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Dokumentenidentifikation DE10037482C1 28.02.2002
Titel Hydrostatische Verstellpumpe mit außerhalb des Servozylinder-Druckraumes angeordneten Federn
Anmelder Sauer-Danfoss (Neumünster) GmbH & Co OHG, 24539 Neumünster, DE
Erfinder Fiebing, Carsten, 24808 Jevenstedt, DE;
Thoms, Reinhardt, 24536 Neumünster, DE
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Bardehle, Pagenberg, Dost, Altenburg, Geissler, Isenbruck, 81679 München
DE-Anmeldedatum 01.08.2000
DE-Aktenzeichen 10037482
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.02.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.02.2002
IPC-Hauptklasse F04B 1/30
IPC-Nebenklasse F04B 53/16   
Zusammenfassung Es wird eine hydrostatische Verstellpumpe mit einer Schrägscheibe (3) beschrieben, mittels welcher die Verstellung des Hubes von Verdrängerkolben in einem Zylinderblock realisiert wird. Die Schrägscheibe wird mittels eines Servosystems in ihrer Winkelposition bezüglich der Hubrichtung der Verdrängerkolben verschwenkt, wobei das Servosystem am Gehäuse (6) der Verstellpumpe angebracht ist. Das Servosystem (4) weist einen Druckzylinder (18) und einen Servokolben (7) auf, welche zusammen einen Servozylinder-Druckraum (8) bilden, wobei der Servokolben (7) in dem Druckzylinder (18) arbeitet, mittels einer Federeinrichtung (9, 10) druckbelastet ist und eine Kolbeneinrichtung mit zumindest zwei druckbeaufschlagten Servokolbenflächen (11, 12) aufweist. Die Federeinrichtung (9, 10) ist außerhalb des Servozylinder-Druckraumes (8) außen um den Servokolben (7) angeordnet und zweifach am Servosystemgehäuse (15) abgestützt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Verstellpumpe in Schrägscheiben- Bauweise, bei welcher das Servosystem in einem als Deckel ausgebildeten Servosystemgehäuse integriert ist; der Deckel verschließt eine Gehäuseöffnung der Verstellpumpe, durch welche ein Servoarm zur Verbindung mit dem Servosystem hinausragt.

Bei den bekannten hydrostatischen Verstellpumpen in Schrägscheiben-Bauweise, welche im geschlossenen Kreis arbeiten, sind die Verdrängerkolben in Zylindern eines Zylinderblockes geführt und rotieren um die Welle der Verstellpumpe. Während der Rotation stützen sich die Verdrängerkolben mittels Gleitschuhen auf der Schrägscheibe ab, wobei bei jeder 360°-Rotation jeder Verdrängerkolben einen vollständigen Hub ausführt. Die Schrägscheibe weist eine ebene Lauffläche auf, auf welcher die Gleitschuhe gleiten, mit welchen die Verdrängerkolben gelenkig verbunden sind.

Die Schrägscheibe wird üblicherweise als Wiege oder Schwenkscheibe bezeichnet, und zwar je nach dem, ob sie in Zylinderschalen auf Rollen gelagert oder um Lagerzapfen schwenkbar ist. Die Schrägscheibe wird durch Verstellung des Servosystems so geschwenkt, dass die Winkelposition ihrer Lauffläche in bezug auf die Hubrichtung der Verdrängerkolben verändert wird. Mit einer Veränderung der Winkelposition der Lauffläche der Schrägscheibe wird zugleich der Hub der Verdrängerkolben und damit der durch die Pumpe erzeugte Volumenstrom verändert. Die für die Änderung der Winkelposition der Schwenkscheibe erforderliche Kraft wird in der Regel hydraulisch erzeugt, indem Druck auf einen, zwei oder gegebenenfalls auch mehrere Servokolben erzeugt wird, wobei die Servokolben an der Schrägscheibe angreifen.

So ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 28 41 084 A1 eine Verdrängerpumpe mit veränderlicher Fördermenge bekannt, bei der die Schrägscheibe durch einen über ein Servoventil regulierbaren Druck und durch lediglich einen Servokolben ausgelöste Verschiebung um einen Zapfen geschwenkt werden kann.

