DE2052878B2 - Einrichtung zum andruecken und stabilisieren der steuerspiegelscheibe einer umsteuerbaren hydrostatischen axial- oder radialkolbenmaschine - Google Patents

Description

gegenüberliegen. Andrückmittel auf der Rückseite der Steuerspiegelscheibe sind bei dieser bekannten Bauart nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stabilisierung der Steuerspiegelscheibc unter Vermeidung der weiter oben beschriebenen Nachteile auf baulich verhältnismäßig einfache Weise so zu verbessern, daß auch unter wechselnden Betriebsbedingungen und über sämtliche Betriebszustände, das heißt, von extrem niedrigen Drehzahlen ausgehen bis zu hohen Drehzahlen, hinweg weder ein Abheben noch ein Fressen der Steuerspiegelscheibe eintreten kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der eingangs zuerst beschriebenen bekannten Einrichtung aus und kennzeichnet sich dieser gegenüber dadurch, daß die Andriickzylinder jeder Scheibenhälfte kreuzweise mit der ihnen in bezug auf die Totpunktebene gegenüberliegende Steueröffnung verbunden sind.

Infolge der kreuzweisen Verbindung der Andrückzylinder· mil der innen in bciug auf die Tölpunktebene auf der anderen Scheibenhälfte jeweils gegenüberliegenden Steueröffnung ist es möglich, die Enden der entsprechend lang ausgebildeten nierenförmigen Steueröffnungen bis auf einen verhältnismäßig kleinen Zwischenbereich aneinander anzunähern und die Andrückzylinder gleichwohl beiderseits der Totpunktebene von dieser in solchem Abstand zu halten, daß sich auch unter wechselnden Betriebsbedingungen erhebliche bessere Bedingungen für die einwandfreie Stabilisierung der Steuerspiegelscheibe ergeben. Die Andrückzylinder lassen sich dabei so weit, von der Totpunktebene weg, radial nach außen versetzen, daß sie zusammen mit der ihnen jeweils auf der gegenüberliegenden Scheibenhälfie zugeordneten, gleichzeitig mit der Druckflüssigkeit beaufschlagten Steueröffnung einen außerordentlich breiten wirksamen Andrückbereich ergeben, der die einwandfreie Stabilisierung der Steucrspiegelscheibe unter allen beliebigen Betriebszuständen unabhängig von der jeweiligen Drehrichtung der Maschine gewährleistet. Die Steuerspiegelscheibe steht mithin stets unter über ihre gesamte Fläche weitgehend gleichmäßig verteiltem Andruck, ohne daß dieser durch den Wechsel der Drehrichtung der Maschine bzw. durch die Umkehr der Strömungsrichtung der Druckflüssigkeit beeinträchtigt wird.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß kreuzweisen Verbindung der Andrückzylinder mit den ihnen jeweils gegenüberliegenden SteueröfTnungen liegt darin, daß die vier Andrückzylinder einschließlich der in ihnen dichtend geführten Andrückkolben einen verhältnismäßig großen Durchmesser erhalten können und diese in Verbindung mit ihrer größeren Entfernung von der Totpunktebene der Scheibe einen höheren wirksamen Andruck ermöglichen, der dem Bestreben nach größtmöglicher Stabilisierung der Steuerspiegelscheibe ebenfalls entgegenkommt.

Die auf diese Weise erzielte bessere Stabilisierung der Sleuerspiegelscheibe vormeidet weitgehend unkontrollierte Schwingungen und verringert dadurch sowohl den Verschleiß als auch die Lcckölverluste; ;ie trägt zugleich zu einer größeren Laufruhe der Maschine bei.

Die verbesserte Stabilität der Sieuei spiegelscheibe beruht in erster Linie darauf, daß die kreuzweise Beaufschlagung der Andrückzylinder mit dem Flüssigkeitsdruck der auf der anderen Scheibenhälfie befindlichen Steueröffnung ein erheblich größeres Gegenmoment mit Bezug auf das beim Umlauf dei Zylindertrommel auf die Steuerspiegelscheibe ausgeübte Kippmoment erzeugt und in zweiter Linie — in Verbindung damit — darauf, daß die für die gleichmäßig hohe Andrückung der Steuerspiegelscheibe maßgeblichen Andrückmittel nicht nur größer dimensioniert, sondern zueinander auch in einem größeren Abstand über die Scheibenfläche

ίο verteilt angeordnet sein können, ohne dabei auf nur jeweils eine der beiden durch die Totpunktebene zueinander distanzierten Scheibenhälften beschränkt zu sein.

Ausgehend von der in zweiter Linie als bekannt

unierstellten Einr.chtung kennzeichnet sich eine weitere wesentliche Verbesserung der Erfindung dadurch, daß in jeder Scheibenhälfte mindestens drei, in bekannter Weise jeweils an die Steueröffnung der gleichen Scheibenhälfte angeschlossene, hydrostati-

sehe Spurlager vorgesehen sind, von denen die beiden nahe der Totpunktebene auf einer zu dieser parallelen Linie liegenden Spurlager unmittelbar mit den Enden der zugehörigen Steueröffnung verbunden sind. Die in der Spurkranzfläche der Steuerspiegel-

a5 Scheibenvorderseite in etwa kranzförmiger Versetzung außerhaln einer unter atmosphärischem Druck stehenden Ringnut vorgesehenen hydrostatischen Lager erzeugen einen über den gesamten zwischen den drei Andrückmitteln sich erstreckenden Bereich der Scheibe gleichmäßig verteilten, deren Stabilisierung zusatzlich fördernden Gegendruck, der jegliches Bestreben der Scheibe, sich unter den wechselnden Betriebszuständen zu verkanten, verhindert und ei dadurch ausschließt, daß die aufeinander gleitender Flächen fressen.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine hydrostatische Axialkolbenmaschine einschließlich Steuerspiegelscheibe irr Längsschnitt;

F i g. 2 zeigt die Steuerspiegelscheibc mit Blick auf den Steuerspiegel gemäß Linie H-II der Fig. 1 Fig. 3 zeigt die Steuerspiegelscheibe mit Blick aul die Rückseite gemäß Linie IH-IlI der Fig. 1;

F i g. 4 zeigt die Steuerspiegelscheibe im Sennit' gemäß Linie IV-IV der Fig. 3;

F i g. 5 ist ein Schnitt durch einen Teil der Steuer spiegelscheibe gemäß Lini: V-V der Fig. 3;

F i g. 6 ist ein Schnitt durch einen Teil der Steuer spiegelscheibe gemäß Linie VI-VI der Fig. 3;

F i g. 7 zeigt die Steuerspiegelscheibe im Quer schnitt gemäß Linie VII-VII der Fig. 3.

Axialkolbenmaschinen der in Fig. 1 dargestellte! Bauart können sowohl als Pumpe als auch als Moto arbeilen. Die Ausbildung ist ferner derart getroffen daß ein Wechsel der Arbeitsrichtung, das heißt, de Drehrichtung, möglich ist, wobei sich die Durchfluß richtung des Druckmediums gleichfalls umkehrt.

Die Maschine gemäß Fig. I weist drei Gehäuse abschnitte 1. 2 und 3 auf, von denen der vorder Abschnitt I die Haupllagerung der An- oder Ab triebswellc4 übernimmt. Im hinteren Abschnitt 3 is die Welle über das Lager 5 zwecks genauer l^;ühruu{ noch einmal abgestützt. Der Abschnitt 3 enlhiil Hilfseinrichtungen, wie z. B. das Ventil 6 und di Hilfspumpc 7. Weitere an sich notwendige, aber zu Erläuterung der Erfindung nicht erforderliche Ein richtungen sind nicht gezeichnet worden.

Der mittlere Abschnitt 2 umschließt die Zylinder- tiefungen 27 über Zuführungsbohrungen 29 (F i g. 4

trommel 8, die verstellbare Schrägscheibe 9 und die mit den Übcrlcilungsbohrungcn 22 in Verbindun.

Kolben 10, ferner die Steuerspicgelschcibc 11. Die gebracht.

Steuerspicgelschcibc ist in dem Gchäuscabschnitt 2 Die Vertiefungen 26, 27 der hydrostatischen Lage drehfest, jedoch raumbeweglich gelagert und wird 5 weisen nur eine begrenzte Tiefe auf. In die Zufiih

mit dem Stcucrspiegcl ti durch von der Rückseite 13 rungsbohrungcn 28 und 29 (Fig. 4 und 6) sind Dias

in Ausnehmungen bzw. Bohrungen eingesetzte Mittel, selstellen 30 eingegliedert. Diese Drossclstellcn vor

wie Andrückkolben 14 und Druckfedern 15, an die hindern beim Auftreten von plötzlichen Druckslößcr

Ciegcnfläche der Hin- und Ausströmkanälc aufweisen- das stärkere Nachfließen der Druckflüssigkeil in der den rotierenden Zylindertrommel 8 hcrangcdrückt. io Spalt zwischen Zylindertrommel 8 und Steuerspiege

Mit A-B ist die Totpunklcbcne der Sleuei spiegel- 12.

scheibe bezeichnet, deren Hälften spiegelbildlich Die Spurkranzfläche 25 wird zum Außenumfanj

gleich ausgebildet sind. dei Steuerspicgelschcibc 11 durch eine abgesetzt

Fig. 1 zeigt die Ausbildung der Steuerspicgel- Ringflache 31 begrenzt.

scheibe von der Seite des Stcuerspiegels 12 her. Die 15 Die Rückseite 13 der Steucrspiegelschcibe 11 ist ir

liicrenförmigen Stcueröffnungcn 16 für die Hoch- Fig. 3 veranschaulicht. Auf dem Mittelkreis dci

druck- und für die Niederdruckflüssigkeit, das heißt, Ringnut 23, auf dem die Mittelpunkte riet ßohmngcr

für die Ausström- und die Einslrömseitc, sind mit 24 liegen, befinden sich auch die Mittelpunkte de

Bezug auf die Totpunktebene A-B zueinander spiegel- Überleilungsbohrungen 22 und der Andrück/ylinde symmetrisch halbkreisförmig um die Mittelbohrung 20 32 für die Andrückkolben 14. Die Übcrleitungshoh

17 angeordnet. Die Steueröffnungen enden vor der rungen 22 besitzen einen Durchmesser, der etwa sr

Totpunktebene etwa in einem Abstand, der der hai- groß ist wie die Hälfte des Innendurchmessers de

ben Nutbreite entspricht. Es verbleibt zwischen den Stcueröffnungcn 16. Die Mittelpunkte der bciderscit

Endabschnittcn der Steueröffnungen eine glatte der Totpunktebene A-B benachbarten Andrückzylin Trennfläche 18, deren Länge X gleich groß oder 25 der 32 liegen etwa in dem gleichen Abstand von de

größer ist als die entsprechende Abmessung der Totpunktebene wie die Mittelpunkte der halbkrcis

Mündung eines Ein- bzw. Ausströmkanals 19, der- förmigen Endabschnittc der Steueröffnungen. Jcdcrr

art, daß keine der jeweils benachbarten, einerseits Lndabschnitt der Steueröffnungen ist ein Verbiii

Niederdruck-, andererseits Hochdruckflüssigkeit füll- dungskanal 33 zugeordnet, der kreuzweise zu dem mi renden Kanäle unmittelbar in Verbindung gelangen 30 Bezug auf die Totpunktebene auf der gegenüber

können. liegenden Scheibenhälfte liegenden Anc'rückzylinde,

Die Tiefe der Steueröffnungen 16 zeigen die 32 hinter den darin geführten Andrückkolben U

Fig. 2 und 4. Durch die durch mechanische Mittel führt.

(Fräsen) erzeugte zweimalige Abstufung bei 20 und Die in den Andrückzylindern32 geführten An 21 wird ein strömungsgünstiger Öffnungsbereich zu 35 drückkolben 14 (Fig. 1 und 5) werden bei Druck

den Überleitungsbohrungen 22 geschaffen, die in an beaufschlagung aus den Steueröffnungen 16 über dk

sich bekannter Weise an den hydraulischen Kreislauf Verbindungsbohrungen 33 gegen den Endabschnitt 3

angeschlossen sind. der Maschine geschoben, wobei die Steuerspiege!

Das sich in der Ebene des Steuerspiegels von den scheibe mit ihrem Stcuerspiegel an die Zylinder

Steueröffnungen 16 gleichmäßig nach allen Seiten 40 trommel angedrückt wird.

ausbreitende und dabei schwächer werdende Druck- Die Kräfte- und Mornentenverhältnisse an dci feld wird zur Welle 4 hin durch die Bohrung 17 und Steuerspiegelscheibe sind so gestaltet, daß das resul außenseitig durch die im Querschnitt klein gehaltene lierende Moment aus dem Druck in jeder Steuer-Ringnut 23 begrenzt. Diese Ringnut ist über vier öffnung 16 multipliziert mit dem entsprechenden gleichmäßig auf den Umfang verteilte Bohrungen 24 45 Hebelarm bis zur Ebene A-B, zuzüglich dem rcsultic-(F i g. 7) an die Atmosphäre angeschlossen und mit- renden Moment aus den hydrostatischen Lagern 26 hin drucklos. Der Abstand des Außendurchmessers 27 einer Hälfte der Steuerspiegelscheibe multipliziert der Steueröffnungen 16 zum Innendurchmesser der mit dem entsprechenden Hebelarm bis zur Ebene Ringnut 23 entspricht etwa dem Abstand des Innen- A-B, kompensiert wird durch das Moment aus dem durchmessers der Sicucröffnungen zum Durchmesser 5° Druck der jeweiligen Druckflüssigkeitsüberleitungsder Mittelbohrung 17. bohrung 22 multipliziert mit dem Hebelarm bis zur

Die Ringnut 23 ist von einer Spurkranzfläche 25 Ebene A -B, zuzüglich dem resultierenden Moment umgeben, deren Breite etwa der Breite der Steuer- aus dem Druck in den hinter der Ebene A-B beauföffnungen 16 entspricht In dieser Spurkranzfläche schlagten Andrückzylindern 32 multipliziert mit dem sind Vertiefungen 26 und 27 vorgesehen. Die Ver- 55 entsprechenden Hebelarm bis zur Ebene A-B. Durch tiefungen 26, 27 sind jeweils in gleichem Abstand von die vorstehenden Maßnahmen ist gewährleistet, daß der Mitte der Stcuerspiegelscheibe angeordnet. Die jede Hälfte der Steuerspiegelscheibe für sich ausVertiefungen 26 liegen etwa in gleichem Abstand balanciert ist

zur Ebene A-B wie die Mittelpunkte der rialbkreis- Damit beim Anlaufen der Maschine der Steucr-

förmig ausgebildeten Endabschnitte der Steueröffnun- δο spiegel 12 an der Zylindertrommel 8 anliegt, befinden

gen. Jedem Endabschnitt ist eine Vertiefung zugeord- sich auf der Rückseite 13 der Sleuerspiegelscheibe

net. Die Vertiefungen 27 liegen genau in der recht- die Ausnehmungen 34, welche die Druckfedern

winklig zur Ebene A-B liegenden Mittelcbene C-D. iS aufnehmen. Die Mittelpunkte dieser Aus-

Dic Vertiefungen 26 und 27 stehen unmittelbar und nchmungen befinden sich in etwa dem gleichen radia-

daucrnd unter dem Einfluß der Druckflüssigkeit und 65 lcn Abstand 'on der Steucrspicgclmittc wie der

bilden hydrostatische I^gcr. Die Vertiefungen 26 äußerste Punkt einer Überleitungsbohrung 22. Mit

sind über Zufühningsbohrungcn 28 (F i g. 6) mit den Bezug auf die qucrgcrichtctc Mittelcbcnc C-I) sind sie

Enclahschniticn ('er Steueröffnungen 16 und die Ver- jeweils paarweise nach unten und oben symmetrisch

ersetzt, derart, daß eine durch den Mittdpunkt der euerspiegelscheibe geführte und jeweils diametral genüberliegende Ausnehmungen 34 mittig verbinjude Linie beide Überleitungsbohrungen 22 an entgengesetzten Umfangsseiten tangiert.
Die an Hand der Zeichnungen bei einer Axial-

(o

kolbenmaschine beschriebene Steuerspiegelscl eignet sich auch für hydrostatische Maschinen radial liegenden Arbeitskolben. Ferner brauch Fläche des Steuerspiegels nicht ebenflächig zu Auch ein sphärisch gestalteter Steuerspiegel kan Grandausbildung nach der Erfindung erhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. einander spiegelsymmetrisch gegenüberliegender

   Patentansprüche: Steueröffnungen aus Raumgründen nur die Anord

   nuig je eines gemeinsamen, sowohl für die Hoch

   I. Einrichtung zum Andrücken und Stabilisie- druck- als auch für die Niederdrucksteueröffnuni ren der Steuerspiegelscheibe einer umsteuerbaren 5 bestimmten Andrückzylinders mit Andrückkolben erhydrostatischen Axial- oder Radialkolben- laubt, die dann zwangläufig in der Totpunktebene maschine mit zylindertrommelstirnseitigem der Scheibe liegen bzw. so angeordnet sind, daß die Steuerspiegel und zwei spiegelsymmetrischen, Totpunktebene der Scheibe durch sie diametral hinnierenförmigen Steueröffnungen, mit mindestens durchgeht Diese Anordnung ist deswegen nachteilig, einem hydrostatischen Spurlager je Scheiben- io weil die mit dem Wechsel der Arbeitsrichtung verhälfte und einer unter Atmosphärendruck stehen- bundene Umkehrung der Strömungsrichtung und/ den Ringnut zwischen Spurlagerfläche und oder Änderung der Druckhöhe der Arbeitsflüssigkeit Steueröffnungen, wobei auf der Rückseite der die Einschaltung von Rückschlagventilen in die VerScheibe in gleichfalls spiegelsymmetrischer Ar- bindungskanäle zwischen den Andrückzylindern und Ordnung außer Bohrungen mit Andrückfedern je 15 den ihnen räumlich unmittelbar zugeordneten Steuerzwei mit Bezug auf die Totpunktebene einander öffnungen erfordert. Eine einwandfreie Stabilisierung paarweise gegenüberliegende Andrückzylinder der Steuerspiegelscheibe ist dabei nicht möglich,
   mit darin dichtend geführten Andrückkolben Auch in dem Falle, in dem unter Inkaufnahme vervorgesehen sind, die mit den Steueröffnungen hältnismäßig kurzer Steueröffnungen beiderseits der durch Kanäle verbunden sind, dadurch ge- 20 Tulpunklebene getrennte, jeder Seheibenhäifte gekennzeichnet, daß die Andrückzylinder sondert zugeordnete Andrückzylinder mit darin ge-(32) jeder Scheibenhälfte kreuzweise mit der führten Andrückkolben vorgesehen werden können, ihnen in bezug auf die Totpunktebene (A-B) hat die bekannte Schaltungsweise den Nachteil, daß gegenüberliegenden Steueröffnung (16) verbunden die Andrückzylirder einschließlich der darin dichsind. 25 tend geführten Andrückkolben aus Raumgründen im
2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch ge- Durchmesser verhältnismäßig klein gehalten werden k( nnzeichnet, daß in jeder Scheibenhälfte min- müssen. Zwar ergeben sich auf diese Weise bessere dtstens drei, in bekannter Weise jeweils an die Stabilitätsbedingungen als im Falle der Verwendung Steueröffnung der gleichen Scheibenhälfte an- nur je eines gemeinsamen, auf der Totpunktebene geschiossene, hydrostatische Spurlager (26, 27) 30 liegenden Andrückzylinders, wie denn bei dieser Anvorgeschen sind, von denen die beiden nahe der Ordnung auch auf die Einschaltung von Rückschlag-Totpunkteber e (A-B) auf einer zu dieser paralle- ventilen in die Verbindungskanäle mit den jeweils len Linie liegenden Spurlager (26) unmittelbar zugehörigen Steueröffnungen verzichtet werden kann, mit den Enden der zugehörigen Steueröffnung Diese verbesserten Stabilitätsverhältnisse werden (16) verbunden sind. 35 aber auf der anderen Seite nur mit einer nachteiligen

