf, auf der sich eine Zentrierfeder 33
abstützt. Der Federraum 86a ist auf nicht näher beschriebene
Weise mit dem Tankvolumen verbunden, um einen Druckausgleich
zu ermöglichen. Das zweite Ende der Zentrierfeder 33 stützt
sich auf einem Widerlager 34 ab, der das stirnseitige Ende
eines an der Steuerbuchse 23 befestigten
Proportionalmagneten 31 bildet. An dem Widerlager 34 ist
eine Hülse 35 angeordnet, deren relative axiale Position zu
dem Widerlager 34 einstellbar ist, und die als Begrenzung
für eine Einstellfeder 36 dient, deren zweites Ende sich
ebenfalls an der kragenförmigen Erweiterung 32 abstützt. In
einer zentralen Ausnehmung des Widerlagers 34 ist ein
Magnetstößel 37 geführt, der eine Steuerkraft auf das
stirnseitige Ende des zweiten Steuerkolbenteils 19
überträgt, die proportional dem elektrischen Steuersignal
ist und von dem Proportionalmagneten 31 erzeugt wird.
An dem gegenüberliegenden Ende des ersten
Steuerkolbenteils 18 befindet sich eine
Steuereinrichtung 38, die in ihrem Aufbau der vorstehenden
Beschreibung der Seite des zweiten Steuerkolbenteils 19
entspricht. Die Führung des ersten Steuerkolbenteils 18 und
die Ausbildung des zweiten Federraums 86b werden durch den
Steuerventildeckel 22 übernommen. Zur Montage ist anstelle
der kragenförmigen Erweiterung 32 eine Scheibe 39 auf den
ersten Steuerkolbenteil 18 aufgeschoben, die sich an einer
radialen Abstufung des ersten Steuerkolbenteils 18 abstützt.
Durch die Summe der Federkräfte der Zentrierfedern 33 und
der Einstellfedern 36 werden der erste und der zweite
Steuerkolbenteil 18 und 19 und der Steuerkolbenstößel 20
zusammengedrückt und der Steuerkolben 17 in Neutralstellung
gehalten.
Auf den ersten Steuerkolbenteil 18 sind ein erster
Federsitzkörper 40a und ein zweiter Federsitzkörper 40b
aufgeschoben. Die beiden Federsitzkörper 40a und 40b werden
durch eine zwischen den beiden Federsitzkörpern 40a und 40b
angeordnete Steuerfeder 45 auseinandergedrückt, bis der
erste Federsitzkörper 40a an einer auf den ersten
Steuerkolbenteil 18 aufgesetzten Begrenzungshülse 41
anliegt, die beispielsweise durch einen Schnappverschluß in
einer Nut 87 des ersten Steuerkolbenteils 18 gegen axiales
Verschieben gesichert ist. Der zweite Federsitzkörper 40b
wird durch die Steuerfederkraft gegen eine Anschlagfläche 42
gedrückt, die von einer radialen Erweiterung des ersten
Steuerkolbenteils 18 gebildet wird.
Gleichzeitig stützen sich die voneinander abgewandten
Flächen der Federsitzkörper 40a und 40b an der Innenseite
eines Bodens 88 einer Federhülse 43 einerseits und
andererseits an einer Anschlagscheibe 44, welche bis zu
einem Absatz in die Federhülse 43 eingesetzt ist und durch
einen Sicherungsring gegen axiale Bewegung geschützt ist.
Der Boden 88 der Federhülse 43 und die Anschlagscheibe 44
weisen zentrale Ausnehmungen auf, die größer als die
radialen Ausdehnungen der Anschlagfläche 42 bzw. der
Begrenzungshülse 41 und kleiner als die größte radiale
Ausdehnung der Federsitzkörper 40a und 40b sind. Die
Federhülse 43 ist gegen die Federkraft der Steuerfeder 45
relativ zu dem ersten Steuerkolbenteil 18 verschiebbar.