Die Wirkungsachse der Servokolben liegt außerhalb der Drehachse der Wiege bzw. Schwenkscheibe, so dass dadurch ein Hebelarm entsteht. Der bzw. die Servokolben ist bzw. sind mittelbar oder unmittelbar mit der Schrägscheibe derart verbunden, dass die die Servokolben verschiebende Kraft über den Hebelarm ein verschwenkendes Moment an der Schrägscheibe erzeugt.

Hydrostatische Verstellpumpen benötigen außerdem Federkräfte, welche den Schwenkwinkel der Pumpe bis zu 0°, d. h. in ihre neutrale Lage, zurückführen, wenn die Servoverstellung der Pumpe nicht angesteuert wird.

Bei Durchschwenkpumpen kann die Schrägscheibe in entgegengesetzter Richtung aus der durch die Federkräfte bestimmten Mittellage geschwenkt werden, so dass sich zwei Förderrichtungen ergeben. Für beide Förderrichtungen ergibt sich jeweils ein von null beginnender, auf einen bestimmten Maximalwert ansteigender Volumenstrom. Daher wird die Mittelstellung auch als Null-Lage oder Nullstellung bezeichnet. Häufig werden die Federn, welche die Null-Lage bestimmen, so installiert, dass sie sowohl bei positiven Schwenkwinkeln als auch bei negativen Schwenkwinkeln als Druckfedern wirken.

Bekannt sind Verstellpumpen, bei denen die Federn außerhalb von Servokolben und Servozylinder untergebracht sind und über entsprechende Hebelsysteme mit dem eigentlichen Servokolben des Servosystems verbunden sind. Das heißt, die Federn wirken nicht direkt auf die beweglichen Servokolben, sondern wirken über Kraftumlenkungen auf die Servokolben. Eine derartige Verstellpumpe ist im Teilschnitt in Fig. 5 dargestellt; sie ist eine Verstellpumpe der Baureihe BR90 der Anmelderin.

Bei den meisten bekannten Verstellpumpen der oben beschriebenen Art werden die Federn direkt in dem vom Servokolben und Servozylinder gebildeten Servozylinder-Druckraum installiert. Somit befinden sich die Federn in dem Raum, in welchem auch der Servodruck für die Verstellung der Winkelposition der Schrägscheibe wirkt. Die Federn wirken dann zwar direkt auf den Servokolben, d. h., die Federkraft wird direkt von der Feder auf den Servokolben übertragen, wobei gegebenenfalls zwischen dem Servokolben und den Federn Federteller bzw. -scheiben liegen. Die Dimensionierung der Federn ist dabei jedoch durch die Größe des Servozylinder-Druckraumes begrenzt. Das bedeutet, die Federkraft kann nicht unabhängig von der Größe des Servozylinder-Druckraumes an unterschiedliche Kraft- und Größenverhältnisse des Servosystems angepasst werden.

Damit die Federn unabhängig von der Schwenkrichtung des Servosystems stets als Druckfedern arbeiten, werden sie zwischen zwei Federtellern vorgespannt. Im Innern der Federn ist bei einer bekannten Ausbildung eine Stange geführt, die so konstruiert ist, dass sie mit möglichst geringem axialen Verschiebespiel zwischen den Federtellern liegt. Beide Federteller sind sowohl im Servokolben als auch auf der Stange aufeinander zu beweglich, sie können jedoch nicht voneinander weg über den Abstand zwischen den zwei Federtellern ausweichen. Die Stange wird so mit dem Gehäuse der Verstellpumpe verbunden, dass sie axial nicht verschieblich ist. Dabei ist die Stange so zu justieren, dass die Federn in der Vorspannung auf die Länge zwischen den zwei Federtellern die Schrägscheibe derart positionieren, dass der Hub der Verdrängerkolben zu Null wird (siehe Fig. 4, Sonderausführung der BR90 der Anmelderin).

