CH714321A1

CH714321A1 - Verstellvorrichtung für eine Axialkolbenmaschine.

Info

Publication number: CH714321A1
Application number: CH01365/17A
Authority: CH
Inventors: Wohlhauser Patrick
Original assignee: Liebherr Machines Bulle Sa
Priority date: 2017-11-11
Filing date: 2017-11-11
Publication date: 2019-05-15
Also published as: US20240052816A1; DE102018124353A1; US20190145389A1; US11828276B2; CN109779690A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung (10) zum Verstellen der Schrägscheibe einer Axialkolbenmaschine. Dies geschieht mit einem Stellkolben (14), der über einen Stellhebel mit der Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine verbunden ist, und einem Regler (12) zum Einstellen des auf den Stellkolben (14) wirkenden Stelldrucks in Abhängigkeit von einer auf einen Steuerkolben (18) des Reglers (12) einwirkenden Steuerkraft. Dabei ist der Stellkolben (14) mit dem Steuerkolben (18) über eine Rückkopplungsfeder (22) verbunden. Erfindungsgemäss wird die Rückkopplungsfeder zumindest teilweise in einer topfförmigen Ausnehmung (20) des Steuerkolbens (18) aufgenommen.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung zum Verstellen der Schrägscheibe einer Axialkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Der Aufbau einer Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben-Bauweise ist beispielsweise aus der DE 10 2012 015 503 A1 bekannt. Bei derartigen hydrostatischen Maschinen ist das Förder-/Schluckvolumen durch Ver-schwenken einer Schrägscheibe verstellbar, an der eine Vielzahl von Kolben anliegen, die in einer Zylindertrommel geführt sind. Das Schwenken der Schrägscheibe erfolgt über eine entsprechende Verstellvorrichtung. Die an Axialkolbenmaschinen gestellten Anforderungen nach hohen Wirkungsgraden und hohen Leistungsdichten erfordern die Verstellbarkeit der Schrägscheibe über einen möglichst grossen Winkelbereich. Dies bedeutet, dass der Stellkolben der Verstellvorrichtung einen grossen Hubbereich aufweist.

[0003] Aus der EP 1 220 990 B1 ist eine Verstellvorrichtung zum Verstellen der Schrägscheibe einer Axialkolbenmaschine bekannt, bei der der Stellkolben über einen grossen Hubbereich verstellbar ist. Hierzu ist der Stellkolben, der über einen Stellhebel mit der Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine verbunden ist, über eine Rückkopplungsfeder mit dem Steuerkolben desjenigen Reglers verbunden, der den zum Einstellen des auf den Stellkolben wirkenden Stelldruck in Abhängigkeit von einer auf den Steuerkolben des Reglers einwirkenden Steuerkraft dient. Hierdurch wird eine einfach und robust aufgebaute Verstellvorrichtung zum Verstellen der Schrägscheibe einer Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben-Bauweise geschaffen, bei welcher der Verstellweg des Stellkolbens die gewünschte Rückwirkung auf die Position des Steuerkolbens ausübt. Da die Rückkopplungsfeder dem vergleichsweise langen Verstellbereich des Stellkolbens folgen muss, weist diese eine recht grosse Länge auf. Dies führt dazu, dass auch der gesamte Regler eine grosse Längenabmessung aufweist.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemässe Verstellvorrichtung zum Verstellen der Schrägscheibe einer Axialkolbenmaschine noch kompakter zu bauen, wobei insbesondere die Baulänge reduziert wird.

[0005] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach weist eine Verstellvorrichtung zum Verstellen der Schrägscheibe einer Axialkolbenmaschine einen Stellkolben, der über einen Stellhebel mit der Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine verbunden ist, und einen Regler zum Einstellen des auf den Stellkolben wirkenden Stelldrucks in Abhängigkeit von einer auf einen Steuerkolben des Reglers einwirkenden Steuerkraft auf, wobei der Stellkolben mit dem Steuerkolben über eine Rückkopplungsfeder verbunden ist. Die Rückkopplungsfeder ist erfindungsgemäss zumindest teilweise in einer topfförmigen Ausnehmung des Steuerkolbens aufgenommen. Hierdurch wird eine besonders kompakte Anordnung erzielt.

