DE3626619A1 - Hydropumpe oder -motor verstellbaren verdraengungsvolumens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydropumpe oder einen -motor nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 2.

Eine Hydropumpe oder ein -motor dieser Art ist in der DE-OS 33 27 351 beschrieben und dargestellt. Bei der bekannten Ausgestaltung ist der Verstellzylinder zur Einstellung des Verdrängungsvolumens nur einfach wirksam, d.h. es ist nur einer der beiden vorhandenen Kolbenräume zur Steuerung der Einstellung mit einem Steuerdruckstrom beaufschlagbar. Der Steuerdruckstrom wirkt gegen eine im Kolbenringraum angeordnete Rückstellfeder, die an ihrem dem Kolben zugewandten Ende an einem Federwiderlager abgestützt ist, das auf seiner dem Kolben zugewandten Seite sphärisch gewölbt und mit dieser Kugelzone in einer entsprechend sphärisch konkaven Ausnehmung des Kolbens gelagert ist. Es handelt sich um einen sog. sphärischen Kolben, d.h. die Umfangsfläche des Kolbens ist kugelförmig. Diese Ausgestaltung ist erforderlich, um Pendelbewegungen der Kolbenstange zu ermöglichen, die dadurch hervorgerufen werden, daß die in einem Drehgelenk mit dem schwenkbaren Verstellglied der Hydro­ pumpe oder des -motors verbundene Kolbenstange den Schwenkbewegungen des Verstellgliedes folgt, d.h., sich nicht auf einer geraden Linie bewegt.

Bei der bekannten Ausgestaltung wird durch den Steuerdruck­ strom das Ausschwenken des Verstellgliedes bewirkt, während der Feder die Rückholfunktion zukommt, also die Verstellung in Richtung minimales Verdrängungsvolumen. Eine solche Anordnung ist auch zu bevorzugen, um auch plötzliche Ausschwenkverstellbewegungen ausführen zu können. Um auch plötzliche Rückschwenkbewegungen ausführen zu können, bedarf es einer starken Feder, die eine verhältnismäßig große Bauweise bedingt. Hierin kann ein wesentlicher Nachteil der bekannten Ausgestaltung gesehen werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß aufgrund der Beaufschlagung ausschließlich des Kolbenraums des Verstellzylinders eine Anordnung nicht möglich ist, in der der Verstellzylinder mittels dem Steuerdruckstrom bewirkte Zugkräfte auszuüben vermag. Hierdurch sind die Einsatzmöglichkeiten der bekannten Ausgestaltung erheblich eingeschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydropumpe oder einen -motor der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß der Verstellzylinder durch die Beaufschlagung mit dem Steuerdruckstrom verursachte Zugkräfte bzw. -bewegungen zu erzeugen bzw. auszuführen vermag.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 2 gelöst.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung gemäß Anspruch 1 ermöglicht eine funktionsfähige Beaufschlagung des Kolbenringraums mit dem Steuerdruckstrom, wodurch es ermöglicht ist, den Verstellzylinder in solchen Einbau­ positionen zu benutzen, in denen er durch die Beaufschla­ gung mit dem Steuerdruckstrom hervorgerufene Zugkräfte bzw. -bewegungen auszuführen vermag. Bei bestimmten Einbaupositionen, bei denen der Verstellzylinder das Verstellglied durch Zug auszuschwenken hat, ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung von wesentlicher Bedeutung, weil die Ausgestaltung nach dem Stand der Technik in solchen Einbaupositionen nicht funktionsfähig ist.

Die gleichen Vorteile sind auch der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nach Anspruch 2 zuzurechnen. Darüberhinaus führt diese Ausgestaltung zu weiteren wesentlichen Vorteilen. Ein Vorteil besteht darin, daß diese erfindungs­ gemäße Ausgestaltung hinsichtlich der Wirkrichtung des Verstellzylinders in allen Einbaupositionen einsetzbar ist, weil der Verstellzylinder in beiden Richtungen durch eine entsprechende Beaufschlagung mittels des Steuerdruckstroms wirksam ist. Es können also in beiden Richtungen auch plötzliche Verstellbewegungen ausgeführt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Rückholfeder in Fortfall kommt, und deshalb sich eine kleine Bauweise verwirklichen läßt, abgesehen davon, daß der Fortfall der Feder auch schon zu einer Verein­ fachung führt. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß aufgrund der Kippbewegungen in der Kolbenstange auch eine sphärische Abstützung des Federwiderlagers gemäß der bekannten Ausgestaltung nicht erforderlich ist.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 führt zu einer einfachen und funktionsfähigen Ausgestaltung der Axialdichtung. Dabei kann es je nach Ausgestaltung der Axialdichtung erforderlich sein, die Dichtungsflächen mit einer Kraft aufeinanderzu zu beaufschlagen. Gemäß Anspruch 4 wird dies in einfacher Weise durch eine Feder bewerkstelligt.

