DE1801541C - Steuereinrichtung für reversierbare hydrostatische Axial- oder Radialkolbenmaschinen - Google Patents

Description

6 Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der an der gehäusefesten Stützfläche (12) anliegende Stützring (43) an seinen beiden Stirnflächen Ringnuten (51, 53) aufweist, die durch Bohrungen (52) miteinander verbunden sind, wobei die Ringnuten (51, 53) einerseits über im Steuergehäusedeckel (1) verlaufende Kanäle (54) mit dem die Steuerscheibe (7) umgebenden äußeren Rin_feraum (26) und andererseits über einen Kanal (55) mit dem Außenanschluß (3) verbunden sind (F i g. 3).

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet. ilaß der der Steuerfläche (14) zugekehrte Ringraum (50) einerseits über eine Bohrung (56) mit dem inne^n Ringraum (15 α) der Steuerscheibe (7) und andererseits über einen Kanal (57) mit der Ein- bzw. Auslaßöffnung (2) des Gehäuses (1) verbunden ist (F i g. 3).

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für reversierbare hydrostatische Axial- oder Radialkolbenmaschinen mit einer ebene Stirnflächen aufweisenden Steuerscheibe, die aus einer mit der Welle drehfest verbundenen Exzenterscheibe ψ\ά mindestens einem am Außenumfang der Exzenterscheibe frei drehbar gelagerten, aus einem Innen- und einem Außenring gebildeten Steuerring besteht, dessen Teile ♦eleskopartig dichtend ineinandergeführt und unter Unterstützung von Federkraft hydraulisch axial auseinanderdrückbar sind, wobei einer der Ringe mit seiner freien Stirnfläche dichtend an einer gehäusefesten Stützfläche anliegt, während die entgegengesetzte freie Stirnfläche des anderen Ringes gegen die mit Steueröffnungen versehene Steuerfläche des Zylinderblocks anpreßbar ist und die von einem äußeren flüssigkeitsleitenden Ringraum umgebene Stuerscheibe axiale Durchflußöffnungen aufweist.

Bei einer bekannten Steuereinrichtung dieser Gattung umfaßt die Steuerscheibe zwei aus je einem Innen- und einem Außenring bestehende, im radialen Abstand zueinander angeordnete Steuerringe, von denen der radial innenliegende, am Außenumfang der Exzenterscheibe drehbar gelagerte Steuerring die mit Rücksicht auf die Umkehrbarkeit der Drehrichtung notwendige Abdichtung des von den beiden Steuerringen gebildeten Ringraums gegenüber dem Wellenstumpf bewirkt. Die axialen Durchflußöffnungen sind in dem Ringbereich zwischen den beiden im radialen Abstand zueinander angeordneten Steuerringen vorgesehen.

Da die gesainte Steuerscheibe oszilliert, wobei je-

der Punkt auf der Steuerscheibe eine im wesentlichen translatorische Bewegung ausführt, hat diese bekannte Ausbildung der Steuereinrichtung den Vorteil, daß im Bereich der aneinanderleitenden Flächen eine im wesentlichen gleichmäßige Abnutzung hervorgerufen wird und dadurch die aneinanderliegenden Flächen planparallel bleiben. Da die Steuerringe aus teleskopartig ineinandergreifenden Ringen bestehen, welche gegeneinander hydraulisch verspreizt werden, hat diese Ausbildung außerdem den Vorteil, daß sich die Steuerscheibe bzw. Steuerringe bei der gleichmäßigen Abnutzung der aneinandergleitenden Flächen selbsttätig dem infolge des Verschleißes größer werdenden Abstand zwischen der Steuerfläche und der Stützfläche anpassen.