Ein Nachteil dieser Ausführung besteht darin, dass der Federkraftbedarf, welcher die geometrischen Ausmaße der Federn bestimmt, außerdem auch auf den Raumbedarf im Servokolben und/oder im Servozylinder Einfluss hat. So entsteht ein unerwünschter, die Flexibilität des Entwurfs relativ stark beschränkender und durch die Konstruktion nicht beliebig auflösbarer Zusammenhang zwischen der notwendigen Federkraft und dem notwendigen Servokolbendurchmesser bei entsprechendem Servokolbenhub. Das bedeutet, dass eine große Federkraft auch immer einen entsprechenden großen Servokolben und Servozylinder und damit auch Servozylinder-Druckraum erfordert. Hohe Federkräfte für kleinere Servokolben und Servozylinder sind dagegen mit derartigen bekannten Systemen kaum möglich. Ein weiterer Nachteil dieser Ausführung besteht darin, dass durch den für die Feder notwendigen Bauraum ein Totvolumen im Servozylinder- Druckraum bedingt ist. Insbesondere bei großen Federn ist das Totvolumen häufig größer als das Verdrängungsvolumen eines Servokolbenhubs. Dadurch wird während des Hubs des Servokolbens der Servozylinder-Druckraum nicht vollständig geleert. Befindet sich z. B. Luft in diesem Raum, so muss zusätzlich durch entsprechende konstruktive Maßnahmen eine Entlüftung sichergestellt werden.

Des weiteren sind Verstellpumpen bekannt (siehe Fig. 3, Baureihe 45 der Anmelderin), bei welchen der Servokolben im Inneren des Tankraumes der Verstellpumpe angeordnet ist, wobei ein Rückschwenkkolben vorgesehen ist, gegen welchen der Servozylinder arbeitet und bei welchem die Feder am Außenumfang des Kolbens angeordnet ist (siehe Fig. 3). Es sind des weiteren doppelt wirkende Servokolben mit innenliegenden Federn bekannt, wobei der Servokolben fast immer rechtwinklig zur Pumpenachse angeordnet ist. Der Kraftangriff für den Hebelarm zur Schrägschiebe sollte möglichst, wie auch die Mittellinie der Federn, sich auf der Mittellängsachse des Servokolbens befinden, damit die hydraulischen und mechanischen Kräfte am Servokolben den Servokolben nicht an die Wandung des Servozylinders anzupressen versuchen und damit Reibung und Verschleiß erhöhen. Dies ist jedoch nur dann praktisch sinnvoll, wenn sich sämtliche Federn einseitig von diesem Kraftangriff befinden (siehe insbes. Fig. 4).

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Verstellpumpe mit einem Servosystem bereitzustellen, bei welchem große Federkräfte auch bei Verwendung kleiner Servokolben unter direktem Kraftfluss der Federkräfte auf den Servokolben installiert werden können, wobei die Federn so installiert werden sollen, dass die Servoräume auch so klein ausführbar sind, dass sie bei einem Hub des Servokolbens vollständig oder nahezu vollständig geleert werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine hydrostatische Verstellpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Gemäß der Erfindung weist die im geschlossenen Kreis arbeitende hydrostatische Verstellpumpe ein Servosystem auf, bei welchem in der Servoverstellung entweder ein doppelt wirkender Servokolben oder zwei mittelbar oder unmittelbar gegeneinander wirkende Servokolben vorgesehen sind, welche ihrerseits durch Federeinrichtungen, die bei jedem Servokolbenhub in beliebiger Richtung stets als Druckfedern wirken, in die Null-Lage gezwungen werden.

In an sich bekannter Bauweise weist die hydrostatische Verstellpumpe einen Zylinderblock auf, in welchem Verdrängerkolben geführt sind und mit dem Zylinderblock umlaufen. Die Verdrängerkolben sind an einer Schrägscheibe abgestützt, deren Winkelposition bezüglich der Hubrichtung der Verdrängerkolben verschwenkbar ist, so dass sich bei einer 360°-Rotation des Zylinderblockes, bei welchem die Verdrängerkolben einen vollständigen Hub ausführen, deren Hub verstellbar bzw. einstellbar ist.

Das Servosystem weist eine Kolbeneinrichtung mit zumindest zwei druckbeaufschlagten Servokolbenflächen auf, wobei die Servokolbenflächen entweder einem einzigen Servokolben zugeordnet oder auch jeweils einem Servokolben zugehörig sind. Die Federeinrichtung ist außerhalb des Servozylinder-Druckraumes außen um den Servokolben herum angeordnet und ist zweifach am Servosystemgehäuse abgestützt. Das bedeutet, dass der Servokolben ganz oder teilweise im Inneren der Druckfedern angeordnet ist, so dass die Größe des Servozylinder-Druckraumes unabhängig von der Größe der Feder und damit der einstellbaren bzw. auswählbaren Federkraft gestaltet werden kann. Die Federkräfte der Druckfedern sind dabei so gewählt, dass sie den Schwenkwinkel der Verstellpumpe bis zur Winkelposition 0° zurückführen können, wenn die Servoverstellung, d. h. das Servosystem der Verstellpumpe, nicht angesteuert wird.

