DE102014208406A1

DE102014208406A1 - Hydrostatische Kolbenmaschine

Info

Publication number: DE102014208406A1
Application number: DE102014208406.7A
Authority: DE
Inventors: Raimund Roth; Wolfgang Mayer; Alexander Bidell; Hendrik Friedrich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2015-11-12
Also published as: CN105089961B; CN105089961A

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Kolbenmaschine zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln die Neigung zu Kavitation verringert und dadurch Kavitationserosion vorgebeugt und die Standfestigkeit der Bauteile angehoben ist. Gelöst ist diese Aufgabe durch eine hydrostatische Kolbenmaschine mit einem Niederdruckkanal und mit einem Hochdruckkanal, mit einem Lecköl aufnehmenden Gehäuse, mit einem rotierenden Zylinderblock, der an einem Steuerteil anliegt und mehrere Zylinderräume aufweist, in denen im Betrieb eine Hubbewegung ausführende Kolben angeordnet sind und von denen jeder über eine Zylinderraummündung wechselweise über eine Niederdrucksteueröffnung des Steuerteils mit dem Niederdruckkanal und über eine Hochdrucksteueröffnung des Steuerteils mit dem Hochdruckkanal verbindbar ist. An dem Steuerteil befinden sich zwischen der Niederdrucksteueröffnung und der Hochdrucksteueröffnung zwei Umsteuerbereiche, wobei ein Kolben in einem Totpunkt seine Bewegungsrichtung umkehrt, während die entsprechende Zylinderraummündung einen Umsteuerbereich des Steuerteils überstreicht, und wobei in einem Umsteuerbereich, in dem eine Zylinderraummündung von der Hochdrucksteueröffnung zur Niederdrucksteueröffnung des Steuerteils wechselt, eine Vorsteueröffnung vorhanden ist, über die die Zylinderraummündungen über einen Druckabbaufluidpfad, der eine erste Drosselanordnung aufweist, mit einem Niederdruckbereich verbunden werden, bevor sie sich zur Niederdrucksteueröffnung öffnen. Die erfindungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabbaufluidpfad als Druckabbau-Kaskade ausgebildet ist, die außer der ersten Drosselanordnung noch mindestens eine zur ersten Drosselanordnung in Reihe liegende zweite Drosselanordnung und zwischen zwei in Reihe zueinander liegenden Drosselanordnungen eine Fluidkapazität aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Kolbenmaschine, insbesondere eine hydrostatische Axialkolbenmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die hydrostatische Axialkolbenmaschine ist insbesondere eine solche in Schrägachsenbauweise und wird insbesondere als Pumpe eingesetzt.
Eine gattungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine ist zum Beispiel in der EP 953 767 B1 geoffenbart. Eine solche hydrostatische Kolbenmaschine weist einen Niederdruckkanal und einen Hochdruckkanal auf, die in einem Hauptgehäusekörper oder in einer Anschlussplatte eines Gehäuses ausgebildet sind. Das Innere des Gehäuses ist im Betrieb ganz oder teilweise mit Lecköl gefüllt. Die hydrostatische Kolbenmaschine besitzt weiterhin einen rotierenden Zylinderblock, der an einem Steuerteil anliegt und mehrere Zylinderräume aufweist, in denen im Betrieb eine Hubbewegung ausführende Kolben angeordnet sind und von denen jeder über eine Zylinderraummündung wechselweise über eine Niederdrucksteueröffnung des Steuerteils mit dem Niederdruckkanal und über eine Hochdrucksteueröffnung des Steuerteils mit dem Hochdruckkanal verbindbar ist. Das sich mit der Hubbewegung deines Kolbens ändernde, freie Volumen zwischen einem Kolben und dem Steuerteil kann man als Arbeitsraum bezeichnen. An dem Steuerteil befinden sich zwischen der Niederdrucksteueröffnung und der Hochdrucksteueröffnung zwei Umsteuerbereiche. Die Kolben kehren in einem Totpunkt ihre Bewegungsrichtung um, während die entsprechende Zylinderraummündung einen Umsteuerbereich des Steuerteils überstreicht. In einem Umsteuerbereich, in dem eine Zylinderraummündung von der Hochdrucksteueröffnung zur Niederdrucksteueröffnung des Steuerteils wechselt, ist eine Vorsteueröffnung vorhanden ist, über die die Zylinderraummündungen über einen Druckabbaufluidpfad, der eine erste Drosselanordnung aufweist, mit einem Niederdruckbereich verbunden werden, bevor sie sich zur Niederdrucksteueröffnung öffnen.
Über den Druckabbaufluidpfad soll der hohe Druck, der in einem Arbeitsraum nach dem Überstreichen der Hochdrucksteueröffnung herrscht, langsam auf einen niedrigeren Druck abgebaut werden, damit der Unterschied zwischen dem Druck im Arbeitsraum und dem Druck in der Niederdrucksteueröffnung verringert oder null ist, wenn ein Arbeitsraum über die entsprechende Zylinderraummündung zur Niederdrucksteueröffnung geöffnet wird. Damit kann die Geräuschemission und die mechanische Belastung der Kolbenmaschine günstig beeinflusst werden.
Bei der bekannten hydrostatischen Kolbenmachine ist der Drosselanordnung ein proportional verstellbares Ventil vorgeschaltet, durch dessen zunehmendes Öffnen der in einem Arbeitsraum zunächst herrschende Hochdruck allmählich abgebaut werden soll. Der Aufwand für ein zusätzliches Ventil ist hoch und dessen Steuerung mit der notwendigen Frequenz zumindest sehr anspruchsvoll.
Bei hydrostatischen Kolbenmaschinen wird ein Druckabbaufluidpfad ohne Ventil üblicherweise durch eine sogenannte Vorsteuernut gebildet, die in die dem Zylinderblock zugekehrte Seite des Steuerteils eingebracht ist und im Abstand vor der Niederdrucksteueröffnung beginnt, zur Niederdrucksteueröffnung hin ihren Querschnitt vergrößert und schließlich in die Niederdrucksteueröffnung mündet. Eine hydrostatische Kolbenmaschine mit einer derartigen Vorsteuernut ist zum Beispiel aus der US 5 230 274 A bekannt.
Bei einer derartigen gewöhnlichen Druckabbau-Umsteuerung wird der hohe Druck in einem Arbeitsraum über die Vorsteuernut auf den in der Niederdrucksteueröffnung herrschenden Druck, zum Beispiel auf Umgebungsdruck-Niveau abgebaut. Das Dekompressionsöl strömt dabei mit einer sehr hohen Geschwindigkeit ab, wodurch in der Scherzone, also in der Übergangszone zwischen dem ruhenden und dem schnell strömenden Druckfluid, Kavitationsblasen entstehen. Zusätzlich wird das Druckfluid in dieser Zone noch verschäumt. Da ein Kolben nach dem Druckabbau mit dem Saughub beginnt, besteht die Möglichkeit, dass kurzzeitig über die Druckabbau-Umsteuerung wieder angesaugt wird. Der Kolben kann dann das Druckfluid/Gas/Luft-Gemisch wieder ansaugen. Dies führt zu einem mangelhaften Füllungsgrad des Arbeitsraums.
