DE102009034060A1

DE102009034060A1 - Stellvorrichtung für eine hydrostatische Kolbenmaschine, insbesondere für eine Axialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE102009034060A1
Application number: DE200910034060
Authority: DE
Inventors: Hakan Camurdan; Markus Sauter; Ulrich Schill; André RICHTER
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-01-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für eine hydrostatische Kolbenmaschine. Die Stellvorrichtung (1) umfasst einen Hydraulikzylinder (2), einen in dem Hydraulikzylinder (2) bewegbar angeordneten Stellkolben (3) und eine in dem Hydraulikzylinder (2) ausgebildete erste Stelldruckkammer (4). In dem Stellkolben (3) ist ferner ein Arretierkolben (12) angeordnet, durch den in Abhängigkeit von dem Druck in der ersten Stelldruckkammer (4) eine arretierende Position und eine nicht arretierende Position einnehmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für eine hydrostatische Maschine, insbesondere eine Axialkolbenmaschine, gemäß Anspruch 1.
Die Druckschrift DE 10 2004 061 558 A1 zeigt einen Verstellmechanismus für eine hydrostatische Maschine. Der Verstellmechanismus weist einen Stellzylinder auf, welcher einen Stellkolben führt, welcher wiederum den Stellzylinder in einen ersten Stelldruckraum und einen zweiten Stelldruckraum aufteilt. In dem ersten Stelldruckraum und in dem zweiten Stelldruckraum sind jeweils eine Rückstellfeder angeordnet, welche den Stellzylinder von entgegengesetzten Seiten her in Richtung einer mittleren Neutralposition mit Kraft beaufschlagen.
Die gezeigte Stellvorrichtung hat allerdings den Nachteil, dass auf den sich in der Neutralposition befindenden Stellkolben, auch bei Druckgleichheit zwischen dem ersten Stelldruckraum und dem zweiten Stelldruckraum, eine den Stellkolben aus der Neutralposition heraus beaufschlagenden Kraft wirken kann, welche von der mittels des Verstellmechanismus” zu steuernden hydrostatischen Maschine herrührt. Die hydrostatische Maschine kann eine solche Kraft z. B. dann hervorbringen, wenn der Kraftschwerpunkt auf einer Gleitebene einer Schwenkwiege der hydrostatischen Maschine einen senkrechten Abstand zu einer Projektion der Schwenkachse auf die Gleitebene der Schwenkwiege aufweist. Ein solcher senkrechter Abstand kann z. B. bei Hangabtrieb auftreten. In einem solchen Fall führt die den Stellkolben aus der Neutralposition heraus auslenkende Kraft, welche von der hydrostatischen Maschine herrührt, zu einer unerwünschten Schwenkwinkelverstellung.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine 1 Stellvorrichtung für eine hydrostatische Maschine zu schaffen, mit der eine unerwünschte Schwenkwinkelverstellung der hydrostatischen Maschine sicher vermieden werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Stellvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für eine hydrostatische Kolbenmaschine. Die Stellvorrichtung umfasst dabei einen Hydraulikzylinder, einen in dem Hydraulikzylinder verschiebbar angeordneten Stellkolben und eine in dem Hydraulikzylinder ausgebildete erste Stelldruckkammer. In der Stellvorrichtung ist ein Arretierkolben angeordnet, durch den – in Abhängigkeit von dem Druck in der ersten Stelldruckkammer – eine den Stellkolben in dem Hydraulikzylinder arretierende Position und eine nicht arretierende Position einnehmbar ist. Vorzugsweise geht der Arretierkolben von der nicht arretierenden Position in die arretierende Position über, wenn der Druck in der ersten Stelldruckkammer einen Schwellenwert überschreitet. Auf diese Weise kann eine Arretierung des Stellkolbens durch den Arretierkolben jeweils automatisch aufgelöst werden. Eine bestimmte Position des Stellkobens kann dadurch fixiert werden, wobei die dadurch erzeugte Fixierung wieder aufgelöst werden kann. Z. B. kann der Stellkolben in einer Neutralposition fixiert werden. Bei Bedarf, z. B. wenn der Stellkolben aus der Neutralposition weichen soll, kann die Arretierung in der Neutralposition wieder gelöst werden; z. B. durch Überschreiten des Schwellenwerts in der ersten Stelldruckkammer.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung ausgeführt.
Vorzugsweise ist der Arretierkolben in dem Stellkolben, besonders bevorzugt in einer ersten Ausnehmung des Stellkolbens angeordnet, in der eine Steuerdruckkammer ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein Druck in der Steuerdruckkammer den Arretierkolben in Richtung z. B. der nicht arretierenden Position beaufschlagen. Dadurch ist die Position des Arretierkolbens mittels eines Drucks in der Steuerdruckkammer einstellbar. Vorzugsweise führt eine Druckerhöhung in der Steuerdruckkammer über einen Schwellenwert zu einer nicht arretierenden Position des Arretierkolbens.
Vorzugsweise ist die teilweise durch den Arretierkolben begrenzte Steuerdruckkammer über eine erste Verbindungsleitung mit der ersten Stelldruckkammer verbunden. Auf diese Weise kann der Druck in der ersten Stelldruckkammer genutzt werden, um über die Steuerdruckkammer die Position des Arretierkolbens anzusteuern bzw. festzulegen.