Die Federeinrichtung ist außerhalb des Servokolbens zwischen zwei Federtellern auf Vorspannung montiert, so dass in jeder Position des Verstellkolbens eine Druckkraft auf diesen ausgeübt wird. Der Servokolben selbst kann dabei auch geteilt ausgeführt sein. Zur sicheren Anlage der Federn ist der Federteller um die Mantelfläche des Kolbens herum angeordnet. Zur sicheren Anlage der Federteller ist der Servokolben vorzugsweise eingeschnürt ausgebildet. Wenn der Servokolben nicht eingeschnürt ausgebildet ist, so können die Anlagen für die Federteller durch Sicherungsringe oder vergleichbare Elemente in axialer Richtung des Servokolbens festgelegt sein, wobei die Sicherungsringe bzw. die vergleichbaren Elemente in Nuten am äußeren Umfang des Servokolbens eingesetzt werden können, so dass entsprechend dem Abstand der beiden Federteller die Vorspannung der Federn gewählt werden kann bzw. auch einstellbar ist.

Erfindungsgemäß sind die zwei Federteller, welche die zumindest eine Feder, welche auf dem Servokolben mit der entsprechenden Vorspannung wirkt, zugleich so im Servosystemgehäuse der Verstellpumpe abgestützt, dass kein axiales (allenfalls ein sehr geringes) Verschiebespiel der Baueinheit "Servokolben mit Druckfeder" vorhanden ist, ohne dass sich jedoch die Vorspannung der Feder ändert.

Vorzugsweise ist der Servokolben als einteiliger Kolben ausgebildet, welcher doppelt wirkend ist, so dass zwei druckbeaufschlagte Kolbenflächen vorhanden sind. Vorzugsweise ist jeder druckbeaufschlagten Kolbenfläche eine Federeinrichtung zugeordnet. Die maximale Verschiebbarkeit der Federteller für die jeweilige Anlage der Federeinrichtung ist durch entsprechende Schultern im Innern des Servosystemgehäuses gewährleistet, wobei aufgrund der Vorspannung die Federn stets entgegen der Auslenkung der Winkelposition der Schrägscheibe wirken und diese in ihre Null-Lage zurückzudrängen versuchen.

Das Servosystem ist am Gehäuse der Verstellpumpe angebracht. Vorzugsweise schließt es den Tankraum der Verstellpumpe nach außen hin ab. Es verschließt damit die Öffnung des Gehäuses der Verstellpumpe, durch welche ein Servoarm hindurchragt, an welchem das Servosystem zur Verstellung der Winkelposition der Schrägscheibe angreift. Das Gehäuse der Verstellpumpe weist des weiteren eine große Montageöffnung auf, durch welche die aus Schrägscheibe und ihren entsprechenden Lagern bestehende Montageeinheit in das Gehäuse der Verstellpumpe montierbar ist. Im Gehäuse der Verstellpumpe befinden sich entsprechende Lagersitze zur Aufnahme der Lager, so dass Fluchtungsfehler zwischen den die Schrägscheibe lagernden Lagern weitestgehend vermeidbar sind. Das Servosystem weist einen Servokolben zum Verstellen des Winkels der Schrägscheibe auf, wobei der in einem Servozylinder arbeitende Servokolben zusammen mit dem Servozylinder einen Servozylinder-Druckraum bildet und hydraulisch betätigt gegen die Kraft einer Federeinrichtung verschieblich ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Servoarm der Schrägscheibe im Servosystem so angeordnet, dass er auf der Wirkungslinie der durch die Federeinrichtung ausgeübten Kraft gelenkig mit dem Servokolben verbunden ist. Das bedeutet, dass der Servoarm durch die Öffnung im Gehäuse der Verstellpumpe hindurchragt, welche durch das in einen Deckel integrierte Servosystem mit der erfindungsgemäßen Federeinrichtungsgestaltung verschließbar ist. Das Servosystemgehäuse ist jedoch vorzugsweise so ausgebildet, dass es im auf das Gehäuse der Verstellpumpe aufgesetzten und befestigten Zustand zum Tankraum der Verstellpumpe hin offen ist, so dass der Federraum in Fluidverbindung mit dem Tankraum der Verstellpumpe ist, jedoch durch den eigentlichen im Druckzylinder geführten Kolben des Servosystems zum Servozylinder-Druckraum hin abgedichtet ist.

