EP0935069B1 - Axialkolbenmaschine mit Mitteldrucköffnung in der Steuerscheibe - Google Patents

Axialkolbenmaschine mit Mitteldrucköffnung in der Steuerscheibe Download PDF

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EP0935069B1
EP0935069B1 EP99101492A EP99101492A EP0935069B1 EP 0935069 B1 EP0935069 B1 EP 0935069B1 EP 99101492 A EP99101492 A EP 99101492A EP 99101492 A EP99101492 A EP 99101492A EP 0935069 B1 EP0935069 B1 EP 0935069B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
opening
medium pressure
medium
pressure opening
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99101492A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0935069A3 (de
EP0935069A2 (de
Inventor
Ralf Dr. Lemmen
Joachim Schmitt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brueninghaus Hydromatik GmbH
Original Assignee
Brueninghaus Hydromatik GmbH
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Publication date
Application filed by Brueninghaus Hydromatik GmbH filed Critical Brueninghaus Hydromatik GmbH
Publication of EP0935069A2 publication Critical patent/EP0935069A2/de
Publication of EP0935069A3 publication Critical patent/EP0935069A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0935069B1 publication Critical patent/EP0935069B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2042—Valves

Definitions

  • the invention relates to an axial piston machine according to the preamble of claim 1.
  • Such axial piston machines usually have a cylinder drum Cylinder bores in which pistons are axially displaceable.
  • the Cylinder bores open out on a control disk via cylinder openings, which to connect the cylinder bores with a low pressure connection and a High pressure connection is used.
  • the control disk usually has at least one in approximately kidney-shaped low-pressure opening and also approximately kidney-shaped High pressure opening.
  • a disadvantage of this training is that the further Opening is arranged exactly in the area of the dead center.
  • the additional injection of Pressure medium causes a pressure pulse here, which creates additional noise causes.
  • the pressure in the pre-compression tank is also not at a defined level but depends on the frequency of emptying the Pre-compression tank and thus the speed of the axial piston machine and further from the flow rate of the pressure fluid from the high pressure line and thus from the throttle cross section of the feed line.
  • an axial piston machine to be specified, which causes only low operating noises, at which cavitation occurs the control disc is reduced and which is also suitable for very high operating pressures.
  • the object is in connection with the characterizing features of claim 1 solved with the generic features.
  • the invention is based on the knowledge that both noise development cavitation damage can also be effectively reduced by the fact that a medium pressure opening between the dead center position and the high pressure opening is provided, the pressure on a suitable control device predetermined medium pressure is set, which is lower than that at the high pressure opening prevailing high pressure is.
  • This medium pressure level ensures that the Pressure change in the area of reversing does not suddenly change from the low pressure level to the high pressure level, but in at least two stages first of all Low pressure level to the medium pressure level and then from the medium pressure level to the high pressure level. The pressure jumps that occur are therefore smaller and thus are noise and cavitation damage are also reduced.
  • predetermined medium pressure at the medium pressure opening ensures that the pressure at the medium pressure opening of leakage losses, the speed of the Axial piston machine and the like is largely independent.
  • the mean pressure is preferably the arithmetic mean from the high pressure and low pressure. This ensures that the jump from the low pressure level to the medium pressure level is the same as the jump from that Medium pressure level to the high pressure level and the pressure jumps thus occurring are as low as possible.
  • the medium pressure can according to claim 6 of that in the high pressure opening prevailing high pressure can be derived by a pressure control valve between the High pressure opening and the at least one medium pressure opening is arranged. If the Pressure at the medium pressure opening exceeds the specified medium pressure level, the pressure control valve closes until the pressure falls below the specified medium pressure drops. In this way, the medium pressure is exactly at the specified pressure level adjusted.
  • the relationship between the high pressure and the medium pressure is given by the Area ratio on a valve spool of the pressure control valve in a simple manner predetermined.
  • the pressure in the medium-pressure opening can also be achieved by a conveying process the axial piston machine because every cylinder bore in the area the medium pressure opening arranged between the dead center position and the high pressure opening emits a partial volume flow to the medium pressure opening and thus to the Medium pressure opening builds up a pressure level.
  • This pressure level is then appropriate Claim 8 by a suitable pressure relief valve on the given Limit medium pressure.
  • a pressure control valve be provided to provide a connection between the medium pressure opening and a hydraulic unit, in particular an adjusting device for adjusting the Displacement of the axial piston machine, then interrupt if the pressure at the medium pressure opening exceeds a predetermined pressure level.
  • the medium pressure openings over the Arrange low pressure opening and the high pressure opening radially offset.
  • the length of the Cylinder openings in the area of overlap with the medium pressure openings are then determined the time interval during which the respective mean pressure at the cylinder openings is held. From DE 42 29 544 A1 it is known a radial extension of the Use cylinder bores to fill a pre-compression tank. In the In contrast, the present invention will link to the Medium pressure circuit manufactured and by this arrangement the for the multi-stage Reversal of circumferential direction required installation space reduced.
