DE102012214372A1

DE102012214372A1 - Hydraulische Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise

Info

Publication number: DE102012214372A1
Application number: DE201210214372
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2013-09-05

Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise mit einer Verstelleinheit zum Verschwenken einer Steuerlinse für eine Zylindertrommel. Die Steuerlinse ist über einen Stellkolben der Verstelleinheit verschwenkbar, der in einer Richtung mit einem Systemdruck und in einer entgegengesetzten Richtung mit einem über einen von einem Proportionalmagneten verstellbaren Ventilkolben einstellbaren Stelldruck beaufschlagbar ist. Der Stellkolben ist mit einer Federkraft einer sich am Ventilkolben abstützenden Rückkopplungsfeder beaufschlagt, womit der Ventilkolben und der Stellkolben mechanisch in Wirkverbindung stehen. Der Proportionalmagnet ist bezüglich des Stellkolbens umgelenkt, wobei die Umlenkung durch einen Hebelmechanismus erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schrägachsenmaschine, also eine hydraulische Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der Druckschrift DE 196 53 165 C1 ist eine derartige Schrägachsenmaschine offenbart. Diese hat eine Zylindertrommel mit einer Vielzahl von darin beweglich geführten Kolben, wobei die Zylindertrommel über eine Steuerlinse zum Einstellen eines Kolbenhubs verschwenkbar ist. Die Steuerlinse wird hierbei von einer in einer Abschlussplatte angeordneten Verstelleinheit verschwenkt. Diese hat einen mit der Steuerlinse verbundenen Stellkolben, der einerseits von einem Förderdruck, falls die Schrägachsenmaschine als Axialkolbenpumpe eingesetzt ist, und andererseits von einem Stelldruck beaufschlagbar ist. Der Stelldruck ist über einen koaxial zum Stellkolben angeordneten Ventilkolben einstellbar, der über einen ebenfalls koaxial zum Ventilkolben angeordneten Stößel eines Proportionalmagneten in einer Richtung hin zum Stellkolben verschiebbar ist. Zwischen dem Ventilkolben und dem Stellkolben ist eine Druckfeder vorgesehen, die sich an einem Federteller abstützt und den Stellkolben mit einer Federkraft beaufschlagt. Der Federteller wiederum ist über ein Verbindungsglied mit dem Ventilkolben verbunden, wobei das Verbindungsglied und der Federteller ebenfalls koaxial zum Stellkolben angeordnet sind. Die axial verschiebbaren Elemente der Verstelleinheit, wie Stellkolben, Feder, Federteller, Verbindungsglied, Ventilkolben und Proportionalmagnet sind somit alle in einer Achse angeordnet. Der Ventilkolben ist in einem an der Abschlussplatte befestigten Steuergehäuse gleitend geführt und der Proportionalmagnet ist an diesem Steuergehäuse angeordnet und kragt somit von der Abschlussplatte der Verstelleinheit und somit von einem Gehäuse der Schrägachsenmaschine axial weg.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass eine derartige Schrägachsenmaschine, insbesondere im Vergleich zu einer Schrägscheibenmaschine, einen großen Bauraum aufweist. Des Weiteren ist nachteilig, dass der Proportionalmagnet im Wesentlichen ungeschützt am Gehäuse der Schrägachsenmaschine beziehungsweise der Verstelleinheit angeordnet ist und somit bei einem Transport, bei einer Montage oder im Einsatz der Schrägachsenmaschine leicht, beispielsweise durch eine Abscherung, beschädigt werden kann.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schrägachsenmaschine zu schaffen, die einen vergleichsweise geringen Bauraum aufweist und vergleichsweise sicher und robust gegenüber äußeren Krafteinflüssen ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schrägachsenmaschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß hat eine Schrägachsenmaschine, insbesondere ein Schrägachsen-Triebwerk oder eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise, eine Verstelleinheit zum Verschwenken einer Steuerlinse für eine Zylindertrommel. Zum Verschwenken der Steuerlinse ist ein Stellkolben der Verstelleinheit vorgesehen. Dieser ist in einer ersten Richtung mit einem Systemdruck und in einer entgegengesetzten Richtung mit einem Stelldruck beaufschlagbar. Zum Einstellen des Stelldrucks ist ein