Vorzugsweise ist zwischen der der druckbeaufschlagten Kolbenfläche des Servokolbens zugewandten Seite der Federeinrichtung und dem Servosystemgehäuse ein Federteller angeordnet, welcher eine Kröpfung aufweist. Der untere Bund des Druckzylinders, welcher in das Servozylindergehäuse eingeschraubt ist, bildet für den gekröpften Federteller eine Anlageschulter des Servosystemgehäuses hinsichtlich seiner axialen Verschiebbarkeit.

Die Federeinrichtung ist vorzugsweise zumindest eine Schraubenfeder. Es ist jedoch auch möglich, dass um den äußeren Umfang des Servokolbens zwei, drei oder eine Vielzahl von Druckfedern angeordnet sind, so dass eine einzelne Schraubenfeder durch zumindest zwei oder eine Vielzahl von Druckfedern ersetzt werden kann.

Um eine spielfreie Federanordnung gewährleisten zu können, ist der Abstand der Schultern im Servosystemgehäuse gleich dem Federtelleranlage-Abstand. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass auch dadurch, dass das Servosystemgehäuse zum Tankraum der Verstellpumpe hin offen ist, eine große Flexibilität hinsichtlich der Abmessungen der um den Servokolben angeordneten Feder gegeben ist.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht unter anderem auch darin, dass aufgrund der vom Servozylinder-Druckraum getrennten Anordnung der Federeinrichtung eine freie Wahl zwischen dem Servokolbendurchmesser und damit der Größe des Servozylinder-Druckraumes und der notwendigen bzw. einzustellenden bzw. auswählbaren Federkraft und damit den Federabmessungen möglich ist.

Weitere Vorteile und Merkmale und andere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Verstellpumpe mit erfindungsgemäßer Anordnung der Federeinrichtung des Servokolbens bei Null-Grad-Lage der Schrägscheibe;

Fig. 2 die Schnittansicht gemäß Fig. 1 bei aus der Null-Grad-Lage ausgelenkter Schrägscheibe und damit verstelltem Servokolben;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer bekannten Verstellpumpe der Baureihe 45 der Anmelderin;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer weiteren bekannten Verstellpumpe, einer Sonderform der Baureihe 90 (BR90) der Anmelderin, und

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Verstellpumpe der Baureihe 90 (BR90) der Anmelderin.

In Fig. 1 ist eine Schnittansicht der Verstellpumpe dargestellt, bei welcher die Schnittebene durch das Servosystem und das Gehäuse der Verstellpumpe gelegt ist. Im unteren Teil der Fig. 1 sind die Verdrängerkolben 1 dargestellt, welche im Zylinderblock 2 konzentrisch zu dessen Drehachse angeordnet sind. Die Schrägscheibe 3 ist in Draufsicht dargestellt und weist eine Gleitfläche auf, auf welcher sich die Verdrängerkolben 1 in nicht dargestellten Gleitschuhen gleitend abstützen. Der Zylinderblock 2 und die Schrägscheibe 3 sind in einem Tankraum 5 angeordnet, welcher von einem Gehäuse 6 umgeben ist. Die in Draufsicht dargestellte Öffnung 23 des Gehäuses 6 dient dem Einführen der aus Schrägscheibe 3 und im Gehäuse 6 sich abstützenden Lagern bestehenden Montagegruppe.

Die Schrägscheibe 3 weist an ihrem oberen Ende einen Servoarm 16 auf, welcher durch eine zweite Öffnung 20 im Gehäuse 6 ragt. Der Servoarm 16 weist an seinem Ende eine Kröpfung auf, welche zur Verbindung mit dem Servosystem 4 dient. Der Servoarm 16 weist eine solche Länge auf bzw. die Kröpfung am Ende des Servoarms 16 ist so ausgebildet, dass die Wirkungslinie des Angriffs der durch den Servokolben 7 ausgeübten Kraft durch die Kröpfung des Servoarms 16 verläuft.