Trotz dieser Vorteile hat sich die bekannte Bauart deswegen als unbefriedigend erwiesen, weil die Verwendung von zwei mit radialem Abstand zueinander angeordneten Steuerringen der beschriebenen Ausbildung in Verbindung mit den zwischen ihn^n vorgesehenen axialen Durchflußöffnungen zu einer verhältr'.^mäßig großen radialen Abmessung mit allen sich daraus zwangläufig ergebenden Nachteilen führt. Diese Nachteile liegen nicht nur darin, daß außer der Steuerscheibe auch die Abmessungen des die Steuereinrichtung umgebenden Maschinengehäuses verhältnismäßig groß ausfallen und einen entsprechend huheren Materialaufwand erfordern. Sie liegen vor allem darin, daß die verhältnismäßig großen Durchmesser entsprechend große Reibungskräfte und somit ein hohes Verlustdrehmoment erzeugen, so daß der volumetrische Wirkungsgrad, insbesondere bei Maschinen, die bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment abgeben müssen, ungünstig ist. Bei mit hohen Drehzahlen arbeitenden Masciiinen wirken sich demgegenüber auch kleinere Unwuchtkräfte infolge der großen Massen, insbesondere bei Werkzeugmaschinen, sehr störend aus; sie lassen sich auch weniger feinfühlig, d. h. reaktionsschnell, umsteuern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde/ die vorbekannte Steuereinrichtung dahingehend zu verbessern, daß die vorbeschriebenen Nachteile vermieden werden, ohne auf ihre Vorteile verzichten zu müssen. In diesem Rahmen bildet es vor allem Ziel der Erfindung, die Steuerscheibe so auszubilden, da3 sie wesentlich kleiner baut und dadurch reibungsärmer arbeitet als auch mit wesentlich kleineren Dichtflächen bzw. kürzeren Dichtlängen auskommt sowie schließlich der volumetrische Wirkungsgrad günstiger liegt.

Die Erfindung kennzeichnet sich zur Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß der Exzenterscheibe im Bereich ihrer Wellenbohrung steuerflächenseitig eine zur Wellenbohrung konzentrische, axial vorspringende Dichtfläche zugeordnet ist, mit welcher sie in an sich bekannter Weise unter Unterstützung eines Federelementes im wesentlichen hydraulisch an die Steuerfläche des Zylinderblocks anpreftbar ist, wobei die vorspringende Dichtfläche und die steuerflächenseitige Stützfläche des Innenringes einen zur Welle hin abgedichteten inneren Ringraum begrenzen, der im Verlauf jeder WHlenumdrehung wechselweise mit den Steueröffnungen der Steuerfläche verbindbar ist, und dai3 die in den inneren Ringraum mündenden axialen Durchflußöffnungen der Steuerscheibe durch die Zwischenräume zwischen den Wälzkörpern eines Wälzlagers gebildet sind, dessen Außenführung der Innenring und dessen Innenführurfg die Exzenterscheibe bildet.

Infolge des Ersatzes des radial innenliegenden Steuerringes durch eine der Exzenterscheibe zugeordnete, zur Wellenbohrung konzentrische, axial vorspringende Dichtfläche und die Heranziehung der Zwischenräume zwischen den Wälzkörpern als axiale Durchflußöffnungen weist die erfindungsgemäße Steuereinrichtung einen wesentlich kleineren Außendurchmesser und einen entsprechend geringeren Bauaufwand als die bekannte Einrichtung auf. Sie arbeitet ίο demzufolge auch wesentlich reibungsärmer,- d. h. mit einem wesentlich kleineren Verlustdrehmoment und mit höherem volumetrischem Wirkungsgrad. Eine etwaige Unwucht wirkt sich daher auch bei höheren Drehzahlen nicht so störend aus. Die sich aus dem kleineren Außendurchmesser ergebenden kleineren Dichtflächen lassen sich wesentlich billiger planschleifen und auch besser gegenüber Leckverlusten dichthalten.

