DE1528544A1 - Hydraulische Axialkolbenmaschine mit dreheinstellbarer Steuerscheibe - Google Patents

Description

•_w · ν V/

SPERRY RAND CORPORATION
NEW YORK

Hydraulische Axialkolbenmaschine mit dreheinstellbarer Steuerscheibe.

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulische Axialkolbenmascnine, deren zur treibenden bzw. getriebenen Welle geneigte, rotierende Zylindertrommel mit ihrem stirnseitig ausmündenden Anschlusskanälen nacheinander die bogenförmige Flüssigkeitseinlass- und -auslassöffnung einer Steuerscheibe übergleitet, die unter dem Einfluss eines bei einem überdruck der Hochdruckflüssigkeit ansprechenden Steuerorgans mittels eines Verstellantriebs in einem bestimmten WinkelDereich dreheinstelloar ist.

Eine solche Axialkolbenmaschine arbeitet mit veränderlicher Verdrängung, deren Grosse von der jeweiligen Einstellung der Steuerscheibe abhängt und die gegenüber anderen Möglichkeiten zur Verwirklichung einer veränderlichen Verdrängung den Vorteil bietet, dass sie mit verhältnismässig einfachen mechanischen Mitteln eingerichtet werden kann. Es besteht dabei jedoch die Gefahr, dass einzelne Kolben auf einem Teil inres Saughubes leer arbeiten und dass andere Kolben auf einem Teil ihres Förderhubes in einen Leitungsweg fördern, der durch eine Veränderung im Auslassverhältniβ geschlossen worden ist. Im erstgenannten Fall entsteht eine Kavitationswirkung, im zweiten Fall ein pulsierender BruGk. Beide Erscheinungen sind nachteilig und sollten vermieden werden.

Die Erfindung überwindet die erwähnten nachteiligen Erscheinungen dadurch, dass die die bodenförmlgen Schlitze der Steuerscheibe trennenden Stege in Umfangsrichtung kurzer bemessen sind als es der Weite der stirnseitig ausmündenden AnBohluaskanü!» der Zylindertrommel in Umfang er ichtung entspricht. Bs besteht dabei die Gewähr, daae die jeweils in dem kritiaohen Überfiugebereioh bad ORiGiNAt 009829/02Ot

528544

zwi s ο lien Saug- und Druckiiub befindlichen Kolben stets mit wenigstens einem der Anscnlusskanäle in Verbindung bleiben und im kritisoxien Punkt mit beiden Anschlusskanälen in Verbindung stehen.

Damit der übergang von dem Saughub zum Druckhub möglichst sanft erfolgt, empfiehlt die Erfindung in ihrer weiteren Ausbildung, dass die Stege zwischen den Schlitzen der Steuerscheibe und die stirnseitig ausmündenden Anschlusskanäle der Zylindertrommel in Umfangsrichtung durch gleichartige Konturen begrenzt sind. Das kann mit besonderem Vorteil in der Weise verwirklicnt werden, dass die Stege und die stirnseitig ausmündenden Anschlusskanäle der Zylindertrommel in Umfangsricntung durch nach aussen gewölbte Konturen begrenzt sind.

BAD ORIGINAL

009829/0209

Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4
Fig.	5
Fig.	6
Fig.	7
Fig.	8

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel im Rahmen der gesamten Axialkolbenmaschinen an Hand der Zeichnungen beschrieben; es zeigt:

eine Ansicht im Längsschnitt

eine Endansicht, teilweise im Schnitt,

eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 5-3 der Fig. 1;

eine Ansicht im Schnitt nach Linie 4-4 der Fig.1; eine Ansicht im Schnitt nach Linie 5-5 der Fig.1; eine Ansicht im Schnitt nach Linie 6-6 der Fig.1; eine Ansicht im Schnitt nach Linie 7-7 der Fig.1;

eine Teilansicht im Schnitt nach Linie 8-8 der Fig.1;

Fig. 9 eine Ansicht im S'chnitt nach Linie 9-9 der Fig.45

Fig. 10 eine Ansicht im Schnitt nach Linie 10-10 der Fig.4;

Fig. 11 eine Teilansicht im Schnitt nach Linie 11-11 der Fig.3;

Fig. 12 eine Teilansicht im Schnitt nach Linie 12-12 nach Fig.35

Fig. 13 ein Verdrängungsdiagramm, welches das Phasenverhältnis der Steuerscheibenöffnungen und der sich in der Zylindertrommel hin- und herbewegenden Kolben bei in ihrer Stellung für maximale Verdrängung befindlicher Steuerscheibe darstellt;

Fig. 14 ein Verdrängungsdiagramm, ähnlich dem in Fig. 14, wobei jedoch die Steuerscheibe aus ihrer Stellung maximaler Verdrängung um 45 verdreht ist;

Fig. 15 ein Verdrängungsdiagramm den in Fig. 14 und 15 dargestellten, wobei jedoch die Steuerscheibe aus ihrer Stellung maximaler Verdrängung um 90 in die Stellung gedreht ist, in der keine Verdrängung erfolgt.

In Fig. 1 ist eine Axialkolbenmaschine gezeigt, die allgemein mit bezeichnet ist, und ein aus zwei Abschnitten 12 und 14 bestehendes Gehäuse aufweist, innerhalb welchem eine umlaufende Pumpeinrichtung an sich bekannter Art mit festem Neigungswinkel und axialen Kolben angeordnet ist und ferner ein Kopfstück 16 besitzt,

09829/02 09 '_BAD original

das am Gehäuseabschnitt 14 angebracht ist, und in der drehbare Druckmittelverteilungselemente zur Veränderung der Verdrängung der Maschine angeordnet sind.

