DE102015226437A1

DE102015226437A1 - Hydrostatische Axialkolbenmaschine mit verstellbarem Hubvolumen

Info

Publication number: DE102015226437A1
Application number: DE102015226437.8A
Authority: DE
Inventors: Grit Geissler; Horst Zeiser; Mareike Müller; Christoph Assfalg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-06-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine, deren Hubvolumen verstellbar ist und die für den Einsatz in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf vorgesehen ist. Eine solche hydrostatische Axialkolbenmaschine weist einen ersten Fluidanschluss oder eine erste Druckseite A und einen zweiten Fluidanschluss oder eine zweite Druckseite B und eine Schwenkwiege auf, die in einer ersten hohlzylindrischen Gleitlagerschale und in einer davon beabstandeten zweiten hohlzylindrischen Gleitlagerschale verschwenkbar gelagert ist. Zur hydrostatischen Entlastung der Gleitkontakte zwischen den Gleitlagerschalen und der Schwenkwiege sieht man an jedem Gleitlager in mindestens einem der beiden relativ zueinander bewegbaren Teile zumindest eine Drucktasche vor. Kennzeichnend beim Einsatz einer hydrostatischen Verdrängermaschine im geschlossenen Kreis ist, dass die Hochdruckseite infolge von Reversierbetrieb oder infolge von Lastwechseln wechselt. In Abhängigkeit davon, ob am ersten Fluidanschluss oder am zweiten Fluidanschluss Hochdruck ansteht, ist die erste Drucktasche oder die zweite Drucktasche mit einem hohen Druck, insbesondere mit dem Hochdruck beaufschlagbar ist Erfindungsgemäß ist zwischen den beiden Fluidanschlüssen ein Druckteiler bestehend aus mindestens einer ersten Drossel und einer dazu in Reihe angeordneten zweiten Drossel angeordnet und es ist eine Ventilanordnung mit zwei Schaltstellungen vorhanden ist, über die eine Drucktasche je nach Stellung der Ventilanordnung mit dem hohen Druck oder mit einem von dem Druckteiler erzeugten Zwischendruck, der niedriger als der hohe Druck ist, beaufschlagbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine, deren Hubvolumen verstellbar ist und die für den Einsatz in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf vorgesehen ist. Kennzeichnend beim Einsatz einer hydrostatischen Verdrängermaschine im geschlossenen Kreis ist, dass die Hochdruckseite infolge von Reversierbetrieb oder infolge von Lastwechseln wechselt.
Eine derartige hydrostatische Axialkolbenmaschine ist zum Beispiel aus der DE 34 02 634 A1 bekannt. Eine solche hydrostatische Axialkolbenmaschine weist einen ersten Fluidanschluss oder eine erste Druckseite A und einen zweiten Fluidanschluss oder eine zweite Druckseite B und eine Schrägscheibe auf, die in einer ersten hohlzylindrischen Gleitlagerschale und in einer davon beabstandeten zweiten hohlzylindrischen Gleitlagerschale verschwenkbar gelagert ist und die, weil sie verschwenkbar ist, auch als Schwenkwiege bezeichnet wird. Zur hydrostatischen Entlastung der Gleitkontakte zwischen den Gleitlagerschalen und der Schwenkwiege sieht man an jedem Gleitlager in mindestens einem der beiden relativ zueinander bewegbaren Teile zumindest eine Drucktasche vor.
Man kann eine erste Drucktasche zwischen der ersten Gleitlagerschale und der Schwenkwiege mit dem ersten Anschluss und eine zweite Drucktasche zwischen der zweiten Gleitlagerschale und der Schwenkwiege mit dem zweiten Anschluss verbinden, so dass jeweils die eine Drucktasche mit dem im einen Fluidanschluss anstehenden Hochdruck und die andere Drucktasche mit dem im anderen Fluidanschluss anstehenden Niederdruck beaufschlagt ist. Somit korreliert der Druck in den Drucktaschen unter Berücksichtigung der Düsen und Lagerspalte mit dem Druck auf der Druckseite A beziehungsweise mit dem Druck auf der Druckseite B. Das Verhältnis des Drucks in der Drucktasche der Druckseite A zu dem Druck in der Drucktasche der Druckseite B und damit das Verhältnis der hydrostatischen Entlastungskräfte entspricht dann jedoch nicht dem Verhältnis der Lagerlasten von Druckseite A und Druckseite B. Auf diese Weise ist es also nicht möglich, in einem Betrieb mit Druckseitenwechsel oder mit sich veränderndem beziehungsweise variablem Hochdruck die Drucktaschen gemäß der Belastung der Gleitlager so auszulegen, dass die hydrostatische Entlastung stets der Belastung entspricht.
