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Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Eine derartige Axialkolbenmaschine ist beispielsweise in der
DE 10 2008 038 435 A1 offenbart. Bei diesen hydrostatischen Maschinen ist das Förder-/Schluckvolumen durch Verschwenken einer Schwenkwiege verstellbar, an der eine Vielzahl von Kolben anliegen, die in einer Zylindertrommel geführt sind. Die Verschwenkung der Schwenkwiege erfolgt bei der bekannten Ausführung über einen Gegenzylinder und einen Stellzylinder, wobei der Gegenzylinder die Schwenkwiege in einer Richtung beaufschlagt und der Stellzylinder in Gegenrichtung. Ein Gegenkolben des Gegenzylinders ist üblicher Weise mit dem Pumpendruck beaufschlagt, während ein Stellkolben des Stellzylinders mit einem Steuerdruck beaufschlagt ist, der über ein stetig verstellbares Regelventil einstellbar ist. Ein Ventilschieber des Regelventils ist gegen die Kraft einer Rückführfeder verstellbar, wobei die Vorspannung dieser Rückführfeder vom Schwenkwinkel der Schwenkwiege abhängt. Der Ventilschieber des Regelventils befindet sich in seiner Regel-/Grundposition, wenn die elektrisch oder elektrohydraulisch auf den Ventilschieber wirkende Stellkraft im Gleichgewicht zur Kraft der Rückführfeder steht. Die Schwenkwiege ist dann auf einen Schwenkwinkel eingestellt, der proportional zu der am Regelventil wirkenden Stellkraft ist.
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Bei der bekannten Axialkolbenmaschine ist die Rückführfeder über ein Gestänge mit dem Gegenkolben gekoppelt, wobei das Regelventil und die Rückführfeder an das Gehäuse der Axialkolbenmaschine angesetzt sind und das Gestänge aus dem Gehäuse der Axialkolbenmaschine heraus in das angesetzte Ventilgehäuse hinein ragt.
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Das aufgesetzte Ventilgehäuse mit der Rückführfeder erfordert einen erheblichen Bauraum, zudem ist der Aufbau des Gehäuses der Axialkolbenmaschine relativ komplex, da das Gestänge in geeigneter Weise durchgeführt werden muss.
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Von der Bosch Rexroth AG wird unter der Typenbezeichnung A4CSG eine Axialkolbenmaschine mit elektroproportionaler Verstellung gezeigt, deren Verstellmechanismus detailliert in der
DE 100 63 526 C1 beschrieben ist. Bei dieser Lösung sind das Regelventil und der Gegenzylinder ebenfalls mechanisch über einen Mitnehmer gekoppelt und quer zur Achse einer mit der Zylindertrommel verbundenen Triebwelle angeordnet und an das Gehäuse der Axialkolbenmaschine angesetzt. Diese Variante zeigt den gleichen Nachteil wie der zuvor beschriebene Stand der Technik – durch das Ansetzen der Gehäuse für das Regelventil und für die Rückführfeder sind die radialen Abmessungen der Axialkolbenmaschine vergleichweise groß.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Axialkolbenmaschine zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Axialkolbenmaschine mit der Merkmalskombination des Patentanspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine ist mit einer elektroproportionalen Verstellung des Schwenkwinkels einer Schwenkwiege ausgeführt, wobei an dieser ein Gegenkolben eines Gegenzylinders und/oder ein Stellkolben eines Stellzylinders angreifen. Letzterer ist mittels eines proportional verstellbaren Regelventils ansteuerbar, dessen Ventilschieber über eine Rückführfeder mit einer vom Schwenkwinkel abhängigen Rückführkraft beaufschlagt ist. An der Schwenkwiege sind eine Vielzahl von Kolben abgestützt, die in einer mit einer Triebwelle in Wirkverbindung stehenden Zylindertrommel geführt sind. Erfindungsgemäß ist die Rückführfeder in etwa in Umfangsrichtung versetzt zum Gegenzylinder oder zum Stellzylinder angeordnet.