[0006] Im Unterschied zur bereits bekannten Lösung aus der EP 1 220 990 B1, in der die Rückkopplungsfeder mit einigen Windungen in den teilweise hohlgebohrten Stellkolben eintauchen konnte, wird durch die erfindungsgemässe Ausbildung der topfförmigen Ausnehmung des Steuerkolbens eine wesentlich kürzere Gesamtbaulänge ermöglicht, da der Steuerkolben funktionsbedingt wesentlich länger baut als der Stellkolben. So kann die topfförmige Ausnehmung des Steuerkolbens so lang ausgeführt werden, dass im Wesentlichen die gesamte Rückkopplungsfeder in dieser im zusammengedrückten Zustand aufgenommen werden kann.

[0007] Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschliessenden Unteransprüchen.

[0008] Demnach ist vorzugsweise der Steuerkolben in einer Steuerkolbenaufnahmebohrung angeordnet und der Stellkolben in einer Stellkolbenaufnahmebohrung, wobei die Steuerkolbenaufnahmebohrung und die Stellkolbenaufnahmebohrung ineinander übergehen. Dabei weist die Stellkolbenaufnahmebohrung einen grösseren Durchmesser auf als die Steuerkolbenaufnahmebohrung. Die Stellkolbenaufnahmebohrung und die Steuerkolbenaufnahmebohrung bilden somit einen Absatz in dem Verstellvorrichtungsgehäuse, sodass bei einer Montage der Stellkolben von einer Seite in die Stellkolbenaufnahmebohrung eingesetzt wird, während der Steuerkolben von der anderen Seite in die Steuerkolbenaufnahmebohrung eingesetzt wird.

[0009] Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung sind die Steuerkolbenaufnahmebohrung und die Stellkolbenaufnahmebohrung im Verstellvorrichtungsgehäuse coaxial angeordnet sind. Diese coaxiale Anordnung führt dazu, dass auch der in der Steuerkolbenaufnahmebohrung geführte Steuerkolben und der in der Stellkolbenaufnahmebohrung angeordnete Stellkolben auf einer Achse angeordnet sind, wobei sie natürlich auf der Achse axial versetzt sind. Eine derartige Anordnung von Steuerkolben und Stellkolben auf einer Achse ist auch bereits aus der EP 1 220 990 B1 bekannt. Dort werden Steuerkolben und Stellkolben in eine einheitliche Bohrung mit einem Nenndurchmesser bei der Montage von einer Seite eingesetzt. Durch die erfindungsgemässe stufenförmige Ausführung der Aufnahmebohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern kann insbesondere in dem Bereich des in der kleineren Steuerkolbenaufnahmebohrung angeordneten Steuerkolbens das Gehäuse kleiner dimensioniert werden.

[0010] Die coaxiale Ausrichtung von Steuerkolben und Stellkolben entsprechend der vorgenannten Ausführungsform und ist allerdings nachteilig, da der über einen Stellhebel mit der Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine verbundene Stellkolben eine über den Stellhebel eingebrachte Querkraft kompensieren muss, die zu einer ungleichmässigen Beaufschlagung des Stellkolbens in der Stellkolbenaufnahmebohrung führt. Als Kompensation dieser Querkraft sieht die vorliegende Erfindung zwei alternative bevorzugte Ausführungsvarianten vor.

[0011] Die erste Ausführungsvariante besteht darin, dass die Steuerkolbenaufnahmebohrung und die Stellkolbenaufnahmebohrung unter einem Winkel zueinander ausgerichtet sind. Der Winkel ist dabei so ausgewählt, dass die auf den Stellkolben über den Stellhebel an einem Ende aufgebrachte Querkraft über den entsprechend angewinkelten Steuerkolben und die durch diesen geführte Feder kompensiert wird.

