DE102022201865A1

DE102022201865A1 - Ventil und Axialkolbenmaschine mit einem Ventil

Info

Publication number: DE102022201865A1
Application number: DE102022201865.6A
Authority: DE
Inventors: David Breuer; Timo Nafz; Matthias Blankenberg-Teich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-02-23
Filing date: 2022-02-23
Publication date: 2023-08-24
Also published as: CN116641862A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Axialkolbenmaschine (1) der Schwenkscheibenbauart mit einer Schwenkwiege (7), die eine teilzylindrische Lagerfläche (13) aufweist, und einem Wiegenlager, das eine teilzylindrische Lagerschale (14) zur Aufnahme der zylindrischen Lagerfläche (13) aufweist, wobei zwischen der Schwenkwiege (7) und dem Wiegenlager zumindest eine Druckentlastungskammer (15) ausgebildet ist, welche über einen durch die Schwenkwiege (7) gebildeten Durchgang (17) mit einer Fluidquelle verbunden oder verbindbar ist, wobei der Durchgang (17) ein Ventil (18) aufweist, das in einer Befüllungsrichtung einen ersten Strömungswiderstand hat und in einer Entleerungsrichtung einen zweiten Strömungswiderstand hat, der größer als der erste Strömungswiderstand ist. Ferner betrifft die vorliegende Offenbarung ein Ventil.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Axialkolbenmaschine der Schwenkscheibenbauart mit einer Schwenkwiege, die in einem Wiegenlager gelagert ist, wobei zwischen der Schwenkwiege und dem Wiegenlager zumindest eine Druckentlastungskammer ausgebildet ist, welche über einen durch die Schwenkwiege gebildeten Durchgang mit einer Fluidquelle verbunden oder verbindbar ist, wobei der Durchgang ein Ventil aufweist, das in einer Befüllungsrichtung einen ersten Strömungswiderstand hat und in einer Entleerungsrichtung einen zweiten Strömungswiderstand hat, der größer als der erste Strömungswiderstand ist. Ferner betrifft die vorliegende Offenbarung ein entsprechendes Ventil.
Aus dem Stand der Technik, z.B. EP 0 675 286 B1 und DE 3 724 285 C2 sind Axialkolbenmaschinen mit Zylinderkolben bekannt, welche sich über Gleitschuhe auf einer verstellbaren Schwenkwiege stützen, wobei eine Fluidkammer zur Druckentlastung zwischen der Schwenkwiege und einer zugehörigen Lagerschale bereitgestellt ist, die durch einen Kanal mit Fluid befüllt wird, der eine Zylinderkammer durch die Kolben, die Gleitschuhe und die Schwenkwiege verläuft. Problematisch dabei ist, dass das Fluid wieder aus der Kammer ausströmen kann, sobald der Gleitschuhe sich weiterbewegt. Lösungen, welche mit Kanälen mit Rückschlag- oder Steuerventilen arbeiten, wie z.B. aus DE 10 2015 226 437 A1 bekannt, sind kostenaufwändig in Fertigung und Montage.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine sowie ein Ventil bereitzustellen, welche die Probleme des Stands der Technik reduziert oder beseitigt. Insbesondere soll die Axialkolbenmaschine eine effektive Lagerung der Schwenkwiege ermöglichen und sollen die Axialkolbenmaschine und das Ventil einfach und günstig zu montieren sein.
Diese Aufgabe wird durch ein Ventil gemäß Anspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Genauer wird die Aufgabe gelöst durch eine Axialkolbenmaschine der Schwenkscheibenbauart mit einer Schwenkwiege, die eine teilzylindrische Lagerfläche aufweist, und einem Wiegenlager, das eine teilzylindrische Lagerschale zur Aufnahme der zylindrischen Lagerfläche aufweist, wobei zwischen der Schwenkwiege und dem Wiegenlager zumindest eine Druckentlastungskammer ausgebildet ist, welche über einen durch die Schwenkwiege gebildeten Durchgang mit einer Fluidquelle verbunden oder verbindbar ist, wobei der Durchgang ein Ventil aufweist, das in einer Befüllungsrichtung einen ersten Strömungswiderstand hat und in einer Entleerungsrichtung einen zweiten Strömungswiderstand hat, der größer als der erste Strömungswiderstand ist. Vorzugsweise hat das Ventil keine beweglichen Teile, es ist also insbesondere als im Wesentlichen starrer Körper ausgebildet. Vorzugsweise umfasst das Ventil einen gesonderten Einsatz bzw. einen Bohrungsträger, der fest in die Schwenkwiege eingebaut ist. Die Fluidquelle wird vorzugsweise von Gleitschuhen gebildet, die jeweils an einen zugeordneten Kolben befestigt sind, wobei sie von dort mit Druckfluid versorgt werden.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Ventil, insbesondere ein Ventil der vorstehend beschriebenen Axialkolbenmaschine oder ein Ventil für die vorstehend beschriebene Axialkolbenmaschine, mit einem ersten Anschlusskanal sowie einem zweiten Anschlusskanal oder einem Reservoir, welcher bzw. welches dem ersten Anschlusskanal im Wesentlichen gegenüberliegt und damit durch zumindest einen ersten und einen zweiten Kanalzweig verbunden ist, die einander bezüglich einer Längsachse des ersten Anschlusskanals gegenüberliegen und jeweils radial oder schräg bezüglich der Längsachse verlaufen, um im Bereich einer Mündung des ersten Anschlusskanals aufeinanderzutreffen, zumindest einer ersten Umlenkwand, welche radial außen bezüglich der Längsachse des ersten Anschlusskanals in zumindest einem der Kanalzweige oder angrenzend an eine radial äußere Mündung von zumindest einem der Kanalzweige derart ausbildet ist, dass eine Druckfluidströmung, welche aus dem zweiten Anschlusskanal oder dem Reservoir heranströmt, durch die erste Umlenkwand zu der Mündung des ersten Anschlusskanals hin umlenkt wird, und einer zweiten Umlenkwand, welcher der Mündung des ersten Anschlusskanals gegenüberliegend durch einen Umlenkabschnitt gebildet wird, welcher zwischen dem ersten Anschlusskanal und dem zweiten Anschlusskanal bzw. dem Reservoir derart angeordnet ist, dass ein direkter Strömungspfad dazwischen in Richtung der Längsachse versperrt ist, sodass eine Druckfluidströmung, welche aus dem ersten Anschlusskanal heranströmt, durch die zweite Umlenkwand nach radial außen umgelenkt wird. Insbesondere wird durch die Umlenkwand die gesamte Strömung aus dem ersten Anschlusskanal nach radial außen umgelenkt.
Dieses Ventil sowie die Axialkolbenmaschine ermöglichen bzw. haben eine Rückschlagventil-Funktion zur besonders vielfältigen Verwendung, insbesondere zur robusten und wirkungsgradoptimierten Druckversorgung einer hydrostatischen Wiegenentlastung (Pulsentlastung von Schwenkwiegenlagerungen)
Insbesondere ist sind sämtliche Komponenten des Ventils im Wesentlichen starr ausgebildet und relativ zueinander unbeweglich verbunden. Das ist eine besonders robuste kostengünstige Variante.
Bevorzugt ist ein Winkel der Längsachse des ersten Anschlusskanals bezüglich dem ersten und/ oder zweiten Kanalzweig höchstens 90°, vorzugsweise zwischen 20° und 45°, weiter vorzugsweise 30°.
Weiter bevorzugt sind der erste Anschlusskanal und der zweite Anschlusskanal bezüglich der Längsachse in einer Flucht zueinander angeordnet und ist zwischen den ersten und zweiten Anschlusskanälen zumindest eine Tasche, insbesondere eine ringförmig um die Längsachse ausgebildete Ringkammer, ausbildet. Dies ist besonders einfach zu fertigen. Die Ringkammer verläuft insbesondere mit einer im Wesentlichen konstanten, rechteckigen Querschnittsform (betrachtet im Längsschnitt bezüglich der Längsachse) kreisringförmig um die Längsachse, wobei die betreffenden Rechteckseiten parallel bzw. senkrecht zur Längsachse ausgerichtet sind.
Insbesondere ist die Tasche durch eine Ausnehmung in einem Ventilgehäuse gebildet, in welcher ein Bohrungsträger aufgenommen ist, um eine radial innere Wand der zumindest einen Tasche (abgekürzt: der Tasche) zu bilden, wobei sich die ersten und zweiten Kanalzweige derart durch den Bohrungsträger erstrecken, dass ihre radial äußeren Enden in der radial inneren Wand der Tasche an einem Taschenende auf Seiten des ersten Anschlusskanals münden.
Vorteilhafter Weise ist der Bohrungsträger als ein zum Ventilgehäuse separat ausgebildetes und in der Ausnehmung montiertes Bauteil ausgebildet, welches die ersten und zweiten Kanalzweige, den Umlenkabschnitt und insbesondere einen Teil des ersten Anschlusskanals ausbildet. Somit werden für das Ventil keine komplexen Teile, Gussformen, oder anderweitig kompliziert zu fertigende Freiformflächen benötigt.
Zur besonders einfachen Montage ist im Umlenkabschnitt an einer zum zweiten Anschlusskanal weisenden Seite eine Werkzeugaufnahme ausgebildet.
