DE2900755A1 - Hydraulische vorrichtung - Google Patents

Description

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8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE «3

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Hydraulische Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Vorrichtung. Die Erfindung bezieht sich dabei allgemein auf das Gebiet der elektrohydraulischen Steuermechanismen für eine hydraulische Einrichtung mit variabler Verstellung, wie sie bei hydrostatischen übermittlern verwendet werden.

Hydraulische Pumpen und Motoren mit variabler Verstellung werden häufig als kompakte zuverlässige und bequeme Mittel zur gesteuerten übertragung der Antriebswellenleistung verwendet. Solche hydrostatische Einrichtungen finden Anwendung bei Kraftfahrzeugen und anderen Anlagen, landwirtschaftlichen Geräten, Förderanlagen, Seeschiffen, Werkzeugmaschinen, Gartentraktoren und Hobbyfahrzeugen.

Gewöhnlich wird die Pumpe mit variabler Verstellung von einer Kraftquelle, z.B. einem Diesel- oder Benzinmotor, einer Turbine oder einem Elektromotor angetrieben. Flexible hydraulische Leitungen oder Schläuche verbinden den Pumpenausgang mit einem

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Hydraulikmotor/ der das betreffende Gerät antreibt.

Bislang erfolgte bei manchen Anwendungsfällen die Pumpenver— stellung durch einen Handhebel in dem gesamten Bereich von Null bis maximaler Strömung in beiden Richtungen. Hierdurch, erhält man ein unendlich variables Übertragungsverhältnis auf die zu bewegende Last von voller Vorwärtsgeschwindigkeit bis zu voller Rückwärtsgeschwindigkeit ohne Vorsehen von einer Kupplung, einem mechanischen Getriebe oder anderen funktions— mäßig äquivalenten Mechanismen.

Bei einer solchen Anordnung kann der Hydraulikmotor bequem an der zu bewegenden Last angeordnet werden, während sich die Pumpe nahe der Antriebsquelle befindet. Das übersetzungsverhältnis läßt sich rasch durch bloße Betätigung des Steuerhebels ohne Gefahr für Pumpe oder Motor verändern. Im Stand ist ein Vollast-Drehmoment verfügbar und zu sämtlichen Zeiten kann eine optimale Motordrehzahl beibehalten werden.

Bei einem bekannten hydrostatischen Antrieb handelte es sich bei der Pumpe um eine Kolbenpumpe mit variabler Verstellung und einer schwenkbaren Taumelscheibe, die die Hublänge des Pumpenkolbens bestimmt. Der Winkel dieser Taumelscheibe wurde durch einen von der Bedienungsperson manuell gesteuerten Hebel verstellt. Dieser veränderte die Lage eines Steuerventils«, welches die Strömung zu einem Steuerkolben verändert, der den Winkel der Taumelscheibe entsprechend positioniert, um dadurch die Geschwindigkeit der Last auf den gewünschten Wert einzustellen. Häufig wurden eine Reihe von Hebeln, Schieberstangen, Kurbelwellen und. Kabel verwendet, um den von der Bedienungsperson betätigten Steuerhebel mit dem Hubmechanismus der Pumpe zu verbinden.

Um diese mechanische Verbindung zwischen Bedienungsperson und hydrostatischer Pumpe zu umgehen, wurde ferner ein einfaches

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Potentiometer nahe der Bedienungsperson angeordnet, das gezielt ein elektrisches Befehlssignal an ein elektrohydraulisches Servoventil abgibt, welches das früher verwendete Steuerventil ersetzt. Ein elektrohydraulisches Steuerventil übernimmt hierbei somit die Aufgabe von Steuerhebel und Steuerventil, so daß die Taumelscheibe entsprechend den elektrischen Befehlen verstellt wird. Die Rückführung der Taumelscheibenstellung zum Drehmomentmotor des elektrohydraulischen Servoventils erfolgte entweder mechanisch zum Beispiel durch einen Hebel und eine zwischen Taumelscheibe, dem beweglichen Anker des Drehmomentmotors wirkungsmäßig angeordnete Feder oder elektrisch mittels eines Potentiometers, das wirkungsmäßig zwischen der Taumelscheibe und den Spulen des Drehmomentmotors angeordnet wurde, so daß ein negatives Rückführsignal entsprechend der Stellung der Taumelscheibe erzeugt wurde, welches algebraisch dem elektrischen Befehl aufsummiert wurde-

Die Erfindung schafft demgegenüber eine Rückführverbindung zwischen der schwenkbaren Taumelscheibe und der Ausgangsstufe des elektrohydraulischen Servoventils und nicht wie bisher zwischen der aus dem hydraulischen Verstärker und dem Drehmomentmotor gebildeten Eingangs stufe. Dies wird durch Vorsehen von einem Servoventil erreicht, das eine Ausgangsstufe mit einem Strömungssteuerelement aufweist, welches entsprechend der Winkelbewegung der Taumelscheibe beweglich ist. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Element um ein mit Dosierkanälen oder öffnungen versehenes Element, zum Beispiel eine Hülse, die relativ zu einem zweiten Steuerelement für' die Ausgangs strömung, z.B. einem beweglichen Ventilelement, wie ein von der Hülse umgebener Ventilschieber, beweglich ist. Hierdurch ergibt sich eine mechanische Rückführung vom Pumpenhubmechanismus auf Basis einer Eins—zu—Eins-Nachfolgesteuerung. Wenn zwischen den Steuerelementen für die Ausgangs-* strömung eine relative Verschiebung vorliegt, wird das Hydraulikfluid zum Pumpenhubkolben befördert, um eine relative Verschiebung annähernd an Null zu bewirken.

