DE1908234C3 - Hebelgestänge zum stufenlosen Einstellen des Hubvolumens von Druckflüssigkeits-Axialkolbenpumpen und -motoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hebelgestänge zum stufenlosen Einstellen des Hubvolumens von Druckflüssigkeits-Axialkolbenpumpen und -motoren gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Hebelgestänge dieser Art (US-PS 32 12 263) ist am einen Ende des Steuerhebels über ein Lager ein Zwischenhebel angelenkt, der seinerseits mit dem Schwenkkörper gekoppelt ist. Diese aneinandergekoppelten Hebel sind erforderlich, um die Kreisbogenbewegung des Anlenkpunktes des Schwenkkörpers um dessen Schwenkachse ausgleichen zu können. Ferner muß die Achse des Steuerkolbcns in der Schwenkebene des Schwenkkörpers liegen. Dieses Rückführungsgestänge baut auf Grund seiner Hebellängen und der erforderlichen Gelenkanzahl verhältnismäßig groß. Außerdem ergibt die Bedingung, daß die Achse des Steuerkoibens in der Schwenkebene des Schwenkkörpers liegen muß, eine sperrige Bauweise. Weiter ist bei der Montage und der Fertigung darauf zu achten, daß die bewegten Teile, vom Steuerkolben bis zum Schwenkkörper, genau ausgerichtet sind, um ein Verklemmen im Gestänge zu verhindern, was bei den auftretenden Fertigungstoleranzen schwierig ist. Schließlich ergeben die sich addierenden Spiele der benötigten Gelenke Ungenauigkeiten, die eine genaue Pumpen- oder Motorenverstellung beeinträchtigen.

Bei einer weiteren bekannten Axialkolbenpumpe _S5 (OE-PS 2 67 272) erfolgt deren Verstellung mit Hilfe eines Steuerventils, dessen Ventilkörper eine schräg verlaufende Anschlagfläche aufweist und auf einer mit dem Schwenkkörper verbundenen Rückführungswelle axial geführt ist. In Drehrichtung ist der Ventilkörper auf der Rückführungswelle mittels einer Feder gesichert. Die axiale Verstellung des Ventilkolbens zur Freigabe des Druckmittels zum Verstellzylinder für die Betätigung des Schwenkkörpers erfolgt von einem mit einem Anschlagbolzen versehenen axial fixierten <j₅ Drehknopf. Da der Ventilkörper mit seiner schräg verlaufenden Anschlagflüche von einer Druckfeder an dem Anschlagbolzen in Kraftschluß gehalten wird, wird bei einer Drehung des Drehknopfes der auf der Rücklührungswellc drehgesicherte Ventilkörper auf let/.terer axial verschoben und damit die Verbindung der Druckmittelquelle mit dem Verstellzylinder hergestellt. Die hierbei bewirkte Verschwenkung des Schwenkkörpers wird über die Rückführungswelle auf den Ventilkörper weitergeleitet, der sich nunmehr wieder in seine Ausgangsstellung auf der Rückführüngswelle axial verschiebt.

Diese verhältnismäßig kompakt bauende Pumpenverstellung bedingt durch ihre ortsgebundene Anordnung eine zusätzliche Verbreiterung der Pumpe bzw. des Motors an deren bzw. dessen breitesten Stelle. Ferner ist mit dieser Verstellung ebenfalls nur eine geringe Einstellgenauigkeit zu erzielen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die das Kopplungsglied zwischen Rückführungswelle bildende Feder mit verhältnismäßig großem Spiel U> die entsprechende Führungsnut im Ventilkörper eingepaßt werden muß, da die bei der Fertigung auftretenden Winkelfehler zwischen der Aufnahmenut in der Rückführungswelle für die Feder und die Führungsnut im Ventilkörper zu berücksichtigen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem Hebelgestänge der eingangs genannten Art, die Anzahl der Hebel und Gelenke unter Beachtung einer raumsparenden Ausbildung des Rückführungsgestänges zu verringern.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß das Hebelgestänge von einem in der Hebellänge veränderlichen Steuerhebel gebildet ist, dergestalt, daß er mit dem längenveränderlichen Ende über ein sphärisches Lager mit einem am Schwenkkörper befestigten Anlenkzapfen gekoppelt ist.