  • FIG. 1 shows the typical structure of an axial piston machine, in which the further development according to the invention can be implemented.
  • the axial piston machine generally provided with the reference number 1, comprises a Housing 13, in which a cylinder drum 3 is rotatably mounted.
  • a cylinder drum 3 In the cylinder drum 3, essentially axially extending cylinder bores 4 are formed, in which pistons 5 are movable, which slide shoes 6 on one in their Support the tilt swashplate 7.
  • a connection block In a connection block there is a Low pressure connection 16 and a high pressure connection 17 are formed.
  • a control disc 8 is arranged in which has a substantially kidney-shaped high pressure opening 18 and also in the substantially kidney-shaped low pressure opening 19 are formed.
  • the cylinder drum 3 is rotatably connected to a shaft 10.
  • the shaft 10 is by means of a first bearing 11 and a second bearing 14 in the housing 13 and the connection block 9 rotatable stored.
  • An adjustment device 12 is used to adjust the angle of inclination Swashplate 7 and thus for adjusting the displacement volume Axial piston machine 1.
  • the invention relates to a development on the control disc 8.
  • the direction of rotation Cylinder openings 15 are illustrated by arrow 38.
  • the control disk 8 is in accordance with a first embodiment of the invention in Fig. 2 is shown again in a plan view with the hydraulic circuit.
  • the Dash-dot line 20 in FIG. 2 marks the first dead center position and the second dead center position 22 of the pistons 5.
  • the pistons 5 return at the dead center positions 21 and 22, respectively their direction of movement.
  • the pistons 5 reach the first dead center position 21 their maximum piston stroke with the maximum volume of the cylinder bores 4.
  • the pressure fluid is released from the Cylinder bores 4 via the cylinder openings 15 shown in FIG. 1 and the Openings of the control disk 8 pushed out.
  • the second dead center 22 turns the movement of the pistons 5 in turn and the pistons 5 begin with a suction movement.
  • Control device is provided, which the pressure at the medium pressure opening 23 to a predetermined medium pressure MD between the one with the low pressure connection 16 connected low pressure opening 19 prevailing low pressure ND and that at the high pressure opening 18 prevailing high pressure HD regulates. It is preferably at the Medium pressure opening 23 prevailing medium pressure MD approximately the arithmetic mean of the at the high pressure opening 18 prevailing high pressure HD and that at the low pressure opening 19 prevailing low pressure ND or about half of that at the High pressure opening 18 prevailing high pressure HD.
  • the control device comprises in the embodiment shown in FIG. 2 a pressure control valve to the medium pressure MD from the high pressure HD derive.
  • the pressure control valve 24 is provided with a throttle point 25 first connecting line 26 with the high pressure opening 18 or the high pressure connection 17 and connected to the medium pressure opening 23 via a second connecting line 27.
  • first connecting line 26 and the second connecting line 27 there is a valve slide 28, the connection in its right stop position closes between the first connecting line 26 and the second connecting line 27 and when you move to the left, this connection is released.
  • the position of the valve slide 28 is determined by the pressure difference between the Pressure in a first valve chamber 29 and the pressure in a second valve chamber 30.
  • the first valve chamber 29 is connected to the via a third connecting line 31 Medium pressure port 23 connected, while the second valve chamber 30 via the first Connection line 26 with the high pressure opening 18 or the high pressure connection 17 in Connection is established.
  • the valve slide 28 blocks the connection between the High pressure opening 18 and the medium pressure opening 23, if the at the Medium pressure opening prevailing medium pressure multiplied by the area 1 of the Valve slide 28 on the first valve chamber 29 is larger than that on the high pressure opening 18 prevailing high pressure HD multiplied by the area A2 of the valve spool 28 on the second valve chamber 30.
  • the valve slide 28 opens this connection when the medium pressure MD is lower.
  • the ratio of itself to the Medium pressure opening 23, which adjusts the medium pressure to that at the high pressure opening 18 prevailing high pressure is therefore inversely proportional to the ratio of the Areas A 1 and A2.
  • the area A2 is preferably dimensioned twice as large as the area A1, so that the Medium pressure MD half of the high pressure prevailing at the high pressure opening 18 HD is.
  • the control device includes that shown in FIG Embodiment also a pressure relief valve 32 to secure the at the Medium pressure opening 23 prevailing medium pressure compared to one through the adjustable Spring 33 predetermined maximum pressure. If the medium pressure MD exceeds this predetermined maximum pressure, the medium pressure MD does not increase even if the high pressure HD at the high pressure opening 18 increases further.
  • the pressure relief valve 32 can the pressurized fluid into a pressurized fluid tank 34 and / or via a Connecting line 35 into the low-pressure opening 19 or the low-pressure connection 16 Drain.