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Die erfindungsgemäße Anordnung schafft einen vereinfachten mechanischen Rückführmechanismus zwischen der PumpentaumeIscheibe und dem Servoventil, bei dem die Rückführung durch einen einzelnen Hebel erfolgt, so daß auf das Vorsehen von Rückführfedern verzichtet werden kann.

Ein wesentliches Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung von einem vereinfachten mechanischen Rückführmechanismus zwischen der schwenkbaren Taumelscheibe von einer hydraulischen Vorrichtung mit variabler Verstellung und der Ausgangsstufe von einem elektrohydraulischen Servoventil, das die Fluidströmung zum Hubmechanismus steuert. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von einem mechanischen Rückführmechanismus der in Rede stehenden Art, der einen robusten Aufbau hat- Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines mechanischen Rückführmechamismus, der in das Hydraulikfluid eingetaucht werden kann und sich daher ohne Beeinträchtigung seiner Vorteile zusammen mit einem elektrohydraulischen Servoventil nach Art eines trockenen Drehmomentenmotors verwenden läßt, indem der Rückführmechanismus an der nassen Seite von einer flexiblen Sperre bei solchen Bauarten von Servoventilen angeordnet wird, während sich der Motor an der trockenen Seite der Sperre befindet. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von einem mechanischen Rückführmechanismus , der die Schwenkbewegung der Taumelscheibe in eine translatorische Bewegung des mit den Dosierkanälen versehenen Elementes umwandelt und dabei der Winkelverlägerung bei dieser Bewegungsumwandlung Rechnung trägt.

Zusammengefaßt wird durch die Erfindung eine mechanische Rückführung zwischen der Taumelscheibe von einer hydraulischen Einrichtung mit variabler Verstellung und der Ausgangsstufe von einem elektrohydraulischen Servoventil zur Steuerung der Taumelscheibe über einen Gelenkmechanismus geschaffen.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

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Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht von einem elektrohydraulischen Regler in Verbindung mit einer hydrostatischen Pumpe und einem erfindungsgemäß aufgebauten verbesserten Rückführmechanismus, wobei die Pumpe in einer Stellung gezeigt ist, wie sie bei Fehlen von einem elektrischen Signal an den Regler vorliegt.

Figur 2 eine vergrößerte fragmentarische vertikal geschnittene Ansicht im wesentlichen längs der Linie 2-2 in Figur mit Darstellung von einem Lagerzapfen für die nur fragmentarisch und geschnitten dargestellte Taumelscheibe und des elektrohydraulischen nahe dem Lagerzapfen angeordneten Reglers, der hier im Aufriß prinzipiell mit weggebrochenen Teilen wiedergegeben ist, um die Elemente des erfindungsgemäßen mechanischen Rückführitiechanismus zwischen der Taumelscheibe und der Ausgangsstufe des Reglers darstellen zu können.

Figur 3 eine weiter vergrößerte fragmentarische Ansicht von einem Teil der Reglerausgangsstufe und des Rückführmechanismus in dem in Figur 2 weggebrochenen Bereich.

Figur 4 eine fragmentarische vertikale längsgeschnittene Ansicht im wesentlichen längs der Linie 4-4 in Figur 3 mit Darstellung der räumlichen Verhältnisse für die bogenförmige Bewegung des von der mit den Dosierkanälen versehenen Hülse getragenen Rückführarmes.

Figur 5 eine ähnliche fragmentarische vertikale geschnittene Ansicht quer durch den Hülsenrückführarm längs der Linie 5-5 in Figur 3 mit Darstellung der exzentrischen Lage der Armverbindung mit dem schwenkbaren Rückführhebel.

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Figur 6 eine fragmentarische horizontale geschnittene Ansicht im wesentlichen längs der Linie 6-6 in Figur 3 mit Darstellung der aus einer Kugel und einer Ausnehmung bestehenden Verbindung zwischen Rückführhebel und Arm.

Figur 7 eine schematische Darstellung von dem im oberen Teil der Figur 1 gezeigten elektrohydraulischen Regler, wobei der Ventilschieber relativ zur Hülse eine Verschiebung erfahren hat, was zu Anfang bei Anlegen von einem elektrischen Signal am Regler stattfindet, um eine Fluidbewegung des Hubmechanismus zu bewirken, bevor die Taumelscheibe aus ihrer Stellung nach Figur 1 versetzt wird.

Figur 8 eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach Figur 1, wobei jedoch der Zustand der Ausgangsstufe des Reglers nach der abschließenden Versetzung der Taumelscheibe aufgrund des am Regler nach Figur 1 anliegenden elektrischen Signals gezeigt ist.