[0012] Eine alternative Ausführungsvariante besteht darin, dass die Steuerkolbenaufnahmebohrung und die Stellkolbenaufnahmebohrung derart zueinander versetzt angeordnet, dass die entsprechende Querkraft ebenfalls kompensiert wird.

[0013] Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nimmt die topfförmige Ausnehmung nicht nur die Rückkopplungsfeder auf, sondern ist gleichzeitig mit Hydrauliköl auf Stelldruckniveau gefüllt. Das Hydrauliköl gelangt über entsprechende Bohrungen in der Seitenwandung in die topfförmige Ausnehmung des Steuerkolbens. Die auf Umfang angeordneten Stelldruckbohrungen können über eine in der Seitenwandung der topfförmigen Ausnehmung vorgesehenen Nut miteinander verbunden sein. Die Ölverbindung zwischen dem Hohlraum im Steuerkolben und im Stellzylinder erfolgt in axialer Richtung. Zur Vermeidung, dass bei dem Regler eine Beeinflussung der Position des Steuerkolbens vom Stelldruck vorliegt, muss eine Kompensation geschaffen werden. Hierzu wird eine zusätzliche Ölverbindung geschaffen, durch die das unter dem Stelldruck stehende Öl auch die der Feder abgewandte Stirnseite des Steuerkolbens erreicht. Hierzu ist eine axiale Bohrung zur der topfförmigen Ausnehmung gegenüberliegenden Seite des Steuerkolbens vorgesehen.

[0014] Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der an der Aussenseite gestufte Steuerkolben in seinem endnahen Abschnitt an der dem Boden des Steuerkolbens gegenüberliegenden Seite über einen Ring in die Steuerkolbenaufnahmebohrung montiert. Über diesen Ring wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass beide Querschnittsflächen des Steuerkolbens, die mit dem Stelldruck in jeweils entgegengesetzter Richtung beaufschlagt werden, die gleiche Grösse aufweisen.

[0015] Gemäss einerweiteren Ausführungsform der Erfindung ist vom Stellkolben ausgehend ein Stössel durch den Steuerkolben geführt, wobei am freien Ende des Stössels ein Federteller angeordnet ist und wobei sich die Rückkopplungsfeder einerseits am Federteller und andererseits am Boden der topfförmigen Ausnehmung des Steuerkolbens abstützt. Bei dieser Bauform handelt es sich um einen sogenannten Leistungsregler.

[0016] Erfindungsgemäss können als Regler sowohl derartige Leistungsregler wie auch Volumenstromregler eingesetzt werden.

[0017] Gemäss einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, die insbesondere bei Leistungsreglern zum Tragen kommt, weist die Rückkopplungsfeder eine nicht lineare Federcharakteristik auf. Besonders bevorzugt wird hierfür eine einteilige Feder mit einer nicht linearen Federcharakteristik verwendet. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Rückkopplungsfeder eine progressiv ansteigende Kraft-Federweg-Kennlinie aufweist. Eine derartige Federcharakteristik ermöglicht einen einfachen Aufbau eines Leistungsreglers, bei dem sich der Steuerkolben und der Stellkolben über eine solche gemeinsame Feder im Kraftschluss befindet. Über eine entsprechende Federcharakteristik kann eine Reglerkennlinie erzeugt werden, die einer mathematisch exakten Hyperbel (Phd * Q = Konstant) sehr nahe kommt.