Im Bereich der Druckabbau-Umsteuerung kann es somit zu Kavitationserosion kommen. Im Bereich der Druckaufbau-Umsteuerung, die üblicherweise auch mit einer an die Hochdrucksteueröffnung angeschlossen Vorsteuernut ausgebildet ist, tritt ebenfalls Kavitationserosion auf, da das Volumen des Druckfluid/Gas-Gemisches mit mehr Druckfluid aus der Hochdrucksteueröffnung aufgefüllt werden muss, deshalb mehr Druckfluid für den Druckaufbau benötigt wird. Dieser höhere Bedarf an Kompressionsfluid bedeutet, dass zum Zeitpunkt des Druckaufbaus Druckfluid längere Zeit mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten aus dem Hochdruck in den Arbeitsraum strömt und dadurch die Kavitation zunimmt. Schließlich führt der unvollkommene Füllungsgrad des Arbeitsraums zusätzlich zu einem frühzeitigen Saugabriss.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Kolbenmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzuentwickeln, dass mit einfachen Mitteln die Neigung zu Kavitation zu verringern und dadurch Kavitationserosion vorzubeugen und die Standfestigkeit der Bauteile anzuheben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydrostatische Kolbenmaschine mit einem Niederdruckkanal und mit einem Hochdruckkanal, mit einem Lecköl aufnehmenden Gehäuse, mit einem rotierenden Zylinderblock, der an einem Steuerteil anliegt und mehrere Zylinderräume aufweist, in denen im Betrieb eine Hubbewegung ausführende Kolben angeordnet sind und von denen jeder über eine Zylinderraummündung wechselweise über eine Niederdrucksteueröffnung des Steuerteils mit dem Niederdruckkanal und über eine Hochdrucksteueröffnung des Steuerteils mit dem Hochdruckkanal verbindbar ist. An dem Steuerteil befinden sich zwischen der Niederdrucksteueröffnung und der Hochdrucksteueröffnung zwei Umsteuerbereiche, wobei ein Kolben in einem Totpunkt seine Bewegungsrichtung umkehrt, während die entsprechende Zylinderraummündung einen Umsteuerbereich des Steuerteils überstreicht, und wobei in einem Umsteuerbereich, in dem eine Zylinderraummündung von der Hochdrucksteueröffnung zur Niederdrucksteueröffnung des Steuerteils wechselt, eine Vorsteueröffnung vorhanden ist, über die die Zylinderraummündungen über einen Druckabbaufluidpfad, der eine erste Drosselanordnung aufweist, mit einem Niederdruckbereich verbunden werden, bevor sie sich zur Niederdrucksteueröffnung öffnen. Die erfindungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabbaufluidpfad als Druckabbau-Kaskade ausgebildet ist, die außer der ersten Drosselanordnung noch mindestens eine zur ersten Drosselanordnung in Reihe liegende zweite Drosselanordnung und zwischen zwei in Reihe zueinander liegenden Drosselanordnungen eine Fluidkapazität aufweist.
Der Begriff „Fluidkapazität“ bezeichnet dabei ein mit Druckmittel gefüllten Raum, dessen Volumen wesentlich größer ist als das Volumen eines üblichen Kanals zwischen zwei Drosseln und bei dem eine Druckänderung wegen der Kompressibilität des Druckmittels mit einem Zufluss oder Abfluss von Druckmittel verbunden ist.
Die Druckabbau-Kaskade besteht im einfachsten Fall aus einer die erste Drosselanordnung bildende erste Drossel, einer die zweite Drosselanordnung bildende zweite Drossel und einer Fluidkapazität zwischen den beiden Drosseln. Beim Druckabbau im Arbeitsraum über den Druckabbaufluidpfad behindert die zweite Drossel den Abfluss von Dekompressionsfluid in einen Niederdruckbereich. Dadurch erhöht sich in der Fluidkapazität der Druck, wodurch das Auftreten von Kavitation und das Verschäumen des Druckfluids in hohem Maße vermieden werden. Wenn ein Kolben aufgrund der Kinematik über die Druckabbau-Umsteuergeometrie durch Vergrößerung des Arbeitsraumes zu saugen beginnt, sind eventuell entstandene Kavitations- und Luftblasen nicht mehr vorhanden. Zusätzlich hilft der erhöhte Druck in der Fluidkapazität, das Druckfluid in den Arbeitsraum zu pressen.
Gegenüber dem einfachsten Fall kann die Druckabbau-Kaskade um weitere Fluidkapazitäten und Drosseln erweitert werden. Es können also mehr Fluidkapazitäten als nur eine Fluidkapazität vorhanden sein, wobei sich vor, zwischen und nach den Fluidkapazitäten jeweils Drosselanordnungen befinden.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass die hydrostatische Kolbenmaschine eine lange Standzeit hat, da die Schädigung von Bauteilen durch Kavitation im Druckabbau- und im Druckaufbaubereich vermindert ist, dass es möglich ist, die Saugdrehzahl anzuheben und dass dies ohne oder nur geringem zusätzlichen Aufwand erreicht wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine finden sich in den Unteransprüchen.
Bei einer in ihrem Hubvolumen verstellbaren hydrostatischen Kolbenmaschine ändert sich das Totvolumen mit einer Änderung des Hubvolumens. Das Totvolumen ist dabei das minimale Volumen eines Arbeitsraums zwischen Kolben und Steuerteil bei der einen Bewegungsumkehr eines Kolbens. Das Hubvolumen ist die Fördermenge oder die Schluckmenge der Kolbenmaschine pro Umdrehung der Triebwelle. Bei kleinem Hubvolumen ist das Totvolumen größer als bei einem großen Hubvolumen. Vorteilhafterweise ist nun der wirksame Durchflussquerschnitt einer Drosselanordnung mit dem Hubvolumen veränderbar. Weil für die Dekompression eines großen Totvolumens mehr Dekompressionsdruckfluid abfließen muss als bei der Dekompression eines kleinen Totvolumens, sollte der wirksame Durchflussquerschnitt der betrachteten Drosselanordnung bei kleinem Hubvolumen größer sein als bei großem Hubvolumen.
Der Druckabbaufluidpfad kann in die Niederdrucksteueröffnung des Steuerteils oder in den Niederdruckkanal führt.
Günstiger erscheint es jedoch, wenn der Druckabbaufluidpfad in den Lecköl aufnehmenden Bereich des Gehäuses führt. Dann wird die Fluidströmung im Niederdruckkanal oder in der Niederdrucksteueröffnung nicht gestört.
Vorzugsweise ist die erste Drosselanordnung im Steuerteil insbesondere durch eine Verbohrung ausgebildet, wobei die erste Drosselanordnung durch eine einzige Bohrung geringen Durchmessers gebildet sein kann.
