DE10008965A1 - Einteilige Jochhubverstellvorrichtung für hydraulische Pumpen und verstellbare Motoren in Schrägachsenbauart - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Verstellen der Verdrängung einer Schrägachseneinheit mit verstellbarer Verdrängung umfaßt ein einteiliges Joch mit einem Wannenabschnitt, der zur Lagerung eines Zylinderblocksatzes der Schrägachseneinheit angepaßt ist, einen Drehzapfenlagerungsabschnitt zur Schwenksteuerung an einer ersten Seite des Wannenabschnittes, und einen Drehzapfenabschnitt zum Führen von Fluid auf der anderen Seite. Der Wannenabschnitt weist eine Bodenwand, eine zusammenhängende Seitenwand und eine offene Oberseite auf. Innerhalb des Jochs befindet sich ein Paar von Fluidkanälen, welche das Innere des Wannenabschnittes schneiden und sich getrennt und vollständig innerhalb der Bodenwand und Seitenwand erstrecken, bevor sie sich auf den Drehzapfen hin für die Führung von Fluid erstrecken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von ver­ stellbaren Hydraulikeinheiten in Schrägachsenbauart. Insbe­ sondere betrifft diese Erfindung ein schwenkbares Joch für eine Schrägachseneinheit.

Schrägachsen-Hydraulikeinheiten sind bereits seit vielen Jahren bekannt. Jedoch besteht eine der schon am längsten be­ stehenden Herausforderungen, denen Konstrukteure von Schräg­ achsen gegenüberstehen in der Bereitstellung eines kostenef­ fektiven und zuverlässigen Joches für die Lagerung des Zylin­ derblocksatzes und die Verstellung der Verdrängung der Schrägachseneinheit.

Ein bekanntes Getriebe verwendet eine zweiteilige Joch­ konstruktion. Diese Konstruktion kombiniert ein oberes Dreh­ zapfenteil mit einer getrennten angeschraubten Endkappe. Die Konstruktion beruht auf Paßstiften zur Lokalisierung der End­ kappe auf dem oberen Körper. Dichtungen sind für Hochdruck­ übergangskanäle und Verbindungen zwischen den zwei Teilen er­ forderlich. Ferner sind mehrere Schrauben zum Zusammenhalten der zwei Teile erforderlich. Die Endkappe muß üblicherweise mittels eines langsamen und teueren Läppvorgangs hergestellt werden.

Daher besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfin­ dung in der Bereitstellung eines einteiligen Jochs für eine Schwenkschrägachsen-Hydraulikeinheit.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstel­ lung eines Jochs, das eine Oberfläche für die Lagerung eines Zylinderblocksatzes in dem Boden seines Wannenabschnittes aufweist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Jochs, das ein Paar integral ausgebilde­ ter Fluidkanäle aufweist, welche die Lagerfläche mit dem Steuerdrehzapfen verbinden, ohne die Wand des Jochs u verlas­ sen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Jochs, welches alle Systemdruck- und Meßanschlüsse an nur einem Drehzapfen angeordnet hat.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Jochs, welches wirtschaftlich herzustel­ len ist, die Anzahl der erforderlichen Teile minimiert, und im Einsatz zuverlässig ist.

Diese und weitere Aufgaben werden aus den Zeichnungen, sowie aus der Beschreibung und den Ansprüchen ersichtlich, welche nachstehend folgen.

Diese Erfindung betrifft ein Schwenkjoch für eine Schräg­ achsen-Hydraulikeinheit. Insbesondere ist die Erfindung ein einteiliges Joch mit einer Vielfalt weiterer integrierter Merkmale.

Normalerweise wird eine mehrteilige Jochanordnung verwen­ det, um die Verdrängung in einer Schrägachseneinheit mit ver­ stellbarer Verdrängung zu verstellen. Die vorliegende Erfin­ dung verwendet jedoch ein einteiliges Joch mit einem Wannen­ abschnitt, der für die Lagerung des Zylinderblocksatzes der Schrägachseneinheit angepaßt ist. Ein Drehzapfenlagerungsab­ schnitt zur Schwenksteuerung liegt an der einen Seite des Wannenabschnittes und ein Drehzapfenabschnitt für die Fluid­ führung liegt auf der anderen Seite des Wannenabschnittes.