   Verkürzung der Steueröffnungen sowie mit entsprechend schwächeren, weil kleiner dimensionierten

   Andrückzylindern bzw. -kolben erkauft.

   Die bei der bekannten Einrichtung in beiden

   40 beschriebenen Grenzfällen erreichbare Stabilisierung

   der Steuerspiegelscheibe bleibt, wenn auch in unter-

   Dic Erfindung betrifft eine Einrichtung zum An- schiedlichem Grade, unzureichend, so daß unter den drücken und Stabilisieren der Steuerspiegelscheibe wechselnden Betriebsbedingungen unkontrollierbare einer umsteuerbaren hydrostatischen Axial- oder Schwingungen auftreten können. Diese haben einer-Radialkolbenmaschine mit zylindertrommelstirnseiti- 45 seits ein stellenweises Abheben der Steuerspiegelgem Steuerspiegel und zwei spiegelsymnietrischen scheibe von der Gegenfläche der ZylindtMtiommel nierenförmigen Steueröffnungen, mit mindestens mit dadurch bedingter vergrößerter Spz Itbiidung und einem hydrostatischen Spurlager je Scheibenhälfle erhöhten Leckölverlusten zur Folge und · «rgrößern und einer unter Atmosphärendruck stehenden Ring- andererseits die Gefahr, daß Flächeribereiche des nut zwischen Spurlagerfiäche und Steueröffnungen, 5° Stenerspiegels infolge erhöhter Anpressung nicht auswobei auf der Rückseite der Scheibe in gleichfalls reichend geschmiert werden und dadurch erhöhter spiegelsymmetrischer Anordnung außer Bohrungen Verschleiß eintritt.

   mit Andrückfedern je zwei mit Bezug auf die Tot- Bei einer weiteren zum Stande der Technik ge-

   punktebene einander paarweise gegenüberliegende hörenden Einrichtung zum Andrücken und Stabili-Andrückzylinder mit darin dichtend geführten An- 55 sieren der Steuerspiegelscheibe einer umsteuerbaren drückkolben vorgesehen sind, die mit den Steuer- hydrostatischen Kolbenmaschine ist es bereits bcöffnungen durch Kanäle verbunden sind. kannt, zwei senkrecht zur Totpunktebene radial

   Bei einer bekannten Einrichtung dieser Galtung außen liegende Spurlager vorzusehen, die über je eine sind die auf der Rückseite der Steuei spiegelscheibe kurze radiale Verbindungsnut an je eine annähernd mit Bezug auf die Totpunktebene einander paarweise 6° über den halben Umfang verlaufende Ringnut angegenüberliegendcn Andrückzylinder ir.it darin dich- geschlossen sind, die ihrerseits einen Spurlagerkranz tend geführten Andrückkolbcn über die Kanäle je- mit der Arbeitsflüssigkeit beschickt. Die Arbeitsweils unmittelbar mit der in der gleichen Scheiben- flüssigkeit gelangt dabei von der Hochdrucksteucrhälftc befindlichen Steueröffnung veibundcn. Diese öffnung über in der Steuerspiegelscheibe vorgesehene !Schal tungswcise hat bei verhältnismäßig langen 65 Kanüle zunächst zu dem unifangsseitigen Spurlagcrnicrcnförmigen Steueröffnungen, die im allgemeinen kranz und erst von dort über die schmale und niedrige erwünscht sind, den Nachteil, daß der schmale Zwi- radiale Verbindungsnut /11 den punktförmigen Spurschenbereich zwischen den beiderseitigen Enden der lagern, die der Totpunktebene der Scheibe senkrecht