In der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung werden durchgehend für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Der erfindungsgemäße mechanische Feedback oder Rückführmechanismus ist wie dargestellt wirkungsmäßig zwischen einer Pumpe To mit variabler Verstellung und der Ausgangsstufe von einem elektrohydraulischen Regler Ί1 angeordnet. Pumpe und Regler sind in Figur 1 schematisch wiedergegeben»

Wie dargestellt weist die Pumpe 1o ein stationäres Ge'.'iäuse 12 auf, das einen drehbaren Zylinderblock 13 umgibt _t öer von einer Welle 14 in Drehbewegung versetzt werden kann» Die Meile 14 erhält ihren Antrieb von einer geeigneten nicht gezeigten Kraft-

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maschine oder Kraftquelle. Wie dargestellt besitzt der Zylinderblock ein Paar Pumpenkolben 15, 15, die getrennt an gegenüberliegenden Seiten der Antriebswelle angeordnet sind und jeweils eine Stange 16 aufweisen, die an ihrem äußeren Ende einen Schwenkschuh 18 trägt. Diese Schuhe 18 liegen an einer Taumelscheibe 19, und zwar an gegenüberliegenden Seiten von deren mit 2o angedeuteten Schwenkachse an. Die Taumelscheibe erstreckt sich quer zur Längsachse der Antriebswelle 14. Der Pumpenauslaß strömt durch die· Auslaßpassagen 21, 21, die in geeigneter Weise mit einem nicht gezeigten Hydraulikmotor verbunden sind.

Zum Einstellen der Winkellage der Taumelscheibe 19 um deren Achse 2o sind Einrichtungen vorgesehen. Wie dargestellt umfassen diese Einrichtungen einen Steuerkolben 22 in einem Zylinder 23, der im Pumpengehäuse 12 an einer Seite der Achse 2o vorgesehen ist, und einen ähnlichen Steuerkolben 24 in einem Zylinder 25, der im Pumpengehäuse an der anderen Seite der Achse 2o angeordnet ist. Jeder Kolben 22, 24 besitzt eine Rückzugfeder 26. Die Zylinder 23 und 25 werden hydraulisch durch die Kanäle 27 bzw. 28 versorgt. Ein Hebel 29 verbindet den Kolben 22 mit dem oberen Teil der Taumelscheibe über deren Schwenkachse 2o und ein ähnlicher Hebel 3o verbindet den Kolben 24 mit dem unteren Teil der Taumelscheibe unter deren Achse.

Durch differentielle Steuerung der Strömung des Hydraulikfluids durch die Kanäle 27 und 28 können die Steuerkolben 22 und 24 in ihren zugehörigen Zylindern verstellt werden, um den Winkel der Taumelscheibe 19 zu verändern und damit die Hublänge der Pumpenkolben 15 zu steuern, wodurch die Strömung durch die Pumpenkanäle 21 reguliert wird. Ein derartiger Pumpenhubmechanismus einschließlich der Pumpe selbst ist dem Fachmann bekannt.

Der elektrohydraulische Regler 11 ist in Form von einem elektrohydraulischen Strömungsregelservoventil mit einem hydraulischen Verstärker 31 einer Bauart mit zwei Düsen und . Prallplatte dargestellt. Das Servoventil besitzt ferner eine Ausgangsstufe 32

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mit einem geradlinig beweglichen Ventilschieber 33, wobei die mechanische Rückführung zwischen dem Schieber und der Prallplatte vorgesehen ist. Dieses Servosteuerventil mit mechanischer Rückführung ist in der US Patentschrift 3o23781,auf die damit ausdrücklich Bezug genommen wird, näher wiedergegeben und erläutert.

Hier reicht es aus, darauf hinzuweisen, daß der hydraulische Verstärker 31 eine Prallplatte 34 und ein Paar stationäre Düsen, nämlich die rechte Düse 35 und die linke Düse 36, aufweist. Diesen Düsen wird das unter Druck stehende Fluid aufstromseitig von ihren Auslaßöffnungen von einer nicht gezeigten geeigneten Quelle zugeführt, die außerhalb des Ventilkörpers 37 liegt. Die Zuführung des Druckfluids erfolgt über eine erste Zuführpassage 38, die durch eine Abzweigpassage 39 mit einer darin vorgesehenen Drossel 4o mit der rechten Düse 35 verbunden ist, sowie über eine zweite Zuführpassage 41, die über eine Abzweigpassage 42 rait einer darin vorgesehenen Drossel 43 mit der linken Düse 36 verbunden ist.

Wie dargestellt weist das Servoventil 11 weiter einen Drehmomentmotor 44 mit einem oberen und einem unteren Polstück 45 bzw. 46 auf, wobei die Polstücke unter Bildung von Luftspalten 48 voneinander getrennt sind. In den Luftspalten sind die gegenüberliegenden Enden von einem horizontalen Anker 49 angeordnet. Diesen Polstücken sind nicht gezeigte Permanentmagnete zugeordnet, die ■ die Polstücke polarisieren. Der Anker ist in der Mitte an der vertikal angeordneten Prallplatte 34 befestigt, so daß ein steifes T-förmiges Element vorliegt, das an einer reibungslosen Lagerstelle mit einer bei 5o angedeuteten Achse gehalten wird, wobei die Lagerstelle von einem Biegerohr 51 geschaffen ist, das die Prallplatte in Abstand umgibt. Das untere Ende des Biegerohres 51 ist auf geeigneter Weise abdichtend am Ventilkörper 37 befestigt, und ebenfalls steht das obere Ende dieses Rohres in geeigneter abdichtender Verbindung mit dem Anker-Prallplattenelement. Jeder Arm des Ankers 49 wird wie dargestellt von einer Spule 52 umgeben, so daß bei Erregung mittels eines nicht gezeigten geeigneten Stromkreises in dem Fachmann bekannter

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Weise in den Luftspalten 48 ein elektromagnetisch induziertes Kraftfeld hervorgerufen werden kann, um den Anker 49 an jedem Luftspalt näher an den einen oder anderen Abschnitt der Polstücke anzuziehen und dabei das Anker-Prallplattenelement um die Achse 5o zu verschwenken. Die Spitze der Prallplatte 34 ist zwischen den Düsen 35,36 beweglich angeordnet. Die Düsen richten das Hydraulikfluid gegen die Prallplatte, wonach sich das Hydraulikfluid in einer bei 23 angedeuteten Sumpfkammer sammelt, die mit einem nicht gezeigten Abflußkanal im Ventilkörper 37 verbunden ist.