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Eine derartige Konstruktion ermöglicht es, die Rückführfeder in ein Gehäuse der Axialkolbenmaschine zu integrieren, so dass es nicht erforderlich ist, die Rückführfeder und die damit in Wirkverbindung stehenden Bauelemente über ein eigenes Gehäuse an das Axialkolbenmaschinengehäuse anzusetzen. Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine zeichnet sich damit durch einen äußerst kompakten Aufbau bei minimalen Radialabmessungen aus. Eine derartige Konstruktion lässt sich ohne größeren Umbau auch in bestehende Gehäusekonstruktionen integrieren.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Achsabstand der Rückführfeder zur Triebwelle in etwa gleich oder geringer wie der Achsabstand des Gegenzylinders oder des Stellzylinders zur Triebwelle. Mit der Formulierung „in etwa” ist definiert, dass diese geometrischen Beziehungen nicht exakt eingehalten müssen, sondern dass gewisse Abweichungen zulässig sind, solange die Rückführfeder in das die Zylindertrommel greifende Gehäuse integriert werden kann.
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Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Rückführfeder koaxial zur Regelventilachse ausgebildet.
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Bei einer besonders einfach aufgebauten Variante der Axialkolbenmaschine ist ein gemeinsames Abstützteil vorgesehen, an dem die Rückführfeder und eine Stellfeder des Gegenzylinders oder des Stellzylinders abgestützt sind. Dieses Abstützteil wirkt somit als gemeinsamer Federteller für die Rückführfeder und die Rückstellfeder und dient auch zur Übertragung der Stellkraft auf die Schwenkwiege.
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Der Aufbau der Axialkolbenmaschine ist besonders kompakt, wenn ein Abstützteil an dem der Schwenkwiege zugewandten Bereich des Gegenzylinders oder des Stellzylinders angreift.
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Das Abstützteil wird vorzugsweise über eine Verdrehsicherung gesichert.
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Dies kann beispielsweise über einen gehäusefesten Führungsstift erfolgen, der koaxial zur Regelventilachse angeordnet ist. Alternativ kann eine Führung direkt durch das Gehäuse erfolgen.
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Die Verstellung des Regelventils ist besonders einfach, wenn dessen Ventilschieber über einen biproportionalen Elektromagneten verstellbar ist.
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Ein Stößel des Proportionalmagneten kann dann einerseits über die Rückführfeder und andererseits über eine Gegenfeder beaufschlagt sein.
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Auf die Integration einer Gegenfeder in den Proportionalmagneten kann verzichtet werden, wenn dessen Stößel schub- und zugfest vorzugsweise formschlüssig mit dem Ventilschieber verbunden ist.
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Je nach Konstruktion kann somit die Gegenfeder direkt auf den Ventilschieber oder aber auch auf den Stößel des Proportionalmagneten in Gegenrichtung der Rückführfeder wirken.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Axialkolbenmaschine mit einer Justiereinrichtung zur Einstellung einer Grund-/Regelposition des Ventilschiebers und auch des Stößels des Proportionalmagneten ausgeführt.
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Bei einem besonders einfach ausgeführten Ausführungsbeispiel kann diese Justierung durch Umformung eines Polrohrs zur Hubbegrenzung erfolgen.
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Bevorzugt wird es jedoch, wenn die Justierung über eine Stellschraube oder dergleichen erfolgt, über die eine Vorspannung einer Gegenfeder einstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn zumindest die Rückführfeder und die Stellfeder des Gegenzylinders und (oder des Stellzylinders mit Vorspannung beaufschlagt sind.
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Der Aufbau ist besonders kompakt, wenn die Rückführfeder in das Gehäuse der Axialkolbenmaschine integriert ist.
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Die Gehäusekonstruktion für die Axialkolbenmaschine ist besonders einfach, wenn die Triebwelle, die Rückführfeder, der Gegenzylinder und der Stellzylinder parallel zueinander angeordnet sind.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise,
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2 eine schematisierte Seitenansicht auf das geöffnete Gehäuse der Axialkolbenmaschine gemäß 1,
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3 eine Detailansicht der Axialkolbenmaschine gemäß 1 in einer anderen Schnittebene,
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4 eine Prinzipskizze des Aufbaus einer Verstelleinrichtung einer Schwenkwiege einer gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 1 abgewandelten Axialkolbenmaschine,
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5 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 3 und
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6 eine weitere Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 3.