Bei der aus der DE 34 02 634 A1 bekannten Axialkolbenmaschine hat man deshalb an jedem Gleitlager eine breite Drucktasche und eine schmale Drucktasche vorgesehen, wobei die breite Drucktasche am einen Gleitlager mit der schmalen Drucktasche am anderen Gleitlager fluidisch verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Axialkolbenmaschine, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist, so auszubilden, dass an die Lagerlasten angepasste hydrostatische Entlastungkräfte auf einfachere Weise zu erhalten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydrostatische Axialkolbenmaschine, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 besitzt und bei der gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 zwischen den beiden Fluidanschlüssen ein Druckteiler bestehend aus mindestens einer ersten Drossel und einer dazu in Reihe angeordneten zweiten Drossel angeordnet ist und dass eine Ventilanordnung mit zwei Schaltstellungen vorhanden ist, über die eine Drucktasche je nach Stellung der Ventilanordnung mit dem hohen Druck oder mit einem von dem Druckteiler erzeugten Zwischendruck, der niedriger als der hohe Druck ist, beaufschlagbar ist
Bei einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenmaschine ist für jedes Gleitlager nur eine Drucktasche notwendig. Die geometrischen Verhältnisse sind an den beiden Gleitlagerstellen der Schwenkwiege im Hinblick auf die Drucktaschen identisch. Durch den Druckteiler wird der Druck in der Drucktasche und damit die Entlastungskraft am weniger stark belasteten Gleitlager gegenüber dem Druck in der anderen Drucktasche reduziert, wobei mit Hilfe der Ventilanordnung in Abhängigkeit davon, in welchem Fluidanschluss der Hochdruck und in welchem Fluidanschluss der Niederdruck ansteht die eine Drucktasche mit einem hohen Druck und die jeweils andere Drucktasche mit dem Zwischendruck beaufschlagt wird. Bei einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenmaschine findet also unabhängig von den Spalten zwischen den beiden Gleitflächen eine Druckteilung statt. Das bedeutet, dass auch eine geringe Unterentlastung der Schwenkwiege möglich ist, so dass einerseits der Leckagestrom über die jeweils mit Zwischendruck beaufschlagte Drucktasche sehr klein gehalten werden und andererseits doch der Lagerverschleiß gering und die Lagerlebensdauer groß sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenmaschine kann man den Unteransprüchen entnehmen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Druckteiler eine erste hydraulische Drossel, eine zweite hydraulische Drossel und eine dritte hydraulische Drossel auf. Der Zwischendruck wird stromab einer Reihenschaltung der dritten hydraulischen Drossel mit einer ersten der beiden anderen hydraulischen Drosseln und stromauf einer zweiten der beiden anderen hydraulischen Drosseln abgegriffen. Auf diese Weise sind mit Drosseln gleichen Öffnungsquerschnitts Verhältnisse zwischen den Taschendrücken ungleich zwei zu eins möglich.
In einer besonders einfachen Ausführung ist die dritte hydraulische Drossel in einer Reihenschaltung zwischen der ersten hydraulischen Drossel und der zweiten hydraulischen Drossel angeordnet und dauernd mit der ersten hydraulischen Drossel und mit der zweiten hydraulischen Drossel fluidisch verbunden, wobei der Zwischendruck, wenn am ersten Fluidanschuss Hochdruck ansteht, auf der einen Seite der dritten hydraulischen Drossel abgegriffen wird, und, wenn am zweiten Fluidanschuss Hochdruck ansteht, auf der anderen Seite der dritten hydraulischen Drossel abgegriffen wird.
Bevorzugt wird der Zwischendruck jeweils stromab der dritten hydraulischen Drossel abgegriffen. Er ist damit weniger als halb so hoch wie der Hochdruck, was besonders gut der unterschiedlichen Beanspruchung der Schwenkwiegenlager entspricht.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass ein erstes Ventil mit zwei Schaltstellungen vorhanden ist, über das erste Drucktasche je nach Stellung des ersten Ventils mit dem hohen Druck oder mit einem von dem Druckteiler erzeugten Zwischendruck, der niedriger als der hohe Druck ist, beaufschlagbar ist, und dass ein zweites Ventil mit zwei Schaltstellungen vorhanden ist, über das die zweite Drucktasche je nach Stellung des zweiten Ventils mit dem hohen Druck oder mit einem von dem Druckteiler erzeugten Zwischendruck, der niedriger als der hohe Druck ist, beaufschlagbar ist. Bevorzugt ist jedoch für beide Funktionen eine Ventilanordnung vorgesehen, die einen einzigen in einer Ventilbohrung in seiner Längsrichtung verschiebbaren Ventilkolben aufweist, mit dem die Druckbeaufschlagung sowohl der ersten Drucktasche als auch die Druckbeaufschlagung der zweiten Drucktasche steuerbar ist.