Vorzugsweise ist in der ersten Verbindungsleitung eine erste Ventileinrichtung angeordnet. Durch die erste Ventileinrichtung kann eine Beaufschlagung des Drucks in der Steuerdruckkammer mit dem Druck in der ersten Stelldruckkammer beeinflusst werden. Die erste Ventileinrichtung wird vorzugsweise zur Unterbrechung der Beaufschlagung der Steuerdruckkammer verwendet.
Vorzugsweise ist in der ersten Verbindungsleitung ein erstes Rückschlagventil als Ventileinrichtung derart angeordnet, dass der Arretierkolben bei in Richtung der Steuerdruckkammer offenem ersten Rückschlagventil mittels eines Drucks aus der ersten Stelldruckkammer in die nicht arretierende Position bringbar ist. Das erste Rückschlagventil ist dazu vorzugsweise nur in Richtung der Steuerdruckkammer zu öffnen. Über das erste Rückschlagventil kann Druckmittel aus der ersten Stelldruckkammer in den Steuerdruckraum gelangen und die Position des Arretierkolbens verändern, z. B. in Richtung der nicht arretierenden Position. Vorzugsweise bedrückt die erste Stelldruckkammer das erste Rückschlagventil in Richtung seiner offenen Position. Vorzugsweise öffnet das erste Rückschlagventil erst, wenn der Druck in der ersten Stelldruckkammer den ersten Schwellenwert überschreitet.
Vorzugsweise weist die Stellvorrichtung eine zweite Stelldruckkammer auf, wobei das erste Rückschlagventil über eine zweite Verbindungsleitung mit der zweiten Stelldruckkammer verbunden ist und über die zweite Verbindungsleitung mit einem Druck aus der zweiten Stelldruckkammer in Richtung einer geschlossenen Position bedrückbar ist. Auf diese Weise kann der Öffnungszustand von dem ersten Rückschlagventil und/oder der erste Schwellenwert von dem Druck in der zweiten Steuerdruckkammer abhängig gemacht werden. Vorzugsweise bedrückt die zweite Stelldruckkammer das erste Rückschlagventil in Richtung seiner geschlossenen Position. Die Position des Arretierkolbens ist dann von der Druckdifferenz zwischen der ersten Stelldruckkammer und der zweiten Stelldruckkammer abhängig.
Vorzugsweise umfasst die erste Verbindungsleitung einen in den ersten Stelldruckraum mündenden ersten Abschnitt und einen damit verbundenen, in den Steuerdruckraum mündenden zweiten Abschnitt, welche den ersten Abschnitt mit dem Steuerdruckraum verbindet. Dazu umfasst die zweite Verbindungsleitung vorzugsweise ferner einen in den ersten Abschnitt mündenden dritten Abschnitt und einen in die zweite Stelldruckkammer mündenden vierten Abschnitt, welche mit in dieser Reihenfolge abnehmenden Durchmessern koaxial, d. h. gleichzeitig und direkt benachbart angeordnet sind. Dabei sind die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung vorzugsweise gleichachsig und benachbart angeordnet. Zudem sind vorzugsweise in dem ersten Abschnitt ein erstes Anschlagelement, ein erster Ventilschließkörper und eine den ersten Ventilschließkörper gegen das erste Anschlagelement und gegen den Druck in der ersten Stelldruckkammer beaufschlagende erste Rückschlagfeder angeordnet. Der erste Abschnitt liegt vorzugsweise in einer ersten Ebene und die zweite Bohrung in einer zweiten Ebene. Der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt sind vorzugsweise senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des Arretierkolbens ausgebildet. Dadurch ist eine einfach zu realisierende erste Verbindungsleitung mit erstem Rückschlagventil ermöglicht.
Vorzugsweise weist die Stellvorrichtung eine zweite Stelldruckkammer auf. Die zweite Stelldruckkammer ist ebenfalls in dem Hydraulikzylinder ausgebildet, wobei in ihr herrschender Stelldruck den Stellkolben entgegengesetzt zu dem Druck des ersten Stelldruckraums beaufschlagt.
Vorzugsweise ist die Steuerdruckkammer über eine dritte Verbindungsleitung mit der zweiten Stelldruckkammer verbunden. Dadurch kann der Druck in der zweiten Stelldruckkammer dazu verwendet werden, die Position des Arretierkolbens automatisch anzusteuern bzw. festzulegen.
Vorzugsweise ist in der dritten Verbindungsleitung eine zweite Ventileinrichtung angeordnet. Mittels der zweiten Ventileinrichtung kann eine Abhängigkeit des Drucks in der Steuerdruckkammer von dem Druck in der zweiten Stelldruckkammer erzeugt werden. Die zweite Ventileinrichtung wird vorzugsweise zur Ansteuerung bzw. zur Regulierung der Ansteuerung des Drucks der Steuerdruckkammer und somit auch der Position des Arretierkolbens verwendet.
Vorzugsweise ist in der dritten Verbindungsleitung ein zweites Rückschlagventil derart angeordnet, dass der Arretierkolben bei in Richtung der Steuerdruckkammer offenem zweiten Rückschlagventil mittels eines Drucks aus der zweiten Stelldruckkammer in die nicht arretierende Position beaufschlagt ist. Das zweite Rückschlagventil ist dazu vorzugsweise lediglich in Richtung der Steuerdruckkammer zu öffnen. Über das zweite Rückschlagventil kann – um die Position des Arretierkolbens zu verändern, z. B. in Richtung der nicht arretierenden Position – Druckmittel aus der zweiten Stelldruckkammer in den Steuerdruckraum gelangen. Die zweite Stelldruckkammer bedrückt das zweite Rückschlagventil vorzugsweise in Richtung seiner offenen Position. Vorzugsweise öffnet das zweite Rückschlagventil erst, wenn der Druck in der zweiten Stelldruckkammer einen zweiten Schwellenwert überschreitet.