Die Federhülse 43 weist eine näherungsweise zylindrische
Außengeometrie auf und durchdringt eine Klemmvorrichtung 46,
die an dem von dem Stellkolben 3 abgewandten Ende des
Rückführhebels 4 angeordnet ist. Bei gelöster
Klemmvorrichtung 46 ist der Rückführhebel 4 auf der
Federhülse 43 verschiebbar und damit die relative Position
von Rückführhebel 4 und Federhülse 43 zueinander
einstellbar. An dem anderen Ende ist der Rückführhebel 4
fest an dem Stellkolben 3 fixiert. Die Klemmvorrichtung 46
ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als geschlitztes
Auge ausgeführt.
Der Stellkolben 3 weist zur Befestigung des Rückführhebels 4
eine Befestigungsausnehmung 49 auf, die in einen
Stellkolbenmittelteil 50 z. B. durch Fräsen eingebracht ist.
Die Befestigungsausnehmung 49 bildet in dem
Stellkolbenmittelteil 50 eine erste und eine zweite
Fläche 51 und 52 aus. Die erste und zweite Fläche 51 und 52
sind zueinander vorzugsweise rechtwinklig orientiert und
ihre Flächennormale verläuft senkrecht zu der Mittelachse 53
des Stellkolbens 3.
Der Rückführhebel 4 weist eine mit der ersten Fläche 51
korrespondierende Anlagefläche 54 und eine mit der zweiten
Fläche 52 korrespondierende Befestigungsfläche 55 auf, die
einen Rückführhebelfuß 56 auf zwei Seiten begrenzen. Zur
Befestigung des Rückführhebels 4 ist der Rückführhebelfuß 56
mittels Spannstiften 57 und einer Befestigungsschraube 58 an
dem Stellkolbenmittelteil 50 fixiert. Dabei ist die
Anlagefläche 54 gegen die erste Fläche 51 der
Befestigungsausnehmung 49 des Stellkolbenmittelteils 50
gepreßt. Die Kräfte zur Ausbildung der Flächenpressung
werden durch die Spannstifte 57 aufgenommen. Die zusätzliche
Befestigungsschraube 58 dient der Fixierung. Zu ihrer
Aufnahme ist in den Rückführhebelfuß 56 eine
Durchgangsbohrung und in den Stellkolbenmittelteil 50 ein
Gewinde eingebracht.
Der Rückführhebelfuß 56 geht mittig in einen
Rückführhebelarm 59 über, dessen Mittelachse 60 senkrecht zu
der Anlagefläche 54 orientiert ist. An dem von dem
Rückführhebelfuß 56 abgewandten Ende des
Rückführhebelarms 59 ist als Klemmvorrichtung 46 ein
geschlitztes Auge 63 angeordnet. Das Auge 63 weist eine mit
der Außengeometrie der Federhülse 43 korrespondierende
Ausnehmung 61 auf, die in ungespannten Zustand eine
geringfügig größere radiale Ausdehnung aufweist, als die
Federhülse 43. Die Mittelachse 62 der Ausnehmung 62 ist
parallel zu der Mittelachse 53 des Stellkolbens 3.
Ausgehend von der vorstehend beschriebenen Neutralstellung
der Stellvorrichtung 1 soll nun ebenfalls anhand von Fig. 1
die Funktionsweise erläutert werden.
In Neutralstellung erhalten die beiden
Proportionalmagnete 31 über ihren elektrischen
Steckkontakt 48 zwei gleiche Steuersignale, so daß die durch
den Magnetstößel 37 auf den Steuerkolben 17 wirkenden Kräfte
sich aufheben und der Steuerkolben 17 in seiner durch die
Einstellfedern 36 und die Zentrierfedern 33 vorgegebenen
Neutralstellung verbleibt. Zur Auslenkung des
Steuerkolbens 17 wird zwischen den beiden Steuersignalen
eine Differenz erzeugt, beispielsweise durch Vergrößern des
Signals für den drosselventilseitigen
Proportionalmagneten 31. Durch den drosselventilseitigen
Proportionalmagneten 31 wird eine Steuerkraft über den
Magnetstößel 37 auf den Steuerkolben 17 übertragen, der
entgegen der Federkraft der gegenüberliegenden
Zentrierfeder 33 und Einstellfeder 36 ausgelenkt wird. Der
Stellkolben 3 befindet sich noch in Neutralstellung und über
den starr mit dem Stellkolben 3 verbundenen Rückführhebel 4
wird die Federhülse 43 ebenfalls in ihrer Ausgangsposition
gehalten.
Durch die Bewegung des Steuerkolbens 17 hebt der
Federsitzkörper 40a von dem Boden 88 der Federhülse 43 ab.
Der zweite Federsitzkörper 40b stützt sich an der
Anschlagscheibe 44 ab und hebt durch den sich relativ zu der
Federhülse 43 verschiebenden Steuerkolben 17 von der
Anlagefläche 42 ab. Die zwischen den beiden
Federsitzkörpern 40a und 40b gespannte Steuerfeder 45 baut
eine Gegenkraft auf, die entgegen der Steuerkraft des
auslenkenden Proportionalmagneten 31 gerichtet ist, bis die
Kräfte sich in einem neuen Gleichgewichtszustand befinden.
Durch die Verschiebung des zweiten Steuerkolbenteils 19
verbindet die Steuernut 30a die Speiseleitung 27 mit der
Verbindungsleitung 28 und sorgt damit für einen
Druckausgleich in den beiden Stelldruckkammern 7a und 7b.
Entsprechend den beiden unterschiedlichen Querschnitten der
Stelldruckkammern 7a und 7b wirkt durch die entsprechend
unterschiedlichen Kolbenflächen auf den Stellkolben 3 eine
resultierende Stellkraft, die den Stellkolben 3 in Richtung
der ersten Stelldruckkammer 7a verschiebt. Aufgrund der sich
in Anlage mit dem Einsteller 12 befindlichen
Abstandsstange 11a kann das Federlager 9a, welches sich mit
der Stufung der Aufnahmeöffnung 82 an der Änderung der
radialen Ausdehnung der Abstandsstange 11a abstützt, der
Bewegung nicht folgen und hebt von dem Grund der
Ausnehmung 79 des Stellkolbens 3 ab. Das gegenüberliegende
Federlager 9b stützt sich an dem Stellkolbendeckel 10 ab.
Die Kompression der Rückstellfedern 8a und 8b bewirkt eine
Rückstellkraft auf den Stellkolben 3. Zum Volumenausgleich,
der durch die in den Stellkolben 3 eintauchenden
Abstandsstange 11a oder 11b erforderlich ist, ist eine
Ausgleichsbohrung 89 in den Stellkolben 3 eingebracht, durch
den ein Druckausgleich zwischen der Ausnehmung 79 des
Stellkolbens 3 und dem Innenraum des Gehäuses stattfindet.
Die Auslenkung des Stellkolbens 3 wird durch die starre
Anbindung des Rückführhebels 4 auf die Federhülse 43
übertragen. Die Bewegungsrichtung der Federhülse 43 ist der
Auslenkung des Steuerkolbens 17 entgegengesetzt. Die
relative Position der Federhülse 43 zu dem Steuerkolben 3
ändert sich gleichsinnig zur vorstehend beschriebenen
relativen Bewegung des Steuerkolbens 3 durch die Steuerkraft
des Proportionalmagneten 31.
Durch die Federsitzkörper 40a und 40b stützt sich die
Steuerfeder 45 an der Federhülse 43 einerseits und an dem
Steuerkolben 17 andererseits ab. Die Federhülse 43 steht
damit mit dem Steuerkolben 17 über die Steuerfeder 45 in
Wirkverbindung, so daß die Steuerfeder 45 weiter gestaucht
wird und die entgegen der Steuerkraft des
Proportionalmagneten 31 wirkende Gegenkraft sich vergrößert.