Der Wannenabschnitt umfaßt eine Bodenwand, eine zusammen­ hängende Seitenwand und eine offene Oberseite. Das Innere der Wanne ist im allgemeinen zylindrisch, und die Bodenwand des Inneren des Wannenabschnittes weist einen Bereich darauf auf, der ausreichend groß und stark für die Lagerung des Zylinder­ blocksatzes ist, wenn die Einheit unter vollem Druck steht.

Das Joch enthält ferner ein Paar Fluidkanäle, welche die Auflagefläche schneiden und sich getrennt und vollständig in­ nerhalb der Bodenwand, der Seitenwand und der Drehzapfens für die Fluidführung erstrecken. Die Fluidkanäle führen normaler­ weise Systemdruck. Meßanschlüsse sind in der Nähe der Ober­ seite des Jochs vorgesehen und Hochdrucksystemanschlüsse sind in dem Drehzapfen für die Fluidführung vorgesehen.

Fig. 1 ist eine perspektivische Zusammenbauansicht einer mit dem erfindungsgemäßen Joch ausgestatteten Schrägachsen­ einheit. Teile der Einheit sind zur Freilegung des Jochs weg­ geschnitten.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Jochs dieser Erfindung.

Fig. 3 ist Vorderseitenaufrißansicht des Jochs von Fig. 2.

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf das Joch von Fig. 2.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht des Jochs entlang der Linie 5-5 in Fig. 3.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht des Fluidführungs-Dreh­ zapfens des Jochs entlang der Linie 6-6 in Fig. 3.

In den Figuren ist das einteilige Joch der Erfindung all­ gemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Joch 10 ist schwenkbar in dem Gehäuse 102 einer Schrägachseneinheit 100 mit einer Hauptwelle 104 gemäß Darstellung in Fig. 1 einge­ baut. Ein drehbarer Zylinderblocksatz 110 ist antriebsmäßig mit der Hauptwelle 104 der Einheit 100 verbunden. Wie es im Fachgebiet bekannt ist, verändert sich die Verdrängung des Zylinderblocksatzes 110 (und dadurch die Fluidverdrängung der Einheit 100), wenn das Joch 10 mittels einer Servoeinrichtung 106 bezogen auf Gehäuse 106 und die Hauptwelle 104 geschwenkt wird.

Das Joch 100 weist einen zentralen Wannenabschnitt 12 auf, der für eine schwenkbare Lagerung des Zylinderblocksat­ zes 110 der Schrägachseneinheit 100 angepaßt ist. Das Joch umfaßt auch einen Drehzapfenlagerungsabschnitt für die Schwenksteuerung an der einen Seite des Wannenabschnittes 12 und einen Drehzapfen 16 für den Fluidführung auf der anderen Seite des Wannenabschnittes 12.

Wie es am besten in Fig. 1 bis 3 zu sehen ist, weist der Wannenabschnitt 12 des Jochs 10 eine Bodenwand 18, eine zu­ sammenhängende Seitenwand 20 und eine offene Oberseite 22 auf. Das Innere des Wannenabschnittes 12 ist im allgemeinen zylindrisch, und die Bodenwand 18 des Inneren des Wannenab­ schnittes 12 weist einen Bereich 24 darauf auf, der ausrei­ chend groß und stark für die Lagerung des Zylinderblocksatzes 110 ist, wenn die Einheit 100 unter vollem Druck steht.

Das Joch 10 ist bevorzugt aus einem schmiedbaren Eisen geformt und ist in jedem Falle in einem Stück gegossen. Die Bodenwand 18 des Inneren des Wannenabschnittes 12 ist mit ei­ nem Stirnfräser bearbeitet, um eine Ebenheit von etwa 0,005 mm/25,1 mm und eine Gesamtebenheit von 0,0125 mm bereitzu­ stellen. Dieses hat sich als Bereitstellung einer wirksamen Oberfläche 26 zur Lagerung einer Ventilplatte 112 erwiesen, auf welcher der Zylinderblocksatz 110 rotieren kann.

Fig. 2 bis 4 zeigen, daß ein Paar Fluidkanäle 28, 30 die Laufoberfläche 26 in dem Bereich 24 schneiden. Die Kanäle 28, 30 erstrecken sich getrennt und befinden sich vollständig in­ nerhalb der Bodenwand 18, der Seitenwand 30 und des Drehzap­ fens 16 für die Fluidführung. Der eine von den Fluidkanälen 28, 30 führt normalerweise Hochdruckfluid (in dem Bereich von 207 bis 483 bar (3000 bis 7000 psi)) wenn sich der Zylinder­ blocksatz 110 in die eine Richtung dreht. Währenddessen führt der andere Fluidkanal 28, 30 Fluid mit relativ niedrigem Druck wie z. B. einen Steuer- oder Ladedruck von etwa 3,45 bis 34,5 bar (50 bis 500 psi). Natürlich können die normalen Drücke der Schrägachseneinheit 100 abhängig von den Systeman­ forderungen variieren. Die Erfindung ist auf andere System­ druckanforderungen mit nur kleinen Modifikationen anwendbar.