Der üehäuseabschnitt 12, von dem sich ein Teil teleskopisch in einen ausgehöhlten Teil 13 des Gehäuseabschnittes 14 erstreckt, ist mit Lagern 18 und 20 versehen, durch die eine Hauptantriebswelle 22 gelagert ist, welche sich aus dem Gehäuseabschnitt 12 heraus erstreckt, wobei ein Lecken an der Welle durch eine geeignete Dichtung 24 verhindert wird. Die Antriebswelle 22 trägt einen Antriebsflansch bzw. eine Schubplatte 26, welche eine Anzahl Schubstangenpfannen 28 trägt, an die Schubstangen 30 angelenkt sind, von denen eine gezeigt ist, und die Kolben 32 tragen, welche an ihren entgegengesetzten Enden mittels Kugelgelenken angelenkt sind.

Die Kolben 52 sind in Zylinderbohrungen 34 hin- und herbeweglich, welche in einer Zylindertrommel 36 vorgesehen sind, die in einen Hohlraum 37 des Gehäuseabschnitts I4 hineinragt und geringfügig aus dem Hohlraum 37 vorsteht. Die Zylindertrommel 36 ist auf Lagern 39 drehbar, die auf einer Achse bzw. einem Zylinderlagerzapfen 38 angeordnet sind. Die Zylindertrommel 36 wird synchron mit der Antriebswelle 22 mittels einer Gelenkwelle 40 mit nicht gezeigten Universalgelenken angetrieben. Jede Zylinderbohrung ist mit einer eigenen nierenförmigen Öffnung 42 versehen, die in Fig. 6 gezeigt ist, und zu einer Steuerventilfläche 43 der Zylindertrommel offen ist.

Die dargestellte Vorrichtung ist mit neun Zylindern und Kolben versehen und hat daher neun Zylinderöffnungen, die zur Zylindertrommelfläche 43 offen ist.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, erstreckt sich der linke Endteil des Gehäuseabschnitts 14 unter einem Winkel zu den übrigen Gehäuseabschnitten, so daß, wenn das Kopfstück 16 am Gehäuseabschnitt

009829/0209 bad original

in der dargestellten Weise angeordnet ist, di.e Drehachse der Zylindertrommel 36 mit Bezug auf die Achse der Schubplatte 26 geneigt ist. Das nachstehend näher beschriebene Kopfstück \6 weist eine Steuerventilplatte mit Einlaß- und AusLaßöffnungen auf, gegen welche die Fläche 43 der Zylindertrommel 56 sich dreht, wobei der relative Neigungswinkel zwischen der Zylindertrommel und der Schubplatt unverändert bleibt.

Das in Fig. 1 gezeigte Kopfstück 16 weist einen Lagerblock 44 (Fig. 2 und 3) und eine innere Druckplatte 46 (Fig. 6 und 7) auf, zwischen welcher ein Abstandsring 40 angeordnet ist. Der Abstandsring 49 umschließt eine flügelbetätigte Steuerscheibe (Fig. 4 und 5)· Der Block 44j der Abstandsring 40 und die Druckplatte 46 der Anordnung werden durch eine Anzahl Bolzen 52 zusammen- und gegen eine ebene Anbaufläche am offenen Ende des hohlen Gehäuseabschnitts 14 gehalten} diese Bolzen erstrecken sich vom Lagerblock 44 durch den Abstandring 48 und die Druokplatte 46 in den Gehäuseabschnitt 14· Die richtige relative Ausfluchtung zwischen dem Lagerblock 44» der Abstandsplatte, der Druckplatte 46 und dem Gehäuseabsehnitt I4 wird durch zwei axial angeordnete Stifte 55 und zwei relativ längere axial angeordnete Stifte 55, wie in Fig. 3, 4 und 5 gezeigt, aufrechterhalten. Die Anordnung der Stifte ist am besten aus Fig. 8 ersichtlich.

Im Block 44 sind, wie Fig. 2 zeigt, nach außen führende Einlaß- und Auslaßöffnungen 54 und 56 vorgesehen, weiche Einlaß- und Auslaßkanäle 58 und 60 bilden, die mit getrennten bogenförmigen Einlaß- und Auslaßöffnungen 62 und 64 an ihrem Ende ausgebildet sind und zu einer ebenen Fläche 66 des Blocke 44 offen sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist. I_m Block 44 ist ferner ein auf Druck ansprechendes Hilfsventil 6ö (Fig 2) angeordnet, das durch einen Zweigkanal JQ ait dem AuslaßkanaL 60 der Maschine in Verbindung steht, und das ferner dazu dient, bei einem bestimmten Auelaßdruck die Auslaß- oder Hochdruckeeite der Maschine mit der

BAD ORIGIN**-

Steuerscheibe 50 zu deren Betätigung au verbinden.

Wie Fig. 4 und 5 zeigen, enthält der Abstandring 48 eine durchgehende Axialbohrung J2 und liegt mit seinen Flächen 74 und 'J6 an der Fläche 66 des Blocks 44 bzw. an der Fläche JB der Innendruckplatte 46 an. Dichtungsringe 79 und 81 dienen zur Abdichtung zwischen dem Block 44 und dem Abstandring sowie zwischen dem Abstandring und der Druckplatte, während ein Dichtungsring 83 zur Abdichtung zwischen dem Gehäuseabschnitt 14 und der Druckplatte 46 vorgesehen ist.

Die Steuerscheibe 50 ist drehbar innerhalb der Bohrung J2 des Abstandrings 48 auf der Zylindertrommelwelle bzw. auf dem Lagerzapfen 38 angeordnet, wobei in der Steuerscheibe $0 eine durchgehende Axialbohrung 80 vorgesehen ist, durch welche sich der Lagerzapfen 38, der im Block 44 innerhalb einer Buchse 85 gelagert ist, in die Zylindertrommel 36 erstreckt. Die Zylindertrommelwelle bzw. der Lagerzapfen 38 hat daher zwei Aufgaben, d.h. er dient einmal als Lagerzapfen zur drehbaren Lagerung der Steuerscheibe 50 und ferner als Lagerzapfen für die Lager 39» auf denen sich die Zylindertrommel dreht.