Die Ausbildungen nach den Ansprüchen 5 und 6 führen zu einer kompakten Bauweise, wodurch sich auch eine wesentliche Vereinfachung ergibt, weil ein besonderes Verstellzylindergehäuse und dessen Befestigung entfällt. Dabei können gemäß Anspruch 7 auch die Steuerdruckstromlei­ tungen in dem den Verstellzylinder bildenden Gehäuseteil verlaufen, so daß besondere Leitungen entfallen.

Gemäß Anspruch 8 ergibt sich eine sog. direkt gesteuerte Leistungsregelung für die Verdrängungsvolumeneinstellung.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Axialkolbenma­ schine im axialen Schnitt;

Fig. 2 die in Fig. 1 gekennzeichnete Einzelheit in vergrößerter Darstellung.

Bei der in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichneten Axialkolben­ maschine handelt es sich um eine sog. Schwenkscheiben­ maschine mit einem Gehäuse 2, in dem auf einer Drehwelle 3, die eine Schiefscheibe 4 mit Spiel durchfaßt, ein Zylinder­ block 5 drehbar gelagert ist. Die Schiefscheibe 4 ist schwenkbar in einem Lagerflansch gelagert. Im Zylinderblock 5 sind auf einem Teilkreis mehrere axial angeordnete Kolben 7 in Kolbenbohrungen 8 verschiebbar, deren sphä­ rische Köpfe mittels Gleitschuhen 9 an der ihnen zugewand­ ten schiefen Antriebsfläche 11 der Schiefscheibe 4 abgestützt sind. Die Steuerung der Arbeitszyklen Saugen und Fördern erfolgt durch eine Steuerscheibe 12 mit an sich bekannten, nierenförmigen Steueröffnungen (nicht dargestellt), die zu den Kolbenbohrungen 8 bzw. von diesen führende Kanäle 13 jeweils mit der Förderlei­ tung bzw. mit der Saugleitung verbinden, die ebenfalls nicht dargestellt sind. Die Steuerscheibe 12 ist an einem flanschförmigen Deckel 14 des topfförmigen Gehäuses 2 abgestützt.

Die Einstellung des Verdrängungsvolumens erfolgt mittels eines allgemein mit 15 bezeichneten Verstellzylinders, der im Deckel 14 ausgebildet ist. Im Verstellzylinder 15 ist ein sog. sphärischer Kolben 16 verschiebbar, dessen Kolbenstange 17 in den Hohlraum 18 des Gehäuses 2 hineinragt und in einem Gelenk 19 mit einem Arm 21 der Schiefscheibe 4 schwenkbar verbunden ist. Hierzu weist die Kolbenstange 17 einen Kugelkopf 22 auf, der in einem hohlkugelförmigen Lager mittels einer Rückzug­ platte 23 drehbar gelagert ist.

Wesentliche Einzelheiten der Ausgestaltung des Verstell­ zylinders 15 gehen aus Fig. 2 hervor. Zur Abdichtung gegenüber der Zylinderwand 24 weist der Kolben 16 einen Dichtungsring 25 auf, der in einer Umfangsnut 26 angeordnet ist. Der Hohlraum des Verstellzylinders 15 ist außenseitig mittels eines Schraubstopfens 27 (Fig. 1) abgedichtet. Innenseitig ist die eine Bohrung 28 im Deckel 14 mit radialem Bewegungsspiels durchfassende Kolbenstange 17 durch eine axial und radial wirksame, allgemein mit 29 bezeichnete Dichtung abgedichtet.

Die Dichtung 29 wird durch einen Dichtungsring 31 gebildet, der auf seiner dem Kolben 16 abgewandten Seite eine radiale Dichtungsringfläche 32 aufweist, mit der er an einer ebenfalls radialen Dichtungsringfläche 33 des den Zylinderraum begrenzenden Deckels 14 anliegt. Der Dichtungsring 31 ist mittels einer durch gestrichelte Linien angedeuteten Druckfeder 34 gegen die Dichtungsring­ fläche 33 vorgespannt, um einen gewissen Andruck der Dichtungsringfläche 32, 33 aneinander zu bewirken. Die Größe der Dichtungsringfläche 32 am Dichtungsring 31 ist auf die vorliegenden Verhältnisse abgestimmt. Deshalb befindet sich auf der dem Kolben 16 abgewandten Seite des Dichtungsrings 31 eine Ringnut 35, zwecks Verringerung der Größe der Dichtungsringfläche 32, wobei die Ringnut 35 durch radiale Kanäle 36 mit dem Kolbenringraum 37 verbunden sind, so daß der sich darin im Betrieb aufbauende Druck sich in die Ringnut 35 fortsetzen kann. Die soweit beschriebene Dichtungswirkung der Dichtung 29 umfaßt eine radiale Dichtungswirkung.

Damit eine dichte Anlage der Dichtungsflächen 32, 33 aneinander gewährleistet ist, umgibt der Dichtungsring 31 die Kolbenstange 17 mit einem gewissen Bewegungsspiel s_1, das so groß bemessen ist, daß die Kolbenstange 17 die vorbeschriebenen Pendelbewegungen auszuführen vermag, ohne das die Dichtungsringfläche 32 von der Dichtungsringfläche 33 abhebt. Dabei ist die axiale Abdichtung durch einen im Querschnitt rechteckförmigen Dichtungsinnenring 38 und einen diesen umgebenden Dich­ tungsaußenring 39 gewährleistet, die in einer inneren Ringnut 41 des Dichtungsrings 31 abdichtend angeordnet sind.