Ventilkolben vorgesehen, der über einen Proportionalmagneten, insbesondere über einen Stößel des Proportionalmagneten, verstellbar ist. Des Weiteren ist eine Rückkopplungsfeder vorgesehen, die zwischen dem Stellkolben und dem Ventilkolben angeordnet ist. Die Rückkopplungsfeder stützt sich am Ventilkolben mittelbar, insbesondere über einen Federteller, oder unmittelbar ab und beaufschlagt den Stellkolben mit einer Federkraft. Zur Übertragung einer Verschiebebewegung beziehungsweise eines Verschiebewegs zwischen dem Proportionalmagneten, insbesondere zwischen dem Stößel des Proportionalmagneten, und der Rückkopplungsfeder ist ein Hebelmechanismus vorgesehen. Der Proportionalmagnet ist somit bezüglich des Stellkolbens umgelenkt.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass, insbesondere im Vergleich zum eingangs erläuterten Stand der Technik, keine axiale Anordnung der beweglichen Komponenten der Verstelleinheit mehr notwendig ist. Durch den Hebelmechanismus können Achsen der Komponenten, wie beispielsweise Längsachsen der Rückkopplungsfeder und des Proportionalmagneten, flexibel zueinander angepasst werden, da eine mechanische Wirkungskette der Verstelleinheit nicht mehr linear sein muss. Die Anpassung kann dabei derart erfolgen, dass die Schrägachsenmaschine kompakter ausgestaltet ist. Durch die flexiblere Anordnung der bewegbaren Komponenten der Verstelleinheit durch den Hebelmechanismus ist es des Weiteren möglich, diese derart anzuordnen, dass beispielsweise der Proportionalmagnet besser vor Beschädigungen geschützt ist. Insbesondere kann der Proportionalmagnet weg von seiner stirnseitigen Position an einem Gehäuse der Verstelleinheit, insbesondere an einer Abschlussplatte der Verstelleinheit, gemäß dem eingangs erläuterten Stand der Technik positioniert werden. Die kompakte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schrägachsenmaschine führt im Vergleich zum Stand der Technik dazu, dass diese auch bei Maschinen, beispielsweise einem Skid-Steer-Lader, eingesetzt werden kann, bei dem bisher Schrägscheibenmaschinen vorgesehen sind. Somit kann die erfindungsgemäße Schrägachsenmaschine hinsichtlich ihres Bauraums mit den bisher als kompakt geltenden Schrägscheibenmaschinen konkurrieren und hat zusätzlich die Vorteile einer Schrägachsenmaschine, wie einen höheren Wirkungsgrad, insbesondere einen höheren Anlaufwirkungsgrad, und ist kostengünstiger als Schrägscheibenmaschinen.
Vorzugsweise ist eine Längsachse eines Stößels des Proportionalmagneten zur Längsachse des Stellkolbens umgelenkt und somit angewinkelt oder etwa im Parallelabstand zur Längsachse des Stellkolbens. Ist er angewinkelt, so kann er derart zu Verstelleinheit angeordnet werden, dass ein Beschädigungsrisiko vergleichsweise gering ist. Denkbar wäre beispielsweise den Proportionalmagneten etwa um 90° zur Längsachse des Stellkolbens anzuordnen, wodurch er dann von dem Gehäuse beziehungsweise der Abschlussplatte der Verstelleinheit geschützt ist. Ist der Proportionalmagnet etwa parallel oder in einem spitzen Winkel, beispielsweise zwischen 10° und 80°, insbesondere etwa 25°, zur Längsachse des Stellkolbens angeordnet, so führt dies zu einem noch besseren Schutz durch das Gehäuse der Verstelleinheit.
Mit Vorteil ist ein Hebel des Hebelmechanismus zwischen dem Proportionalmagneten und dem Ventilkolben vorgesehen. Somit kann der Ventilkolben auf übliche Weise in der Verstelleinheit angeordnet sein, während dann der Proportionalmagnet zur Bauraumgewinnung und zur sichereren Anordnung angewinkelt werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest der Ventilkolben und der Proportionalmagnet in einem Steuergehäuse der Abschlussplatte der Verstelleinrichtung angeordnet, wodurch diese vormontiert werden können und eine leicht an der übrigen Verstelleinheit montierbare Einheit bilden. Wird zusätzlich der Hebel in dem Steuergehäuse angeordnet, so sind ferner kaum oder keine Änderungen, insbesondere geometrische Änderungen, bei der Abschlussplatte der Verstelleinrichtung notwendig und Anpassungen der Schrägachsenmaschine an einen Bauraum können alleine durch eine Anpassung des Steuergehäuses erfolgen.