Vorzugsweise ist das zweite Rückschlagventil über eine vierte Verbindungsleitung mit der ersten Stelldruckkammer verbunden und über die vierte Verbindungsleitung mit einem Druck aus der ersten Stelldruckkammer in Richtung einer geschlossenen Position bedrückbar. Die Position des Arretierkolbens ist dadurch von der Druckdifferenz zwischen der zweiten und der ersten Stelldruckkammer abhängig. Erst bei Erreichen einer Mindestdruckdifferenz wird damit der Steuerdruckraum mit dem Druck der ersten oder zweiten Stelldruckkammer beaufschlagt. Eine solche Druckdifferenz tritt nur bei aktiven Ansteuerungen der hydrostatischen Maschine aus der Neutrallage heraus auf. Infolgedessen wird der Arretierkolben in seine nicht arretierende Position gebracht und die Maschine kann verschwenkt werden.
Vorzugsweise umfasst die dritte Verbindungsleitung einen in den zweiten Stelldruckraum mündenden fünften Abschnitt und einen dazu senkrecht in den Steuerdruckraum mündenden sechsten Abschnitt, welche über einen siebten Abschnitt miteinander verbunden sind, der z. B. etwa senkrecht zu dem fünften Abschnitt und dem sechsten Abschnitt ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst die vierte Verbindungsleitung einen in den fünften Abschnitt mündenden achten Abschnitt und einen in die erste Stelldruckkammer mündenden neunten Abschnitt, welche mit in dieser Reihenfolge abnehmenden Durchmessern gleichachsig und direkt benachbart angeordnet sind. Vorzugsweise sind dabei die dritte Verbindungsleitung und die vierte Verbindungsleitung gleichachsig und benachbart angeordnet. In dem fünften Abschnitt sind ein zweites Anschlagelement, ein zweiter Ventilschließkörper und eine den zweiten Ventilschließkörper gegen das zweite Anschlagelement und gegen den Druck in der zweiten Stelldruckkammer bedrückende zweite Rückschlagfeder angeordnet. Der fünfte Abschnitt liegt vorzugsweise in der ersten Ebene und die sechste Bohrung in der zweiten Ebene. Die erste Ebene und die zweite Ebene sind vorzugsweise nicht parallel.
Vorzugsweise ist in der ersten Ausnehmung zumindest eine Arretierfeder angeordnet, welche den Arretierkolben in Richtung seiner arretierenden Position mit Kraft beaufschlagt. Durch die Arretierfeder ist sichergestellt, dass der Arretierkolben mit einer Kraft in Richtung der arretierenden Position beaufschlagt wird, welche einer Kraft in Richtung der arretierenden Position nicht aus der Steuerdruckkammer entgegengesetzt ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Arretierkolben in die arretierende Position zurückkehrt, wenn der Druck in keiner der Steuerdruckkammern hinreichend groß ist, um den Arretierkolben in die nicht arretierende Position zu bringen.
Vorzugsweise ist in dem Arretierkolben eine Drossel ausgebildet, über den die Steuerdruckkammer mit einem Tankvolumen verbunden ist. Über diese Drossel kann der Steuerdruckraum in den Tank entspannt werden. Über die Drossel lässt sich eine Zeitkonstante einstellen, mit der der Arretierkolben nach Verschwinden der Stelldrücke in der ersten und der zweiten Stelldruckkammer in die arretierende Position gelangt.
Vorzugsweise ist der Stellkolben entlang einer den Stellkolben durchdringenden Stange mit zumindest einer Nut mit tangentialer Komponente geführt. Auf diese Weise kann die Stange Führungsfunktionen übernehmen und gleichzeitig zur Arretierung des Steuerkolbens verwendet werden.
Der Arretierkolben greift bevorzugt in der arretierenden Position in diese Nut ein.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt eines hydraulischen Schaltplans eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung;
2 einen Ausschnitt eines hydraulischen Schaltplans eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung;
3 einen ersten Schnitt durch eine erfindungsgemäße erste Ausnehmung mit einem Arretierungskolben in einer nicht arretierenden Position;
4 einen zweiten Schnitt durch die erfindungsgemäße erste Ausnehmung mit dem Arretierungskolben in einer arretierenden Position;
5 einen dritten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Stellkolben zur Verdeutlichung der Lage der Verbindungsleitungen;
6A–F verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Stellkolbens; und
7 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung 1. Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung 1 umfasst einen Hydraulikzylinder 2, in dem ein Stellkolben 3 angeordnet ist, der den Hydraulikzylinder 2 in eine erste Stelldruckkammer 4 mit einer ersten Rückstellfeder 5 und einer ersten Stelldruckleitung 6 und eine zweite Stelldruckkammer 7 mit einer zweiten Rückstellfeder 8 und einer zweiten Stelldruckleitung 9 unterteilt. Der Stellkolben 3 ist von einer Stange 10 durchdrungen, in der eine erste Nut 100 ausgebildet ist.