Die Differentialbewegung der Prallplatte relativ zu den Düsen erzeugt einen Differentialdruck in den Abzweigpassagen 39,42 aufstromseitig von den Auslaßöffnungen dieser Düsen. Dieser Differentialdruck liegt an den Enden des Ventilschiebers 33 an, um dessen geradlinige Bewegung zu steuern. Zu diesem Zweck ist der Ventilkörper 37 wie dargestellt innen so ausgebildet, daß er einen Zylinder 54 schafft, in den ein hülsenförmiges Element 55 gleit- und drehbar angeordnet ist. Jedes Ende des Zylinders 54 ist mit einer ringförmigen Ausnehmung 56 versehen, die das betreffende Ende der Hülse 55 aufnimmt. Jede Ausnehmung bildet.einen Block oder Klotz 58, der in das betreffende Ende der Hülse hineinragt. Die gegenüberliegenden beabstandeten Endflächen dieser Blöcke und der Ventil schieber bilden eine rechte Schieberendkammer 59 und eine linke Schieberendkammer 6o. Die rechte Kammer 59 steht ständig über eine öffnung 61 in der Hülse 55 und eine Passage 62 im Ventilkörper in Verbindung mit der zur rechten Düse 35 führenden Abzweigpassage 39. In gleicher Weise ist an der linken Seite die linke Kammer 6o ständig mit der zur linken Düse 36 führenden Abzweigpassage 42 über eine öffnung 63 in der Hülse 55 und eine Passage 64 im Ventilkörper verbunden.

Die Hülse 55 weist wie dargestellt einen rechten Zuführkanal 65 auf, der an seiher Außenseite ständig mit der rechten Zuführpassage 38 und an seiner Innenseite ständig mit dem ringförmigen Raum 66 zwischen einem rechten äußeren Steuerbund 68 und einem rechten inneren Steuerbund 69 auf der Ventilspindel 33 in Verbindung steht. Die Hülse weist ferner einen linken Zuführkanal

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auf, der an seiner Außenseite ständig mit der linken Zuführpassage 41 und an seiner Innenseite ständig mit dem ringförmigen Raum 71 zwischen einem linken äußeren Steuerbund 72 und einem linken inneren Steuerbund 73 der Ventilspindel in Verbindung steht. Zwischen den Kanälen 65, 7o befindet sich ein Äbflußkanal 74, der an seiner Außenseite ständig in Verbindung mit dem Sumpf 53 und an seiner Innenseite ständig in Verbindung mit dem ringförmigen Raum 75 zwischen den axial in Abstand voneinander befindlichen inneren Steuerbünden 69,73 steht.

Die Hülse 55 enthält ferner wie dargestellt einen rechten Dosierkanal 76 nahe dem rechten inneren Bund 69 und einen linken Dosierkanal 78 nahe dem linken inneren Bund 73. Diese Dosierkanäle stehen ständig mit dem rechten bzw. linken Betätigungskanal 79/ 8o im Ventilkörper 37 in Verbindung. Eine Leitung 81 verbindet wie dargestellt ständig den rechten Betätigungskanal 76 mit dem oberen Zylinderkanal 27 für die Hubverstellung, während eine Leitung 82 den linken Betätigungskanal 78 ständig mit dem unteren Zylinderkanal 28 für die Hubverstellung verbindet.

Um eine mechanische Rückführung zwischen dem Ventilschieber 33 und der Prallplatte 34 vorzusehen, ist ein Federdraht 83 an einem Ende freitragend an der Spitze der Prallplatte befestigt, während sein anderes Ende so gehalten wird, daß es sich im wesentlichen reibungsfrei mit dem Ventilschieber bewegen kann. Zu diesem Zweck trägt das untere Ende des Drahtes 83 eine Kugel 84, die in rollendem Eingriff mit den Wänden von einer Wut 85 steht, welche im Schaft des Ventilschiebers zwischen dessen inneren Bünden 69,73 ausgebildet ist»

Der axiale Abstand zwischen den Böden der ringförmige.ι mungen 56, 56 ist größer als die axiale Länge der Hülse 55„ so daß die Hülse innerhalb ihres vollen axialen Bewegungsspielraumes niemals aufsitzt. Die Ausnehmungen stehen in geeigneter Weise mit

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Abflußöffnungen in Verbindung, deren Anordnung,obwohl nicht dargestellt ist, dem Fachmann bekannt ist, um Leckverluste an Fluid längs der Enden der Hülsen abzuführen.

Die inneren Steuerbünde 69, 73 am Ventilschieber 33^sindzurAb~ flußseite hin unterläppt und zur Druckseite hin überlappt.

