DE102009039828A1

DE102009039828A1 - Hydrostatische Axialkolbenpumpe

Info

Publication number: DE102009039828A1
Application number: DE200910039828
Authority: DE
Inventors: Martin Bergmann; Rolf Dr. Lasaar; Sabine Kausch
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2011-03-03
Also published as: IT1401679B1; ITMI20101494A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenpumpe (1) mit einer um eine Rotationsachse (2) drehbar angeordnete Zylindertrommel (3), wobei die Zylindertrommel (3) mit Zylinderbohrungen (4) versehen ist, in denen jeweils ein Arbeitskolben (5) längsverschiebbar gelagert ist, wobei die Zylindertrommel (3) an einer gehäuseseitigen Steuerfläche (10) angestützt ist, an der ein nierenförmiger Sauganschlusskanal (12) und ein nierenförmiger Druckanschlusskanal (13) ausgebildet ist, wobei die Zylinderbohrungen (4) der Zylindertrommel (3) mittels jeweils eines Verbindungskanals (16), insbesondere eines nierenförmigen Verbindungskanals, mit dem an der gehäuseseitigen Steuerfläche (10) angeordneten nierenförmigen Sauganschlusskanal (12) und dem an der gehäuseseitigen Steuerfläche (10) angeordneten nierenförmigen Druckanschlusskanal (13) in Verbindung bringbar sind, wobei die Verbindungskanäle (16), der Sauganschlusskanal (12) und der Druckanschlusskanal (13) in Umfangsrichtung jeweils eine konstante Breite aufweisen. Um bei einer derartigen Axialkolbenpumpe mit geringem Bauaufwand ohne zusätzliche Bauteile die Sauggrenzdrehzahl zu erhöhen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Breite (B) der Verbindungskanäle (16) der Zylindertrommel (3) und die Breite (B) des Sauganschlusskanals (12) gegenüber der Breite (B) des Druckanschlusskanals (13) vergrößert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenpumpe mit einer um eine Rotationsachse drehbar angeordneten Zylindertrommel, wobei die Zylindertrommel mit Zylinderbohrungen versehen ist, in denen jeweils ein Arbeitskolben längsverschiebbar gelagert ist, wobei die Zylindertrommel an einer gehäuseseitigen Steuerfläche angestützt ist, an der ein nierenförmiger Sauganschlusskanal und ein nierenförmiger Druckanschlusskanal ausgebildet ist, wobei die Zylinderbohrungen der Zylindertrommel mittels jeweils eines Verbindungskanals, insbesondere eines nierenförmigen Verbindungskanals, mit dem an der gehäuseseitigen Steuerfläche angeordneten nierenförmigen Sauganschlusskanal und dem an der gehäuseseitigen Steuerfläche angeordneten nierenförmigen Druckanschlusskanal in Verbindung bringbar sind, wobei die Verbindungskanäle, der Sauganschlusskanal und der Druckanschlusskanal in Umfangsrichtung jeweils eine konstante Breite aufweisen.
Derartige Axialkolbenpumpen werden in offenen Kreislauf als selbstansaugende Pumpen verwendet, die Druckmittel aus einem Behälter ansaugen. Der Behälter steht hierbei unter Umgebungsdruck oder kann durch eine Vorspannung einen geringen über dem Umgebungsdruck liegenden Überdruck aufweisen. Beim Ansaugen aus dem Behälter entsteht durch Strömungsverluste in der Ansaugleitung und in der Pumpe ein Druckabfall, der zu einem Füllungsverlust der Pumpe führen kann. Zudem kann sich durch den Druckabfall aus dem Druckmittel Gas lösen oder ein Vakuum bilden, das zu Beschädigungen an der Pumpe führen kann.
Die Strömungsverluste in der Ansaugleitung der Pumpe hängen hierbei von der Gestaltung des Einströmbereichs der Arbeitskolben ab und nehmen mit zunehmender Förderleistung und somit Drehzahl der Pumpe zu. Beim Überschreiten einer entsprechenden Sauggrenzdrehzahl ist hierbei ein Betriebszustand erreicht, bei dem an den Arbeitskolben im Saughub aufgrund einer Vakuumbildung ein Füllungsmangel auftritt, der zu einer Verminderung des Förderstroms der Pumpe und zu einer Schädigung der Pumpe durch Kavitationserosion im anschließenden Förderhub der Pumpe führt.