Das Steuergehäuse kann vorrichtungstechnisch einfach ausgestaltet sein, indem der Hebel in einer Bohrung des Steuergehäuses angeordnet ist, von der eine Bohrung zur Aufnahme des Ventilkolbens und eine Bohrung zur Aufnahme des Proportionalmagneten abzweigen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung stützt sich die Rückkopplungsfeder an einem Federteller ab, der in Reihe zum Ventilkolben angeordnet und mit diesem verschoben ist. Der Hebel kann dann zwischen dem Ventilkolben und dem Federteller vorgesehen sein. Dies führt dazu, dass der Stößel des Proportionalmagneten und der Ventilkolben etwa koaxial zueinander angeordnet werden können und zu Achsen der übrigen Komponenten, wie beispielsweise des Stellkolbens, angewinkelt sein können.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können der Ventilkolben, der Proportionalmagnet und der Hebel in der Abschlussplatte der Verstelleinrichtung angeordnet sein, wodurch ein Steuergehäuse nicht mehr notwendig ist und somit eine Teilereduktion erfolgt. Der Hebel kann hierbei vorrichtungstechnisch einfach in einer stirnseitig in die Abschlussplatte oder das Steuergehäuse der Verstelleinrichtung eingebrachten Aufnahmenut angeordnet sein, die hin zum Ventilkolben und zur Rückkopplungsfeder offen ist.
Die Längsachsen des Stößels des Proportionalmagneten und des Ventilkolbens können etwa koaxial zueinander und im Parallelabstand oder angewinkelt (was in der Regel den geringsten Bauraum bedarf), insbesondere in einem spitzen Winkel, zur Längsachse des Stellkolbens angeordnet sein, wodurch die Verstelleinheit eine äußerst geringe axiale Länge aufweist.
Eine Drehachse des Hebels kann einfach etwa senkrecht zu einer von der Längsachse des Stößels des Proportionalmagneten und der Längsachse des Stellkolbens aufgespannten Ebene angeordnet sein.
Der Hebel ist vorzugsweise waagenbalkenartig mit zwei parallel zueinander angeordneten Hebelarmen bei paralleler Anordnung von Proportionalmagnet und Ventilkolben oder außermittigen Hebelarmen bei winkliger Anordnung von Proportionalmagnet und Ventilkolben oder scheibenartig beziehungsweise viertelkreisförmig mit etwa zwei senkrecht zueinander angeordneten Hebelarmen ausgebildet. Die waagenbalkenartige Ausbildung des Hebels eignet sich insbesondere bei einer parallelen oder angewinkelten Anordnung von Stellkolben und Proportionalmagnet und die scheibenartige Ausbildung für die etwa senkrechte Anordnung des Proportionalmagneten zum Stellkolben.
Damit ein Verschiebeweg des Stößels des Proportionalmagneten den Verschiebeweg des Federtellers beziehungsweise des Ventilkolbens entspricht, sind die Hebelarme des Hebels etwa gleich lang.
Der Hebel greift vorzugsweise stirnseitig an den Stößel des Proportionalmagneten und stirnseitig an den Ventilkolben oder stirnseitig an den Ventilkolben und stirnseitig an den Federteller an.
Zwischen dem Federteller und dem Ventilkolben kann ein Verbindungsglied vorgesehen sein, an dass sich der Federteller abstützt. Das Verbindungsglied wiederum ist mit einer Federkraft einer einstellbaren Feder gegen den Ventilkolben oder den Hebel gespannt.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
1 in einem Längsschnitt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Schrägachsenmaschine im Bereich ihrer Verstelleinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 in einem Längsschnitt einen Ausschnitt der Verstelleinheit der Schrägachsenmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
3 in einem Längsschnitt einen Ausschnitt der Verstelleinheit der Schrägachsenmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Gemäß 1 hat eine Schrägachsenmaschine 1 eine Verstelleinheit 2 für eine Steuerlinse 4. Schrägachsenmaschinen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, weswegen im Folgenden nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente erläutert sind und für weitere Informationen beispielsweise auf die eingangs genannte Druckschrift DE 196 53 165 C1 verwiesen wird.
Über die Steuerlinse 4 wird eine Zylindertrommel 6 der Schrägachsenmaschine 1 zur Einstellung eines Hubraums verschwenkt. Die Zylindertrommel 6 ist in der 1 nur abschnittsweise dargestellt und weist eine Vielzahl von in einem Kolbenraum 8 geführten Kolben 10 auf. Die Steuerlinse 4 ist zusammen mit der Zylindertrommel 6 über die Verstelleinheit 2 entlang einer Gleitfläche 12 verschiebbar.