Die Unterlappung in Verbindung mit den Rückzugfedern 26 der Steuerkolben ergibt eine positive neutrale Totzone.

Erfindungsgemäß sind mechanische Rückführeinrichtungen wirkungsmäßig zwischen der Taumelscheibe 19 und der Auslaßstufe 32 des elektrohydraulischen Reglers 11 angeordnet. Diese Einrichtungen sind in Figuren 2 bis 6 gezeigt.

Nach Figur 2 weist das Pumpengehäuse 12 an einer Seite eine öffnung 88 auf, die von einem zapfenförmigen Element 89 verschlossen wird, das am Gehäuse durch eine Vielzahl von Maschinenschrauben 9o befestigt ist. An seinem inneren Ende, das nach innen von der Gehäusewand vorsteht, trägt das zapfenförmige Element 89 ein Kegelrollenlager 91, an dem eine Seite der Taumelscheibe 19 gehalten ist. Die andere Seite der Taumelscheibe wird auf ähnliche Weise von einem nicht gezeigten zapfenförmigen Element gehalten, so daß sich die Taumelscheibe um die horizontale Querachse 2o verschwenken läßt.

Der Ventilkörper 37 des Reglers 11 hat eine vertikale flache innere Seitenfläche 92, die an der vertikalen flachen äußeren Oberfläche 93 des zapfenförmigen Elementes 89 anliegt. Geeignete nicht gezeigte Befestigungsmittel dienen zur Verbindung des Ventilkörpers mit dem zapfenförmigen Element.

Eine horizontale Rückführwelle 94 ist in geeigneter Weise fest mit der Taumelscheibe 19 verbunden und erstreckt sich von dieser in Querrichtung konzentrisch zur Achse 2o durch eine Bohrung 95

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im zapfenformigen Element 89. An der Fläche 93 weist die Welle 94 wie dargestellt einen vergrößerten zylindrischen integral angeformten Kopf 96 mit flachen Seiten auf. Etwas inwärtig von der Anlagefläche dieses Kopfes hat die Welle 94 eine ringförmige Nut, in der ein O-Ring 98 zur abdichtenden Eingriffnähme mit der Wand der Bohrung 95 angeordnet ist.

Wie am besten in Figur 3 zu sehen ist, weist die Ventilkörperfläche 92 eine zylindrische Ausnehmung 99 auf, die den Wellenkopf 96 so aufnimmt, daß er darin gedreht werden kann. Der Ventilkörper 37 hat weiter wie dargestellt eine Zugangsöffnung 1oo, die sich von der Basis der Ausnehmung 99 zur Sumpfkammer 53 erstreckt und bei Betrachtung nach Figur 3 horizontal sowie exzentrisch in Bezug auf die Achse 2o liegt. Im wesentlichen ausgerichtet zu der öffnung 1oo ist eine horizontale zylindrische Ausnehmung 1o1 vorgesehen, die teilweise in der Rückführwelle 94 und teilweise in deren Kopf 96 liegt. Ihre mit 1o2 in Figur 5 angedeutete Achse ist vertikal gegenüber der Wellenachse 2o nach, oben um eine Wegstrecke L versetzt, die einen Hebelarm darstellt.

Die Hülse 55 trägt gemäß Figur 3 einen steifen Rückführann 1o3, der von ihr radial nach außen absteht und sich in horizontaler Richtung erstreckt. Das äußere Ende dieses Armes besitzt einen leicht vergrößerten Kopf 1o4 mit kugeliger Oberfläche und einem Durchmesser, der dem der Ausnehmung 1o1 entspricht, so daß der in der Ausnehmung befindliche Kopf die Wand der Ausnehmung berührt. Das innere Ende des Armes 1o3 trägt wie bei 1o5 angedeutet ein Außengewinde und ist in eine Innengewindebohrung 1o6 in der Hülse 55 eingeschraubt. Der Arm weist ferner einen integral angeformten Kragen 1o8 am inneren Ende des Gewindeabschnitts 1o5 auf, der nach der Anordnung des Armes an der Hülse vorzugsweise an zwei bei 1o9, 1o9 angedeuteten Stellen eingekerbt wird, um eine Verdrehung des Armes relativ zur Hülse zu unterbinden.

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Wie in Figur 4 im Querschnitt dargestellt, hat die Zutrittsöffnung 1oo vorzugsweise eine bogenförmige Gestalt, um der Kippbewegung der Hülse 55 um ihre Längsachse Ho (Figur 3) Rechnung zu tragen, die während der Verschiebung der Hülse längs dieser Achse stattfindet. Die vertikale Verlagerung des Rückführarmes 1o3 in der Ebene der Figur 4 auf Grund dieser durch die Drehung der Hülse 55 hervorgerufenen Kippbewegung des Armes ist durch das Bezugszei— chen Y angedeutet. Die Verlagerung Y entspricht einer horizontalen Verschiebung X der Hülse längs ihrer Achse 11o.

Während der vertikalen und horizontalen Lageänderung Y bzw. X muß die kugelige Oberfläche des Kopfes 1o4 eine rollende Bewegung sowohl in Umfangs- als auch Axialrichtung an der zylindrischen Wand der Ausnehmung 1o1 vornehmen. Dies wird hier als Kugel/Ausnehmungseinrichtung bezeichnet, die den Rückführarm 1o3 mit dem Rückführhebel 96 verbindet.

