DE10008965B4 - Einteilige Jochhubverstellvorrichtung für hydraulische Pumpen und verstellbare Motoren in Schrägachsenbauart - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von verstellbaren Hydraulikeinheiten in Schrägachsenbauart. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein schwenkbares Joch für eine Schrägachseneinheit.
- Schrägachsen-Hydraulikeinheiten sind bereits seit vielen Jahren bekannt. Jedoch besteht eine der schon am längsten bestehenden Herausforderungen, denen Konstrukteure von Schrägachsen gegenüberstehen in der Bereitstellung eines kosteneffektiven und zuverlässigen Joches für die Lagerung des Zylinderblocksatzes und die Verstellung der Verdrängung der Schrägachseneinheit.
- Ein bekanntes Getriebe verwendet eine zweiteilige Jochkonstruktion. Diese Konstruktion kombiniert ein oberes Drehzapfenteil mit einer getrennten angeschraubten Endkappe. Die Konstruktion beruht auf Paßstiften zur Lokalisierung der Endkappe auf dem oberen Körper. Dichtungen sind für Hochdruckübergangskanäle und Verbindungen zwischen den zwei Teilen erforderlich. Ferner sind mehrere Schrauben zum Zusammenhalten der zwei Teile erforderlich. Die Endkappe muß üblicherweise mittels eines langsamen und teueren Läppvorgangs hergestellt werden.
- Aus der
DE 1 118 010 B ist eine hubveränderliche Axialkolbenmaschine bekannt. Diese weist ein aus mehreren Teilen zusammengesetztes schwenkbares Joch auf und ist damit in der Herstellung relativ aufwändig. - Die
DE 7240458 U beschreibt eine Axialkolbenmaschine. Auch diese Maschine ist in der Herstellung relativ aufwendig. - Die
US 3, 958,496 offenbart eine Kontrollvorrichtung für hydraulische Maschinen. Auch hier ist eine um eine Schwenkachse schwenkbares Joch vorgesehen, mit der die Hydraulikeinheit in ihrer Leistung variiert werden kann. Diese Vorrichtung weist jedoch relativ komplizierte Fluidführungen auf. - Daher besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines einteiligen Jochs für eine Schwenkschrägachsen-Hydraulikeinheit.
- Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung 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 ausgebildeter Fluidkanäle aufweist, welche die Lagerfläche mit dem Steuerdrehzapfen verbinden, ohne die Wand des Jochs u verlassen.
- 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 herzustellen 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 Schrägachsen-Hydraulikeinheit. Insbesondere ist die Erfindung ein einteiliges Joch mit einer Vielfalt weiterer integrierter Merkmale.
- Normalerweise wird eine mehrteilige Jochanordnung verwendet, um die Verdrängung in einer Schrägachseneinheit mit verstellbarer Verdrängung zu verstellen. Die vorliegende Erfindung verwendet jedoch ein einteiliges Joch mit einem Wannenabschnitt, der für die Lagerung des Zylinderblocksatzes der Schrägachseneinheit angepaßt ist. Ein Drehzapfenlagerungsabschnitt zur Schwenksteuerung liegt an der einen Seite des Wannenabschnittes und ein Drehzapfenabschnitt für die Fluidführung liegt auf der anderen Seite des Wannenabschnittes.
- Der Wannenabschnitt umfaßt eine Bodenwand, eine zusammenhängende 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 Zylinderblocksatzes ist, wenn die Einheit unter vollem Druck steht.
- Das Joch enthält ferner ein Paar Fluidkanäle, welche die Auflagefläche schneiden und sich getrennt und vollständig innerhalb der Bodenwand, der Seitenwand und der Drehzapfens für die Fluidführung erstrecken. Die Fluidkanäle führen normalerweise Systemdruck. Meßanschlüsse sind in der Nähe der Oberseite des Jochs vorgesehen und Hochdrucksystemanschlüsse sind in dem Drehzapfen für die Fluidführung vorgesehen.
-
1 ist eine perspektivische Zusammenbauansicht einer mit dem erfindungsgemäßen Joch ausgestatteten Schrägachseneinheit. Teile der Einheit sind zur Freilegung des Jochs weggeschnitten. -
2 ist eine perspektivische Ansicht des Jochs dieser Erfindung. -
3 ist Vorderseitenaufrißansicht des Jochs von2 . -
4 ist eine Draufsicht auf das Joch von2 . -
5 ist eine Schnittansicht des Jochs entlang der Linie 5-5 in3 -
6 ist eine Schnittansicht des Fluidführungs-Drehzapfens des Jochs entlang der Linie 6-6 in3 . - In den Figuren ist das einteilige Joch der Erfindung allgemein mit dem Bezugszeichen
10 bezeichnet. Das Joch10 ist schwenkbar in dem Gehäuse102 einer Schrägachseneinheit100 mit einer Hauptwelle104 gemäß Darstellung in1 eingebaut. Ein drehbarer Zylinderblocksatz110 ist antriebsmäßig mit der Hauptwelle104 der Einheit100 verbunden. Wie es im Fachgebiet bekannt ist, verändert sich die Verdrängung des Zylinderblocksatzes110 (und dadurch die Fluidverdrängung der Einheit100 ), wenn das Joch10 mittels einer Servoeinrichtung106 bezogen auf Gehäuse102 und die Hauptwelle104 geschwenkt wird. - Das Joch
100 weist einen zentralen Wannenabschnitt12 auf, der für eine schwenkbare Lagerung des Zylinderblocksatzes110 der Schrägachseneinheit100 angepaßt ist. Das Joch umfaßt auch einen Drehzapfenlagerungsabschnitt für die Schwenksteuerung an der einen Seite des Wannenabschnittes12 und einen Drehzapfen16 für den Fluidführung auf der anderen Seite des Wannenabschnittes12 . - Wie es am besten in
1 bis3 zu sehen ist, weist der Wannenabschnitt12 des Jochs10 eine Bodenwand18 , eine zusammenhängende Seitenwand20 und eine offene Oberseite22 auf. Das Innere des Wannenabschnittes12 ist im allgemeinen zylindrisch, und die Bodenwand18 des Inneren des Wannenabschnittes12 weist einen Bereich24 darauf auf, der ausreichend groß und stark für die Lagerung des Zylinderblocksatzes110 ist, wenn die Einheit100 unter vollem Druck steht. - Das Joch
10 ist bevorzugt aus einem schmiedbaren Eisen geformt und ist in jedem Falle in einem Stück gegossen. Die Bodenwand18 des Inneren des Wannenabschnittes12 ist mit einem Stirnfräser bearbeitet, um eine Ebenheit von etwa 0,005 mm/25,1 mm und eine Gesamtebenheit von 0,0125 mm bereitzustellen. Dieses hat sich als Bereitstellung einer wirksamen Oberfläche26 zur Lagerung einer Ventilplatte112 erwiesen, auf welcher der Zylinderblocksatz110 rotieren kann. -
2 bis4 zeigen, daß ein Paar Fluidkanäle28 ,30 die Laufoberfläche26 in dem Bereich24 schneiden. Die Kanäle28 ,30 erstrecken sich getrennt und befinden sich vollständig innerhalb der Bodenwand18 , der Seitenwand30 und des Drehzapfens16 für die Fluidführung. Der eine von den Fluidkanälen28 ,30 führt normalerweise Hochdruckfluid (in dem Bereich von 207 bis 483 bar (3000 bis 7000 psi)) wenn sich der Zylinder blocksatz110 in die eine Richtung dreht. Währenddessen führt der andere Fluidkanal28 ,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 Schrägachseneinheit100 abhängig von den Systemanforderungen variieren. Die Erfindung ist auf andere Systemdruckanforderungen mit nur kleinen Modifikationen anwendbar. - Die Kanäle
28 ,30 erstrecken sich quer zu der Bodenwand18 des Jochs10 . Dann erstrecken sich die Kanäle28 ,30 innerhalb der Seitenwand20 nach oben. In der Nähe der Oberseite des Jochs10 können Meßanschlüsse32 ,34 vorgesehen sein. Die Meßanschlüsse32 ,34 erstrecken sich in das Joch10 in der Nähe der Oberseite22 so hinein, daß sie die Fluidkanäle28 bzw.30 schneiden. Siehe auch5 . Die Fluidkanäle28 ,30 krümmen und erstrecken sich in den Drehzapfen16 für die Fluidführung. - Wie es am besten in
6 zu sehen ist, sind Hochdrucksystemanschlüsse36A ,36B ,36C ;38A ,38B ,38C axial auf dem Drehzapfen16 beabstandet angeordnet und schneiden die Kanäle28 bzw.30 . In6 sind nur die Anschlüsse38A ,38B und38C dargestellt, aber diese Konfiguration ist auch für die Anschlüsse36A ,36B und36C typisch. Gemäß nochmaligem Bezug auf1 ,3 und4 bringen ringförmige Nuten35 ,37 die Systemdruckanschlüsse36A ,36B und36C ; und38A ,38B und38C mit den Systemdruckanschlüssen39 bzw.41 in dem Gehäuse102 in Fluidverbindung. Wie es aus1 ersichtlich ist, können geeignete (nicht dargestellte) Dichtungen und Zwischenschultern an dem Drehzapfen16 oder den umgebenden Teilen vorgesehen sein, um sicherzustellen, daß die Anschlüsse36A ,36B und36C ;38A ,38B ,38C voneinander isoliert sind. - Die Fluidkanäle
28 ,30 können direkt in dem Joch10 beim Gießen des Jochs10 durch Hohlguß erzeugt werden. Das Joch10 wird als starke integrierte einteilige Einheit ausgebildet, was viele von den bestehenden Bearbeitungs- und Montageproblemen bezüglich der Schrägachseneinheit100 eliminiert. - Ein weiteres Merkmal des Jochs
10 dieser Erfindung besteht darin, daß es mindestens eine Schulter40 auf dem Joch10 zum Stoppen der Schwenkbewegung des Jochs10 durch Anstoß gegen ein benachbartes (nicht dargestelltes) Rahmenelement aufweist. Die Lage und Ausdehnung der Schulter40 kann zur Erfüllung verschiedener Konstruktionsanforderungen variiert werden. Die Schulter40 kann durch maschinelle Bearbeitung erzeugt oder in ihrer Lage gegossen werden. die Schulter40 erzeugt einen harten oder aktiven Anschlag für die Begrenzung der Schwenkbewegung des Jochs10 . - Das Joch dieser Erfindung kann auf eine Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung in Schrägachsenbauform oder einen Hydraulikmotor mit verstellbarer Verdrängung in Schrägachsenbauform angewendet werden. Im Falle einer Pumpe wird Rotationsenergie in Hochdruckfluid oder hydraulische Energie umgewandelt. Im Falle eines Motors wird die hydraulische oder Hochdruckfluidenergie in Rotationsenergie umgewandelt. Die wesentlichen Merkmale des Jochs bleiben dieselben.
Claims (18)
- Vorrichtung zum Verändern der Verdrängung einer Schrägachseneinheit (
100 ) mit verstellbarer Verdrängung, aufweisend: ein Gehäuse (102 ) und einen innerhalb des Gehäuse (102 ) angeordneten drehbaren Zylinderblocksatz (110 ); ein einteiliges schwenkbares Joch (10 ), das drehbar in dem Gehäuse (102 ) eingebaut ist und den Zylinderblocksatz (110 ) lagert; wobei: das Joch (10 ) einen Wannenabschnitt (12 ) für die Lagerung des Zylinderblocksatzes (110 ) und ein Paar im allgemeinen gegenüberliegender Schwenkarme aufweist, die sich von dem Wannenabschnitt (12 ) aus erstrecken, wovon der eine Schwenkarm einen Drehzapfenlagerungsabschnitt (14 ) zur Schwenksteuerung definiert, der andere Arm einen Drehzapfenabschnitt (16 ) für die Fluidführung in dem gegenüberliegenden Schwenkarm definiert, und zusammen der Drehzapfenlagerungsabschnitt (14 ) und der Drehzapfenabschnitt (16 ) für die Fluidführung eine Schwenkachse zum Schwenken des Jochs (10 ) definieren; der Wannenabschnitt (12 ) des Jochs (10 ) eine Bodenwand (18 ), mindestens eine zusammenhängende Seitenwand (20 ), die sich von der Bodenwand (18 ) aus nach oben erstreckt und eine offene Oberseite (22 ) umfaßt, die einen Hohlraum (24 ) in dem Wannenabschnitt (12 ) definieren; und der Hohlraum (24 ) und der Drehzapfenabschnitt (16 ) für die Fluidführung fluidmäßig über ein Paar beabstandeter Fluidkanäle (28 ,30 ) verbunden sind, welche sich zusammenhängend vollständig innerhalb der Bodenwand (18 ) und der Seitenwand (20 ) zu dem Drehzapfenabschnitt (16 ) für die Fluidführung erstrecken. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Paar voneinander beabstandeter Fluidkanäle (
28 ,30 ) normalerweise Fluid bei einem Systemdruck führt, wenn sich der Zylinderblocksatz (110 ) dreht. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (
10 ) mindestens eine daran ausbildete Schulter zum Stoppen der Schwenkbewegung des Jochs aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (
40 ) auf der Seitenwand angrenzend an die offene Oberseite vorgesehen ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erster Systemdruckanschluß (
36A ,36B ,36C ) so in den Drehzapfenabschnitt für die Fluidführung erstreckt, daß er sich mit einem ersten (28 ) von dem Paar der beabstandeten Fluidkanäle (28 ,30 ) schneidet und sich ein zweiter Systemdruckanschluß (38A ,38B ,38C ) so in den Drehzapfenabschnitt für die Fluidführung erstreckt, daß er sich mit dem anderen (30 ) von dem Paar der beabstandeten Fluidkanäle (28 ,30 ) schneidet. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erster Meßanschluß (
34 ) so in die Seitenwand des Jochs (10 ) angrenzend an die offene Oberseite erstreckt, daß er sich mit einem ersten (28 ) von dem Paar der beabstandeten Fluidkanäle (28 ,30 ) schneidet und sich ein zweiter Meßanschluß (32 ) so in die Seiten wand des Jochs (10 ) angrenzend an die offene Oberseite erstreckt, daß er sich mit dem anderen (30 ) von dem Paar der beabstandeten Fluidkanäle (28 ,30 ) schneidet. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (
24 ) in dem Wannenabschnitt (12 ) im allgemeinen zylindrisch ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzapfenabschnitt (
16 ) für die Fluidführung ein langgestrecktes im allgemeinen zylindrisches Kurbelelement ist, das aus dem Wannenabschnitt (12 ) hervorsteht. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzapfenlagerungsabschnitt (
14 ) einen schräg beschnittenen zylindrischen Lagerungsabschnitt für die Schwenklagerung des Jochs (10 ) in dem Gehäuse (102 ) aufweist, wobei der Drehzapfenlagerungsabschnitt (14 ) aus dem Wannenabschnitt (12 ) weniger hervorsteht als der Drehzapfenabschnitt (16 ) für die Fluidführung. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzapfenabschnitt (
16 ) für die Fluidführung einen zylindrischen Lagerungsabschnitt darauf zum schwenkbaren Lagern des Jochs (10 ) in dem Gehäuse (102 ) aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (
10 ) als ein einteiliges zusammenhängendes integrales Gußteil ausgeführt und das Paar der beabstandeten Fluidkanäle (28 ,30 ) in das Gußteil hohlgegossen ist. - Vorrichtung zum Verändern der Fluidverdrängung in einer Schrägachseneinheit (
100 ) mit verstellbarer Verdrängung, aufweisend: ein schwenkbares Joch (10 ), das einen Wannenabschnitt (12 ) enthält und schwenkbar entlang einer Schwenkachse gelagert ist, die von ersten und zweiten Drehzapfenabschnitten (14 ,16 ) gebildet wird, die sich aus dem Wannenabschnitt (12 ) in im allgemeinen entgegengesetzter Richtung erstrecken; wobei: der Wannenabschnitt (12 ) erste und zweite voneinander beabstandeten Hochdrucksystemanschlüsse (36A ,36B ,36C ) und (38A ,38B ,38C ) darin aufweist; der eine von den ersten und zweiten Drehzapfenabschnitten (14 ,16 ) dritte und vierte beabstandete Anschlüsse (32 ,34 ) darauf aufweist; ein Paar zusammenhängend ununterbrochener Fluidkanäle (28 ,30 ) jeweils den ersten Hochdrucksystmanschluß (36A ,36B ,36C ) mit dem dritten Anschluß (32 ) und den zweiten Hochdrucksystemanschluß (38A ,38B ,38C ) mit dem vierten Anschluß (34 ) verbindet ohne sich außerhalb des Wannenabschnittes zu erstrecken. - Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten und vierten Systemanschlüsse (
32 ,34 ) sich auf dem ersten Drehzapfenabschnitt befinden und der zweite Drehzapfenabschnitt frei von jedem Systemanschluß ist. - Vorrichtung zum Verändern der Fluidverdrängung in einer Schrägachseneinheit (
100 ) mit verstellbarer Verdrängung, aufweisend: ein schwenkbares Joch (10 ), das einen Wannenabschnitt (12 ) und integrierte erste und zweite Drehzapfenabschnitte (14 ,16 ) umfaßt, die sich im allgemeinen in entgegengesetzte Richtungen von dem Wannenabschnitt (12 ) aus so erstrecken, daß sie zusammen eine Schwenkachse zum Schwenken des Jochs (10 ) und dadurch zum Verstellen der Fluidverdrängung der Einheit (100 ) definieren; wobei der Wannenabschnitt (12 ) ein Paar beabstandeter Systemdruckanschlüsse (32 ,34 ) darin und ein Paar beabstandeter Systemdruckfluidkanäle (28 ,30 ) aufweist, die an dem Anschlußpaar beginnen und sich getrennt und vollständig innerhalb des Wannenabschnittes (12 ) zu dem ersten Drehzapfenabschnitt (16 ) hin erstrecken, und beide Kanäle (28 ,30 ) sich auf den ersten Drehzapfenabschnitt (16 ) hin öffnen. - Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drehzapfenabschnitt (
14 ) frei von sich hindurch erstreckenden Fluidkanälen ist, die hydraulisches Fluid auf Systemdruck in den Wannenabschnitt führen. - Schrägachsen-Hydraulikeinheit (
100 ), aufweisend: ein Gehäuse (102 ); eine drehbar gelagerte Hauptwelle (104 ) in dem Gehäuse (102 ); ein Paar von Systemdruckanschlüssen (36A ,36B ,36C ) in dem Gehäuse (102 ); ein schwenkbares einteiliges Joch (10 ), das schwenkbar in dem Gehäuse (102 ) eingebaut ist, wobei: das Joch (10 ) einen Wannenabschnitt (12 ) und einen langgestreckten Schwenkarm (16 ) aufweist, der sich von dem Wannenabschnitt (12 ) weg erstreckt, um eine Schwenkachse für den Wannenabschnitt (12 ) des Jochs (10 ) zu definieren; der Wannenabschnitt (12 ) des Jochs (10 ) eine Bodenwand (18 ) und mindestens eine Seitenwand (20 ) enthält, die in ei nem Stück mit der Bodenwand (18 ) ausgebildet ist und sich davon nach oben erstreckt, um ein Inneres des Wannenabschnittes (12 ) zu definieren; der Schwenkarm (16 ) ein Paar getrennter Systemdruckkanäle (28 ,30 ) jeweils in Fluidverbindung mit den Systemdruckanschlüssen (36A ,36B ,36C ) in dem Gehäuse (102 ) aufweist, das Paar der Kanäle (28 ,30 ) sich in den langgestreckten Schwenkarm (16 ) hinein erstreckt und sich dann vollständig innerhalb des langgestreckten Schwenkarms (16 ) in die mindestens eine Seitenwand (20 ) des Wannenabschnittes (12 ) hinein und dann sich nach unten gerichtet vollständig in der mindestens einen Seitenwand (20 ) und in die Bodenwand (18 ) hinein erstreckt, die Kanäle (28 ,30 ) sich dann vollständig in der Bodenwand (18 ) erstrecken, bis sie sich in ein Paar getrennter Anschlüsse (32 ,34 ) öffnen, die im Inneren des Wannenabschnittes (12 ) angeordnet und auf einer Oberseite der Bodenwand (18 ) lokalisiert sind; einen Zylinderblock (110 ), der schwenkbar von dem Joch (10 ) gelagert wird, wobei der Zylinderblocksatz (110 ) drehbar im Inneren des Wannenabschnittes (12 ) eingebaut und von der Bodenwand (18 ) des Wannenabschnittes (12 ) gelagert wird, der Zylinderblocksatz (110 ) in Fluidverbindung mit den Systemdruckanschlüssen (36A ,36B ,36C ,38A ,38B ,38C ) in dem Gehäuse über ein Paar von Systemdruckkanälen (28 ,30 ) und die entsprechenden in der Bodenwand (18 ) angeordneten Anschlüssen (28 ,30 ) verbunden ist, der Zylinderblocksatz (110 ) antriebsmäßig mit der Hauptwelle (104 ) der Einheit (100 ) verbunden ist; eine Einrichtung (106 ) zum Schwenken des Jochs (10 ) und dadurch des Zylinderblocksatzes (110 ) in Bezug auf das Gehäuse (102 ) und die Hauptwelle (104 ). - Hydraulikeinheit nach Anspruch 16 mit einem zweiten Schwenkarm (
14 ), der sich von dem Wannenabschnitt (12 ) in einer im allgemeinen zu dem langgestreckten Schwenkarm (16 ) entgegengesetzten Richtung erstreckt, wobei der zweite Schwenkarm (14 ) kürzer als der langgestreckte Schwenkarm (14 ) ist. - Hydraulikeinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Schwenken des Jochs ein Paar betriebsmäßig gegenüberliegender Servoeinrichtungen ist, die an dem zweiten Schwenkarm (
14 ) an gegenüberliegenden Seiten der Schwenkachse angreifen.
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