DE2513549A1 - Axialkolbenmaschine mit einer schwenkbaren, umlaufenden zylindertrommel - Google Patents
Axialkolbenmaschine mit einer schwenkbaren, umlaufenden zylindertrommelInfo
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Description
Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10
PATENTANWÄLTE 25 1 354B ^*
Dr.Kö/wa
Hydromatik GmbH
79 Ulm / Donau
Liststraße 3
79 Ulm / Donau
Liststraße 3
Axialkolbenmaschine mit einer schwenkbaren, umlaufenden Zylindertrommel
Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolbenmaschine mit einer schwenkbaren, umlaufenden Zylindertrommel und einer in
einem Gehäuse ortsfest gelagerten, antriebsverbundenen Triebscheibe,
an welcher die in Zylinderbohrungen der Trommel beweglichen Kolben über Kugelgelenke angelenkt sind, und einem
Steuerspiegelkörper mit Steuernieren, die Ausmündungen der Zylinderbohrungen zugewandt sind, wobei der Steuerspiegelkörper
zwecks Hubverstellung der Pumpe durch eine Stelleinrichtung verschwenkbar ist und dessen dem Steuerspiegel
abgekehrte zylinderflächenförmige Rückseite sich an einer entsprechend geformten Führungsfläche des Gehäuses abstützt, die
mit Ansaug- bzw. Druckkanälen für das Druckmedium verbundene Öffnungen aufweist, welche in allen Schwenkstellungen des
Steuerspiegelkörpers über Kanäle mit den Steuernieren in Verbindung stehen, sowie mit einem an der Triebscheibe gelagerten,
die Zylindertrommel zentrierenden Mittelzapfen, der in
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einer zentralen Bohrung der Zylindertrommel geführt und über eine zwischenliegende Druckfeder gegen die Zylindertrommel abgestützt
ist.
Eine derartige Maschine ist beispielsweise aus der DT-OS 2 313 575 bekannt geworden. Derartige Axialkolbenmaschinen
sind besonders für kleinbauende geschlossene Getriebe geeignet und zeichnen sich durch einen geräusch- und erschütterungsarmen
Gang auch bei hohen Drücken und Drehzahlen aus. Dem möglichen Schwenkwinkel der Zylindertrommel gegenüber der Achse der
Triebwelle zur Hubverstellung der Pumpe sind jedoch Grenzen gesetzt, da die in der Führungsfläche für den Steuerspiegelkörper
angeordneten öffnungen, die mit den Ansaug- bzw. Druckkanälen der Pumpe verbunden sind, über den gesamten Schwenkbereich
des Steuerspiegelkorpers mit den Kanälen im Steuerspiegelkörper, die mit den Steuernieren in Verbindung stehen,
fluchten müssen und gleichzeitig in allen Schwenkstellungen des Steuerspiegelkorpers gegen den Innenraum des Maschinengehäuses
durch den Steuerspiegelkörper abgedichtet werden müssen.
Zwar könnte der Steuerspiegelkörper vergrößert werden, um das Abdecken über einen größeren Schwenkbereich zu erreichen, jedoch
steht einer Vergrößerung der Durchtrittsöffnungen an der Rückseite des Steuerspiegelkorpers entgegen, daß die auf der
der Führungsfläche zugewandten Rückseite des Steuerspiegelkorpers
wirkenden Druckkräfte nicht größer werden dürfen als die Kräfte, die den Steuerspiegelkörper in Anlage an die Führungsfläche halten. Diese Kräfte werden von den Kolben über die
Zylindertrommel auf den Steuerspiegel, d.h. auf die Vorderseite des Steuerspiegelkorpers, ausgeübt und verhindern zusammen mit
den geringen Kräften, die durch die zwischen Mittelzapfen und Zylindertrommel wirkende Druckfeder ausgeübt werden, ein Abheben
des Steuerspiegelkorpers von der Führungsfläche.
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Bei der aus der DT-AS 1 o17 468 bekannt gewordenen Konstruktion
werden die auf den Steuerspiegelkörper wirkenden Abhebkräfte mit Hilfe von den Steuerspiegelkörper in der Führungsbahn
niederhaltenden Rollen kompensiert. Dies ist baulich ein sehr großer Aufwand und führt zur Gefahr des Verklemmens
des Steuerspiegelkörpers insbesondere bei größeren Schwenkwinkeln.