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Bei den folgenden Ausführungen wird vorausgesetzt, dass der prinzipielle Aufbau einer Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise bekannt ist, so dass hier nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Bauelemente erläutert werden. Im Übrigen wird auf die Fachliteratur, beispielsweise den eingangs genannten Stand der Technik verwiesen.
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Die Axialkolbenmaschine 1 hat ein Triebwerk mit einer Triebwelle 2 und eine in einem Gehäuse verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege 4. Die Triebwelle 2 ist über Wälzlager 6 in dem Gehäuse mit einem topfartigen Gehäuseteil 8 und einem Deckel 10 gelagert. Die Triebwelle 2 ist drehfest verbunden mit einer Zylindertrommel 12, in der eine Vielzahl von Arbeitkolben 14 verschiebbar geführt sind. Diese begrenzen jeweils mit einer Zylinderbohrung einen Arbeitsraum 16, die über eine Steuerscheibe in Druckmittelverbindung mit Hoch- oder Niederdruck bringbar sind. Die Kolben 14 gleiten während der Rotation der Zylindertrommel 12 mit Kolbenschuhen 18 an der Gleitfläche der Schwenkwiege 4 ab. Die Verstellung des Förder-/Schluckvolumens und damit des Kolbenhubs erfolgt über eine Verstelleinrichtung 20, deren Grundaufbau im eingangs beschriebenen Stand der Technik erläutert ist.
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Demgemäß hat eine derartige Verstelleinrichtung 20 einen Gegenzylinder 22, dessen Gegenkolben 24 über ein Kugelgelenk 26 mit der Schwenkwiege 4 verbunden ist. In einem Druckraum 28 des Gegenzylinders 22 wirkt der Pumpendruck, so dass die Stirnfläche des Gegenkolbens 24 stets mit Pumpendruck beaufschlagt ist. In der in 1 dargestellten Position ist die Schwenkwiege 4 auf einen Maximalwert von bei spielsweise +20° verschwenkt, wobei der Gegenkolben 24 vollständig eingefahren ist. Die Gegenfeder 30 ist dabei mit einer maximalen Spannung beaufschlagt. Der in 1 rechte Endabschnitt der Gegenfeder 30 ist an einem entlang des Gegenkolbens 24 verschiebbaren Federtellers 32 abgestützt, wobei der Verschiebeweg durch eine Schulter 34 (siehe auch 3) am Außenumfang des Gegenkolbens 24 begrenzt ist. Der andere, in 1 linke Endabschnitt der Gegenfeder 30 liegt an einem Abstützteil 36 an, dessen Aufbau später anhand 3 erläutert wird. Wie aus 1 hervorgeht, ist das Abstützteil 36 seinerseits am Kugelgelenk 26 und damit an der Schwenkwiege 4 abgestützt. Der Axialabstand zwischen dem Abstützteil 36 und dem Federteller 32 bei Anlage an die Schulter 34 ist so gewählt, dass die Gegenfeder 30 mit einer Vorspannung beaufschlagt ist.
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Diametral versetzt zum Gegenzylinder 24 greift an der Schwenkwiege 4 ein Stellzylinder 38 an, dessen Stellkolben 40 einen Stellraum 42 begrenzt, in dem ein Stelldruck über ein proportional verstellbares Regelventil 44 (siehe 2 und 3) einstellbar ist. In der Darstellung gemäß 1 ist lediglich ein Proportionalmagnet 45 des Regelventils 44 zu sehen. Das Regelventil 44 selbst ist im Schnitt gemäß 1 nicht sichtbar und liegt etwa auf dem gleichen Umfangskreis wie der Gegenzylinder 22 unterhalb der Zeichenebene in 1.