Die Erfindung kann für eine hydrostatische Kolbenmaschine mit einem konstanten oder mit einem verstellbaren Hubvolumen für die Betriebsarten Pumpe und Motor angewandt werden. Die Kolbenmaschine kann zum Beispiel als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise oder als Radialkolbenmaschine ausgebildet sein.
Besonders günstig lässt sich die Erfindung auch an einer hydrostatischen Kolbenmaschine verwirklichen, die als Schrägachsenmaschine ausgebildet ist, die insbesondere in ihrem Hubvolumen verstellbar ist. Eine solche Kolbenmaschine weist an einer Triebwelle einen Triebflansch auf, an dem sich die Kolben gelenkig abstützen. Das Steuerteil hat eine zentrale Ausnehmung, in die bei Verstellbarkeit des Hubvolumens ein Stellzapfen einer Verstelleinrichtung eingreift. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung liegt nun die Ausnehmung, soweit sie vom Stellzapfen oder von einem Führungszapfen nicht ausgefüllt wird, zumindest als ein Teil einer sich stromab der ersten Drosselanordnung befindlichen Fluidkapazität im Druckabbaufluidpfad. Von der Vorsteueröffnung auf der dem Zylinderblock zugekehrten Steuerfläche des Steuerteils kann eine Verbohrung innerhalb des Steuerteils direkt in die zentrale Ausnehmung führen. Vorzugsweise führt ein Bohrung nicht radial, sondern tangential am Rande der Ausnehmung in diese, so dass ein Flüssigkeitsstrahl nicht gegen Material des Steuerteils prallt.
Vorzugsweise ist ein Spalt zwischen der zentralen Ausnehmung im Steuerteil und dem gegebenenfalls abgeflachten Stellzapfen eine zur zweiten Drosselanordnung gehörende Drossel. Aufwendiger ist es demgegenüber, durch eine Verbohrung im Stellzapfen eine Drossel zu schaffen.
Üblicherweise weist bei einer hydrostatischen Kolbenmaschine in Schrägachsenbauweise der Zylinderblock eine zentrale, eventuell gestufte Bohrung auf, in der ein den Zylinderblock führender Mittelzapfen aufgenommen ist, der sich am Triebflansch der Triebwelle gelenkig abstützt. Sind die zentrale Bohrung im Zylinderblock und die Ausnehmung im Steuerteil zueinander offen, so bildet das freie Volumen der zentralen Bohrung im Zylinderblock einschließlich eines Volumens eines eventuellen Hohlraums im Mittelzapfen zusammen mit dem freien Volumen der zentralen Ausnehmung im Steuerteil die Fluidkapazität stromab der ersten Drosselanordnung.
Die fluidische Verbindung von der Vorsteueröffnung zur zentralen Ausnehmung des Steuerteils und zur gegebenenfalls zu dieser Ausnehmung hin offenen zentralen Bohrung des Zylinderblocks kann auch schon dann für die Dekompression der Arbeitsräume günstig sein, wenn in der Ausnehmung des Steuerteils Niederdruck beziehungsweise Gehäusedruck herrscht, die Ausnehmung zu einem Niederdruckbereich also im wesentlichen ungedrosselt offen ist und die weiter oben erwähnte zweite Drosselanordnung nicht vorhanden ist. Wegen der guten Materialeigenschaften des Steuerteils, das meist aus einem Werkzeugstahl gefertigt ist, kann es sein, dass auch ohne zweite Drosselanordnung durch die Strömung des Dekompressionsfluids keine Schäden an dem Steuerteil verursacht werden. Es wird darin deshalb auch eine selbständige Erfindung gesehen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung führt durch den Mittelzapfen ein Abschnitt und in Fortführung davon durch die Triebwelle ein Abschnitt des Druckabbaufluidpfades. Die relative Lage zwischen dem Mittelzapfen und dem Triebflansch der Triebwelle ändert sich mit dem Hubvolumen. Der Übergang ist nun vorteilhafterweise so gestaltet, dass sich zwischen den beiden Abschnitten in Abhängigkeit vom Hubvolumen unterschiedliche Drosselquerschnitte einstellen.
Die zweite Drosselanordnung wird bevorzugt durch zwei parallel zueinander angeordnete Drosseln gebildet, nämlich durch eine Drossel am Stellzapfen mit konstantem Durchflussquerschnitt und durch eine Drossel zwischen Mittelzapfen und Triebflansch mit einem sich mit dem Hubvolumen ändernden Durchflussquerschnitt.
Der durch den Mittelzapfen und die Triebwelle gehende Teil des Druckabbaufluidpfads führt bevorzugt über zumindest ein Wälzlager der Triebwelle in den Leckagebereich des Gehäuses, wobei das Wälzlager ein Kegelrollenlager ist. Ein Kegelrollenlager hat eine gewisse Pumpwirkung.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine sind schematisch oder detailliert in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
1 einen Längsschnitt durch ein detailliert dargestelltes, als Schrägachsenmaschine ausgebildetes, erstes Ausführungsbeispiel in einem Vollhub,
2 einen Längsschnitt durch erste Ausführungsbeispiel im Nullhub,
3 eine Draufsicht auf die Steuerseite des Steuerteils des ersten Ausführungsbeispiels,
4 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß den 1 bis 3,
5 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem die erste Drosselanordnung und die zweite Drosselanordnung jeweils durch eine einzige Drossel gebildet sind,
6 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels, bei dem die Fluidkapazität durch einen federbelasteten Kolben begrenzt ist,
7 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels, bei dem die erste Drosselanordnung durch zwei parallel zueinander angeordnete Drosseln und die zweite Drosselanordnung durch eine einzige Drossel gebildet ist und
8 einen Längsschnitt durch ein detailliert dargestelltes, als Schrägscheibenmaschine ausgebildetes, fünftes Ausführungsbeispiel in einem Vollhub.
Die in den 1 bis 3 detailliert gezeigte hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise ist in erster Linie für einen Pumpenbetrieb mit Hydrauliköl vorgesehen und hat ein Gehäuse 10 mit einem topfartigen Gehäusehauptteil 11, kurz Gehäusetopf genannt, und einer den Gehäusetopf abdeckenden Anschlussplatte 12, an der der Hochdruckanschluss und der Niederdruck-, Saug- oder Tankanschluss ausgebildet sind und die zugleich ein Gehäuse für eine Verstelleinrichtung darstellt. Im Gehäusetopf 11 ist über drei Kegelrollenlager 13, 14 und 15 eine Triebwelle 16 drehbar gelagert, die einstückig einen Triebflansch 17 trägt. Die Lagerfunktion wird im Wesentlichen von den beiden identischen und parallel zueinander angeordneten Kegelrollenlager 13 und 14 erfüllt. Das spiegelbildlich zu den beiden Lagern 13 und 14 angeordnete, kleinere Kegelrollenlager 15 dient der Gegenführung der Triebwelle.