Das Servosystem 4 verschließt im am Gehäuse 6 montierten Zustand die Öffnung 20, wobei das Servosystem 4 einen doppelt wirkenden einteiligen Servokolben 7 mit zwei Servokolbenflächen in jeweiligen Servozylinder-Druckräumen 8 aufweist. Der Servokolben ist im Bereich seiner Unterseite jeweils eingeschnürt und trägt in diesem Bereich an dem äußeren Umfang der Einschnürung jeweils eine erste Schraubenfeder 10 und eine dazu gegenläufig angeordnete und die innere Feder umgebende zweite Schraubenfeder 9. Der Bereich, in welchem die Federn 9, 10 angeordnet sind, steht über die Öffnung 20 mit dem Tankraum 5 in Fluidverbindung.

Der einstückige Servokolben 7 weist in seinem Mittelbereich eine Ausnehmung auf, in welche die Kröpfung des Servoarms 16 der Schrägscheibe 3 hineinreicht. Ein Gleitstein 19 führt die Kröpfung des Servoarms 16 im wesentlichen spielfrei. In diesem Mittelbereich des Servokolbens ist dieser verdickt ausgeführt und weist in Richtung des eigentlichen im Druckzylinder 18 geführten Kolben eine Einschnürung mit verringertem Außendurchmesser auf. Die eigentlichen Kolben sind an diesem eingeschnürten Teil des Servokolbens 7 mittels einer Schraubverbindung eingesetzt. Der Druckzylinder 18 ist ebenfalls mittels einer Schraubverbindung in einer entsprechenden seitlichen Ausnehmung des Servosystemgehäuses 15 bis an einen Anschlag im Inneren des Servosystemgehäuses eingesetzt. Die Dicke der Zylinderwandung des Druckzylinders 18 ist so ausgebildet, dass an der Anschlagschulter für den Druckzylinder 18 ein schulterartiger Bund 17 ausgebildet ist.

Die den Servokolben 7 druckbelastenden Federn 9, 10 sind zwischen zwei als Distanzstück ausgebildeten Federtellern 13, 14 angeordnet. In der Null-Grad-Lage der Schrägscheibe 3 stützt sich der innere Federteller 13 an einer Schulter im Übergang zwischen dem eingeschnürten und dem verdickten Bereich des Servokolbens 7 und an einer Schulter 21 im Innern des Servosystemgehäuses 15 ab, während der äußere, gekröpft ausgebildete Federteller 14 sich an der Unterseite des eigentlichen Kolbens und an dem schulterartigen Bund 17 abstützt. Die Dimensionierung der Federn ist so bemessen, dass die Federn stets versuchen, die Schwenkscheibe in die Null-Grad-Lage zu drücken. Das bedeutet, die Federn wirken im wesentlichen spielfrei stets als Druckfedern, und zwar unabhängig davon, in welche Richtung der Servokolben 7 verschoben und damit die Schrägscheibe 3 verschwenkt wird.

In Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt, wobei die Schnittansicht der Schnittebene gemäß Fig. 1 entspricht. Der Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 besteht darin, dass der äußere Federteller 14 seine Kröpfung am Außenumfang der äußeren Feder 9 aufweist, wohingegen der äußere Federteller 14 gemäß Fig. 1 seine Kröpfung im Bereich des Durchmessers der Einschnürung des Servokolbens 7 aufweist. Es ist jedoch auch möglich, dass der Federteller zweiteilig ausgebildet ist mit einer an der Unterseite des Servokolbens abgestützten Buchse, woran ein flaches Federtellerteil anliegt. Die Länge der Buchse ist gleich dem Abstand zwischen der Unterseite des Servokolbens und dem Bund 17, bezogen auf die 0°-Lage. Es ist jedoch auch möglich, dass anstelle der Buchse die Kolbenunterseite entsprechend bis zum Bund 17 verlängert ist.