Der Ventilkolben nimmt in Abhängigkeit davon, in welchem Fluidanschluss Hochdruck und in welchem Fluidanschluss Niederdruck ansteht, eine erste oder eine zweite Schaltstellung ein. Das Umschalten kann auf einfache Weise dadurch gesteuert werden, dass der Ventilkolben an einer ersten Stirnseite von dem Druck im ersten Fluidanschluss und an einer bezüglich der ersten Stirnseite in die entgegengesetzte Richtung weisenden, zweiten Stirnseite von dem Druck im zweiten Fluidanschluss beaufschlagbar ist.
In vorteilhafter Weise ist der Druckteiler in die Ventilanordnung derart integriert ist, dass sich in der Ventilbohrung Steueröffnungen befinden, von denen eine erste Steueröffnung mit dem ersten Fluidanschluss, eine zweite Steueröffnung mit dem zweiten Fluidanschluss, eine dritte Steueröffnung mit der ersten Drucktasche und eine vierte Steueröffnung mit der zweiten Drucktasche fluidisch verbunden ist und dass die Positionen der ersten hydraulische Drossel bezüglich der fluidischen Verbindung der ersten Steueröffnung und der dritten Steueröffnung und die Positionen der zweite hydraulischen Drossel bezüglich der fluidischen Verbindung der zweiten Steueröffnung und der vierten Steueröffnung bezüglich der Steueröffnungen mit einer Verschiebung des Ventilkolbens veränderbar sind.
Eine konstruktiver Hinsicht einfache Ausführung des in den Ventilkolben integrierten Druckteilers besteht darin, dass der Ventilkolben mehrere Kolbenabschnitte, mit denen er in der Ventilbohrung geführt ist, und wenigstens einen zwei Kolbenabschnitte voneinander separierenden Halsabschnitt mit einem gegenüber dem Durchmesser der Ventilbohrung wesentlich kleineren Durchmesser aufweist und eine hydraulische Drossel des Druckteilers an einem Kolbenabschnitt des Ventilkolbens ausgebildet ist.
Bei einem Druckteiler mit drei hydraulischen Drosseln wird ein Kurzschluss zwischen der dritten Steueröffnung und der von der dritten Steueröffnung in axialer Richtung der Ventilbohrung beabstandeten vierten Steueröffnung verhindert, wenn der Ventilkolben zwei äußere Kolbenabschnitte und einen sich zwischen den beiden äußeren Kolbenabschnitten befindlichen, dritten Kolbenabschnitt aufweist, wobei sich der dritte Kolbenabschnitt in jeder Position des Ventilkolbens zwischen der dritten Steueröffnung und der vierten Steueröffnung befindet.
Bevorzugt ist die dritte hydraulische Drossel des Druckteilers an dem dritten Kolbenabschnitt des Ventilkolbens ausgebildet ist.
Grundsätzlich ist es denkbar, die hydraulischen Drosseln in einer durch den Ventilkolben verlaufenden Axialbohrung auszubilden, von der Radialbohrungen nach außen führen. Besonders vorteilhaft erscheint es jedoch, dass eine hydraulische Drossel des Druckteilers durch einen Ringspalt zwischen einem Kolbenabschnitt des Ventilkolbens und der Wand der Ventilbohrung gebildet ist. Die Breite des Ringspalts kann sehr klein gemacht werden, so dass nur wenig Steueröl von dem mit Hochdruck beaufschlagten Fluidanschluss zu dem von Niederdruck beaufschlagten Fluidanschluss fließt. Andererseits ist die Gefahr, dass sich die als ringspalt ausgebildet Drossel zusetzt gering, da sich der Ventilkolben immer dann entlang der Wand der Ventilbohrung bewegt, wenn ein Druckwechsel stattfindet.
Die die erste Steueröffnung kann sich vor der einen Stirnseite und die die zweite Steueröffnung kann sich vor der anderen Stirnseite des Ventilkolbens befinden.
Zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenmaschine sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
1 einen Längsschnitt durch die hydrostatische Axialkolbenmaschine mit zwei Drucktaschen in der Schwenkwiege,
2 ein Schaltbild für eine Anbindung der Drucktaschen an die Fluidanschlüsse der Axialkolbenmaschine,
3 ein weiteres Schaltbild, für eine andere Anbindung der Drucktaschen an die Fluidanschlüsse der Axialkolbenmaschine und
4 eine Ventilanordnung für die Anbindung der Drucktaschen an die Fluidanschlüsse gemäß 3.
Die hydrostatische Axialkolbenmaschine nach 1 mag zum Beispiel die Primäreinheit eines hydrostatischen Fahrantriebs sein, ist in Schrägscheibenbauweise mit über null verstellbarem Hubvolumen ausgeführt und kann unter Beibehaltung der Drehrichtung in beide Fließrichtungen des Druckfluids sowohl als Pumpe als auch als Motor arbeiten. Sie umfasst ein topfartiges Gehäuse 10, eine das offene Ende des Gehäuses 10 verschließende Anschlussplatte 11, eine Triebwelle 25, eine Zylindertrommel 16, eine Steuerplatte 24, die sich zwischen der Zylindertrommel 16 und der Anschlussplatte 11 befindet und relativ zur Anschlussplatte feststeht, sowie eine in ihrer Neigung bezüglich der Achse der Triebwelle verstellbare Schwenkwiege 19. Die Schwenkwiege kann dabei von einer Position aus, in der sie senkrecht zur Achse der Triebwelle 25 steht, nach zwei Richtungen verschwenkt werden.