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Über dieses Regelventil 44 kann Druckmittel dem Stellraum 42 zugeführt oder aus dem Stellraum 42 abgelassen werden. Der Stellkolben 40 hat einen größeren Durchmesser als der Gegenkolben 24. In dem Stellraum stellt sich somit ein Druck ein., der zwischen dem Pumpendruck und dem Tankdruck liegt und durch die Kraft bedingt ist, die notwendig ist, um die Schwenkwiege zu verstellen oder an einer Position zu halten. Auch der Stellkolben 40 ist über ein Kugelgelenk 46 mit der Schwenkwiege 4 verbunden. Der Stellzylinder 40 ist von einer Stellfeder 48 umgriffen, die einerseits über einen Federteller an einer Schulter 50 und andererseits an einem Federteller 52 angreift, der seinerseits über das Kugelgelenk 46 an der Schwenkwiege 4 abgestützt ist. Der Axialabstand des Federtellers 52 von der Schulter 50 ist wiederum so gewählt, dass die Stellfeder 48 mit einer Vorspannung beaufschlagt ist.
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Zur Einstellung des in 1 dargestellten maximalen Schwenkwinkels kann sowohl im Stellraum 42 als auch in dem Druckraum 28 der Pumpendruck anliegen, so dass aufgrund des größeren Durchmessers des Stellkolbens 40 die Schwenkwiege 4 in der dargestellten Weise auf ihren maximalen Schwenkwinkel verstellt wird. In dieser – wie erläutert – der Gegenkolben 24 vollständig eingefahren, wobei der Federteller 32 dann in Anlage an eine Schulter des Gehäuses gelangt und von der Schulter 34 abhebt, so dass die Gegenfeder 30 gespannt wird. Prinzipiell erfolgt die Verstellung des Schwenkwinkels über ein auf die Schwenkwiege wirkendes Moment – der gewünschte Schwenkwinkel wird dann gehalten, wenn Momentengleichgewicht anliegt. Dementsprechend ist der Stellkolben 40 vollständig ausgefahren, so dass die Stellfeder 48 nur mit ihrer Vorspannung beaufschlagt ist und der Federteller 54 an der Schulter 50 anliegt.
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Die wesentlichen Druckmittelanschlüsse der Pumpe (Tankanschluss, Druckanschluss, evtl. Leckageanschluss) sind am Deckel 10 ausgebildet.
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In 2 ist stark schematisiert eine Seitenansicht der Axialkolbenmaschine bei abgenommenem Deckel 10 dargestellt. Man erkennt das topfförmige Gehäuseteil 8 und die Zylindertrommel 12 mit den durch die Kolben 14 begrenzten Arbeitsräumen 16. Mittig ist die Triebwelle 2 angeordnet. Des Weiteren dargestellt ist die Position des Stellzylinders 38, des Gegenzylinders 20 und des Regelventils 44. Aus dieser Darstellung erkennt man, dass das Regelventil 44 in das Gehäuse der Axialkolbenmaschine integriert ist und nicht, wie beim eingangs beschriebenen Stand der Technik, außen angesetzt wird, so dass die Radialabmessungen der Axialkolbenmaschine sehr kompakt ausgeführt werden können. Gegenzylinder 20 und Stellzylinder 38 liegen einander diametral gegenüber und wirken auf die angedeutete Schwenkwiege 4, die um die in 2 horizontal verlaufende Schwenkachse 56 verschwenkbar ist. Aus der Darstellung gemäß 2 ist entnehmbar, dass die Achsen des Gegenzylinders 20, des Stellzylinders 38 und des Regelventils 44 in etwa den gleichen Abstand zur Achse der Triebwelle 2 haben, d. h. alle drei Bauelemente können in das Gehäuseteil 8 bzw. den dieses abschließenden Deckel 10 integriert werden.
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3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A durch die Axialkolbenmaschine gemäß 1, wobei in dieser Schnittdarstellung die Schwenkwiege 4 in ihrer Grundstellung dargestellt ist, die einem Förder-/Schluckvolumen zwischen +100% und –100% vorzugsweise etwa 0% oder im Pumpenbetrieb leicht darüber (8%) entspricht.