In dem Stellkolben 3 ist ferner eine erste Ausnehmung 11 ausgebildet in der ein Arretierkolben 12 angeordnet und geführt ist. Der Arretierkolben 12 ist in der ersten Ausnehmung 11 in eine arretierende und in eine nicht arretierende Position bringbar. Um den Arretierkolben 12 in eine arretierende Position zu bringen, ist in der ersten Ausnehmung ein Arretierfederraum 13 ausgebildet, in der eine Arretierfeder 14 angeordnet ist, die den Arretierkolben 12 in Richtung der arretierenden Position mit Kraft beaufschlagt. Gegenüber dem Arretierfederraum 13 ist eine Steuerdruckkammer 15 an einer radialen Stufe des Arrtierkolbens 12 ausgebildet, in die Druckmittel gefördert werden kann, welches den Arretierkolben 12 in Richtung der nicht arretierenden Position mit Kraft beaufschlagt. Der Arretierkolben 12 ist zur Einnahme der Positionen längsverschieblich in der Ausnehmung 11 angeordnet.
Der Steuerdruckraum 15 ist über eine erste Verbindungsleitung 16 mit der ersten Stelldruckkammer 4 verbunden. In der ersten Verbindungsleitung 16 ist ein erstes Rückschlagventil 17 angeordnet. Das erste Rückschlagventil 17 öffnet in Richtung auf die Steuerdruckkammer 15. Das erste Rückschlagventil 17 ist ferner über eine zweite Verbindungsleitung 160 mit der zweiten Stelldruckkammer 7 verbunden. Das Druckmittel aus der ersten Stelldruckkammer 4 bedrückt das erste Rückschlagventil 17 in Richtung seiner offenen Position. Das Druckmittel aus der zweiten Stelldruckkammer 7 bedrückt – gemeinsam mit einer ersten Rückschlagfeder 170 – das erste Rückschlagventil 17 in Richtung einer geschlossenen Position. Ist der Druck in der ersten Stelldruckkammer 4 größer als ein erster Schwellenwert, welcher sich aus dem Druck in der zweiten Stelldruckkammer 7 und dem Druck der Feder ergibt, so ist das erste Rückschlagventil 17 offen.
Der Steuerdruckraum 15 ist zudem über eine dritte Verbindungsleitung 18 mit der zweiten Stelldruckkammer 7 verbunden. In der dritten Verbindungsleitung 18 ist ein zweites Rückschlagventil 19 angeordnet, welches in Richtung der Steuerdruckkammer 15 öffnet. Das zweite Rückschlagventil 19 ist darüber hinaus über eine vierte Verbindungsleitung 180 mit der ersten Stelldruckkammer 4 verbunden. Das zweite Rückschlagventil 19 wird durch das Druckmittel aus der zweiten Stelldruckkammer 7 in Richtung seiner offenen Position beaufschlagt. Das Druckmittel aus der ersten Stelldruckkammer 4, hingegen, beaufschlagt, wie eine zweite Rückschlagfeder 190, das zweite Rückschlagventil 19 in Richtung seiner geschlossenen Position. Ist der Druck in der zweiten Stelldruckkammer 7 größer als ein sich aus dem Druck in der ersten Stelldruckkammer 4 und dem Druck der zweiten Rückschlagfeder ergebender erster Schwellenwert, so ist das zweite Rückschlagventil 19 offen.
In dem Arretierkolben 12 ist eine als Drossel 20 ausgebildete Verbindung zwischen dem Steuerdruckraum 15 und dem Arretierfederraum 13 angeordnet. Der Arretierfederraum 13 ist über eine Tankverbindung 21 mit einem Tankvolumen 22 verbunden.
In dem Arretierkolben 12 ist eine als weitere Drossel 20' ausgebildete weitere Verbindung zwischen dem Steuerdruckraum 15 und der ersten Nut 100 angeordnet. Die erste Nut 100 ist mit dem Tank 22 verbunden. Auf diese Weise kann Druckmittel aus der Steuerdruckkammer 15 sowohl über den Arretierfederraum 13 als auch über die erste Nut 100 in den Tank 22 abgeführt werden. Bei verschwindendem Druck in der Steuerdruckkammer wird aufgrund der Kraft der Arretierfeder 14 der Arretierkolben 12 so verschoben, dass er in die Nut 100 eingreift. Da die Stange gehäuseseitig fixiert ist, wird so der Stellkolben 3 in z. B. seiner Neutralposition arretiert. Ein Druckanstieg in der ersten oder der zweiten Stelldruckkammer führt zu einer Beaufschlagung der Steuerdruckkammer 15. Übersteigt die so auf den Arretierkolben wirkende hydraulische Kraft die Kraft der Arretierfeder 14, so wird die Arretierung wieder gelöst.
2 zeigt eine alternative Verstellvorrichtung 1' mit einem alternativen Hydraulikzylinder 2' und mit einem alternativen Stellkolben 3', welcher von einer alternativen Stange 10' durchdrungen ist. Elemente mit bereits eingeführten Bezugszeichen entsprechen den bereits eingeführten Elementen mit diesen Bezugszeichen. Ein wesentlicher Unterschied zwischen der Verstellvorrichtung 1 und der alternativen Verstellvorrichtung 1' besteht darin, dass der Arretierkolben 12 in seiner arretierten Position nicht in eine erste Nut 100 der Stange 10 eingreift, sondern in eine zweite Nut 200, welche in der Wandung des alternativen Hydraulikzylinders 2' ausgebildet ist.
Die in dem Arretierkolben 12 als weitere Drossel 20' ausgebildete weitere Verbindung verbindet den Steuerdruckraum 15 und die zweite Nut 200. Die zweite Nut 200 ist mit dem Tankvolumen 22 verbunden. Dadurch kann Druckmittel aus der Steuerdruckkammer 15 sowohl über den Arretierfederraum 13 als auch über die zweite Nut 200 in das Tankvolumen 22 abfließen.
3 zeigt einen ersten Schnitt durch eine erfindungsgemäße erste Ausnehmung 11 mit einem Arretierungskolben 12 in einer nicht arretierenden Position. In der ersten Ausnehmung 11 ist ein Ring 11.1 fixiert, welcher eine Hülse 11.2 arretiert, an der sich die Arretierfeder 14 als Federlager abstützt, um den Arretierkolben 12 in Richtung der arretierenden Position mit Kraft zu beaufschlagen. Die Hülse 11.2 ist zwischen dem Ring 11.1 und der Arretierfeder 12 angeordnet und gegen den Ring 11.1 gepresst. Die Arretierfeder 14 ist zwischen der Hülse 11.2 und dem Arretierkolben 12 angeordnet und sowohl gegen den Ring 11.1 als auch gegen den Arretierkolben 12 gepresst. Die Arretierfeder 14 ist zudem in dem Arretierfederraum 13 angeordnet. Die Steuerdruckkammer 15 ist über eine Querbohrung in dem Arretierkolben 12 sowohl mit der ersten Verbindungsleitung 16 als auch mit der dritten Verbindungsleitung 18 verbunden. Die Steuerdruckkammer 15 ist mit der als Drossel 20 ausgebildeten Verbindung zwischen der Steuerdruckkammer 15 und dem Arretierfederraum 13 verbunden. Druckmittel aus der Steuerdruckkammer 15 wird über die Drossel 20 in den Arretierfederraum 13 gefördert. In dem dargestellten Fall ist die hydraulische Kraft in der Steuerdruckkammer 15 größer als die Gegenkraft, welcher sich aus dem Druck in dem Arretierferderraum 13 und der Kraft der Arretierfeder 14 ergibt. Der Arretierkolben 12 befindet sich in seiner nicht arretieren Position, in der er nicht in die erste Nut 100 bzw. zweite Nut 200 eingreift.
Im Unterschied dazu zeigt die 4 einen zweiten Schnitt durch die erfindungsgemäße erste Ausnehmung 11, in dem sich der Arretierungskolben 12 in einer arretierenden Position befindet. In diesem Fall ist die Gegenkraft größer als die hydraulische Kraft auf den Arretierkolben 12 in der Steuerdruckkammer 15. Elemente mit bereits eingeführten Bezugszeichen entsprechen auch hier den bereits eingeführten Elementen mit diesen Bezugszeichen.
5 zeigt einen dritten Schnitt durch einen Stellkolben 3. Elemente mit bereits eingeführten Bezugszeichen entsprechen auch hier den bereits eingeführten Elementen mit diesen Bezugszeichen.
Die erste Verbindungsleitung 16 umfasst eine in den ersten Stelldruckraum 4 mündende erste Bohrung 16.1 und eine dazu senkrechte in den Steuerdruckraum 15 mündende zweite Bohrung 16.2 als ersten bzw. zweiten Abschnitt, welche die erste Bohrung 16.1 mit dem Steuerdruckraum 15 verbindet. Nachfolgend wird anstelle des allgemeinen Begriffs des Abschnitts die konkretere Bezeichnung Bohrung verwendet. Die erste Verbindungsleitung 16 ist mit einer zweiten Verbindungsleitung 160 verbunden, welche eine in die erste Bohrung 16.1 mündende dritte Bohrung 160.1 und eine in die zweite Stelldruckkammer 7 mündende vierte Bohrung 160.2 aufweist, welche mit in dieser Reihenfolge abnehmenden Durchmessern gleichachsig und direkt benachbart angeordnet sind. Die erste Bohrung 16.1 der ersten Verbindungsleitung 16, d. h. der erste Abschnitt 16.1, und die zweite Verbindungsleitung 160 sind ebenfalls gleichachsig und benachbart angeordnet. Die erste Bohrung 16.1 und die zweite Bohrung 16.2 stehen ferner senkrecht zur Bewegungsachse des Arretierkolbens 12.
Die im dargestellten Schnitt nicht erkennbare Steuerdruckkammer 15 ist über die erste Verbindungsleitung 16 mit der ebenfalls nicht dargestellten ersten Stelldruckkammer 4 verbunden. In der ersten Bohrung 16.1 der ersten Verbindungsleitung 16 ist als erste Ventileinrichtung das erste Rückschlagventil 17 angeordnet.
Das erste Rückschlagventil 17 umfasst in der ersten Bohrung 16.1 ein erstes Anschlagelement 17.1, an dem sich eine erste Ventilhülse 17.2 als Ventilschließkörper abstützt, an der sich wiederum die erste Rückschlagfeder 170 abstützt. Das erste Rückschlagventil 17 ist über die zweite Verbindungsleitung 160 mit der zweiten Stelldruckkammer 7 verbunden. Das erste Rückschlagventil 17 wird über die zweite Verbindungsleitung 160, welche die dritte Bohrung 160.1 und die vierte Bohrung 160.2 umfasst, mit einem Druck aus der zweiten Stelldruckkammer 7 in Richtung seiner geschlossenen Position bedrückt. Zusätzlich zu dem Druck aus der zweiten Stelldruckkammer 7 bedrückt auch die erste Rückstellfeder 170 die erste Ventilhülse 17.2 in Richtung des ersten Sperrelements 17.1.
Das erste Rückschlagventil 17 ist in seiner geschlossenen Position gezeigt. Das erste Rückschlagventil 17 ist jedoch derart in der ersten Verbindungsleitung 16 angeordnet, dass der Arretierkolben 12 bei in Richtung der Steuerdruckkammer 15 offenem ersten Rückschlagventil 17 mittels zumindest eines Drucks aus der ersten Stelldruckkammer 4 in die nicht arretierende Position bringbar ist, welche in der 3 gezeigt ist. Der Druck, der sich aus dem Druck aus der zweiten Stelldruckkammer 7 und dem Druck der ersten Rückschlagfeder 170 ergibt ist der erste Schwellenwert. Der erste Schwellenwert hängt von der ersten Rückschlagfeder 170 und dem Druck in der zweiten Stelldruckkammer 7 ab.
Die Steuerdruckkammer 15 ist ferner über die dritte Verbindungsleitung 18 mit der zweiten Stelldruckkammer 7 verbunden. Die dritte Verbindungsleitung 18 umfasst eine in den zweiten Stelldruckraum 7 mündende fünfte Bohrung 18.1 und eine dazu senkrechte in den Steuerdruckraum 15 mündende sechste Bohrung 18.2, welche über eine siebte Bohrung 18.3 miteinander verbunden sind, welche senkrecht zu der fünften Bohrung 18.1 und der sechsten Bohrung 18.2 ausgebildet ist. Die fünfte Bohrung 18.1 und die sechste Bohrung 18.2 stehen senkrecht zur Bewegungsachse des Arretierkolbens 12. Die siebte Bohrung 18.3 ist parallel zur Bewegungsachse des Arretierkolbens 12 ausgebildet. Die dritte Verbindungsleitung 18 umfasst ferner eine vierte Verbindungsleitung 180, welche eine in die fünfte Bohrung 18.1 mündende achte Bohrung 180.1 und eine in die erste Stelldruckkammer 4 mündende neunte Bohrung 180.2 aufweist, welche mit in dieser Reihenfolge abnehmenden Durchmessern koaxial und direkt benachbart angeordnet sind. Die fünfte Bohrung 18.1, d. h. der fünfte Abschnitt 18.1, und die vierte Verbindungsleitung 180 sind ebenfalls gleichachsig und benachbart angeordnet.
Die Steuerdruckkammer 15 ist über die dritte Verbindungsleitung 18 mit der zweiten Stelldruckkammer 7 verbunden. Das zweite Rückschlagventil 19 ist als zweite Ventileinrichtung in der fünften Bohrung 18.1 der dritten Verbindungsleitung 18 ausgebildet.
Das zweite Rückschlagventil 19 umfasst ein zweites Anschlagelement 19.1, an dem sich eine zweite Ventilhülse 19.2 als Ventilschließkörper abstützt, an der sich wiederum die zweite Rückschlagfeder 190 abstützt. Das zweite Rückschlagventil 19 ist über die vierte Verbindungsleitung 180 mit der ersten Stelldruckkammer 9 verbunden. Das zweite Rückschlagventil 19 wird über die vierte Verbindungsleitung 180, welche die achte Bohrung 180.1 und die neunte Bohrung 180.2 umfasst, mit einem Druck aus der ersten Stelldruckkammer 4 in Richtung seiner geschlossenen Position bedrückt. Zusätzlich zu dem Druck aus der ersten Stelldruckkammer 4 bedrückt auch die zweite Rückstellfeder 190 die zweite Ventilhülse 19.2 in Richtung des zweiten Anschlagelements 19.1.
Das zweite Rückschlagventil 19 ist in seiner offenen Position gezeigt. Druckmittel aus der zweiten Stelldruckkammer 7 fließt von der zweiten Stelldruckkammer 7 über die fünfte Bohrung 18.1, die siebte Bohrung 18.3 und die sechste Bohrung 18.2. Das zweite Rückschlagventil 19 ist derart in der zweiten Verbindungsleitung 18 angeordnet, dass das zweite Rückschlagventil 19 geschlossen ist, wenn der Druck, der sich aus dem Druck aus der ersten Stelldruckkammer 4 und dem Druck der zweiten Rückstellfeder 190 ergibt, größer als der oder gleich dem Druck in der zweiten Stelldruckkammer 7 ist; ansonsten offen. Der Druck, der sich aus dem Druck aus der ersten Stelldruckkammer 4 und dem Druck der zweiten Rückschlagfeder 190 ergibt, ist der zweite Schwellenwert. Der zweite Schwellenwert hängt von der zweiten Rückschlagfeder 190 und dem Druck in der ersten Stelldruckkammer 4 ab.
Die erste Bohrung 16.1 und die fünfte Bohrung 18.1 liegen jeweils in einer ersten Ebene (nicht dargestellt) während die zweite Bohrung 16.2 und sechste Bohrung 18.2 jeweils in der zweiten Ebene (nicht dargestellt) liegen, wobei die erste Ebene und die zweite Ebene nicht parallel sind. Eine solche Anordnung der obigen Bohrungen ist fertigungstechnisch günstig zu realisieren. Die Bohrungen werden teilweise mit Stopfen 23 einseitig dichtend geschlossen.