An dem Triebflansch 17 sind über Kugelgelenke Kolben 18 abgestützt und gehalten, die einen als Kegelstumpf gestalteten Kolbenschaft 19 und einen kugeligen Kolbenkopf 20 haben, der in eine halbkugelige Kalotte 21 des Triebflansches 17, die das zweite Teil des jeweiligen Kugelgelenks bildet, eintaucht. Am Triebflansch 17 gehalten sind die Kolben 18 durch eine die Kolbenköpfe 20 hintergreifende Rückhalteplatte 22, die an dem Triebflansch 17 festgeschraubt ist. Die Kolben 18 tauchen mit dem Kolbenschaft 19 in zum Triebflansch hin offene Zylinderräume 29 eines bei Axialkolbenmaschinen auch Zylindertrommel genannten Zylinderblocks 30 ein und begrenzen dabei innerhalb eines Zylinderraums 29 einen Arbeitsraum 31, dessen Volumen sich mit dem Hub eines Kolbens ändert. An der dem Triebflansch abgewandten Stirnseite der Zylindertrommel 30 befinden sich Zylinderraummündungen 32, von denen jeweils ein Mündungskanal zu einem Zylinderraum führt. Die Zylinderraummündungen befinden sich auf einem Teilkreis, dessen Radius kleiner als der Radius des Teilkreises ist, auf dem sich die Zylinderräume befinden, so dass die Mündungskanäle entsprechend schräg verlaufen. Die Mündungskanäle sind im Prinzip Teil der Arbeitsräume, da in ihnen das Druckmittel bei einem Umlauf eines Kolbens komprimiert und dekomprimiert wird, sind aber nicht für die Förderung nutzbar, sondern bilden Teil des Totvolumens eines Arbeitsraums.
Die Zylindertrommel wird von der Triebwelle 16 über den Triebflansch 17 und die Kolben 18 in Drehung versetzt. Der Hub der Kolben 18 richtet sich nach dem Schrägwinkel der Achse 33 der Zylindertrommel zur Drehachse 23 der Triebwelle 16. Die Zylindertrommel 30 wird durch einen Mittelzapfen 35 geführt, der über einen Kugelkopf 36, der in eine Kugelkalotte 37 des Triebflansches 17 eintaucht und darin durch die Rückhalteplatte 22 gesichert ist, an den Triebflansch angelenkt ist. Andererseits taucht der Mittelzapfen 35 mit einem kreiszylindrischen Schaft in eine zentrale, gestufte Durchgangsbohrung 38 der Zylindertrommel 30 ein. Die Zylindertrommel 30 stützt sich im unbelasteten Zustand der Pumpe allein unter der Kraft einer zwischen dem Mittelzapfen und der Zylindertrommel eingespannten, vorliegend nicht näher dargestellten Feder und im belasteten Zustand zusätzlich unter der Wirkung der vom unter Druck stehenden Druckmittel ausgeübten Druckkräfte auf einem Steuerteil 40 ab, das seinerseits auf einer zylindrischen Führungsbahn 41 der Anschlussplatte 12 abgestützt ist. Die Mittelachse der Führungsbahn 41 geht durch den Mittelpunkt des Kugelkopfes 36 des Mittelzapfens 35, so dass sich dieser und die Zylindertrommel in Achsrichtung nicht gegeneinander bewegen, wenn der Schrägwinkel geändert wird.
Zur Änderung des Schrägwinkels der Achse 33 der Zylindertrommel gegenüber der Wellenachse 23 und damit zur Änderung des Hubes der Kolben 18 und des Hubvolumens der Pumpe greift in eine durchgehende, zentrale, im Querschnitt kreisrunde Ausnehmung 42 des Steuerteils 40 mit einem kugelsegmentartigen Endabschnitt 43 ein Stellzapfen 44 ein, der mit einer Stellstange 45 fest verbunden ist, die verschieblich in der Anschlussplatte 12 gelagert ist. Stellzapfen und Stellstange sind Teil der Verstellvorrichtung zur Änderung des Hubvolumens der Pumpe und werden zur Veränderung des Hubvolumens tangential zu der Führungsbahn 41 bewegt. Bei der Bewegung wird das Steuerteil 40 auf der kreiszylindrischen Führungsbahn verschoben und dadurch die Winkelstellung der Zylindertrommel zu Triebwelle verändert.
Während die der Führungsbahn 41 zugekehrte Lagerseite 46 des Steuerteils 40 entsprechend der Führungsbahn eine kreiszylindrische Kontur hat, ist die Kontur der Steuerseite 47 sphärisch konvex ausgebildet. Die der Steuerfläche 47 des Steuerteils 40 gegenüberliegende Lagerfläche 48 der Zylindertrommel 30 ist entsprechend sphärisch konkav ausgebildet.
In der Steuerseite 47 weist das Steuerteil 40 eine nierenförmige Hochdrucksteueröffnung 58 und eine nierenförmige Niederdrucksteueröffnung 59 auf, in der vorliegend im Betrieb Tankdruck oder ein niedriger Ladedruck in Höhe bis zu 5 bar ansteht. Zwischen den beiden Steueröffnungen befinden sich sogenannte Umsteuerbereiche 60 und 61, in denen die Verbindung der Arbeitsräume vom Niederdruckanschluss zum Hochdruckanschluss der Pumpe und umgekehrt wechselt. Dabei wird das Druckmittel in den Arbeitsräumen komprimiert beziehungsweise dekomprimiert. Dies soll nicht schlagartig geschehen, da die Pumpe sonst sehr laut wäre und die Bauteile stark belastet würden.
Für die Umsteuerung von Niederdruck zu Hochdruck ist deshalb am einen Ende der Hochdrucksteueröffnung eine sich in den Umsteuerbereich 60 hinein erstreckende, im Querschnitt V-förmige Umsteuernut 62 vorgesehen, über die von einer Zylinderraummündung 32 zunächst ein kleiner und sich allmählich vergrößernder Durchflussquerschnitt zur Hochdrucksteueröffnung 58 geöffnet wird, wenn die Zylinderraummündung die Niederdrucksteueröffnung verlassen hat. Vorausgesetzt ist dabei eine Drehung der Zylindertrommel im Uhrzeigersinn in der Draufsicht auf das Steuerteil gemäß 3.
Für die Umsteuerung zwischen Hochdruck und Niederdruck befindet sich im Umsteuerbereich 61 in einem Abstand vor der Niederdrucksteueröffnung 59 in einer Form einer flachen Ausfräsung 63 eine Vorsteueröffnung, von der eine Schrägbohrung 64 in das Innere des Steuerteils 40 abgeht. Im Innern trifft die Schrägbohrung 64 auf eine nur leicht aus einer Radialebene des Steuerteils 40 gekippte Bohrung 65, die zur Außenseite des Steuerteils hin verschlossen ist und die tangential in die zentrale Ausnehmung 42 des Steuerteils 40 mündet.
