DE4405802C2 - Steuereinrichtung für eine hydrostatische Arbeitsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine mit Arbeitskolben versehene reversierbare hydrostatische Arbeitsmaschine gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs.

Eine solche Steuereinrichtung zählt durch die DE-PS 18 01 541 zum Stand der Technik. Sie kann bei einer Ra­ dialkolben- oder bei einer Axialkolbenmaschine angewendet werden. Das Charakteristische an dieser Steuereinrichtung ist die feste Verbindung der Maschinenwelle mit einer Ex­ zenterscheibe, welche sowohl unter dem Druck des Arbeits­ fluids als auch durch eine elastische Andrückkraft in ei­ nem ständigen rotierenden Gleitkontakt mit dem Steuer­ spiegel steht. Umfangsseitig der Exzenterscheibe sind un­ ter Eingliederung eines Wälzlagers ein ebenfalls am Steu­ erspiegel gleitender Innenring sowie ein den Innenring umschließender, an einer Gegenfläche im Gehäusedeckel des Maschinengehäuses gleitender Außenring angeordnet. Die Anlage des Innenrings am Steuerspiegel und des Außenrings an der Gegenfläche erfolgt unter dem Einfluß des Drucks des Arbeitsfluids sowie durch zwischen den Innenring und den Außenring eingegliederte Tellerfedern als Spreizmit­ tel.

Das aus Außenring und Innenring gebildete Steuerglied bildet damit eine druckfeste Trennung des Raums, der in axialer Richtung durch den Steuerspiegel und die Gegen­ fläche begrenzt ist, in radialer Richtung. Dadurch ent­ stehen voneinander druckdicht getrennte Räume einerseits radial umfangsseitig des Außenrings und andererseits ra­ dial innerhalb des Innenrings, die bei der von dem Ver­ drehwinkel der Maschinenwelle abhängigen radial-transla­ torischen Bewegung mit den Steueröffnungen im Steuerspie­ gel verbunden bzw. von ihnen getrennt werden.

Während der Innenring und der Außenring aufgrund der In­ tegration des Wälzlagers bei der Rotation der Maschinen­ welle im wesentlichen nur radial gerichtete translatori­ sche Bewegungen vollziehen, steht die Exzenterscheibe in einem dauernden Rotationskontakt mit dem Steuerspiegel, ohne daß dieser Rotationskontakt durch translatorische Bewegungen überlagert wird. Aufgrund dessen sind die auf­ einander gleitenden Flächen der Exzenterscheibe und des Steuerspiegels einer hohen Reibung und damit einem star­ ken Verschleiß ausgesetzt. Hiermit verbunden ist die Ent­ wicklung erheblicher Reibungswärme, die nur in einem un­ befriedigenden Umfang abgeführt werden kann, weil durch den reinen Rotationskontakt von Exzenterscheibe und Steu­ erspiegel der Dichtspalt nur schlecht neu benetzt wird.

Der Einsatz der bekannten Steuereinrichtung bei schlecht schmierenden Arbeitsfluiden ist demnach, wenn überhaupt, nur unter einschränkenden Voraussetzungen möglich.

Die DE 87 17 463 U1 offenbart ebenfalls eine Steuereinrichtung für eine mit Arbeitskolben versehene reversierbare hydrostatische Arbeitsmaschine. Die Steuerscheibe besteht aus einer mit der Maschinenwelle drehfest verbundenen Exenterscheibe und einem am Außenumfang der Exenterscheibe frei drehbar gelagerten, aus einem Innenring und einem Außenring gebildeten Steuerring. Auch bei dieser Bauart erfolgt die Kopplung des Exenters mit dem Steuerring im Druckbereich. Damit befindet sich auch die Drehlagerung im Druckbereich. Durch die rotatorische Kontaktbewegung von Exenter und Steuerfläche treten wiederum die schädlichen Reibbelastungen an den aufeinander gleitenden Flächen auf.

Als weiterhin nachteilig anzuführen ist die Tatsache, daß durch die Kopplung der Exenterscheibe mit dem Steuerring im druckbeaufschlagbaren Bereich zusätzliche Lager-, Abdichtungs- und Verschleißprobleme entstehen.

Aus der DE-AS 24 04 320 ist weiterhin eine Radial- bzw. Axialkolbeneinheit bekannt mit einer Steuereinrichtung, bei der der Exenter nicht an den Dichtflächen des Steuerspiegels reibt. Hier stehen jedoch die Stirnseiten des Steuerrings nicht unter der Einwirkung einer elastischen Andrückkraft, welche vom Druck des Arbeitsfluids unterstützt wird. Insgesamt ist die hieraus bekannte Steuereinrichtung aufwendig und ebenfalls nicht für den Einsatz bei schlecht schmierenden Arbeitsfluiden geeignet.

Der Erfindung liegt ausgehend von den im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Merkmalen die Aufgabe zugrunde, diese Steuereinrichtung dahingehend zu verbessern, daß auch Arbeitsfluide mit schlecht schmierenden Eigenschaf­ ten problemlos eingesetzt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, alle mit dem Steuerspiegel und mit der Gegenfläche in einem gleitenden Dichtkontakt stehenden Flächen des Steuerrings aus­ schließlich radial translatorisch zu verlagern. Dies wird dadurch bewirkt, daß an der Maschinenwelle selber ein Ex­ zenter ausgebildet ist, der in den Steuerring greift und mit dem Steuerring relativverdrehbar gekoppelt ist. Bei der Rotation der Maschinenwelle kann sich folglich der Exzenter im Steuerring drehen, wobei sich diese Drehla­ gerung im zentralen drucklosen Leckbereich der Steuerein­ richtung befindet. Beide Stirnseiten der Drehlagerung werden zur Herstellung dieses drucklosen Zustands über einen Leckfluidkanal im Exzenter verbunden.