Die 6A bis 6F zeigen jeweils verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Stellkolbens 3. Elemente mit bereits eingeführten Bezugszeichen entsprechen den bereits eingeführten Elementen mit diesen Bezugszeichen. Der erfindungsgemäße Stellkolben 3 in 6F weist eine weitere Nut 300 auf, mittels derer der Stellkolben 3 z. B. einen Stellhebel ansteuern kann, welcher z. B. auf den Schwenkwinkel und somit auf das Hubvolumen einer Axialkolbenmaschine einwirkt.
Im Falle des dargestellten Stellkolbens 3 sind die erste Stelldruckkammer 4 und die zweite Stelldruckkammer 7 jeweils zumindest teilweise in dem Stellkolben 3 ausgebildet.
Der Stellkolben 3 ist entlang der Stange 10, welche durch den Stellkolben 3 hindurchgeführt ist, in einem nicht dargestellten Hydraulikzylinder 2 geführt. Der erste Stelldruckraum 4 ist über die erste Stelldruckleitung 6 mit Druckmittel beaufschlagbar. Analog ist der zweite Stelldruckraum 7 über die zweite Stelldruckleitung 9 mit Druckmittel beaufschlagbar.
In 7 ist ein vierter Schnitt durch die erfindungsgemäße Stellvorrichtung 1 gezeigt. Elemente mit bereits eingeführten Bezugszeichen entsprechen den bereits eingeführten Elementen mit diesen Bezugszeichen. In der ersten Stelldruckkamer 4 ist die erste Rückstellfeder 5 angeordnet. Die erste Rückstellfeder 5 stützt sich an einem ersten Abstützelement 101 ab. Das erste Abstützelement 101 stützt sich an der Stange 10 und/oder an dem Stellkolben 3 ab. Die erste Rückstellfeder 5 stützt sich zudem an einem zweiten Abstützelement 102 ab, welches sich wiederum an der Stange 10 und/oder an dem Stellkolben 3 abstützt. Analog stützt sich die zweite Rückstellfeder 8 an einem dritten Abstützelement 103 ab, welches sich an der Stange 10 und/oder an dem Stellkolben 3 abstützt. Die zweite Rückstellfeder 8 stützt sich zudem an einem vierten Abstützelement 104 ab, welches sich selbst wiederrum an der Stange 10 und/oder an dem Stellkolben 3 abstützt. Der Stellkolben 3 ist in der Stellvorrichtung 1 in dem Stellraum 2 geführt.
Bewegt sich der Stellkolben 3 bei einer auftretenden Druckdifferenz in den Stelldruckkammern 4, 7 aus der dargestellten Neutralposition in Richtung der ersten Stelldruckleitung 6 heraus, so bewegt der Stellkolben 3 das zweite Abstützelement 102 und das dritte Abstützelement 103 in Richtung der der ersten Stelldruckleitung 6. Das zweite Abstützelement 102 komprimiert dann die erste Rückstellfeder 5, welche sich wiederrum auf dem ersten Abstützelement 101 abstützt, welches sich wiederrum an der Stange 10 abstützt. Das dritte Abstützelement 103 nimmt die zweite Rückstellfeder 8 mit. Diese wiederum stützt sich auf dem vierten Abstützelement 104 ab, das durch die Stange 10 blockiert ist. Der Abstand zwischen dem dritten Abstützelement 103 und dem vierten Abstützelement 104 verringert sich dadurch.
Bei umgekehrter Bewegungsrichtung des Stellkolbens 3 gilt vorausgegangenes analog.
Zur Arretierung der Abstützelemente 101–104 und zur Ausbildung der ersten Nut 100 sind in bzw. an der Stange 10 Nuten und/oder zylindrische Bereiche mit unterschiedlichen Radien gleichachsig und benachbart angeordnet.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind auch einzelne Merkmale der Ausführungsbeispiele vorteilhaft miteinander kombinierbar.
Anstelle des ersten Rückschlagventils 17 bzw. des zweiten Rückschlagventils 19 kann jeweils eine alternative Ventileinrichtung verwendet werden, welche die erste Verbindungsleitung 16 bzw. die dritte Verbindungsleitung 18 öffnet oder schließt.
Vorzugsweise ist die Stange 10 bzw. die alternative Stange 10' in ihrer Position in den Hydraulikzylinder 2 fixiert und der Stellkolben 3 bzw. der alternative Stellkolben 3' entlang der entsprechenden Stange 10, 10' verschiebbar.
Vorzugsweise weist die Stange 10 eine erste Nut 100 mit tangentialer Komponente auf. Eine zusätzliche axiale Komponente ist jedoch ebenfalls denkbar. Durch eine relative Rotation der Stange 10 in Bezug auf den Stellkolben 3 kann die relative Position beider letzteren, bei der eine Arretierung durch den Arretierkolben 12 möglich ist, variiert werden und so die Position für die Arretierung festgelegt werden.