Bevorzugt bildet eine radial äußere Wand der zumindest einen Tasche an ihrem Taschenende auf Seiten des ersten Anschlusskanals die ersten Umlenkwand, z.B. durch einen schrägen oder konkaven Wandabschnitt.
Weiter bevorzugt erstreckt sich / ragt eine Mündung des ersten Anschlusskanals in der Längsrichtung in die Tasche hinein. D.h., die Mündung des ersten Anschlusskanals ist in der Längsrichtung bezüglich einem ersten Ende der Tasche zur Taschenmitte hin versetzt. In anderen Worten hat der erste Anschlusskanal eine Umfangswand, deren radiale Außenseite an die Tasche angrenzt. Insbesondere ragt die Mündung des ersten Anschlusskanals weiter in Längsrichtung in die Tasche hinein, als eine Mündung des zweiten Anschlusskanals oder des Reservoirs (aus einer anderen/ entgegengesetzten Richtung) in die Tasche hineinragt. Der zweite Anschlusskanal oder das Reservoir kann in Längsrichtung an einem zweiten Ende der Tasche in die Tasche münden. In anderen Worten ausgedrückt, kann eine Mündung des zweiten Anschlusskanals bündig mit einem zweiten Ende der Tasche sein. Das zweite Ende liegt insbesondere dem ersten Ende bzw. der Mündung des ersten Anschlusskanals in Richtung der Längsachse gegenüber. In anderen Worten ausgedrückt kann der Umlenkabschnitt, welcher zwischen dem ersten Anschlusskanal und dem zweiten Anschlusskanal bzw. dem Reservoir angeordnet ist, bezüglich der Längsachse außermittig in der Tasche angeordnet sein.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform verlaufen der erste und der zweite Kanalzweig jeweils spitzwinklig zum ersten Anschlusskanal. Vorzugsweise sind ein dritter Kanalzweig und ein vierter Kanalzweig bereitgestellt, welche die Mündung des ersten Anschlusskanals mit einer radialen Innenwand der Tasche verbinden und zusammen mit den ersten und zweiten Kanalzweigen im Wesentlichen X-förmig angeordnet sind, insbesondere in Bezug auf eine quer zur Längsachse verlaufende (Spiegel-) Ebene im Wesentlichen spiegelbildlich zu den ersten und zweiten Kanalzweigen verlaufen. D.h. die radial äußeren Enden der dritten und vierten Kanalzweige münden in Längsrichtung beabstandet zu den radial äußeren Mündungen der ersten und zweiten Kanalzweige in die Tasche. Man kann auch sagen, dass der dritte und/oder vierte Kanalzweig vollständig auf einer Seite der senkrecht/ quer zur Längsachse verlaufenden Ebene angeordnet ist/sind, und die ersten und zweiten Kanalzweige vollständig auf der anderen Seite dieser Ebene angeordnet sind, wobei der dritte und/oder vierte Kanalzweig bezüglich dieser Ebene bzw. der Längsachse entgegengesetzt geneigt zum ersten bzw. zweiten Kanalzweig verläuft/ verlaufen.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die dritten und vierten Kanalzweige unterschiedlich zu den ersten und zweiten Kanalzweigen ausgebildet sind, insbesondere ihr Winkel bezüglich der Längsachse und/ oder ihr Durchmesser.
Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere zwei Sätze aus den ersten bis zweiten oder ersten bis vierten Kanalzweigen bereitgestellt, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind, wobei jeweils zwei der Kanalzweige einander paarweise in Bezug auf eine Längsebene und/oder die Spiegelebene gegenüberliegen und identisch ausgebildet sind.
Insbesondere mündet der erste und/oder zweite Kanalzweig im Bereich des Umlenkabschnitts in die Tasche. Insbesondere ist der Umlenkabschnitt ein dem ersten Anschlusskanal abgewandtes Ende des Bohrungsträgers. Vorzugsweise sind der erste und der zweite Anschlusskanal bzw. der erste Anschlusskanal und das Reservoir ausschließlich über die Kanalzweige und die Tasche in Fluidaustauschverbindung. Ein Durchmesser des zweiten Anschlusskanals kann größer, insbesondere 1,5 bis 2,5-mal so groß, wie der des ersten Anschlusskanals sein.
Insbesondere ist ein Strömungswiderstand des Ventils gegenüber einer Fluidströmung vom ersten Anschlusskanal zum zweiten Anschlusskanal hin geringer als in die entgegengesetzte Richtung.
Zusammenfassend ist ein solches Ventil zu vielfältigen Anwendungen geeignet, wie z.B. zur Pulsschmierung einer Axialkolbenmaschine, einer Verstellung mit Richtungsabhängigkeit, oder einer allgemeinen richtungsabhängigen Dämpfung. Das Ventil kann kostengünstig, hat keine aufwändigen Freiformflächen oder dergleichen und einfach gefertigt (z.B. über Drehen und Bohren) und montiert werden und ist besonders kostengünstig und robust. Bei der Axialkolbenmaschine bleibt die Füllung der Schwenkwiegentasche länger erhalten, eine Erhöhung der Tragfähigkeit und Robustheit wird erreicht, ein Herausspritzen des Fluides aus der Pulsbohrung in Richtung der Gleitschuhe, der Zylinder, einer Rückzugeinrichtung usw. wird reduziert, sodass eine Strahlkavitations-Erosion an diesen Bauteilen reduziert wird. Insgesamt wird somit die Lebensdauer und Robustheit erhöht. Eine Verlustreduktion und Wirkungsgradsteigerung wird erzielt.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Figuren dargestellt.

1 zeigt eine Axialkolbenmaschine nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ventils nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ventils nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
4 zeigt schematisch eine Schwenkwiege mit einem Ventil nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
5 zeigt eine Strömungssimulation für das Ventil nach der zweiten Ausführungsform.

1 zeigt eine Axialkolbenmaschine 1 nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Sie umfasst ein topfartiges Gehäuse 2, eine das offene Ende des Gehäuses 2 verschließende Anschlussplatte 3, eine Triebwelle 4, eine Zylindertrommel 5, eine Steuerplatte 6, die sich zwischen der Zylindertrommel 5 und der Anschlussplatte 3 befindet und relativ zur Anschlussplatte feststeht, sowie eine in ihrer Neigung bezüglich der Achse der Triebwelle verstellbare Schwenkwiege 7. Die Schwenkwiege 7 kann von einer Position aus, in der sie senkrecht zur Achse der Triebwelle 4 steht, nach zwei Richtungen verschwenkt werden.
Die Triebwelle 4 greift zentriert durch die Zylindertrommel 5 hindurch und ist damit drehfest, aber axial beweglich verbunden und liegt an der Steuerplatte 6 an. In der Zylindertrommel 5 sind mehrere Zylinderbohrungen ausgebildet, in welchen jeweils ein Kolben 8 axial beweglich geführt ist. Die Kolben 8 sind über ein Kugelgelenk 9 mit einem Gleitschuh 10 verbunden, der auf der Schwenkwiege 7 gleitend anliegt. Wird die Zylindertrommel 5 über die Triebwelle 4 angetrieben (Pumpenbetrieb), führen die Kolben 8 in den Zylinderbohrungen eine Hubbewegung aus. Eine Größe des Hubs wird von einer Schwenkstellung der verschwenkbaren Schwenkwiege 7 bzw. von einer Neigung von deren an den Gleitschuhen 10 anliegenden Gleitfläche 11 vorgegeben. Zur Verstellung der Schwenkwiege 7 ist eine Stellvorrichtung 12 vorgesehen.
Für ihre Verschwenkbarkeit besitzt die Schwenkwiege 7 eine teilzylinderische Lagerfläche 13, über die sie in einer teilzylindrischen Lagerschale 14 gelagert ist. Von den jeweils mit Hochdruck beaufschlagten Kolben 8 wird die Schwenkwiege 7 mit großer Kraft in die Lagerschale 14 gedrückt. Zur Entlastung ist zwischen der Schwenkwiege 7 und der Gleitlagerschale 14 eine Druckentlastungskammer 15 ausgebildet. Durch die Kolben 8 und die jeweiligen Kugelgelenke 9 ist jeweils ein Kolbenkanal 16 gebildet (in 1 in einem der Kolben 8 gestrichelt dargestellt) und in der Schwenkwiege 7 ist zumindest ein (hier mehrere) Durchgang 17 gebildet. Wenn die Gleitschuhe 10 sich an einer Position und das Kugelgelenk 9 in einer Stellung befinden, in welcher zumindest einer der Fluidkanäle 16 mit dem zumindest einen Durchgang 17 (in 1 an einer Seite der Schwenkwiege 7 gestrichelt dargestellt) verbunden ist, werden dadurch die Zylinderkammern mit der Druckentlastungskammer 15 verbunden. In dem zumindest einen Durchgang 17 ist ein hier schematisch dargestelltes Ventil 18 (in 1 an einer Seite der Schwenkwiege 7 gestrichelt dargestellt) vorgesehen, welches nachfolgend mit Verweis auf 2 bis 6 genauer erläutert wird.
2 bis 5 zeigen bevorzugte zweite bis vierte Ausführungsformen von Ventilen 18, welche jeweils beispielsweise im Durchgang 17 der Schwenkwiege 7 der Axialkolbenmaschine 1 nach 1 oder anderen Axialkolbenmaschinen oder anderen Anwendungen vorgesehen sein können.
2 zeigt schematisch ein Ventil 18 nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform in einer Einbausituation im Durchgang der Schwenkwiege 7, in einer Situation, in welcher der Kolbenkanal 16 mit dem Durchgang 17 verbunden ist. In dieser Situation wird ein unter Druck stehendes Fluid in der Zylinderkammer in den Durchgang 17 gepresst. Der Durchgang 17 hat einen ersten Anschlusskanal 19, der in der Gleitfläche 11 der Schwenkwiege 7 mündet und in der dargestellten Situation unter dem Gleitschuh 10 liegt, um mit dem Kolbenkanal 16 verbunden zu sein. Der erste Anschlusskanal 19 erstreckt sich schräg zur Gleitfläche 11 in Richtung hin zu der Druckentlastungskammer 15. Innerhalb der Schwenkwiege 7 mündet der erste Anschlusskanal 19 in einer Zweigstelle, wo ein erster Kanalzweig 20 und ein zweiter Kanalzweig 21 aus einander bezüglich einer Längsachse 22 des ersten Anschlusskanals 19 aufeinandertreffen.
Die Kanalzweige 20, 21 fluchten im Bereich der Zweigstelle. Der erste Kanalzweig 20 verläuft gerade bis er in die Druckentlastungskammer 15 mündet. Er verbreitert sich stufenartig zur Druckentlastungskammer 15 hin. Der zweite Kanalzweig 21 macht unmittelbar nach der Zweigstelle einen Knick und erstreckt sich anschließend gerade und mit konstantem Durchmesser, bis er in die Druckentlastungskammer 15 mündet. Ein Winkel zwischen dem ersten Anschlusskanal 19 und dem ersten Kanalzweig 20 ist größer als 90°, sodass die ersten und zweiten Kanalzweige 20, 21 jeweils schräg zur Längsachse 22 verlaufen. Der erste Kanalzweig 20 und ein Teil des zweiten Kanalzweigs 21 bis zum Knick können durch eine erste Bohrung gebildet werden. Der restliche zweite Kanalzweig 21 vom Knick bis zur Druckentlastungskammer 15 kann durch eine zweite Bohrung gebildet werden.
Eine bezüglich des Knicks äußere Kanalinnenfläche im Bereich des Knicks bildet eine erste Umlenkwand 23. Eine dem ersten Anschlusskanal 19 gegenüberliegende Kanalinnenfläche der Zweigstelle bildet eine zweite Umlenkwand 24. Eine Fluidströmung, die aus dem Kolbenkanal 16 durch den ersten Anschlusskanal 19 strömt, wie hier durch die dicken Pfeile gekennzeichnet, trifft in der Zweigstelle auf die zweite Umlenkwand 24 und wird dort in die ersten und zweiten Kanalzweige 210, 21 umgeleitet. Aufgrund der Schräge der Kanalzweige 20, 21 bezüglich der Längsachse 22 strömt das Fluid hauptsächlich zum ersten Kanalzweig 20.
Bewegt sich der Gleitschuh 10 weiter, sodass der Durchgang 17 nicht mehr mit dem Kolbenkanal 16 verbunden ist, kann das Fluid wieder aus der Druckentlastungskammer 15 ausströmen, wie hier durch die dünnen Pfeile dargestellt. Dabei wird die Fluidströmung an der ersten Umlenkwand 23 umgelenkt. An der Zweigstelle treffen Fluidströme aus dem ersten und zweiten Kanalzweig 20, 21 aufeinander (gekennzeichnet durch Punkt in der Zweigstelle), sodass Turbulenzen entstehen und die beiden Fluidströme sich gegenseitig bremsen. Somit entsteht beim Ausströmen des Fluids aus der Druckentlastungskammer 15 ein höherer Strömungswiderstand als in der umgekehrten Richtung.
3 zeigt ein Ventil 18 nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform. Wie in der zweiten Ausführungsform fluchten die ersten und zweiten Kanalzweige 20, 21 miteinander. Der erste Anschlusskanal 19 verläuft im Wesentlichen senkrecht zu den Kanalzweigen 20, 21, sodass der aus dem ersten Anschlusskanal 19 heranströmende Fluidstrom (Darstellung links) sich beim Umlenken an der zweiten Umlenkwand 24 an der Zweigstelle gleichmäßig auf die beiden Kanalzweige 20, 21 verteilt wird. Eine Anordnung des ersten Anschlusskanals 19 und der ersten und zweiten Kanalzweige 20, 21 werden durch eine einzelne erste Bohrung gebildet, welche sich quer durch einen Bohrungsträger 25, hier in Form eines zylindrischen Bolzens bzw. eines Schraubenbolzens, erstreckt.
Der Bohrungsträger 25 ist an seinem dem ersten Anschlusskanal 19 zugewandten Ende in ein Ventilgehäuse 26 (z.B. gebildet durch die Schwenkwiege 7) längs zur Längsachse 22 eingeschraubt. Alternativ kann eine Auskragung mit einem Gewinde wie in 4 vorgesehen sein. Ferner hat der Bohrungsträger 25 an seinem dem ersten Anschlusskanal 19 entgegengesetzten Ende eine Werkzeugaufnahme zur Montage. Der Bohrungsträger 25 hat neben der ersten Bohrung eine quer dazu, in Richtung der Längsachse 22 verlaufende zweite Bohrung, die einen Teil des ersten Anschlusskanals 19 bildet.
Der Bohrungsträger 25 ist in einer im Ventilgehäuse 26 gebildeten Tasche 27 aufgenommen, sodass diese eine um den Bohrungsträger 25 herum verlaufende Ringkammer bildet. Die Kanalzweige 20, 21 münden radial in ein längsseitiges, dem ersten Anschlusskanal 19 zugewandtes Ende der Tasche 27. An diesem Ende ist eine radiale Außenwand der Tasche 27 gegenüber der Mündung der Kanalzweige 20, 21 nach innen hin angeschrägt, um eine erste Umlenkwand 23 zu bilden. An einem der ersten Umlenkwand 23 gegenüberliegenden Ende kann die Tasche 27 mit einem zweiten Anschlusskanal 18 oder einem Reservoir, wie z. B. der Druckentlastungskammer 15 einer Axialkolbenmaschine 1, verbunden sein. Eine Fluidströmung, die aus einem zweiten Anschlusskanal 28 oder einem Reservoir wie z.B. der Druckentlastungskammer 15 in die Tasche 27 strömt (Darstellung rechts), wird durch die erste Umlenkwand 23 in die Kanalzweige 20, 21 umgeleitet, wo die jeweiligen Teilströme aufeinander treffen (durch Punkt gekennzeichnet).
4 zeigt eine besonders bevorzugte vierte Ausführungsform des Ventils, welche sich vom Ventil der 3 hauptsächlich in der Ausgestaltung des Bohrungsträgers 25 unterscheidet. Wie in der Längsschnittansicht erkennbar ist, hat der bolzenartige Bohrungsträger 26 beispielhaft an seinem dem ersten Anschlusskanal 19 abgewandten Ende eine Auskragung, an deren Außenumfang ein Gewinde zum Einschrauben in das Ventilgehäuse 27 ausgebildet ist. In der Auskragung sind ferner Öffnungen ausgebildet, welche einen Teil eines zweiten Anschlusskanals 28 bilden. Alternativ kann auch, wie in 3, ein Gewinde an einem dem ersten Anschlusskanal 19 zugewandten Ende des Bohrungsträgers 25 vorgesehen sein.
Wie in 3 haben der erste Anschlusskanal 19 und der Bohrungsträger 25 die gleiche Längsachse 22. Der erste und zweite Kanalzweig 20, 21 fluchten nicht miteinander, sondern verlaufen jeweils spitzwinklig relativ zum Anschlusskanal 19. Somit liegt die Mündung des ersten Anschlusskanals 19 nicht auf einer Höhe mit einem entsprechenden Ende der Tasche 27, sondern weiter mittig in der Tasche 27.
Ferner bildet der Bohrungsträger 25 einen dritten Kanalzweig 29, der auf den ersten Kanalzweig 20 zu von einer Außenseite des Bohrungsträgers 25 zur Zweigstelle verläuft. Ein vierter Kanalzweig 30, ist im Bohrungsträger 25 derart ausgebildet, dass er auf den zweiten Kanalzweig 21 zu von einer Außenseite des Bohrungsträgers 25 zur Zweigstelle verläuft. Radial außen münden die dritten und vierten Kanalzweige 29, 30 an einem dem Anschlusskanal 19 entgegengesetzten Endbereich der Tasche 27. D.h. die ersten bis vierten Kanalzweite 20, 21, 30 31 sind X-förmig zueinander angeordnet. Die ersten bis vierten Kanalzweige 20, 21, 29, 30 liegen in einer gleichen Längsebene und sind spiegelbildlich zueinander angeordnet. Insbesondere sind der erste und dritte (bzw. der zweite und vierte) Kanalzweig 20, 29 (bzw. 21, 30) in einer Flucht angeordnet und haben den gleichen Durchmesser, sodass sie durch eine einzelne Bohrung angefertigt werden können.
Links ist in 4 ein Fall dargestellt, in welchem Fluid aus dem ersten Anschlusskanal 19 strömt, auf die zweite Umlenkwand 24 trifft und dort nach radial außen, hauptsächlich in die dritten und vierten Kanalzweige 29, 30 umgeleitet wird. Rechts in 4 ist eine umgekehrte Strömungsrichtung dargestellt, wo jeweils ein Teilstrom in die dritten und vierten Kanalzweige 29, 30 nach radial innen geleitet wird. Ein weiterer Teilstrom strömt geradeaus weiter in die Tasche 27 hinein und wird an der ersten Umlenkwand 23 an ihrem Ende auf Seiten des ersten Anschlusskanals 19 umgelenkt, um in die ersten und zweiten Kanalzweige 20, 21 zu strömen. Somit treffen die Teilströme aus den ersten bis vierten Kanalzweigen 20, 21, 29, 30 im Bereich der Zweigstelle aufeinander (durch Punkt dargestellt) und erzeugen Turbulenzen, welche einen Strömungswiderstand erhöhen.
4 zeigt ferner eine Draufsicht auf ein dem ersten Anschlusskanal 19 gegenüberliegendes Ende des Ventils 18. Darin ist erkennbar, dass das Ventil einen zweiten Satz von ersten bis vierten Kanalzweigen 20, 21, 29, 30 und zweiten Anschlusskanälen 28 aufweist, welche jeweils in einer Längsebene um 90° versetzt zu den anhand der Längsschnittdarstellung beschriebenen Kanalzweige 20, 21, 29, 30 und zweiten Anschlusskanälen 28 liegen.
5 veranschaulicht eine Wirkungsweise des Ventils 19 eine Strömungsmessung einer Fluidströmung durch das Ventil 18 nach 4. Links ist eine Strömung ausgehend vom ersten Anschlusskanal 19 erkennbar und rechts eine Strömung aus einem dem zweiten Anschlusskanal 28. Eine Strömungsgeschwindigkeit ist anhand einer Punktedichte (bzw. Pfeildichte) dargestellt. Links ist erkennbar, dass die Strömungsgeschwindigkeit durch das Ventil 18 hoch ist, während sie rechts demgegenüber stark verringert ist.
Dies ist auch aus dem dargestellten Diagramm ersichtlich. Dessen Abszisse bezeichnet einen Druck in bar, welcher am ersten bzw. zweiten Anschlusskanal 19, 28 anliegt, und dessen Ordinate bezeichnet eine Reduktion eines Durchflusses (Durchflussvolumen bzw. Strömungsgeschwindigkeit) einer Strömung ausgehend von dem zweiten Anschlusskanal 28 (in Sperrrichtung bzw. Strömungsreduktionsrichtung) relativ zu einer Strömung ausgehend von dem ersten Anschlusskanal 19 (in Durchlassrichtung) in Prozent. Es ist erkennbar, dass insbesondere bei hohen Drücken, wie z.B. bei einer Axialkolbenmaschine, kann ein Durchfluss in Sperrrichtung bzw. Strömungsreduktionsrichtung um ca. 60% relativ zu einer Strömung in Durchlassrichtung reduziert werden.
Bezugszeichenliste

1: Axialkolbenmaschine
2: Gehäuse
3: Anschlussplatte
4: Triebwelle
5: Zylindertrommel
6: Steuerplatte
7: Schwenkwiege
8: Kolben
9: Kugelgelenk
10: Gleitschuh
11: Gleitfläche
12: Stellvorrichtung
13: Lagerfläche
14: Lagerschale
15: Druckentlastungskamme
16: Kolbenkanal
17: Durchgang
18: Ventil
19: Anschlusskanal
20: Erster Kanalzweig
21: Zweiter Kanalzweig
22: Längsachse
23: Erste Umlenkwand
24: Zweite Umlenkwand
25: Bohrungsträger
26: Ventilgehäuse
27: Tasche
28: Zweiter Anschlusskanal
29: Dritter Kanalzweig
30: Vierter Kanalzweig

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0675286 B1 [0002]
DE 3724285 C2 [0002]
DE 102015226437 A1 [0002]

Claims

Axialkolbenmaschine (1) der Schwenkscheibenbauart mit einer Schwenkwiege (7), die eine teilzylindrische Lagerfläche (13) aufweist, und einem Wiegenlager, das eine teilzylindrische Lagerschale (14) zur Aufnahme der zylindrischen Lagerfläche (13) aufweist, wobei zwischen der Schwenkwiege (7) und dem Wiegenlager zumindest eine Druckentlastungskammer (15) ausgebildet ist, welche über einen durch die Schwenkwiege (7) gebildeten Durchgang (17) mit einer Fluidquelle verbunden oder verbindbar ist, wobei der Durchgang (17) ein Ventil (18) aufweist, das in einer Befüllungsrichtung einen ersten Strömungswiderstand hat und in einer Entleerungsrichtung einen zweiten Strömungswiderstand hat, der größer als der erste Strömungswiderstand ist.
Ventil (18) mit einem ersten Anschlusskanal (19) sowie einem zweiten Anschlusskanal (28) oder einem Reservoir (15), welcher bzw. welches dem ersten Anschlusskanal (19) im Wesentlichen gegenüberliegt und damit durch zumindest einen ersten und einen zweiten Kanalzweig (29, 30) verbunden ist, die einander bezüglich einer Längsachse (22) des ersten Anschlusskanals (19) gegenüberliegen und jeweils radial oder schräg bezüglich der Längsachse (22) verlaufen, um im Bereich einer Mündung des ersten Anschlusskanals (19) aufeinanderzutreffen, zumindest einer ersten Umlenkwand (23), welche radial außen bezüglich der Längsachse (22) des ersten Anschlusskanals (19) in zumindest einem der Kanalzweige (29, 30) oder angrenzend an eine radial äußere Mündung von zumindest einem der Kanalzweige (29, 30) derart ausbildet ist, dass eine Druckfluidströmung, welche aus dem zweiten Anschlusskanal (28) oder dem Reservoir (15) heranströmt, durch die erste Umlenkwand (23) zu der Mündung des ersten Anschlusskanals (19) hin umlenkt wird, und einer zweiten Umlenkwand (24), welcher der Mündung des ersten Anschlusskanals (19) gegenüberliegend durch einen Umlenkabschnitt gebildet wird, welcher zwischen dem ersten Anschlusskanal (19) und dem zweiten Anschlusskanal (28) bzw. dem Reservoir (15) derart angeordnet ist, dass ein direkter Strömungspfad dazwischen in Richtung der Längsachse (22) versperrt ist, sodass eine Druckfluidströmung, welche aus dem ersten Anschlusskanal (19) heranströmt, durch die zweite Umlenkwand (24) nach radial außen bezogen auf die Längsachse (22) des ersten Anschlusskanals (19) umgelenkt wird.
Ventil (18) nach Anspruch 2, wobei sämtliche Komponenten des Ventils (18) im Wesentlichen starr ausgebildet und relativ zueinander unbeweglich verbunden sind.
Ventil (18) nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei ein Winkel der Längsachse des ersten Anschlusskanals (19) bezüglich dem ersten und/ oder zweiten Kanalzweig (29, 30) höchstens 90°, vorzugsweise zwischen 20° und 45°, weiter vorzugsweise 30° beträgt.
Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der erste Anschlusskanal (19) und der zweite Anschlusskanal (28) bezüglich der Längsachse (22) in einer Flucht zueinander angeordnet sind und zwischen den ersten und zweiten Anschlusskanälen (19, 28) zumindest eine Tasche (27), insbesondere eine ringförmig um die Längsachse (22) ausgebildete Ringkammer, ausbildet.
Ventil nach Anspruch 5, wobei die Tasche (27) durch eine Ausnehmung in einem Ventilgehäuse (26) gebildet ist, in welcher ein Bohrungsträger (25) aufgenommen ist, um eine radial innere Wand der zumindest einen Tasche (27) zu bilden, wobei sich die ersten und zweiten Kanalzweige (20, 21) derart durch den Bohrungsträger (25) erstrecken, dass ihre radial äußeren Enden in der radial inneren Wand der zumindest einen Tasche (27) an einem Taschenende auf Seiten des ersten Anschlusskanals (19) münden.
Ventil nach Anspruch 6, wobei der Bohrungsträger (25) als ein zum Ventilgehäuse (26) separat ausgebildetes und in der Ausnehmung montiertes Bauteil ausgebildet ist, welches die ersten und zweiten Kanalzweige (20, 21), den Umlenkabschnitt und insbesondere einen Teil des ersten Anschlusskanals (19) ausbildet.
Ventil nach einem der Ansprüche 6 und 7, wobei eine radial äußere Wand der zumindest einen Tasche (27) an ihrem Taschenende auf Seiten des ersten Anschlusskanals (19) die ersten Umlenkwand (23) bildet.
Ventil (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 8, wobei der erste Anschlusskanal (19) in der Längsrichtung (22) in die zumindest eine Tasche (27) hineinragt.
Ventil (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 9, wobei der erste und der zweite Kanalzweig (20, 21) jeweils spitzwinklig zum ersten Anschlusskanal (19) verlaufen und vorzugsweise ein dritter Kanalzweig (29) und ein vierter Kanalzweig (30) bereitgestellt sind, welche die Mündung des ersten Anschlusskanals (19) mit einer radialen Innenwand der Tasche (27) verbinden und zusammen mit den ersten und zweiten Kanalzweigen (20, 21) im Wesentlichen X-förmig angeordnet sind, insbesondere in Bezug auf eine quer zur Längsachse (22) verlaufende Ebene im Wesentlichen spiegelbildlich zu den ersten und zweiten Kanalzweigen (20, 21) verlaufen.