Mit größer werdenden Stellweg des Stellkolbens 3 wird daher
die Gleichgewichtslage des Steuerkolbens 3 in Richtung
seiner Neutralstellung verschoben. Das Drosselventil 47 wird
weiter geschlossen. Das Schließen des Drosselventils 47
reduziert die pro Zeiteinheit in die zweite
Stelldruckkammer 7b nachgeförderte Menge an Hydraulikfluid,
wodurch sich mit zunehmendem Stellweg des Stellkolbens 3 die
Bewegung des Stellkolbens 3 verlangsamt. Die Bewegung des
Stellkolbens 3 ist beendet, wenn die von der Steuerfeder 45
erzeugte Kraft zwischen der Federhülse 43 und dem
Steuerkolben 17 so groß ist, daß die resultierende
Gegenkraft auf den Magnetstößel 37 gleich groß der
Steuerkraft ist. Der Steuerkolben 17 bewegt sich dann durch
die Zentrierfedern 33 und Einstellfeder 36 in seine
Neutralstellung und das Drosselventil 47 ist geschlossen.
Der Stellkolben 3 erreicht seine dem Differenzsteuersignal
proportionale Auslenkung ohne Überschwingen.
Die Auslenkung in die entgegengesetzte Richtung erfolgt
analog durch ein Differenzsteuersignal umgekehrten
Vorzeichens, wobei der erste Steuerkolbenteil 18 durch den
Proportionalmagneten 31 mit eine Stellkraft beaufschlagt
wird, die durch den Steuerkolbenstößel 20 auf den zweiten
Steuerkolbenteil 19 übertragen wird. Die Steuernut 30
verbindet die Verbindungsleitung 28 mit der
Rücklaufleitung 29 und entspannt so die zweite
Stelldruckkammer 7b in den Tank. Der Druck in der ersten
Stelldruckkammer 7a ist größer als der in der zweiten
Stelldruckkammer 7b, so daß die resultierende Stellkraft den
Stellkolben 3 in Richtung der zweiten Stelldruckkammer 7b
auslenkt.
Zur Rückkehr des Stellkolbens 3 in seine Neutralstellung ist
das Differenzsteuersingal Null, so daß auf den
Steuerkolben 17 keine Kraft durch die Proportionalmagnete 31
wirkt. Durch die von der Federhülse 43 bei noch ausgelenktem
Stellkolben 3 auf den Steuerkolben 17 übertragene Kraft wird
der Steuerkolben 17 so ausgelenkt, daß die entsprechende
Stellung des Drosselventils 47 die Auslenkung des
Stellkolbens 3 verringert. Die Verringerung der Auslenkung
des Stellkolbens 3 führt dabei zu einer Verringerung der
Federkraft der Steuerfeder 45 auf den Steuerkolben 17, so
daß sich die Stellbewegung des Stellkolbens 3 in Richtung
seiner Neutralstellung wiederum verlangsamt und diese ohne
Überschwingen erreicht.
Der Steuerkolben 17 weist eine nicht einstellbare
Gesamtlänge auf, die durch Fertigungstoleranzen schwanken
kann. Damit beide Proportionalmagnete 31 in ihrem idealen
Hubbereich arbeiten können, ist ihr Abstand einstellbar. Der
Proportionalmagnet 31 auf der Seite des ersten
Steuerkolbenteils 18 ist hierzu über eine Gewindeverbindung
mit dem Steuerventildeckel 22 verbunden und mit einer
Kontermutter 14 zu fixieren. Die Position des
drosselventilseitigen Proportionalmagneten 31, der mit der
Steuerbuchse 23 verbunden ist, relativ zu dem Steuerkolben
17 ist durch die Position der Steuerbuchse 23 relativ zu dem
Steuergehäuse 24 durch eine Gewindeverbindung einstellbar.
Das Ausgleichen der Federkräfte für die Neutralstellung
erfolgt durch Einstellen der relativen Position der
Hülsen 35 zu den Widerlagern 34, so daß sich für eine durch
Einstellen des Hubbereichs der Proportionalmagnete 31
veränderte Federspannung der Zentrierfedern 33 eine
ausgleichende Korrektur der Vorspannung der Enstellfedern 36
erreichen läßt. Zum Ausgleichen von Bauteiltoleranzen des
zweiten Steuerkolbenteils 19 und der Steuerbuchse 23, die
einen Einfluß auf die Neutralstellung des Drosselventils 47
haben, kann die Verbindung zwischen dem
drosselventilseitigen Proportionalmagneten 31 und der
Steuerbuchse 23 ebenfalls einstellbar ausgeführt sein.
Durch die Schraubverbindung der Steuerbuchse 23 mit dem
Steuerventilgehäuse 24 ist eine winkelrichtige und
versatzfreie Positionierung der Mittelachse der
Führungsausnehmung 25 mit der Führungsausnehmung des
Steuergehäusedeckels 22 nicht sicherzustellen. Die Teilung
des Steuerkolbens 17 in einen ersten und zweiten
Steuerkolbenteil 18 und 19 verhindert ein Klemmen
zuverlässig. Der erste Steuerkolbenteil 18 ist in der
Führungsausnehmung 25 nur auf einer kurzen Länge geführt, so
daß ein Ausgleich von Lagetoleranzen möglich ist. Zur
Betätigung des Steuerventils 2 sind nur Schubkräfte von
einem Steuerkolbenteil 18 oder 19 auf das jeweils andere
Steuerkolbenteil 19 oder 18 zu übertragen. Die beiden
Steuerkolbenteile 18 und 19 sind mittels des
Steuerkolbenstößels 20 verbunden. Die beiden zueinander
weisenden Enden der Steuerkolbenteile 18 und 19 weisen
hierzu Ausnehmungen auf, wobei die Addition der Längen der
Ausnehmungen kleiner ist als die Länge des
Steuerkolbenstößels 20. Zumindest eine der Ausnehmungen ist
als Ausgleichsaufnahme 15 ausgeführt und weist eine radiale
Ausdehnung auf, die groß genug ist, um den Winkelfehler und
den Versatz der Mittelachsen der beiden Steuerkolbenteile 18
und 19 ausgleichen zu können, ohne daß zwischen den beiden
Steuerkolbenteilen 18 und 19 Querkräfte übertragen werden.
In Fig. 2 ist ein Teilschnitt durch das erstes
Ausführungsbeispiel entlang der Linie II-II der Fig. 1
dargestellt, anhand dessen die Anbindung des Rückführhebels
4 an den Stellkolben 3 und die Federhülse 43 detailliert
erläutert wird.
Auf der dem Rückführhebelarm 59 gegenüberliegenden Seite des
Auges 63 ist eine Vorrichtung zum Klemmen des Auges 63
angebracht. In einer radialen Erweiterung 64 des Auges 63,
ist in Richtung des Mittelpunkts M der Ausnehmung 61 ein
Schlitz 65 angeordnet, dessen Breite B größer ist, als der
Unterschied des Innenumfangs des ungespannten Auges 63 zu
dem Umfang der korrespondierenden Anlagefläche der
Federhülse 43 und der die radiale Erweiterung 64 in zwei
Schenkel 66 und 67 teilt. In dem ersten Schenkel 66 ist eine
Gewindebohrung 68 eingebracht, dessen Mittelachse senkrecht
zu dem Schlitz 65 angeordnet ist. In dem zweiten Schenkel 67
ist eine Durchgangsöffnung 69 eingebracht, deren Mittelachse
in ungespanntem Zustand des Auges 63 mit der Mittelachse der
Gewindebohrung 68 identisch ist. Auf der von dem ersten
Schenkel 66 abgewandten Seite des zweiten Schenkels 67 ist
eine Spannfläche 70 angeordnet, die zumindest so groß ist,
daß die korrespondierende Anlagefläche eines
Schraubenkopfs 71 einer Spannschraube 72 vollständig
aufliegt. Die radiale Ausdehnung der Durchgangsöffnung 69
ist so bemessen, daß die Abweichung des Winkels der
Mittelachse relativ zu der Gewindebohrung 68 nicht zu einem
Verklemmen der Spannschraube 72 führt.
In dem Steuerventilgehäuse 24 ist ein demontierbarer
Verschlußstopfen 73 angeordnet, der in Verlängerung der
Mittelachse der Gewindebohrung 68 in das
Steuerventilgehäuse 24 z. B. eingeschraubt ist. Bei
abgenommenem Verschlußstopfen 73 ist die Spannschraube 72
durch die entstehende Öffnung einfach zugänglich.
In den Rückführhebelfuß 56 sind zur Aufnahme von
Spannstiften 57 als Befestigungselemente durchgehende erste
Bohrungen 74 eingebracht, deren Mittelachse parallel zu der
Anlagefläche 54 ist, von der sie einen vorzugsweise
konstanten ersten Abstand A aufweisen. In dem
Stellkolbenmittelteil 50 sind zu den ersten Bohrungen 74
korrespondierende zweite Bohrungen 75 eingebracht, die einen
mit den ersten Bohrungen 74 identischen Durchmesser
aufweisen und deren Mittelachsen identische Abstände
voneinander in Richtung der Mittelachse 53 des Stellkolbens
3 aufweisen, wie die Mittelachsen der ersten Bohrungen 74.
Die Mittelachsen der zweiten Bohrungen 75 sind senkrecht zu
der ersten Fläche 51 der Befestigungsausnehmung 49 des
Stellkolbenmittelteils 50 orientiert, von der sie einen
zweiten Abstand a aufweisen der kleiner ist als der erste
Abstand A der Mittelachsen der ersten Bohrungen 74 von der
Anlagefläche 54. Bei der Montage führt dieser
unterschiedliche Abstand der Bohrungen 74 und 75 zu der
Anlagefläche 54 bzw. der ersten Fläche 51, die die
Spannstifte aufnehmen zu einem Versatz der ersten und
zweiten Bohrungen 74 und 75. Mittels der in die ersten und
zweiten Bohrungen 74 und 75 eingebrachten Spannstifte 57
wird die Anlagefläche des Rückführhebelfußes 56 gegen die
ersten Fläche 51 der Befestigungsausnehmung 49 des
Stellkolbenmittelteils 50 gepreßt.
Die Tiefe der zweiten Bohrungen 75 ist so groß, daß bei
vollständig versenktem Spannstift 57 zwischen dem Grund der
zweiten Bohrungen 75 und dem stirnseitigen Ende des
Spannstifts 57 eine freie Bohrungslänge verbleibt, welche
zur Aufnahme eines Demontagehilfsmittels vorgesehen ist. In
Fig. 2 ist das Demontagehilfsmittel ein zylindrischer
Stift 76 mit einem Innengewinde 77. Der Außendurchmesser des
Stifts 76 bildet mit der zweiten Bohrung 75 eine
Spielpassung, so daß zum Einführen und Herausnehmen des
Stifts 76 im Vergleich zu den Ein- und Auspressen des
Spannstifts 75 vernachlässigbare Kräfte erforderlich sind.
Das Innengewinde 77 weist einen Durchmesser auf, der kleiner
ist als der Innendurchmesser der Spannstifte 57, so daß zur
Demontage ein nicht dargestelltes Ausziehgerät, das mit
einem Außengewinde versehen ist, durch den Spannstift 57
gesteckt und in den Stift 76 eingeschraubt wird. Durch Zug
wird der Stift 76 gemeinsam mit dem Spannstift 57 aus der
ersten und zweiten Bohrung 74 und 75 herausgezogen.
Die Anordnung der ersten und zweiten Bohrungen 74 und 75 der
Schnittstelle zwischen dem Rückführhebelfuß 56 und dem
Stellkolbenmittelteil 50 ist in Fig. 3 dargestellt. In dem
Rückführhebel 4 ist eine erste Bohrung 74 dargestellt, deren
Mittelachse den ersten Abstand A von der Anlagefläche 54
aufweist. Die erste Bohrung 74 teilt sich in axialer
Richtung in einen ersten und einen zweiten Abschnitt 78
und 80, wobei der erste Abschnitt 78 einen größeren
Durchmesser aufweist als der zweite Abschnitt 80, der zu der
Befestigungsfläche 55 hin orientiert ist. Der
Bohrungsdurchmesser des zweiten Abschnitts 80 ist identisch
mit dem Durchmesser der zweiten Bohrungen 75 in dem
Stellkolbenmittelteil 50. Die zweiten Bohrungen 75 sind als
Sacklöcher ausgeführt und weisen einen zweiten Abstand a von
der ersten Fläche 51 der Befestigungsausnehmung 49 des
Stellkolbens 3 auf, kleiner ist als der erste Abstand A der
ersten Bohrungen 74.
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4A dargestellt.
Identisch ausgeführte Bauteile werden unter Weiterverwendung
der eingeführten Bezugszeichen entsprechend der vorstehenden
Beschreibung übernommen. Im Unterschied zu dem ersten
Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite
Schenkel 66 und 67 außermittig an dem Auge 63 angeordnet.
Der Schlitz 65 verläuft parallel zu dem Rückführhebelarm 59.
Der Abstand der Spannschraube 58 zu der Öffnung in dem
Steuerventilgehäuse 24 ist dadurch verringert und die
Zugänglichkeit verbessert.
Die zweite Bohrung 75 in dem Stellkolbenmittelteil 50 weist
wiederum eine größere Länge auf als zur Aufnahme des
Spannstifts erforderlich, wobei sich die Länge der
Bohrung 75 in einen ersten und einen zweiten Abschnitt 81
und 83 gliedert. Der erste Abschnitt 81 weist einen mit dem
Bohrungsdurchmesser der ersten Bohrung 74 in dem
Rückführhebelfuß 56 identischen Durchmesser auf und
korrespondiert in seiner axialen Ausdehnung mit der
Einpreßtiefe des Spannstifts 57. In axialer Richtung in den
Stellkolbenmittelteil 50 hinein schließt sich der zweite
Abschnitt 83 an, der einen kleineren Durchmesser aufweist.
In den zweiten Abschnitt 83 der zweiten Bohrung 75 ist ein
Innengewinde eingebracht.
Vor der Montage des Spannstifts 57 wird ein
Demontagehilfsmittel in die zweite Bohrung 75 eingesetzt,
das eine Außengewinde aufweist. Als Demontagehilfsmittel
kann beispielsweise eine Madenschraube 84 verwendet werden,
deren Innensechskant zum Herausschrauben eine maximale
radiale Ausdehnung aufweist, die kleiner ist als der
Innendurchmesser des Spannstifts 57.
In Fig. 4B ist die Demontage eines Spannstifts 57
dargestellt. Das Madenschraube 84 wird durch ein nicht
dargestelltes Werkzeug aus dem Stellkolbenmittelteil 50
herausgeschraubt. Der Spannstift 57 liegt an der Stirnseite
an der Madenschraube 84 an und wird dadurch mit aus den
Bohrungen 74 und 75 ausgepreßt. Die Länge der
Madenschraube 84 ist vorzugsweise zumindest so groß, daß der
Spannstift 57 vollständig aus der zweiten Bohrung 75 des
Stellkolbenmittelteils 50 auspreßbar ist.
Fig. 5 zeigt die Schnittstelle des Stellkolbens 3 und des
Rückführhebelfußes 56. In den Rückführhebel 4 ist die erste
Bohrung 74 eingebracht, deren Mittelachse den ersten
Abstand A von der Anlagefläche 54 aufweist. Die erste
Bohrung 74 teilt sich in axialer Richtung in den ersten und
den zweiten Abschnitt 78 und 80, wobei der erste
Abschnitt 78 einen größeren Durchmesser aufweist als der
zweite Abschnitt 80, der zu der Befestigungsfläche 55 hin
orientiert ist. Der Bohrungsdurchmesser des zweiten
Abschnitts 80 ist identisch mit dem Durchmesser des ersten
Abschnitts 81 der zweiten Bohrungen 75 in dem
Stellkolbenmittelteil 50. Die zweiten Bohrungen 75 sind als
Sacklöcher ausgeführt und die Mittelachsen weisen den
zweiten Abstand a von der ersten Fläche 51 der
Befestigungsausnehmung 49 des Stellkolbens 3 auf, kleiner
ist als der erste Abstand A der ersten Bohrungen 74. In den
zweiten Abschnitt 83 der zweiten Bohrungen 75, dessen
Mittelachse mit der Mittelachse des ersten Abschnitts 81 der
zweiten Bohrungen 75 identisch ist, ist das Gewinde
eingebracht. Die radiale Ausdehnung der maximalen Tiefe der
Gewindegänge ist kleiner als die radiale Ausdehnung des
ersten Abschnitts 81 der zweiten Bohrung 75.
Durch die Verspannung der Spannstifte 57 wird an der
Anlagefläche 54 des Rückführhebels 4 eine Flächenpressung
mit der ersten Fläche 51 der Befestigungsausnehmung 49 des
Rückführhebelfußes 56 erzeugt, die groß gegenüber der
Änderung der Flächenpressung ist, die durch die Federkräfte
ein Drehmoment auf den Rückführhebel 4 erzeugt wird. Die
Verschraubung des Rückführhebels 4 mit dem
Stellkolbenmittelteil 50 ist so ausgeführt, daß die
Befestigungsschraube 58 keine Scherkräfte sondern
ausschließlich Zugkräfte aufnimmt.
Claims (8)
1. Verstellvorrichtung zum Verstellen eines zwischen zwei
Stelldruckkammern angeordneten auf das Verdrängungsvolumen
einer hydrostatischen Maschine einwirkenden
Stellkolbens (3), welcher aus einer durch die Kraft
zumindest einer Rückstellfeder (8a, 8b) vorgegebenen
Neutralstellung zwischen zwei Endlagen bewegbar ist, mit
einem zur Regelung der Stelldrücke in den
Stelldruckkammern (7a, 7b) vorgesehenen Steuerventil (2),
mit einem Steuerkolben (17), der durch von
Steuereinrichtungen (38) erzeugte Steuerkräfte in axialer
Richtung aus einer Neutralstellung beidseitig auslenkbar
ist, wobei den Steuerkräften jeweils eine mit der Auslenkung
des Stellkolbens (3) korrelierte Gegenkraft
entgegengerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auslenkung des Stellkolbens (3) über einen starr mit
dem Stellkolben (3) verbundenen Rückführhebel (4) als
lineare Bewegung auf eine Federhülse (43) übertragbar ist,
die über eine Steuerfeder (45) mit dem Steuerkolben (17) in
Wirkverbindung steht.
2. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rückführhebel (4) einen Rückführhebelfuß (56) mit
einer Anlagefläche (54) aufweist, die mit einer parallel zu
der Bewegungsrichtung des Stellkolbens (3) ausgebildeten
ersten Fläche (51) einer Befestigungsausnehmung (49) des
Stellkolbens (3) korrespondiert und
daß durch Befestigungselemente zwischen der ersten
Fläche (51) der Befestigungsausnehmung (49) und der
Anlagefläche (54) eine Flächenpressung ausgebildet ist, die
größer ist als die durch die im Betriebsfall an dem
Rückstellhebel (4) angreifenden Kräfte ausgebildete
Flächenpressung.
3. Verstellvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigungselemente zumindest teilweise
Spannstifte (57) sind, zu deren Aufnahmen erste
Bohrungen (74) in den Rückführhebelfuß (56) und zweite
korrespondierende Bohrungen (75) in den Stellkolben (3)
eingebracht sind, wobei der Abstand der Mittelachsen der
ersten Bohrungen (74) von der Anlagefläche (54) größer ist
als der Abstand der Mittelachsen der zweiten Bohrungen (75)
von der ersten Fläche (51) der Befestigungsausnehmung (49)
des Stellkolbens (3).
4. Verstellvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die zweiten Bohrungen (75) auf der dem
Rückführhebel (4) abgewandten Seite jeweils ein
Hilfsmittel (76, 84) eingebracht ist, durch das der
Spannstift (57) in Richtung des Rückstellhebels (4) aus der
ersten und zweiten Bohrung (74, 75) herausdrückbar ist.
5. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rückstellhebel (4) mit der Federhülse (43) durch
eine Klemmverbindung (46) fest verbindbar ist.
6. Verstellvorrichtung nach Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet,
daß bei gelöster Klemmverbindung (46) die axiale Position
der Federhülse (43) relativ zu dem Rückführhebel (4)
einstellbar ist.
7. Verstellvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Klemmvorrichtung (46) als ein geschlitztes Auge (63)
ausgeführt ist, dessen innere radiale Ausdehnung mit der
äußeren radialen Ausdehnung der Federhülse (43)
korrespondiert.
8. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stellkolben (3) parallel zu dem Steuerkolben (17)
angeordnet ist.
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