[0018] Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile werden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a, 1b: die schematische Darstellung eines Volumenstromreglers (Fig. 1a) und eines Leistungsreglers (Fig. 1b);

Fig. 2: eine Schnittdarstellung durch einen Teil einer Verstellvorrichtung gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Arbeitsstellung;

Fig. 3: die Verstellvorrichtung gemäss Fig. 2 in einer anderen Arbeitsstellung;

Fig. 4: eine ausschnittsweise Schnittdarstellung durch eine Verstellvorrichtung gemäss einer zweiten Ausfüh rungsform der Erfindung;

Fig. 5: eine ausschnittsweise Schnittdarstellung einer Verstellvorrichtung gemäss einer dritten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6: die Ausführungsform gemäss Fig. 5 mit einer Erläuterung der einwirkenden Kräfte;

Fig. 7: eine Schnittdarstellung durch einen Teil einer Verstellvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8: eine Schnittdarstellung durch ein Teil der Verstellvorrichtung gemäss einer fünften Ausführungsform vor liegenden Erfindung;

Fig. 9: eine Diagrammdarstellung der Federcharakteristik einer erfindungsgemäss eingesetzten Rückkopp lungsfeder und

Fig. 10: ein Diagramm mit der Kennlinienschar für einen Leistungsregler gemäss der vorliegenden Erfindung.

[0019] Die im Folgenden beschriebene Verstellvorrichtung dient zum Verstellen der Schrägscheibe einer Axialkolbenmaschine. Der Aufbau einer entsprechenden Axialkolbenmaschine ist beispielsweise aus der EP 1 220 990 B1 bekannt. Bezüglich der konstruktiven Einzelheiten wird daher auf die dortige Offenbarung verwiesen.

[0020] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verstellvorrichtung, mit der der Stellkolben zum Verstellen der Schrägscheibe über einen grossen Hubbereich verstellbar ist. In den Fig. 1a und 1b ist schematisch der Aufbau der Verstellvorrichtung in zwei Bauvarianten dargestellt. Bei der Fig. 1a handelt es sich um eine Verstellvorrichtung 10, welche einen Volumenstromregler 12 umfasst. An dem Volumenstromregler 12 schliesst der nur rein schematisch dargestellte Stellkolben 14 mit angeschlossenem Stellhebel 36 an. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine Verschluss- und Stelleinheit 16 angeordnet. Der Volumenstromregler 12 weist im Wesentlichen einen Steuerkolben 18 auf, der eine topfförmige Ausnehmung 20 hat. In die topfförmige Ausnehmung 20 des Steuerkolbens 18 ragt eine Rückkopplungsfeder 22, die den Steuerkolben 18 mit dem hier nur schematisch dargestellten Stellkolben 14 verbindet. Mit 24 ist die Steuerungseinheit 24 für den Steuerkolben 18 bezeichnet, die die hydraulischen Anschlüsse für Hochdruck, Tankrückführung und Regeldruck darstellen sowie die Stelldruckbohrung.

[0021] In der Fig. 1b ist eine entsprechende Verstellvorrichtung 10 mit einem Leistungsregler 12' dargestellt. Hier ist auf der einen Seite ebenfalls eine Verschluss- und Stelleinheit 16 angeordnet. Der Steuerkolben 18 ist auch hier mit einer topfförmigen Ausnehmung 20 ausgebildet, wobei er in Bezug auf seine Topfform gegenüber dem Volumenstromregler um 180 Grad gedreht in der entsprechenden Steuerkolbenaufnahmebohrung 34 aufgenommen ist. Auch beim Leistungsregler 12' ist eine Rückkopplungsfeder 22 vorgesehen, die in die topfförmige Ausnehmung 20 des Steuerkolbens 18 eintaucht. Diese Feder 22 stützt sich hier allerdings einerseits am Boden der topfförmigen Ausnehmung 20 und andererseits an einer Federplatte 26 ab, die über einen Stössel 28 mit dem Stellkolben 14 und somit mit dem an diesem anschliessenden Stellhebel 36 verbunden ist.

