DE3125116A1

DE3125116A1 - "verstellbare, hydrostatische axialkolbenmaschine"

Info

Publication number: DE3125116A1
Application number: DE19813125116
Authority: DE
Inventors: Uenal Dipl.-Ing. 7990 Friedrichshafen Gazyakan; Michael Ing.(grad.) 7996 Friedrichshafen Meyerle
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1983-01-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine verstellbare,
hydrostatische Axialkolbenmaschine, im wesentlichen bestehend aus einem Zylinderkörper mit in ihm laufenden Kolben, denen eine Schiefscheibe als Steuerfläche zugeordnet ist, mit einem Schwenkkörper zum Neigen der Schiefscheibe gegenüber einer An- bzw. Abtriebswelle sowie mit einer Verstellvorrichtung für den Schwenkkörper.
Aus der US-PS 42 32 587 ist eine Axialkolbenmaschine in Form einer hydraulischen Pumpe bekannt, bei der die Verstellbewegung für den Schwenkkörper von einem Druck über eine Steuervorrichtung bewerkstelligt wird, deren Wirkrichtung quer zur Maschinenlängsachse liegt. Das Gehäuse der bekannten Pumpe besteht im wesentlichen aus vier einzelnen Teilen, was zu langen Montagezeiten und hohen Wartungskosten führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verstellbare, hydrostatische Axialkolbenmaschine zu schaffen, die eine kompakte Bauweise aufweist und einfach montierbar ist. Bei Verwendung der Axialkolbenmaschine in einem Leistungsverzweigungsgetriebe soll das Hydrostatgetriebe als separate Baueinheit montierbar und austauschbar sein. Daneben soll die Geräuschabstrahlung möglichst gering sein.
Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Die Erfindung weist gegenüber dem Bekannten die Vorteile auf, daß der Aufbau einer sehr kompakten, hydrostatischen Axialkolbenmaschine und sogar eines kompakten Hydrostatgetriebes möglich ist. Zum Zweck der Montage ist es möglich, Baugruppenvorfertigung durchzuführen, so daß die Gesamt-Montagezeit erheblich reduziert werden kann.
Durch die kompakte Bauweise ergibt sich ein schwingungssteiferer Aufbau und somit eine erhebliche Verringerung der Geräuschentwicklung gegenüber den bekannten Maschinen.
Der einfache Aufbau einer Nulleinstellung macht aufwendig herzustellende und zu justierende Mittel, z. B. doppelt wirkende Federn, überflüssig.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Teilschnitt des Erfindungsgegenstands in Anwendung auf ein Hydrostatgetriebe, bestehend aus einer verstellbaren Hydropumpe und einem Hydromotor mit drei Gehäuseteilen, Fig. 2 einen durch das Getriebe gelegten Teilschnitt, aus dem ein Längsschnitt durch einen Verstellkolben für die verstellbare Hydropumpe ersichtlich ist, Fig. 3 einen Teilschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel einer verstellbaren Axialkolbenmaschine mit zwei Gehäuseteilen.
In einem Gehäuse (Fig. 1), das im wesentlichen aus einem Frontgehäuseteil 24, einem diesem nachgeordneten Mittelgehäuseteil 25 und einem seinerseits nachgeordneten Endgehäuseteil 26 gebildet wird, ist ein Hydrostatgetriebe untergebracht. Dieses besteht im wesentlichen aus einer Antriebswelle 22, einer verstellbaren Hydropumpe 20, einem Hydromotor 21 und einer Abtriebswelle 23. Zwischen der Hydropumpe 20 und dem Hydromotor 21 sind ein Nierenkörper 15 mit Leitungen 18, 19 sowie Ventilplatten 16 und 17 angeordnet. Zu der Hydropumpe 20 gehört eine Schiefscheibe 29, die in einem gegenüber der Antriebswelle 22 neigbaren Schwenkkörper 1 drehfest befestigt ist. Die Schiefscheibe 29 dient als Steuerfläche für Kolben, die in einem umlaufenden Zylinderkörper 28 laufen. Der Schwenkkörper 1 ist mit einer Seitenwand 31 versehen, die am Zylinderkörper 28 entlanggeführt ist und ihn teilweise umgreift.