Die translatorische Bewegung des Steuerrings pro Umdre­ hung der Maschinenwelle entspricht dem zweifachen Hub der Exzentrizität. Durch diese radiale Gleitbewegung des Steuerrings werden mithin die Dichtspalte am Steuerspie­ gel und an der Gegenfläche ständig neu vom Arbeitsfluid benetzt. Hierdurch entsteht nicht nur jedes Mal ein neuer Schmierfilm in den Dichtspalten, sondern es wird durch die Neubenetzung auch ein zusätzlicher Kühleffekt er­ reicht. Die Reibung wird geringer und dadurch der Ver­ schleiß gesenkt.

Die Anpressung der am Steuerspiegel und an der Gegenflä­ che gleitenden Bereiche des Steuerrings erfolgt durch das Arbeitsfluid, unterstützt von der elastischen An­ drückkraft, so daß nur die Anpreßkräfte an den aufeinan­ der gleitenden Flächen aufgebracht werden, die zur Ab­ dichtung der Dichtspalte notwendig sind. Hierdurch werden eine geringe Leckage bei geringer Reibung und ein automa­ tischer Ausgleich von Druck- und Temperatureinflüssen er­ reicht. Durch die radial-translatorische Bewegung bei gleichzeitiger Freiheit des Steuerrings, von Einflüssen des Reibungswiderstands abhängig, sich auch um die axiale Verlagerung drehend (ausweichend) bewegen zu können, wird eine relative Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung er­ reicht.

Die translatorisch aufeinander gleitenden Flächen von Steuerring, Steuerspiegel und Gegenfläche können aus ge­ härteten Werkstoffen gebildet sein. Desweiteren sind ver­ schleißmindernde Beschichtungen, insbesondere Keramikbe­ schichtungen, denkbar. Ferner ist es möglich, daß der Steuerring selber aus Keramik besteht.

Die Kopplung des Exzenters mit dem Steuerring kann gemäß Anspruch 2 über ein Gleitlager erfolgen. Dabei ist es denkbar, daß der zylindrisch ausgebildete Exzenter unmit­ telbar in einer an den Exzenter angepaßten Bohrung im Steuerring gleitet. Vorstellbar ist aber auch, daß der Exzenter gleitend in eine Lagerbuchse greift, die in den Steuerring eingesetzt ist.

Statt eines Gleitlagers kann es entsprechend den Merkma­ len des Anspruchs 3 auch vorteilhaft sein, den Exzenter und den Steuerring durch ein Wälzlager zu koppeln. Um in diesem Zusammenhang die Abmaße so klein wie nur möglich zu halten, kann es sich bei einem derartigen Wälzlager insbesondere um ein Nadellager handeln.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Anspruchs 4 gesehen. Danach ist der Steuerring einstückig ausgebildet. Die hydrostatische Anpressung des Steuerrings an den Steuerspiegel einer­ seits und an die Gegenfläche andererseits wird durch das Arbeitsfluid sowie beispielsweise durch eine Schrauben­ druckfeder aufgebracht, die koaxial zur Maschinenwelle im Gehäusedeckel des Maschinengehäuses angeordnet ist und auf die Rückseite der Druckscheibe einwirkt. Der Durch­ messer der Druckscheibe entspricht zweckmäßig dem Durch­ messer des Ringraums umfangsseitig des Steuerrings. Auch können in der Druckscheibe mit den Vor- und Rücklaufan­ schlüssen für das Arbeitsfluid kommunizierende Öffnungen vorhanden sein, über die das Arbeitsfluid je nach Dreh­ richtung der Maschinenwelle entweder über den Ringraum oder die Durchflußöffnungen zu den Kolbenräumen der Ar­ beitskolben hingeführt und das von den Kolbenräumen zu­ rückströmende Arbeitsfluid über die Durchflußöffnungen im Steuerring oder über den Ringraum abgeführt werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 5. In diesem Fall ist der Steuerring zweiteilig ausgebildet. Ein Innenring ist mit dem Exzenter relativverlagerbar gekoppelt und steht mit dem Steuerspiegel in Gleitkontakt. Ein den In­ nenring stufenartig umfassender Außenring ist durch eine Spreizkraft am Innenring abgestützt und dadurch sowie durch den Druck des Arbeitsfluids gegen die Gegenfläche gedrückt. Die Durchflußöffnungen für das Arbeitsfluid im Steuerring sind sowohl im Innenring als auch im Außen­ ring ausgebildet. Die Bereiche des Innenrings und des Außenrings neben den Durchflußöffnungen sind abgedichtet. Die Spreizkraft wird beispielsweise durch eine Wellfeder gebildet, die in der Nähe des Exzenters zwischen dem In­ nenring und dem Außenring vorgesehen ist, sowie durch eine weitere Wellfeder, die am umfangsseitigen Rand zwi­ schen den Innenring und den Außenring eingegliedert ist.

Eine dritte vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Anspruchs 6 gesehen. Danach ist der Steuerring dreiteilig ausgebildet. Der Innenring ist mit dem Exzenter relativverdrehbar gekoppelt, während der Außenring den Innenring umschließt. Der Innenring stützt sich nur am Steuerspiegel ab, wobei die Durchflußöffnun­ gen ausschließlich im Innenring vorgesehen sind. Auf der der Gegenfläche zugewandten Seite besitzt der Innenring eine Ringnut, in die der hülsenartig gestaltete Druckring greift. Der Druckring liegt an der Gegenfläche an und ist zum Innenring hin durch eine Wellfeder distanziert. Die Relativbewegung zwischen dem Innenring und dem Druckring sorgt in Verbindung mit einer Abdichtung zwischen dem In­ nenring und dem Druckring auch dafür, daß eine einwand­ freie spielnachstellende Abdichtung zum zentralen druck­ losen Leckbereich gewährleistet ist.