Durch die Einsparung eines Hebels und eines Gelenks im Rückführungsgestänge ist die Bewegung des Gestänges nicht an eine Ebene gebunden, wie beispielsweise bei der US-PS 32 12 263, sondern räumlich geworden. Fertigungstoleranzen der einzelnen Maschinenteile gleichen sich daher aus und eine Behinderung der Verstellbewegung tritt nicht auf. Die Verstellung der Pumpe genauer als mit dem bekannten HeDelgestänge. Außerdem läßt sich das Kugelgelenk auch genauer fertigen als Walzengelenke.

Damit in das Rückführungsgestänge eingegriffen werden kann, ist die dreidimensionale Bewegung des Steuerhebels von einem kugelgelenkigen Lager im Drehpunkt aufgenommen, das in einem gabelförmigen Schwenkhebe! der Anstellvorrichtung gleitet.

Aufbau und Wirkungsweise der Erfindung werden an Hand der beispielsweise erstellten Zeichnungen nach A b b. 1 bis 3 wie folgt beschrieben, wobei

A b b. 1 einen Schnitt durch eine Schiefscheiben-Axialkolbeneinheit,

A b b. 2 einen Schnitt durch die horizontale Verstellkolben- und Servoventilebene entsprechend dem Schnittverlauf I-I in A b b. 1 und

A b b. 3 einen Vertikalschnitt 11-11 in A b b. 2 zeigt.

Zur Einstellung des Hubvolumens wird der Schwenkkörper 1 (Abb. 1) durch den Verstellkolben 2 des Verstellzylinders über die Kolbenstange 3 verstellt, wobei der Verstellkolben 2 als Differentialkolben ausgebildet ist.

Während die kleinere Kreisringfläche 4 des Verstellkolbens 2 ständig unter einem hydrostatischen Druck steht, wird die größere Kreisfläche 5 nach Bedarf mit dem gleichen hydrostatischen Druck beaufschlagt oder sie wird druckentlastet, so daß jeweils eine Verstellung

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in Richtung der größeren Kolbenkraft erfi;

Zur Vermeidung von schädlichen Querkriiftcn und zur Verhinderung des Kippens des Verstellkolbens 2 ist der Winkel des Ausschlages der Kolbenstange 3 durch eine entsprechend große Entfernung der Lagerstellen der Kolbenstange 3 zwischen df m Schwenkkörper und dem Verstellkolben 2 klein gehalten, wobei der Anlenkpunkt der Kolbenstange 3 im Verstellkolben 2 im Bereich der Kolbenführung im Zylinder liegt 'A b b. 2).

Durch die Verstellung des Verstellkolbens wird der Schwenkkörper 1 um seine Schwenkachse S geschwenkt. In der gezeichneten Ausschwenkung der Stellung A hat die Axialkolbeneinheit ihr größtes Hubvolumen, Findet nun eine Verstellung in Richtung B statt, so verkleinert sich das Hubvolumen bis es in Stellung ßden Wert »Null« erreicht.

Wird weiter in Richtung C verstellt, so findet eine Umkehrung der Hubverhältnisse statt, wobei Zufluß- und Abflußseite der Axialkolbeneinheit vertauscht werden, um im Punkt C wieder das Maximum des Hubvolumens zu erreichen.

Die Steuerung des Verstell.iylinders erfolgt über ein Steuerventil. Die A b b. 2 zeigt einen Schnitt durch die horizontale Versiellkolben- und Steuerventilebene. Die Zuführung der Druckflüssigkeit für die Steuerung erfolgt über den Kanal 6. Sie kann sowohl dem Hauptkreis, wie auch einem Steuerkreis entnommen werden.

Über den Ringkanal 7 und den Kanal 8 wird sie dem Ringkanal 9 des Steuerventils zugeleitet, der somit unter dem Druck der Steuerflüssigkeit steht. Der Ringkanal 10 ist dagegen über den Kanal 11 stets mit dem drucklosen Abfluß zum Tank verbunden.

In der gezeichneten Stellung hat die Axialkolbeneinheit ihr größtes Hubvolumen. Wird nun der an dem Schwenkkörper 1 und das Steuerventil verbindende Steuerhebel 12 angebrachte Drehpunkt D über den Schwenkhebel 23 in Richtung £ bewegt, so wird, da der Mittelpunkt des sphärischen Lagers 13 am Anlenkzapfen 14 vorerst einen Fixpunkt bildet, der Steuerkolben 15 des Steuerventils nach rechts verschoben. Überfährt die Steuerkante des Steuerkolbens 15 die Gehäuse-Steuerkante 16, so wird der Zylinderraum 17 über den Kanal 18 und den Ringkanal 19 mit dem drucklosen Abfluß zum Tank verbunden. Da nun der Flüssigkeitsdruck im Zylinderraum 17 zusammenbricht, bringt die kleinere Kreisringfläche 4 des Verstellkolbens 2 die größere Kraft auf und verschiebt den Verstellkolben 2 nach rechts. Hierbei verstellt sich der Schwenkkörper 1 in Richtung B (Abb. 1). Gleichzeitig verschiebt sich auch der Mittelpunkt des sphärischen Lagers 13 nach rechts. Da nun der Drehpunkt Deinen Fixpunkt bildet, wird der Steuerkolben 15 des Steuerventils wieder nach links in seine ursprüngliche Lage gezogen.