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Im Schnitt A-A liegt der Gegenzylinder 20 etwas oberhalb des Regelventils 44, das im Wesentlichen im Deckel 10 aufgenommen ist, wobei der zur Betätigung des Regelventils 44 erforderliche Proportionalmagnet 45 stirnseitig angesetzt ist und in etwa achsparallel zur Triebwelle 2 verläuft. Bei dem Proportionalmagneten 45 handelt es sich um einen so genannten biproportionalen Elektromagneten, der eine Verstellung aus einer Grundposition heraus in zwei Richtungen ermöglicht. Anstelle eines derartigen biproportionalen Magneten können jedoch auch zwei herkömmliche Proportionalmagnete verwendet werden, über die eine Verstellung in jeweils eine Richtung möglich ist. Selbstverständlich baut die Axialkolbenmaschine mit dem verwendeten Biproportionalmagneten deutlich kompakter.
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In 3 erkennt man ist einen Stößel 58 des Proportionalmagneten 45, der formschlüssig über eine Einhängekupplung 60 mit einem Ventilschieber 62 verbunden ist. Dieser ist mit einer Stützschulter 64 ausgeführt, an der eine Gegenfeder 66 angreift, die ihrerseits an einer Stützhülse 68 abgestützt ist, die über eine in der Variante nach 5 ersichtliche Justierschraube 90 am Deckel 10 abgestützt ist. Der biproportionale Magnet 45 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Bauweise ausgeführt, bei der die Gegenfeder 68 nicht in diesen integriert werden kann. Andernfalls wäre es möglich, die Gegenfeder 68 in der gleichen Wirkrichtung auf den Stößel wirken zu lassen, so dass damit auch der Ventilschieber 62 beaufschlagt ist. Ein derartiges Ausführungsbeispiel wird später anhand 4 erläutert. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist daher eine zug- und schiebefeste Verbindung zwischen Ventilschieber 62 und Stößel 58 über die Einhängekupplung 60 erforderlich.
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An dem in 3 linken, aus dem Deckel 10 vorstehenden Endabschnitt des Ventilschiebers 62 ist ein Federteller 70 abgestützt, an dem eine Rückführfeder 72 angreift, deren Achse koaxial zur Ventilschieberachse 62 und somit achsparallel zur Gegenkolbenachse und zur Stellkolbenachse ausgebildet ist. Die Rückführfeder 72 ist ihrerseits an dem bereits in 1 teilweise dargestellten Abstützteil 36 abgestützt, das sozusagen als doppelter Federteller einerseits für die parallele Gegenfeder 30 und andererseits für die Rückführfeder 72 wirkt. in der Darstellung gemäß 3 ist das Abstützteil 36 mit einem Federtellerabschnitt 74 für die Gegenfeder 30 ausgeführt, die an einer Stirnfläche des Federtellerabschnittes 74 anliegt und einen Bund umgreift. Rückführfederseitig ist ein weiterer Federtellerabschnitt 76 vorgesehen, der in der Darstellung gemäß 3 etwas nach rechts versetzt zum Federtellerabschnitt 74 ausgebildet ist. Entsprechend ist die Rückführfeder 72 stirnseitig an dem Federtellerabschnitt 76 abgestützt, wobei eine Zentrierung ebenfalls über einen nabenförmigen Vorsprung erfolgt, der in die Rückführfeder 72 eintaucht. In 3 sichtbar ist auch ein Führungsstift 78, der einerseits im Gehäuse 8 verankert ist und andererseits einen Durchbruch 80 des Federtellerabschnittes 76 durchsetzt und koaxial zur Rückführfeder 72 und zur Achse des Regelventils 44 verläuft. Durch diesen Führungsstift 78 ist ein Verdrehen des Abstützteils 36 verhindert.