Die Kanäle 28, 30 erstrecken sich quer zu der Bodenwand 18 des Jochs 10. Dann erstrecken sich die Kanäle 28, 30 in­ nerhalb der Seitenwand 20 nach oben. In der Nähe der Obersei­ te des Jochs 10 können Meßanschlüsse 32, 34 vorgesehen sein. Die Meßanschlüsse 32, 34 erstrecken sich in das Joch 10 in der Nähe der Oberseite 22 so hinein, daß sie die Fluidkanäle 28 bzw. 30 schneiden. Siehe auch Fig. 5. Die Fluidkanäle 28, 30 krümmen und erstrecken sich in den Drehzapfen 16 für die Fluidführung.

Wie es am besten in Fig. 6 zu sehen ist, sind Hochdruck­ systemanschlüsse 36A, 36B, 36C; 38A, 38B, 38C axial auf dem Drehzapfen 16 beabstandet angeordnet und schneiden die Kanäle 28 bzw. 30. In Fig. 6 sind nur die Anschlüsse 38A, 38B und 38C dargestellt, aber diese Konfiguration ist auch für die Anschlüsse 36A, 36B und 36C typisch. Gemäß nochmaligem Bezug auf Fig. 1, 3 und 4 bringen ringförmige Nuten 35, 37 die Sy­ stemdruckanschlüsse 36A, 36B und 36C; und 38A, 38B und 38C mit den Systemdruckanschlüssen 39 bzw. 41 in dem Gehäuse 102 in Fluidverbindung. Wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist, können geeignete (nicht dargestellte) Dichtungen und Zwischenschul­ tern an dem Drehzapfen 16 oder den umgebenden Teilen vorgese­ hen sein, um sicherzustellen, daß die Anschlüsse 36A, 36B und 36C; 38A, 38B, 38C voneinander isoliert sind.

Die Fluidkanäle 28, 30 können direkt in dem Joch 10 beim Gießen des Jochs 10 durch Hohlguß erzeugt werden. Das Joch 10 wird als starke integrierte einteilige Einheit ausgebildet, was viele von den bestehenden Bearbeitungs- und Montagepro­ blemen bezüglich der Schrägachseneinheit 100 eliminiert.

Ein weiteres Merkmal des Jochs 10 dieser Erfindung be­ steht darin, daß es mindestens eine Schulter 40 auf dem Joch 10 zum Stoppen der Schwenkbewegung des Jochs 10 durch Anstoß gegen ein benachbartes (nicht dargestelltes) Rahmenelement aufweist. Die Lage und Ausdehnung der Schulter 40 kann zur Erfüllung verschiedener Konstruktionsanforderungen variiert werden. Die Schulter 40 kann durch maschinelle Bearbeitung erzeugt oder in ihrer Lage gegossen werden. Die Schulter 40 erzeugt einen harten oder aktiven Anschlag für die Begrenzung der Schwenkbewegung des Jochs 10.