Die Durchgangsbohrung 38 in der Zylindertrommel 30 besitzt anschließend an die konkave Lagerfläche 48 der Zylindertrommel 40 einen kurzen Abschnitt mit einem Durchmesser, der nur geringfügig kleiner als der Durchmesser der Ausnehmung 42 in dem Steuerteil 40 ist. An den kurzen Abschnitt schließt sich ein bis zur dem Triebflansch zugekehrten Stirnseite der Zylindertrommel reichender Abschnitt größeren Durchmessers an, in den der Mittelzapfen 35 eintaucht. Zwischen der Stirnseite des Mittelzapfens und der Stufe zwischen den beiden Abschnitten der Durchgangsbohrung ist die nicht eingezeichnete, oben erwähnte Feder eingespannt.
Der Mittelzapfen 35 hat einen zu dem in der Zylindertrommel befindlichen Ende hin offenen Hohlraum 66, von dem eine gestufte Bohrung 67 ausgeht, die an einer senkrecht auf der Achse des Mittelzapfens stehenden Abflachung des Kugelkopfs 36 des Mittelzapfens nach außen mündet. Vom Grunde der Kugelkalotte 37 der Triebwelle geht eine Sackbohrung 68 aus, die auf eine die Triebwelle querende Radialbohrung 69 trifft, die zwischen dem Kegelrollenlager 13 und dem Kegelrollenlager 15 nach außen mündet. Der Bereich zwischen dem Kegelrollenlager 15 und einem Wellendichtring 75 ist fluidisch in nicht näher dargestellter Weise mit dem Bereich des Innenraums des Gehäuses 10 verbunden, in dem sich der Triebflansch 17 und die Zylindertrommel 30 befinden.
Wenn sich nun im Betrieb eine Zylinderraummündung 32 nach Verlassen der Hochdrucksteueröffnung zu der Ausfräsung 63 in der Steuerseite 47 des Steuerteils 40 öffnet, fließt Dekompressionsöl durch die Bohrungen 64 und 65 in den Fluidraum, der von dem freien Volumen der Ausnehmung 42 und dem freien Volumen der Durchgangsbohrung 38 der Zylindertrommel 30 inklusive dem Volumen des Hohlraums 66 im Mittelzapfen gebildet wird. Die Bohrungen 64 und 65 wirken dabei als Drossel und bilden eine erste Drosselanordnung. Der Fluidraum wirkt als Fluidkapazität, also als ein Volumen, das, auch wenn es zum Niederdruck verschlossen wäre, wegen der Kompressibilität des Öls Drucksprünge vor einer Drossel, hier also ein Drucksprung in der Ausfräsung 63, nicht mitmacht, weil für eine Druckänderung der Fluidkapazität eine gewisse Menge Öl zufließen muss.
Von dem Fluidraum führt nun ein erster Fluidpfad durch den Spalt zwischen der Ausnehmung 42 des Steuerteils 40 und dem Endabschnitt 43 des Stellzapfens 44 in den Gehäuseinnenraum beziehungsweise in einen vom Sauganschluss der Pumpe zu der Niederdrucksteueröffnung 59 im Steuerteil führenden Kanal. Der Spalt wirkt dabei als Drossel. Ein zweiter Fluidpfad führt über die Bohrung 67 im Mittelzapfen 35, die Bohrungen 68 und 69 in der Triebwelle 16 und die Kegelrollenlager 13 und 14 einerseits und das Kegelrollenlager 15 andererseits in den Gehäuseinnenraum. Dabei wirken in erster Linie die Bohrung 67 und die Größe des Durchflussquerschnitts von der zentralen Abflachung am Mittelzapfen 35 zur Bohrung 68 in der Triebwelle als Drossel. Stromab der Fluidkapazität sind also zwei Drosseln, nämlich einerseits der Spalt zwischen der Ausnehmung 42 des Steuerteils 40 und dem Endabschnitt 43 des Stellzapfens 44 und andererseits die Bohrung 67 und der Durchflussquerschnitt von der zentralen Abflachung am Mittelzapfen 35 zur Bohrung 68 in der Triebwelle andererseits, parallel zueinander geschaltet und bilden zusammen eine zweite Drosselanordnung. Der wirksame Durchflussquerschnitt dieser zweiten Drosselanordnung hängt dabei von der Schrägstellung der Zylindertrommel ab, weil die Größe des Durchflussquerschnitts von der zentralen Abflachung am Mittelzapfen 35 zur Bohrung 68 in der Triebwelle von der Schrägstellung der Zylindertrommel 30 abhängt. Wenn die Pumpe im oder nahe am Nullhub arbeitet und die Schrägstellung der Zylindertrommel 30 minimal ist, liegt, wie man anhand der 2 erkennt, die Abflachung am Kugelkopf 36 des Mittelzapfens 35 der Bohrung 68 in der Triebwelle 16 gegenüber. Der Durchflussquerschnitt zwischen der Bohrung 67 im Mittelzapfen und der Bohrung 68 in der Triebwelle ist maximal. Damit ist auch der effektive Öffnungsquerschnitt der zweiten Drosselanordnung maximal und die Drosselwirkung gering. Dies kommt der Tatsache entgegen, dass im Nullhub das Totvolumen, also das minimale Volumen des Arbeitsraums am größten ist und deshalb für einen Druckabbau im Arbeitsraum um einen bestimmten Wert eine große Menge Dekompressionsöl aus dem Arbeitsraum über die erste Drosselanordnung in die Fluidkapazität und von dort über die zweite Drosselanordnung in den Niederdruckbereich der Pumpe fließen muss. Wenn die Pumpe dagegen im Vollhub fördert und die Zylindertrommel 30 maximale Schrägstellung hat, ist, wie man anhand der 1 ersieht, die Abflachung am Kugelkopf 36 des Mittelzapfens 35 maximal verschwenkt und der Durchflussquerschnitt zwischen der Bohrung 67 im Mittelzapfen und der Bohrung 68 in der Triebwelle ist minimal. Da das Totvolumen im Vollhub minimal ist, fließt nur wenig Dekompressionsöl. Durch den minimalen Durchflussquerschnitt der zweiten Drosselanordnung baut sich auch mit wenig Ölzufluss in der Fluidkapazität ein gewisser Druck auf, so dass eine Druckabbaukaskade erhalten wird.
Außer wie im Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 3 gezeigt, kann die Ansteuerung der Drossel mit veränderbarem Durchflussquerschnitt durch andere Mechaniken wie zum Beispiel ein Koppelgetriebe oder eine Feder, hydraulisch oder elektrisch wie zum Beispiel einen Elektromagneten oder einen Stellmotor geschehen.
Das Steuerteil muss nicht zwingend ein separates Teil sein, sondern kann in anderen Ausführungsbeispielen auch durch die Anschlussplatte gebildet sein. Zu denken ist hierbei in erster Linie an hydrostatische Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauweise mit konstantem oder verstellbarem Hubvolumen oder an hydrostatische Axialkolbenmaschinen in Schrägachsenbauweise mit konstantem Hubvolumen. Auch bei diesen Kolbenmaschinen ist eine Druckabbaukaskade mit einer ersten Drosselanordnung, einer Fluidkapazität und einer zweiten Drosselanordnung möglich.