Die Verstelleinheit 2 weist einen Stellkolben 14 auf, der in einer in einer Abschlussplatte 15 als Stufenbohrung ausgebildeten Stellkolben-Bohrung 16 gleitend geführt ist. Über einen Stellzapfen 18 ist der Stellkolben 14 mit der Steuerlinse 4 verbunden, wobei der Stellzapfen 18 in eine Querbohrung des Stellkolbens 14 eingesetzt ist. Der Stellkolben 14 hat einer erste ringförmige in Richtung des Stellzapfens 18 weisende Steuerfläche 20 und stirnseitig eine zweite von der ersten Steuerfläche 20 wegweisende größere Steuerfläche 22. Die ringförmige Steuerfläche 20 begrenzt einen Ringraum, der, falls die Schrägachsenmaschine 1 als Axialkolbenpumpe eingesetzt ist, mit einer Hochdruckleitung der Schrägachsenmaschine 1 verbunden ist, wodurch die Steuerfläche 20 mit einem Förderdruck beaufschlagbar ist. Die zweite Steuerfläche 22 begrenzt einen Druckraum 24, über den diese mit einem Stelldruck beaufschlagbar ist. Der Stelldruck im Druckraum 24 ist über ein Steuerventil 26 einstellbar. Dieses hat hierzu einen Ventilkolben 28, der durch einen Stößel 32 eines Proportionalmagneten 30 axial verschiebbar ist. Der Stößel 32 greift hierzu an eine Stirnseite des Ventilkolbens 28 an.
Das Steuerventil 26 hat einen mit der Hochdruckleitung der Schrägachsenmaschine 1 verbundenen Anschluss 34 und einen mit dem Druckraum 24 verbundenen Anschluss 36. Bei Beaufschlagung des Ventilkolbens 28 mit dem Stößel 32 wird dieser proportional zu der durch den elektrisch ansteuerbaren Proportionalmagneten 30 vorgegebenen Kraft axial verschoben, so dass der sich an dem Anschluss 36 einstellende Stelldruck in seinem Verhältnis zu dem an dem Anschluss 34 anliegenden Förderdruck der Schrägachsenmaschine 1 zu dem Steuerstrom proportional ist, mit welchem der Proportionalmagnet 30 angesteuert ist. Längsachsen des Ventilkolbens 28 und des Stößels 32 sind etwa koaxial zueinander angeordnet und in einem spitzen Winkel, beispielsweise mit einem Winkel von etwa 25°, zur Längsachse des Stellkolbens 14 angewinkelt, wobei der Ventilkolben 28 und der Proportionalmagnet 30 hierbei hin zum Stellkolben 14 angeordnet sind. Alternativ wäre denkbar, den Proportinalmagneten 30 und den Ventilkolben 28 im Parallelabstand zur Längsachse des Stellkolbens 14 anzuordnen.
Wird der den Proportionalmagneten 30 ansteuernde Steuerstrom erhöht, so wird der Ventilkolben 28 proportional zu dem Steuerstrom gegen eine Rückstellfeder 38 verschoben, die über einen Hebel 40 eines Hebelmechanismus 42 mit dem Ventilkolben 28 in Wirkverbindung steht. Die Rückstellfeder 38 greift an einem Verbindungsglied 44 an, das an dem Hebel 40 kraftschlüssig anliegt, und stützt sich an einem ersten Federteller 46 ab. Über diesen ist die Federkraft der Rückstellfeder 38 einstellbar. Hierzu ist eine Druckfeder 48 vorgesehen, die sich an einer Ringfläche einer Stufe der Stellkolben-Bohrung 16 abstützt und den Federteller 46 in Richtung der Rückstellfeder 38 mit einer Federkraft beaufschlagt. Ein Verschiebeweg des Federtellers 46 in Richtung der auf ihn durch die Druckfeder 48 wirkenden Federkraft ist durch einen im Parallelabstand zum Verbindungsglied in der Abschlussplatte 15 eingeschraubten Gewindebolzen 49 begrenzt.
Zwischen dem Stellkolben 14 und dem mit dem Hebel 40 kraftschlüssig verbundenen Verbindungsglied 44 ist eine Rückkopplungsfeder 50 angeordnet, die an einem an dem Verbindungsglied 44 anliegenden zweiten Federteller 52 angreift. An dem Stellkolben 14 ist eine Sacklochbohrung ausgebildet, die die Rückkopplungsfeder 50 aufnimmt. Aufgrund ihrer relativ niedrigen Federkonstante übt die Rückkopplungsfeder 50 keine nennenswerte Rückstellkraft auf den Stellkolben 14 aus. Die Rückstellkraft wird vielmehr durch den auf die erste Steuerfläche 20 wirkenden Förderdruck der Schrägachsenmaschine 1 bewirkt. Die Rückkopplungsfeder 50 beaufschlagt jedoch den Ventilkolben 28 mit einer gegen die Kraftbeaufschlagung durch den Proportionalmagneten 30 gerichteten Gegenkraft, so dass der auf die zweite Steuerfläche 22 des Stellkolbens 14 wirkende Stelldruck mit zunehmender Verschiebung des Stellkolbens 14 in in der 1 nach oben gerichteter Richtung reduziert wird. Eine axiale Verschiebung des Ventilkolbens 28 in die Gegenrichtung in Folge einer Erhöhung des den Proportionalmagneten 30 ansteuernden Steuerstroms bewirkt eine Erhöhung des an dem Anschluss 36 und in dem mit dem Anschluss 36 verbundenen Druckraum 24 herrschenden Stelldrucks, sodass der Stellkolben 14 folglich in Richtung auf ein geringeres Fördervolumen der Schrägachsenmaschine 1 in in 1 nach oben gerichteter Richtung verschoben wird. Es stellt sich daher ein neues Kräftegleichgewicht bei einer verschobenen Stellkolbenposition des Stellkolbens 14 ein, wobei sich die durch den Stelldruck auf den Stellkolben 14 ausgeübte Stellkraft gegen die durch den in der Hochdruckleitung herrschenden Förderdruck ausgeübten Rücksteuerkraft aufhebt.