An der Seitenwand 31 ist ein Schwenkhebel 4 angesetzt, dessen freies Ende in einen kugelförmigen Kopf 5 übergeht, der sich seinerseits mit einem Verstellkolben 6 in Eingriff befindet und zu diesem Zweck in dessen Ausnehmung 45 eingreift.
Der Schwenkkörper 1 ist um einen Drehpunkt 59 (Fig. 2) verschwenkbar. Seine Verschwenkungsbewegung wird durch den Verstellkolben 6 bewirkt. Dieser läuft in einem Arbeitszylinder 57, der im Bereich einer Ausnehmung 45 offen ist und dadurch mit dem Innenraum des Gehäuses 24, 25, 26 in Verbindung steht.
Der Verstellkolben 6 ist in axialer Richtung verschiebbar. Er wird durch eine Druckfeder 46 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Nullage 7 gehalten. Er besitzt eine mechanische Nullpunktarretierung. Hierzu fixiert eine Stellschraube 50 gegen eine vorgespannte Druckfeder 49 einen Nullpunkt 7, wobei eine weitere Druckfeder 46 mit kleinerer Federkraft gegen die Druckfeder 49 mit größerer Federkraft wirkt. Bei einem hydrostatischen Leistungsverzweigungsgetriebe liegt die Nullage außerhalb der Schwenkmitte, bei anderen Getrieben ist die Nullage in der Mitte des Schwenkbereichs angeordnet.
Soll der Verstellkolben 6 in Richtung eines Pfeils 47 verschoben werden, dann wird über (aus der Zeichnung nicht ersichtliche) Druckmittelleitungen einem Druckraum 60 (Fig. 2) Druckmittel zugeführt. Sobald der in dem Druckraum 60 herrschende Druck die auf den Verstellkolben 6 ausgeübte Kraft der Druckfeder 46 übersteigt, wird der Verstellkolben 6 in Richtung des Pfeils 47 verschoben. Er nimmt über den Kopf 5 und den Schwenkhebel 4 den Schwenkkörper 1 mit, der in Richtung eines Pfeils 48 verschwenkt.
Soll der Schwenkkörper 1 entgegen der Richtung des Pfeils 48 verschwenkt werden und sich der Verstellkolben 6 entgegen der Richtung des Pfeils 47 verschieben, wird der Verstellkolben 6 im Druckraum 60 mit Drucköl beaufschlagt.
Dem Anschlag des zurücklaufenden Verstellkolbens 6 dient eine Stellschraube 50, an deren Schraubenkopf 52 der Verstellkolben 6 anschlagen kann. Die Einstellung dieses Anschlags erfolgt durch Verdrehung der Stellschraube 50 in einem Gewinde, das in einem Deckel 54 vorhanden ist, der in das Mittelgehäuseteil 25 eingeschraubt ist, und der den Druckraum 60 nach außen druckdicht verschließt.
Der Einstellung der Stellschraube 50 dient ein Schlitz 51 oder ein Innensechskant am freien Ende des Schraubenbolzens.
Ein Federelement 53 dient der Verdrehsicherung der Stellschraube 50. Eine Feineinstellung kann auch über eine zusätzliche Kontermutter bewerkstelligt werden.
Im Getriebegehäuse können neben dem Verstellkolben 6 und dem Nierenkörper 15 auch Einspeiseventile 9, 10 (Fig. 1) untergebracht sein, die an eine Speisepumpe 11 angeschlossen sind.
Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 3. Das Getriebegehäuse wird hier durch ein Frontgehäuseteil 33 und ein Endgehäuseteil 34 gebildet. In letzterem ist ein Nierenkörper 42 gelagert. Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Pumpe mit einer Antriebswelle 40, einem Zylinderkörper 41 sowie in ihm laufenden Kolben 43, einem Schwenkkörper 35 und einem Schwenkhebel 38, der in einen Kopf 37 ausläuft. Ein Verstellkolben 36 bewirkt die Verstellung der Pumpe. Ebenso könnte es sich aber um einen Hydromotor handeln, wobei die dargestellte Welle dann die Abtriebswelle wäre. Der Kopf 37 des Verstellkolbens 36 für die Verstellung der Pumpe greift in eine Ausnehmung 55 des Verstellkolbens 36 ein, wodurch eine mechanische Koppelung zwischen dem Schwenkkörper 35 und dem Verstellkolben 36 gewährleistet ist.
Anstatt der Ausnehmung 45, 55 könnte eine mechanische Kopplung zwischen dem Schwenkkörper 1 bzw. 35 einerseits und dem Verstellkolben 6 bzw. 36 andererseits auch durch einen Ansatz am Verstellkolben 6, 36 und einen Eingriff am Schwenkkörper 1 erzielt werden (in der Zeichnung nicht dargestellt).
Der Verstellkolben 6, 36 ist im Mittelgehäuseteil 25 (Fig. 1, 2) bzw. im Endgehäuseteil (Fig. 3) quer zur Antriebswelle 22, 40 sowie zur Abtriebswelle 23 angeordnet und liegt neben dem Nierenkörper 15, 42 sowie neben dem Zylinderkörper 28, 41.
Da der Verstellkolben 6, 36 im Gehäuse der Axialkolbenmaschine gelagert ist, kann er in der entsprechenden Baugruppe, beispielsweise in dem Mittelgehäuseteil 25 (Fig. 1, 2) oder in dem Endgehäuseteil 34 (Fig. 3) vormontiert werden. Er erleichtert und verbilligt demgemäß die Montage der Axialkolbenmaschine.
In Anwendung an ein Leistungsverzweigungsgetriebe liegt der Nullpunkt (Stelle 7) in der Verschwenkungsbewegung des Schwenkkörpers 1 außerhalb seiner Schwenkmitte 12.
Der Verstellbereich X des Schwenkkörpers 1 (Fig. 2) bezieht sich in Anwendung der Axialkolbenmaschine bei einem Fahrzeuggetriebe auf Vorwärtsfåhrt, der Verstellbereich Y auf Rückwärts fahrt.
Bezugszeichen 1 Schwenkkörper 4 Schwenkhebel 5 Kopf 6 Verstellkolben 7 Stelle 8 Stelle 9 Einspeiseventil 10 Einspeiseventil 11 Speisepumpe 12 Schwenkmitte 15 Nierenkörper 16 Ventilplatte 17 Ventilplatte 18 Leitung 19 Leitung 20 Hydropumpe 21 Hydromotor 22 Antriebswelle 23 Abtriebswelle 24 Frontgehäuseteil 25 Mittelgehäuseteil 26 Endgehäuseteil 28 Zylinderkörper 29 Schiefscheibe 31 Seitenwand 33 Frontgehäuseteil 34 Endgehäuseteil 35 Schwenkkörper 36 Verstellkolben 37 Kopf 38 Schwenkhebel 40 Antriebswelle 41 Zylinderkörper 42 Nierenkörper 43 Kolben 45 Ausnehmung 46 Druckfeder 47 Pfeil 48 Pfeil 49 Druckfeder 50 Stellschraube 51 Schlitz 52 Schraubenkopf 53 Federelement 54 Deckel 55 Ausnehmung 57 Arbeitszylinder 59 Drehpunkt 60 Druckraum L e e r s e i t e

Claims

Verstellbare, hydrostatische Axialkolbenmaschine Ansprüche Verstellbare, hydrostatische Axialkolbenmaschine, im wesentlichen bestehend aus einem Zylinderkörper mit in ihm laufenden Kolben, denen eine Schiefscheibe als Steuerfläche zugeordnet ist, mit einem Schwenkkörper zum Neigen der Schiefscheibe gegenüber einer An- bzw. Abtriebswelle sowie mit einer Verstellvorrichtung für den Schwenkkörper sowie mit einem Frontgehäuseteil und einem Mittelgehäuseteil bzw./und einem Endgehäuseteil, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Verstellvorrichtung aus einem fluidbetätigten Verstellkolben (6; 36) gebildet ist, der in einem dem Frontgehäuseteil (24) nachgeordneten Gehäuseteil (Mittelgehäuseteil 25; Endgehäuseteil 34) quer zur Antriebswelle (22; 40) bzw. Abtriebswelle (23) der Axialkolbenmaschine angeordnet und mit einem Schwenkhebel (4) des Schwenkkörpers (1; 35) mechanisch verbunden ist.