[0022] In den Fig. 2 und 3 ist ein konstruktives Ausführungsbeispiel für einen Volumenstromregler gemäss Fig. 1 a gezeigt. In einem zur sonst nicht näher dargestellten Axialkolbenmaschine gehörenden Gehäuseteil 30 ist eine Stellkolbenaufnahmebohrung 32 sowie eine Steuerkolbenaufnahmebohrung 34 vorgesehen. Wie in der Fig. 2 dargestellt, ist der Durchmesser der Stellkolbenaufnahmebohrung 32 grösser als derjenige der Steuerkolbenaufnahmebohrung 34, sodass ein Absatz ausgebildet ist. In der Stellkolbenaufnahmebohrung 32 sitzt längsverschieblich der Stellkolben 14, an welchen ein Stellhebel 36 anschliesst. Der Stellhebel 36 reicht mit seinem hier nicht dargestellten Ende zur ebenfalls nicht dargestellten Schrägscheibe einer Axialkolbenmaschine. In der Steuerkolbenaufnahmebohrung 34 ist ein Reglergehäuse 38 eingesetzt, in welchem ein als Stufenkolben ausgebildeter Steuerkolben 18 verschieblich sitzt. Der Steuerkolben 18 weist eine topfförmige Ausnehmung 20 auf. Am entsprechend ausgebildeten Boden der topfförmigen Ausnehmung stützt sich eine Rückkopplungsfeder 22 ab, die mit ihrem anderen Ende am Stellkolben 14 anliegt. Die Rückkopplungsfeder 22 erstreckt sich somit von der Steuerkolbenaufnahmebohrung hin zur Stellkolbenaufnahmebohrung.

[0023] In den freien Volumina der Steuerkolbenaufnahmebohrung 34 und der Stellkolbenaufnahmebohrung 32 ist jeweils mit Hydrauliköl auf Stelldruckniveau gefüllt. Dieses füllt also auch die topfförmige Ausnehmung 20 aus. In der seitlichen Wandung des Steuerkolbens 18, welche die topfförmige Ausnehmung 20 umschliesst, ist eine Stelldruckbohrung 40 vorgesehen, durch welche das Hydrauliköl eintreten kann. Im Reglergehäuse 38 sind eine Steuerdruckbohrung 42, eine Regeldruckbohrung 44, eine Hochdruckbohrung 46 und eine Tankbohrung 48 vorgesehen, durch die jeweils Hydrauliköl in Zusammenwirken mit dem als Stufenkolben ausgeführten Steuerkolben 18 zur Ansteuerung des Stellkolbens 14 fliesst. Da diese Wirkungsweise bekannt ist, bedarf es hier keiner weiteren Beschreibung.

[0024] Diese Bauweise führt gegenüber bekannten Konstruktionen auch deswegen zu einer verkürzten Bauweise, da anstelle eines sich in Längenausdehnung an die Verschluss- und Stelleinheit 16 anschliessenden Proportionalmagneten eine beliebig platzierbare Vorsteuereinheit vorgesehen ist, die mit der vorgenannten seitlich im Reglergehäuse 38 angeordneten Steuerdruckbohrung 40 verbunden ist.

[0025] Wie hier in der Zeichnung gezeigt, werden die Ölverbindungen zum Steuerkolben 18 durch radial oder schräg radial durch das Reglergehäuse 38 verlaufende Bohrungen herangeführt. Um für eine Ölverbindung einen hierfür ausreichenden Strömungsquerschnitt unter Ermöglichung eines in Bezug auf die Längsausdehnung des Reglers möglichst geringen Bauraums zu schaffen, werden anstatt einer einzigen Bohrung entlang eines gedachten, die Mantelfläche des Reglergehäuse 38 umschliessenden Kreises mehrere Bohrungen mit einem jeweils kleineren Durchmesser ausgeführt. In Bezug auf die Aussenseite des Reglergehäuses 38 liegen die Bohrungen einer Ölverbindung bevorzugt an einem Nutgrund einer in das Gehäuse entsprechend eingebrachten durchgängigen Radial-Aussennut. Dabei entspricht die Nut dem zuvor erwähnten gedachten Kreis. Durch diese Massnahme ist sichergestellt, dass alle für ein Ölverbindung zugehörigen Radialbohrungen mit gleicher Effektivität zum beabsichtigtem Ölfluss des Hydrauliköls beitragen. Für das hier dargestellte Ausführungsbeispiel sind es die Steuerdruckbohrungen 42, die Regeldruckbohrung 44, die Hochdruckbohrung 46 und die Tankbohrung 48.

