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Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Kolbenmaschine bekannter Bauart mit einer Zylindertrommel mit Zylinderöffnungen, die beim Überstreichen eines Umsteuerbereichs zwischen einer ersten und einer zweiten Steuerniere mit einer Verbindung in den Gehäuseinnenraum der hydrostatischen Kolbenmaschine verbunden ist.
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Wenn die Zylinderöffnungen die Umsteuerbereiche überstreichen, treten durch die weitere Volumenänderung durch den sich weiter verschiebenden Kolben und die fehlende Möglichkeit des Druckmittels aus der Zylinderöffnung zu entweichen oder nachzuströmen, sehr hohe Drücke oder Unterdrücke in der Zylinderöffnung auf. Deshalb werden in den Umsteuerbereichen zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckniere Druckentlastungsvorrichtungen angebracht. Eine Möglichkeit der Druckentlastung ist eine Verbindung des Umsteuerbereichs mit der Niederdrucksteuerniere, um die Volumenänderung in dem Zylinderraum im Umsteuerbereich durch einen Druckmittelfluss zwischen dem Zylinderraum und. der Niederdrucksteuerniere zu kompensieren und somit hohe Drücke in dem Zylinderraum zu verhindern.
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Insbesondere beim Einsatz für hohe Drehzahlen sollte die sogenannte Absteuerung, d. h. der Druckabbau in den Zylinderräumen, wenn diese von der Hochdruckniere zur Niederdruckniere wechseln, nicht in die Niederdrucksteuerniere erfolgen, da dies aufgrund der hohen Flussgeschwindigkeiten dort zu Störungen des Strömungsverhaltens und möglicherweise zu Gasblasenbildung führt. Dies wiederrum kann eine unvollständige Füllung der Zylinderräume, die über die Niederdruckniere streichen, und Kavitation zur Folge haben. Deshalb ist es wünschenswert, den Umsteuerbereich mit dem Gehäuseinnenraum der hydrostatischen Kolbenmaschine zu verbinden.
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So zeigt die
US 3,457,873 eine Verbindung des Umsteuerbereichs mit dem Gehäuseinnenraum, um eine Druckentlastung des Zylinderraums zu gewährleisten, ohne Turbulenzen in der Niederdrucksteuerniere zu erzeugen, die bei hohen Drehgeschwindigkeiten zu Problemen mit der Füllung der Zylinderräume führen können. Eine solche Anordnung hat allerdings den Nachteil, dass bei einer Umkehr der Drehrichtung der Pumpe ein Luft-/Öl-Gemisch aus dem Gehäuseinnenraum in den Zylinderraum gesaugt wird, was wiederrum beim Druckaufbau zu verstärkter Kavitationserosion führt.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Probleme des Stands der Technik zu lösen, insbesondere eine hydrostatische Kolbenmaschine zu finden, welche auch bei hohen Drehzahlen in beide Richtungen effektiv und ohne Kavitationsrisiko betrieben werden kann.
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Die Aufgabe ist durch die erfindungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine weist dabei ein Gehäuse auf, welches einen Gehäuseinnenraum ausbildet. In dem Gehäuseinnenraum ist eine Zylindertrommel drehbar gelagert, wobei die Zylindertrommel über den Umfang verteilt mehrere Zylinderbohrungen aufweist. In den Zylinderbohrungen sind längsverschieblich Kolben angeordnet, wobei die Zylinderbohrungen an einer Seite Zylinderöffnungen aufweisen. Die Zylinderöffnungen überstreichen bei Rotation der Zylindertrommel alternierend eine erste Steuerniere, einen ersten Umsteuerbereich, eine zweite Steuerniere und einen zweiten Umsteuerbereich bzw. andersherum bei entgegengesetzter Drehrichtung. Der erste und der zweite Umsteuerbereich sind als die von den Zylinderöffnungen überstrichenen Bereiche zwischen der ersten und zweiten Steuerniere definiert. Der erste Umsteuerbereich ist über eine Verbindung mit dem Gehäuseinnenraum verbunden. Die hydrostatische Kolbenmaschine weist weiterhin eine Ventilvorrichtung auf, die so eingerichtet ist, dass die Ventilvorrichtung bei einem in dem Gehäuseinnenraum herrschenden Druck, der bezüglich dem an einer Mündung der Verbindung in den ersten Umsteuerbereich herrschenden Druck erhöht ist, in einen die Verbindung sperrenden Zustand schaltet. Dadurch wird bei jeder Rotationsrichtung der Zylindertrommel ein Druckmittelfluss durch die Verbindung von dem Gehäuseinnenraum zu dem ersten Umsteuerbereich unterbunden.
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Durch die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung kann einerseits das effizienzmindernde Ansaugen von Luft-/Öl-Gemisch aus dem Gehäuseinnenraum in die Zylinderräume verhindert werden und gleichzeitig die hydrostatische Kolbenmaschine bei sehr hohen Drehzahlen betrieben werden, ohne durch die Druckentlastung Turbulenzen in der Niederdrucksteuerniere zu erzeugen.
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Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterführungen der Erfindung.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die Ventilvorrichtung so eingerichtet ist, dass die Ventilvorrichtung bei einem in dem Gehäüseinnenraum herrschenden Druck, der kleiner als der an der Mündung der Verbindung in den ersten Umsteuerbereich herrschende Druck ist, in einen die Verbindung öffnenden Zustand schaltet. Dadurch wird bei jeder Rotationsrichtung der Zylindertrommel ein Druckmittelfluss in der Verbindung von dem ersten Umsteuerbereich in den Gehäuseinnenraum zur Druckentlastung des Zylinderraums im ersten Umsteuerbereich ermöglicht.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, die Verbindung als Verbindungskanal auszubilden und die Ventilvorrichtung in diesem Verbindungskanal anzuordnen. Durch die Anordnung der Ventilvorrichtung in dem Verbindungskanal wird kein weiterer Bauraum in dem Gehäuseinnenraum zum Anbringen der Ventilvorrichtung benötigt. Weiterhin ermöglicht das Anbringen der Ventilvorrichtung innerhalb des Verbindungskanals eine stabile und gegen hohe Drücke resistente und einfache Befestigung.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Ventilvorrichtung so eingerichtet ist, dass die Ventilvorrichtung in Abhängigkeit des an der Ventilvorrichtung anliegendem Druckgefälles selbsttätig in einen sperrenden Zustand schaltet, um den Druckmittelfluss in der Verbindung von dem Gehäuseinnenraum zu dem ersten Umsteuerbereich bei jeder Drehrichtung zu unterbinden. Ein solches selbsttätig sperrendes Ventil könnte z. B. ein federbelastetes Rückschlagventil sein. Solche selbsttätig sperrenden Ventilvorrichtungen haben den Vorteil, keinen zusätzlichen Platz für Steuervorrichtungen und evtl. notwendige Drucksensoren oder Druckmittelflussrichtungssensoren zu verschwenden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, zwischen der die Zylinderöffnung aufweisenden Seite der Zylindertrommel und dem Gehäuse eine Steuerplatte anzuordnen. Vorzugsweise liegt die Steuerplatte an der von der Zylindertrommel abgewandelten Seite an dem Gehäuse der hydrostatischen Kolbenmaschine an und ist vorzugsweise drehfest mit dieser verbunden. In einem Ausführungsbeispiel führt die Verbindung innerhalb der Steuerplatte von dem ersten Umsteuerbereich umfangsseitig der Steuerplatte in den Gehäuseinnenraum. Umfangsseitig der Steuerplatte bedeutet hier, jede Seite der Steuerplatte, die in Kontakt mit dem Gehäuseinnenraum steht. Ein solches Ausführungsbeispiel hat insbesondere den Vorteil, dass hydrostatische Kolbenmaschinen, deren Druckentlastungsmechanismen innerhalb der Steuerplatte angeordnet waren, durch bloßes Austauschen der Steuerplatte zu einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine verbessert werden können. Alternativ kann die Verbindung aus einem ersten Kanalabschnitt, der innerhalb der Steuerplatte von dem ersten Umsteuerbereich zu dem Gehäuse der hydrostatischen Kolbenmaschine führt, und einen zweiten Kanalabschnitt, der innerhalb des Gehäuses von der Steuerplatte im Anschluss an den ersten Kanalabschnitt in den Gehäuseinnenraum führt, bestehen. Vorzugsweise befindet sich der zweite Kanalabschnitt in dem Anschlussblock der hydrostatischen Maschine. Hydrostatische Kolbenmaschinen, deren Druckentlastungskanal über die Steuerplatte und die Anschlussplatte in die Niederdruckseite führt, können so durch Austauschen der Anschlussplatte erfindungsgemäß verbessert werden. Aus dem gleichen Grund ist es besonders vorteilhaft, die Ventilvorrichtung in dem zweiten Kanalabschnitt anzuordnen.
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Es ist besonders vorteilhaft, in dem zweiten Umsteuerbereich eine weitere Verbindung zu dem Gehäuseinnenraum und eine weitere Ventilvorrichtung anzuordnen, wobei die weitere Ventilvorrichtung so eingerichtet ist, dass sie bei einem in dem Gehäuseinnenraum herrschenden Druck, der bezüglich dem an einer Mündung der weiteren Verbindung in den zweiten Umsteuerbereich herrschenden Druck erhöht ist, in einen die Verbindung sperrenden Zustand schaltet. Dies hat den Vorteil, dass bei jeder Drehrichtung der Zylindertrommel ein Druckmittelfluss in der Verbindung von dem Gehäuseinnenraum zu dem zweiten Umsteuerbereich unterbunden wird. Dies ist insbesondere von Vorteil, da die Druckentlastung des Zylinderraums in beiden Umsteuerbereichen ermöglicht wird, und die hydrostatische Kolbenmaschine in beide Drehrichtungen betrieben werden kann ohne Verluste durch Turbulenzen in der Niederdruckseite oder durch Ansaugen von Luft-/Öl-Gemischen in den Zylinderraum in den Umsteuerbereichen zu erzielen. Hierfür ist es ebenfalls von Vorteil, dass die hydrostatische Kolbenmaschine in ihrem Hubvolumen so verstellbar ist, dass sie als Pumpe und Motor sowohl rechtsdrehend als auch linksdrehend betreibbar ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen unter Benutzung der Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt:
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1 einen ersten Teilschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine;
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2 einen zweiten Teilschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine; und
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3 einen Teilschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine.
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Die 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der hydrostatischen Kolbenmaschine. Das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine ist als Axialkolbenmaschine 1 in Schrägscheibenbauweise mit verstellbarem Hubvolumen ausgebildet. 1 zeigt einen Teilschnitt durch die Axialkolbenmaschine 1, wobei nur der für die Erfindung relevante Teil der Axialkolbenmaschine 1 geschnitten dargestellt ist.
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Die Axialkolbenmaschine 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches ein topfförmiges Gehäuseteil 2a mit einer offenen Gehäuseseite und einen die offene Gehäuseseite verschließenden Anschlussblock 2b aufweist. Der Anschlussblock 2b schließt mit dem topfförmigen Gehäuseteil 2a einen Gehäuseinnenraum 2c dichtend ab, der über eine nicht gezeigte Verbindung mit einem nicht gezeigten Tankvolumen verbunden ist.
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Im Gehäuseinnenraum 2c ist eine Zylindertrommel 3 angeordnet, wobei die Zylindertrommel 3 drehbar in dem Gehäuse 2 gelagert und drehfest mit einer Welle 4 verbunden ist. In der Zylindertrommel 3 sind über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Zylinderbohrungen vorgesehen, von denen in dem Teilschnitt der 1 die Zylinderbohrungen 5 und 6 zu sehen sind. In den Zylinderbohrungen 5 und 6 sind Kolben 7 und 8 angeordnet, die in den Zylinderbohrungen 5 und 6 verschiebbar gelagert sind.
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Die Zylinderbohrungen 5 und 6 weisen an einem stirnseitigen Ende der Zylindertrommel 3 jeweils eine Zylinderöffnung 9 und 10 auf. Durch die Zylinderöffnungen 9 und 10, die Zylinderbohrungen 5 und 6 und die Kolben 7 und 8 sind Zylinderräume 11 und 12 ausgebildet. Während der Drehung der Zylindertrommel 3 überstreichen die Zylinderöffnungen 9 und 10 nacheinander abwechselnd eine erste Steuerniere 13 und eine zweite Steuerniere 14. Die Steuernieren 13 und 14 sind in einer Steuerplatte 15 angeordnet, welche drehfest mit dem Gehäuse 2, insbesondere mit der Anschlussplatte 2b, der Axialkolbenmaschine 1 verbunden ist. Die Steuernieren 13 und 14 erstrecken sich entlang von Kreissegmenten des Kreises, den die Zylinderöffnungen 9 und 10 unter Drehung der Zylindertrommel 3 überstreichen. Die erste Steuerniere 13 ist mit einer unter Hochdruck stehenden Arbeitsleitung 16 verbunden und wird im Folgenden auch als Hochdrucksteuerniere 16 bezeichnet. Die zweite Steuerniere 14 ist mit einer unter Niederdruck stehenden Arbeitsleitung 17 verbunden und wird im Folgenden auch als Niederdrucksteuerniere 14 bezeichnet. Die Hochdrucksteuerniere 16 weist strukturelle Verstärkungen, zum Beispiel Stege in der Hochdrucksteuerniere 16 auf, um den hohen Drücken Stand zu halten. Allerdings ist die Erfindung auch auf hydrostatische Kolbenmaschinen anwendbar, deren einzelne Steuernieren sowohl unter Hochdruck als auch unter Hochdruck und unter Niederdruck betrieben werden können.
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An ihren von den Steuernieren 13 und 14 abgewandten Enden stützen sich die Kolben 7 und 8 mit nicht gezeigten Kolbenköpfen über Gleitschuhe auf einer Schwenkscheibe ab. Die Schwenkscheibe ist ausgehend von einer Mittelstellung mit einem Hubvolumen 0 in zwei Richtungen verschwenkbar, so dass die Axialkolbenmaschine 1 sowohl als Pumpe als auch als Motor sowohl rechtsdrehend als auch linksdrehend, d. h. im Vierquadranten-Betrieb, betrieben werden kann.
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2 zeigt nun einen Teilschnitt der Axialkolbenmaschine 1, in dem die Zylindertrommel 3 sich in einem Rotationszustand befindet, in dem die Zylinderöffnung 9 einen ersten Umsteuerbereich 18 und die Zylinderöffnung 10 einen zweiten Umsteuerbereich 19 überstreicht. Der erste und der zweite Umsteuerbereich 18 und 19 befinden sich auf der der Zylindertrommel 3 zugewandten Seite der Steuerplatte 15 zwischen der ersten und zweiten Steuerniere 13, 14 in der Fortführung des Kreisbogens, der durch die Kreisbogenabschnitte der ersten und zweiten Steuerniere 13 und 14 vorgegeben wird. Der erste und zweite Umsteuerbereich 13 und 14 sind die Bereiche, die bei der Rotation der Zylindertrommel 3 von den Zylinderöffnungen 9 und 10 überstrichen werden.
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Von dem ersten Umsteuerbereich 18 führt eine Verbindung zu dem Gehäuseinnenraum 2c, durch die ein Druckausgleich und Druckmittelausgleich zwischen dem Gehäuseinnenraum 2c und dem mit der Verbindung in Kontakt befindlichen Zylinderaum 11 ermöglicht wird. Die Verbindung ist als Kanal mit einem ersten Kanalabschnitt 20 und einem zweiten Kanalabschnitt 22 ausgebildet. Der erste Kanalabschnitt 20 ist als durchgehende Bohrung durch die Steuerplatte 15 von dem ersten Umsteuerbereich 18 zu der Seite der Steuerplatte 15, die an dem Anschlussblock 2b anliegt, ausgeführt. Die Mündung des Kanalabschnitts 20 ist in dem ersten Steuerbereich 18 auf dem besagten Kreisbogen so angeordnet, dass sie näher an der Hochdruckniere 13 und weiter weg von der Niederdrucksteuerniere 14 angeordnet ist. Die Mündung des ersten Kanalabschnitts 20 in dem ersten Umsteuerbereich 18 ist weiterhin so angeordnet, dass die Mitte der Zylinderöffnung 9 in radialer Richtung die Mündung des Kanalabschnitts 20 in einer Rotationsposition der Zylindertrommel 3 schneidet. Der zweite Kanalabschnitt 22 führt von der Seite des Anschlussblocks 2b, von dem Punkt, an dem der erste Kanalabschnitt 20 der Steuerplatte 15 an die Anschlussplatte 2b mündet, zu einem Bereich des Anschlussblocks 2b, der nicht mehr von der Steuerplatte 15 abgeschlossen wird und/oder frei in den Gehäuseinnenraum 2c mündet. Der zweite Kanalabschnitt 22 ist hier als eine erste schräge Bohrung und eine zweite zu der der Steuerplatte 15 zugewandten Seite des Anschlussblocks 2b senkrechte Bohrung ausgeführt. Allerdings ist der zweite Kanalabschnitt 22 nicht beschränkend für die Erfindung und kann in jeder beliebigen Form in der Anschlussplatte 2b ausgeführt werden, die die Mündung des ersten Kanalabschnitts 20 mit dem Gehäuseinnenraum 2c verbindet.
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In dem zweiten Kanalabschnitt 22 ist ein federbelastetes Rückschlagventil 24 als Ventilvorrichtung so angeordnet, das es schließt, wenn der Druck in dem Gehäuseinnenraum 2c größer ist als der Druck, der an der Mündung des ersten Kanalabschnitts 20 in dem ersten Umsteuerbereich 18 herrscht. Ist umgekehrt der Druck in einem Zylinderraum 11 oder 12, der die Mündung des ersten Kanalabschnitts 20 in dem ersten Umsteuerbereich 18 überstreicht, größer als der Druck in dem Gehäuseinnenraum 2c, so öffnet das federbelastete Rückschlagventil 24 gegen die Kraft der Feder und verbindet den Zylinderraum 11 mit dem Gehäuseinnenraum 2c, so dass Druckmittel aus dem Zylinderraum 11 in den Gehäuseinnenraum 2c fließen kann, bis der Zylinderraumdruck auf den Tankdruck abgefallen ist. Die Feder des Rückschlagventils 24 sorgt dafür, dass das Rückschlagventil 24 bei gleichen oder nur geringfügig unterschiedlichen Drücken in dem Gehäuseinnenraum 2c und dem Zylinderraum 11 geschlossen bleibt.
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Im zweiten Umsteuerbereich 19 ist eine weitere Verbindung von dem zweiten Umsteuerbereich 19 mit dem Gehäuseinnenraum 2c geschaffen. Die weitere Verbindung ist durch einen ersten Kanalabschnitt 21 in der Steuerplatte 15 und einem zweiten Kanalabschnitt 23 in dem Anschlussblock 2b ausgebildet. Der erste und zweite Kanalabschnitt 21 und 23 der weiteren Verbindung sind hier wie der erste und zweite Kanalabschnitt 20 und 22 der Verbindung ausgebildet. Der zweite Kanalabschnitt 23 weist ein zweites federbelastetes Rückschlagventil 25 als weitere Ventilvorrichtung auf, das so angeordnet ist, dass das federbelastete Rückschlagventil 25 dann gegen den Druck der Feder öffnet, wenn der Druck in einem Zylinderraum 12, der die Mündung des ersten Kanalabschnitts 21 in den zweiten Umsteuerbereich 19 überstreicht, größer ist als der Druck in dem Gehäuseinnenraum 2c. Andererseits befindet sich das federbelastete Rückschlagventil 25 so lange in einem geschlossenen Zustand, solange der Druck an der Mündung des ersten Kanalabschnitts 21 in dem zweiten Umsteuerbereich 19 kleiner ist als der Druck in dem Gehäuseinnenraum 2c. Die Feder des zweiten federbelasteten Rückschlagventils 25 sorgt dafür, dass bei gleichen Drücken auf beiden Seiten des zweiten federbelasteten Rückschlagventils 25 dieses geschlossen bleibt.
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Im Pumpbetrieb wird die Zylindertrommel 3 durch die Welle 4 als Antriebswelle gedreht, wobei aufgrund einer Neigung der Schrägscheibe bezüglich der Rotationsachse der Welle 4 die in der Zylindertrommel 3 angeordneten Kolben 7 und 8 eine Hubbewegung in den Zylinderbohrungen 5 und 6 ausführen. Wenn eine Zylinderöffnung 9, 10 die Niederdrucksteuerniere 14 überstreicht, vergrößert der Kolben 7, 8 das Zylindervolumen dieser Zylinderbohrung 5, 6 (Saughub), so dass Druckmittel aus der Niederdrucksteuerniere 14 in den Zylinderraum 11, 12 angesaugt wird. Wenn eine Zylinderöffnung 9, 10 die Niederdrucksteuerniere 14 überstreicht, verringert der Kolben 7, 8 das Zylindervolumen dieser Zylinderbohrung 5, 6, so dass das Druckmittel aus dem Zylinderraum in die Hochdrucksteuerniere 13 gedrückt wird. Im rechtsdrehenden Pumpbetrieb, d. h. die Zylindertrommel 3 dreht sich im Uhrzeigersinn, ist die Schrägscheibe so eingestellt, dass das minimale Zylinderraumvolumen im ersten Umsteuerbereich 9 und das maximale Zylinderraumvolumen im zweiten Umsteuerbereich 10 erzielt wird. Im linksdrehenden Pumpbetrieb ist die Schwenkscheibe in die entgegengesetzte Richtung geneigt, welche der Schwenkrichtung im rechtsdrehenden Motorbetrieb entspricht.
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Im Motorbetrieb wird die Zylindertrommel 3 und die Welle 4 durch den an der Hochdrucksteuerniere 13 anliegenden Hochdruck und durch die dadurch veranlasste Hubbewegung des sich über der Hochdrucksteuerniere 13 befindenden Kolbens 7 oder 8 nach dem gleichen oben beschriebenen Prinzip rotierend angetrieben. Im rechtsdrehenden Motorbetrieb ist die Schrägscheibe so eingestellt, dass das maximale Zylinderraumvolumen im ersten Umsteuerbereich 9 und das minimale Zylinderraumvolumen im zweiten Umsteuerbereich 10 erzielt wird. Im linksdrehenden Motorbetrieb ist die Schrägscheibe in die entgegengesetzte Richtung geneigt, welche der Schwenkrichtung im rechtsdrehenden Pumpbetrieb entspricht. In den 1 und 2 befindet sich die nicht dargestellte Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine 1 in der Neutralstellung. Im Folgenden wird anhand des rechtsdrehenden Pumpbetriebs die Funktion der Verbindung und der weiteren Verbindung sowie der darin enthaltenen federbelasteten Rückschlagventilen 24 und 25 beschrieben.
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Wenn ein Zylinderraum 11 oder 12 die Hochdrucksteuerniere 13 überstrichen hat und die Zylinderöffnung 9 oder 10 des Zylinderraums 11 oder 12 durch den ersten Umsteuerbereich 18 der Steuerplatte 15 abgeschlossen wird, so herrscht in dem Zylinderraum 11 weiterhin der Hochdruck der Hochdrucksteuerniere 13. Wenn der Zylinderraum 11 nach einer weiteren Rotation der Zylindertrommel 3 die Niederdrucksteuerniere 14 erreicht, so würde ohne die Verbindung in dem ersten Umsteuerbereich 18 das unter Hochdruck stehende Druckmittel aus dem Zylinderraum 11 oder 12 mit einer hohen Geschwindigkeit in die Niederdrucksteuerniere 14 gepresst werden und würde somit Turbulenzen in der Niederdrucksteuerniere 14 und erhebliche Pulsation erzeugen. Gerade bei hohen Drehzahlen können diese Turbulenzen dazu führen, dass sich der bei Überstreichen der Niederdrucksteuerniere 14 vergrößernde Zylinderraum 11 nicht mit Druckmittel aus der Niederdrucksteuerniere 14 füllen kann, und es zu Kavitation in der Axialkolbenmaschine 1 kommt.
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Deshalb wird von dem ersten Umsteuerbereich 18, d. h. dem Umsteuerbereich, der in Drehrichtung der Hochdrucksteuerniere 13 folgt, eine Verbindung zu dem Gehäuseinnenraum 2c vorgesehen. Dadurch kann das unter Hochdruck stehende Druckmittel aus dem Zylinderraum 11, wenn dieser den ersten Umsteuerbereich überstreicht und in Verbindung mit der Verbindung zu dem Gehäuseinnenraum 2c tritt, in den Gehäuseinnenraum 2c strömen. Das federbelastete Rückschlagventil 24 befindet sich in dieser Situation in einem offenen Zustand, da in dem Zylinderraum 11 oder 12, der in Kontakt mit dem ersten und zweiten Kanalabschnitt 20 und 22 des ersten Umsteuerbereichs 18 steht, Hochdruck herrscht, der größer ist als der Druck im Gehäuseinnenraum 2c. Kurz bevor der Druck auf den Gehäuseinnenraumdruck abfällt, schließt das federbelastete Rückschlagventil 24 wieder, um den Eintritt von mit Luft vermischten Druckmittel in die Verbindung zu unterbinden.
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Soll die Axialkolbenmaschine 1 im Pumpbetrieb linksdrehend oder im Motorbetrieb rechtsdrehend betrieben werden, so tritt eine analoge Problemstellung auf, wenn z. B. der Zylinderraum 11, nachdem er die Hochdrucksteuerniere 13 und den zweiten Umsteuerbereich 19 überstrichen hat, in Verbindung mit der Niederdrucksteuerniere 14 kommt. Deshalb ist auch im zweiten Umsteuerbereich 19 die weitere Verbindung von dem zweiten Umsteuerbereich 19 mit dem Gehäuseinnenraum 2c geschaffen. Die weitere Verbindung des zweiten Umsteuerbereichs 19 und das Rückschlagventil 25 haben die gleiche Funktion wie die Verbindung des ersten Umsteuerbereichs 18 und das erste Rückschlagventil 24 und sind vergleichbar aufgebaut.
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Das erfindungsgemäße erste und zweite federbelastete Rückschlagventil 24 und 25 haben den Vorteil, dass sie geschlossen bleiben, wenn die Verbindung des ersten Umsteuerbereichs 18 oder die weitere Verbindung des zweiten Umsteuerbereichs 19 in einer Drehrichtung nicht ihre Funktion als Druckmittelausführleitung aus dem Zylinderraum haben. Dies soll im Folgenden am Beispiel der rechtsdrehend betriebenen Axialkolbenmaschine 1 im Pumpbetrieb beschrieben werden, welcher entsprechend für den linksdrehenden Motorbetrieb gilt. Wie bereits zuvor beschrieben, befindet sich in 2 der Zylinderraum 11 nach dem Überschreiten der Hochdrucksteuerniere 13 in einer Rotationsposition, in der der Zylinderraum 11 mit dem ersten Kanalabschnitt 20 verbunden ist. Der unter Hochdruck stehende Zylinderraum 11, der gegenüber dem unter Tankdruck stehenden Gehäuseinnenraum 2c einen erhöhten Druck aufweist, führt zur Öffnung des federbelasteten Rückschlagventils 24 und Druckmittel strömt aus dem Zylinderraum 11 in den Gehäuseinnenraum 2c. Etwa gleichzeitig befindet sich der Zylinderraum 12, der zuvor die Niederdrucksteuerniere 14 überstrichen hat, in Verbindung mit dem ersten Kanalabschnitt 21 der weiteren Verbindung. In dem Rotationszustand, wenn der Zylinderraum 12 die Niederdrucksteuerniere 14 verlassen hat und von dem zweiten Umsteuerbereich 19 abgeschlossen wird, herrscht in dem Zylinderraum 12 der Druck der Niederdrucksteuerniere. Durch den weiteren Hub des Kolbens 8 bis zum Totpunkt vergrößert sich der Zylinderraum 12, so dass ein Unterdruck in dem Zylinderraum 12 entsteht, der zu einem Druckgefälle von dem Gehäuseinnenraum 2c in den Zylinderraum führt. Wenn das zweite federbelastete Rückschlagventil 25 nicht in der weiteren Verbindung angeordnet wäre, würde dieses Druckgefälle zu einem Druckmittelfluss von dem Gehäuseinnenraum 2c in den Zylinderraum 12 führen. Ohne das zweite federbelastete Rückschlagventil 25 würde somit ein in dem Gehäuseinnenraum 2c vorherrschendes Öl-/Luft-Gemisch in dem Zylinderraum 12 angesaugt werden, welches in der Hochdrucksteuerniere 13 und in der Hochdruckarbeitsleitung 16 zu Kavitation führen kann. Das zweite federbelastete Rückschlagventil 25 sorgt nun dafür, dass die weitere Verbindung geschlossen bleibt, und das Druckmittel in dem Zylinderraum 12 nicht durch Luft-/Öl-Gemisch aus dem Gehäuseinnenraum 2c verunreinigt wird und dass nachfolgend beim Überstreichen der Hochdrucksteuerniere 13 das Druckmittel aus der Niederdrucksteuerniere 14 ohne Verunreinigung aus dem Gehäuseinnenraum 2c in die Hochdrucksteuerniere 13 gedrückt werden kann.
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Die beiden federbelasteten Rückschlagventile 24 und 25 haben deshalb die Funktion, den Druckmittelfluss von dem Gehäuseinnenraum 2c in den Zylinderraum 11 oder 12, der den in Drehrichtung der Niederdrucksteuerniere 14 nachfolgenden Umsteuerbereich überstreicht, zu unterbinden. Auf der gegenüberliegenden Seite wird der Druckmittelfluss von dem Zylinderraum 11 oder 10, aus dem in Drehrichtung der Hochdrucksteuerniere folgenden Umsteuerbereich 19 über die von diesem Umsteuerbereich 19 oder 18 ausmündende Verbindung in den Gehäuseinnenraum 2c ermöglicht.
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In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist für beide Drehrichtungen in jedem Umsteuerbereich 18 und 19 eine Verbindung in den Gehäuseinnenraum 2c vorgesehen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel einer Axialkolbenmaschine, die nur für eine Drehrichtung optimiert ist, kann die Verbindung auch nur in einem der beiden Umsteuerbereiche angebracht sein. Wird die Axialkolbenmaschine in die nicht optimierte Drehrichtung betrieben, so verhindert das federbelastete Rückschlagventil 24 wie zuvor beschrieben den Druckmittelfluss von dem Gehäuseinnenraum in den Zylinderraum 11 oder 12.
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3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung ist größtenteils wie das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut und wird deshalb nicht mehr im Detail beschrieben und die Referenzzeichen aus dem ersten Ausführungsbeispiel werden für gleiche Bauteile verwendet. Die Axialkolbenmaschine 26 unterscheidet sich zu der Axialkolbenmaschine 1 dadurch, dass die Verbindung des ersten Umsteuerbereichs 18 und die weitere Verbindung des zweiten Umsteuerbereichs 19 mit dem Gehäuseinnenraum 2c nur innerhalb der Steuerplatte 27 angeordnet sind. Die Verbindung aus dem ersten Umsteuerbereich 18 ist als Kanal mit einem ersten Kanalabschnitt 28, der dem ersten Kanalabschnitt 20 der Steuerplatte 15 der Axialkolbenmaschine 8 entspricht, und einem zweiten Kanalabschnitt 30, der rechtwinklig zu dem ersten Kanalabschnitt 28 zu der äußeren Umfangsseite der Steuerplatte 27 führt, ausgebildet. Der zweite Kanalabschnitt 30 der ersten Verbindung ist vorzugsweise als Bohrung von der Umfangsseite der Steuerplatte 27 in radialer Richtung zu der Rotationsachse der Welle 4 bis zu dem ersten Kanalabschnitt 28 führt, ausgeführt. Die weitere Verbindung aus dem zweiten Umsteuerbereich 19, bestehend aus einem ersten Kanalabschnitt 29 und einem zweiten Kanalabschnitt 31 ist entsprechend zu der ersten Verbindung aufgebaut.
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In dem zweiten Kanalabschnitt 30 der Verbindung aus dem ersten Umsteuerbereich 18 ist ein erstes federbelastetes Rückschlagventil 32 eingebaut. In dem zweiten Kanalabschnitt 31 der weiteren Verbindung aus dem zweiten Umsteuerbereich 19 ist ein zweites federbelastetes Rückschlagventil 33 eingebaut. Die federbelasteten Rückschlagventile 32 und 33 entsprechen in Funktion und Aufbau den federbelasteten Rückschlagventilen 24 und 25 aus dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Alternativ zu den federbelasteten Rückschlagventilen 24, 25, 32 und 33 in den ersten beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung können auch andere Ventilvorrichtungen die einen Druckmittelfluss in Abhängigkeit des Druckgefälles nur in eine Richtung zulassen, wie z. B. ein Membranventil, Tellerventil, Rohrventil, Quetschventil, Kolbenventil, Nadelventil, Kugelventil, usw., verwendet werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können die Ausführungsbeispiele in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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