Um an der Pumpe eine hohe Sauggrenzdrehzahl zu erhalten, sind die Strömungsverluste und Durchflussverluste im Einströmbereich der Arbeitskolben zu verringern. Die Strömungsverluste und Durchflussverluste im Einströmbereich der Pumpe werden maßgeblich von den Durchströmungsverlusten in dem gehäuseseitigen nierenförmigen Sauganschlusskanal der Steuerfläche und den Verbindungskanälen der Zylindertrommel bestimmt.
Die Gestaltung und die Querschnittsfläche des nierenförmigen Steueranschlusskanals und die Gestaltung und die Querschnittsfläche der Verbindungskanäle der Zylindertrommel werden ebenfalls durch die hydrostatische Auslegung der Steuerfläche als hydrostatisches Lager bestimmt, mit dem die Zylindertrommel mit einer Stirnseite an der Steuerfläche axial gelagert ist. Zwischen der Zylindertrommel und der Steuerfläche ist ein Spalt erforderlich, in dem sich ein hydrostatischer Schmierfilm ausbilden kann. In dem Spalt entsteht eine hydrostatische Entlastungskraft, die sich aus dem im Spalt anstehenden Druck und einer an der der Steuerfläche zugewandten Stirnseite der Zylindertrommel gebildeten Flächen der Dichtstege einstellt.
Hierbei wirkt an der Zylindertrommel eine die Zylindertrommel an die Steuerfläche anpressende Zylinderdruckkraft, die dadurch entsteht, dass die Verbindungsöffnungen der Zylinderbohrungen in der Zylindertrommel eine kleinere Querschnittsfläche aufweisen als die Querschnittsfläche der Zylinderbohrungen. Zudem ist es möglich, eine mit der Zylindertrommel in Wirkverbindung stehende Feder vorzusehen, die eine die Zylindertrommel an die Steuerfläche anpressende Kraft erzeugt. Diesen die Zylindertrommel an die Steuerfläche anpressenden Kräften wirkt die hydrostatische Entlastungskraft entgegen, die aus dem Druckfeld im konstruktiv bedingten Spalt zwischen der Zylindertrommel und der Steuerfläche resultiert. Die hydrostatische Entlastungskraft entsteht zum einen aus den von dem Druck im Druckanschlusskanal beaufschlagten nierenförmigen Flächen des Zylinderblocks und der Steuerfläche und zum anderen aus dem hydrostatischen Druck an den Dichtstegen.
Um eine Dichtwirkung an der Steuerfläche zu erhalten und eine Zunahme der Spalthöhe zwischen der Steuerfläche und der Zylindertrommel zu vermeiden, sind die anpressenden Kräfte der Zylindertrommel in der Summe größer als die abhebenden Kräfte aus der hydrostatischen Entlastung auszulegen.
Aus der DE 198 55 899 A1 ist eine gattungsgemäße Axialkolbenpumpe bekannt. Bei dieser Axialkolbenpumpe sind die Verbindungsöffnungen in dem Zylinderblock, der nierenförmige Sauganschlusskanal in der Steuerfläche und der nierenförmige Druckanschlusskanal in der Steuerfläche in Umfangsrichtung mit jeweils gleicher Breite versehen. Um einem aus dieser Auslegung der Steuerfläche bedingten Kippmoment der Zylindertrommel entgegenzuwirken, sind mit der Triebwelle in Wirkverbindung stehende radial wirkende Zusatzkolben vorgesehen, die an der Zylindertrommel ein dem Kippmoment entgegenwirkendes Kompensationsmoment erzeugen. Hierdurch können strömungsgünstige Verbindungskanäle in der Zylindertrommel und ein strömungsgünstiger Sauganschlusskanal erzielt werden, die zu einer Erhöhung der Sauggrenzdrehzahl der Pumpe führen. Aufgrund der Zusatzkolben weist eine derartige Axialkolbenpumpe jedoch einen hohen Bauaufwand auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenpumpe der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei der mit geringem Bauaufwand ohne zusätzliche Bauteile die Sauggrenzdrehzahl erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Breite der Verbindungskanäle der Zylindertrommel und die Breite des Sauganschlusskanals gegenüber der Breite des Druckanschlusskanals vergrößert sind. Der erfindungsgemäße Gedanke besteht somit darin, die Verbindungskanäle in der Zylindertrommel und den Sauganschlusskanal in der Steuerfläche mit einer gegenüber der Breite des Druckanschlusskanals vergrößerten Breite zu versehen. Die Breite des Druckanschlusskanals in der Steuerfläche ist somit gegenüber der Breite der Verbindungskanäle und des Sauganschlusskanals vermindert. Dadurch ist es möglich, die Breite der Verbindungskanäle in der Zylindertrommel und die Breite des Sauganschlusskanals gegenüber bekannten Axialkolbenpumpen des Standes der Technik zu vergrößern und große Querschnittsflächen zu erzielen, die zu einer Verringerung der Strömungsverluste und Durchflussverluste im Einströmbereich der Pumpe führen und somit eine Erhöhung der Sauggrenzdrehzahl der Pumpe ermöglichen. Da durch diese Vergrößerung der Querschnittsfläche der Verbindungsöffnungen in der Zylindertrommel die anpressenden Kräfte verringert werden und somit die vorhandene hydrostatische Entlastungskraft zu groß würde, wodurch die Dichtigkeit der Steuerfläche nicht mehr gewährleistet ist, wird zum Ausgleich die Breite des Druckanschlusskanals in der Steuerfläche verringert. Durch diese Verringerung der Breite des Druckanschlusskanals in der Steuerfläche gegenüber der Breite der Verbindungskanäle in der Zylindertrommel wird im Bereich des Druckanschlusskanals und somit der Hochdruckseite eine Einschnürung des Druckverlaufs an den Dichtstegen in den Bereichen zwischen den Verbindungskanälen der Zylindertrommel erzielt und somit in diesen Bereichen eine Verringerung der hydrostatischen Entlastung erzielt. Durch diese Auslegung der Breite der Verbindungskanäle in der Zylindertrommel sowie der Breite des Sauganschlusskanals und der Breite des Druckanschlusskanals in der Steuerfläche können bei gleichbleibenden hydrostatischen Entlastungskräften und somit unter Sicherstellung der Dichtigkeit an der Steuerfläche die Querschnittsflächen der Verbindungskanäle in der Zylindertrommel und des Sauganschlusskanals in der Steuerfläche vergrößert werden, so dass die erfindungsgemäße Pumpe ohne zusätzliche Bauteile und somit bei geringem Bauaufwand in kostengünstiger Weise eine erhöhte Sauggrenzdrehzahl aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Verbindungskanäle der Zylindertrommel und der Sauganschlusskanal im Wesentlichen eine gleiche Breite auf. Dadurch können im Einströmbereich der Pumpe geringe Durchströmungsverluste erzielt werden, um eine hohe Sauggrenzdrehzahl der Pumpe zu erzielen.
Mit besonderem Vorteil beträgt das Verhältnis der Breite der Verbindungskanäle der Zylindertrommel und das Verhältnis der Breite des Sauganschlusskanals zum Durchmesser der Zylinderbohrungen mindestens 0,4. Mit einem derartigen Verhältnis der Breite der Verbindungskanäle und der Breite des Sauganschlusskanals zum Durchmesser der Zylinderbohrungen der Arbeitskolben in der Zylindertrommel hat sich gezeigt, dass geringe Durchströmungsverluste im Einströmbereich der Pumpe erzielbar sind.
Bei der erfindungsgemäßen Pumpe beträgt das Verhältnis der Breite der Verbindungskanäle der Zylindertrommel und das Verhältnis der Breite des Sauganschlusskanals zur Breite des Druckanschlusskanals mindestens 1,08. Durch eine derartige funktionsbedingte Vergrößerung der Breite der Verbindungskanäle der Zylindertrommel und der Breite des Sauganschlusskanals in der Steuerfläche zur Erhöhung der Sauggrenzdrehzahl gegenüber der Breite des Druckanschlusskanals in der Steuerfläche kann an dem die Hochdruckseite bildenden Druckanschlusskanal die gewünschte Kompensation und Ausgleich der hydrostatischen Entlastungskräfte erzielt werden, um die Dichtigkeit der Steuerfläche am hydrostatischen Lager zwischen Steuerfläche und Zylindertrommel sicherzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildungsform der Erfindung ist die Zylindertrommel an der der Steuerfläche zugewandten Stirnseite in den Bereichen zwischen den Verbindungskanälen mit einer verringerten Breite eines radial inneren Dichtstegs und/oder eines radial äußeren Dichtstegs versehen. Die Zylindertrommel bildet an der der Steuerfläche zugewandten Stirnseite im radial inneren Bereich und im radial äußeren Bereich Dichtstege, an denen das Druckprofil der hydrostatischen Entlastung aufgebaut wird. Durch eine Verringerung der Breite dieser Dichtstege im Bereich zwischen den Verbindungskanälen kann eine weitere Verringerung der hydrostatischen Entlastungskraft in den Bereichen zwischen den Verbindungskanälen der Zylindertrommel erzielt werden, die es ermöglicht, die Breite der Verbindungskanäle der Zylindertrommel und die Breite des Sauganschlusskanals der Steuerfläche weiter zu vergrößern, um eine weitere Steigerung der Sauggrenzdrehzahl zu erzielen.
Eine Verringerung der Breite der Dichtstege an der Zylindertrommel zwischen den Verbindungskanälen kann mit geringem zusätzlichen Bauaufwand erzielt werden, wenn an der der Steuerfläche zugewandten Stirnseite der Zylindertrommel zwischen benachbarten nierenförmigen Verbindungskanälen jeweils eine Ausnehmung, insbesondere eine halbnierenförmige Ausnehmung, an dem radial inneren Dichtsteg und/oder dem radial äußeren Dichtsteg ausgebildet ist. Derartige Ausnehmungen können auf einfache Weise an der Stirnseite der Zylindertrommel im radial inneren Bereich und/oder im radial äußeren Bereich zwischen den Verbindungskanälen der Zylinderbohrungen angeordnet und hergestellt werden.
Durch derartige zusätzliche Ausnehmungen an der Zylindertrommel im Bereich des radial inneren und/oder radial äußeren Dichtstegs und die dadurch bedingte Verringerung der hydrostatischen Entlastungskräfte können die Breite der Verbindungskanäle in der Zylindertrommel und die Breite des Sauganschlusskanals in der Steuerfläche unter Gewährleistung der Dichtigkeit der Steuerfläche weiter verbreitert werden. Bevorzugt werden die Breite der Verbindungskanäle in der Zylindertrommel und die Breite des Sauganschlusskanals in der Steuerfläche derart vergrößert, dass das Verhältnis der Breite der Verbindungskanäle der Zylindertrommel und das Verhältnis der Breite des Sauganschlusskanals zum Durchmesser der Zylinderbohrungen mindestens 0,5 beträgt.
Da durch die zusätzlichen Ausnehmungen an den Dichtstegen der Zylindertrommel bei einer entsprechend großen Verringerung der Breite der Dichtstege und somit einer entsprechend großen radialen Erstreckung der Ausnehmungen eine Abdichtung des Sauganschlusskanals gegenüber dem Gehäuse nicht mehr gewährleistet sein kann, ist bevorzugt die Pumpe auf ein zumindest teilweises Ansaugen aus einem Gehäuseinnenraum eines Gehäuses der Pumpe ausgelegt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
1 einen Längsschnitt einer Axialkolbenpumpe des Standes der Technik,
2 eine Draufsicht auf die Zylindertrommel gemäß Ansicht A der 1,
3 eine Draufsicht auf die Steuerfläche gemäß Ansicht B der 1,
4 eine Darstellung des Druckprofils der hydrostatischen Entlastung der Pumpe gemäß den 1 bis 3,
5 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe,
6 eine Draufsicht auf die Zylindertrommel gemäß Ansicht A der 5,
7 eine Draufsicht auf die Steuerfläche gemäß Ansicht B der 5,
8 eine Darstellung des Druckprofils der hydrostatischen Entlastung der Pumpe gemäß den 5 bis 7,
9 eine Draufsicht auf die Zylindertrommel gemäß Ansicht A der 5 gemäß einer Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe,
10 eine Draufsicht auf die Steuerfläche gemäß Ansicht B der 5 gemäß der Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe und
11 eine Darstellung des Druckprofils der hydrostatischen Entlastung der Pumpe gemäß den 9 und 10.
In den 1 bis 3 ist eine beispielsweise als Schrägscheibenmaschine ausgebildete hydrostatische Axialkolbenpumpe 1 des Standes der Technik in einem Längsschnitt dargestellt.
Die Axialkolbenpumpe 1 weist eine um eine Rotationsachse 2 drehbar gelagerte Zylindertrommel 3 auf, die mit mehreren konzentrisch zur Rotationsachse 2 angeordneten Zylinderbohrungen 4 versehen ist, in denen jeweils ein Arbeitskolben 5 längsverschiebbar gelagert ist.
Die Arbeitskolben 5 stützen sich in dem aus der Zylindertrommel 3 herausragenden Bereich mittels jeweils eines Gleitschuhs 6 auf einer Schrägscheibe 7 ab. Die Schrägscheibe 7 kann an einem Gehäuse 8 angeformt oder befestigt sein, wobei die Axialkolbenpumpe 1 ein festes Verdrängungsvolumen aufweist. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Schrägscheibe 7 verstellbar auszubilden, wodurch die Axialkolbenpumpe 1 ein veränderbares Verdrängungsvolumen aufweist.
Die Zylindertrommel 3 stützt sich in axialer Richtung an einer gehäusefesten Steuerfläche 10 ab, die an einem scheibenförmigen Steuerboden 11 ausgebildet ist, der am Gehäuse 8 oder einem entsprechenden Gehäusedeckel drehfest befestigt ist. Der Steuerboden 11 ist mit nierenförmigen Steuerschlitzen versehen, die einen Sauganschlusskanal 12 und einen Druckanschlusskanal 13 bilden. Der Sauganschlusskanal 12 steht mittels eines im Gehäuse 8 ausgebildeten Ansaugkanals 14 mit einem Behälter in Verbindung. Der Druckanschlusskanal 13 bildet die Hochdruckseite der Axialkolbenpumpe 1 und steht mit einem in dem Gehäuse 8 angeordneten Förderkanal 15 in Verbindung.
Die Zylindertrommel 3 ist für jede Zylinderbohrung 4 mit einem nierenförmigen Verbindungskanal 16 versehen, die bei einer Drehung der Zylindertrommel 3 eine Verbindung der Zylinderbohrung 4 mit dem Sauganschlusskanal 12 sowie dem Druckanschlusskanal 13 ermöglichen.
Die Zylindertrommel 3 ist von einer zentrischen Bohrung durchsetzt, durch die eine konzentrisch zur Rotationsachse 2 angeordneten Triebwelle 17 durch die Zylindertrommel 3 geführt ist. Die Triebwelle 17 ist mittels Lagerungen 18a, 18b im Gehäuse 8 drehbar gelagert. In einem von der Steuerfläche 10 axial beabstandeten Bereich ist die Zylindertrommel 3 mittels eines Stützlagers 19 an der Triebwelle 17 in radialer Richtung abgestützt. Das Stützlager 19 ist beispielsweise als Keilwellenverzahnung ausgebildet, wodurch die Zylindertrommel 3 auf der Triebwelle 17 drehfest und längsverschiebbar angeordnet ist.
In einem zwischen der Zylindertrommel 3 und der Triebwelle 17 gebildeten, ringförmigen Hohlraum ist eine Feder 20, beispielsweise eine Druckfeder, koaxial zur Rotationsachse 2 angeordnet, die an ihrem in der 1 linken Ende an der Triebwelle 17 mittels eines Stützringes 21 abgestützt ist. An dem rechten Ende stützt sich die Feder 20 über einen an der Zylindertrommel 3 befestigten Sicherungsring 22 axial ab. Durch die Feder 20 wird somit eine axiale Kraft erzeugt, die die Zylindertrommel 3 in Richtung der Steuerfläche 10 beaufschlagt.
Die nierenförmigen Verbindungskanäle 16 der Zylindertrommel 3 weisen hierbei – wie in der 2 dargestellt ist, in der eine Draufsicht auf die der Steuerfläche 10 gegenüberliegende Stirnseite der Zylindertrommel 3 dargestellt ist – in Umfangsrichtung eine konstante Breite b auf. Zwischen den Verbindungskanälen 16 sind Verbindungsstege 25 ausgebildet. Der radial innere Bereich an der der Steuerfläche 10 zugewandten Stirnseite der Zylindertrommel 3 bildet einen inneren Dichtsteg 26 und der radial äußere Bereich an der der Steuerfläche 10 zugewandten Stirnseite einen äußeren Dichtsteg 27 eines hydrostatischen Lagers zwischen der Zylindertrommel 3 und der Steuerfläche 10.