2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z ei c h ne t , daß ein Verstellkolben t6; 36) in ihrem Gehäuse (24, 25, 26; 33, 34) untergebracht ist.
3. Axialkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Verstellkolben (6; 36) neben dem Nierenkörper (15; 42) angeordnet ist.
4. Axialkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Verstellkolben (6; 36) neben dem Nierenkörper (15; 42) und neben dem Zylinderkörper (28; 41) angeordnet ist.
5. Axialkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sowohl der Verstellkolben (6; 36) als auch der Nierenkörper (15; 42) als separate Bauteile im Gehäuse (24, 25, 26; 33, 34) untergebracht sind.
6. Axialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß zur Nullageneinstellung des Verstellkolbens (6; 36) auf der Stellschraube (50) ein über deren Schraubenkopf (52) hinausragendes, axial zu ihr verschiebbares Federelement (53) vorgesehen ist.
7. Axialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß im Getriebegehäuse (24, 25, 26; 33, 34) der Verstellkolben (6; 36), der Nierenkörper (15; 42) und Einspeiseventile (9, 10) vorgesehen sind.
8. Axialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Verstellkolben (6; 36) eine mechanische Nullpunktarretierung aufweist, die eine Stellschraube (50) umfaßt, wobei diese einen Nullpunkt (7) gegen eine vorgespannte Druckfeder (49) fixiert und eine weitere Druckfeder (46) mit kleinerer Federkraft gegen die vorgespannte Druckfeder (49) mit größerer Federkraft wirkt.
9. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß in Anwendung auf ein Leistungsverzweigungsgetriebe der Nullpunkt (Stelle 7) in der Verschwenkungsbewegung des Schwenkkörpers (1) außerhalb seiner Schwenkmitte (12) liegt.
10. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Verstellkolben (6; 36) im R-Bereich die vorgespannte Druckfeder (49) mit geringem Hub weiter zusammendrückt.
11. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schwenkhebel (4; 38) des Schwenkkörpers (1; 35) in eine Ausnehmung (45; 55) des Verstellkolbens (6; 36) eingreift.
12. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß am freien Ende des Schwenkhebels (4; 38) ein kugelförmiger Kopf (5) vorgesehen ist.
13. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schwenkhebel (4; 38) des Schwenkkörpers (1; 35) an einen Ansatz am Verstellkolben (6; 36) angelenkt ist.
14. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h ne t , daß der Verstellkolben (6) im Mittelgehäuseteil (25) des Gehäuses (24, 25, 26) gelagert ist.
15. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Verstellkolben.(36) in einem Endgehäuseteil (34) des Hochdruckgehäuses (33, 34) gelagert ist.
16. Axialkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Verstellkolben (6; 36) gegen eine nicht einstellbare Druckfeder (46) sowie gegen eine einstellbare Druckfeder (49) auslenkbar ist.
17. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sowohl der Verstellkolben (6, 36) als auch der Nierenkörper (15, 42) im gleichen Gehäuseteil (Mittelgehäuseteil 25 oder Endgehäuseteil 34)untergebracht sind.