Das Problem der Vergrößerung des Schwenkwinkels bei derartigen Maschinen ist in der DT-OS 2 oo3 851 behandelt. Dort ist
zur Beherrschung der Abhebkräfte des Steuerspiegelkörpers für die Zylindertrommel eine zusätzliche, besondere Abstützung
vorgesehen. Um die Durchtrittsöffnungen zwischen Steuerspiegelkörper und Ansaug- bzw. Druckkanal nicht zu groß werden zu
lassen und damit die Abhebkräfte zu beherrschen und trotzdem auch bei größeren Schwenkwinkeln die abdichtende überdeckung
zu gewährleisten, ist dort zwischen dem Steuerspiegelkörper und dem Gehäuse bzw. dessen Führungsbahn ein Zwischenelement
zwischengeschaltet, durch das sich Zwischenleitungen erstrecken und das über einen entsprechenden kleineren Schwenkwinkel
mit der Zylindertrommel mit verschwenkt wird. Diese Konstruktion bedingt einen erheblichen baulichen Aufwand und
führt zu zahlreichen weiteren Dichtflächen zwischen gegeneinander beweglichen, hochdruckbeaufschlagten Maschinenteilen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine
der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß ohne erheblichen baulichen Aufwand der mögliche Schwenkwinkel
der Zylindertrommel vergrößert werden kann. Insbesondere sollen die Durchtrittsöffnungen bzw. Schlitze an der Rückseite
des Steuerspiegelkörpers, die in jeder Schwenkstellung
mit den öffnungen zum Ansaug- bzw. Druckkanal in der Führungsfläche fluchten und diese überdecken müssen, vergrößert werden
können, ohne daß ein Abheben des Steuerspiegelkörpers von der Führungsfläche zu befürchten ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Axialkolbenmaschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die zentrale
Bohrung über einen Verbindungskanal mit dem druckführenden
Kanal im Steuerspiegelkörper verbunden ist. Dadurch wirkt die zentrale Bohrung zusammen mit dem Mittelzapfen als Druckzylinder/
der eine zentrale Anpreßkraft auf die Zylindertrommel und den Steuerspiegelkörper ausübt, und Abhebkräften, die den
Steuerspiegelkörper von seiner Führungsfläche abzuheben drohen, entgegenwirkt. Durch diese zusätzliche Kraft wird es möglich,
die Durchtrittsöffnungen bzw. Schlitze an der Rückseite des Steuerspiegelkörpers so zu vergrößern, daß auch der Schwenkbereich
der Zylindertrommel mit dem Steuerspiegelkörper erweitert wird. Die durch den Erfindungsvorschlag aufgebrachte zusätzliche
zentrale Anpreßkraft, die sich über den Mittelzapfen auf dem Triebflansch abstützt und den Steuerspiegelkörper
gegen die Führungsfläche drückt, ist stets eine sichere Anlage
des Steuerspiegelkörpers auch bei wechselnden Druckseiten, d.h. wechselnder Schwenkrichtung der Zylindertrommel bei einer Reversierpumpe
sichergestellt.
Ein weiterer Vorteil des Erfindungsvorschlages besteht darin, daß auch eine Vergrößerung der Steuerquerschnitte am Zylinder-
und am zugeordneten Steuerspiegel des Steuerspiegelkörpers (Vergrößerung der Steuernieren) möglich wird, woraus sich bessere
technische Daten oder bei gleicher Leistung geringere Strömungsgeschwindigkeiten
des Fördermediums und weniger Geräusche ergeben .
Zwar ist aus der DT-AS 1 oo3 o4o bei einer Axialkolbenmaschine ein mit der Druckseite der Maschine verbundener zentraler Druckraum
mit einem Anpreßkolben bekannt geworden, der die Zylindertrommel mit größerer Kraft gegen den Steuerspiegel anlegt.
Dort ist der Druckkolben jedoch kein Mittelzapfen, der sich an der Triebscheibe abstützt, sondern ein gegen die Zylindertrommel
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vorgespannter Druckkolben, der somit keine zusätzlichen Anpreßkräfte
für den Steuerspiegelkörper gegen das Gehäuse erzeugen kann.