Die Triebwelle 25 ist im Boden des Gehäuses 10 und in der Anschlussplatte 11 über Wälzlager drehbar gelagert und greift zentriert durch die Zylindertrommel 16 hindurch. Diese ist mit der Triebwelle 25 drehfest, jedoch axial beweglich verbunden und kann deshalb ohne Spiel an der Steuerplatte 24 anliegen.
In der Zylindertrommel 16 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt mehrere Zylinderbohrungen 17 ausgebildet, die leicht schräg gegen die Achse der Triebwelle angestellt sind. In jeder Zylinderbohrung 17 ist jeweils ein Kolben 18 axial beweglich geführt. Die Kolben 18 weisen an dem der Schwenkwiege 19 zugewandten Ende einen kugelförmigen Kopf 26 auf, der in eine korrespondierende Ausnehmung eines Gleitschuhs 27 eintaucht, so dass zwischen Kolben und Gleitschuh ein Kugelgelenk gebildet ist. Mittels der Gleitschuhe stützen sich die Kolben an der Schwenkwiege 19 ab. Bei von außen aufgezwungener Drehung der Zylindertrommel 16 (Pumpenbetrieb) führen die Kolben in den Zylinderbohrungen eine Hubbewegung aus. Die Größe des Hubs wird dabei von der Neigung der verschwenkbaren Schwenkwiege 19 vorgegeben. Zur Verstellung der Neigung der Schwenkwiege 19 ist eine Stellvorrichtung 28 vorgesehen.
Die Steueröffnungen der Steuerplatte 24 sind auf ihrer der Zylindertrommel 16 abgewandten Seite offen zu einem ersten Fluidkanal 20 und zu einem zweiten Fluidkanal 21, die in der Anschlussplatte ausgebildet sind, wobei der Fluidkanal 20 zu einem Fluidanschluss A und der Fluidkanal 21 zu einem in 1 nicht sichtbaren Fluidanschluss B an der Anschlussplatte führen. Jeder der der beiden Fluidkanäle 20 und 21 und jede der Anschlussöffnungen A und B kann sowohl Hochdruck als auch Niederdruck führen. Wechselt während des Betriebs der Hochdruck vom einen Fluidanschluss zum anderen Fluidanschuss, spricht man von einem Druckseitenwechsel. Die Zylinderbohrungen 17 sind über Durchlässe zu der der Steuerplatte 24 zugekehrten Stirnfläche der Zylindertrommel 16 hin offen. Die Durchlässe überstreichen bei Drehung der Zylindertrommel 16 die Steueröffnungen der Steuerplatte 24 und werden während eines Umlaufs nacheinander mit dem Fluidkanal 20 und dem Fluidkanal 21 der Anschlussplatte verbunden.
Für ihre Verschwenkbarkeit besitzt die Schwenkwiege 19 zwei sich bezüglich der Triebwelle 25 gegenüberliegende, teilzylinderische Lagerflächen 30 und 31, mit denen sie in zwei teilzylindrischen Gleitlagerschalen 32 und 33 gelagert ist. Die Gleitlagerschalen 32 und 33 sind fest in das Gehäuse 10 eingebaut, das dafür entsprechende teilzylindrische Anbauflächen aufweist. Von den jeweils mit Hochdruck beaufschlagten Kolben wird die Schwenkwiege 19 mit großer Kraft in die Gleitlagerschalen 32 und 33 gedrückt. Diese Kraft ist für die beiden Gleitlagerschalen unterschiedlich. An der Gleitlagerschale, die sich auf der augenblicklichen Hochdruckseite befindet, ist die Kraft größer als an der anderen Gleitlagerschale.
Zur Entlastung der Lagerflächen zwischen der Schwenkwiege und den Gleitlagerschalen und damit zur Verringerung des mechanischen Verschleißes an diesen Teilen ist in jede Lagerfläche 30 der Schwenkwiege 19 eine Drucktasche 34 beziehungsweise 35 eingebracht. Beide Drucktaschen 34 und 35 haben dieselbe Form und Größe.
Gemäß dem Schaltbild nach 2 sind die Drucktasche 34 über ein Wegeventil 40 mit drei Ventilanschlüssen und zwei Schaltstellungen und die Drucktasche 35 über eine Wegeventil 41, das ebenfalls drei Ventilanschlüsse und zwei Schaltstellungen hat, in unterschiedlicher Weise mit einem Druckteiler 42 verbunden, der zwischen den beiden Fluidanschlüssen A und B der in 1 gezeigten Axialkolbenmaschine geschaltet ist. Der Druckteiler 42 umfasst als hydraulische Widerstände drei hydraulische Drosseln 43, 44 und 45, die in Reihe zueinander angeordnet sind. Die erste Drossel 43 ist direkt mit dem Fluidanschluss A und die zweite Drossel 44 ist direkt mit dem Fluidanschluss B verbunden. Die dritte Drossel 45 ist zwischen die beiden anderen Drosseln geschaltet. Die drei Drosseln 43, 44 und 45 sind insofern gleich, als ein bestimmter über die Drosseln fließender Volumenstrom an jeder der drei Drosseln den gleichen Druckabfall erzeugt.
Das Wegeventil 40 ist mit einem ersten Anschluss an die Drucktasche 34, mit einem zweiten Anschluss an den Fluidanschluss A und mit einem dritten Anschluss zwischen den beiden Drosseln 43 und 44 an den Druckteiler 42 angeschlossen. Ein Ventilkolben 46 des Wegeventils 40 wird von dem Druck im Fluidanschluss A in Richtung einer Schaltstellung beaufschlagt, in der der erste Anschluss mit dem zweiten Anschluss verbunden und der dritte Anschluss abgesperrt ist. In der anderen Schaltstellung des Wegeventils 40 ist der erste Anschluss mit dem dritten Anschluss verbunden, während der zweite Anschluss abgesperrt ist.
Das Wegeventil 41 ist mit einem ersten Anschluss an die Drucktasche 35, mit einem zweiten Anschluss an den Fluidanschluss B und mit einem dritten Anschluss zwischen den beiden Drosseln 43 und 45 an den Druckteiler 42 angeschlossen. Ein Ventilkolben 47 des Wegeventils 41 wird von dem Druck im Fluidanschluss B in Richtung einer Schaltstellung beaufschlagt, in der der erste Anschluss mit dem zweiten Anschluss verbunden und der dritte Anschluss abgesperrt ist. In der anderen Schaltstellung des Wegeventils 41 ist der erste Anschluss mit dem dritten Anschluss verbunden, während der zweite Anschluss abgesperrt ist.
Die Ventilkolben 46 und 47 der beiden Wegeventile 40 und 41 sind über eine Stange 48 mechanisch fest miteinander verbunden und werden immer gemeinsam miteinander bewegt.
Ist die Axialkolbenmaschine gemäß 1 in Betrieb, so steht entweder im Fluidanschluss A oder im Fluidanschluss B Hochdruck, zum Beispiel ein Druck in Höhe von 480bar, und im anderen Fluidanschluss Niederdruck an, der in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf üblicherweise zwischen 20 bar und 30 bar liegt und zum Beispiel 30 bar betrage. Es sei nun der Fall betrachtet, dass im Fluidanschluss A ein Druck von 480bar und im Fluidanschluss B ein Druck von 30bar ansteht. Aufgrund des hohen Drucks im Fluidanschluss A werden die beiden Ventile 40 und 41 in die in 2 gezeigten Schaltstellungen gebracht. Somit ist die Drucktasche 34 ungedrosselt mit dem Fluidanschluss A verbunden, so dass in ihr derselbe Druck wie im Fluidanschluss A, also ein Druck in Höhe von 480 bar herrscht.
Die Drucktasche 35 ist ungedrosselt mit der Verbindung zwischen den beiden Drosseln 44 und 45 verbunden, so dass in ihr derselbe Druck wie zwischen den beiden Drosseln 44 und 45 herrscht. Aufgrund des hohen Drucks im Fluidanschluss A und des niedrigen Drucks im Fluidanschluss B fließt ein Druckmittelstrom vom Fluidanschluss A über die drei Drosseln 43, 44 und 45 zum Fluidanschluss B, wobei der gesamte Druckabfall 450bar ist, so dass über jede Drossel eine Druckdifferenz von 150bar besteht, sofern die Leckage aus der Drucktasche 35 in das Gehäuse der Axialkolbenmaschine hinein gegenüber dem Druckmittelstrom über die Drossel 45 vernachlässigbar ist. Auch über die Drossel 45 besteht dann also eine Druckdifferenz von 150bar, so dass zwischen den beiden Drosseln 44 und 45 ein Zwischendruck in Höhe von 180bar ansteht, der auch in der Drucktasche 35 herrscht.
Somit wird die Schwenkwiege auf der Seite, auf der die unter Hochdruck stehenden Kolben auf ihr gleiten, durch einen Druck in Höhe von 480bar und auf der anderen Seite durch einen Zwischendruck in Höhe von 180bar entlastet.
Ist der Hochdruck zum Beispiel 390bar, so wird die Schwenkwiege auf der Seite, auf der die unter Hochdruck stehenden Kolben auf ihr gleiten durch einen Druck in Höhe von 390bar und auf der anderen Seite durch einen Zwischendruck in Höhe von 150bar entlastet.
Ist der Hochdruck zum Beispiel 240bar, so wird die Schwenkwiege auf der Seite, auf der die unter Hochdruck stehenden Kolben auf ihr gleiten durch einen Druck in Höhe von 240bar und auf der anderen Seite durch einen Zwischendruck in Höhe von 100bar entlastet.
Durch die von den genannten Drücken auf die Schwenkwiege ausgeübten Kräfte werden die Kräfte, die die Schwenkwiege in die Gleitlagerschalen drücken und die sich mit dem Hochdruck ändern, gut abgebildet, so dass eine wirkungsvolle Entlastung der Schwenkwiege über den gesamten Wertebereich des Hochdrucks erhalten wird.
Steht im Fluidanschluss B Hochdruck und im Fluidanschluss A Niederdruck an, so ist das Wegeventil 40 in die Schaltstellung gebracht, in der die Drucktasche 34 zwischen den beiden Drosseln 43 und 44 an den Druckteiler 42 angeschlossen ist, während das Wegeventil 41 die Schaltstellung einnimmt, in der die Drucktasche 35 ungedrosselt mit dem Fluidanschluss B verbunden ist. Somit steht in der Drucktasche 35 der Hochdruck und in der Drucktasche 34 der zwischen den beiden Drosseln 43 und 44 herrschende Zwischendruck an. Die Schwenkwiege wird wiederum auf der Seite, auf der die unter Hochdruck stehenden Kolben auf ihr gleiten, durch den Hochdruck und auf der anderen Seite durch einen mit dem Druckteiler 42 erzeugten Zwischendruck entlastet
Die 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 2 die beiden Wegeventile 40 und 41 zu einem einzigen Wegeventil 60 mit einem einzigen Ventilkolben 61 zusammengefasst sind und der Druckteiler 42 in das Wegeventil 60 integriert ist.
Das Wegeventil 60 ist ein solches mit vier Ventilanschlüssen und 2 Schaltstellungen. Ein erster Ventilanschluss ist mit dem Fluidanschluss A, ein zweiter Ventilanschluss mit dem Fluidanschluss B, ein dritter Ventilanschluss mit der Drucktasche 34 und ein vierter Ventilanschluss mit der Drucktasche 35 verbunden. Die drei Düsen 43, 44 und 45 sind mit Hilfe des Ventilkolbens 61 ausgebildet.
Der Ventilkolben 61 ist innerhalb einer Ventilbohrung 62 eines Ventilgehäuses 63 in seiner Längsrichtung verschiebbar und besitzt drei Kolbenabschnitte 64, 65 und 66, deren Durchmesser zueinander gleich und nur geringfügig kleiner als der Durchmesser der Ventilbohrung 62 sind. Die Kolbenabschnitte sind durch Halsabschnitte 67 und 68 des Ventilkolbens voneinander separiert. Der Durchmesser der Halsabschnitte ist wesentlich kleiner als der Durchmesser der Ventilbohrung. Durch den Ringspalt zwischen dem Kolbenabschnitt 64 und der Wand der Ventilbohrung 62 ist die Drossel 43, durch den Ringspalt zwischen dem Kolbenabschnitt 65 und der Wand der Ventilbohrung ist die Drossel 44 und durch den Ringspalt zwischen dem Kolbenabschnitt 66 und der Wand der Ventilbohrung ist die Drossel 45 gebildet. Der Ventilkolben 61 weist außen an dem Kolbenabschnitt 63 einen axialen Fortsatz 69 und außen an dem Kolbenabschnitt 65 einen axialen Fortsatz 70 auf. In den Fortsätzen ist der Durchmesser des Ventilkolbens 61 genauso groß wie in den Halsabschnitten 67 und 68. Der Ventilkolben 61 schlägt in der einen Schaltstellung mit dem Fortsatz 69 am einen Ende der Ventilbohrung 62 und in der anderen Schaltstellung mit dem Fortsatz 70 am anderen Ende der Ventilbohrung 62 an.
Der Ventilbohrung 62 hat in der Nähe ihres einen Endes eine Steueröffnung 75, die mit dem Fluidanschluss A verbunden ist, und in der Nähe ihres anderen Endes eine Steueröffnung 76, die mit dem Fluidanschluss B der in 1 gezeigten Axialkolbenmaschine verbunden ist. Die Steueröffnungen 75 und 76 sind in keiner Schaltstellung vom Ventilkolben 61 verdeckt, so dass dieser an dem Ende mit dem Fortsatz 69 über die Steueröffnung 75 mit dem im Fluidanschluss A anstehenden Druck und an dem Ende mit dem Fortsatz 70 über die Steueröffnung 76 mit dem im Fluidanschluss B anstehenden Druck beaufschlagt ist und je nachdem, ob der Druck im Fluidanschluss A oder der Druck im Fluidanschluss B der höhere Druck ist die eine oder die andere Schaltstellung einnimmt. Außerdem hat die Ventilbohrung 62 eine mit der Drucktasche 34 verbundene Steueröffnung 77, die sich in einem geringen axialen Abstand zu der Steueröffnung 75 befindet, und eine mit der Drucktasche 35 verbundene Steueröffnung 78, die sich in einem geringen axialen Abstand zu der Steueröffnung 76 befindet. Natürlich sind auch die beiden Steueröffnungen 77 und 78 axial voneinander beabstandet.
In der in der 4 gezeigten Schaltstellung, die der Ventilkolbens 61 einnimmt, wenn der Druck im Fluidanschluss A höher ist als im Fluidanschluss B, befinden sich der Kolbenabschnitt 66 und damit die Drossel 45 axial zwischen den Steueröffnungen 76 und 78 und die Kolbenabschnitte 64 und 65 und somit die Drosseln 43 und 44 axial zwischen den beiden Steueröffnungen 77 und 78. Die Verbindung zwischen den Steueröffnungen 75 und 77 ist ungedrosselt offen. Somit entspricht die in 4 gezeigte Stellung des Ventilkolbens 61 der linken Schaltstellung aus 3, in der die Drucktasche 34 ungedrosselt mit dem Fluidanschluss A verbunden und die Drucktasche 35 mit dem zwischen den Drosseln 44 und 45 herrschenden Zwischendruck beaufschlagt ist.
Ist der Druck im Fluidanschluss B höher als im Fluidanschluss A, so nimmt der Ventilkolben die rechte Schaltstellung gemäß 3 ein, in der die Drucktasche 35 ungedrosselt mit dem Fluidanschluss B verbunden und die Drucktasche 34 mit dem zwischen den Drosseln 44 und 43 herrschenden Zwischendruck beaufschlagt ist.
In den vom Fluidanschluss A und in den vom Fluidanschluss B zu dem Druckteiler 42 kann jeweils eine relativ große Zusatzdüse 80 eingefügt sein, die die Bewegung der Ventilkolben 46, 47 beziehungsweise des Ventilkolbens 61 dämpft und bei einem eventuellen hochdruckseitigen Abheben der Schwenkwiege von einer Gleitlagerschale den Volumenstrom über die Hochdrucktasche in das Gehäuse begrenzt. Im Normalbetrieb ist der über den Druckteiler fließende Volumenstrom so gering, dass die Zusatzdüsen ohne Einfluss bleiben.
Bezugszeichenliste

10: Gehäuse
11: Anschlussplatte
16: Zylindertrommel
17: Zylinderbohrungen
18: Kolben
19: Schwenkwiege
20: Fluidkanal
21: Fluidkanal
24: Steuerplatte
25: Triebwelle
26: Kopf von 18
27: Gleitschuh
28: Stellvorrichtung
30: Lagerfläche an 19
31: Lagerfläche an 19
32: Gleitlagerschale
33: Gleitlagerschale
34: Drucktasche
35: Drucktasche
40: Wegeventil
41: Wegeventil
42: Druckteiler
43: Drossel
44: Drossel
45: Drossel
46: Ventilkolben
47: Ventilkolben
48: Stange
60: Wegeventil
61: Ventilkolben
62: Ventilbohrung
63: Ventilgehäuse
64: Kolbenabschnitt
65: Kolbenabschnitt
66: Kolbenabschnitt
67: Halsabschnitt
68: Halsabschnitt
69: Fortsatz
70: Fortsatz
75: Steueröffnung
76: Steueröffnung
77: Steueröffnung
78: Steueröffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3402634 A1 [0002, 0004]

Claims

Hydrostatische Axialkolbenmaschine, deren Hubvolumen verstellbar ist und die für den Einsatz in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf vorgesehen ist, mit einem ersten Fluidanschluss (A) und mit einem zweiten Fluidanschluss (B) und mit einer Schwenkwiege (19), die in einer ersten hohlzylindrischen Gleitlagerschale (32) und in einer davon beabstandeten zweiten hohlzylindrischen Gleitlagerschale (33) verschwenkbar gelagert ist, wobei zur hydrostatischen Entlastung der Gleitkontakte zwischen der ersten Gleitlagerschale (32) und der Schwenkwiege (19) eine erste Drucktasche (34) und zwischen der zweiten Gleitlagerschale (33) und der Schwenkwiege (19) eine zweite Drucktasche (35) ausgebildet ist, von denen in Abhängigkeit davon, ob am ersten Fluidanschluss (A) oder am zweiten Fluidanschluss (B) Hochdruck ansteht jeweils die erste Drucktasche (34) oder die zweite Drucktasche (35) mit einem hohen Druck, insbesondere mit dem Hochdruck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Fluidanschlüssen (A, B) ein Druckteiler (42) bestehend aus mindestens einer ersten Drossel (43) und einer dazu in Reihe angeordneten zweiten Drossel (45) angeordnet ist und dass eine Ventilanordnung (40, 41; 60) mit zwei Schaltstellungen vorhanden ist, über die eine Drucktasche (34, 35) je nach Stellung der Ventilanordnung mit dem hohen Druck oder mit einem von dem Druckteiler erzeugten Zwischendruck, der niedriger als der hohe Druck ist, beaufschlagbar ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 1, wobei der Druckteiler (42) eine erste hydraulische Drossel (43), eine zweite hydraulische Drossel (45) und eine dritte hydraulische Drossel (44) aufweist und wobei ein Zwischendruck stromab einer Reihenschaltung der dritten hydraulischen Drossel (44) mit einer ersten der beiden anderen hydraulischen Drosseln und stromauf einer zweiten der beiden anderen hydraulischen Drosseln abgegriffen wird.