Denkbar ist auch, dass die zweite Drosselanordnung in dem Sinne entfällt, dass die Ausnehmung 42 im Steuerteil zum Niederdruckbereich voll offen ist und somit in der Ausnehmung und einer eventuell vorhandenen, zu ihr hin offenen Durchgangsbohrung im Zylinderblock 30 im Betrieb immer Niederdruck ansteht. Das Steuerteil ist aus einem hochwertigen Eisenwerkstoff gefertigt, der dem Strahl des Dekompressionsöls auch dann standhalten könnte, wenn in der Ausnehmung 42 kein wesentlicher Druckaufbau durch den Zufluss von Dekompressionsöl stattfindet.
In den 4 bis 7 sind die Zylindertrommel 30, das Steuerteil 40 und die Anschlussplatte 12 einer hydrostatischen Kolbenmaschine aufgewickelt dargestellt. Es kann sich dabei beispielsweise um eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise oder um eine Radialkolbenmaschine handeln. Die Zylindertrommel besitzt neun Zylinderräume, in denen neun Kolben 18 Hubbewegungen ausführen können. Aus den Figuren ist ersichtlich, welche Positionen die Kolben zu einem bestimmten Zeitpunkt einnehmen. Ein Teil der Kolben befindet sich gerade im Verdrängungshub, in dem Druckmittel aus den Arbeitsräumen 31 über die Hochdrucksteueröffnung 58 in dem Steuerteil 40 in den Hochdruckkanal 76 in der Anschlussplatte 12 verdrängt wird. Ein anderer Teil der Kolben befindet sich im Saughub, in dem Druckmittel aus einem Niederdruckkanal 77 der Anschlussplatte über die Niederdrucksteueröffnung in dem Steuerteil 40 in die Arbeitsräume strömt. Ein Kolben befindet sich in dem Umsteuerbereich 60, in dem er vom Niederdruck zum Hochdruck wechselt, ein anderer Kolben befindet sich im Umsteuerbereich 61, in dem er vom Hochdruck zum Niederdruck wechselt. In dem Umsteuerbereich 61 befindet sich eine Vorsteueröffnung, von der ein Druckabbaufluidpfad über eine erste Drossel 80, eine Fluidkapazität 81 und eine zweite Drosselanordnung zu einem Niederdruckbereich beziehungsweise zu einem Tank führt.
In dem Ausführungsbeispiel nach 4, das hinsichtlich der Ausbildung der Drosselanordnungen demjenigen aus den 1 bis 3 entspricht, ist die zweite Drosselanordnung durch zwei parallel zueinander angeordnete Drosseln 82 und 83 gebildet. Der Durchflussquerschnitt der Drossel 83 ist veränderbar. Die erste Drosselanordnung wird durch eine einzige Drossel 80 gebildet. In den 1 bis 3 wird die Drossel 80 im Wesentlichen durch die Schrägbohrung 64, die Drossel 82 durch den Spalt zwischen dem Endabschnitt 43 des Stellzapfens 44 und dem Steuerteil 40 und die verstellbare Drossel 83 durch die Verbohrung 67, 68 und 69 und die sich mit dem Schrägwinkel der Zylindertrommel 30 verändernden Überdeckung zwischen den Bohrungen 67 und 68 gebildet. Da der Durchflussquerschnitt der ersten Drosselanordnung, gebildet durch die Drossel 80, kleiner ist als der Durchflussquerschnitt von jeder der beiden Drosseln 82 und 83 der zweiten Drosselanordnung, ist in der 4 die Drossel 80 kleiner als die Drosseln 82 und 83 gezeichnet. Im Betrieb öffnet sich eine Zylinderraummündung 32 erst dann zu der Bohrung mit der Drossel 80, wenn sie die Hochdrucksteueröffnung verlassen hat. Nach einem gewissen Drehwinkel überdeckt eine Zylinderraummündung sowohl die Bohrung als auch die Niederdrucksteueröffnung 59, so dass für einen bestimmten Drehwinkelbereich eine fluidische Verbindung zwischend der Bohrung und der Niederdrucksteueröffnung besteht.
Die in 4 gezeigte Anordnung von Drosseln 80, 82 und 83 zueinander und bezüglich der Fluidkapazität ist nicht nur bei einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise, sondern auch bei anderen hydrostatischen Kolbenmaschinen, zum Beispiel bei einer Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise oder einer Radialkolbenmaschine denkbar. Dies gilt auch für die Anordnungen gemäß den 5 bis 7.
Bei dem in 5 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Drosselanordnung durch eine einzige, in ihrem Durchflussquerschnitt nicht veränderbare Drossel 82 gebildet.
Bei dem in 6 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel sind wiederum die beiden Drosseln 80 und 82 aus 5 vorhanden. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen nach den 4 und 5 ist die Fluidkapazität 81 nun durch einen das Volumen begrenzenden beweglichen Kolben 85 gestaltet. Auf der einen Seite ist der Kolben mit dem Volumen verbunden, während auf der anderen Kolbenseite eine Feder 86 wirkt. Mit Hilfe diese Aufbaus kann der Druck über einen längeren Zeitraum konstant oder nahezu konstant gehalten werden. Die Feder kann auch durch einen Magneten oder ein Gas ähnlich wie bei einem hydropneumatischen Speicher ersetzt werden.
Bei dem in 7 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Drosselanordnung durch eine einzige, in ihrem Durchflussquerschnitt nicht veränderbare Drossel 82 gebildet. Die erste Drosselanordnung ist durch zwei Drosseln 80 gebildet, die beide einen konstanten Durchflussquerschnitt haben und die durch Bohrungen gebildet werden, die getrennt voneinander im Umsteuerbereich 61 des Steuerteils 40 offen sind, wobei sich die eine Bohrung näher an der Niederdrucksteueröffnung 59 als die andere Bohrung öffnet. Somit sind im Betrieb bei einem Wechsel eines Arbeitsraums von der Hochdrucksteueröffnung 58 zu der Niederdrucksteueröffnung 59 des Steuerteils 40 zu der entsprechenden Zylinderraummündung 32 zuerst nur die weiter von der Niederdrucksteueröffnung 59 entfernte Bohrung, dann beide Bohrungen und zuletzt nur die sich näher an der Niederdrucksteueröffnung 59 befindliche Bohrung offen. Dabei erreicht die Zylinderraummündung 32 entsprechend den Ausführungsbeispielen nach den 4 bis 6 schon die Niederdrucksteueröffnung 59, wenn noch beide Bohrungen zur Zylinderraummündung hin offen sind, so dass über die Zylinderraummündung 32 zunächst von beiden Bohrungen und dann nur noch von einer Bohrung eine fluidische Verbindung zur Niederdrucksteueröffnung 59 besteht.