Um den durch die zusätzliche zentrale Anpreßkraft erhöhten Reibungskräften zwischen Zylindertrommel und Steuerspiegel
entgegenzuwirken, wird in zweckmässiger Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß zwischen dem Steuerspiegel und der Steuerfläche
der Zylindertrommel achsial-symmetrisch zur Drehachse
der Zylindertrommel zumindest ein Druckfeld vorgesehen ist, welches mit dem Verbindungskanal verbunden ist. Eine entsprechende
entlastende Wirkung kann anstelle des zusätzlichen Druckfeldes dadurch erzielt werden, daß die Steuernieren im
Steuerspiegel vergrößert werden.
Weitere zweckmässige Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch im Schnitt eine Axialkolbenmaschine;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in
Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Steuerspiegelkörper, gesehen von der Seite des Steuerspiegels;
Fig. 4 eine Schnittansicht des Steuerspiegelkörpers mit Verbindungskanal und
Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Schnittansicht einer anderen Ausführungsform.
Die in Fig. 1 dargestellte Axialkolbenmaschine weist eine über Kugellager 1 in einem Gehäuse 2 gelagerte Triebwelle 3 auf,
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die eine Triebscheibe 4 trägt. An der Triebscheibe 4 sind über Kugelgelenke 5 die Kolbenstangen6 von Kolben 7 gelagert. Die
Kolben 7 bewegen sich in Zylinderräumen 8 einer Zylindertrommel 9, die von der Triebwelle 3 über die Triebscheibe 4
und die Kolben 7 in Drehung versetzt wird. Der Hub der Kolben richtet sich nach dem von der Zylindertrommelachse 1o und
der Drehachse 11 der Triebwelle 3 gebildeten Schwenkwinkel.
Die Zylindertrommel 9 wird durch einen über eine Kugel 12 an der Triebscheibe 4 gelagerten Mittelzapfen 13 in einer zentralen
Bohrung 31 zentriert und stützt sich - im belasteten Zustand der Maschine unter der Wirkung der Öldruckkräfte und im unbelasteten
Zustand der Maschine unter der Kraft einer zwischen dem Mittelzapfen 13 und der Zylindertrommel 9 angeordneten
Druckfeder 14 - auf einem Steuerspiegelkörper 15 ab, der seinerseits auf einer zylindrischen Führungsfläche 16 des
Maschinengehäuseteiles 17 abgestützt ist.
Zur Änderung des Schwenkwinkels greift am Steuerspiegelkörper ein Verstellzapfen 18 an, der mit einer Stellstange 19 verbunden
ist, die ihrerseits verschiebbar im Maschinengehäuseteil 17 in einer Bohrung 2o gelagert ist. An der Stellstange
greift ein nicht dargestellter Verstellmechanismus an, durch den die Stellstange 19 in Längsrichtung verschoben wird, so daß
der Zapfen 18 den Steuerspiegelkörper 15 in der zylindrischen Führungsfläche 16 unter Schwenkung der Zylindertrommel 9 um
die Schwenkachse 21 verschiebt.
Wie aus Fig. 2 und 3 näher ersichtlich, sind im Steuerspiegelkörper
15 Zu- und Abflußkanäle 35, 36 mit Steuernieren 22, 23 in dem der Zylindertrommel 9 zugewandten Steuerspiegel 37
vorgesehen, die auf der Rückseite des Steuerspiegelkorpers 15 in Schlitze 24, 25 übergehen, deren Länge so bemessen sein
muß, daß für den gesamten Schwenkbereich der Zylindertrommel 9 die Verbindung zwischen den Steuernieren 22, 23 und den Öffnungen
38, 39 des Ansaug- bzw. Druckkanales 26, 27 im
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Gehäuseteil 17 gewährleistet ist.