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 2, wobei die dritte hydraulische Drossel (44) in einer Reihenschaltung zwischen der ersten hydraulischen Drossel (43) und der zweiten hydraulischen Drossel (45) angeordnet und dauernd mit der ersten hydraulischen Drossel (43) und mit der zweiten hydraulischen Drossel (45) fluidisch verbunden ist und wobei der Zwischendruck, wenn am ersten Fluidanschuss (A) Hochdruck ansteht, auf der einen Seite der dritten hydraulischen Drossel (44) abgegriffen wird, und, wenn am zweiten Fluidanschluss (B) Hochdruck ansteht, auf der anderen Seite der dritten hydraulischen Drossel (44) abgegriffen wird.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 3, wobei der Zwischendruck jeweils stromab der dritten hydraulischen Drossel (44) abgegriffen wird.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei die Ventilanordnung (60) einen in einer Ventilbohrung (62) in seiner Längsrichtung verschiebbaren Ventilkolben (61) aufweist, mit dem die Druckbeaufschlagung sowohl der ersten Drucktasche (34) als auch die Druckbeaufschlagung der zweiten Drucktasche (35) steuerbar ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 5, wobei der Ventilkolben (61) an einer ersten Stirnseite von dem Druck im ersten Fluidanschluss (A) und an einer bezüglich der ersten Stirnseite in die entgegengesetzte Richtung weisenden, zweiten Stirnseite von dem Druck im zweiten Fluidanschluss (B) beaufschlagbar ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 5 oder 6, wobei der Druckteiler (42) in die Ventilanordnung (60) derart integriert ist, dass sich in der Ventilbohrung (62) Steueröffnungen (75, 76, 77, 78) befinden, von denen eine erste Steueröffnung (75) mit dem ersten Fluidanschluss (A), eine zweite Steueröffnung (76) mit dem zweiten Fluidanschluss (B), eine dritte Steueröffnung (77) mit der ersten Drucktasche (34) und eine vierte Steueröffnung (78) mit der zweiten Drucktasche (35) fluidisch verbunden ist und dass die Positionen der ersten hydraulische Drossel (43) bezüglich der fluidischen Verbindung der ersten Steueröffnung (75) und der dritten Steueröffnung (77) und die Positionen der zweite hydraulischen Drossel (45) bezüglich der fluidischen Verbindung der zweiten Steueröffnung (76) und der vierten Steueröffnung (78) mit einer Verschiebung des Ventilkolbens (61) veränderbar sind.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 7, wobei der Ventilkolben (61) mehrere Kolbenabschnitte (64, 65, 66), mit denen er in der Ventilbohrung (62) geführt ist, und wenigstens einen zwei Kolbenabschnitte (64, 65, 66) voneinander separierenden Halsabschnitt (67, 68) mit einem gegenüber dem Durchmesser der Ventilbohrung (62) wesentlich kleineren Durchmesser aufweist und wobei eine hydraulische Drossel (43, 44, 45) des Druckteilers (42) an einem Kolbenabschnitt (64, 65, 66) des Ventilkolbens (61) ausgebildet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 8, wobei der Ventilkolben (61) zwei äußere Kolbenabschnitte (64, 66) und einen sich zwischen den beiden äußeren Kolbenabschnitten befindlichen, dritten Kolbenabschnitt (65) aufweist, wobei sich der dritte Kolbenabschnitt (65) in jeder Position des Ventilkolbens (61) zwischen der dritten Steueröffnung (77) und der von der dritten Steueröffnung in axialer Richtung der Ventilbohrung (62) beabstandeten vierten Steueröffnung (78) befindet.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 9, wobei an dem dritten Kolbenabschnitt (65) die dritte hydraulische Drossel (44) des Druckteilers (42) ausgebildet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 8, 9 oder 10, wobei eine hydraulische Drossel (43, 44, 45) des Druckteilers (42) durch einen Ringspalt zwischen einem Kolbenabschnitt (64, 65, 66) des Ventilkolbens (61) und der Wand der Ventilbohrung (62) gebildet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Patentansprüche 7 bis 11, wobei sich die erste Steueröffnung (75) vor der einen Stirnseite und die die zweite Steueröffnung (76) vor der anderen Stirnseite des Ventilkolbens (61) befinden.