Das Joch dieser Erfindung kann auf eine Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung in Schrägachsenbauform oder einen Hydraulikmotor mit verstellbarer Verdrängung in Schrägachsen­ bauform angewendet werden. Im Falle einer Pumpe wird Rotati­ onsenergie in Hochdruckfluid oder hydraulische Energie umge­ wandelt. Im Falle eines Motors wird die hydraulische oder Hochdruckfluidenergie in Rotationsenergie umgewandelt. Die wesentlichen Merkmale des Jochs bleiben dieselben.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Verändern der Verdrängung einer Schräg­ achseneinheit mit verstellbarer Verdrängung, aufweisend: ein Gehäuse und einen innerhalb des Gehäuse angeordneten drehbaren Zylinderblocksatz; ein einteiliges schwenkbares Joch, das drehbar in dem Gehäuse eingebaut ist und den Zylinderblocksatz lagert; wobei: das Joch einen Wannenab­ schnitt für die Lagerung des Zylinderblocksatzes und ein Paar im allgemeinen gegenüberliegender Arme aufweist, die sich von dem Wannenabschnitt aus erstrecken, wovon der eine Arm eine Drehzapfenlagerungsabschnitt zur Schwenk­ steuerung definiert, der andere Arm einen Drehzapfenab­ schnitt für die Fluidführung in dem gegenüberliegenden Arm definiert, und zusammen der Drehzapfenlagerungsab­ schnitt und der Drehzapfenabschnitt für die Fluidführung eine Schwenkachse zum Schwenken des Jochs definieren; der Wannenabschnitt des Jochs eine Bodenwand, mindestens eine zusammenhängende Seitenwand, die sich von der Bodenwand aus nach oben erstreckt und eine offene Oberseite umfaßt, die einen Hohlraum in dem Wannenabschnitt definieren; und der Hohlraum und der Drehzapfenabschnitt für die Fluid­ führung fluidmäßig über ein Paar beabstandeter Fluidkanä­ le verbunden sind, welche sich zusammenhängend vollstän­ dig innerhalb der Bodenwand und der Seitenwand zu dem Drehzapfenabschnitt für die Fluidführung erstrecken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Paar voneinander beabstandeter Fluidkanäle normalerweise Fluid bei einem Systemdruck führt, wenn sich der Zylinderblocksatz dreht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Joch mindestens eine daran ausbildete Schulter zum Stoppen der Schwenkbe­ wegung des Jochs aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Schulter auf der Seitenwand angrenzend an die offene Oberseite vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich ein erster Sy­ stemdruckanschluß so in den Drehzapfenabschnitt für die Fluidführung erstreckt, daß er sich mit einem ersten von dem Paar der beabstandeten Fluidkanäle schneidet und sich ein zweiter Systemdruckanschluß so in den Drehzapfenab­ schnitt für die Fluidführung erstreckt, daß er sich mit dem anderen von dem Paar der beabstandeten Fluidkanäle schneidet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich ein erster Meßan­ schluß so in die Seitenwand des Jochs angrenzend an die offene Oberseite erstreckt, daß er sich mit einen ersten von dem Paar der beabstandeten Fluidkanäle schneidet und sich ein zweiter Meßanschluß so in die Seitenwand des Jochs angrenzend an die offene Oberseite erstreckt, daß er sich mit dem anderen von dem Paar der beabstandeten Fluidkanäle schneidet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Hohlraum in dem Wannenabschnitt im allgemeinen zylindrisch ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Drehzapfenab­ schnitt für die Fluidführung ein langgestrecktes im all­ gemeinen zylindrisches Kurbelelement ist, das aus dem Wannenabschnitt hervorsteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Drehzapfenlage­ rungsabschnitt einen schräg beschnittenen zylindrischen Lagerungsabschnitt für die Schwenklagerung des Jochs in dem Gehäuse aufweist, wobei der Drehzapfenlagerungsab­ schnitt aus dem Wannenabschnitt weniger hervorsteht als der Drehzapfenabschnitt für die Fluidführung.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Drehzapfenab­ schnitt für die Fluidführung einen zylindrischen Lage­ rungsabschnitt darauf zum schwenkbaren Lagern des Jochs in dem Gehäuse aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Joch als ein ein­ teiliges zusammenhängendes integrales Gußteil ausgeführt und das Paar der beabstandeten Fluidkanäle in das Gußteil hohlgegossen ist.

12. Vorrichtung zum Verändern der Fluidverdrängung in einer Schrägachseneinheit mit verstellbarer Verdrängung, auf­ weisend: ein schwenkbares Joch, das einen Wannenabschnitt enthält und schwenkbar entlang einer Schwenkachse gela­ gert ist, die von ersten und zweiten Drehzapfenabschnit­ ten gebildet wird, die sich aus dem Wannenabschnitt in im allgemeinen entgegengesetzter Richtung erstrecken; wobei: der Wannenabschnitt erste und zweite voneinander beab­ standeten Systemanschlüsse darin aufweist; der eine von den ersten und zweiten Drehzapfenabschnitten dritte und vierte beabstandete Systemanschlüsse darauf aufweist ein Paar zusammenhängend ununterbrochener Fluidkanäle jeweils den ersten Anschluß mit dem dritten Anschluß und den zweiten Anschluß vierten Anschluß verbindet ohne sich au­ ßerhalb des Wannenabschnittes zu erstrecken.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die dritten und vier­ ten Systemanschlüsse sich auf dem ersten Drehzapfenab­ schnitt befinden und der zweite Drehzapfenabschnitt frei von jedem Systemanschluß ist.