Die nierenförmigen Steuerschlitze in dem Steuerboden 11, die den Sauganschlusskanal 12 und den Druckanschlusskanal 13 der Steuerfläche 10 bilden, weisen – wie aus der 3 ersichtlich ist, in der eine Draufsicht auf den Steuerboden 11 dargestellt ist – in Umfangrichtung jeweils eine konstante Breite b auf, die der Breite b der Verbindungskanäle 16 in der Zylindertrommel 3 entspricht.
Bei der Axialkolbenpumpe 1 des Standes der Technik sind somit die Verbindungskanäle 16 der Zylindertrommel 3, der Sauganschlusskanal 12 der Steuerfläche 10 und der Druckanschlusskanal 13 der Steuerfläche 10 mit jeweils gleicher Breite b ausgebildet.
In der 4 ist das Druckprofil des hydrostatischen Lagers zwischen der Zylindertrommel 3 und der Steuerfläche 10 dargestellt. Dargestellt sind der Sauganschlusskanal 12 und der Druckanschlusskanal 13 sowie eine sich im Umsteuerbereich befindlicher Verbindungskanal 16.
An dem Druckanschlusskanal 13 bildet sich an dem inneren Dichtsteg 26 und dem äußeren Dichtsteg 27 ein Druckprofil der hydrostatischen Entlastung mit einem konstanten Verlauf der hydrostatischen Entlastungskraft in Umfangsrichtung.
In den 5 bis 8 ist eine erfindungsgemäße Axialkolbenpumpe 1 dargestellt. Wie im Vergleich der 6 mit der 2 sowie der 7 mit der 3 zu erkennen ist, ist bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe 1 die Breite B_v des Verbindungskanals 16 in der Zylindertrommel 3 und die Breite B_s des Sauganschlusskanals 12 in der Steuerfläche 10 gegenüber der Breite b vergrößert. Die Breite B_v der Verbindungskanäle 16 und die Breite B_s des Sauganschlusskanals 12 sind im Wesentlichen gleich. Das Verhältnis (B_v/d) der Breite B_v und das Verhältnis (B_s/d) der Breite B_s zu dem Durchmesser d der Zylinderbohrungen 4 beträgt bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe 1 bevorzugt jeweils mindestens 0,4.
Durch die Vergrößerung der Breite B_v der Verbindungskanäle 16 nimmt die anpressende resultierende Kraft gegenüber der Pumpe des Standes der Technik ab. Die anpressende Kraft ergibt sich aus dem in den Zylinderbohrungen 4 anstehenden Druck und der druckbeaufschlagten Fläche F, die der Differenz der Querschnittsfläche der Zylinderbohrungen 4 und der Querschnittsfläche der Verbindungskanäle 16 entspricht.
Durch die Vergrößerung der Breite B_v der Verbindungskanäle 16 bei der erfindungsgemäßen Pumpe 1 nimmt die druckbeaufschlagte Fläche F ab und entsprechend die entlastende Fläche zu, so dass ohne kompensierende Maßnahmen die hydrostatische Entlastungskraft zu groß würde. Um die hydrostatischen Entlastung entsprechend zu kompensieren und auszugleichen und somit die Dichtigkeit des hydrostatischen Lagers zwischen der Zylindertrommel 3 und der Steuerfläche 10 sicherzustellen, ist die Breite B_d des Druckanschlusskanals 13 gegenüber der Breite b des Druckanschlusskanals in der 3 verkleinert. Bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe 1 beträgt das Verhältnis (B_v/B_d) der Breite B_v der Verbindungskanäle 16 der Zylindertrommel 3 und das Verhältnis (B_s/B_d) der Breite B_s des Sauganschlusskanals 12 zur Breite B_d des Druckanschlusskanals 13 mindestens 1,08.
Durch die Vergrößerung der Breite B_v der Verbindungskanäle 16 der Zylindertrommel 3 und der Breite B_s des Sauganschlusskanals 12 der Steuerfläche 10 können die Durchströmungsverluste im Ansaugbereich der Axialkolbenpumpe 1 verringert werden und somit die Sauggrenzdrehzahl erhöht werden.
Die Verringerung der Breite B_d des Druckanschlusskanals 13 der Steuerfläche 10 gegenüber der Breite B_v der Verbindungskanäle 16 der Zylindertrommel 3 führt zu dem in der 8 dargestellten Druckprofil der hydrostatischen Entlastung an dem hydrostatischen Lager zwischen der Steuerfläche 10 und der Zylindertrommel 3.
Der Druckverlauf in den Dichtstegen 26, 27 ist in den Bereichen zwischen den nierenförmigen Verbindungskanälen 16 (Querschnitt C-C) eingeschnürt, so dass in diesen Bereich zwischen den Verbindungskanälen 16 die hydrostatische Entlastungskraft verringert ist. Über den Umfang des Druckanschlusskanals 13 ergeben sich somit ungleichmäßig verteilte hydrostatische Entlastungskräfte. Im Bereich der nierenförmigen Verbindungskanäle 16 (Querschnitt D-D) sind die hydrostatischen Entlastungskräfte vergrößert und in den Bereichen zwischen den Verbindungskanälen 16 (Querschnitt C-C) sind die hydrostatischen Entlastungskräfte verkleinert. In der Summe entsprechend die hydrostatischen Entlastungskräfte der Pumpe gemäß den 5 bis 8 den Entlastungskräften der Pumpe des Standes der Technik gemäß den 1 bis 4.
In den 9 bis 11 ist eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe 1 gemäß der 5 dargestellt.
Die Zylindertrommel 3 ist an der der Steuerfläche 10 zugewandten Stirnseite in den Bereichen zwischen den nierenförmigen Verbindungskanälen 16 mit einer verringerten Breite des radial inneren Dichtstegs 26 und/oder des radial äußeren Dichtsteges 27 versehen.
Zur Verringerung der radial inneren Dichtstegbreite 26 sind an der Zylindertrommel 3 zwischen benachbarten nierenförmigen Verbindungskanälen 16 jeweils eine Ausnehmung 31 ausgebildet, die von halbnierenförmigen Aussparungen am Innendurchmesser der der Steuerfläche 10 zugewandten Stirnseite der Zylindertrommel 3 gebildet sind. Entsprechend sind zur Verringerung der radial äußeren Dichtstegbreite 27 an der Zylindertrommel 3 zwischen benachbart angeordneten Verbindungskanälen 16 jeweils eine Ausnehmung 30 ausgebildet, die von halbnierenförmigen Aussparungen am Außendurchmesser der der Steuerfläche 10 zugewandten Stirnseite der Zylindertrommel 3 gebildet sind.
Durch die Ausnehmungen 30, 31 wird – wie in der 11 dargestellt ist – die hydrostatische Entlastungskraft in den Bereichen zwischen den Verbindungskanälen 16 (Querschnitt C-C) weiter verringert, wodurch die Breite B_v der Verbindungskanäle und die Breite B_s der Sauganschlusskanals 12 weiter vergrößert werden kann, um eine weitere Zunahme der Sauggrenzdrehzahl zu erzielen.
Bei der Axialkolbenpumpe 1 gemäß den 9 bis 11 ist der Druckanschlusskanal 13 verglichen mit der Axialkolbenpumpe 1 gemäß den 5 bis 8 mit einer unveränderten Breite B_d versehen. Durch die Ausnehmungen 30, 31 können jedoch die Breite B_d der Verbindungskanäle 16 und die Breite B_s des Sauganschlusskanals 12 bei der Axialkolbenpumpe 1 gemäß den 9 bis 11 gegenüber einer Axialkolbenpumpe 1 gemäß den 5 bis 8 weiter vergrößert werden.
Bei der Axialkobenpumpe 1 gemäß den 9 bis 11 beträgt das Verhältnis (B_v/d) der Breite B_v der Verbindungskanäle 16 der Zylindertrommel 3 und das Verhältnis (B_s/d) der Breite B_s des Sauganschlusskanals 12 zum Durchmesser d der Zylinderbohrungen 4 mindestens 0,5.
Aus der 11 ist ersichtlich, dass bei einer entsprechenden radialen Erstreckung der Ausnehmungen 30, 31 im Saughub, bei dem ein entsprechender Verbindungskanal 16 den Sauganschlusskanal 12 überstreicht, eine Abdichtung des Sauganschlusskanals 12 zum Gehäuseinnenraum der Pumpe 1 nicht mehr gewährleistet sein kann. Die Axialkolbenpumpe 1 gemäß den 9 bis 11 ist daher entsprechend ausgebildet, um zumindest teilweise im Saughub aus dem Gehäuseinnenraum Druckmittel ansaugen zu können.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenpumpe 1 mit einer erhöhten Sauggrenzdrehzahl kann in Schrägscheibenbauweise oder in Schrägachsenbauweise ausgebildet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19855899 A1 [0008]

Claims

Hydrostatische Axialkolbenpumpe mit einer um eine Rotationsachse drehbar angeordneten Zylindertrommel, wobei die Zylindertrommel mit Zylinderbohrungen versehen ist, in denen jeweils ein Arbeitskolben längsverschiebbar gelagert ist, wobei die Zylindertrommel an einer gehäuseseitigen Steuerfläche angestützt ist, an der ein nierenförmiger Sauganschlusskanal und ein nierenförmiger Druckanschlusskanal ausgebildet ist, wobei die Zylinderbohrungen der Zylindertrommel mittels jeweils eines Verbindungskanals, insbesondere eines nierenförmigen Verbindungskanals, mit dem an der gehäuseseitigen Steuerfläche angeordneten nierenförmigen Sauganschlusskanal und dem an der gehäuseseitigen Steuerfläche angeordneten nierenförmigen Druckanschlusskanal in Verbindung bringbar sind, wobei die Verbindungskanäle, der Sauganschlusskanal und der Druckanschlusskanal in Umfangsrichtung jeweils eine konstante Breite aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B_v) der Verbindungskanäle (16) der Zylindertrommel (3) und die Breite (B_s) des Sauganschlusskanals (12) gegenüber der Breite (B_d) des Druckanschlusskanals (13) vergrößert sind.
Hydrostatische Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle (16) der Zylindertrommel (3) und der Sauganschlusskanal (12) im Wesentlichen eine gleiche Breite (B_v, B_s) aufweisen.
Hydrostatische Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (B_v/d) der Breite (B_v) der Verbindungskanäle (16) der Zylindertrommel (3) und das Verhältnis (B_s/d) der Breite (B_s) des Sauganschlusskanals (12) zum Durchmesser (d) der Zylinderbohrungen (4) mindestens 0,4 beträgt.
Hydrostatische Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (B_v/B_d) der Breite (B_v) der Verbindungskanäle (16) der Zylindertrommel (3) und das Verhältnis (B_s/B_d) der Breite (B_s) des Sauganschlusskanals (12) zur Breite (B_d) des Druckanschlusskanals (13) mindestens 1,08 beträgt.
Hydrostatische Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindertrommel (2) an der der Steuerfläche (10) zugewandten Stirnseite in den Bereichen zwischen den Verbindungskanälen (16) mit einer verringerten Breite eines radial inneren Dichtstegs (26) und/oder eines radial äußeren Dichtsteges (27) versehen ist.
Hydrostatische Axialkolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verringerung der Breite der Dichtstege (26; 27) an der der Steuerfläche zugewandten Stirnseite der Zylindertrommel (3) zwischen benachbarten nierenförmigen Verbindungskanälen (16) jeweils eine Ausnehmung (30; 31) an dem radial inneren Dichtsteg (26) und/oder dem radial äußeren Dichtsteg (27) ausgebildet ist.
Hydrostatische Axialkolbenpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Verhältnis (B_v/d) der Breite (B_v) der Verbindungskanäle (16) der Zylindertrommel (3) und das Verhältnis (B_s/d) der Breite (B_s) des Sauganschlusskanals (12) zum Durchmesser (d) der Zylinderbohrungen (4) mindestens 0,5 beträgt.
Hydrostatische Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (B_v/B_d) der Breite (B_v) der Verbindungskanäle (16) der Zylindertrommel (3) und das Verhältnis (B_s/B_d) der Breite (B_s) des Sauganschlusskanals (12) zur Breite (B_d) des Druckanschlusskanals (13) mindestens 1,08 beträgt.
Hydrostatische Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenpumpe (1) auf ein zumindest teilweises Ansaugen aus einem Gehäuseinnenraum eines Gehäuses (8) der Axialkolbenpumpe (1) ausgelegt ist.