Die in der 8 detailliert gezeigte, in ihrem Hubvolumen verstellbare hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ist in erster Linie für einen Pumpen- oder Motorbetrieb mit Hydrauliköl vorgesehen und hat ein Gehäuse 100 mit einem topfartigen Gehäusehauptteil 101, kurz Gehäusetopf genannt, und einer den Gehäusetopf abdeckenden Anschlussplatte 102, an der der Hochdruckanschluss und der Niederdruck-, Saug- oder Tankanschluss ausgebildet sind. Im Boden des Gehäusetopfes 101 und in der Anschlussplatte 102 ist über Kegelrollenlager 103 und 104 eine Triebwelle 105 drehbar gelagert, mit der verdrehsicher eine Zylindertrommel 106 gekoppelt ist, die unter der Wirkung einer Zentralfeder 107 und im Betrieb zusätzlich unter der Wirkung von Druckkräften an einer Steuerplatte 108 anliegt, die zwischen der Zylindertrommel 106 und der Anschlussplatte 102 verdrehgesichert bezüglich der Anschlussplatte angeordnet ist. Die Anlageflächen zwischen der Zylindertrommel, der Steuerplatte und der Anschlussplatte sind eben.
Die Zylindertrommel weist gleichmäßig über den Umfang verteilte Zylinderräume 29 auf, die zu einer Schrägscheibe 109 hin offen sind, die im Gehäusetopf 101 verschwenkbar gelagert ist. In den Zylinderräumen 29 Kolben 118 längsverschieblich geführt, die einen als Kreiszylinder gestalteten Kolbenschaft 119 und einen kugeligen Kolbenkopf 120 haben, der gelenkig mit einem Gleitschuh 121 verbunden ist, der zur Abstützung des Kolbens an der Schrägscheibe 109 dient. Die Kolben 118 begrenzen mit dem Kolbenschaft 119 innerhalb eines Zylinderraums 29 einen Arbeitsraum 31, dessen Volumen sich mit dem Hub eines Kolbens ändert. An der der Schrägscheibe 109 abgewandten Stirnseite der Zylindertrommel 30 befinden sich Zylinderraummündungen 32, von denen jeweils ein Mündungskanal zu einem Zylinderraum führt. Die Zylinderraummündungen befinden sich auf dem gleichen Teilkreis wie die Zylinderräume, so dass die Mündungskanäle parallel zur Achse der Zylindertrommel verlaufen, und sind entsprechend dem Teilkreis gebogene Schlitze. Die Mündungskanäle sind im Prinzip Teil der Arbeitsräume, da in ihnen das Druckmittel bei einem Umlauf eines Kolbens komprimiert und dekomprimiert wird, sind aber nicht für die Förderung nutzbar, sondern bilden Teil des Totvolumens eines Arbeitsraums.
Im Saughub werden die Kolben 118 mit den Gleitschuhen 121 unter der Wirkung der Zentralfeder 107 an der Schrägscheibe 109 gehalten, wobei die Zentralfeder über eine Ringscheibe, nicht näher dargestellte Stifte, die sich zwischen der Triebwelle und der Zylindertrommel erstrecken, eine Rückhaltekugel 110 und eine Rückhalteplatte 111 und die Gleitschuhe 121 auf die Kolben wirkt.
In der Steuerplatte 102 befinden sich eine nierenförmige Hochdrucksteueröffnung und eine nierenförmige Niederdrucksteueröffnung, in der vorliegend im Betrieb Tankdruck oder ein niedriger Ladedruck in Höhe bis zu 5 bar ansteht. In der 8 ist der Klarheit halber eine der beiden Steueröffnungen – es sei die Hochdrucksteueröffnung 58 – eingezeichnet, auch wenn sie in dem in der Zeichenebene liegenden Schnitt an sich nicht zu sehen ist. Zwischen den beiden Steueröffnungen befinden sich wie bei den anderen Ausführungsbeispielen sogenannte Umsteuerbereiche, in denen die Verbindung der Arbeitsräume vom Niederdruckanschluss zum Hochdruckanschluss der Pumpe und umgekehrt wechselt. In der 8 ist der Umsteuerbereich 61 erkennbar. Beim Wechsel der Arbeitsräume zwischen den Steueröffnungen der Steuerplatte 108 wird das Druckmittel in den Arbeitsräumen komprimiert beziehungsweise dekomprimiert. Dies soll nicht schlagartig geschehen, da die Pumpe sonst sehr laut wäre und die Bauteile stark belastet würden.
Für die Umsteuerung von Niederdruck zu Hochdruck ist kann deshalb wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 3 eine Umsteuernut vorgesehen sein.
Für die Umsteuerung zwischen Hochdruck und Niederdruck geht im Umsteuerbereich 61 in einem Abstand vor der Niederdrucksteueröffnung eine Bohrung 125 aus, die durch die Steuerplatte 108 hindurch- und in der Anschlussplatte 102 weitergeführt ist und die als Drossel 80 wirkt. Die Bohrung mündet in einen Fluidraum 81, der in der Anschlussplatte 102 ausgebildet ist. Eine zweite Bohrung 126, die als Drossel 82 wirkt, führt von dem Fluidraum 81 durch Material der Anschlussplatte 102 hindurch und mündet in das Innere des Gehäuses 100.
Wenn sich nun im Betrieb eine Zylinderraummündung 32 nach Verlassen der Hochdrucksteueröffnung zu der Bohrung 80 öffnet, fließt Dekompressionsöl durch die Bohrung 80 in den Fluidraum 81. Der Fluidraum wirkt als Fluidkapazität, also als ein Volumen, das, auch wenn es zum Niederdruck verschlossen wäre, wegen der Kompressibilität des Öls Drucksprünge vor einer Drossel, hier also ein Drucksprung an der Mündung der Bohrung 125 im Umsteuerbereich 61, nicht mitmacht, weil für eine Druckänderung der Fluidkapazität eine gewisse Menge Öl zufließen muss.
Durch die Fluidkapazität und den in dieser während einer Umsteuerung stattfindenden Druckanstieg wird während einer Umsteuerung auch das Druckniveau in einem Arbeitsraum zunächst auf einem gegenüber Atmosphärendruck erhöhten Niveau gehalten, so dass die Bildung von Gasblasen und damit einhergehenden Phänomene wie Kavitation und schlechtes Ansaugverhalten vermindert beziehungsweise verbessert werden.