Der Spreizraum zwischen dem Innenring und dem Außenring ist über ein Wechselventil jeweils mit dem unter Druck stehenden Arbeitsfluid verbunden. Unterstützt wird die Spreizkraft durch eine im Spreizraum vorgesehene Wellfe­ der. Auf diese Weise werden nicht nur die Dichtflächen von Innenring und Außenring in einem Gleitkontakt mit dem Steuerspiegel bzw. der Gegenfläche gehalten, sondern es wird auch der notwendige Andruck zur Erzeugung einer Dichtwirkung erzielt, um den umfangsseitigen Ringraum von den Durchflußöffnungen zu trennen. Ferner wird sicherge­ stellt, daß nur die zur Dichtwirkung benötigten axialen Druckkräfte zwischen dem Innenring und dem Steuerspiegel einerseits bzw. dem Außenring und der Gegenfläche ande­ rerseits auftreten, um Reibung und Verschleiß zu minimie­ ren.

Erfindungsgemäß besteht eine vierte Ausführungsform in den Merkmalen des Anspruchs 7. In diesem Fall ist nicht nur eine relativverlagerbare Kopplung des Exzenters mit dem Steuerring, sondern im Steuerring selber eine Rela­ tivverlagerbarkeit vorgesehen. Auf diese Weise wird dem Steuerring ein zusätzlicher Freiheitsgrad vermittelt. Außerdem wird durch die relativverlagerbare Integration eines Stützrings in den Innenring der Vorteil erzielt, daß für eine einwandfreie Abdichtung der Dichtspalte einerseits zwischen dem Stützring und dem Steuerspiegel und andererseits zwischen dem Druckring und der Gegenflä­ che nur jeweils der Druck aufgebracht werden muß, der in den Durchflußöffnungen herrscht. Werden mithin die Durch­ flußöffnungen zur Überleitung des Rückströmfluids be­ nutzt, werden folglich wesentlich geringere Anpreßkräfte erzeugt, so daß auch die Reibung des Stützrings am Steu­ erspiegel bzw. des Druckrings an der Gegenfläche vermin­ dert und dadurch der Verschleiß gesenkt wird.

Die Relativverlagerbarkeit des Stützrings zum Innenring kann entsprechend Anspruch 8 durch ein Gleitlager bewirkt werden. Hierbei kann der Innenring mit einer durchgehen­ den Axialbohrung versehen sein, in welche der Stützring mit einem mittleren umfangsseitigen Kragen gleitend ein­ greift. Die Durchflußöffnungen können aus Durchbrechungen im Kragen oder durch randseitige Aussparungen im Kragen gebildet sein.

Denkbar ist es entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 9 aber auch, daß der Stützring und der Innenring durch ein Wälzlager gekoppelt sind. Das Wälzlager ist insbesondere durch ein Rollenlager gebildet, das umfangsseitig des Stützrings in dessen mittlerem Längenabschnitt angeordnet ist. Die Rollen sind am Stützring gehalten und wälzen sich an der inneren zylindrischen Oberfläche des Innen­ rings ab. Die Durchflußöffnungen werden in diesem Fall mit durch das Rollenlager gebildet.

Die Merkmale des Anspruchs 10 erlauben es, leicht aus­ tauschbare langlebige Schleißteile bereitzustellen, ohne daß am Maschinengehäuse selber Nacharbeitungen vorgenom­ men werden müssen. Die steuerspiegelseitige Schleiß­ scheibe ist mit den Steueröffnungen versehen, die mit den Kolbenräumen der Arbeitskolben verbunden sind, wohingegen die auf der anderen Seite des Steuerrings liegende Schleißscheibe die mit den Vor- und Rückläufen verbun­ denen Öffnungen besitzt, damit das Arbeitsfluid zu den Kolbenräumen gelangen bzw. aus den Kolbenräumen wieder abgeführt werden kann. Die Schleißscheiben sind zweck­ mäßig verdrehsicher am Maschinengehäuse festgelegt.

Die Schleißscheiben können aus gehärtetem Werkstoff oder aus Keramik bestehen. Sie können auch mit Beschichtungen aus gehärteten Werkstoffen oder Keramik versehen sein.

Bezüglich der nierenartigen Form der Steueröffnungen am Steuerspiegel (Anspruch 11) ist es vorteilhaft, wenn je­ der zu den Kolbenräumen führende Fluidkanal in eine sol­ che Steueröffnung mündet. Der Mündungsquerschnitt der Steueröffnungen ist so ausgebildet, daß bei geringer Ex­ zentrizität dennoch ein ausreichend großer Öffnungsquer­ schnitt durch den Steuerring freigegeben wird. Die äuße­ ren Steuerkanten der Steueröffnungen sind zweckmäßig der äußeren Kontur des Steuerrings und die inneren Steuer­ kanten der radial äußeren Kontur der Durchflußöffnungen angepaßt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 6 im vertikalen Längsschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 7 jeweils eine Steuereinrich­ tung für eine reversierbare hydrostatische Arbeitsmaschine und

Fig. 7 einen Querschnitt durch die Darstellung der Fig. 1 entlang der Linie VII-VII.

Mit 1 ist in den Fig. 1 bis 6 das Maschinengehäuse ei­ nes reversierbaren hydrostatischen Radialkolbenmotors 2 bezeichnet. In dem Maschinengehäuse 1 sind mehrere nicht näher dargestellte Kolbenräume mit in den Kolbenräumen wirksamen Arbeitskolben angeordnet. Die Kolbenräume ste­ hen über Fluidkanäle 3 mit zumindest im Mündungsbereich nierenförmigen Steueröffnungen 4 in Verbindung, die in einem ebenen Steuerspiegel 5 am Maschinengehäuse 1 vorge­ sehen sind.