[0026] Die Anordnung der Stelldruckbohrung 40, in der Wandung des Steuerkolbens 18 stellt eine Besonderheit der vorliegenden Erfindung dar. Üblicherweise ist auch die Stelldruckbohrung 40 als Radialbohrung im Reglergehäuse 38 vorgesehen. Als besondere Massnahme zur Begrenzung der Baulänge des Steuerkolbens 18 und somit zu einem kompakten Aufbau des Reglers sind die Abstände zwischen den benachbarten Ringräumen, die die Bohrung enthalten, möglichst klein auszuführen. Allerdings ergeben sich hier für die Minimalabstände Grenzen. Der Längsabschnitt des Steuerkolbens 18, auf dem die Konturen von Steuerkanten aufgebracht sind, erfordert eine gewisse Ausdehnung, damit eine klar definierte und reproduzierbare Abhängigkeit zwischen der axialen Position des Steuerkolbens 18 und des über die Steuerkante auftretenden Druckverlustes herrscht. Darüberhinaus müssen jeweils benachbarte Volumina, in denen erwünschtermassen und funktionsbedingt stark voneinander abweichende Öldruckniveaus vorliegen können, einen gewissen Abstand voneinander aufweisen, um hier eine zu grosse Ölleckage zu vermeiden. Grundsätzlich besteht hier bei entsprechend beweglichen Teilen, immer eine gewisse Ölleckage, die auch als Schmierung zur Bewegung des Steuerkolbens 18 im Inneren des Reglergehäuses 38 notwendig ist. Wird diese Leckage allerdings zu hoch, ergibt sich eine unnötig hohe Verlustleistung im Regler. Im Extremfall kann eine zu hohe Leckage auch zu einer ungewollten Beeinflussung der Position des Steuerkolbens 18 führen. Die Leckage zwischen benachbarten Ringräumen kann beispielsweise durch das Aufbringen von einer oder mehreren als Spaltringdichtungen wirkenden Radialnuten auf der Mantelfläche des Steuerkolbens reduziert werden. Derartige zusätzliche Radialnuten sind in der Fig. 2 allerdings aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt.

[0027] Durch Verlegung der Stelldruckbohrung 40 in die Aussenwandung des Steuer-kolbens18 wird der Abstand zwischen den einzelnen Bohrungen im Reglergehäuse 30 vergrössert, sodass auch bei verringerter Baulänge des Reglers der Abstand zwischen den einzelnen Bohrungen vergleichsweise grösser ist. Dadurch wird vor allem die gänzlich ungewollte Leckage an der Aussenseite des Reglergehäuses 18 hinreichend unterdrückt ohne das hierfür ein erhöhter Fertigungsaufwand erforderlich ist.

[0028] Über die Stelldruckbohrung 40 tritt das Hydrauliköl mit dem gewünschten Stelldruck in den freien Hohlraum der Steuerkolbenaufnahmebohrung 34 über die bestehende Fluidverbindung auch in die freien Bereiche der Stellkolbenaufnahmebohrung 32. Wie in der Fig. 2 dargestellt, wird vom Sacklochboden des Steuerkolbens 18 eine den Restbereich des Steuerkolbens 18 durchdringende Bohrung 50 vorgesehen. Hierdurch ist eine Ölverbindung geschaffen, sodass der vorliegende Hydraulikdruck den Steuerkolben 18 beidseitig mit dem Stelldruck beaufschlagt. Damit hierdurch die gewünschte Kompensation zur Vermeidung einer ungewollten Verschiebung der Position des Steuerkolbens 18 durch den Stelldruck vorliegt, müssen beide mit dem in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Stelldruck beaufschlagten Querschnittsflächen des Steuerkolbens 18 gleich gross sein. Dieser Ausgleich wird im hier dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch geschaffen, dass der als Stufenkolben ausgebildete Steuerkolben 18 über einen Montagering 52 in das Reglergehäuse 38 eingesetzt wird.