Da der Durchmesser der Steuerscheibe 50 kleiner ist als der Durchmesser der Abstandringbohrung 72, besteht ein Spielraum zwischen dem Umfang der Steuerscheibe 50» der mit 84 bezeichnet ist, und der Abstandring 72. Dieser Spielraum wird nachstehend als Druckkammer bezeichnet. Die Abstandsringbohrung 72 bildeteine Laufbahn für die äußeren Enden von zwei Flügeln 86 und 87, die einen Abstand von 180 voneinander haben und in im wesentlichen radialen Schlitzen 88 und 89 der Steuerscheibe 50 angeordnet sind. Die Umfangaflache 84 der Steuerscheibe $Q bildet eine Laufbahn für zwei Flügel 90 und 911 die in Abs band von 180° voneinander angeordnet aind und sich in im wesentlichen radialen Schlitzen 92 und 93 befinden, welche in dem Abstandring 48 vorgesehen sind (Fig. 4, 5 und 6).

BAD

009829/0209

Die Flüge] 86 und 87 sind elastisch in Auflage auf der Flügelbahn 72 der Abstandringbohrung vorbelastet und die Flügel 90 und 91 in Auflage auf der Umfangsflache 84 der Steuerscheibe 50, für welchen Zweck gesonderte Blattfedern vorgesehen sind, die alle mit 94 bezeichnet sind; die Flügel sind mit Aussparungen 96 für die Federn ausgebildet, wie sich aus Fig. 9 ergibt. Außerdem weist, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, jeder Flügel schlitz einen zugeordneten winkeligen Kanal auf, der dazu dient, die Hochdruckseite der Ventilplattenarbeitskammer 82 mit den inneren Enden der Flügel zu verbinden, so daß der Strömungsmitteldruck die Abstandringflügel nach außen gegen den Außenumfang 84 der Steuerscheibe 50 drückt und die äußeren Enden der Flügel in Auflage auf der Abstandringbohrung 72. Die winkeligen Kanäle der Flügelschlitze in dem Abstandring 40 sind mit 98 bezeichnet, während die winkeligen Kanäle der Flügelschlitze in der drehbaren Steuerscheibe 50 mit 100 bezeichnet sind.

Das Druckmittel aus dem Auslaßkanal 60 wird zur Ventil-Druckkammer 82 unter der Steuerung des Steuerorgans 68 zur Drehung der Steuerscheibe 50 sowie zu den inneren Enden der Flügel geleitet, um diese gegen ihre Flügelbahnen zu drücken. Wenn das Steuerorgan 68 nach links gedruckt wird, wird der Druckkanal 70, der mit dem Auslaßkanal 60 verbunden ist, mit einem Druckzufuhrkanal 102 verbunden (der in Fig. 2 mit gestrichelten Linien gezeichnet ist), welch letzterer von der Längsbohrung IO4 ausgeht. Das Druckmittel aus der Austrittsseite der Maschine, das aus dem Kanal 70 zur Bohrung 104 und zum Kanal 102 geleitet wird, wird dann durch Druckzufuhr-Abzweigquerkanäle 106 und 108 (Fig. 2 und 3) zur Druckkammer 82 an diametral entgegengesetzte Eintrittsstellen geleitet, wobei sich jede Eintrittsstelle zwischen einem nicht drehbaren Flügel und einem mit der Steuerscheibe frei drehbaren Flügel befindet. Die Flügel sind in Fig. 3 zur Darstellung ihres Lagerverhältnisses mit strichpunktierten Linien gezeichnet.

009829/0209

Uia S1 euerncbeib·:- ¹K' ±rl iij dan (Η'ί'ηπϋί pph-funvorh« J Ulis für maximale- ?f j-dnin/mif, dan Jn Fig. 4 U-i'j'' L¹ / ^f'"-eigt jet, durch ( ine 'j'oj-i-j-n;;i>:d(vj- 110 (,Fig. i) bf-:l.n"le1-, die iu krei nföri'ii g<T-n j-u.r-i;rhw!un_:'"'.:-). cd cn- ^u) < η aü^cordne- Ji-t_f "^roi; ti f iji.ij π ich fdiit; i η of; ρ ;Ho -:i ;"]>c :; !--f; ^r;0 befindet und j« 3 i ii/ l^zci chij>. 1 i;;f_} V'U'l die am:';ii., ivtJ o]jp mit 114 l)ef-'-:J ':ljJi'f1. "!.'."1. Jm hafn:rhlo<-h ri.vpeseh'in i fr! » Mi*·. euige{:i--iii^r(iS(ii:~A(-n ]?ιά(>: df-, j.· Yortij ghbI tdtr 110 Bina ir- V> ■.■i;iil:i.'T-nn(--3bohrmif,Oii iii. hnrj'xh) nr-h und du der 'Ί oue rs ehe ■!.(- (;ä3!f;'-l,f-ti.e1-. wie mit (^viru < ■)■<■! ten Linien in Fig. 5 und -Ι f.o:;f--j;.. 1. und iinrnli die Im. .-::.Ui;r;r,:i i ί em 11b ujid 110

Li-r- vo]j flor Auntri ttsBei ic 60 rim J^ji.-.cIujm- ;:,mt iu-uckkammei" t·;.¹ / <^:-.i eil frtf.· ] i ucl.inittf'l bf;auJ nchlaf-i, <ii^i: i'm-ta\.eliimiti! JJügn] •jhd die inii. dm· '.-'tGuersohfiibe i i-gj drehbartii Flügel, wobei bei f-iiiein eingcrt'F.· 1 ten Druck, der diircli dtu Vj derüi and der ToreionK-J oder 110 bußtiiamt wird, feine rofsuj ti nrRndc Kraft erzeugt wird, 'i'ircli die aio L'teuerscheibe 5⁽⁾ ^^Ji (-in^ neue Lage gedreht wird. Wenn der F.! lißsißla-i tsdruck zunimmt, dreht sich die Eteuerscheibe i.Tj neue Stallungen zur Herabsetzung der Verdrängung "der Pumpe biß zu S^O Verdrehung der Steuerscheibe. Es iüt dies die Stellung, bei welcher keine Verdrängung erfolgt. Wenn der Druck abnimmt, drf-ht die 'j orcionsf eder die Steuerscheibe für eine Zunahme der Verdrängung zurück«

B(-:i der dargestellten Maschine wird sua* Verringerung der Verdrängung di '■-· Steuerscheibe ^fj0 in der gleichen Richtung wie cie r.ylindertrommel gedreht, d.h. geecihon in Fig. ^l> im Uhr^eigerainn und ge.nehen in Fig. 4 im Gegem;c-igersinn, Λ ms Fig· 4 ist er» i?;i clitl ich, daß, wenn" "si oh die Cte\j'?rr;K.heibc 'U) dreht, dip j'lügol« ;-.v.-ii;chenräu)/i(; in fer Druckkammer 82 auii-ohen dt2- Flügeln b'i und 91 und :;vn:5chf-n den Flügeln B7 "nd 90 Bioh vorengen, j f-r; /Hin den sich verengenden Flügel iiwiiichenr-äuitipn verdrängte !»ruckmittel wird in das Innere des GeJiäuBeKbnchiii tts 14, nämlich in den hohlen- Teil 37 desselben,■ verdrängt, in welchem sich die Zylindertrommel dreht, für -welchen iJweck. srri diametral ange-

009829/0209 ^BAD ORIGINAL

ordnete Öffnungen 119 und 121 vorgesehen sind, (Fix;. 4) die sich vom Umfang der Steuerscheibe 50 zur Ausnehmung oder Nut II.!, in welcher die Torsionsfeder angeordnet ist, und von dieser über eine Anzahl Bohrungen 123 in kreisförmiger Anordnung, welche sich vom Grund der nut 112 zu der der Druckplatte 46 benachbarten Steuerscheibe erstrecken. Die Druckplatte 46 ist mit einer mittigen Axialbohrung 125 versehen, in welche sich das äußere Ende der Zylindertrommel zur Drehung gegen die Steuerscheibe J6 erstreckt, wobei der Durchmesser der Bohrung \2^!] größer ist als der Durchmesser der Zylindertrommel, so daß ein Raum oder eine Kammer 127 zwischen dem Umfang der Zylindertrommel und der Bohrung 125 vorhanden ist, mit welcher die zur Steuerscheibe J6 offenen Bohrungen 125 ausgefluchtet sind und welche zum Innern des Gehäuses offen ist.

Im Gehäuseabschnitt I4 ist eine Ablaufleitung 129 vorgesehen, welche vom Innern des Gehäuses nach außen führt und welche in der üblichen Weise mit einer DruckmittelqueLle zurückverbunden werden kann. Bei besonderen Anwendungsformen und in den Fällen, in welchen es beschränkte Raumverhältnisse unzweckmäßig machen, einen äußeren Ablauf zu verwenden, kann die Ablaufleitung 129 mit einem Stopfen versehen werden. Das Innere des Gehäuses ist in diesem Fall zur Eintrittsseite der Vorrichtung zurückverbunden und wird ferner auf einem geregelten Druck gehalten, der über dem Eintrittsdruck liegt, für welchen Zweck ein Ablauf- und Gehäusedruckregelventil 131 vorgesehen ist, das in einer Stufenbohrung 133 des Ventilblocks 44> wie in Fig. 11 gezeigt, verschiebbar ist. Das obere Ende der Bohrung 133 ist zur Torsionsfederkammer II4 offen, die mit dem Inneren des Gehäuses verbunden ist, und das Ventil 13I ist durch eine Feder 135 elastisch in die gezeigte Schließstellung belastet. In der gezeigten Stellung des Ventile ist das obere Ende der Bohrung 133 und damit das Innere des Gehäuses von einer Verbindung mit einem winkligen Kanal 137 abgeschlossen, der mit der Bohrung unterhalb des Kolbens verbunden iit und der unmittelbar zum

BAD OBSGSNAt

000829/0208

Einlaßkanal 58 im Lagerblock führt. Ein. Stopfen 139 verschließt das untere Ende der Bohrung 133 undhält die Feder 135 in Anlage gegen die Unterseite des Ventils 131· Das Venbil 13I ist daher an seiner Unterseite dem Eintrittsdruck und an seiner Oberseite dem Gehäusedruck ausgesetzt, Wenn der Gehäusedruck den Eintrittsdruck um einen Betrag überschreitet, der durch die Belastung durch die Feder 135 bestimmt wird, wird jlas Ventil 13I nach unten gedrückt, so daß das Innere des Gehäuses mit dem Eintrittskanal 58 über die Torsionsfederkammer'114» die Bohrung 133 und den Winkelkanal 137 verbunden wird, Selbst wenn das Gehäuse nach außen abgeleitet ist, kann das Ventil TJ1 als 'Sicherheitsvorrichtung für den Fall verwendet werden, daß die äußere Ableitung aus irgendeinem Grunde nicht einwandfrei arbeitet.

Zur Ableitung leckenden Druckmittels am Mittelteil der Steuerscheibe 50 um die Zylindertrommelwelle bzw. den Lagerzapfen 38 herum zum Inneren des Gehäuses sind eine Anzahl Axialbohrungen in kreisförmiger Anordnung unmittelbar benachbart der mittigen Bohrung der Steuerscheibe vorgesehen, durch welche sich der Lagerzapfen .38 erstreckt und welche sich mit einer Aussenkung der Steuerscheibe überdeckt, welche Aussenkung durch eine Anzahl Winkelkanäle 145 (EIg. 12) mit der Nut 112 der Steuerscheibe verbunden ist, in der ein Teil der Torsionsfeder angeordnet ist. Wie erwähnt, ist die Nut oder Torsionsfeder-Kammer 112 mit dem Innern des Gehäuseabschnitts I4 verbunden.

Zum Zweck der anfänglichen Einstellung der Steuerscheibe 50 in die Stellung für volle Verdrängung und ferner zur Begrenzung der Drehung der Steuerscheibe auf 90ist diese so ausgespart, daß zwei diametral entgegengesetzte, sich bogenförmig erstreckende Schlitze 120 und 122 (Fig. 5 und 6) vorhanden sind, in die sich die überstehenden Enden von zwei Begrenzungsstiften 124 und 126 erstrecken, die in Bohrungen 128 und 13O in der Druckplatte 46 (Fig. 6 und 10) angeordnet sind. Der Stift I24 liegt, gesehen in Fig. 5» an der einen Endwand des Schlitzes 120 an, während der Stift 126 an dtr eint» Endwand, des Sohlitae· 122 anliegt,

• BAD

0ΟΙΙ297ΟΪΟΙ

5-28544

um, die Steuerscheibe 50 anfänglich-in ein« elastisch belastete Stellung für volle Verdrängung einsjustol,] en, Wenn Druokmi ttel zur Steuerkammer 82 geleitet wird und ausreichender ;|teuerdrucl· vorhanden ist, /wird .der Widerstand der Torsionsfeder 110 überwunden und die ο tellerscheibe im UegenKeigersinn, freshen in r'if\4$ gedreht. Die ti-chlitze 1i^J.O und ti;?. Kind In ihrer Län/ve so" οαν'.(:Ί:,ρι·!>, daß, wenn die Steuerscheibe in eine Blelluiuc gedreht wii-d, j η der .der Stift 124 an der entgr-frmigoGt'tKipn Endwand dec !Sch] itsfc« 120 anliegt und der Stift 126 an der ent.f-regengesetEten bidw&nd des. Schlitzes 122, die Steuerscheibe JiU um 90 gedreht v.ordun is

Was die Öffnung en der Stßuernohuahe 5^ und deren WnciiBoi -besi ohungen mit den )ilocköffnunger und den %] indertrotm; el öfi nungnn betrifft, sind zwei entgegeii/mpetzte Logf-nförmige (:.fj'nuij/.'Gn vorgesehen, und av.-'cir eine Eintritt soff nung 1f32 und eine Au.·-: tritt ε-öffnung 134 in der ßteuerscheibe 50, die sich in AchBrJclitung durch diese.von deren einen Fläche, welche dichtend gegen die Steuerscheibenfläche 1J6 anliegt, zu deren entgegengesetzten Fläche 1J8 erstrecken,, welche dichtend gegen die umlaufende Zylindertrommel.!'lache 43 anliegt. Wie in Fig. 5 gezeigt, sind, die Einlaßöffnung 132 und die üuslaßöffnung 134 auf der der-Zalindertrommel zugekehrten Seite 138 an ihren entgegengesetzten Enden mit Einbuchtungen I40 und 142 versehen.

In Fig. 3 und 4 befinden sich in den gezeigten relativen Stellungen des Lage'rbloeks 44 und der Steuerscheibe 5O die Einlaßöffnung 62 an der Fläche 66 des Blocks 44 in Überdeckung mit dem unteren Teil der Einlaßöffnung 132 in der Fläche "136 der Steuerscheibe ^l)Q und übergreift die.Einlaßöffnung 132. Die Auslaßöffnung 64 in der Fläche 66 des Blocks 44 befindet sich in Überdeckun_f'c mit dem oberen Teil der Auslaßöffnung/134 iⁿ der 'Steuerscheibenflache 136. Hierbei ist zu erwähnen," daß die Einlaß- un"d Aiißiaßöffnungen 62 und 64 im Block 44 in ihrer bogenförmigen Länge viel kürzer 'sind"als'die Einlaß-'und Auklaßöffriungen" 152 und ^:1^:34 der Steuerscheibe 'i?ö.,-' Die "EihlaB- und' 'AuslaTaof fnuftgen"62^r-und^> 64· können

BAD ORJGINAU

0098 29/

η tu \

in ihrer bogenförmigen Länge relativ zur Länge der Einlaß- und Auslaßöffnungen 132 und 134 der Steuerscheibe 50 so bemessen werden, daß eine Drehung der Steuerscheibe um 90 immer noch eine vollständige Überdeckung der Blockeinlaß- und Auslaßöffnung mit der benachbart angeordneten Ein- bzw. Auslaßöffnung der Steuerscheibe ergibt.

Zur leichteren Verständlichkeit der Arbeitsweise der Maschine sind die Zylinderöffnungen 42 der Zylindertrommel 36» wie in Fig. 6 gezeigt, zusätzlich mit den Ziffern 1 - 9 versehen, die zur Bezeichnung jedes der Kolben innerhalb der Zylinderbohrungen der Zylindertrommel hinsichtlich ihrer Hubstellung relativ zu den benachbarten Ein- und Auslaßöffnungen der umlaufenden Steuerscheibe 50 dienen, wobei angenommen ist, daß sich die Zylindertrommel in der in Fig. 6 gezeigten Stellung im Stillstand befindet. Es wird ferner auf die Strömungsverdrängungsdiagramme der Fig. 14"., 15 und 16 verwiesen, welche das Öffnungsphasenverhältnis der Steuerscheibe 50 und der Zylindertrommel 36 in verschiedenen Stellungen.der Steuerscheibe darstellen.

Jeder Kolben 32 der Zylindertrommel 36 leitet einen Saughub ein, wenn sich die ihm zugeordnete Zylinderöffnung 42 in einer in Fig. 6 durch die Ziffer 1 bezeichneten Stellung befindet und beendet einen Saughub in einer mit der Ziffer 4 bezeichneten Stellung der Zylinderöffnung. Ferner beginnt jeder Kolben einen Förderhub, wenn sich eine Zylinderöffnung in der durch die Ziffer 5 bezeichneten Stellung befindet und beendet einen Förderhub in einer durch die Ziffer θ gekennzeichneten Stellung der Zylinderöffnung.

Daher befinden sich in der gezeigten.Stellung der Steuerscheibe für maximale Verdrängung die Kolben innerhalb der Zylindertrommelbohrungen mit zugeordneten Zylinderöffnungen 42, welche sich in den durch die Ziffern 1 bis 4 bezeichneten Stellungen befinden, auf ihrem Saughub und während des ganzen Saughubs

0 0 9 8 2 9/0209 bad

steht jeder der Kolben mit der Einlaßöffnung 132 über jede der ihnen zugeordneten Zylinderöffnungen 42 in Verbindung. Die Kolben, welche den Zylinderöffnungen in den durch die Ziffern 5 bis 8 gekennzeichneten Stellungen zugeordnet sind, befinden sich auf ihrem Förderhub und stehen während ihres gesamten Förderhubs mit der Auslaßöffnung 134 über jede der ihnen zugeordneten Zylinderöffnungen 42in Verbindung. Der Kolben an der mit der Ziffer 9 bezeichneten Stellung befindet sich im oberen Totpunkt seines Hubes, der in der Stellung maximaler Verdrängung der Steuerscheibe sich zwischen der Auslaß- und Einlaßöffnung 134, 132 beim Übergang von einem Förderhub zu einem Saughub befindet. Wenn die Zylindertrommel 36 aus der in Fig. 6 gezeigten Stellung geringfügig im Gegenzeigersinn gedreht wird, befindet sich der mit 4 bezeichnete Kolben in der Stellung maximaler Verdrängung der drehbaren Steuerscheibe 50 am unteren Totpunkt seines Hubes und in der Übergangsstellung von seinem Saughub zu seinem Förderhub, welche zwischen der Steuerscheiben-Einiaß- und Auslaßöffnung liegt. Durch die Zylinderöffnung wird in der durch die Ziffer 9 gekennzeichneten Stellung der aus einer geschlossenen Fläche bestehende Abstand 147 zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen geringfügig überbrückt oder überlappt, so daß sie geringfügig die eingebuchteten Teile der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung überdeckt. In gleicher Weise wird, wenn sich die Zylinderöffnung 4 am unteren Totpunkt befindet, durch diese der untere geschlossene Abstand I49 zwischen den Öffnungen geringfügig überbrückt. Dies ergibt bis zu einem gewissen Grade einen Zustand offener Mitte, welcher dazu beiträgt, eine Kavitation und Hochdruckschwankungen.zu vermeiden, wenn die Steuerscheibe 50 gedreht wird.

Zum-besseren Verständnis des Phasenverhältnisses der Einlaß-« und Auslaßöffnung 1J2 und 134 zu den Hüben der den Zylinderöffnungen 42 zugeordneten mit I bis 9 bezifferten Kolben wird auf Fig. 13 verwiesen, in welcher daa Ve^drängungsdiagramm die Kolben 1 bis 4 bei einem Saughub Ln Verbindung mit der Einlaß-

BAD ORIGINAL

009829/0209

öffnung 132 zeigt, die Kolben 5 bis A bei einem Förderhub in Verbindung mit der Auslaßöffnung 134 und den Kolben 9 in der oberen Totpunktstellung zwischen der Einlaß- und Auslaßöffnung. Die Öffnung 42 für den Kolben 9 befindet sich dabei an ihren entgegengesetzten Enden in einer geringfügig überlappten Stellung mit dem eingebuchteten benachbarten Enden der Einlaß- und Aus laß öffnungen 132 und 1,34·

Es sei nun Bezug auf.das Strömungsverdrängungsdiagramm der . Fig. 14 genommen, bei dem die Steuerscheibe aus der Stellung maximaler Verdrängung um 45 gedreht ist, der Kolben 1 einen Saughub in Verbindung mit der Auslaßöffnung 134 beginnt und die Kolben 2, 3 und 4 sich bei einem Saughub in Verbindung mit der Einlaßöffnung 132 befinden, während der Kolben 5 bei einem Förderhub mit der Einlaßöffnung 132 in Verbindung steht und die Kolben 6 bis 9 sich auf einem Förderhub befinden und mit der Auslaßöffnung 134 in Verbindung stehen. Wenn die Steuerscheibe weitergedrhet wird, .steht.jeder Kolben bei einem Förderhub über einen größeren Teil.seines Hubs mit der Einlaß- oder Saugöffnung 132 in Verbindung und in gleicher Weise während eines größeren Teils seines Saughabes mit der Auslaß- oder Förderöffnung 134·

Wenn die Steuerscheibe 50 um 90 gedreht worden ist, bewegen sich diejenigen Kolben, welche sich am Übergang von einem Druckhub zu einem Saughub, befinden, an einem .Übergang von einem Saughub zu einem Druckhub an der Mitte der Einlaß- und Auslaßöffnung 132' und 134 vorbei.

Bei dem Strömungsverdrängungsdiagramm der Fig. 15 befinden sich die Kolben i und 2 auf einem Saughub und sind in Verbindung mit der Fördaröffnung 134 dargestellt, während die Kolben 5 und sich auf einem Förderhub befinden und in Verbindung mit der Einlaßöffnung 132 dargestellt oind* In der letzterwähnten Stellung der Steueraohelbe 50 befinden sioh von der Gesamtzahl

BAD

0098 29/02

der Kolben, die mitder Steuerscheiben-Einlaßöffnung über die ihnen zugeordneten Zylinderöffnungen in Verbindung stehen, die eine Hälfte auf einem Förderhub, während die andere Hälfte sich auf einem Saughub befindet. Das gleiche gilt für die Gesamtzahl der kolben, die mit der Steuerscheiben-Auslaßöffnung in Verbindung stehen. In dieser Stellung der Steuerscheibe hat die Pumpe keine Verdrängung. Jeder Kolben steht zu Beginn •seines Saughubes mit der Auslaß- oder Förderöffnung 134 in Verbindung und steht am Ende seines Saughubes mit der Einlaßöffnung 152 in Verbindung. Jeder Kolben beginnt seinen Förderhub, während sich die ihm zugeordnete Zylinderöffnung in Verbindung mit der Einlaßöffnung 132 befindet und beendet seinen Förderhub, wenn er mit der Auslaßöffnung 134 in Verbindung steht.

Bei der dargestellten Maschine beginnt die Verdrängung bei einer geringen Drehung der Steuerscheibe 50 abzunehmen, wobei sich die Verdrängung annähernd mit dem Kosinus des Drehungswinkels verändert. Daher beträgt für jede Raumeinheit der Verdrängung •nach einer Drehung von 22,5 der Steuerscheibe aus der Stellung maximaler Verdrängung, die Verdrängung 0,924 Raumeinheiten, bei 45 O»7O7 Raumeinheiten, bei 60 0,500 Raumeinheiten, bei 67 0,382 Raumeinheiten und bei 90 0 Raumeinheiten.

Wenn sich jede Zylinderöffnung 42 über die geschlossenen Teile zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen der Steuerscheibe bewegt, haben die eingebuchteten bzw. nach innen gekrümmten Teile I40 und 142 der Steuerscheiben-Einlaß- und Auslaßöffhungen 132 und 134 zur Folge, daß sich die Zylinderöffnungen 42 viel schneller öffnen, wenn die Enden der Zylinderöffnungen den geschlossenen Teil verlassen und mit den eingebuchteten Teilen der Steuerscheibenöffnungen zur Überdeckung kommen. Hieraus ergibt sich, daß die Gestaltung mit eingebuchteten Teilen den Betrag der Verengung herabsetzt, der vorhanden sein würde, wenn die Form der Endteile der Öffnungen nach außen gekrümmt wäre, wie dies bei den Endteilen der Zylinderöffnungen der Fall

BAD ORIOtNAL 009829/s

ist. Da eine geringe Überlappung der Zylinderöffnungen mit den geschlossenen Teilen der Steuerscheibe besteht (bei der dargestellten Vorrichtung etwa insgesamt 2 ), werden, wenn die Steuerscheibe zur Verringerung der Verdrängung der Vorrichtung gedreht worden ist, Impulse hohen Druckes vermieden, wenn die Zylinderöffnungen der Kolben auf dem Druck- oder Förderhub mittig zu den geschlossenen Teilen zu liegen kommen. Außerdem wird eine Kavitation auch für die auf einem Saughub befindlichen Kolben verhindert, wenn die entsprechende Zylinderöffnung mittig zu den geschlossenen Teilen liegt. .

Wenn ein bestimmter Auslaßdruck erreicht und das Steuerorgan 68 (Fig. 2) so betätigt wird, daß es einen gesteuerten. Berück zur _: Druckkammer 82 der drehbaren Steuerscheibe 50 leitet, ,ist es wichtig, daß ein Lecken aus der Druckkammer soweit wie möglich verhindert wird, um eine einwandfreie Betätigung der Steuerscheibe und eine genaue Steuerung derselben innerhalb eines Druckbereiches sicherzustellen. Dies geschieht dadurch, wie in Pig. 1, 7 und 10 gezeigt·, daß eine Aussparung und eine Nut in der Druckplatte 4.6 vorgesehen werden, die mit I69 und 17O bezeichnet sind, so daß eine flache Leiste oder Schulter I7I gebildet wird, wobei die Aussparung in der Seite 172 der Platte 46 benachbart der ebenen Anbaufläche am offenen Ende des Gehäuseabschnitts 14j welche mit 173 (Fig· 8) bezeichnet ist, vorgesehen ist. Die Platte 46 kann aus Stahl sein und eine dünne ebene Stahlscheibe 174 ist mit der Schulter 171 hartverlötet, welche mit der Hut 17O eine Innenkammer 175 bildet, deren eine Wand die Innenfläche der dünnen Stahlscheibe 174 ist, welche als Deckel für die Kammer 175 wirkt. Die Scheibe 174 weist eine mittige Bohrung 176 (Fig. 7) entsprechend der mittigen durchgehenden Bohrung 125 der Druckplatte 46 auf. Ferner erstreckt sich ein ringförmiger Schlitz 177 vollständig durch die Scheibe und bildet zwei Lippen 179 und 181, deren Innenflächen dem Druck innerhalb der Kammer 175 ausgesetzt sind, um sie nach außen in Anlage gegen die anschließende ebene Fläche 173 des Gehäuse- "

SAD ORlQiNAk

009829/0209

abSchnitts 14 zu drängen,

Der Druck wird aus der Druckkammer 82 der Steuerscheibe 50 auf die Innenkammer 175 über eine Anzahl Axialbohrungen 1OJ übertragen, welche mit der Druckkammer 82 der Steuerscheibe ausgefluchtet sind und sich durch die Druckplatte 46 zur Kammer 175 erstrecken. Der gesteuerte Arbeitsdruck in der Kammer 175> der auf die Innenfläche der Lippen 179 und 181 der Scheibe ausgeübt wird, drückt diese nach außen und erzeugt eine Keildichtung zwischen der Fläche 172 der Druckplatte 46 und der Endfläche 173 des Gehäuseabschnitts I4* Wenn die Lippen 179 und 181 der Scheibe 174 nach außen in Anlage an der Gehäusefläche 173 gedrückt werden, wird die Druckplatte 46 nach innen gedrückt, so daß sie eine einwandfreie Dichtung zwischen den einander unmittelbar benachbarten Flächen 76 und 78 des Abstandrings und der Druckplatte 46 bewirkt. Außerdem werden infolge der erzeugten Rückwirkungskräfte der Abstandring 48 und der Lagern block 44 gegeneinandergedrückt, um zu verhindern, daß ein nachteiliges Leckapiel sich zwischen der Blockfläche 66 und der Abstandringfläche 74 öffnet oder erweitert. Die druckbetätigte Keil-* oder Lippendichtungsanordnung ergibt daher eine wirksame Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der Druckplatte, um ein Steuerdrucklecken zu "verhindern. Ferner besteht bei der beschriebenen Anordnung der Yorteil* daß diese dazu beiträgt, zu verhindern,, daß Leckpfade siqh zwischen den einander gegenüberliegenden Seiten der Druckplatte und des Abstandrings und zwischen der Lagerblaekendfläehe 66 und der benachbarten Abstandringflache 74 Öffnen,

Es sei nun »uf das allgemein mit 68 bezeichnete Steuerorgan Bezug genommen. Innerhalb der Längsbohrung 104 des Lagerblacks ist eine Hülse 178 angeordnet» die gegen eine Stufe der Bohrung durch einen Schräubverechlußstopfen 180 gehalten wird. In einer Bohrung I84 der Hülse 178 ist ein Kolbenschieber 182 angeordnet, der in gezeigter Stellung durch eine Feder 186 belastet ist, weiche zwischen Haltegliedern. 188- und 190 angeordnet ist.

000829/020

• Blei Feder 186 und das Halteglied 190 sind in dem hohlen A\>-, schnitt eines mit einem Gewinde versehenen Verschluß·« und Federverstellgliedes 192 angeordnet, welches das entgegengesetzte Ende der Bohrung 104 verschließt. Der Kolbenschieber 182 ist mit zwei Nuten 194 ^un-d 196 versehen. In der gezeigten Stellung des Schiebers 182 ist die Verbindung- zwischen einem :'{ Druckzufuhrkanal 198 der Hülse, welcher ständigomirt dem ■Druckkanal 70 des Lagerblocks in Verbindung steht,,und-einem Zufuhrkanal 200 geschlossen, der ständig mit dem Druckksnai 102 in. Verbindung steht. · ■;*.. ·:-.■- \ ■': :. . >

^ lenn der Kolbenschieber 182 aufgrund einer Zunahme des Austrittsdruckes nach links (Fig. 2) verschoben wird, die größer ist als der Widerstand der Feder 186, verbindet die Nut 194 den Hülsenkanal 198 mit dem Hülsenkanal. 200 und wird· Druckmittel von der Austrittsseite der Maschine über den Kanal 102. und Querkanäle 106 und 108 zur Druckkammer 82 der Steuerscheibe 50 geleitet. Der Druck, bei welchem die Steueracheibe 50 gedreht wird, hängt von dem Widerstand der Torsionsfeder 110 ab, wobei eitv Druckabfall vom Austrittsdruck im Kanal 70 des Lagerblocks auf einen gewünschten Verstelldruck in der Druckkammer über den Mittelsteg des Kolbenschiebers 182 stattfindet.

In der gezeigten Heutralstellung des Kolbenschiebers ist die Druck- W kammer 82 der Steuerscheibe 50 mit dem Inneren des Gehäuses über den Hülsenkanal 200 verbunden; ein Hülsenkanal 208 ist mit dem Kanal 200 über die Kolbenschiebernut 196 verbunden und ein Kanal 204, welcher/iÄifⁿ!IBⁿKäf!eRi^iBirCM?5ng I84 verbunden/ ' Die Druckmittelverdrängung aus der Kammer, in der die Feder 186 angeordnet ist, erfolgt um das Halteglied 1Θ8 herum über einen kurzen Hülsenkanal 206 zu dem Hülsenkanal 202 und von hier zum Inneren des Gehäuses über die Kolbenschieberbohrung I84 und den Kanal 204.

BAD ORIGINAL

009 8 29/0209

Claims (3)

1. Ύ 17 872 ΧΙΙ/47ϋ,"18 Ir.A.

   P a t e η t; a η s ρ" r ü c Ii e

   '(t) Hydraulische Axialkolbenmas ctiine, deren zur treibenden bzw. getriebenen Welle geneigte, rotierende Zylindertrommel mit ihren strinseltig ausmündenden Anschlusskanälen nacheinander die bogenförmige Flüssigkeitseinlass- und -auslassöffnung einer Steuerscheibe übergleitet, die unter dem Einfluss eines bei einem Überdruck der Hochdruck- " flüssigkeit ansprechenden Steu.erorga.ns mittels eines Verstellantriebs in einem bestimmten Winkelbereich dreheinstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,:dass die bogenförmigen Schiitze (132,134) der Steuerscheibe (50) trennende Stege (147,149) iü Umfangsrichtung kurzer bemessen sind als es der Weite der stirnseitig ausmündenden Anschlusskanäle (1,2...9) der Zylindertrommel (36) in Umfangsrichtung entspricht.
2. 2) Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege 147,149) zwischen den Schlitzen (1-3-2,134) der Steuerscheibe (50) und die st irn se it ig ausmündenden Anschlusskanälen (1,2.. .9) der Zylindertrommel (36). in. Umfangsrichtung durch gleichartige Konturen begrenzt sind.; ■
3. 3) Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, ,dass die Stege (147>149) und die stirnseitig ausmündenden Anschlusskanäle (1,2...9) der Zylindertrommel (36) in UmfangsrIchtungdurch nach aussen gewölbte " Konturen (140,142) begrenzt sind.

   ORJGiNAL

   009829/0209