  • control plate 8 The function of the control plate 8 further developed according to the invention together with the Control device 24, 32 according to the invention is as follows:
  • the cylinder openings 15 If the cylinder openings 15 exceed the dead center position 21, they do not immediately connected to the high pressure opening 18, but first to the medium pressure opening 23, at which a predetermined medium pressure level prevails, that is a pressure level between the low pressure ND and the high pressure HD and preferably as arithmetic mean between the high pressure HD and the low pressure ND respectively half of the high pressure HD is dimensioned.
  • the change from the low pressure side to the High-pressure side therefore takes place for the cylinder openings 15 in two pressure jumps first from the low pressure level to the medium pressure level and then from that Medium pressure level to the high pressure level. By grading this pressure change the pressure pulsations that occur are reduced and there is less Noise development. Possible cavitation damage is also counteracted.
  • the medium pressure is the height by the inventive Control device 24, 32 precisely defined and dependent on the high pressure Leakage losses and the speed of the axial piston machine 1 are largely independent.
  • the level of the medium pressure level can therefore be suitably dimensioned Pressure control valve 24 can be optimized.
  • the time interval during which the Medium pressure MD acts on the cylinder openings 15 by suitable dimensioning of the Length of the medium pressure opening 23 can be optimized.
  • each Medium pressure opening 23 can have a pressure control valve 24 assigned.
  • a simplification can be that only that Medium pressure level of the medium pressure opening adjacent to the high pressure opening 18 one pressure control valve 24 is specified and the pressure levels of the other Medium pressure openings each through a throttle section depending on the highest Medium pressure level is set.
  • the medium pressure MD obtained by means of the control valve 24 can correspond to one Further development of the invention at the same time to supply additional hydraulic units are used because of their constructive design are not suitable for direct connection to the high pressure connection 17.
  • the Task of generating the medium pressure MD for the medium pressure opening 23 and Generation of a suitable reduced pressure to supply the hydraulic Aggregates are then fulfilled simultaneously by a single pressure control valve 24.
  • the Connection line for these hydraulic units, especially for the adjustment device 12 of the axial piston machine 1 is in FIG. 2 through the line 36 illustrated.
  • the medium pressure MD is about Pressure control valve 24 obtained from the high pressure HD.
  • the medium pressure MD generated can be used simultaneously Supply of further hydraulic units, especially the adjustment device 12 serve the axial piston machine 1.
  • the aggregate is the pressure control valve 24 provided that the medium pressure prevailing at the medium pressure opening 23 with the high pressure HD prevailing at the high-pressure opening 18. If the exceeds Medium pressure MD a predetermined threshold, which is determined by the area ratio of the two Areas A1 and A2 are specified, the valve slide 28 closes and the to connecting line 36 supplying hydraulic units.
  • a second medium pressure opening 40 is provided between the second dead center position 22 opposite the first dead center position 21 and the low pressure opening 19 is arranged.
  • the pressure level at this second medium pressure opening 40 is preferably also based on the arithmetic mean the high pressure HD and the low pressure ND or to half the high pressure HD adjusted a control device, not shown.
  • the pressure change in the direction of the high pressure HD to the low pressure ND also takes place in two stages, see above that also counteracts a noise development in the area of this reversal becomes.
  • the two medium pressure openings 23 and 40 through a connecting line 41 which is preferably a throttle 42 has, connected to each other. Furthermore, at each medium pressure opening 23 or 40 a pressure expansion tank or pressure fluid reservoir 43 or 44 connected.
  • a damping device By the throttle 42 of the connecting line 41 and the surge tank 43 and 44 a damping device is formed, the time constant of the damping device by the product of the storage capacity of the pressure expansion tank or pressure fluid storage tank 43 and 44 and the throttle resistance of the throttle 42 is set. This The time constant is preferably designed so that the pressure pulsations are damped quickly he follows.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a control disk designed according to the invention 8. Also here are elements already described with matching reference numerals Mistake.
  • the high-pressure opening 18 through a plurality of webs 50 is divided to increase the strength of the high pressure opening 18. Furthermore, both the high-pressure opening 18 and the low-pressure opening 19 counter to the direction of rotation 38 arranged beak-like groove 51 and 52 respectively. This groove 51 and 52 serves also to reduce noise and act to damage cavitation opposite.
  • both between the first dead center position 21 and the high pressure opening 18th arranged medium pressure opening 23 as well as between the second dead center position 22 and the low pressure opening 19 arranged medium pressure opening 40 opposite the High pressure opening 18 and the medium pressure opening 19 are offset radially outwards.
  • the medium-pressure openings 23 and 40 it is of course also possible for the medium-pressure openings 23 and 40 to move radially inward. 5 is the shape of one of the cylinder openings 15 drawn in dashed lines in a rotational position.
  • the cylinder openings 15 are in the embodiment shown in FIG Cross-section approximately L-shaped.
  • the cylinder openings 15 have a first one Area 53, which is in a suitable rotational position with the high pressure opening 18 or Low-pressure opening 19 overlaps and a second area 54, which at a suitable Rotation position with the medium pressure openings 23 and 40 overlapped.
  • the two areas 53 and 54 are different in their length and their angle of rotation position designed.
  • the length l of the area 54 is therefore independent of the length L. of section 53.
  • the time interval in which area 54 of cylinder opening 15 overlapped with the medium pressure openings 23 and 40 is therefore independent of that Opening cross section of the cylinder openings 15, as in the overlap area of the High pressure opening 18 and the low pressure opening 19 is required, dimensioned.
  • FIG. 6 shows a diagram in which the pressure at the cylinder opening 15 when changing from low pressure ND to high pressure HD is shown as a function of time t.
  • the curve 60 marks the conventional change from the low pressure side to the high pressure side without that medium pressure level MD according to the invention during the time interval ⁇ t ND - HD. Relatively large pressure pulsations can be seen after switching to high pressure.
  • the pressure profile at the cylinder opening 15 corresponds to that of the invention Further training is illustrated by curve 61.
  • the medium pressure level MD is reached.
  • the Pressure maintained at the medium pressure level MD.
  • the changeover from the medium pressure level MD to the high pressure HD takes place. How out Fig. 6 recognizable, the pressure pulsation due to the smaller step size in the reversal made in two steps much less.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Axialkolbenmaschinen haben üblicherweise eine Zylindertrommel mit Zylinderbohrungen, in welchen Kolben axial verschiebbar angeordnet sind. Die Zylinderbohrungen münden über Zylinderöffnungen an einer Steuerscheibe aus, welche zur Verbindung der Zylinderbohrungen mit einem Niederdruckanschluß und einem Hochdruckanschluß dient. Dazu weist die Steuerscheibe üblicherweise zumindest eine in etwa nierenförmige Niederdrucköffnung und eine ebenfalls etwa nierenförmige Hochdrucköffnung auf.
Im Bereich der Umsteuerung zwischen der Niederdrucköffnung und der Hochdrucköffnung im Bereich des oberen und unteren Totpunkts kommt es aufgrund des Druckanstiegs zu einer Geräuschentwicklung. Ferner treten Kavitationsprobleme auf. Aus der DE 42 29 544 A1 ist es bekannt, einen Vorkompressionsbehälter über eine Verbindungsleitung mit der Hochdrucköffnung gedrosselt zu verbinden und an der Steuerscheibe im Bereich der Totpunktlage zwischen der Niederdrucköffnung und der Hochdrucköffnung eine weitere Öffnung vorzusehen, die über einen Verbindungskanal mit dem Vorkompressionsbehälter verbunden ist. Die Zylinderöffnungen weisen jeweils eine radial nach außen gerichtete Kerbe auf, die diese weitere Öffnung der Steuerscheibe im Bereich der Totpunktlage kurzzeitig überstreicht. Dadurch werden die Zylinderbohrungen kurzzeitig mit einem Vorkompressionsdruck beaufschlagt und die Geräuschentwicklung wird etwas vermindert. Nachteilig bei dieser Ausbildung ist jedoch, daß die weitere Öffnung exakt im Bereich der Totpunktlage angeordnet ist. Die zusätzliche Injektion von Druckmittel bewirkt hier einen Druckimpuls, der eine zusätzliche Geräuschentwicklung hervorruft. Der Druck in dem Vorkompressionsbehälter befindet sich ferner nicht auf einem definierten Niveau sondern hängt von der Häufigkeit der Entleerung des Vorkompressionsbehälters und somit von der Drehzahl der Axialkolbenmaschine und ferner von der Nachfließgeschwindigkeit des Druckfluids aus der Hochdruckleitung und somit von dem Drosselquerschnitt der Zuführleitung ab.
Aus der DE 23 33 380 C2 ist es ebenfalls bekannt, exakt in der Totpunktlage in Drehrichtung sowohl zwischen der Niederdrucköffnung und der Hochdrucköffnung als auch zwischen der Hochdrucköffnung und der Niederdrucköffnung jeweils eine weitere Öffnung vorzusehen. Die beiden weiteren Öffnungen dienen als Akkumulationskammern und sind über einen Druckausgleichskanal verbunden. Dadurch tritt wie auch bei der DE 42 29 544 A1 zwar eine gewisse Dämpfungswirkung auf, die jedoch die Geräuschentwicklung und das Kavitationsproblem nicht wirkungsvoll verringert.
In der US 3,956,969 wird eine Axialkolbenmaschine vorgestellt, bei der zwischen der Hochdrucköffnung und der Niederöffnung als auch zwischen der Niederdrucköffnung und der Hochdrucköffnung jeweils eine zusätzlich Öffnung vorgesehen ist. Beide Öffnungen werden über ein Ventilsystem, bestehend aus einem Zweiwegeventil und einer Drosselstelle, auf ein bestimmtes Druckniveau gehalten. Bei der Öffnung zwischen der Hochdrucköffnung und der Niederdrucköffnung befindet sich das Zweiwegeventil im gesperrten Zustand und das Druckniveau an der Öffnung wird über die Geometrie der Drosselstelle auf einen Bruchteil des Hochdruckniveaus an der Hochdrucköffnung reduziert. Das Druckniveau in der Öffnung zwischen der Niederdrucköffnung und der Hochdrucköffnung wird über das Zweiwegeventil, das sich im leitenden Zustand befindet, auf dem Druckniveau an der Niederdrucköffnung gehalten. Nachteilig an dieser Anordnung ist die Tatsache, daß die Druckniveaus der beiden Öffnungen nicht auf einen definierten Wert zwischen dem Hoch- und dem Niederdruck eingeregelt werden und somit die auf die rotierenden Ventilzylinder einwirkenden Druckniveausprünge nicht minimiert sind, was sich in nicht optimierten Geräuschen und Kavitationsschäden bemerkbar macht.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Axialkolbenmaschine anzugeben, die nur geringe Betriebsgeräusche verursacht, bei welcher eine Kavitation an der Steuerscheibe vermindert ist und die sich auch für sehr hohe Betriebsdrücke eignet.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sowohl eine Geräuschentwicklung als auch eine Kavitationsschädigung wirkungsvoll dadurch vermindert werden kann, daß zwischen der Totpunktlage und der Hochdrucköffnung eine Mitteldrucköffnung vorgesehen wird, deren Druck durch eine geeignete Regeleinrichtung auf einen vorgegebenen Mitteldruck eingeregelt ist, der geringer als der an der Hochdrucköffnung herrschende Hochdruck ist. Durch dieses Mitteldruckniveau wird sichergestellt, daß der Druckwechsel im Bereich der Umsteuerung nicht schlagartig von dem Niederdruckniveau zu dem Hochdruckniveau hin erfolgt, sondern in zumindest zwei Stufen zunächst von dem Niederdruckniveau auf das Mitteldruckniveau und dann von dem Mitteldruckniveau zu dem Hochdruckniveau. Die auftretenden Drucksprünge sind daher geringer und somit sind auch die Geräuschentwicklung und die Kavitationsschädigung vermindert. Durch einen definierten, vorgegebenen Mitteldruck an der Mitteldrucköffnung wird sichergestellt, daß der Druck an der Mitteldrucköffnung von Leckageverlusten, der Drehzahl der Axialkolbenmaschine und dergleichen weitgehend unabhängig ist.
In den Ansprüchen 2 bis 12 sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben. Entsprechend Anspruch 2 beträgt der Mitteldruck vorzugsweise das arithmetische Mittel aus dem Hochdruck und Niederdruck. Dadurch wird sichergestellt, daß der Sprung von dem Niederdruckniveau zu dem Mitteldruckniveau gleich groß ist wie der Sprung von dem Mitteldruckniveau zu dem Hochdruckniveau und die auftretenden Drucksprünge somit so niedrig wie möglich sind.
Entsprechend Anspruch 3 ist es auch möglich, zwischen der Niederdrucköffnung und der Hochdrucköffnung mehrere Mitteldrucköffnungen vorzusehen, die in Drehrichtung der Zylindertrommel versetzt zueinander angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, daß der Wechsel von der Niederdrucköffnung zu der Hochdrucköffnung in mehr als zwei Drucksprüngen vollzogen wird. Die Höhe der einzelnen Drucksprünge ist noch geringer und einer Geräuschentwicklung und Kavitationsschädigung wird noch besser entgegengewirkt. Bei Verwendung von mehreren Mitteldrucköffnungen ist es entsprechend Anspruch 4 vorteilhaft, wenn die Drücke an den Mitteldrucköffnungen in Drehrichtung von der Totpunktlage zu der Hochdrucköffnung hin ansteigen. Die Druckdifferenz zwischen den einzelnen Mitteldrucköffnungen ist dabei entsprechend Anspruch 5 vorzugsweise konstant, so daß äquidistante Mitteldruck-Niveaus entstehen.
Der Mitteldruck kann entsprechend Anspruch 6 von dem in der Hochdrucköffnung herrschenden Hochdruck abgeleitet werden, indem ein Druckregelventil zwischen der Hochdrucköffnung und der zumindest einen Mitteldrucköffnung angeordnet ist. Wenn der Druck an der Mitteldrucköffnung das vorgegebene Mitteldruck-Niveau überschreitet, schließt das Druckregelventil bis der Druck wieder unter dem vorgegebenen Mitteldruck abfällt. Auf diese Weise wird der Mitteldruck exakt auf das vorgegebene Druckniveau eingeregelt. Das Verhältnis zwischen dem Hochdruck und dem Mitteldruck ist durch das Flächenverhältnis an einem Ventilschieber des Druckregelventils in einfacher Weise vorgebbar.