Analog weist der alternative Hydraulikzylinder 2' vorzugsweise eine zweite Nut 100 mit tangentialer Komponente auf. Eine zusätzliche axiale Komponente ist jedoch auch in diesem Fall ebenfalls realisierbar. Durch eine relative Rotation des alternativen Stellkolbens 3' in Bezug auf den alternative Stellraum 2' kann auch in diesem Fall die relative Position dieser beiden letzten, bei der eine Arretierung durch den Arretierkolben 12 möglich ist, variiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004061558 A1 [0002]

Claims

Stellvorrichtung für eine hydrostatische Kolbenmaschine, umfassend: – einen Hydraulikzylinder (2), – einen in dem Hydraulikzylinder (2) verschiebbar angeordneten Stellkolben (3), – wenigstens eine in dem Hydraulikzylinder (2) ausgebildete erste Stelldruckkammer (4), dadurch gekennzeichnet, dass in der Stellvorrichtung ein Arretierkolben (12) angeordnet ist, durch den in Abhängigkeit von dem Druck in der ersten Stelldruckkammer (4) eine den Stellkolben (3) in dem Hydraulikzylinder (2) arretierende Position und eine nicht arretierende Position einnehmbar ist.
Stellkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierkolben (12) in dem Stellkolben (3) angeordnet ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierkolben (12) in einer ersten Ausnehmung (11) des Stellkolbens (3) angeordnet ist, in der eine teilweise durch den Arretierkolben (12) begrenzte Steuerdruckkammer (15) ausgebildet ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerdruckkammer (15) über eine erste Verbindungsleitung (16) mit der ersten Stelldruckkammer verbunden (4) ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Verbindungsleitung (16) eine erste Ventileinrichtung (17) angeordnet ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rückschlagventil (17) in Richtung auf die Steuerdruckkammer (15) öffnet.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Steuerdruckkammer (15) herrschender Druck den Arretierkolben (12) in Richtung seiner nicht arretierenden Position beaufschlagt.
Stellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (1) eine zweite Stelldruckkammer (7) aufweist und dass das erste Rückschlagventil (17) über eine zweite Verbindungsleitung (160) mit der zweiten Stelldruckkammer (7) verbunden ist, und über die zweite Verbindungsleitung (160) mit einem Druck aus der zweiten Stelldruckkammer (7) in Richtung seiner geschlossenen Position beaufschlagt ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Verbindungsleitung (16) einen in die erste Stelldruckkammer (15) mündenden ersten Abschnitt (16.1) und einen damit verbundenen, in den Steuerdruckraum (15) mündenden zweiten Abschnitt (16.2) umfasst, – die zweite Verbindungsleitung (160) einen in den ersten Abschnitt (16.1) mündenden dritten Abschnitt (160.1) und einen in die zweite Stelldruckkammer (7) mündenden vierten Abschnitt (160.2) umfasst, welcher mit in dieser Reihenfolge abnehmenden Durchmessern gleichachsig und direkt benachbart angeordnet sind, wobei – der erste Abschnitt (16.1) und die zweite Verbindungsleitung (160) gleichachsig und benachbart angeordnet sind, – in dem ersten Abschnitt (16.1) ein erstes Anschlagelement (17.1) und ein erster Ventilschließkörper (17.2) und eine den ersten Ventilschließkörper (17.2) gegen das erste Anschlagelement (17.1) und gegen den Druck in der ersten Stelldruckkammer (4) beaufschlagende erste Rückschlagfeder (170) angeordnet sind.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (1) eine zweite Stelldruckkammer (7) aufweist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerdruckkammer (15) über eine dritte Verbindungsleitung (18) mit der zweiten Stelldruckkammer (7) verbunden ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Verbindungsleitung (18) eine zweite Ventileinrichtung (19) angeordnet ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Verbindungsleitung (18) ein zweites Rückschlagventil (19) angeordnet ist, dass in Richtung auf die Steuerdruckkammer (15) hin öffnet.
Stellvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rückschlagventil (19) über eine vierte Verbindungsleitung (180) mit der ersten Stelldruckkammer (4) verbunden ist und über die vierte Verbindungsleitung (180) mit einem Druck aus der ersten Stelldruckkammer (4) in Richtung seiner geschlossenen Position beaufschlagbar ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass – die dritte Verbindungsleitung (18) einen in die zweite Stelldruckkammer (7) mündenden fünften Abschnitt (18.1) und einen in den Steuerdruckraum mündenden sechsten Abschnitt (18.2) umfasst, welcher über einen siebten Abschnitt (18.3) miteinander verbunden sind, – die vierte Verbindungsleitung (180) einen in den fünften Abschnitt (18.1) mündenden achten Abschnitt (180.1) und einen in die erste Stelldruckkammer (4) mündenden neunten Abschnitt (180.2) umfasst, welche mit in dieser Reihenfolge abnehmenden Durchmessern koaxial und direkt benachbart angeordnet sind, wobei – der fünfte Abschnitt (18.1) und die vierte Verbindungsleitung (180) gleichachsig und benachbart angeordnet sind, – in dem fünften Abschnitt (18.1) ein zweites Anschlagelement (19.1) angeordnet und ein zweiter Ventilschließkörper (19.2) und eine den zweiten Ventilschließkörper (19.2) gegen das zweite Anschlagelement (19.1) und gegen den Druck in der zweiten Stelldruckkammer (7) beaufschlagende zweite Rückschlagfeder (190) angeordnet sind.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Ausnehmung (11) zumindest eine Arretierfeder (14) angeordnet ist, welche den Arretierkolben (12) in Richtung der arretierenden Position mit Kraft beaufschlagt.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Arretierkolben (12) eine Drossel (20) ausgebildet ist, über den die Steuerdruckkammer (15) mit einem Tank (22) verbunden ist.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (3) auf einer den Stellkolben (3) durchdringenden Stange (10, 10') mit zumindest einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nut (100, 200) geführt ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierkolben (12) in der arretierenden Position in die Nut (100, 200) eingreift.