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Die Steuerkanten des Ventilschiebers 62 werden anhand 4 erläutert, in der der prinzipielle Aufbau der Verstelleinrichtung 20 noch etwas vereinfacht dargestellt ist. Der Übersichtlichkeit halber ist dabei das Regelventil 44 im Parallelabstand zum Gegenzylinder 22 dargestellt. Tatsächlich liegt jedoch, wie bereits erläutert, das Regelventil 44 in etwa auf dem gleichen Umfangskreis wie der Gegenzylinder 22; d. h. der Abstand der Achsen des Regelventils 44, des Gegenzylinders 22 und des Stellzylinders 38 ist zur Achse der Triebwelle 2 (lediglich strichpunktiert angedeutet in 4) in etwa gleich.
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In der Darstellung gemäß 4 ist die ebenfalls nur strichpunktiert angedeutete Schwenkwiege 4 vollständig in Gegenrichtung zur Darstellung in 1 ausgeschwenkt, d. h. der Schwenkwinkel beträgt dann etwa –20°. Um diese Verschwenkung herbeizuführen, ist der Stellkolben 40 des Stellzylinders vollständig eingefahren und der Gegenkolben 24 vollständig ausgefahren worden. Das Einfahren des Stellkolbens 40 wird dadurch bewirkt, dass über das Regelventil 44 vom Stellraum 42 eine Verbindung zu einem Tank hergestellt wird, so dass der Gegenkolben 24 durch den im Druckraum 28 wirkenden Pumpendruck unter Verdrängung von Druckmittel aus dem Stellraum 42 ausfährt. Zum Halten genügt ein Momentengleichgewicht an der Schwenkwiege. In dieser Position läuft der Federteller 54 des Stellkolbens 40 auf eine Gehäuseschulter auf, so dass die am endseitigen Federteller 52 abgestützte Stellfeder 48 von der Schulter 50 abhebt und komprimiert wird. D. h. die Verstellung erfolgt gegen die Kraft der Stellfeder 48. In entsprechender Weise wird beim Ausfahren des Gegenkolbens 24 die Gegenfeder 30 gegenüber der Position gemäß den 1 und 3 entspannt, bis der Federteller 32 auf die Schulter 34 aufliegt – beim weiteren Ausfahren verbleibt die am Abstützteil 36 abgestützte Gegenfeder 30 bei ihrer voreingestellten Vorspannung.
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Wie zuvor schon erläutert, beaufschlagt die Rückführfeder 72 den Ventilschieber 66 in der Darstellung gemäß 4 nach rechts (Einfahrrichtung) und ist ebenfalls am Abstützteil 36 abgestützt, das in der Darstellung gemäß 4 gegenüber dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel vereinfacht ohne zueinander versetzte Federtellerabschnitte ausgeführt ist. Der Führungsstift 78 durchsetzt den Durchbruch 80 des Abstützteils 36, so dass dieses verdrehgesichert ist. In der Darstellung gemäß 4 erkennt man auch, dass das Abstützteil 36 mit dem Gegenkolben 24 verbunden ist. In entsprechender Weise ist der Federteller 52 durch Schrauben mit dem Stellkolben 40 verbunden.