[0029] In der Darstellung gemäss Fig. 2 ist der Stellkolben 14 und damit der an diesem anschliessende Stellhebel 36 maximal ausgelenkt. In der Fig. 3 ist die Verstellvorrichtung gemäss Fig. 2 in einer anderen Position dargestellt. Hier ist der Stellkolben 14 und damit der daran anschliessende Stellhebel 36 vollständig eingezogen. Aus dieser Darstellung wird deutlich, dass die Rückkopplungsfeder 22 im kontrahierten Zustand nahezu vollständig in der topfförmigen Ausnehmung 20 des Steuerkolbens 18 aufgenommen wird. Durch diese Konstruktion wird eine minimale Baulänge erreicht.

[0030] In der Fig. 4 ist eine Verstellvorrichtung 10 in einer konstruktiven Ausgestaltung gezeigt, die der schematischen Darstellung gemäss Fig. 1b entspricht. Hier ist ein Leistungsregler 12' integriert. Wesentliche Bauteile sind in gleicher Weise ausgeführt wie in den Fig. 2 und 3. So sind auch hier in einem Gehäuse 30 einer nicht näher dargestellten Axialkolbenmaschine eine Stellkolbenaufnahmebohrung 32 und eine Steuerkolbenaufnahmebohrung 34 vorgesehen. In der Stellkolbenaufnahmebohrung 32 ist auch hier wieder ein Stellkolben 14 mit anschliessendem Stellhebel 36 eingesetzt. Hier ist der Stellkolben 14 in vollkommen eingezogener Position dargestellt. Der Stellhebel 36 ist in dieser Ausführungsform über einen Stössel 28, an dessen Ende eine Federplatte 54 angeordnet ist, mit der Rückkopplungsfeder 22 verbunden. Die gegenüberliegende Seite der Rückkopplungsfeder 22 liegt am Boden des hier ebenfalls mit topfförmiger Ausnehmung 20 versehenen Steuerkolbens 18 an. Somit taucht auch in dieser Ausführungsvariante die Rückkopplungsfeder 22 in die topfförmige Ausnehmung 20 des Steuerkolbens 18 ein. Durch die seitliche Wandung des Steuerkolbens 18 erstreckt sich auch in der hier dargestellten Ausführungsform die Stelldruckbohrung 40, wodurch sich die gleichen Vorteile ergeben, wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Weiterhin sind eine Tankbohrung 48, eine Regeldruckbohrung 44 und eine Hochdruckbohrung 46 vorgesehen.

[0031] Die Steuerkolbenaufnahmebohrung 34 und die Stellkolbenaufnahmebohrung 32 sind in den Ausführungen gemäss der Fig. 2 und 3 sowie in der Ausführungsform gemäss 4 coaxial zueinander ausgerichtet. Hierdurch verlaufen auch der Steuerkolben 18 und der Stellkolben 14 coaxial zueinander. Diese Ausführungsvariante hat allerdings den Nachteil, dass der über einen Stellhebel 36 mit der Schrägscheibe einer hier nicht dargestellten Axialkolbenmaschine verbundenen Stellkolben 14 eine über den Stellhebel 36 eingebrachte Querkraft kompensieren muss, die zu einer ungleichmässigen Beaufschlagung des Stellkolbens 14 in der Stellkolbenaufnahmebohrung 32 führt.

[0032] Dieses Problem ist durch die konstruktive Ausgestaltung der Verstellvorrichtungen gemäss der Fig. 5 bzw. 6, 7 und 8 gelöst.