Zum Abdichten von Steuer; liebem bei Axialkolbenmaschinen ist es an sich bekann., ein längsbewegliches Dichtteil durch Feder- und Flüssigkeitsdruck gegen eine Dichtfläche zu drücken. Dabei handelt es sich jedoch nicht um die Abdichtung eines Steuerexzenters. Demgegenüber wird die besonders raumsparende as Bauweise der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung gerade dadurch bewirkt, daß der axial vorspringende, zur Wellenbohrung konzentrische Dichtansatz dem mit der Welle drehfest verbundenen Exzenter zugeordnet ist und dadurch auf raumparendste Weise die innere Abdichtung des Druckraums zur Welle bewirkt. Da die Exzenterscheibe am Umfang selbst die Innenführung für die Wälzkörper des Wälzlagers bildet, während der Innenring des einzigen Steuerrings zugleich die Außenführung für die Wälzkörper bildet, wird mit verhältnismäßig einfachen Mitteln mehr als die Hälfte des Außendurchmessers der bekannten Steuerscheibe und dieser gegenüber weit mehr als die Hälfte des Bauvolumens bzw. der Masse eingespart.

Dank der sehr kleinen rotierenden Massen und Schwungmomente ergibt sich gegenüber der bekannten Einrichtung auch eine entsprechend bessere Beschleunigungs- und Verzögerung·"·- bzw Umsteuer-Charakteristik.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der +5 Erfindung ist die vorspringende Dichtfläche unmittelbar an der Exzenterscheibe selbst angeordnet, d. h. mit dieser einteilig ausgebildet, wobei die auf der Welle begrenzt axial verschieblich gelagerte Exzenterscheibe auf der der Steuerfläche abgekehrten Seife un- sc rtrttdbar gegen eine Druckfeder abgestützt ist. Es kann sich jedoch in manchen Fällen empfehlen, die vorspringende Dichtfläche an einem besonderen Ringkörper vorzusehen, der an der Exzenterscheibe axial verschieblich geführt und federnd angedrückt ist.

Bildet die Dichtfläche Bestandteil eines von der Exzenterscheibe getrennten, aber an dieser geführten Ringkörpers, ist es vorteilhaft, wenn die Exzenterscheibe unverschieblich auf der Welle gelagert ist und an ihren beiden Stirnseiten in zur Achse hin offenen zylindrischen /vusnehmungen sowohl gegenüber der Ausnehmung als auch gegenüber der Welle dichtend axial verschiebliche Stützringe liegen, von denen der steuerflächenseitige Stützring die vorspringende Dichtfläche aufweist und welche unter Unterstützung durch je eine Schraubendruckfeder im wesentlichen hydraulich an die Stützfläche für den Außenring bzw. an die Steuerfläche anpreßbar sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Ringräume zwischen den Bodenflächen der zylindrischen Ausnehmungen und den Stützringen in den Flüssigkcitskreislauf eingeschaltet, wobei entsprechend der Drehrichtung der Maschine der eine Ringraum mit dem Flüssigkeitszufluß und der andere Ringraum mit dem Flüssigkeitsabfluß verbunden ist. Dabei kann der an der gehäusefesten Stützfläche anliegende Stützring an seinen beiden Stirnflächen Ring-

meinsam, daß der Exzenterscheibe 5 im Bereich ihrei Wellenbohrung steuerflächenseitig eine zur Wellenbohrung konzentrische, axial vorspringende Dichtfläche 33 zugeordnet ist, mit welcher sie unter Unterstützung eines Federelements im wesentlichen hydraulich an die Steuerfläche 14 des Zylinderblocks 4 angepreßt ist. Die vorspringende Dichtfläche 33 unc die steuerflächenseitige Stützfläche 13 des Innenrin ges9 begrenzen einen zur Welle 6 hin abgedichteter

nuten aufweisen, die durch Bohrungen miteinander io inneren Ringraum 15a, der im Verlauf jeder Wellen verbunden sind, wobei die Ringnuten einerseits über Umdrehung wechselweise mit den Steueröffnunger im Stcuergehäusedcckcl verlaufende Kanäle mit dem 24 der Steuerfläche 14 verbindbar ist. Die in den innedie Steuerscheibe umgebenden äußeren Ringraum ren Ringraum 15 α mündenden axialen Durchflußöff- und andererseits über einen in der Achse verlaufenden nungen der Steuerscheibe 7 sind durch die Zwischen-Kanal mit dem Außenanschluß verbunden sind. Ge- 15 räume zwischen den Wälzkörpern 35 des Wälzlagen maß einer bevorzugten Ausführungsform ist der der gebildet, dessen Außenführung der Innenring 9 und Steuerfläche zugekehrte Ringraum dabei einerseits dessen Innenführung die Exzenterscheibe 5 bildet, über eine Bohrung mit dem inneren Ringraum der Von diesen Gemeinsamkeiten abgesehen, kenn-

Steuerscheibe und andererseits über einen in der zeichnet sich die Ausführungsform gemäß F i g. I da-Achse verlaufenden Kanal mit der Ein- bzw. Auslaß- ao durch, daß die vorspringende Dichtfläche 33 an dei Öffnung des Gehäuses verbunden. Exzenterscheibe 5 fest angeordnet ist, d. h. einen Bein der Zeichnung ist die Erfindung an drei ver- standteil der Exzenterscheibe bildet, und die Exschiedenen Ausführungsbeispielcn erläutert. zenterscheibe auf der Welle 6 mittels des Vierkants 2S

F i g. 1 bis 3 veranschaulichen jeweils nur die begrenzt axial verschieblich ist, wobei sie auf der dei Steuereinrichtung einer hydrostatischen Radialkol- as Steuerfläche 14 abgekehrten Seile unmittelbar gegen

die Schraubendruckfeder 30 abgestützt ist Die Schraubenfeder 30 stützt sich mit Hilfe des Halteringes 31 an dem Fortsatz 32 des Vierkants 29 ab und preßt den Steuerexzenter auf diese Weise mit dei Dichtfische 33 gegen die Steuerfläche 14. Füi die hydraulische Anpressung des Steuerexzenters ist außerdem eine dessen oberen Teil dichtend übergreifende Kappe 34 vorgesehen.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 unterscheide!

benmaschine im axialen Längsschnitt.

In der Zeichnung sind der Gehäusedeckel mit 1 und die beiden Außenanschlüsse für die Arbeitsflüssigkeit mit 2 und 3 bezeichnet, die jeweils entsprechend dem Drehsinn der Maschine als Einlaß- oder 30 Auslaßöffnungen dienen. Der Gehäusedeckel 1 ist dichtend auf den Zylinderblock 4 aufgesetzt. Die Exzenterscheibe 5 ist drehfest mit der Welle 6 verbunden. _ _

Wie aus der Zeichnung weiter ersichtlich ist, bildet 35 ^{SIcn von} derjenigen gemäß F i g. 1 im wesentlichen nui die äußere Umfangsfläche der Exzenterscheibe 5 zu- dadurch, daß der Wellenstumpf der Welle 6 sowohl gleich die Innenführung für die Wälzkörper 35 eines die Exzenterscheibe 5 als auch den Gehäusedeckel 1 Wälzlagers, mittels dem der aus je einem Innenring 9 ax«^at durchsetzt. Die Exzenterscheibe 5 wird dabei und einem Außenring 10 bestehende Steuerring auf durch eine Tellerfeder 37 unter Zwischenschaltung der Exzenterscheibe frei drehbar gelagert ist. Die Ku- 40 eines Ringes 38 im Andruck an der Steuerfläche 14 geln 35 des Wälzlagers sind an der Exzenterscheibe gehalten. Mit Rücksicht auf den den Gehäusedeckel mittels des Kugelkäfigs 36 gehalten. Die Innenfläche des Innenrings 9 "bildet selbst die Außenführung für die Wälzkörper.

Der aus der Exzenterscheibe 5, dem Wälzlager 35 sowie dem Innen- und Außenring 9,10 bestehende Steuerring bilden zusammen die Steuerscheibe 7.

Mit 12 ist die gehäusefeste Stützfläche und mit 14 die nut den Steuetöffnungen 24 der Steuerkanäle 25 versehene Steuerfläche des Zylinderblock bezeich- 5« net

Der Innen- und der Außenring 9,10 des Steuerrings sind teleskopartig und mittels der Dichtung 28

dichtend aneinandergeführt, wobei sie mittels der Tel- y

!«federn 27 axial auseinandergedrückt sind. Im glei- 55 lindrische Ausnehmungen 41 und 42 auf, innerhalb chen Sinne wirkt der Flüssigkeitsdruck in den Rau- welcher sowohl gegenüber jeder Ausnehmung ab men 15 α, 16 α, 19 und 26 auf die Ringflächen 20, 21, auch gegenüber der Achse β α dichtend axial ver-22 und 23 des Innen- und des Außenrings. Demzu- schiebliche Stützringe 43 und 44 liegen von denen dei folge liegt der Innenring 9 mit seiner Stirnfläche 13 steuerflächenseitige Stützring 44 die zur Stützfläche dichtend an der Steuerfläche 14 und die gegenüberlie- 60 14 hin vorspringende Dichtfläche 33 aufweist Beide gende Stirnfläche 11 des Außenringes 10 ständig dich- Stützringe 43 und 44 sind gegenüber den Bodenflätend an der gehäusefesten Stützfläche 12 an. Während chen 45 und 46 der Ausnehmungen durch zwischendes Wellenumlaufs werden die Steueröffnungen 24 geschaltete Schraubenfedern 47 und 48 distanziert mithin infolge des auf dem Exzenter frei drehbar gela- Die Ringräume 49 und 50 zwischen den Bodenflächen gerten Steuerrings einmal mit dem inneren Ringraum 65 45 und 46 der zylindrischen Ausnehmungen 41 und 15 α und einmal mit dem äußeren Ringraum 26 ver- 42 sowie den Stützringen 43 und 44 sind in den FlQsbunden. sigkcitskreislauf eingeschaltet Der Ringraum 49 isi

Allen drei Ausführungen in den F i g. 1 bis 3 ist ge- über Nuten 51 und 53 sowie diese verbindende Boh-

axial durchsetzenden Wellenstumpf erfolgt die Zuführung bzw. Abführung der Druckflüssigkeit über die Ringnut 39 in die Anschlußbohrung 2.

Im Gegensatz zu den Ausführungsformen gemäß F i g. 1 und 2 ist die Welle 6 im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 3 eine ortsfest gelagert. Achse 6a während der Gehäusedeckel 1 und zusammen mit ihm der Zylinderblock 4 sowie die Steuerscheibe 7 umlau-Die Exzenterscheibe 5 ist mittels des Keils 4ti drehfest und axial unverschieblich mit der Achse 6 a verbunden.

An ihren beiden einander abgekehrten Stirnseiten weist die Exzenterscheibe 5 zur Achse hin offene zy·

rungen 52 über im Gchäuscdeckcl 1 verlaufende Kanäle 54 mit dem-die Steuerscheibe 7 umgebenden Ringraum 26 einerseits und andererseits über einen in der Achse 6 α verlaufenden Kanal 55 mit dem Außenanschluß 3 verbunden. Der der Steuerfläche 14 zuge-

kehrte Ringraum 50 ist einerseits über eine Bohrung 56 mit dem inneren Ringraum 15 a der Steuerscheibe 7 und andererseits über einen in der Achse 6 a verlaufenden Kanal 57 mit der Ein- bzw. Auslaßöffnung 2 des Gehäusedeckels verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

I 801 Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für reversierbare hydrostatische Axial- oder Radialkolbenmaschinen mit einer ebene Stirnflächen aufweisenden Steuerscheibe, die aus einer mit der Welle drehfest verbundenen Exzenterscheibe und mindestens einem am Außenumfang der Exzenterscheibe frei drehbar gelagerten, aus einem Innen- und einem Außenring gebildeten Steuerring besteht, dessen Teile teleskopartig dichtend ineir.andergeführt und unter Unterstützung von Federkraft hydraulisch axial auseinanderdrückbar sind, wobei einer der Ringe mit seiner freien Stirnfläche dichtend an einer gehäusefesten Stützfläche anliegt, während die entgegengesetzte freie Stirnfläche des anderen Ringes gegen die mit Steueröffnungen versehene Si^uerfläche dts Z>Iinderblocks anpreßbar ist und die von einem äußeren flüssigkeitsleitenden Ringraum umgebene Steuerscheibe axiale Durchflußöffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterscheibe (5) im Bereich ihrer Wellenbohrung steuerflächenseitig eine zur Wellenbohrung konzentrische, axial vorspringende Dichtfläche (33) zugeordnet ist, mit welcher sie in an sich bekannter Weise unter Unterstützung eines Federelementes (z. B. 30) im wesentlichen hydraulisch in die Steuerfläche (14) des Zylinderblocks (4) anpreßbar ist, w^bei die vorspringende Dichtfläche (33) und die steuerflächenseilige Stützfläche (13) des Innenring-s (9) einen zur Welle (6) hin abgedichteten inneren Ringraum (15 a) begrenzen, der im Verlauf jeder Wellenumdrehung wechselweise mit den Steueröffnungen (24) der Steuerfläche (14) verbindbar ist, und daß die in den inneren Ringraum (ISa) mündenden axialen Durchflußöffnungen der Steuerscheibe (7) durch die Zwischenräume zwischen den Wälzkör pern (35) eines Wälzlagers gebildet sind, dessen Außenführung der Innenring (9) und dessen Innenführung die Exzenterscheibe (S) bildet.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspringende Dichtfläche (33) an der Exzenterscheibe (5) angeordnet Ist, und die auf der Welle (6) begrenzt axial verjchieblich gelagerte Exzenterscheibe (5) auf der der Steuerfläche (14) abgekehrten Seite unmittelbar gegen eine Druckfeder (30, 37) abgestützt ist (F i g. 1 und 2).

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspringende Dichtfläche (33) an einem an der Exzenterscheibe (5) axial verschieblich geführten, getrennten Ringkörper (44) angeordnet und federnd angedrückt ist (Fig. 3).

4. Steuereinrichtung nach Anspruch I oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterscheibe (S) unverschieblich auf einer Achse (6) gelagert ist und an ihren beiden Stirnseiten in zur Achse (6 a) hin offenen zylindrischen Ausnehmungen (41 und 42) sowohl gegenüber der Ausnehmung als auch gegenüber der Welle dichtend axial verschiebliche Stützringe (43 und 44) liegen, von denen der steuerflächenseitige Stützring (44) die vorspringende Dichtfläche (33) aufweist, und welche unter Unterstützung durch je eine Schraubendruckfeder (47 und 48) im wesentlichen hydraulisch an die Stützfläche (12) für den Außenring (10) bzw. an die Steuerfläche (14) anpreßbar sind (F 1 g. 3).

5 Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringräume (49, SO) zwischen den Bodenflächen (45,46) der zylindrischen Ausnehmungen (41, 42) und den Stützringen (43, 44) in den Flüssigkeitskreislauf eingeschaltet sind, wobei entsprechend der Drehrichtung d;r Maschine der eine Ringraum (z. B. 49) mit dem Flussigkeitszufluß und der andere Ringraum (z. B. 50) mit dem Flüssigkeitsabfluß verbunden ist