Der Kolbenringraum 37 des Verstellzylinders 15 ist mit dem Betriebsdruck beaufschlagt, der Kolbenraum 42 wird durch die in Fig. 1 angedeutete Leitung 44 beaufschlagt, wodurch der Kolben 16 mit seiner Kolbenstange 17 zwecks Einstellung des Verdrängungsvolumens gezielt axial verschoben werden kann.

Zur Steuerung der Verdrängungsvolumeneinstellung dient ein ggf. als Proportionalventil ausgebildetes Steuerventil, das durch einen in einer Leitung 40 wirksamen Steuerdruck gegen eine Feder verstellbar ist. Das Steuerventil wird mit Förderdruck über die Verbindungsleitung 48 versorgt, die durch die Rückschlagventile 49 über die Zweigleitungen 46, 47 den jeweils aktiven Druck an das Verstell- und Steuersystem gibt.

Soll das Gerät mit einer Proportionalsteuerung ausgeführt werden, so muß das Steuerventil 50 eine Wegrückführung XX angebracht werden, die die Verstellposition des Kolbens 16 auf das Steuerventil 50 überträgt.

Ohne die Rückführung XX kann die Axialkolbenmaschine 1 ohne Zwischenstellungen von maximalem auf minimales Verdrängervolumen geschaltet werden. In einem solchen Fall kann das Steuerventil als einfaches Umschaltventil ausgebildet sein.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, den Verstell­ zylinder 15 als Leistungsregler auszubilden bzw. anzuord­ nen, und zwar sowohl als direktgesteuerten als auch als vorgesteuerten Leistungsregler, bei dem ein die Beaufschlagung des Kolbens 16 durch ein Regelventil geregelt sein kann.

Claims (9)

1. Hydropumpe oder -motor verstellbaren Verdrängungs­ volumens, mit einem schwenkbaren Verstellglied zur Einstellung des Verdrängungsvolumens, an dem in einem Gelenk die Kolbenstange eines Verstellzylinders mit einem sphärischen Kolben angreift, der durch einen Steuerdruckstrom gegen eine Federkraft verstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolbenringraum (37) mit dem Steuerdruckstrom beaufschlagbar ist und die Kolbenstange (17) durch eine radiale Pendelbewegungen der Kolbenstange (17) zulassende Dichtung (29) abgedichtet ist.

2. Hydropumpe oder -motor verstellbaren Verdrängungs­ volumens, mit einem verschwenkbaren Verstellglied zur Einstellung des Verdrängungsvolumens, an dem in einem Gelenk die Kolbenstange eines Verstellzylinders mit einem sphärischen Kolben angreift, der durch einen Steuerdruckstrom verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenringraum (37) und der Kolbenraum (42) mit dem Steuerdruckstrom beaufschlagbar sind und die Kolbenstange (17) durch eine radiale Pendelbewe­ gungen der Kolbenstange (17) zulassende Dichtung (29) abgedichtet ist.

3. Hydropumpe oder -motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (29) durch einen die Kolbenstange (17) mit Bewegungspiel umgebenden Dichtungsring (31) gebildet ist, der auf seiner dem Kolben (16) abgewandten Seite eine Dichtungsringfläche (32) aufweist, mit der er an einer im wesentlichen radialen Dichtungsringfläche (33) des Zylindergehäuses anliegt.

4. Hydropumpe oder -motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (31) durch eine Feder (34) gegen die Ringdichtungsfläche (33) am Zylindergehäuse vorgespannt ist.

5. Hydropumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellzylinder (15) in das Gehäuse (2) der Hydropumpe oder des Hydromotors integriert ist.

6. Hydropumpe oder -motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydropumpe oder der Hydromotor durch eine Axialkolbenmaschine (1) gebildet ist, die eine an einem Gehäuseteil (14) abgestütze Steuerscheibe (12) aufweist, daß der Verstellzylinder (15) in das Gehäuseteil (14) integriert ist und daß die Kolbenstange (17) etwa achsparallel in das Gehäuse (2) hineinragt.

7. Hydropumpe oder -motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Kolbenraum (42) und/oder Kolbenringraum (37) führenden Leitungen (43, 44) durch Kanäle im Gehäuseteil (14) gebildet sind.

8. Hydropumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (43, 44) mit der Förderleitung bzw. der jeweiligen Förderleitung (13) verbunden ist bzw. sind.

9. Hydropumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Verdrängungsvolumeneinstellung in der am Kolbenraum (42) und/oder dem Kolbenring­ raum (37) angeschlossenen Leitung (43, 44) ein ggf. auch als Umschaltventil funktionierendes Regelventil angeordnet ist, daß durch einen Steuerdruck gegen eine Federkraft verstellbar ist.