Zur Verdeutlichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Federsystems des Servosystems 4 ist eine Position des Servokolbens 7 gezeigt, gemäß welcher die Schrägscheibe 3 aus ihrer Null-Grad-Lage ausgelenkt ist. Das ist zum einen an der Position des links dargestellten Kolbens mit seiner Servokolbenfläche 11, welche einen kompletten Hub ausgeführt hat, und der im wesentlichen im oberen Totpunkt befindliche rechte Kolben im rechten Servozylinder-Druckraum. Das heißt, die dargestellte Position entspricht einer maximalen Ausschwenkung der Schrägscheibe 3 in eine Förderrichtung.

Beim Hub des links dargestellten eigentlichen Servokolbens bis zum unteren Totpunkt liegt der innere Federteller 13 an der Schulter 21 des Servosystemgehäuses 15 an, während die äußere Kröpfung des äußeren Federtellers 14 an der Schulter 22 im Servosystemgehäuse 15 anliegt. Diese Schulter 22 dient gleichzeitig für den eigentlichen Kolben als Hubbegrenzung.

Durch die Bewegung des linken eigentlichen Kolbens in Richtung unterer Totpunkt wird beim rechten eigentlichen Kolben der innere Federteller 13 bis in den Bereich der Schulter 21 verschoben, jedoch nur so weit, dass ein zuverlässiger Sitz bzw. eine zuverlässige Abstützung der Feder an dem inneren Federteller 13 gewährleistet ist. Der äußere Federteller 14 wird dabei mit seiner äußeren Kröpfung so weit durch die Feder gedrückt, dass er an dem Bund 17 an der Stirnseite des Druckzylinders 18 anliegt.

Aufgrund der Dimensionierung der Abstände zwischen der Schulter am Bund 17 und den Schultern 21, 22 sowie dem Bewegungsweg des Kolbens des Servokolbens vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt, d. h. seinem maximalen Hub, und der entsprechenden Dimensionierung der Federn sind diese im wesentlichen spielfrei und unter permanenter Druckbelastung am Servokolben außerhalb des Servozylinder-Druckraumes angeordnet und gewährleisten ein zuverlässiges und im wesentlichen verzögerungs- und damit hysteresefreies Verschwenken der Schrägscheibe 3 der Verstellpumpe.

Fig. 3 zeigt eine Verstellpumpe des Standes der Technik der Baureihe 45 der Anmelderin, bei welcher ein Rückschwenkkolben mit an seinem Außenumfang in Richtung des Tankraumes angeordneter Feder dargestellt ist. Der Verstellkolben hingegen selbst weist keine an seinem Außenumfang angeordnete Feder auf.

Auch ist bei der Baureihe 45 das Servosystem nicht in einem separaten Servosystemgehäuse integriert. Die Feder ist nur einseitig am Gehäuse und einseitig am Servokolben abgestützt und stellt demzufolge nicht die 0°-Lage her.

In Fig. 4 ist eine weitere Verstellpumpe des Standes der Technik dargestellt, welche eine Pumpe einer Sonderform der Baureihe 90 (BR90) der Anmelderin zeigt. Bei dieser bekannten Baureihe ist die Federeinrichtung zur Rückführung des Servokolbens an einer Seite des doppelt wirkenden Servokolbens so angeordnet, dass die Federeinrichtung im Innern des Servozylinder-Druckraumes angeordnet ist und von einer durch den Druckraum hindurchführenden Stange durchdrungen ist.

In Fig. 5 schließlich ist eine Verstellpumpe der Baureihe 90 (BR90) der Anmelderin gezeigt. Diese Verstellpumpe weist eine mittig angeordnete Welle 29 auf, welche mit dem in einem Zylinderblock geführten Verdrängerkolben 28 in einem Gehäuse 27 umläuft. Im Gehäuse 27 angeordnet ist eine Federeinrichtung, welche eine äußere 23 und eine innere Feder 24 aufweist. Die Federn 23, 24 sind außerhalb des Servokolbens 30 angebracht, deren Kraft zum Verstellen der Wiege 31 über eine Servoarmkröpfung 26 und entsprechende Hebelsysteme 25 in die Wiege eingeleitet wird. Die Federn 23, 24 wirken somit nicht direkt auf den beweglichen Servokolben, sondern wirken über Kraftumlenkungen auf den Servokolben. Bezugszeichenliste 1 Verdrängerkolben