Die als Gehäuse der Verstelleinheit 2 dienende Abschlussplatte 15 ist von einem der 1 unteren Plattenseite 55 her mit einer Verschlussplatte 56 verschlossen, in der ein Spülventil 58 vorgesehen ist. Die Verschlussplatte 56 schließt dichtend die Stellkolben-Bohrung 16 von einer Seite her ab und begrenzt den Druckraum 24. An einer zur Plattenseite 55 entgegen gesetzten Plattenseite 60 der Abschlussplatte 15 ist ebenfalls eine Verschlussplatte 59 über ein Schraubverbindung befestigt, wobei in die Verschlussplatte 59 der Gewindebolzen 49 eingeschraubt ist. Von der Plattenseite 60 her ist in die Abschlussplatte 15 eine sich etwa quer zur Stellkolben-Bohrung 16 erstreckende Hebelaufnahme in Form einer Aufnahmenut 61 für den Hebel 40 eingebracht. Diese ist hin zur Stellkolben-Bohrung 16 und zu einer sich angewinkelt zur Stellkolben-Bohrung 16 erstreckenden und gestuft ausgebildeten Durchgangsbohrung 63 geöffnet. In einer ersten Stufe der Durchgangsbohrung ist das Steuerventil 26 von der Plattenseite 60 her eingesetzt. Eine zweite einen geringeren Durchmesser als die erste Stufe aufweisende Stufe hat ein Innengewinde, in das der Proportionalmagnet 30 mit einem Gewindeabschnitt eingeschraubt ist.
Eine Drehachse 62 für den Hebel 40 ist in der Aufnahmenut 61 angeordnet, wobei sich die Drehachse 62 etwa senkrecht zu einer Ebene erstreckt, die von den Längsachsen des Stößels 32 und des Stellkolbens 14 aufgespannt ist. Der waagenbalkenartig ausgebildete Hebel 40 weist etwa zwei gleich lange Hebelarme 65 und 67 auf (gleiche Hebelarme bei paralleler Anordnung von Proportionalmagnet und Ventilkolben; ungleiche Hebelarme bei winkliger Anordnung von Proportionalmagnet und Ventilkolben), wobei der Hebelarm 65 in die Stellkolben-Bohrung 16 und der Hebelarm 67 in die Durchgangsbohrung 63 kragt. Zum Einleiten einer Kraft hat der Hebel 40 an seinem verbindungsgliedseitigem Endabschnitt einen zum Verbindungsglied 44 weisenden Vorsprung 66 und an seinem ventilkolbenseitigen Endabschnitt einen zum Ventilkolben 28 weisenden Vorsprung 70. Beide Vorsprünge 66 und 70 weisen jeweils eine konvexe Außenfläche auf. Der verbindungsgliedseitige Vorsprung 66 taucht in eine stirnseitige Aussparung des Verbindungsglieds 44 ein. Der andere Vorsprung 70 liegt an einer Stirnseite 72 des Ventilkolbens 28 an. Der Verschiebeweg des Ventilkolbens 28 wird über den Hebel 40 auf das Verbindungsglied 44 übertragen. Da die Hebelarme 65, 67 des Hebels 40 im Wesentlichen gleich sind, bleibt auch der Verschiebeweg auf beiden Seiten des Hebels 40 im Wesentlichen gleich. Übersteigen die Federkräfte der Rückkopplungsfeder 50 und der Rückstellfeder 38 die Kraft des Proportionalmagneten so wird der Ventilkolben 28 dann über den Hebel 40 in seine Grundposition verschoben.
Die Aufnahmenut 61 mit dem darin angeordneten Hebel 40, die Stellkolben-Bohrung 16 und die Durchgangsbohrung 63 werden dann durch die sich etwa senkrecht zur Achse der Stellkolben-Bohrung 16 erstreckenden Verschlussplatte 59 dichtend verschlossen.
Die Anordnung des Hebelmechanismus 42 führt dazu, dass die beweglichen Komponenten der Verstelleinheit 2 im Unterschied zum Stand der Technik nicht mehr koaxial angeordnet werden müssen. Durch den Hebel 40 können das Steuerventil 26 und der Proportionalmagnet 30 in Parallelabstand zum Stellkolben 14 angeordnet werden. Die Abschlussplatte 15 ist hierzu etwa L-förmig ausgebildet mit einem sich von der Zylindertrommel 6 weg erstreckenden Plattenabschnitt 74, in dem die Durchgangsbohrung 63 ausgebildet ist, und dessen axiale Länge etwa ein Drittel der axialen Länge der übrigen Abschlussplatte 15 beträgt. Der Proportionalmagnet 30 ist mit seinem Gewindeabschnitt in die Stufenbohrung 63 von einer zur Plattenseite 60 abweisenden Plattenseite 76 des Plattenabschnitts 74 her eingeschraubt und liegt dichtend an der Plattenseite 76 an. Das Steuerventil 26 ist etwa auf gleicher axialer Höhe wie das Verbindungsglied 44 angeordnet und der Proportionalmagnet 30 erstreckt sich axial gesehen etwa auf Höhe der Rückkopplungsfeder 50. Der Proportionalmagnet 30 kragt somit von der Plattenseite 76 entlang einer von der Zylindertrommel 6 wegweisenden Plattenaußenmantelfläche 80 etwa in Richtung zur unteren Verschlussplatte 56 und endet etwa auf halber axialer Höhe der Abschlussplatte 54.
Durch die Anordnung des Proportionalmagneten 30 und des Steuerventils 26 der Verstelleinheit 2 gemäß 1 ist diese im Vergleich zum Stand der Technik äußerst kompakt ausgebildet, da eine axiale Erstreckung der Abschlussplatte 15 wesentlich geringer ist. Des Weiteren ist der Proportionalmagnet 30 durch die benachbarte Anordnung zur Plattenmantelfläche 80 der L-förmigen Abschlussplatte 15 von mehreren Seiten her vor äußeren Krafteinflüssen durch diese Abschlussplatte 15 geschützt.
Die kompakte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstelleinheit 2 in ihrer Längsrichtung ist durch die in der 1 eingezeichnete Länge l ersichtlich. Diese kann beispielsweise von der Ringfläche der Stufe der Stellkolben-Bohrung 16, an der sich die Druckfeder 48 abstützt, bis zum äußersten Ende der Verstelleinheit 2 in deren Längsrichtung gesehen auf Seiten der Verschlussplatte 59 etwa 70mm betragen. Im Stand der Technik ist diese Länge bei einer vergleichbaren Größe der Schrägachsenmaschine aus dem Stand der Technik mit der erfindungsgemäßen deutlich größer und beträgt beispielsweise 160mm.
In der 2 ist eine Abschlussplatte 82 der Verstelleinheit der Schrägachsenmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel abschnittsweise dargestellt, an die im Unterschied zur vorhergehenden Ausführungsform ein separates Steuergehäuse 83 über herkömmliche Mittel angebracht ist. In dem Steuergehäuse 83 sind das Steuerventil 26, der Hebel 40 des Hebelmechanismus 42 und der Proportionalmagnet 30 angeordnet. Diese Bauteile sind somit im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel aus 1 nicht in der Abschlussplatte 82 der Verstelleinheit sondern in dem separaten Steuergehäuse 83 angeordnet. Ein weiterer Unterschied ist, dass der Hebel 40 zwischen dem Proportionalmagneten 30 und dem Ventilkolben 28 des Steuerventils 26 angeordnet ist. Somit ist im montierten Zustand der Verstelleinheit nur noch – im Vergleich zur 1 – der Proportionalmagnet 30 versetzt zur Längsachse des Stellkolbens 14, während sich das Steuerventil 26 etwa koaxial zum Stellkolben 14 erstreckt.
Zur Aufnahme des Hebels 40 in dem Steuergehäuse 83 ist in dieses eine Sacklochbohrung 84 von einer Gehäuseseite 86 her eingebracht, die entsprechend der Plattenmantelfläche 80 aus 1 von der Zylindertrommel 6 weg weist. Radial zur Sacklochbohrung 84 erstreckt sich in der 2 nach unten zum Einem eine Stufenbohrung 88, in die das Steuerventil 26 eingesetzt ist und zum Anderen eine Gewindebohrung 90, in die der Proportionalmagnet 30 eingeschraubt ist, wobei sich die Stufenbohrung 88 und die Gewindebohrung 90 etwa im Parallelabstand zueinander erstrecken. Der Hebel 40 ist mit der Drehachse 62 in der Sacklochbohrung 84 gelagert und erstreckt sich mit seinen Hebelarmen 65 und 67 zur Stufenbohrung 88 beziehungsweise zur Gewindebohrung 90. Die Hebelarme 65 und 67 sind etwas länger als im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ausgestaltet. Der Hebelarm 65 liegt mit seinem Vorsprung 66 an einer Stirnseite 91 des Ventilkolbens 28 und der Hebelarm 67 liegt mit seinem Vorsprung 70 stirnseitig am Stößel 32 des Proportionalmagneten 30 an. Ein Durchmesser der Sacklochbohrung 84 ist so gewählt, dass der Hebel 40 beim Verschwenken nicht an einer Innenmantelfläche der Sacklochbohrung 84 in Anlage gelangt. Die Sacklochbohrung 84 ist von einem Verschlusselement 92 verschlossen.
Der Proportionalmagnet 30 erstreckt sich entlang der Abschlussplatte 82 etwa im Parallelabstand zum Stellkolben 14, wodurch er umfassend durch das Steuergehäuse 83 und die Abschlussplatte 82 der Verstelleinheit 2 geschützt ist.
Das Steuergehäuse 83 hat auf ihrer zur Abschlussplatte 82 weisenden Unterseite 128 einen etwa kreiszylindrischen Vorsprung 130, der dichtend in die Stellkolben-Bohrung 16 der Abschlussplatte 82 eintaucht.
Des Weiteren ist in dem Steuergehäuse 83 der Gewindebolzen 49 angeordnet.
Gemäß 3 ist der Proportionalmagnet 30 mit seiner Längsachse etwa senkrecht zur Längsachse des Ventilkolbens 28 des Steuerventils 26 in einem Steuergehäuse 94 angeordnet. Von einer Gehäuseseite 96 des Steuergehäuses 94 her ist eine Aufnahmebohrung 98 mit einem Gewindeabschnitt eingebracht, in die der Proportionalmagnet 30 eingeschraubt ist. Die Gehäuseseite 96 weist hierbei von einer nicht dargestellten Zylindertrommel weg. Von einer zum nicht dargestellten Stellkolben weisenden Unterseite des Steuergehäuses 94 her ist eine Stufenbohrung 100 mit einer ersten und einer einen kleineren Durchmesser aufweisenden zweiten Stufe ausgebildet, wobei das Steuerventil 26 von der Unterseite her in die erste Stufe eingesetzt ist. Des Weiteren ist eine Zugangsbohrung 104 vorgesehen, die von einer vom nicht dargestellten Stellkolben wegweisenden Oberseite 102 des Steuergehäuses 94 her eingebracht ist. Eine Längsachse der Zugangsbohrung 104 ist hierbei zu einer Längsachse der Stufenbohrung 100 hin in Richtung der Aufnahmebohrung 98 versetzt. Die Zugangsbohrung 104 hat einen größeren Durchmesser als die zweite Stufe der Stufenbohrung 100, wobei sich die Mantelflächen der zweite Stufe und der Zugangsbohrung in Axialrichtung gesehen berühren. In einer Bohrungsverschneidung 106 der Aufnahmebohrung 98, der Stufenbohrung 100 und der Zugangsbohrung 104 ist ein Hebel 108 eines Hebelmechanismus 110 angeordnet, der etwa viertelkreisförmig ausgestaltet ist. Hebelarme 112 und 114 des Hebels 108 sind im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet und weisen eine im Wesentlichen gleiche Länge auf. Der Hebelarm 112 hat einen am Ventilkolben 28 anliegenden Vorsprung 116 und erstreckt sich in der in 3 gezeigten Stellung etwa senkrecht zur Längsachse des Ventilkolbens 28. Der andere Hebelarm 114 hat einen am Stößel 32 des Proportionalmagneten 30 anliegenden Vorsprung 118 und erstreckt sich in der in 3 gezeigten Stellung senkrecht zur Längsachse des Stößels 32. Eine Drehachse 120 des Hebels 108 ist etwa zwischen der Aufnahmebohrung 98 und der Stufenbohrung 100 vorgesehen. Hierzu ist vom Verschneidungsbereich 106 her ein im Querschnitt gesehen bogenförmiger Schlitz 122 in das Steuergehäuse 94 eingebracht, in dem die Drehachse 120 angeordnet ist, und in den der Hebel 108 abschnittsweise eingesetzt ist. Der Hebel 108 ist somit in dem Schlitz 122 verschwenkbar gelagert und kragt von dem Schlitz 122 aus mit seinen Hebelarmen 112 und 114 in die Bohrungsverschneidung 106. Ein Durchmesser der Zugangsbohrung 104 ist derart gewählt, dass über diese der Hebel 108 in das Steuergehäuse 94 einsetzbar ist.
Durch die Anordnung des Proportionalmagneten 30 gemäß der 3 ist dieser durch das Steuergehäuse 94 geschützt. Des Weiteren ist die axiale Erstreckung der nicht dargestellten Abschlussplatte im Vergleich zum Stand der Technik äußerst gering.
Offenbart ist eine Schrägachsenmaschine mit einer Verstelleinheit zum Verschwenken einer Steuerlinse für eine Zylindertrommel. Die Steuerlinse ist über einen Stellkolben der Verstelleinheit verschwenkbar, der in einer Richtung mit einem Systemdruck und in einer entgegengesetzten Richtung mit einem über einen von einem Proportionalmagneten verstellbaren Ventilkolben einstellbaren Stelldruck beaufschlagbar ist. Der Stellkolben ist mit einer Federkraft einer sich am Ventilkolben abstützenden Rückkopplungsfeder beaufschlagt, womit der Ventilkolben und der Stellkolben mechanisch in Wirkverbindung stehen. Der Proportionalmagnet ist bezüglich des Stellkolbens umgelenkt, wobei die Umlenkung durch einen Hebelmechanismus erfolgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19653165 C1 [0002, 0026]

Claims

Hydraulische Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise mit einer Verstelleinheit (2) zum Verschwenken einer Steuerlinse (4), wobei die Steuerlinse (4) über einen Stellkolben (14) der Verstelleinheit (2) verschwenkbar ist, der in einer Richtung mit einem Systemdruck und in einer entgegengesetzten Richtung mit einem über einen von einem Proportionalmagneten (30) verstellbaren Ventilkolben (28) einstellbaren Stelldruck beaufschlagbar ist, wobei der Stellkolben (14) entgegen den auf ihn wirkenden Stelldruck mit einer Federkraft einer sich am Ventilkolben (28) abstützenden Rückkoppelungsfeder (50) beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung eines Verschiebewegs zwischen dem Proportionalmagneten (30) und der Rückkoppelungsfeder (50) ein Hebelmechanismus (42) vorgesehen ist.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, wobei eine Längsachse eines Stößels (32) des Proportionalmagneten (30) angewinkelt oder etwa im Parallelabstand zur Längsachse des Stellkolbens (14) ist.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Längsachse des Stößels (32) des Proportionalmagneten (30) etwa um 90° oder etwa um 25° zur Längsachse des Stellkolbens (14) angewinkelt ist.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Hebel (40; 108) des Hebelmechanismus (42, 110) zwischen den Proportionalmagneten (30) und dem Ventilkolben (28) vorgesehen ist.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 4, wobei der Ventilkolben (28), der Proportionalmagnet (30) und der Hebel (40; 108) in einem Steuergehäuse (83; 94) einer Abschlussplatte (82) der Verstelleinheit (2) angeordnet sind.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 5, wobei der Hebel (40; 108) in einer Bohrung (84; 104) des Steuergehäuses (83; 94) angeordnet ist, von der eine Bohrung (88; 100) zur Aufnahme des Ventilkolbens (28) und eine Bohrung (90; 98) zur Aufnahme des Proportionalmagneten (30) abzweigen.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Rückkopplungsfeder (50) an einem Federteller (52) abstützt, der in der Reihe zum Ventilkolben (28) angeordnet und mit diesem verschiebbar ist, wobei der Hebel (40) zwischen dem Ventilkolben (28) und dem Federteller (52) vorgesehen ist.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 7, wobei der Ventilkolben (28), der Proportionalmagnet (30) und der Hebel (40) in der Abschlussplatte (54) der Verstelleinheit (2) angeordnet sind.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Hebel (40) in einer Aufnahmenut (61) der Abschlussplatte (54) der Verstelleinheit (2) angeordnet ist.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Längsachse des Stößel (32) des Proportionalmagneten (30) und des Ventilkolbens (28) etwa koaxial zueinander und im Parallelabstand oder angewinkelt zur Längsachse des Stellkolbens (14) angeordnet sind.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Drehachse (62; 120; 124) des Hebelmechanismus (42; 10) etwa senkrecht zu einer von der Längsachse des Stößels (32) des Proportionalmagneten (30) und der Längsachse des Stellkolbens (14) aufgespannten Ebene angeordnet ist.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hebel (40; 108; 126) waagenbalkenartig oder scheibenartig ausgebildet ist.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hebelarme (65, 67; 112, 114) des Hebels (40; 108) des Hebelmechanismus (42; 110) etwa gleich lang sind.
Hydraulische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei der Federteller (52) sich an einem Verbindungsglied (44) abstützt, das mit einer Federkraft einer einstellbaren Feder (38) gegen den Ventilkolben (28) oder den Hebel (40) gespannt ist.