In den schematischen Ansichten nach Figuren 1,7 und 8 ist der Rückführhebel 96 durch die gestrichelte Linie 96', der Rückführarm 1o3 durch die gestrichelte Linie 1o3' und die Kugel/Ausnehmungseinrichtung, die beide verbindet, durch einen Punkt J angedeutet, der diese Verbindungsstelle wiedergibt.

Wirkungsweise

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß die verschiedenen Teile sich zu Anfangs in dem in Figur 1 wiedergegebenen Zustand befinden.

Ferner sei angenommen, daß an den Regler ein Eingangssignal in Form von einem elektrischen Strom an die Spulen 52 des Drehmomentenmotors 44 anliegt. Die Richtung und Größe dieses Stromes ist dergestalt, daß er das T-förmige Anker-Prallplattenelement 49,34 mit einem Drehmoment beaufschlagt, welches dieses Element um die Drehachse 5o bei Betrachtung nach Figur 7 in Uhrzeigerrichtung verdreht, wobei diese Richtung in Figur 7 durch die Pfeile T an-

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gedeutet ist. Diese Dreh- oder Schwenkbewegung bringt die Prallplatte 34 nahe an den Auslaß der linken Düse 3o, während sich die Spitze von der rechten Düse 35 weiter weg bewegt. Dies richtet die Fluidströmung in die linke Schieberendkamraer 6o, während sich die Verbindung der rechten Schieberendkammer 59 mit der Abflußöffnung weiter öffnet. Die Wirkung hiervon ist, daß am Ventilschieber 33 ein Differentialdruck entsteht, der den Ventilschieber hydraulisch nach rechts bewegt. Bei dieser Bewegung des Schiebers wird das untere Ende der Rückführfeder 83 mitgenommen, indem sich die Feder verbiegt, wodurch die Prallplattenspitze von der linken Düse weggezogen wird. Bei weiterer Verlagerung des Schiebers nach rechts erhöht sich die Abbiegung der Rückführfeder, bis die von ihr auf die Prallplatte ausgeübte Kraft ein Moment erzeugt, das das elektrisch induzierte Drehmoment,hervorgerufen durch die Stromzufuhr zum Drehmomentmotor,ausgleicht.Sobald dies eintritt,kehrt die Prallplattenspitze in eine Stellung zwischen den Düsen.zurück, so daß in den Schieberendkammern kein Differentialdruck mehr vorliegt. Mit Beendigung der Antriebskraft auf den Schieber kommt er zum Stillstand und verbleibt in einer verlagerten Stellung (Figur 7) rechts von der Null- oder Mittellage (Figur 1). Somit ist die Schieberverstellung proportional zur Größe des Drehmomentenungleichgewichtes auf das Anker-Pral!plattenelement, das in Beziehung zur Richtung und Größe der Stromzufuhr zum Servoventil steht.

Wenn sich der Schieber 33 nach rechts relativ zur Ventilhülse 55 gemäß Figur 7 verschiebt, legt der linke innere Steuerbund 73 den linken Dosierkanal 78 und der rechte innere Steuerbund 69 den rechten Dosierkanal 76 weiter frei« Das öffnen des linken Kanals 78 bewirkt eine Verbindung zwischen dem linken unter Speisedruck liegenden ringförmigen Raum 71 mit dem linken Betätigungskanal und der zugehörigen Leitung 82«, Die Richtung der Fluidströmung ist durch die Pfeile P wiedergegeben. Die vergrößerte Verbindung zwischen dem rechten Dosierkanal 76 und dem zentralen ringförmigen Raum 75 ermöglicht eine Fluidströmung von der Leitung 81 durch den

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rechten Betätigungskanal 79^ den Kanal 76 und in den Raum 75 zur Abflußstelle. Diese abfließende Fluidströmung ist durch die Pfeile D wiedergegeben.

In Figur 7 wurde angenommen, daß noch keine Nachfolge-Rückführbewegung der Ventilhülse 55 stattgefunden hat/ so daß die Lage der Hülse relativ zum Ventilkörper 37 der in Figur 1 gezeigten entspricht. Mit anderen Worten, der schematische Rückführarm 1o3^f nimmt bei beiden Figuren 1 und 7 die gleiche Stellung relativ zum Ventilkörper ein.

In Figur 8 befindet sich der Servoventilregler in der gleichen Stellung wie bei Figur 7 mit der Ausnahme jedoch, daß die Hülse 55 in eine Null-Stellung relativ zum nach rechts verschobenen Ven— tilschieber 33 zurückgebracht wurde. Dies ist Folge des Omstandes, daß sich die Winkelstellung der Taumelscheibe 19,hervorgerufen durch die Fluidströmung durch die Leitungen 81, 82, wie nachfolgend näher erläutert wird, verändert hat.

Bei Vorliegen einer Strömung durch die Kanäle 76,78 und die Leitungen 81,82 in Richtung der Pfeile P, D führt die Leitung 82 dem Kanal 28 des Pumpengehäuses einen höheren Druck zu als die mit dem Kanal 27 des Pumpengehäuses verbundene Leitung 81 _r die mit dem Abfluß verbunden ist. Dies bewegt den unteren Steuerkolben 24 nach links, wodurch der Hebel 3o und das untere Ende der Taumelscheiben 19 nach links geschoben werden, während das obere Ende der Taumelscheibe den Hebel 29 und den Steuerkolben 22 nach rechts drücken. Die Folge davon ist, daß die Taumelscheibe 19 eine Schwenkbewegung um ihre Achse 2o bei Betrachtung nach Figur 8 in Uhrzeigerrichtung erfährt, wodurch sich ihre Winkelstellung verändert und die Pumpenkolben 15 eine HuHbewegung erfahren. Der Hub und damit der Pumpenauslaß an den Kanälen 21 ist einstellbar, indem sich die Winkelstellung der Taumelscheibe verändert.