Alternativ kann der Druck in der Mitteldrucköffnung jedoch auch durch einen Fördervorgang der Axialkolbenmaschine gewonnen werden, da jede Zylinderbohrung im Bereich der zwischen der Totpunktlage und der Hochdrucköffnung angeordnete Mitteldrucköffnung einen Teilvolumenstrom an die Mitteldrucköffnung abgibt und somit an der Mitteldrucköffnung ein Druckniveau aufbaut. Dieses Druckniveau ist dann entsprechend Anspruch 8 durch ein geeignetes Druckbegrenzungsventil auf den vorgegebenen Mitteldruck zu begrenzen. Zudem kann entsprechend Anspruch 7 ein Druckregelventil vorgesehen sein, um eine Verbindung zwischen der Mitteldrucköffnung und einem hydraulischen Aggregat, insbesondere einer Verstellvorrichtung zur Verstellung des Verdrängungsvolumens der Axialkolbenmaschine, dann zu unterbrechen, wenn der Druck an der Mitteldrucköffnung ein vorgegebenes Druckniveau überschreitet.
Entsprechend Anspruch 9 ist es vorteilhaft, wenn auf zwischen der zweiten, der ersten Totpunktlage gegenüberliegenden Totpunktlage und der Niederdrucköffnung eine weitere Mitteldrucköffnung vorgesehen ist. Dann erfolgt auch der Wechsel von der Hochdruckseite zu der Niederdruckseite in zumindest zwei Stufen, wodurch der Geräuschentwicklung und Kavitationsschädigung weiter entgegengewirkt wird. Die Mitteldrucköffnung zwischen der ersten Totpunktlage und der Hochdrucköffnung einerseits und zwischen der zweiten Totpunktlage und der Niederdrucköffnung andererseits sind dann vorzugsweise entsprechend Anspruch 10 mittels einer gedrosselten Verbindungsleitung miteinander verbunden. An den Mitteldrucköffnungen können entsprechend Anspruch 11 Druckausgleichsbehälter bzw. Druckfluidspeicher angeordnet sein. Diese Druckfluidspeicher bilden zusammen mit Leitungsdrosseln, insbesondere mit einer in der Verbindungsleitung angeordneten Drossel geeignete Dämpfungsglieder.
Entsprechend Anspruch 12 ist es vorteilhaft, die Mitteldrucköffnungen gegenüber der Niederdrucköffnung und der Hochdrucköffnung radial versetzt anzuordnen. Die Länge der Zylinderöffnungen im Überlappungsbereich mit den Mitteldrucköffnungen bestimmt dann das Zeitintervall, währenddessen der jeweilige Mitteldruck an den Zylinderöffnungen gehalten wird. Aus der DE 42 29 544 A1 ist es bekannt, eine radiale Erweiterung der Zylinderbohrungen zum Füllen eines Vorkompressionsbehälters zu verwenden. Bei der vorliegenden Erfindung wird im Gegensatz dazu eine Verbindung mit dem Mitteldruckkreis hergestellt und durch diese Anordnung der für die mehrstufige Umsteuerung in Umfangsrichtung erforderliche Bauraum reduziert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1
einen Schnitt durch eine Axialkolbenmaschine;
Fig. 2
ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuerscheibe und der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung;
Fig. 3
ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuerscheibe und der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung;
Fig. 4
ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerscheibe mit einer hydraulischen Dämpfungsvorrichtung;
Fig. 5
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerscheibe; und
Fig. 6
ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Erfindung.
Zum besseren Verständnis der Erfindung zeigt Fig. 1 den typischen Aufbau einer Axialkolbenmaschine, bei welcher die erfindungsgemäße Weiterbildung verwirklichbar ist.
Die allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehene Axialkolbenmaschine umfaßt ein Gehäuse 13, in welchem eine Zylindertrommel 3 drehbar gelagert ist. In der Zylindertrommel 3 sind sich im wesentlichen axial erstreckende Zylinderbohrungen 4 ausgebildet, in welchen Kolben 5 bewegbar sind, die sich über Gleitschuhe 6 an einer in ihrem Neigungswinkel verstellbaren Schrägscheibe 7 abstützen. In einem Anschlußblock ist ein Niederdruckanschluß 16 und ein Hochdruckanschluß 17 ausgebildet. Zwischen dem Anschlußblock 9 und der Zylindertrommel 3 ist eine Steuerscheibe 8 angeordnet, in welcher eine im wesentlichen nierenförmige Hochdrucköffnung 18 und eine ebenfalls im wesentlichen nierenförmige Niederdrucköffnung 19 ausgebildet sind. Die Zylindertrommel 3 ist mit einer Welle 10 drehfest verbunden. Die Welle 10 ist mittels eines ersten Lagers 11 und eines zweiten Lagers 14 in dem Gehäuse 13 bzw. dem Anschlußblock 9 drehbar gelagert. Eine Verstellvorrichtung 12 dient zum Verstellen des Neigungswinkels der Schrägscheibe 7 und somit zur Verstellung des Verdrängungsvolumens der Axialkolbenmaschine 1.
Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung an der Steuerscheibe 8. Die Drehrichtung der Zylinderöffnungen 15 ist durch den Pfeil 38 veranschaulicht.
Die Steuerscheibe 8 ist entsprechend einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform in Fig. 2 in einer Draufsicht mit der hydraulischen Beschaltung nochmals dargestellt. Die strichpunktierte Linie 20 in Fig. 2 markiert die erste Totpunktlage und die zweite Totpunktlage 22 der Kolben 5. Die Kolben 5 kehren an den Totpunktlagen 21 und 22 jeweils ihre Bewegungsrichtung um. Bei Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Axialkolbenmaschine 1 als Axialkolbenpumpe erreichen die Kolben 5 an der ersten Totpunktlage 21 jeweils ihren maximalen Kolbenhub mit dem maximalen Volumen der Zylinderbohrungen 4. Nach Überschreiten der ersten Totpunktlage wird das Druckfluid aus den Zylinderbohrungen 4 über die in Fig. 1 dargestellten Zylinderöffnungen 15 und die Öffnungen der Steuerscheibe 8 herausgedrückt. An der zweiten Totpunktlage 22 kehrt sich die Bewegung der Kolben 5 wiederum um und die Kolben 5 beginnen mit einer Saugbewegung.
Erfindungsgemäß ist zumindest zwischen der ersten Totpunktlage 21 und der mit dem Hochdruckanschluß 17 verbundenen Hochdrucköffnung 18 eine weitere Öffnung in Form einer sogenannten Mitteldrucköffnung 23 vorgesehen. Ferner ist erfindungsgemäß eine Regeleinrichtung vorgesehen, die den Druck an der Mitteldrucköffnung 23 auf einen vorgegebenen Mitteldruck MD zwischen dem an der mit dem Niederdruckanschluß 16 verbundenen Niederdrucköffnung 19 herrschenden Niederdruck ND und dem an der Hochdrucköffnung 18 herrschenden Hochdruck HD einregelt. Vorzugsweise beträgt der an der Mitteldrucköffnung 23 herrschende Mitteldruck MD etwa das arithmetische Mittel aus dem an der Hochdrucköffnung 18 herrschenden Hochdruck HD und dem an der Niederdrucköffnung 19 herrschenden Niederdruck ND bzw. etwa die Hälfte des an der Hochdrucköffnung 18 herrschenden Hochdrucks HD.
Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung umfaßt im in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Druckregelventil, um den Mitteldruck MD von dem Hochdruck HD abzuleiten. Das Druckregelventil 24 ist dazu über eine eine Drosselstelle 25 aufweisende erste Verbindungsleitung 26 mit der Hochdrucköffnung 18 bzw. dem Hochdruckanschluß 17 und über eine zweite Verbindungsleitung 27 mit der Mitteldrucköffnung 23 verbunden. Zwischen der ersten Verbindungsleitung 26 und der zweiten Verbindungsleitung 27 befindet sich ein Ventilschieber 28, der in seiner rechten Anschlagstellung die Verbindung zwischen der ersten Verbindungsleitung 26 und der zweiten Verbindungsleitung 27 schließt und bei einer Verschiebung nach links diese Verbindung freigibt.
Die Lage des Ventilschiebers 28 wird bestimmt durch die Druckdifferenz zwischen dem Druck in einer ersten Ventilkammer 29 und dem Druck in einer zweiten Ventilkammer 30. Die erste Ventilkammer 29 ist über eine dritte Verbindungsleitung 31 mit der Mitteldrucköffnung 23 verbunden, während die zweite Ventilkammer 30 über die erste Verbindungsleitung 26 mit der Hochdrucköffnung 18 bzw. dem Hochdruckanschluß 17 in Verbindung steht. Der Ventilschieber 28 sperrt die Verbindung zwischen der Hochdrucköffnung 18 und der Mitteldrucköffnung 23, wenn der an der Mitteldrucköffnung herrschende Mitteldruck multipliziert mit der Fläche 1 des Ventilschiebers 28 an der ersten Ventilkammer 29 größer ist als der an der Hochdrucköffnung 18 herrschende Hochdruck HD multipliziert mit der Fläche A2 des Ventilschiebers 28 an der zweiten Ventilkammer 30. Umgekehrt öffnet der Ventilschieber 28 diese Verbindung, wenn der Mitteldruck MD geringer ist. Das Verhältnis des sich an der Mitteldrucköffnung 23 einstellende Mitteldruck MD zu dem an der Hochdrucköffnung 18 herrschenden Hochdruck HD ist daher umgekehrt proportional zu dem Verhältnis der Flächen A 1 und A2.