Bezugszeichenliste

10: Gehäuse
11: Gehäusehauptteil
12: Anschlussplatte
13: Kegelrollenlager
14: Kegelrollenlager
15: Kegelrollenlager
16: Triebwelle
17: Triebflansch
18: Kolben
19: Kolbenschaft
20: Kolbenkopf
21: Kalotte an 17
22: Rückhalteplatte
23: Drehachse von 16
29: Zylinderraum
30: Zylindertrommel
31: Arbeitsraum
32: Zylinderraummündung
33: Drehachse von 30
35: Mittelzapfen
36: Kugelkopf von 35
37: Kugelkalotte in 16
38: Durchgangsbohrung
40: Steuerteil
41: Führungsbahn
42: Ausnehmung in 40
43: Endabschnitt von 44
44: Stellzapfen
45: Stellstange
46: Lagerseite von 40
47: Steuerseite von 40
48: Lagerfläche von 30
58: Hochdrucksteueröffnung
59: Niederdrucksteueröffnung
60: Umsteuerbereich auf 40
61: Umsteuerbereich auf 40
62: Umsteuernut
63: Ausfräsung
64: Schrägbohrung
65: Bohrung
66: Hohlraum in 35
67: Bohrung in 35
68: Längsbohrung in 16
69: Radialbohrung in 16
75: Wellendichtring
76: Hochdruckkanal
77: Niederdruckkanal
80: Drossel
81: Fluidkapazität
82: Drossel
83: Drossel
85: Kolben
86: Feder
100: Gehäuse
101: Gehäusetopf
102: Anschlussplatte
103: Kegelrollenlager
104: Kegelrollenlager
105: Triebwelle
106: Zylindertrommel
107: Zentralfeder
108: Steuerplatte
109: Schrägscheibe
110: Rückhaltekugel
111: Rückhalteplatte
118: Kolben
119: Kolbenschaft
120: Kolbenkopf
121: Gleitschuh
125: Bohrung
126: Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 953767 B1 [0002]
US 5230274 A [0005]

Claims

Hydrostatische Kolbenmaschine, insbesondere hydrostatische Axialkolbenmaschine, mit einem Niederdruckkanal (77) und mit einem Hochdruckkanal (76), mit einem Lecköl aufnehmenden Gehäuse (10; 100), mit einem rotierenden Zylinderblock (30; 106), der an einem Steuerteil (40; 108) anliegt und mehrere Zylinderräume (29) aufweist, in denen im Betrieb eine Hubbewegung ausführende Kolben (18; 118) angeordnet sind und von denen jeder über eine Zylinderraummündung (32) wechselweise über eine Niederdrucksteueröffnung ((59) des Steuerteils (40; 108) mit dem Niederdruckkanal (77) und über eine Hochdrucksteueröffnung (76) des Steuerteils (40; 108) mit dem Hochdruckkanal (76) verbindbar ist, wobei sich an dem Steuerteil (40; 108) zwischen der Niederdrucksteueröffnung (59) und der Hochdrucksteueröffnung (58) zwei Umsteuerbereiche (60, 61) befinden, wobei ein Kolben (18; 118) in einem Totpunkt seine Bewegungsrichtung umkehrt, während die entsprechende Zylinderraummündung (32) einen Umsteuerbereich (60, 61) des Steuerteils (40; 108) überstreicht, und wobei in einem Umsteuerbereich (61), in dem eine Zylinderraummündung (32) von der Hochdrucksteueröffnung (58) zur Niederdrucksteueröffnung (59) des Steuerteils (40; 108) wechselt, eine Vorsteueröffnung (63; 125) vorhanden ist, über die die Zylinderraummündungen (32) über einen Druckabbaufluidpfad, der eine erste Drosselanordnung (80) aufweist, mit einem Niederdruckbereich verbunden werden, bevor sie sich zur Niederdrucksteueröffnung (59) öffnen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabbaufluidpfad als Druckabbau-Kaskade ausgebildet ist, die außer der ersten Drosselanordnung (80) noch mindestens eine zur ersten Drosselanordnung in Reihe liegende zweite Drosselanordnung (82, 83) und zwischen zwei in Reihe zueinander liegenden Drosselanordnungen eine Fluidkapazität (81) aufweist.
Hydrostatische Kolbenmaschine nach Patentanspruch 1 mit einem verstellbaren Hubvolumen, dadurch gekennzeichnet, dass der wirksame Durchflussquerschnitt einer Drosselanordnung (82, 83) mit dem Hubvolumen veränderbar ist.
Hydrostatische Kolbenmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabbaufluidpfad in die Niederdrucköffnung (59) des Steuerteils (40) oder in den Niederdruckkanal (77) führt.
Hydrostatische Kolbenmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabbaufluidpfad in den Lecköl aufnehmenden Bereich des Gehäuses (10; 100) führt.
Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drosselanordnung (80) wenigstens teilweise im Steuerteil (40; 108) ausgebildet ist.
Hydrostatische Kolbenmaschine Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drosselanordnung (80) durch eine Verbohrung (64, 65; 125) im Steuerteil (40) ausgebildet ist.
Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise mit einem an einer Triebwelle (16) ausgebildeten Triebflansch (17) ausgebildet ist, an dem sich die in einem Zylinderblock (30) aufgenommenen Kolben (18) gelenkig abstützen, dass das Steuerteil (40) eine zentrale Ausnehmung (42) aufweist und dass die Ausnehmung (42) zumindest als Teil einer Fluidkapazität (81) stromab der ersten Drosselanordnung (80) im Druckabbaufluidpfad liegt.
Hydrostatische Kolbenmaschine nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie als in ihrem Hubvolumen verstellbare Schrägachsenmaschine ausgebildet ist und dass in die zentrale Ausnehmung (42) des Steuerteils (40) ein Stellzapfen (44) einer Verstelleinrichtung zur Verstellung des Hubvolumens eingreift.
Hydrostatische Kolbenmaschine nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der zentralen Ausnehmung(42) zwischen dem Steuerteil (40) und dem Stellzapfen (44) ein Spalt vorhanden ist und dass dieser Spalt als Drossel (82) zur zweiten Drosselanordnung gehört.
Hydrostatische Kolbenmaschine nach Patentanspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderblock (30) eine zentrale Durchgangsbohrung (38) aufweist, in der ein den Zylinderblock (30) führender Mittelzapfen (35) aufgenommen ist, der sich am Triebflansch (17) der Triebwelle (16) gelenkig abstützt, und dass die zentrale Durchgangsbohrung (38) im Zylinderblock (30) und die Ausnehmung (42) im Steuerteil (40) zueinander offen sind und die freien Volumina der Ausnehmung (42) und der Durchgangsbohrung (38) und als Fluidkapazität (81) zwischen der ersten Drosselanordnung (80) und der zweiten Drosselanordnung (82, 83) im Druckabbaufluidpfad liegen.
Hydrostatische Kolbenmaschine nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Mittelzapfen (35) ein Abschnitt (67) und durch die Triebwelle (16) ein Abschnitt (68, 69) des Druckabbaufluidpfades führt und dass sich am Übergang zwischen den beiden Abschnitten in Abhängigkeit vom Hubvolumen unterschiedliche Drosselquerschnitte einstellen.
Hydrostatische Kolbenmaschine nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Mittelzapfen (35) und die Triebwelle (16) gehende Teil des Druckabbaufluidpfads über zumindest ein Wälzlager (13, 14, 15) für die Triebwelle (16) in den Leckagebereich des Gehäuses (10) führt und dass das Wälzlager (13, 14, 15) ein Kegelrollenlager ist.
Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ist und dass die Fluidkapazität (81) in einem Gehäuseteil (102) ausgebildet ist.