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Wenn die Taumelscheibe 19 ihre Stellung von der in Figur 1 gezeigten in die nach Figur ändert, erfährt der Rückführhebel 96' ebenfalls eine Bewegung in Uhrzeigerrichtung um die Drehachse 2o^ wodurch die Verbindungsstelle J nach rechts verschoben wird. Diese Verbindungsstelle ist durch den steifen Arm 1o3* mit der Ventilhülse 54 verbunden. Dadurch wird die Ventilhülse nach rechts in die in Figur 8 gezeigte Endstellung bewegt, bei der die Dosierkanäle 76,78 wieder in ihren in den normalen Unterlappungs- und Überlappungsstellungen in Bezug auf die beiden inneren Steuerbünde 69, 73 am Ventilschieber zu liegen kommen. Im Laufe der Nachfolgebewegung der Ventilhülse 54 relativ zu dem verlagerten Ventilschieber 73 verschiebt sich die Hülse gemäß dem Bezugszeichen X in Figur 4 in Längsrichtung und erfährt gleichzeitig durch die Drehung eine Kippbewegung gemäß dem· Bezugszeichen Y in Figur 4. In Wirklichkeit sind die tatsächlichen Wegstrecken X und Y sehr gering.

Die mechanische Rückführ-Gelenkverbindung 96",J,1o3^I zwischen der Taumelscheibe 19 und der Ventilhülse 54 bewirkt eine 1:1-Nachsteuerung der Hülse relativ zur Taumelscheibe.

Eine Änderung der Stromzufuhr zum Drehmomentmotor ruft eine proportionale Änderung der Ventilschieberstellung hervor, was wiederum eine Lageänderung des Pumpenhubmechanismus für die Kolben bewirkt, wodurch die Winkelstellung der Taumelscheibe um ihre Schwenkachse verändert wird. Der Rückführhebel bewegt sich um den gleichen Winkel wie die Taumelscheibe und infolge seiner Gelenkverbindung mit dem Rückführarm nimmt er die mit den Dosierkanälen versehene Hülse entsprechend dem Ventilschieber mit.

Obschon die Arbeitsweise des elektrohydraulischen Reglers anhand einer Stromzufuhr in einer Richtung beschrieben wurde, die zu einer anfänglichen Drehbewegung des Anker-Prallplattenelementes in Uhrzeigerrichtung und damit eine Verschiebung des Ventilschiebers nach rechts führt, versteht es sich, daß die gleiche Wirkungsweise in entgegengesetzter Richtung stattfindet, wenn die Strom-

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richtung umgekehrt wird, so daß die Leitung 81 die Hochdruckleitung und die Leitung 82 die zum Abfluß führende Niederdruck— leitung wird.

Aus der vorausgehenden Beschreibung folgt, daß die gezeigte und beschriebene Ausfuhrungsform der Erfindung die verschiedenen eingangs erwähnten Vorteile ergibt.

Die dargestellte Aus führungsform der Erfindung ist die gegenwärtig bevorzugte. Dabei versteht es sich, daß ohne Abweichen vom Wesen der Erfindung daran verschiedene Variationen und Modifikationen vom Fachmann ohne weiteres vorgenommen werden können.

Zum Beispiel kann die Kugel/Ausnehmungsverbindung 1o4,1o1 am Rückführarm 1o3 umgekehrt werden, so daß die Ausnehmung sich In der Hülse 55 befindet und die Kugel Io4 am Ende des Armes nahe dieser Hülse liegt, während das andere Ende des Armes starr mit dem Rückführhebel 96 verbunden ist. Dies bewirkt eine Anlenkung an die Hülse und nicht wie dargestellt am Hebel.

Ein weiteres Beispiel für eine Modifikation könnte .darin bestehen, daß die beiden mechanischen Rückführungen, die den beiden relativ beweglichen Elementen 33,55 der Ausgangsstufe 32 des Servoventils zugeordnet sind, umgekehrt werden.- Somit könnte irgendein geeignetes elektrohydraulisches Zweitstufen-Servoventil mit einem Drehmomentmotor mit einem Anker, einem hydraulischen Erststufen-Verstärker und einer Zweitstufen-Schieber- und Hülsenanordnung so aufgebaut werden, daß die mechanische Rückführung zum Anker dazu führt, daß sich anstelle des Schiebers eine Verstellung der Hülse ergibt, die proportional zum elektrischen Eingang ist, wobei die zweite mechanische Rückführung dazu dient, den Schieber anstelle der Hülse proportional zur Taumelscheibenlage zu positionieren. Bei einer derartigen Modifikation könnte insbesondere der hydraulische Verstärker so angeordnet werden, daß er die Hülse antreibt, während ein Rückführfederdraht ähnlich dem Draht 93 die Hülse 55 mit dem Anker 49 des Drehmomentmotors verbindet und die durch den

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Hebel 96 und den Arm 1o3 geschaffene Gelenkrückführung wirkungsmäßig zwischen Spule 33 und Taumelscheibe angeordnet sein könnte.