2 Zylinderblock

3 Schrägscheibe

4 Servosystem

5 Tankraum

6 Gehäuse

7 Servokolben

8 Servozylinder-Druckraum

9 Äußere Feder

10 Innere Feder

11 Servokolbenfläche des linken Kolbens (Fig.1, Fig.2)

12 Servokolbenfläche des rechten Kolbens (Fig.1, Fig.2)

13 Innerer Federteller

14 Äußerer Federteller

15 Servosystemgehäuse

16 Servoarm

17 Bund

18 Druckzylinder

19 Gleitstein

20 Große Öffnung für Servoarm

21 Schulter

22 Schulter

23 Äußere Feder

24 Innere Feder

25 Hebelsystem

26 Servoarmkröpfung

27 Gehäuse

28 Verdrängerkolben

29 Welle

30 Servokolben

31 Wiege


Anspruch[de]
  1. 1. Hydrostatische Verstellpumpe mit einer der Verstellung des Hubes von Verdrängerkolben (1) in einem Zylinderblock (2) dienenden Schrägscheibe (3), welche mittels eines Servosystems (4) in ihrer Winkelposition bezüglich der Hubrichtung der Verdrängerkolben (1) verschwenkbar ist, wobei das Servosystem (4) an einem einen Tankraum (5) umschließendes Gehäuse (6) der Verstellpumpe angebracht ist und zumindest einen Servokolben (7) aufweist, der zusammen mit einem Druckzylinder (18) einen Servozylinder-Druckraum (8) bildet, eine Kolbeneinrichtung mit zumindest zwei druckbeaufschlagten Servokolbenflächen (11, 12) aufweist und mittels einer Federeinrichtung (9, 10) druckbelastet ist, welche außerhalb des Servozylinder-Druckraumes (8) außen um den Servokolben (7) angeordnet und zweifach am Servosystemgehäuse (15) abgestützt ist.
  2. 2. Hydrostatische Verstellpumpe nach Anspruch 1, deren Kolbeneinrichtung einen Servokolben (7) mit zwei druckbeaufschlagten Kolbenflächen (11, 12) aufweist.
  3. 3. Hydrostatische Verstellpumpe nach Anspruch 2, bei welcher jeder druckbeaufschlagten Kolbenfläche (11, 12) eine Federeinrichtung (9, 10) zugeordnet ist.
  4. 4. Hydrostatische Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher zwischen dem Servokolben (7) einerseits und dem Servosystemgehäuse (15) andererseits jeweils ein Federteller (13, 14) angeordnet ist.
  5. 5. Hydrostatische Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Schrägscheibe (3) einen Servoarm (16) aufweist, welcher im Servosystem (4) so angeordnet ist, daß er auf der Wirkungslinie der durch die Federeinrichtung (9, 10) ausgeübten Kraft gelenkig mit dem Servokolben verbunden ist.
  6. 6. Hydrostatische Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher das Servosystem (4) so mit dem Gehäuse (6) verbunden ist, daß der Bereich des zwischen den Kolbenunterseiten des Servokolbens (7) liegenden Bereichs, in welchem die Federeinrichtung (9, 10) angeordnet ist, zum Tankraum (5) offen ist.
  7. 7. Hydrostatische Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die Federeinrichtung (9, 10) im wesentlichen spielfrei an Schultern (17, 21, 22) am Servosystemgehäuse (15) abgestützt ist.
  8. 8. Hydrostatische Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher zwischen der der druckbeaufschlagten Kolbenfläche des Servokolbens (7) zugewandten Seite der Federeinrichtung (9, 10) und dem Servosystemgehäuse (15) ein eine Kröpfung aufweisender Federteller (14) angeordnet ist.
  9. 9. Hydrostatische Verstellpumpe nach Anspruch 8, bei welcher die Kröpfung am stirnseitigen Bund (17) des in das Servosystemgehäuse (15) eingeschraubten Druckzylinders (18) anlegbar ist.
  10. 10. Hydrostatische Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher die Federeinrichtung (9, 10) so dimensioniert ist, daß sie die Schrägscheibe (3) immer in die Nullage zwingt.
  11. 11. Hydrostatische Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher die Federeinrichtung (9, 10) zumindest eine Schraubenfeder ist.
  12. 12. Hydrostatische Verstellpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher die Federeinrichtung (9, 10) zumindest zwei am äußeren Umfang des Servokolbens (7) im wesentlichen gleich beabstandete Druckfedern, insbesondere Schraubenfedern, aufweist.






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