[0033] Bei der Fig. 5 handelt es sich um eine Verstellvorrichtung 10 entsprechend dem Aufbau der Verstellvorrichtung gemäss Fig. 3, wobei sich der Stellkolben 14 hier ebenfalls in der gleichen Position befindet, wie in der Fig. 3. Allerdings ist in dieser Ausführungsvariante die Stellkolbenaufnahmebohrung 32 gegenüber der Steuerkolbenaufnahmebohrung 34 um einen Winkel angewinkelt. Die hierdurch erreichte Kräftekompensation der über den Stellhebel 36 aufgeprägten Querkraft kann anhand der in Fig. 6 eingezeichneten Kräfte dargelegt werden. Dort ist prinzipiell das Kräftegleichgewicht am Stellkolben 14 gezeigt, wobei FL die Längskomponente der Stellkraft, FQ die Querkomponente der Stellkraft und die FR die Rückstellkraft des Kolbens bezeichnet. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein typischer Winkel von ca. 2

Claims

Patentansprüche

1. Verstellvorrichtung zum Verstellen der Schrägscheibe einer Axialkolbenmaschine mit einem Stellkolben, der über einen Stellhebel mit der Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine verbunden ist, und einem Regler zum Einstellen des auf den Stellkolben wirkenden Stelldrucks in Abhängigkeit von einer auf einen Steuerkolben des Reglers einwirkenden Steuerkraft, wobei der Stellkolben mit dem Steuerkolben über eine Rückkopplungsfeder verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplungsfeder zumindest teilweise in einer topfförmigen Ausnehmung des Steuerkolbens aufgenommen ist.

2. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben in einer Steuerkolbenaufnahmebohrung angeordnet ist und dass der Stellkolben in einer Steilkolbenaufnahmebohrung angeordnet ist, dass die Steuerkolbenaufnahmebohrung und die Steilkolbenaufnahmebohrung ineinander übergehen, wobei die Steilkolbenaufnahmebohrung einen grösseren Durchmesser aufweist als die Steuerkolbenaufnahmebohrung.

3. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkolbenaufnahmebohrung und die Stellkolbenaufnahmebohrung coaxial zueinander ausgerichtet sind.

4. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkolbenaufnahmebohrung und die Stellkolbenaufnahmebohrung unter einem Winkel zueinander ausgerichtet sind.

5. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkolbenaufnahmebohrung und die Stellkolbenaufnahmebohrung in Bezug auf ihre jeweiligen Achsen parallelverschoben zueinander ausgerichtet sind.

6. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte freie Volumen der Steuerkolbenaufnahmebohrung und somit auch die topfförmige Ausnehmung mit Hydrauliköl auf Stelldruckniveau gefüllt ist, wobei sie in ihrer Wandung mindestens eine Stelldruckbohrung und mindestens eine axiale Bohrung zur der topfförmigen Ausnehmung gegenüberliegenden Seite des Steuerkolbens aufweist und mit dem den Stellkolben aufnehmenden Stellzylinderfluidverbunden ist.

7. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vom Stellkolben ausgehend ein Stössel durch den Steuerkolben geführt ist, wobei am freien Ende des Stössels ein Federtellervorhanden ist und wobei sich die Rückkopplungsfeder einerseits am Federteller und andererseits am Boden der topfförmigen Ausnehmung des Steuerkolbens abstützt.

8. Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der auf seiner Aussenseite gestufte Steuerkolben an einem seiner Enden über einen Ring in die Steuerkolbenaufnahmebohrung montiert ist.

9. Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler als Volumenstrom- oder als Leistungsregler ausgeführt ist.

10. Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplungsfeder eine nichtlineare Federcharakteristik mit einer progressiv ansteigende Kraft-Federweg-Kennlinie aufweist.

11. Verstellvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplungsfeder einteilig ausgeführt ist.