Die Längen der Schlitze 24, 25, die somit den maximalen Schwenkwinkel der Pumpe bestimmen, sind jedoch durch die in
ihnen wirkenden Öldruckkräfte begrenzt, die den Steuerspiegelkörper 15 von seiner Führungsfläche 16 abzuheben bestrebt
sind. Um diesem Mangel abzuhelfen, ist erfindungsgemäß die jeweilige Druckseite (Kanäle 26, 35 bzw. 27, 36) der Pumpe
mit der zentralen Bohrung 31 für den Mittelzapfen 13 verbunden, deren Beaufschlagung eine den abhebenden Öldruckkräften
entgegenwirkende Kraft erzeugt. Die Fig. 2 und 3 zeigen einen Verbindungskanal 28, der den als Druckseite angenommenen
Kanal 36 mit einem Druckfeld 29 zwischen Steuerspiegel und Zylindertrommel 9 verbindet, das seinerseits über einen
Verbindungskanal 3o mit der die Feder 14 und den Mittelzapfen 13 enthaltenden Bohrung 31 verbunden ist. Diese wirkt
dann als Druckzylinder. Selbstverständlich ist es möglich, die Größe und Art des Druckfeldes 29 verschiedenen Erfordernissen
anzupassen, z.B. gibt es Fälle, in denen kein zusätzliches Druckfeld 29 notwendig ist, wenn die Druckbeaufschlagung
und Schmierung des Steuerspiegels 37 anderweitig, z.B. durch vergrößerte Steuernieren 22, 23 kompensiert wird.
Die Versorgung der Zylinderbohrung 31 bzw. des Druckfeldes bei reversierbaren (nach zwei Seiten verschwenkbaren) Pumpen
kann beispielsweise, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, über Rückschlagventile 32 oder Drosselstellen 33 in einer Verbindungsbohrung
34 erfolgen, so daß die jeweils druckführende Pumpenseite, d.h. Kanal 35 oder 36, mit dem Verbindungskanal
28 verbunden ist.
Ansprüche;
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Claims (4)
1."Axialkolbenmaschine mit einer schwenkbaren, umlaufenden
Zylindertrommel und einer in einem Gehäuse ortsfest gelagerten, antriebsverbundenen Triebscheibe, an welcher die
in Zylinderbohrungen der Trommel beweglichen Kolben über Kugelgelenke angelenkt sind, und einem Steuerspiegelkörper
mit Steuernieren, die Ausmündungen der Zylinderbohrungen zugewandt
sind, wobei der Steuerspiegelkörper zwecks Hubverstellung
der Pumpe durch eine Stelleinrichtung verschwenkbar ist und dessen dem Steuerspiegel abgekehrte zylinderflächenförmige
Rückseite sich an einer entsprechend geformten Führungsfläche des Gehäuses abstützt, die mit Ansaug-bzw.
Druckkanälen für das Druckmedium verbundene Öffnungen aufweist, welche in allen Schwenkstellungen des Steuerspiegelkörpers
über Kanäle mit den Steuernieren in Verbindung stehen, sowie mit einem an der Triebscheibe gelagerten, die
Zylindertrommel zentrierenden Mittelzapfen, der in einer zentralen Bohrung der Zylindertrommel geführt und über eine
zwischenliegende Druckfeder gegen die Zylindertrommel abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale
Bohrung (31) über einen Verbindungskanal (28, 3o) mit dem druckführenden Kanal (35 oder 36) im Steuerspiegelkörper (15)
verbunden ist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuerspiegel (37) und der Steuerfläche der
Zylinderfläche (9) achsial-symmetrisch zur Drehachse (1o) der Zylindertrommel zumindest ein Druckfeld (29) vorgesehen ist,
welches mit dem Verbindungskanal (28)verbunden ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Steuerspiegelkörpers (15) zwischen dem
saugseitigen und dem druckseitigen Kanal (35, 36) eine mit
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Drosselstellen (33) versehene Verbindungsbohrung (34) vorgesehen ist und zwischen den Drosselstellen der Verbindungskanal (28) zu der zentralen Bohrung (31) bzw. dem Druckfeld
(29) abzweigt.
4. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Steuerspiegelkörpers (15) zwischen
dem saugseitigen und dem druckseitigen Kanal (35, 36) eine mit Rückschlagventilen (32) versehene Verbindungsbohrung
(34) vorgesehen ist und zwischen den Rückschlagventilen der Verbindungskanal (28) zu der zentralen Bohrung (31) bzw. dem
Druckfeld (29) abzweigt.
Der Patentanwalt
609841/0 5
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |