DE102011105465A1

DE102011105465A1 - Hydraulische Doppelaxialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE102011105465A1
Application number: DE102011105465A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dreher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2031-06-25
Also published as: CN103026063A; WO2012010137A3; US20130209284A1; US9429153B2; WO2012010137A2; CN103026063B; DE102011105465B4; JP2013530345A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Doppelaxialkolbenmaschine mit einem ersten Triebwerk und mit einem zweiten Triebwerk, die in Richtung der Achse einer Triebwelle hintereinander und entgegengesetzt zueinander ausgerichtet angeordnet sind. Das erste Triebwerk ist mit einer ersten Schrägscheibe, die zur Veränderung der Neigung im Bezug zur Achse der Triebwelle um eine erste Schwenkachse verschwenkbar ist, und mit einem einzigen ersten Stellkolben ausgestattet, der sich wenigstens annähernd parallel zur Achse der Triebwelle erstreckt und der an einem ersten Ende an der ersten Schrägscheibe zu deren Verschwenkung in die eine Richtung angreift und an einem zweiten Ende eine Stellkammer begrenzt, der zur Verschwenkung der ersten Schrägscheibe in die eine Richtung Steuerfluid zufließt und aus der bei einer Verschwenkung der ersten Srdrängbar ist. Das zweite Triebwerk ist mit einer zweiten Schrägscheibe, die zur Veränderung der Neigung im Bezug zur Achse der Triebwelle um eine zur ersten Schwenkachse parallele Schwenkachse, zweite Schwenkachse verschwenkbar ist, und mit einem einzigen zweiten Stellkolben ausgestattet, der sich wenigstens annähernd parallel zur Achse der Triebwelle erstreckt und der an einem zweiten Ende an der zweiten Schrägscheibe zu deren Verschwenkung funktionsgleich wie der erste Stellkolben an der ersten Schrägscheibe angreift und an einem zweiten Ende eine Stellkammer begrenzt, der zur Verschwenkung der zweiten Schrägscheibe in die eine Richtung Steuerfluid zufließt und aus der bei einer Verschwenkung der zweiten Schrägscheibe in die andere Richtung Steuerfluid verdrängbar ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Doppelaxialkolbenmaschine der bekannten Art so weiterzuentwickeln, dass hinsichtlich der beiden Triebwerke weitgehend gleiche Verhältnisse vorliegen. Dies wid der zweite Stellkolben in einem Abstand zu einer senkrecht auf den Schwenkachsen stehenden und durch die Achse der Triebwelle gehenden Mittelebene der Schrägscheiben wenigstens annähernd fluchtend zueinander angeordnet sind. Damit liegen bezüglich die Orte der Kraftbeaufschlagung der Schrägescheiben durch die Pumpenkolben und durch den ersten und zweiten Stellkolben für beide Triebwerke gleich Verhältnisse vor.

Description

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Doppelaxialkolbenmaschine mit einem ersten Triebwerk und mit einem zweiten Triebwerk, die in Richtung der Achse einer Triebwelle hintereinander und entgegengesetzt zueinander ausgerichtet angeordnet sind. Das erste Triebwerk ist mit einer ersten Schrägscheibe, die zur Veränderung der Neigung im Bezug zur Achse der Triebwelle um eine erste Schwenkachse verschwenkbar ist, und mit einem einzigen ersten Stellkolben ausgestattet, der sich wenigstens annähernd parallel zur Achse der Triebwelle erstreckt und der an einem ersten Ende an der ersten Schrägscheibe zu deren Verschwenkung in die eine Richtung angreift und an einem zweiten Ende eine Stellkammer begrenzt, der zur Verschwenkung der ersten Schrägscheibe in die eine Richtung Steuerfluid zufließt und aus der bei einer Verschwenkung der ersten Schrägscheibe in die andere Richtung Steuerfluid verdrängbar ist. Das zweite Triebwerk ist mit einer zweiten Schrägscheibe, die zur Veränderung der Neigung im Bezug zur Achse der Triebwelle um eine zur ersten Schwenkachse parallele, zweite Schwenkachse verschwenkbar ist, und mit einem einzigen zweiten Stellkolben ausgestattet, der sich wenigstens annähernd parallel zur Achse der Triebwelle erstreckt und der an einem zweiten Ende an der zweiten Schrägscheibe zu deren Verschwenkung funktionsgleich wie der erste Stellkolben an der ersten Schrägscheibe angreift und an einem zweiten Ende eine Stellkammer begrenzt, der zur Verschwenkung der zweiten Schrägscheibe in die eine Richtung Steuerfluid zufließt und aus der bei einer Verschwenkung der zweiten Schrägscheibe in die andere Richtung Steuerfluid verdrängbar ist.
Eine derartige Doppelpumpe in Back to Back Anordnung der beiden Teilpumpen ist aus der Praxis und aus der Reparaturanleitung RDE 93100-11-R/07.07 der Bosch Rexroth AG bekannt. Hier sind auf einem Mittelteil des Gehäuses in derselben Ebene die zwei Regelventile für die Verstellung der Teilpumpen versetzt sowohl in Längsrichtung als auch in einer Querrichtung angeordnet. Außerdem sind die Regelventile entgegengesetzt zueinander ausgerichtet, so dass für jedes Regelventil die Anordnung bezüglich der Teilpumpe, zu der es gehört, die gleiche ist. Auch die Stellkolben sind, senkrecht zur Längsrichtung der Doppelpumpe betrachtet, gegeneinander versetzt. Dies bedeutet, dass die Lage der Stellkolben bezüglich der Kraftbeaufschlagung der beiden Schrägscheiben durch die gerade fördernden Pumpenkolben bei der einen Schrägscheibe anders als bei der anderen Schrägscheibe ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Doppelaxialkolbenmaschine der bekannten Art so weiterzuentwickeln, dass hinsichtlich der beiden Triebwerke weitgehend gleiche Verhältnisse vorliegen.