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Der Ventilschieber 66 steuert die Druckmittelverbindung zwischen einem Arbeitsanschluss A und einem Druckanschluss P sowie einem Tankanschluss T. Am Anschluss P liegt der Pumpendruck an, der Tankanschluss T ist mit einem Tank verbunden, während der Arbeitsanschluss A, wie in 4 angedeutet, mit dem Stellraum 42 verbunden ist. Am Ventilschieber 66 ist eine Steuerkante 82 ausgebildet, über die die Druckmittelverbindung vom Anschluss P zum Anschluss A steuerbar ist. Im Parallelabstand dazu ist eine Steuerkante 84 ausgebildet, über die der Arbeitsanschluss A mit einem Tankanschluss T verbindbar ist. In der dargestellten Regel- oder Grundposition ist die Verbindung des Arbeitsanschlusses A zu den Anschlüssen P und T abgesperrt oder stark gedrosselt. Diese Regelposition stellt sich ein, wenn die über den Proportionalmagneten 45 aufgebrachte Magnetkraft im Gleichgewicht steht zu der Kraft der Rückführfeder 72. Diese Regelposition wird also dann erreicht, wenn der einer bestimmten Magnetkraft entsprechende Schwenkwinkel eingestellt ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist die Gegenfeder 68 nicht direkt mit dem Ventilschieber verbunden, sondern wirkt entgegengesetzt zur Rückführfeder 72 auf einen Anker 86 des biproportionalen Elektromagneten 45, wobei der Anker 86 in an sich bekannter Weise in einem Polrohr 88 geführt ist. Der Anker 86 ist über die Gegenfeder 66 nach links, entgegengesetzt zur Rückführfeder 72 vorgespannt, so dass Regel- oder Grundposition des Ventilschiebers 62 durch Verstellen der Vorspannung der Gegenfeder 66 justierbar ist. Beim konkreten Ausführungsbeispiel erfolgt dies dadurch, dass die Vorspannung der Gegenfeder 66 über die Justierschraube 90 eingestellt wird. Diese ist von einer Hutmutter 91 überdeckt und mit einer Kontermutter 89 gesichert. Da diese Justierung üblicher Weise nur bei Auslieferung der Axialkolbenmaschine durchgeführt wird, kann bei einer vereinfachten Ausführung auch vorgesehen werden, die Justierung werksseitig dadurch vorzunehmen, eine Stirnfläche des Polrohrs 88 in der in 4a dargestellten Weise zu deformieren, um sozusagen einen Axialanschlag für einen Federteller 92 der den Anker 86 und damit den Stößel 58 beaufschlagenden Gegenfeder 68 auszubilden.
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Ein weiterer Unterschied des Ausführungsbeispiels gemäß 4 zum Ausführungsbeispiel gemäß 3 besteht darin, dass der Stößel 58 und der Ventilschieber 62 nicht formschlüssig miteinander verbunden sind, sondern durch die Kraft der Rückführfeder 72 und der Gegenfeder 66 gegeneinander vorgespannt sind. Bei dieser Variante wirkt die Gegenfeder 66 – wie beschrieben – auf die Rückseite des Ankers 86. In 4 ist zwischen dem Stößel 58 und dem Ventilschieber bewusst ein kleiner Abstand eingezeichnet, um eine Querrille in der Stirnseite des Ventilschiebers deutlich zu zeigen, durch die gewährleistet ist, dass die Axialbohrung im Ventilschieber nicht durch den Stößel verschlossen wird. Anhand 6 wird später ein Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem die Gegenfeder 66, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 im Bereich des Ventilschieber 62 beziehungsweise des Stößels 58 angreift.
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Der vorbeschriebene Aufbau der Verstelleinrichtung 20 lässt sich relativ einfach realisieren, da die Anlenkung der Rückführfeder 72 an dem der Schwenkwiege 4 zugewandten Ende des Gegenkolbens 24 erfolgt. Komplexe Gehäusedurchführungen oder dergleichen wie beim Stand der Technik sind bei einer derartigen Variante nicht erforderlich.
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Demgemäß lässt sich auch das erfindungsgemäße Konzept realisieren, wenn die Achse der Rückführfeder 72 mit Bezug zur Triebwelle 2 etwas radial außerhalb der Gegenkolbenachse liegt. Die Rückführfeder 72 muss nicht notwendiger Weise koaxial zum Regelventil 44 angeordnet sein. Prinzipiell ist es auch möglich, die Rückführfeder 72 an den Stellkolben 40 des Stellzylinders 38 anzukoppeln. Die Ankopplung kann dann in entsprechender Weise erfolgen, wie sie anhand der 3 und 4 erläutert ist.