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Claims (7)

1. PATENTANWALTb A. GrtÜNKCKER

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   H. KlNKELDEY W. STOCKMAlR

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   K. SCHUMANN

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   P. H. JAKOB

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   G. BEZOLD

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   10. Jan. 1979 13447

   MOOG INC.

   Proner Airport, East Aurora, New York 14052, USA

   PATENTANSPRÜCHE

   ' 1. Hydraulische Vorrichtung gekennzeichnet durch eine hydraulische Einrichtung mit variabler Verstellung mit einer schwenkbaren Taumelscheibe (19), deren Winkelstellung die hydraulische Wirkungsweise der Einrichtung steuert, und mit einem fluidbetriebenen Hubmechanismus zum Einstellen der Winkelstellung der Taumelscheibe, einen elektrohydraulischen Regler für den Hubmechanismus mit einer Ausgangsstufe,. die ein bewegliches Steuerventilelement (33) für die Ausgangsströmung aufweist, und eine mechanische Rückführeinrichtung _t die wirkungsmäßig zwischen der Taumelscheibe und der Ausgangsstufe des Reglers angeordnet ist und aufweist; ein relativ zum Ventile leinen t bewegliches Dosierkanäle aufweisendes Element 155) „ das mit dem Ventilelement zusammenwirkt, um die Fluidströmung in Bezug auf den Hubmechanismus zu steuern, und eine mechanische Gelenkverbindung (96·,j,1o3^s) zwischen der Taumelscheibe und dem mit den Dosierkanälen versehenen Element, wobei eine Schwenkbewegung der Taumelscheibe eine Nachfolgebewegung des rait deB Dosierkanälen versehenen Elementes hervorruft,, so daß das mit den Dosierkanälen versehene Element in eine Nullstellung relativ zum Fenti!element

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   gebracht wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung einen Rückführhebel (96) , der schwenkbar mit der Taubeischeibe (19) gekoppelt ist, und einen Rückführarm (1o3) aufweist, der mit dem die Dosierkanäle aufweisenden Element (55) verbunden ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement ein Schieber (33) ist, das mit den Dosierkanälen versehene Element eine den Schieber umgebende und relativ dazu sowohl longitudinal als auch rotafco— risch bewegbare Hülse (55) ist und die mechanische Gelenkverbindung einen an der Taumelscheibe (19) schwenkbar angekoppelten Rückführhebel (96) und einen Rückführarm (Io3) aufweist, wobei eine erste Endverbindung (1o5,1o6) ein Ende des Armes mit der Hülse und eine zweite Endverbindung (1o4,1o1) das andere Ende des Armes mit dem Hebel verbindet und eine der beiden Endverbindungen starr ist, während die andere eine Einrichtung aus einer Kugel und Ausnehmung aufweist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel/Ausnehmungseinrichtung eine im wesentlichen kugelige Oberfläche (1o4) am Arm (1o3) umfaßt, die in einer im wesentlichen zylindrischen Ausnehmung (1o1) im Hebel (96) beziehungsweise in der Hülse (55) angeordnet ist und in Berührung mit der Wand der Ausnehmung steht.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (1o3) an der Hülse (55) befestigt ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (1o3) an der Hülse (55) befestigt ist, die mechanische Gelenkverbindung weiter eine Rückführwelle (94) umfaßt, die konzentrisch zur Schwenkachse (2o) der Taumel-

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   scheibe (19) liegt, wobei der Hebel (96) an der Welle befestigt ist und die Kugel/Ausnehmungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die eine im wesentlichen zylindrische Ausnehmung (1o1) im Hebel mit einer Achse bildet, die exzentrisch zu der Achse der Welle liegt, wobei ein Kopf (1o4) mit einer im wesentlichen kugelförmigen Oberfläche am Arm (1o3) von der Ausnehmung aufgenommen ist und mit deren Wand in Berührung steht.
7. 7. Hydraulische Vorrichtung gekennzeichnet durch eine hydraulische Einrichtung mit variabler Verstellung mit einer schwenkbaren Taumelscheibe (19), deren Winkelstellung die hydraulische Wirkungsweise der Einrichtung steuert, und einem fluidbetriebenen Hubmechanismus zum Einstellen der Winkelstellung der Taumelscheibe, einen Zweitstufen elektrohydraulischen Regler für den Hubmechanis mit einem Drehmomentmotor (44) mit einem beweglichen Anker (49) , eine Erststufen hydraulische Verstärkungseinrichtung, die auf die Bewegung des Ankers anspricht, ein die zweite Stufe darstellendes Schieberelement (33) und Hülsenelement (55), die relativ zueinander beweglich sind, wobei eines der Zweitstufenelemente von dem Ausgang des hydraulischen Verstärkers angetrieben wird, eine erste mechanische Rückführeinrichtung, die wirkungsmäßig zwischen dem Anker und dem einen der Zweitstufenelemente angeordnet ist, um eine Verstellung des einen Zweitstufenelementes proportional zum elektrischen Eingang zum Drehmomentmotor hervorzurufen, und eine.zweite mechanische Rückführeinrichtung, die wirkungsmäßig zwischen der Taumelscheibe (19) und dem anderen Zweitstufenelement angeordnet ist, um eine Verstellung des anderen Zweitstufenelementes proportional zur Stellung der Taumelscheibe hervorzurufen.

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