Dies wird dadurch erreicht, dass der erste Stellkolben und der zweite Stellkolben, die die Schwenkwiege funktionsgleich beaufschlagen, die also entweder beide in Richtung Vergrößerung oder beide in Richtung Verkleinerung des Schwenkwinkels der jeweiligen Schrägscheibe wirken, in einem Abstand zu einer senkrecht auf den Schwenkachsen stehenden und durch die Achse der Triebwelle gehenden Mittelebene der Schrägscheiben wenigstens annähernd fluchtend zueinander angeordnet sind. Damit liegen bezüglich die Orte der Kraftbeaufschlagung der Schrägescheiben durch die Pumpenkolben und durch den ersten und zweiten Stellkolben für beide Triebwerke gleich Verhältnisse vor. Durch die Anordnung in einem Abstand zu einer senkrecht auf den Schwenkachsen stehenden und durch die Achse der Triebwelle gehenden Ebene, befinden sich die Stellkolben innerhalb des Gehäuses in einem solchen Bereich, dass die maximalen Abmessungen des Gehäuses in Richtung der Schwenkachsen der Schrägscheiben und senkrecht dazu allenfalls geringfügig beeinflusst werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydraulischen Doppelaxialkolbenmaschine kann man den Unteransprüchen entnehmen.
Hat die Doppelaxialkolbenmaschine für jedes Triebwerk einen als Ausschwenkkolben wirkenden Stellkolben, dessen Stellkammer bei einer Verschwenkung der entsprechenden Schrägscheibe in die eine Richtung Druckmittel zugeführt wird, und einen als Einschwenkkolben wirkenden Stellkolben, dessen Stellkammer bei einer Verschwenkung der entsprechenden Schrägscheibe in die Gegenrichtung Druckmittel zugeführt wird, so sind vorteilhafterweise die beiden Ausschwenkkolben fluchtend zueinander und die beiden Einschwenkkolben fluchtend zueinander angeordnet.
Bei Axialkolbenmaschinen sind oft Rückführelemente vorhanden, über die der Schwenkwinkel einer Schrägscheibe allein oder zusammen mit dem Hochdruck in die Regelung der Axialkolbenmaschine eingehen soll. Es ist bekannt, ein solches Rückführelement an einem Stellkolben vorzusehen, da die Position des Stellkolbens zum Schwenkwinkel der Schrägscheibe korreliert.
Ein solches Rückführelement ist vor allem vorhanden, wenn die Axialkolbenmaschine momentengeregelt oder proportional zu einem Eingangssignal verstellt werden soll. Bei einer Momentregelung enthält das Rückführelement noch ein kleines Kölbchen, das vom Arbeitsdruck beaufschlagt wird und je nach der Position des Stellkolbens und damit der Schrägscheibe in unterschiedlicher Entfernung von einer Drehachse an einem Hebel angreift und an diesem ein Drehmoment erzeugt. Entgegen diesem Drehmoment stützt sich ein in einer festen Entfernung von der Drehachse am gleichen oder an einem zweiten Arm des Hebels der Ventilkolben eines Regelventils ab, der im Sinne einer Vergrößerung des Hubvolumens von einer konstanten oder ferngesteuert veränderbaren Kraft beaufschlagt ist. Das Hubvolumen der Axialkolbenmaschine stellt sich dann jeweils so ein, dass an dem Hebel ein Momentengleichgewicht herrscht.
Bei einer proportionalen Verstellung des Hubvolumens verändert das Rückführelement die Vorspannung einer einen Ventilkolben des Regelventils beaufschlagenden Feder, an dem entgegen der Feder eine vorwiegend durch einen Elektromagneten oder einen hydraulischen Druck erzeugte Eingangskraft angreift. Je nach Größe der Eingangskraft muss die Federkraft und damit die Position des Stellkolbens und damit der Schrägscheibe eine andere sein, damit sich in der Nullstellung des Ventilkolbens Federkraft und Eingangskraft das Gleichgewicht halten.
Für eine Doppelaxialkolbenmaschine ist es bekannt, dass am ersten Stellkolben ein erstes längliches Rückführelement angeordnet ist, über das die Position des ersten Stellkolbens und damit die Schrägstellung der ersten Schrägscheibe in eine Steuerung eines ersten Regelventils eingeht, und dass an dem zweiten Stellkolben ein zweites längliches Rückführelement angeordnet ist, über das die Position des zweiten Stellkolbens und damit die Schrägstellung der zweiten Schrägscheibe in eine Steuerung eines zweiten Regelventils eingeht. Gemäß Patentanspruch 3 liegen nun das erste Rückführelement und das zweite Rückführelement jeweils so, dass die Längsachse des ersten Rückführelements und die Längsachse des ersten Stellkolbens eine erste Ebene und die Längsachse des zweiten Rückführelements und die Längsachse des zweiten Stellkolbens eine von der ersten Ebene verschiedene zweite Ebene aufspannen. Die Positionierung der Rückführelemente ergibt sich zum Beispiel durch eine Führung im Gehäuse oder am jeweiligen Regelventil oder durch eine bestimmte Anordnung am Stellkolben, wenn dieser nicht um seine Längsachse drehbar ist.
Insbesondere liegen gemäß Patentanspruch 4 das erste Rückführelement und das zweite Rückführelement so, dass die erste Ebene und die zweite Ebene zumindest annähernd senkrecht aufeinander stehen. Kleine Abweichungen von der einem zueinander senkrechten Verlauf der beiden Ebenen können zum Beispiel durch eine der linearen Bewegung überlagerte Schwenkbewegung der Stellkolbens bedingt sein.
Ganz bevorzugt steht nun gemäß Patentanspruch 5 die erste Ebene senkrecht auf den Schwenkachsen der Schrägscheiben, während die zweite Ebene parallel zu den Schwenkachsen der Schrägscheiben verläuft.
Gemäß Patentanspruch 6 sind die beiden Rückführelemente unterschiedlich lang sind. Ein Rückführelement wirkt, wie oben schon beschrieben, mit einem Regelventil zusammen. Unterschiedliche Längen der Rückführelemente erlauben es nun, unterschiedliche Gehäuseabmessungen und dadurch bedingte unterschiedlich Anbauabstände der Regelventile von den Stellkolben auszugleichen.
Wenn die Doppelaxialkolbenmaschine sehr kurz bauen soll, kann bei enger räumlicher Zuordnung der Regelventile zu den Stellkolben bei einer fluchtenden Anordnung der Stellkolben die Zugänglichkeit von Einstellvorrichtungen an den Regelventilen mit Schwierigkeiten verbunden sein, wenn auch die Regelventile mehr oder weniger in Flucht zueinander angeordnet sind. Deshalb kann es günstig sein, wenn gemäß Patentanspruch 7 die Anbauflächen für die Regelventile außen am Gehäuse der Doppelaxialkolbenpumpe um die Achse der Triebwelle gegeneinander verdreht ist. Dies kann auch vorteilhaft sein, wenn kein Rückführelement vorhanden ist.
Bei unterschiedlichen Gehäuseabmessungen können die zwei zu der Achse der Triebwelle parallelen Ebenen, in denen die Anbauflächen liegen unterschiedliche Abstände zur Achse der Triebwelle haben.
Vorzugsweise verläuft die Ebene, in der die eine Anbaufläche liegt, parallel zu den Schwenkachsen der Schrägscheiben und zur Achse der Triebwelle und die Ebene, in der die zweite Anbaufläche liegt, steht senkrecht auf den Schwenkachsen der Schrägscheiben.
Sind Rückführelemente vorhanden, so verläuft bevorzugt die erste Anbaufläche wenigstens annähernd senkrecht zur der Längsachse des ersten Rückführelements und die zweite Anbaufläche wenigstens annähernd senkrecht zur der Längsachse des zweiten Rückführelements. Gleiche Ventilachsen der beiden Regelventile sind in Umfangsrichtung des Gehäuses gegeneinander versetzt.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Doppelaxialkolbenmaschine ist in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
1 eine Außenansicht einer Doppelpumpe, deren eine Teilpumpe einen Stellkolben mit in erfindungsgemäßer Weise angebautem Rückführelement hat,
2 eine Draufsicht auf die bloßen Triebwerke der Doppelpumpe in Richtung der Schwenkachsen der beiden Schrägscheiben und senkrecht zur Achse der beiden Triebwellen,
3 eine Draufsicht auf die bloßen Triebwerke der Doppelpumpe in eine Richtung senkrecht zu den Schwenkachsen der beiden Schrägscheiben und senkrecht zur Achse der beiden Triebwellen,
4 eine perspektivische Ansicht auf eine Anordnung aus Triebwerk, Stellkolben und einem Regelventil der erfindungsgemäß ausgebildeten Teilpumpe und
5 ein Schaltbild der einen Teilpumpe.
Bei der gezeigten Doppelaxialkolbenpumpe sind nicht einfach zwei einzelne Axialkolbenpumpen in Back to Back Position aneinander angebaut, sondern es ist für die beiden Teilpumpen 10 und 11 ein gemeinsames Hauptteil 13 eines Gehäuses 12 vorhanden. Das Hauptteil 13 kann man als aus zwei Gehäusetöpfen 14 und 15 aufgebaut ansehen, die mit ihren Böden einen einzigen Mittelblock 16 bilden, von dem aus nach entgegengesetzten Richtungen die Wände der Gehäusetöpfe hochstehen. Am freien Rand ist der Gehäusetopf 14 durch einen Deckel 17 und der Gehäusetopf 15 durch einen Deckel 18 verschlossen. Innerhalb jedes der beiden jeweils durch einen Gehäusetopf und einen Deckel abgeschlossenen Räume befindet sich ein Triebwerk 19 beziehungsweise 20 einer Teilpumpe. Zu jedem Triebwerk gehört eine Triebwelle 21 beziehungsweise 22. Diese beiden Triebwellen haben eine gemeinsame Achse 23 und sind jeweils in einem der Deckel und im Mittelblock oder in einem in diesen eingesetzten, nicht näher dargestellten Einsatzring drehbar gelagert. Etwa mittig sind die beiden Triebwellen 21 und 22 durch eine innenverzahnte Kupplungsbuchse 24, in die sie mit außenverzahnten Wellenstummeln eintauchen, drehfest miteinander gekoppelt. Die Triebwelle 21 geht durch den Deckel 17 hindurch und weist außen einen außenverzahnten Antriebszapfen 25 zur Koppelung mit einem Antriebsmotor, zum Beispiel einem Dieselmotor, auf.
Back to Back Anordnung bedeutet nun, dass die beiden Triebwerke 19 und 20 der beiden Teilpumpen 10 und 11 vom grundsätzlichen Aufbau her spiegelbildlich zu einer im Bereich des Mittelblocks 16 senkrecht zu der Achse 23 verlaufenden Ebene aufgebaut sind.
Zu dem Triebwerk 19 gehört eine Zylindertrommel 30, die drehfest mit der Triebwelle 21 verbunden ist und in der sich in gleichen Winkelabständen um die Achse 23 herum verteilt in Achsrichtung verlaufende Bohrungen befinden, von denen jede einen Pumpenkolben 31 aufnimmt. Die Pumpenkolben 31 ragen an der einen Stirnseite aus der Zylindertrommel 30 heraus und liegen über Gleitschuhe 32 an einer Schrägscheibe 33 an. Die Gleitschuhe werden beim Saughub, in dem die Arbeitsräume hinter den Pumpenkolben mit einer Tankleitung, einer einen Ladedruck von zum Beispiel 3 bar führenden Ladedruckleitung oder mit einer einen Speisedruck von zum Beispiel 30 bar führenden Niederdruckleitung verbunden sind, von eine Rückhalteplatte 34, die an Bohrungen Schultern der Gleitschuhe hintergreift, an der Schrägscheibe 33 gehalten und aus den Bohrungen der Zylindertrommel 30 herausgezogen. Die Rückhalteplatte wiederum ist durch zwei Niederhaltersegmente 35 der Schrägscheibe an dieser gehalten.
Mittig besitzt die Schrägscheibe 33 einen Durchbruch, in dem die Triebwelle 21 durch die Schrägscheibe hindurchtritt. Auf jeder Seite der Triebwelle hat die Schrägscheibe 33 eine konvexe Lagerfläche 36 von kreiszylindrischer Form. Beide Lagerflächen haben dieselbe, die Schwenkachse 37 der Schrägscheibe darstellende Mittelachse. Mit den Lagerflächen ist die Schrägscheibe in entsprechenden Lagerschalen des Deckels 17 um die Schwenkachse 37 schwenkbar.
Zu dem Triebwerk 20 gehört eine Zylindertrommel 40, die drehfest mit der Triebwelle 22 verbunden ist und in der sich in gleichen Winkelabständen um die Achse 23 herum verteilt in Achsrichtung verlaufende Bohrungen befinden, von denen jede einen Pumpenkolben 41 aufnimmt. Die Pumpenkolben 41 ragen an der einen Stirnseite aus der Zylindertrommel 40 heraus und liegen über Gleitschuhe 42 an einer Schrägscheibe 43 an. Die Gleitschuhe werden beim Saughub, in dem die Arbeitsräume an den Pumpenkolben mit einer Tankleitung, einer einen Ladedruck von zum Beispiel 3 bar führenden Ladedruckleitung oder mit einer einen Speisedruck von zum Beispiel 30 bar führenden Niederdruckleitung verbunden sind, von eine Rückhalteplatte 44, die an Bohrungen Schultern der Gleitschuhe hintergreift, an der Schrägscheibe 43 gehalten und aus den Bohrungen der Zylindertrommel 30 herausgezogen. Die Rückhalteplatte wiederum ist durch zwei Niederhaltersegmente 45 der Schrägscheibe an dieser gehalten.
Mittig besitzt die Schrägscheibe 43 einen Durchbruch, in dem die Triebwelle 22 durch die Schrägscheibe hindurchtritt. Auf jeder Seite der Triebwelle hat die Schrägscheibe 43 eine konvexe Lagerfläche 46 von kreiszylindrischer Form. Beide Lagerflächen haben dieselbe, die Schwenkachse 47 der Schrägscheibe darstellende Mittelachse. Mit den Lagerflächen ist die Schrägscheibe in entsprechenden Lagerschalen des Deckels 18 um die Schwenkachse 47 schwenkbar. Die Schwenkachsen 37 und 47 schneiden die Wellenachse 23.
Die beiden Endstellungen jeder Schrägscheibe 33, 43 sind mit Hilfe von in das Gehäusehauptteil 13 eingeschraubten Anschlagschrauben 50 und 51 vorgegeben.
Die Achsen der Anschlagschrauben verlaufen windschief zu der Wellenachse 23. Die Anschlagschraube 50 einer Teilpumpe befindet sich auf der einen Seite und die Anschlagschraube 51 dieser Teilpumpe auf der anderen Seite einer durch die Achsen 23 und 37 beziehungsweise 47 aufgespannten Ebene gleichweit von der Wellenachse 23 entfernt, so dass sich eine Art diagonale Anordnung der beiden Anschlagschrauben in einander diagonal gegenüberliegenden Ecken des in seiner Grundquerschnittsform rechteckigen Gehäuses 12 ergibt. Die Anschlagschraube 50 einer Teilpumpe wirkt mit einer Anschlagfläche an dem einen Niederhalter 35 beziehungsweise 45 und die andere Anschlagschraube 51 mit einer Anschlagfläche an dem anderen Niederhalter 35 beziehungsweise 45 einer Schrägscheibe zusammen.
In den 2 und 3 ist die Schrägscheibe 43 der Teilpumpe 11 in der einen Endstellung, nämlich in oder nahe an der Nullstellung gezeigt, in der sie an der ihr zugeordneten Anschlagschraube 50 anliegt und in der die Fläche der Schrägscheibe, an der die Gleitschuhe 42 anliegen, senkrecht oder nahezu senkrecht auf der Wellenachse 23 steht. In dieser Position der Schrägscheibe 43 machen die Pumpenkolben 41 beim Umlaufen der Zylindertrommel 40 keinen Hub. Das Hubvolumen der Teilpumpe 11, das heißt die von der Teilpumpe geförderte Druckmittelmenge pro Umdrehung, ist dann null. Die Schrägscheibe 33 der anderen Teilpumpe 10 ist maximal verschwenkt und liegt an der zugehörigen Anschlagschraube 51 an. In dieser Position einer Schrägscheibe ist das Hubvolumen einer Teilpumpe maximal.
Zur Verstellung der Schrägscheibe 33 in jede beliebige Zwischenstellung zwischen den beiden Endstellungen sind als Stellkolben ein Ausschwenkkolben 55 und ein Einschwenkkolben 56 vorhanden, die in den beiden von den Anschlagschrauben 50 und 51 nicht besetzten Ecken des Gehäuses 12 angeordnet sind und deren Längsachsen 57 und 58 in der Nullstellung der Schrägscheibe 33 parallel zu der Wellenachse 23 verlaufen. Der Einschwenkkolben 56 hat einen Kolbenbund 59 von relativ großer Wirkfläche, mit dem er dichtend und unter Beibehaltung der Dichtwirkung leicht verschwenkbar in einer gehäusefesten und parallel zur Wellenachse angeordneten Buchse 53 geführt ist. In der Buchse wird durch den Kolbenbund eine Stellkammer begrenzt, der über ein in 1 ersichtliches Regelventil 60 Druckmittel zugeführt wird, um den Schwenkwinkel der Schrägscheibe 33 zu verkleinern, und aus der über das Regelventil 60 Druckmittel abfließen kann, wenn der Schwenkwinkel der Schrägscheibe 33 vergrößert werden soll.
Einstückig mit dem Kolbenbund 59 ist eine Kolbenstange 61 ausgebildet, die gelenkig mit dem einen Niederhalter 35 und damit mit der Schrägscheibe 33 verbunden ist.
Auch der Ausschwenkkolben 55 hat einen Kolbenbund 62, mit dem er dichtend und unter Beibehaltung der Dichtwirkung leicht verschwenkbar in einer gehäusefesten und parallel zur Wellenachse angeordneten Buchse 54 geführt ist. In der Buchse wird durch den Kolbenbund 62 eine Stellkammer begrenzt, die in nicht näher dargestellter Weise dauernd mit dem Pumpendruck der Teilpumpe 10 beaufschlagt ist. Die Querschnittsfläche des Kolbenbunds 62 ist wesentlich kleiner als diejenige des Kolbenbunds 59, so dass ein wesentlich kleinerer Druck als der Pumpendruck in der durch den Kolbenbund 59 begrenzten Stellkammer genügt, um die Schrägscheibe 33 gegen die Wirkung des Ausschwenkkolbens 55 zurückzuschwenken. Einstückig mit dem Kolbenbund 62 ist eine Kolbenstange 63 ausgebildet, die gelenkig mit dem anderen Niederhalter 35 der Schrägscheibe 33 verbunden ist.
Damit die Schrägscheibe 33 als Vorzugsstellung im drucklosen Zustand die Position maximalen Schwenkwinkels einnimmt, wirkt mit dem Ausschwenkkolben 55 eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Ausschwenkfeder 65, die auf die Kolbenstange 63 aufgeschoben ist und sich einerseits an einer sich nahe am Niederhalter 35 befindlichen Schulter des Ausschwenkkolbens 55 und andererseits an einem die Kolbenstange 63 umgebenden Federteller 66 am Gehäuse 12 abstützt.
Die Ausschwenkfeder 65 beaufschlagt die Schrägscheibe 33 in Richtung größerer Schwenkwinkel über den Ausschwenkkolben 55.
Auf der Länge der Kolbenstange 63, der sich immer zwischen dem Kolbenbund 62 und dem Federteller 66 befindet, hat die Kolbenstange einen verdickten Bereich mit einer Querbohrung, in der ein längliches Rückführelement 67 befestigt ist. Die Position des Rückführelements 67 an der Kolbenstange 63 ist eine solche, dass weder zum Erreichen der Nullstellung der Schrägscheibe 33 das maximale Eintauchen des Kolbenbunds in die entsprechende Buchse behindert ist noch beim maximalen Schwenkwinkel der Schrägscheibe das Rückführelement 67 am Federteller 66 anschlägt. Im Gehäusehauptteil befindet sich eine entsprechende Aussparung, in der sich das Rückführelement 67 frei bewegen kann. Eine Längsachse 68 des Rückführelements steht senkrecht auf der Längsachse des Ausschwenkkolbens 55. Das Rückführelement weist ein Gehäuse 69 auf, das an seinem der Kolbenstange 63 entfernten, distalen Ende als Zweiflach 70 ausgebildet ist und mit diesem in einem Langloch des Regelventils 60 geführt ist. Aufgrund dieser Führung und der Position des Regelventils 60 am Gehäuse 12 ergibt sich bei der Teilpumpe 10 eine solche Lage des Rückführelements 67, dass seine Längsachse 68 und die Längsachse des Ausschwenkkolbens 55 eine Ebene aufspannen, die senkrecht auf der Schwenkachse 37 der Schrägscheibe 33 verläuft.
Zur Verstellung der Schrägscheibe 43 der Teilpumpe 11 in jede beliebige Zwischenstellung zwischen den beiden Endstellungen sind als Stellkolben ein Ausschwenkkolben 75 und ein Einschwenkkolben 76 vorhanden, die in den beiden von den Anschlagschrauben 50 und 51 nicht besetzten Ecken des Gehäuses 12 angeordnet sind und deren Längsachsen 77 und 78 in der Nullstellung der Schrägscheibe 43 parallel zu der Wellenachse 23 verlaufen und mit den Längsachsen 57 und 58 der entsprechenden Stellkolben der Teilpumpe 10 fluchten. Die beiden Einschwenkkolben 56 und 76 und die beiden Ausschwenkkolben 55 und 75 sind identisch zueinander. Dementsprechend hat der Einschwenkkolben 76 einen Kolbenbund 79 von relativ großer Wirkfläche, mit dem er dichtend und unter Beibehaltung der Dichtwirkung leicht verschwenkbar in einer gehäusefesten und parallel zur Wellenachse angeordneten Buchse 73 geführt ist. In der Buchse wird durch den Kolbenbund eine Stellkammer begrenzt, der über ein in den 1 und 4 ersichtliches Regelventil 80 Druckmittel zugeführt wird, um den Schwenkwinkel der Schrägscheibe 43 zu verkleinern, und aus der über das Regelventil 80 Druckmittel abfließen kann, wenn der Schwenkwinkel der Schrägscheibe 43 vergrößert werden soll.
Einstückig mit dem Kolbenbund 79 ist eine Kolbenstange 81 ausgebildet, die gelenkig mit dem einen Niederhalter 45 und damit mit der Schrägscheibe 43 verbunden ist.
Auch der Ausschwenkkolben 75 hat einen Kolbenbund 82, mit dem er dichtend und unter Beibehaltung der Dichtwirkung leicht verschwenkbar in einer gehäusefesten und parallel zur Wellenachse angeordneten Buchse 74 geführt ist. In der Buchse wird durch den Kolbenbund 82 eine Stellkammer begrenzt, die in nicht näher dargestellter Weise dauernd mit dem Pumpendruck der Teilpumpe 11 beaufschlagt ist. Die Querschnittsfläche des Kolbenbunds 82 ist wesentlich kleiner als diejenige des Kolbenbunds 79, so dass ein wesentlich kleinerer Druck als der Pumpendruck in der durch den Kolbenbund 79 begrenzten Stellkammer genügt, um die Schrägscheibe 43 gegen die Wirkung des Ausschwenkkolbens 75 zurückzuschwenken. Einstückig mit dem Kolbenbund 82 ist eine Kolbenstange 83 ausgebildet, die gelenkig mit dem anderen Niederhalter 45 der Schrägscheibe 43 verbunden ist.
Damit die Schrägscheibe 43 als Vorzugsstellung im drucklosen Zustand die Position maximalen Schwenkwinkels einnimmt, wirkt mit dem Ausschwenkkolben 75 eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Ausschwenkfeder 85, die auf die Kolbenstange 83 aufgeschoben ist und sich einerseits an einer sich nahe an dem einen Niederhalter 35 befindlichen Schulter des Ausschwenkkolbens 75 und andererseits an einem die Kolbenstange 83 umgebenden Federteller 86 am Gehäuse 12 abstützt. Die Ausschwenkfeder 85 beaufschlagt die Schrägscheibe 43 in Richtung größerer Schwenkwinkel über den Ausschwenkkolben 75.
Auf der Länge der Kolbenstange 83, der sich immer zwischen dem Kolbenbund 82 und dem Federteller 86 befindet, hat die Kolbenstange einen verdickten Bereich mit einer Querbohrung, in der ein längliches Rückführelement 87 befestigt. Die Position des Rückführelements 87 an der Kolbenstange 83 ist eine solche, dass weder zum Erreichen der Nullstellung der Schrägscheibe 43 das maximale Eintauchen des Kolbenbunds in die entsprechende Buchse behindert ist noch beim maximalen Schwenkwinkel der Schrägscheibe das Rückführelement am Federteller 86 anschlägt. Im Gehäusehauptteil befindet sich eine entsprechende Aussparung, in der sich das Rückführelement 87 frei bewegen kann. Das Rückführelement 87 weist ein Gehäuse 89 auf, das an seinem der Kolbenstange 83 entfernten, distalen Ende als Zweiflach 90 ausgebildet ist und mit diesem in einem Langloch 91 des Regelventils 80 geführt ist (siehe 4). Die Funktion des Rückführelements 87 ist die gleiche wie diejenige des Rückführelements 67. Aus 4 ist die Längsbohrung 92 in dem Ausschwenkkolben 75 ersichtlich, über die ein sich im Gehäuse 89 befindliches Kölbchen mit Pumpendruck beaufschlagbar ist.
Über die Rückführelement gehen in an sich bekannter Weise je nach Ausgestaltung von Rückführelement und Regelventil nur die Position der Schrägscheibe (Verstellung der Schrägscheibe proportional zu einem Sollsignal) oder das Produkt aus der Position und dem Pumpendruck (Momentenregelung) in eine Steuerung des Regelventils ein. Letzteres ist vorliegend der Fall.
Näheres dazu geht aus dem Schaltbild nach 5 hervor, das eine Darstellung der Teilpumpe 11 der Doppelpumpe zeigt. Dort erkennt man in einem Gehäuse 12 das Triebwerk 20 mit Zylindertrommel 40, Triebwelle 22, Schrägscheibe 43, dem Ausschwenkkolben 75, der eine Stellkammer 101 begrenzt, der Rückstellfeder 85 auf dem Ausschwenkkolben und dem Einschwenkkolben 76, der eine Stellkammer 102 begrenzt. Im Gehäuse verlaufen ein Hochdruckkanal 103 und ein Niederdruck- oder Saugkanal 104. Die Stellkammer 101 ist über einen Kanal 105 dauernd mit dem Hochdruckkanal 103 verbunden. Auf das Gehäuse 12 ist das Regelventil 80 aufgebaut. Dieses besteht aus einem Momentenregelteilventil 106 und einem Druckregelteilventil 107, das in einer Ruhestellung über einen ersten Eingang und seinen Regelausgang einen Regelausgang des Teilventils 106 zu einer Steuerleitung 108 durchschaltet, die zu der Stellkammer 102 am Einschwenkkolben 76 führt. Ein zweiter Eingang des Teilventils 107 ist mit dem Hochdruckkanal 103 verbunden. Ebenso ist ein Eingang des Teilventils 106 mit dem Hochdruckkanal 103 verbunden, während ein zweiter Eingang dieses Teilventils zum Tankdruck aufweisenden Inneren des Gehäuses 12 offen ist. Ein Regelkolben des Teilventils 107 wird im Sinne einer Verkleinerung des Schwenkwinkels der Schrägscheibe 43 vom Druck in der Hochdruckleitung 103 und im Gegensinne von einer einstellbaren Feder beaufschlagt.
Im Gehäuse 95 des Ventils 80 ist ein zweiarmiger Hebel 115 gelagert, an dessen einem Hebelarm das schon erwähnte und im Gehäuse 89 des Rückführelements 87 geführte und über den Kanal 105, die Stellkammer 101 und die Bohrung 92 im Ausschwenkkolben 75 mit dem Druck in dem Hochdruckkanal 103 beaufschlagten Kölbchen 116 angreift. Die Entfernung des Angriffspunkts ändert sich mit dem Schwenkwinkel der Schrägscheibe 43. Der andere Arm des Hebels befindet sich zwischen dem einen Ende des Regelkolbens des Teilventils 106 und einer wenigstens annähernd gegenüberliegend an dem Hebelarm angreifenden, einstellbaren Feder 117. Weiterhin ist der Regelkolben in Richtung auf den anderen Hebelarm von einer einstellbaren Feder 118 beaufschlagt. Die Feder 117 und die Feder 118, die schwächer als die Feder 117 eingestellt ist, erzeugen an dem Hebel 115 ein festes Drehmoment in die eine Richtung. Der Hochdruck im Kanal 103 erzeugt mit Hilfe der Wirkfläche des Kölbchens 116 an dem Hebel 115 ein Drehmoment, das dem festen Drehmoment entgegengerichtet ist und von der Position des Ausschwenkkolbens 75 oder allgemein vom Schwenkwinkel der Schrägscheibe 43 abhängt. Bei einem gegebenen Druck kann nur bei einem bestimmten Schwenkwinkel dem von den beiden Federn erzeugten Drehmoment das Gleichgewicht gehalten werden. Bei einer Störung des Gleichgewichts durch eine Druckänderung wird der Ventilkolben des Teilventils 106 aus seiner Regelposition bewegt, so dass der Stellkammer 102 Druckmittel zufließt oder aus der Stellkammer 102 Druckmittel abfließen kann, bis ein anderen Schwenkwinkel erreicht ist, bei dem wieder Gleichgewicht zwischen den Drehmomenten am Hebel 115 herrscht.
In 1 kann man die Bereiche der identischen Gehäuse 94 und 95, in denen die beiden Teilventile 106 und 107 untergebracht sind, erkennen. Ebenso sind die Einstellschrauben 119 für die Federn 117 und 118 in 1 ersichtlich.
Aufgrund dieser Führung im Langloch des Regelventils 80 und der Position des Regelventils 80 am Gehäuse 12 ergibt sich bei der Teilpumpe 11 eine solche Lage des Rückführelements 87, dass seine Längsachse 88 im Wesentlichen parallel zu der Schwenkachse 47 der Schrägscheibe 43 verläuft. Die Längsachse 88 des Rückführelements 87 und die Längsachse 77 des Ausschwenkkolbens 75 spannen eine Ebene auf, die parallel zur Schwenkachse 47 der Schrägscheibe 43 verläuft.
Die verschiedenen Stellkolben 55, 56, 75 und 76 vollführen, da die Kolbenbunde durch die Buchsen geführt sind und die anderen Enden der Stellkolben gelenkig mit den Schrägscheiben verbunden sind, bei einer Verstellung der Schrägscheiben eine kleine, der linearen Bewegung überlagerte Schwenkbewegung in einer Ebene, die senkrecht auf den Schwenkachsen 37 und 47 der Schrägscheiben steht. Die Schwenkbewegung wirkt sich auch auf die Lage der Rückführelemente aus.
Das Rückführelement 67 der Teilpumpe 10 kann mit seinem Zweiflach 70 eng in einem dem Langloch 91 entsprechenden Langloch des Regelventils 60 geführt sein, da der Zweiflach 70 während einer Schwenkbewegung des Ausschwenkkolbens 55 in der Schwenkebene verbleibt und sich auch das Langloch in der Schwenkebene befindet. Allerdings geht in die Position des distalen Endes des Rückführelements in Richtung der Achse 23 nicht nur die Bewegungskomponente des Ausschwenkkolbens in diese Richtung, sondern relativ stark auch der Schwenkwinkel des Ausschwenkkolbens ein. Dies wirkt sich auch auf die Regelung aus. Allerdings ist die Auswirkung noch so gering, dass dies in vielen Anwendungsfällen keine Rolle spielt.
Beim Rückführelement 87 der Teilpumpe 11 wird die Position des distalen Endes des Rückführelements längs der Achse 23 durch die Verschwenkung des Ausschwenkkolbens 76 fast nicht beeinflusst. Die Regelung ist insofern genauer. Allerdings muss nun die Führung für das Rückführelement 87 so gestaltet sein, dass der Ausschwenkkolben 75 ohne Zwang schwenken kann. Vorliegend ist das dadurch gelöst, dass die Breite des Langlochs 91 so viel größer als die Stärke des Zweiflachs 90 ist, dass das Rückführelement 87 die gesamt Auf- und Abbewegung des Ausschwenkkolbens 75 ohne Richtungsänderung mitmachen kann. Da die Breite des Langlochs 91 etwas größer als die Stärke des Zweiflachs 90 ist, kann Längsachse 88 des Rückführelements 87 leicht von der Parallelität zur Schwenkachse 47 der Schrägscheibe 43 abweichen.
Da man zwei gleiche Regelventile 60 und 80 verwenden will, ist die Breite des entsprechenden Langlochs im Ventil 60 genauso groß wie die Breite des Langlochs 91 im Ventil 80. Ebenso ist der Zweiflach 70 genauso stark wie der Zweiflach 90. Die weitere Führung zwischen dem Langloch im Ventil 60 und dem Rückführelement 67 wirkt sich nicht auf die Regelgüte aus.
Man könnte die Breite des Langlochs 91 und die Stärke des Zweiflachs 90 auch enger wählen, so dass der Ausschwenkkolben 75 bei einer Verstellung auch eine kleine Drehbewegung um seine Achse 77 vollführt. Schließlich ist es auch denkbar, das Langloch 91 leicht gebogen genau entsprechend der Bewegungsbahn des Rückführelements 87 und die Führungsflächen am Rückführelement entsprechend zu gestalten. Dann könnte die Führung eng sein und das Rückführelement würde seine Ausrichtung sicher beibehalten.
Die unterschiedliche Ausrichtung der beiden Rückführelemente 67 und 87 bei fluchtender Anordnung der beiden Ausschwenkkolben 55 und 75 geht einher mit einer versetzten Anordnung der beiden Ventile 60 und 80. Dazu weist das Gehäusehauptteil eine erste Anbaufläche 125, die senkrecht zur Längsachse 68 des Rückführelements 67 ausgerichtet ist, und eine zweite Anbaufläche 126 auf, die senkrecht zur Längsachse 88 des Rückführelements 87 ausgerichtet ist. Der Abstand der Ebene, in der die Anbaufläche 126 liegt, von der Achse 23 ist etwas größer als der Abstand, den die Ebene, in der die Anbaufläche 125 liegt, von der Achse 23 hat. Entsprechend ist das Rückführelement 87 etwas länger als das Rückführelement 67. Auf diese Weise wird der versetzte Anbau trotz unterschiedlicher Raumanforderungen in den unterschiedlichen Richtungen innerhalb des Gehäuses 12 ermöglicht.
Aus 1 ist nun ersichtlich, dass die Achsen der beiden Teilventile 106 der beiden Regelventile 60 und 80 winkelmäßig bezüglich der Achse 23 deutlich versetzt zueinander sind. Auch die beiden Einstellschrauben 119, die sich an den einander zugewandten Enden der Teilventile 106 befinden, sind deshalb ohne weiteres zugänglich. Die Einstellung der entsprechenden Federn (siehe 5) bereitet keine Schwierigkeiten. Unter Ventilachse wird dabei körperlich eine Ventilbohrung mit einem darin befindlichen Ventilkolben und geometrisch die Mittelachse dieser Teile verstanden.

Claims

Hydraulische Doppelaxialkolbenmaschine mit einem ersten Triebwerk (19) und mit einem zweiten Triebwerk (20), die in Richtung der Achse (23) einer Triebwelle (21, 22) hintereinander und entgegengesetzt zueinander ausgerichtet angeordnet sind und von denen das erste Triebwerk (19) mit einer ersten Schrägscheibe (33), die zur Veränderung der Neigung im Bezug zur Achse (23) der Triebwelle (21, 22) um eine erste Schwenkachse (37) verschwenkbar ist, und mit einem einzigen ersten Stellkolben (55, 75) ausgestattet ist, der sich wenigstens annähernd parallel zur Achse (23) der Triebwelle (21, 22) erstreckt und der an einem ersten Ende an der ersten Schrägscheibe (33) zu deren Verschwenkung in die eine Richtung angreift und an einem zweiten Ende eine Stellkammer (101) begrenzt, der zur Verschwenkung der ersten Schrägscheibe (33) in die eine Richtung Steuerfluid zufließt und aus der bei einer Verschwenkung der ersten Schrägscheibe (33) in die andere Richtung Steuerfluid verdrängbar ist, und von denen das zweite Triebwerk (20) mit einer zweiten Schrägscheibe (43), die zur Veränderung der Neigung im Bezug zur Achse (23) der Triebwelle (21, 22) um eine zur ersten Schwenkachse (37) parallele, zweite Schwenkachse (47) verschwenkbar ist, und mit einem einzigen zweiten Stellkolben (75) ausgestattet ist, der sich wenigstens annähernd parallel zur Achse (23) der Triebwelle (21, 22) erstreckt und der an einem zweiten Ende an der zweiten Schrägscheibe (43) zu deren Verschwenkung funktionsgleich wie der erste Stellkolben (55) an der ersten Schrägscheibe (33) angreift und an einem zweiten Ende eine Stellkammer (101) begrenzt, der zur Verschwenkung der zweiten Schrägscheibe (43) in die eine Richtung Steuerfluid zufließt und aus der bei einer Verschwenkung der zweiten Schrägscheibe (43) in die andere Richtung Steuerfluid verdrängbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stellkolben (55) und der zweite Stellkolben (75) in einem Abstand zu einer senkrecht auf den Schwenkachsen (37, 47) stehenden und durch die Achse (23) der Triebwelle (21, 22) gehenden Mittelebene der Schrägscheiben (33, 43) wenigstens annähernd fluchtend zueinander angeordnet sind.
Hydraulische Doppelaxialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Triebwerk (19, 20) einen als Ausschwenkkolben wirkenden Stellkolben (55, 75), dessen Stellkammer (101) bei einer Verschwenkung der entsprechenden Schrägscheibe (33, 43) in die eine Richtung Druckmittel zugeführt wird, und einen als Einschwenkkolben wirkenden Stellkolben (56, 76) aufweist, dessen Stellkammer (102) bei einer Verschwenkung der entsprechenden Schrägscheibe (33, 43) in die Gegenrichtung Druckmittel zugeführt wird, und dass die beiden Ausschwenkkolben fluchtend zueinander und die beiden Einschwenkkolben fluchtend zueinander angeordnet sind.
Hydraulische Doppelaxialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Stellkolben (55) ein erstes längliches Rückführelement (67) angeordnet ist, über das die Position des ersten Stellkolbens (55) und damit der Schwenkwinkel der ersten Schrägscheibe (33) in eine Steuerung eines ersten Regelventils (60) eingeht, dass an dem zweiten Stellkolben (75) ein zweites längliches Rückführelement (87) angeordnet ist, über das die Position des zweiten Stellkolbens (75) und damit der Schwenkwinkel der zweiten Schrägscheibe (43) in eine Steuerung eines zweiten Regelventils (80) eingeht, und dass das erste Rückführelement (67) und das zweite Rückführelement (87) jeweils so liegen, dass die Längsachse (68) des ersten Rückführelements (67) und die Längsachse (57) des ersten Stellkolbens (55) eine erste Ebene und die Längsachse (88) des zweiten Rückführelements (87) und die Längsachse (77) des zweiten Stellkolbens (75) eine von der ersten Ebene verschiedene zweite Ebene aufspannen.
Hydraulische Doppelaxialkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rückführelement (67) und das zweite Rückführelement (87) jeweils so liegen, dass die erste Ebene und die zweite Ebene zumindest annähernd senkrecht aufeinander stehen.
Hydraulische Doppelaxialkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ebene senkrecht auf den Schwenkachsen (37, 47) der Schrägscheiben (33, 43) steht und die zweite Ebene parallel zu den Schwenkachsen (37, 47) der Schrägscheiben (343, 43) verläuft.
Hydraulische Doppelaxialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rückführelemente (67, 87) unterschiedlich lang sind.
Hydraulische Doppelaxialkolbenmaschine nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Gehäuse (12) und ein ersten Regelventil (60) und ein zweites Regelventil (80) aufweist, dass außen am Gehäuse (12) in Richtung der Achse (23) der Triebwelle (21, 22) versetzt an einer ersten Anbaufläche (125) das erste Regelventil (60) und an einer zweiten Anbaufläche (126) das zweite Regelventil (80) angebracht sind und dass die erste Anbaufläche (125) gegenüber der zweiten Anbaufläche (126) um die Achse (23) der Triebwelle (21, 22) verdreht ist.
Hydraulische Doppelaxialkolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anbauflächen (125, 126) in zu der Achse (23) der Triebwelle (21, 22) parallelen Ebenen liegen und dass die beiden Ebenen unterschiedliche Abstände zur Achse (23) der Triebwelle (21, 22) haben.
Hydraulische Doppelaxialkolbenmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anbaufläche (125) parallel zu den Schwenkachsen (37, 47) der Schrägscheiben (33, 43) und zur Achse (23) der Triebwelle (21, 22) verläuft und dass die zweite Anbaufläche (126) senkrecht auf den Schwenkachsen (37, 47) der Schrägscheiben (33, 43) steht.
Hydraulische Doppelaxialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anbaufläche (125) wenigstens annähernd senkrecht zur der Längsachse (68) des ersten Rückführelements (67) und die zweite Anbaufläche (126) wenigstens annähernd senkrecht zur der Längsachse (88) des zweiten Rückführelements (87) verläuft und gleiche Ventilachsen der beiden Regelventile (60, 80) in Umfangsrichtung des Gehäuses (12) gegeneinander versetzt sind.