14. Vorrichtung zum Verändern der Fluidverdrängung in einer Schrägachseneinheit mit verstellbarer Verdrängung, auf­ weisend: ein schwenkbares Joch, das einen Wannenabschnitt und integrierte erste und zweite Drehzapfenabschnitte um­ faßt, die sich im allgemeinen in entgegengesetzte Rich­ tungen von dem Wannenabschnitt aus so erstrecken, daß sie zusammen eine Schwenkachse zum Schwenken des Joch und da­ durch zum Verstellen der Fluidverdrängung der Einheit de­ finieren; wobei der Wannenabschnitt ein Paar beabstande­ ter Systemdruckanschlüsse darin und ein Paar beabstande­ ter Systemdruckfluidkanäle aufweist, die an dem Anschluß­ paar beginnen und sich getrennt und vollständig innerhalb des Wannenabschnittes zu dem ersten Drehzapfenabschnitt hin erstrecken, und beide Kanäle sich auf den ersten Drehzapfenabschnitt hin öffnen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der zweite Drehzap­ fenabschnitt frei von sich hindurch erstreckenden Fluid­ kanälen ist, die hydraulisches Fluid auf Systemdruck in den Wannenabschnitt führen.

16. Schrägachsen-Hydraulikeinheit, aufweisend: ein Gehäuse; eine drehbar gelagerte Hauptwelle in dem Gehäuse; ein Paar von Systemdruckanschlüssen in dem Gehäuse; ein schwenkbares einteiliges Joch, das schwenkbar in dem Ge­ häuse eingebaut ist, wobei: das Joch einen Wannenab­ schnitt und einen langgestreckten Schwenkarm aufweist, der sich von dem Wannenabschnitt weg erstreckt, um einen Schwenkachse für den Wannenabschnitt des Jochs zu defi­ nieren; der Wannenabschnitt des Jochs eine Bodenwand und mindestens eine Seitenwand enthält, die in einem Stück mit der Bodenwand ausgebildet ist und sich davon nach oben erstreckt, um ein Inneres des Wannenabschnittes zu definieren; der Schwenkarm ein Paar getrennter System­ druckkanäle jeweils in Fluidverbindung mit den System­ druckanschlüssen in dem Gehäuse aufweist, das Paar der Kanäle sich in den langgestreckten Schwenkarm hinein er­ streckt und sich dann vollständig innerhalb des langge­ streckten Schwenkarms in die mindestens eine Seitenwand des Wannenabschnittes hinein und dann sich nach unten ge­ richtet vollständig in der mindestens einen Seitenwand und in die Bodenwand hinein erstreckt, die Kanäle sich dann vollständig in der Bodenwand erstrecken, bis sie sich in ein Paar getrennter Anschlüsse öffnen, die im In­ neren des Wannenabschnittes angeordnet und auf einer Oberseite der Bodenwand lokalisiert sind; einen Zylinder­ block, der schwenkbar von dem Joch gelagert wird, wobei der Zylinderblocksatz drehbar im Inneren des Wannenab­ schnittes eingebaut und von der Bodenwand des Wannenab­ schnittes gelagert wird, der Zylinderblocksatz in Fluidverbindung mit den Systemdruckanschlüssen in dem Ge­ häuse über ein Paar von Systemdruckkanälen und die ent­ sprechenden in der Bodenwand angeordneten Anschlüssen verbunden ist, der Zylinderblocksatz antriebsmäßig mit der Hauptwelle der Einheit verbunden ist; eine Einrich­ tung zum Schwenken des Jochs und dadurch des Zylinder­ blocksatzes in Bezug auf das Gehäuse und die Hauptwelle.

17. Hydraulikeinheit nach Anspruch 16 mit einem zweiten Schwenkarm, der sich von dem Wannenabschnitt in einer im allgemeinen zu dem langgestreckten Schwenkarm entgegenge­ setzten Richtung erstreckt, wobei der zweite Schwenkarm kürzer als der langgestreckte Schwenkarm ist.

18. Hydraulikeinheit nach Anspruch 16, wobei die Einrichtung zum Schwenken des Jochs ein Paar betriebsmäßig gegenüber­ liegender Servoeinrichtungen ist, die an dem zweiten Schwenkarm an gegenüberliegenden Seiten der Schwenkachse angreifen.