Wie die Fig. 7 zu erkennen gibt, sind bei den Ausfüh­ rungsbeispielen der Fig. 1 bis 6 insgesamt fünf Steu­ eröffnungen 4 vorgesehen, die in einem umfangsseitig gleichmäßig verteilten Abstand auf einem Teilkreis 6 an­ geordnet sind. Jede Steueröffnung 4 besitzt eine zur Ro­ tationsachse 7 der Maschinenwelle 8 des Radialkolbenmo­ tors 2 tangential verlaufende gerade innere Steuerkante 9, die über bogenförmige Endkanten 10 in zwei zueinander leicht dachförmig gestellte äußere Steuerkanten 11 über­ geht.

Wie die Fig. 1 bis 7 ferner erkennen lassen, ist das über den Steuerspiegel 5 vorkragende zylindrische Ende 12 der Maschinenwelle 8 um den Betrag x exzentrisch zur Ro­ tationsachse 7 versetzt angeordnet. Sowohl dieser Exzen­ ter 12 als auch der sich daran anschließende, im Durch­ messer verjüngte Längenabschnitt 13 der Maschinenwelle 8 werden von einem Leckfluidkanal 14 durchsetzt, der einer­ seits stirnseitig des Exzenters 12 und andererseits ra­ dial des verjüngten Abschnitts 13 in die die Maschinen­ welle 8 aufnehmende Stufenbohrung 15 des Maschinengehäu­ ses 1 mündet.

Der Exzenter 12 ist mit einem nachstehend noch näher er­ läuterten Steuerring 16, 16a-16e relativverlagerbar ge­ koppelt, das sich in einem mit dem Maschinengehäuse 1 über Schraubbolzen 17 lösbar gekuppelten Gehäusedeckel 18 befindet. Zur Abdichtung zwischen dem Gehäusedeckel 18 und dem Maschinengehäuse 1 übergreift der Gehäusedeckel 18 einen axialen Vorsprung 19 des Maschinengehäuses 1. Ferner ist am Übergang von dem Vorsprung 19 auf die ra­ diale kreisringförmige Anlagefläche 20 für den Gehäuse­ deckel 18 ein Dichtring 21 vorgesehen. Zwischen der Wand 22 des Gehäusedeckels 18 und dem Steuerring 16, 16a-16e ist ein mit Arbeitsfluid beaufschlagbarer Ringraum 23 ausgebildet.

In weiterer Übereinstimmung weisen die Steuereinrichtun­ gen 24, 24a-24e gemäß den Fig. 1 bis 6 Anschlüsse 25, 26 auf, von denen z. B. der Anschluß 25 mit dem unter Druck stehenden Arbeitsfluid (nachfolgend Druckfluid ge­ nannt) beaufschlagt ist, während über den anderen An­ schluß 26 das aus den Kolbenräumen zurückströmende Ar­ beitsfluid (nachfolgend Rückstromfluid genannt) abgeführt wird. Beim Wechsel der Anschlüsse 25, 26 erfolgt eine Drehrichtungsumkehr des Radialkolbenmotors 2.

Bei der Steuereinrichtung 24 der Fig. 1 ist der Steuer­ ring 16 einstückig ausgebildet. Der Steuerring 16 liegt einmal gleitend am Steuerspiegel 5 und zum anderen gleitend an einer Gegenfläche 27, die parallel zum Steuerspiegel 5 verläuft und an einer Druck­ scheibe 28 ausgebildet ist. Zum Boden 29 des Gehäuse­ deckels 18 hin ist die Druckscheibe 28 gestuft ausgebil­ det und in eine entsprechend gestufte Ausnehmung 30 des Gehäusedeckels 18 eingebettet.

Im Zentralbereich besitzt die Druckscheibe 28 einen axia­ len zentrischen Zapfen 31, der durch einen umfangsseiti­ gen Dichtring 32 zum Boden 29 hin abgedichtet ist. Stirn­ seitig des Zapfens 31 ist eine Schraubendruckfeder 33 vorgesehen, die sich in eine Ausnehmung 34 des Bodens 29 erstreckt und bestrebt ist, die Druckscheibe 28 in Rich­ tung auf den Steuerring 16 zu verlagern.

In der konzentrisch um den Zapfen 31 herum angeordneten Stufe 35 sind mehrere Axialbohrungen 36 in der Druck­ scheibe 28 vorgesehen, die mit einer Ringnut 37 im Boden 29 kommunizieren, welche mit dem Anschluß 26 verbunden ist. Die Stufe 35 ist ebenfalls durch einen umfangsseiti­ gen Dichtring 38 gegenüber dem Boden 29 des Gehäuse­ deckels 18 abgedichtet.

Der umfangsseitige Rand 39 der Druckscheibe 28 ist mit mehreren auf dem Umfang verteilten randseitigen Ausspa­ rungen 40 versehen, die in eine Ringnut 41 des Gehäuse­ deckels 18 münden, welche mit dem Anschluß 25 verbunden ist.

Der Steuerring 16 weist sowohl auf der dem Steuerspiegel 5 frontal gegenüberliegenden Seite als auch auf der der Gegenfläche 27 frontal gegenüberliegenden Seite je eine Ringnut 42, 43 auf. Die beiden Ringnuten 42, 43 sind durch mehrere auf dem Umfang des Steuerrings 16 verteilt angeordnete Bohrungen 44 miteinander verbunden.

Auf diese Weise gelangt das Druckfluid vom Anschluß 25, über die Ringnut 41, die Aussparungen 40, den Ringraum 23 und die Fluidkanäle 3 zu den Kolbenräumen, während das Rückstromfluid von den Kolbenräumen über die Fluidkanäle 3, die Ringnut 42, die Bohrungen 44, die Ringnut 43, die Axialbohrungen 36 und die Ringnut 37 zum Anschluß 26 ge­ führt wird.

Der Steuerring 16 ist mit einer zentralen Bohrung 45 ver­ sehen, in die eine Lagerbuchse 46 eingesetzt ist. In die Lagerbuchse 46 faßt der Exzenter 12 gleitend ein.

Es ist bei gemeinsamer Betrachtung der Fig. 1 und 7 zu erkennen, daß bei einer Umdrehung der Maschinenwelle 8 durch die Kopplung der Maschinenwelle 8 mit dem Steuer­ ring 16 über den in den Steuerring 16 relativverlagerbar einfassenden Exzenter 12 der Steuerring 16 im wesentli­ chen nur eine radial gerichtete translatorische Bewegung entsprechend dem Zweifachen der Exzentrizität x ausführt. Mithin werden die Dichtspalte 47, 48 zwischen dem Steuer­ spiegel 5 und den kreisringförmigen Gleitflächen 49, 50 des Steuerrings 16 einerseits sowie zwischen der Gegen­ fläche 27 an der Druckscheibe 28 und den kreisringförmi­ gen Gleitflächen 51, 52 an dem Steuerring 16 andererseits stets sowohl durch das Druckfluid als auch durch das Rückstromfluid benetzt, dadurch gekühlt und immer wieder neu geschmiert.

Die Steuereinrichtung 24a der Fig. 2 unterscheidet sich von der der Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß der Steuerring 16a in einen mit dem Exzenter 12 relativver­ lagerbar gekoppelten, sich an dem Steuerspiegel 5 abstüt­ zenden Innenring 53 und in einen den Innenring 53 stufen­ artig umschließenden, an der Gegenfläche 27 des Bodens 29 des Gehäusedeckels 18 gleitend anliegenden Außenring 54 gegliedert ist.

Der Exzenter 12 faßt unmittelbar gleitend in eine Bohrung 55 des Innenrings 53 ein. Die mittlere Stufung 56 des In­ nenrings 53 ist durch einen Dichtring 57 gegenüber der steuerspiegelseitigen Stufung 58 des Außenrings 54 abge­ dichtet. Zwischen der steuerspiegelseitigen Stufung 58 des Außenrings 54 und der steuerspiegelseitigen Stufung 59 des Innenrings 53 ist eine Wellfeder 60 angeordnet, welche bestrebt ist, die kreisringförmigen Dichtflächen 61, 62 des Innenrings 53 an den Steuerspiegel 5 und die kreisringförmigen Dichtflächen 63, 64 des Außenrings 54 an die Gegenfläche 27 zu drücken, die unmittelbar am Bo­ den 29 des Gehäusedeckels 18 ausgebildet ist.

Desweiteren ist zu erkennen, daß zwischen der deckelsei­ tigen Stufung 65 des Außenrings 54 und der deckelseitigen Stufung 66 des Innenrings 53 eine Wellfeder 67 eingeglie­ dert ist, welche ebenfalls dazu dient, den Innenring 53 an den Steuerspiegel 5 und den Außenring 54 an die Gegen­ fläche 27 zu drücken. Zwischen der deckelseitigen Stufung 66 des Innenrings 53 und der mittleren Stufung 68 des Außenrings 54 ist ein Dichtring 69 angeordnet.

Auf der dem Steuerspiegel 5 frontal gegenüberliegenden Seite ist der Innenring 53 mit einer Ringnut 70 versehen, die über mehrere umfangsseitig verteilte Bohrungen 71 in der mittleren Stufe 56 des Innenrings 53 sowie über ent­ sprechend angeordnete Bohrungen 72 in der mittleren Stufe 68 des Außenrings 54 mit einer Ringnut 73 fluidübertra­ gend verbunden ist, die auf der der Gegenfläche 27 frontal gegenüberliegenden Seite des Außenrings 54 angeordnet ist.

Ansonsten entspricht die Steuereinrichtung 24a der Fig. 2 derjenigen der Fig. 1. Es ist aber denkbar, daß auch im Falle der Fig. 2 der Exzenter 12 in eine in den In­ nenring 53 gesetzte Lagerbuchse 46 greifen kann, während im Falle der Ausführungsform der Fig. 1 der Exzenter 12 auch unmittelbar, und zwar entsprechend der Darstellung der Fig. 2 direkt in eine Bohrung 55 des Steuerrings 16 gleitend eingreifen kann.

Die Fig. 3 veranschaulicht eine Steuereinrichtung 24b, bei welcher der Steuerring 16b in einen mit dem Exzenter 12 relativverlagerbar gekoppelten, sich an dem Steuer­ spiegel 5 abstützenden Innenring 74 und in einen an der Gegenfläche 27 anliegenden, den Innenring 74 umfassenden Außenring 75 gegliedert ist. Auch hierbei faßt der Exzen­ ter 12 unmittelbar gleitend in eine Bohrung 76 des Innen­ rings 74 ein. Denkbar ist selbstverständlich auch die Eingliederung einer Lagerbuchse 46 gemäß der Ausführungs­ form der Fig. 1.

Sowohl Innenring 74 als auch Außenring 75 sind zweistufig gestaltet, wobei die deckelseitige Stufe 77 des Innen­ rings 74 mit der deckelseitigen Stufe 78 des Außenrings 75 und die steuerspiegelseitige Stufe 79 des Innenrings 74 gegenüber der steuerspiegelseitigen Stufe 80 des Außenrings 75 durch Dichtringe 81, 82 abgedichtet sind.

Zwischen diesen beiden Dichtringen 81, 82 ist ein Spreiz­ raum 83 ausgebildet, in den eine Wellfeder 84 eingeglie­ dert ist. Desweiteren ist zu sehen, daß der Spreizraum 83 über Bohrungen 85, 86 in der steuerspiegelseitigen Stufe 79 des Innenrings 74 sowie ein in die Bohrungen 85, 86 eingegliedertes Wechselventil 87 einerseits mit dem den Steuerring 16b umgebenden Ringraum 23 als auch mit einer Ringnut 88 verbindbar ist, die steuerspiegelseitig in den Innenring 74 eingearbeitet ist.

Auf der der unmittelbar am Boden 29 des Gehäusedeckels 18 ausgebildeten Gegenfläche 27 frontal gegenüberliegenden Seite ist der Innenring 74 mit einer weiteren Ringnut 89 versehen, die über auf den Umfang verteilt angeordnete Bohrungen 90 mit der steuerspiegelseitigen Ringnut 88 verbunden ist. In die der Gegenfläche 27 zugewandte Ring­ nut 89 faßt ein etwa hutförmiger Druckring 91 ein, der gegenüber einem zentralen Zapfen 92 des Innenrings 74 durch einen Dichtring 93 abgedichtet ist. Zwischen der Stirnseite 94 des Zapfens 92 und dem Boden 95 des Druck­ rings 91 ist eine Wellfeder 96 angeordnet. Durch diese Wellfeder 96 sowie durch die Wellfeder 84 im Spreizraum 83 werden die Dichtflächen 97, 98 des Druckrings 91 sowie des Außenrings 75 an die Gegenfläche 27 und die kreis­ ringförmigen Dichtflächen 99, 100 des Innenrings 74 an den Steuerspiegel 5 gedrückt.

Über das Wechselventil 87 ist der Spreizraum 83 stets mit demjenigen Anschluß 25, 26 verbunden, der das Druckfluid führt.

Im Falle der Steuereinrichtung 24c der Fig. 4 umfaßt der Steuerring 16c zunächst einen sich am Steuerspiegel 5 über eine kreisringförmige Dichtfläche 101 abstützenden Innenring 102 sowie einen sich über eine kreisringförmige Dichtfläche 103 an der Gegenfläche 27 am Boden 29 des Ge­ häusedeckels 18 abstützenden, den Innenring 102 umfassen­ den Außenring 104. Beide Ringe 102 und 104 sind zweistu­ fig gestaltet. Die der Gegenfläche 27 zugewandte Stufe 105 des Innenrings 102 ist mit der der Gegenfläche 27 zu­ gewandten Stufe 106 des Außenrings 104 über einen Dicht­ ring 107 und die dem Steuerspiegel 5 zugewandte Stufe 108 des Innenrings 102 ist über einen Dichtring 109 gegenüber der dem Steuerspiegel 5 zugewandten Stufe 110 des Außen­ rings 104 abgedichtet. Zwischen den beiden Dichtringen 107, 109 ist ein Spreizraum 111 ausgebildet. In den Spreizraum 111 ist eine Wellfeder 112 eingegliedert, die bestrebt ist, den Innenring 102 gegen den Steuerspiegel 5 und den Außenring 104 gegen die Gegenfläche 27 zu drücken. Der Spreizraum 111 steht über Bohrungen 113, 114 in der Stufe 108 des Innenrings 102 sowie ein in die Boh­ rungen 113, 114 eingegliedertes Wechselventil 115 einer­ seits mit dem Ringraum 23 und andererseits mit einem kreisringnutenartigen Bereich 116 zwischen dem Innenring 102 und einem mit dem Exzenter 12 über ein Nadellager 117 relativverlagerbar gekoppelten inneren Stützring 118 in Verbindung.

Der Stützring 118 trägt im mittleren Längenbereich ein Rollenlager 119, dessen Rollen 120 an der zylindrischen inneren Oberfläche 121 des Innenrings 102 abwälzen.

Auf der dem Boden 29 des Gehäusedeckels 18 zugewandten Seite besitzt der Stützring 118 einen Stutzen 122, der von einem hutförmigen Druckring 123 übergriffen wird. Zwischen die Wand 124 des Druckrings 123 und den Stutzen 122 ist ein Dichtring 125 eingegliedert. Der Boden 126 des Druckrings 123 ist gegenüber der Stirnseite 127 des Stutzens 122 durch eine Wellfeder 128 distanziert. Es ist zu erkennen, daß durch die Wellfedern 121, 128 die Dicht­ flächen 129, 103 des Druckrings 123 und des Außenrings 104 an die Gegenfläche 27 und die Dichtflächen 101, 130 des Innenrings 102 und des Stützrings 118 an den Steuer­ spiegel 5 gedrückt werden.

Statt des Nadellagers 117 kann die Steuereinrichtung 24c der Fig. 4 auch Gleitlagerungen 46, 55, 76 entsprechend den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 aufweisen.

Die Fig. 5 zeigt eine Steuereinrichtung 24d, welche sich von derjenigen der Fig. 4 lediglich dadurch unterschei­ det, daß statt der Rollenlagerung 119 zwischen dem Stütz­ ring 118 und dem Innenring 102 ein Gleitlager 131 und an­ statt des Nadellagers 117 zwischen dem Exzenter 12 und dem Stützring 118 eine Lagerbuchse 46 vorgesehen ist.

Der steuerspiegelseitige Ringnutenbereich 116 zwischen dem Stützring 118 und dem Innenring 102 ist über randsei­ tige, auf dem Umfang gleichmäßig verteilte Aussparungen 132 im Stützring 118 mit einem Ringnutenbereich 133 ver­ bunden, der ebenfalls zwischen dem Stützring 118 und dem Innenring 102 ausgebildet ist, aber der Gegenfläche 27 frontal gegenüberliegt. Dieser Ringnutenbereich 133 steht mit der Ringnute 41 und die Ringnute 41 mit dem Anschluß 26 in Verbindung.

Die Steuereinrichtung 24e der Fig. 6 entspricht prinzi­ piell der Steuereinrichtung 24a der Fig. 5. Der Unter­ schied besteht nur darin, daß der Steuerspiegel 5 an ei­ ner zwischen dem Steuerring 16e und das Maschinengehäuse 1 eingegliederten Schleißscheibe 134 und die Gegenfläche 27 an einer zwischen dem Steuerring 16e und den Boden 29 des Gehäusedeckels 18 eingegliederten Schleißscheibe 135 ausgebildet ist. Beide Schleißscheiben 134 und 135 sind durch Stifte 136 gegen Verdrehung gesichert. Ferner ist zu erkennen, daß auch die Steueröffnungen 4 an der Schleißscheibe 134 ausgebildet sind. Die mit der Gegen­ fläche 27 versehene Schleißscheibe 135 besitzt Bohrungen 137, die mit den Anschlüssen 25, 26 korrespondieren.

Die Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 können eben­ falls mit Schleißscheiben 134, 135 versehen sein.

Statt der Gleitlagerungen 46, 131 der Fig. 6 können auch Wälzlagerungen 117, 119 gemäß der Ausführungsform der Fig. 4 vorgesehen sein.

Bezugszeichenliste

1 - Maschinengehäuse v. 2
2 - Radialkolbenmotor
3 - Fluidkanäle
4 - Steueröffnungen
5 - Steuerspiegel
6 - Teilkreis v. 4
7 - Rotationsachse v. 8
8 - Maschinenwelle
9 - innere Steuerkante v. 4
10 - Endkanten v. 4
11 - äußere Steuerkanten v. 4
12 - Exzenter
13 - Längenabschnitt v. 2
14 - Leckfluidkanal
15 - Stufenbohrung in 1
16 - Steuerring
16a - Steuerring
16b - Steuerring
16c - Steuerring
16d - Steuerring
16e - Steuerring
17 - Schraubbolzen
18 - Gehäusedeckel
19 - Vorsprung an 1
20 - Anlageflächen
21 - Dichtring
22 - Wand v. 18
23 - Ringraum
24 - Steuereinrichtung
24a - Steuereinrichtung
24b - Steuereinrichtung
24c - Steuereinrichtung
24d - Steuereinrichtung
24e - Steuereinrichtung
25 - Anschluß
26 - Anschluß
27 - Gegenfläche
28 - Druckscheibe
29 - Boden v. 18
30 - Ausnehmung in 18
31 - Zapfen v. 28
32 - Dichtring
33 - Schraubendruckfeder
34 - Ausnehmung in 29
35 - Stufe v. 28
36 - Axialbohrungen in 35
37 - Ringnut in 29
38 - Dichtring
39 - Rand v. 28
40 - Aussparungen in 39
41 - Ringnut in 18
42 - Ringnut in 16
43 - Ringnut in 16
44 - Bohrungen zw. 42 u. 43
45 - Bohrung in 16
46 - Lagerbuchse
47 - Dichtspalt zw. 5 u. 49, 50
48 - Dichtspalt zw. 27 u. 51, 52
49 - Gleitfläche außen an 16
50 - Gleitfläche innen an 16
51 - Gleitfläche außen an 16
52 - Gleitfläche innen an 16
53 - Innenring
54 - Außenring
55 - Bohrung in 53
56 - mittlere Stufung v. 53
57 - Dichtring
58 - steuerspiegelseitige Stufung v. 54
59 - steuerspiegelseitige Stufung v. 53
60 - Wellfeder
61 - Dichtfläche v. 53
62 - Dichtfläche v. 53
63 - Dichtfläche v. 54
64 - Dichtfläche v. 54
65 - deckelseitige Stufung v. 54
66 - deckelseitige Stufung v. 53
67 - Wellfeder
68 - mittlere Stufung v. 54
69 - Dichtring
70 - Ringnut in 53
71 - Bohrungen in 53
72 - Bohrungen in 54
73 - Ringnut in 54
74 - Innenring
75 - Außenring
76 - Bohrung in 74
77 - deckelseitige Stufe v. 74
78 - deckelseitige Stufe v. 75
79 - steuerspiegelseitige Stufe v. 74
80 - steuerspiegelseitige Stufe v. 75
81 - Dichtring
82 - Dichtring
83 - Spreizraum
84 - Wellfeder
85 - Bohrung in 79
86 - Bohrung in 79
87 - Wechselventil
88 - Ringnut in 74
89 - Ringnut in 74
90 - Bohrungen
91 - Druckring
92 - Zapfen an 74
93 - Dichtring
94 - Stirnseite v. 92
95 - Boden v. 91
96 - Wellfeder
97 - Dichtfläche v. 91
98 - Dichtfläche v. 75
99 - Dichtfläche v. 74
100 - Dichtfläche v. 74
101 - Dichtfläche an 102
102 - Innenring
103 - Dichtfläche an 104
104 - Außenring
105 - deckelseitige Stufe v. 102
106 - deckelseitige Stufe v. 104
107 - Dichtring
108 - steuerspiegelseitige Stufe v. 102
109 - Dichtring
110 - steuerspiegelseitige Stufe v. 104
111 - Spreizraum
112 - Wellfeder
113 - Bohrung in 108
114 - Bohrung in 108
115 - Wechselventil
116 - kreisringnutenartiger Bereich
117 - Nadellager
118 - Stützring
119 - Rollenlager
120 - Rollen v. 119
121 - innere Oberfläche v. 102
122 - Stutzen v. 118
123 - Druckring
124 - Wand v. 123
125 - Dichtring
126 - Boden v. 123
127 - Stirnseite v. 122
128 - Wellfeder
129 - Dichtfläche v. 123
130 - Gleitfläche v. 118
131 - Gleitlager
132 - Aussparungen
133 - Ringnutenbereich
134 - Schleißscheibe
135 - Schleißscheibe
136 - Stifte
137 - Bohrungen in 135
X - Exzentrizität

Claims (11)

1. Steuereinrichtung für eine mit Arbeitskolben ver­ sehene reversierbare hydrostatische Arbeitsmaschine (2), die zwischen einem ebenen Steuerspiegel (5) mit Steueröffnungen (4) und einer zum Steuerspiegel (5) parallelen Gegenfläche (27) ein unter dem Einfluß der Maschinenwelle (8) quer zur Rotationsachse (7) radial translatorisch verlagerbares, mit Durchgangsöffnungen (42, 43, 44; 70-73; 88-90; 116, 119, 133; 116, 132, 133) für das Arbeitsfluid ausgerüstetes und die Durchflußöffnungen (42, 43, 44; 70-73; 88-90; 116, 119, 133; 116, 132, 133) von einem mit Arbeitsfluid beaufschlagbaren umfangsseitigen Ringraum (23) tren­ nenden Steuerring (16, 16a-16e) besitzt, wobei die Stirnseiten (49-52; 61-64; 99, 100, 97, 98; 101, 130, 103, 129) des Steuerrings (16, 16a-16e) unter der Einwirkung einer elastischen Andrückkraft (33; 60, 67; 84, 96; 112, 128), unterstützt vom Druck des Ar­ beitsfluids, einerseits mit dem Steuerspiegel (5) und andererseits mit der Gegenfläche (27) in Gleitkontakt stehen und mit der Maschinenwelle (8) ein Exzenter (12) verbunden ist, welcher gelagert in den Steuer­ ring (16, 16a-16e) greift, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Exzenter (12) als Bestandteil der Maschinenwelle (8) selber ausgebil­ det, von einem Leckfluidkanal (14) durchsetzt ist, wobei in axialer Richtung auf beiden Seiten des Ex­ zenters ein zentraler druckloser Leckbereich (15) ge­ schaffen wird, in dem der Steuerring (16, 16a-16e) durch ein Lager (46, 55, 76, 117) mit dem Exzenter (2) relativverdrehbar gekoppelt ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (46, 55, 76) ein Gleitlager ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (117) ein Wälzlager ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (16) einstückig ausge­ bildet und die Gegenfläche (27) an einer zwischen den Steuerring (16) und das Maschinengehäuse (1) einge­ gliederten, durch eine elastische Andrückkraft (33) in Richtung auf den Steuerring (16) belasteten Druck­ scheibe (28) vorgesehen ist (Fig. 1).

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (16a) in einen mit dem Exzenter (12) re­ lativverlagerbar gekoppelten, sich an dem Steuerspie­ gel (5) abstützenden Innenring (53) und in einen den Innenring (53) stufenartig umschließenden, an der Ge­ genfläche (27) anliegenden Außenring (54) gegliedert ist, welche durch eine elastische Spreizkraft (60, 67) relativverschiebbar aneinander abgestützt sind, wobei die Durchflußöffnungen (70, 71, 72, 73) einer­ seits im Innenring (53) und andererseits im Außenring (54) vorgesehen sind (Fig. 2).

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (16b) in einen mit dem Exzenter (12) re­ lativverlagerbar gekoppelten, sich am Steuerspiegel (5) abstützenden Innenring (74) und in einen an der Gegenfläche (27) gleitend anliegenden, den Innenring (74) umfassenden Außenring (75) gegliedert ist, daß zwischen dem Innenring (74) und dem Außenring (75) ein Spreizraum (83) mit einer elastischen Spreizkraft (84) ausgebildet ist, daß zwischen dem Innenring (74) und der Gegenfläche (27) unter Eingliederung einer elastischen Spreizkraft (96) ein Druckring (91) ange­ ordnet ist, daß die Durchflußöffnungen (88, 89, 90) im Innenring (74) vorgesehen sind und daß der Spreiz­ raum (83) durch ein in den Innenring (74) integrier­ tes Wechselventil (87) einerseits an den umfangssei­ tigen Ringraum (23) und andererseits an die Durch­ flußöffnungen (88-90) angeschlossen ist (Fig. 3).

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (16c-16e) einen sich am Steuerspiegel (5) abstützenden Innenring (102) und einen an der Gegen­ fläche (27) anliegenden, den Innenring (102) umfas­ senden Außenring (104) aufweist, daß zwischen dem In­ nenring (102) und dem Außenring (104) ein Spreizraum (111) mit einer elastischen Spreizkraft (112) vorge­ sehen ist, daß der Spreizraum (111) durch ein in den Innenring (102) integriertes Wechselventil (115) ei­ nerseits mit dem umfangsseitigen Ringraum (23) und andererseits mit den Durchflußöffnungen (116, 119, 133; 116, 132, 133) verbunden ist, daß zwischen den Innenring (102) und den Exzenter (12) ein Stützring (118) eingegliedert ist, der sowohl mit dem Innenring (102) als auch mit dem Exzenter (12) relativverlager­ bar gekoppelt und über einen an der Gegenfläche (27) anliegenden Druckring (123) sowie eine zwischen dem Stützring (118) und dem Druckring (123) angeordnete elastische Spreizkraft (128) an den Steuerspiegel (5) gedrückt ist, wobei die Durchflußöffnungen (116, 119, 133; 116, 132, 133) zwischen dem Innenring (102) und dem Stützring (118) ausgebildet sind (Fig. 4, 5 und 6).

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (118) und der Innenring (102) durch ein Gleitlager (131) gekoppelt sind (Fig. 5 und 6).

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (118) und der Innenring (102) durch ein Wälzlager (119) ge­ koppelt sind (Fig. 4).

10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerspiegel (5) und/oder die Gegenfläche (27) an zwischen den Steuerring (16, 16a-16e) und das Ma­ schinengehäuse (1) eingegliederten Schleißscheiben (134, 135) ausgebildet sind (Fig. 6).

11. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröffnungen (4) nierenförmig gestaltet sind (Fig. 7).