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5 zeigt eine Möglichkeit, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 die Regel- oder Grundposition justierbar ist. Wie erläutert, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 der Ventilschieber 62 direkt von der Gegenfeder 66 beaufschlagt, da diese nicht in den Proportionalmagneten 45 integriert ist. Die Abstützung der Gegenfeder 66 nach rechts hin erfolgt über die Stützhülse 68, die mit einer konifizierten Stirnfläche 92 ausgeführt ist. Der andere Endabschnitt der Gegenfeder 66 ist an der Stützschulter 64 des Ventilschiebers 62 abgestützt. Die Justierung der Vorspannung der Gegenfeder 66 oder Grundposition des Ventilschiebers 62 erfolgt beim Ausführungsbeispiel gemäß 5 über eine Justierschraube 90, die beispielsweise in den Deckel 10 eingeschraubt ist und mit ihrer Spitze in Anlage an die Stirnfläche 92 der Stützhülse 68 gelangt, so dass diese durch Ein- oder Ausschrauben der Justierschraube 90 in Axialrichtung verstellt und somit die Vorspannung der Gegenfeder 66 verändert wird. D. h. die Position der Stützhülse 68 ist durch die Justierschraube 90 bestimmt. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ohne Justiermöglichkeit liegt die Stützhülse 68 an einer gehäusefesten Schulter, beispielsweise einer Buchse 94 an.
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Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 3 und 5 ist der Stößel 58 des Proportionalmagneten 45 formschlüssig mit dem Ventilschieber 62 verbunden, so dass eine zug- und druckfeste Verbindung geschaffen ist. Bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel gemäß 4 wird diese weitestgehend zug- und druckfeste Verbindung über eine Federvorspannung erreicht.
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6 zeigt eine ähnliche Variante, bei der die Anlage zwischen Ventilschieber 62 und Stößel 58 über eine Federvorspannung bewirkt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Stößel 58 und der Ventilschieber 62 durch die Kraft der Rückführfeder 72 einerseits und der Kraft der Gegenfeder 66 andererseits gegeneinander vorgespannt, wobei der Ventilschieber 62 und der Stößel 58 stirnseitig aneinanderliegen. Der Stößel 58 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 mit einer umlaufenden Ringnut ausgeführt, in die ein scheibenförmiger Ring 96 eingesetzt ist, der in Radialrichtung auskragt und dessen Außendurchmesser in etwa dem Innendurchmesser der Stützhülse 68 entspricht, die ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 stirnseitig an einer Stützschulter 64 und einer weiteren Schulter 98 abgestützt ist. Am Ring 96 liegt ein weiterer Federteller 100 an, an dem die Gegenfeder 66 angreift. Der Stellweg des Stößels 58 in der Darstellung nach 6 nach rechts ist durch eine Anschlagschulter 102 begrenzt, während der Stellweg nach links durch Auflaufen der Stützschulter 94 auf einen gehäuseseitigen Anschlag 104 begrenzt ist. Durch die Axialpositionierung des Rings 96 an der Stützhülse 68 kann die Vorspannung der Gegenfeder 66 und damit die gesamte Vorspannung der Federanordnung 72, 66 begrenzt werden.
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Die Schultern 104, 64, 98 sind durch eine gestufte Aufnahmebohrung 106 ausgebildet, in die der Proportionalmagnet 45 eingeschraubt ist.
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In der Darstellung gemäß 6 sichtbar Ist des Weiteren noch eine Schraube 108, über die der Deckel 10 mit dem Gehäuseteil 8 verschraubt Ist. Im Übrigen entspricht das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel den anhand der 1, 3 und 4 erläuterten Ausführungsbeispielen, so dass unter Bezugnahme auf die entsprechenden Erläuterungen auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann.
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Zur Hubbegrenzung des Stellsystems kann zwischen dem Abstützteil 36 und dem Federteller 32 und/oder den Federtellern 52 und 54 jeweils eine Abstandshülse angeordnet werden, die den jeweiligen Kolben umgibt.
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Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine kann als Pumpe oder als Motor betrieben werden.
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Offenbart ist eine elektroproportional verstellbare Axialkolbenmaschine, bei der eine Rückführfeder benachbart zu einem Stellkolben oder einem Stellzylinder, vorzugsweise in etwa auf dem gleichen Umfangskreis um eine Triebwelle wie der Stellkolben oder Gegenkolben liegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008038435 A1 [0002]
- DE 10063526 C1 [0005]