Wenn die Steuerkante 16 im Gehäuse wieder abgeschlossen ist, ist die Verstellung des Schwenkkörper:, 1 beendet. Die Axialkolbeneinheit hat sich auf ein Hubvolumen eingestellt, das der jetzigen Lage des Drehpunktes Dentspricht.

Wird der Drehpunkt Düber den Schwenkhebel 23 in Richtung F verschoben, so wird zunächst der Steuerkolben 15 des Steuerventils nach links bewegt und damit die Steuerkante 20 des Gehäuses geöffnet. Dadurch wird die Druckflüssigkeit aus dem Ringkanal 9 über den Ringkanal 19 und Kanal 18 dem Zylinderraum 17 zugeleiiet, so daß sich hier der volle Steuerdruck aufbauen kann. Da die Kreisfläche 5 etwa doppelt so groß ist, wie die Kreisringfläche 4 am Verstellkolben 2, bringt diese die größere Kraft auf und verschiebt den Verstellkolben 2 nach links. Dadurch bewegt sich der Schwenkkörper 1 so lange in Richtung A, bis die Steuerkante i!0 des Gehäuses auf die bereits beschriebene Art wieder abgeschlossen wird oder der Verstellkolben 2 seine Endlage erreicht, wodurch die Begrenzung der Ausschwenkung des Schwenkkörpers 1 gegeben ist.

Ca, wie bereits beschrieben, das Spiel in den Gelenken des Hebelmechanismusses zur Rückführung des Steuerkolbens einen schädlichen Einfluß auf die Verstellgenauigkeit ausübt, wurde hier das konstruktive Problem mit nur einem Hebel, nämlich dem Steuerhebel 12 und nur zwei Gelenkstellen 13,21 gelöst.

Um den bei der Verstellung erforderlichen Längenausgleich vornehmen zu können, wurde das Gelenk 13 als sphärisches Lager ausgebildet, bei dem sich die Kugel am Anlenkzapfen 14 in einer Bohrung 22 des Steuerhebels 12 hin- und herschieben kann. Weiterhin wurde der Steuerhebel 12 mit einem als Festlager ausgebildeten Walzengelenk 21 an den Steuerkolben 15 angelenkt. Da nun bei der Verstellung des Schwenkkörpers 1 der Anlenkzapfen 14 und damit auch das sphärische Lager 13 einen Kreisbogen um die Schwenkachse 5 beschreiben, macht der Steuerhebel 12 gleichzeitig eine dreidimensionale Bewegung, die von einem sphärischen Lager aufgenommen werden muß, wenn keine Verklemmung auftreten soll.

Die Ausbildung des sphärischen Lagers wurde dadurch gelöst, daß gleichzeitig ein Schwenken des Steuerhebels; 12 um die Längsachse des Walzengelenkes 21 und eine Verdrehung des Steuerkolbens 15 in seiner Bohrung erfolgen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hebelgestänge zum stufenlosen Einstellen des Hubvolumens von Druckflüssigkeits-Axialkolbenpumpen und -motoren, das mit einem mit Rückführung gesteuerten Steuerventil und mit einer hydraulisch beaufschlagten Versiellvorrichtung. die die Schwenklage des Schwenkkörpers festlegt, gekoppelt und über ein in einer Ebene verschwenkbares Lager mit dem Steuerkolben des Steuerventils verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelgestänge von einem in der Hebellänge veränderlichen Steuerhebel (12) gebildet ist, dergestalt, daß er mit dem längenveränderlichen Ende über ein sphärisches Lager (13, 22) mit einem am Schwenkkörper (1) befestigten Anlenkzapfen (14) gekoppelt ist.

2. Hebelgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dreidimensionale Bewegung des Steuerhebels (12) von einem kugelgelenkigen Lager im Drehpunkt (D) aufgenommen ist, das in einem gabelförmigen Schwenkhebel (23) der Anstellvorrichtung gleitet.

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