Vorzugsweise wird die Fläche A2 doppelt so groß bemessen wie die Fläche A1, so daß der Mitteldruck MD die Hälfte des an der Hochdrucköffnung 18 herrschenden Hochdrucks HD beträgt. Die Regeleinrichtung umfaßt in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ferner ein Druckbegrenzungsventil 32 zur Absicherung des an der Mitteldrucköffnung 23 herrschenden Mitteldrucks gegenüber einem durch die verstellbare Feder 33 vorgebbaren Maximaldruck. Überschreitet der Mitteldruck MD diesen vorgegebenen Maximaldruck, steigt der Mitteldruck MD auch dann nicht weiter an, wenn sich der Hochdruck HD an der Hochdrucköffnung 18 weiter erhöht. Das Druckbegrenzungsventil 32 kann das Druckfluid in einen Druckfluidtank 34 und/oder über eine Verbindungsleitung 35 in die Niederdrucköffnung 19 bzw. den Niederdruckanschluß 16 ablassen.
Die Funktion der erfindungsgemäß weitergebildeten Steuerplatte 8 zusammen mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung 24, 32 ist folgende:
Überschreiten die Zylinderöffnungen 15 die Totpunktlage 21, so werden sie nicht sofort mit der Hochdrucköffnung 18 verbunden, sondern zunächst mit der Mitteldrucköffnung 23, an welcher ein vorgegebenes Mitteldruckniveau herrscht, das ein Druckniveau zwischen dem Niederdruck ND und dem Hochdruck HD hat und vorzugsweise als arithmetisches Mittel zwischen dem Hochdruck HD und dem Niederdruck ND bzw. auf die Hälfte des Hochdrucks HD bemessen ist. Der Wechsel von der Niederdruckseite zu der Hochdruckseite hin erfolgt daher für die Zylinderöffnungen 15 in zwei Drucksprüngen zunächst von dem Niederdruckniveau auf das Mitteldruckniveau und dann von dem Mitteldruckniveau auf das Hochdruckniveau. Durch die Abstufung dieses Druckwechsels werden die auftretenden Druckpulsationen verringert und es tritt eine geringere Geräuschentwicklung auf. Ferner wird möglichen Kavitationsschädigungen entgegengewirkt. Der Mitteldruck ist dabei der Höhe nach durch die erfindungsgemäße Regeleinrichtung 24, 32 in Abhängigkeit von dem Hochdruck exakt festgelegt und von Leckageverlusten sowie der Drehzahl der Axialkolbenmaschine 1 weitgehend unabhängig. Die Höhe des Mitteldruckniveaus kann daher durch geeignete Dimensionierung des Druckregelventils 24 optimiert werden. Ferner kann das Zeitintervall, währenddessen der Mitteldruck MD auf die Zylinderöffnungen 15 einwirkt, durch geeignete Bemessung der Länge der Mitteldrucköffnung 23 optimiert werden.
Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, anstatt nur einer Mitteldrucköffnung 23 mehrere zwischen der ersten Totpunktlage 21 und der Hochdrucköffnung 18 versetzt zueinander angeordnete Mitteldrucköffnungen vorzusehen, die sich jeweils auf einem anderen Mitteldruckniveau befinden. Das Mitteldruckniveau der einzelnen Mitteldrucköffnungen nimmt aber in Drehrichtung von der ersten Totpunktlage 21 zu der Hochdrucköffnung 18 hin stetig zu. Vorzugsweise ist die Differenz der Mitteldrücke MD der einzelnen Mitteldrucköffnungen untereinander und die Differenz zwischen dem Niederdruck und dem Druck der ersten Mitteldrucköffnung sowie zwischen dem Hochdruck und dem Druck der letzten Mitteldrucköffnung jeweils gleich, so daß die Drucksprünge äquidistant sind. Dabei kann jeder Mitteldrucköffnung ein Druckregelventil 24 zugeordnet sein. Eine Vereinfachung kann darin bestehen, daß nur das Mitteldruckniveau der der Hochdrucköffnung 18 benachbarten Mitteldrucköffnung durch ein Druckregelventil 24 vorgegeben wird und die Druckniveaus der anderen Mitteldrucköffnungen jeweils durch eine Drosselstrecke in Abhängigkeit zu dem höchsten Mitteldruckniveau eingestellt wird.
Der mittels des Regelventils 24 gewonnene Mitteldruck MD kann entsprechend einer erfindungsgemäßen Weiterbildung der Erfindung gleichzeitig zur Versorgung weiterer hydraulischer Aggregate verwendet werden, die aufgrund ihrer konstruktiven Auslegung nicht zum unmittelbaren Anschluß an den Hochdruckanschluß 17 geeignet sind. Dies ist insbesondere für Axialkolbenmaschinen 1 mit sehr hohen Arbeitsdrücken vorteilhaft, da dann der Hochdruck in einem Bereich liegt, der zur Versorgung für die hydraulischen Aggregate, insbesondere der Verstellvorrichtung 12 zur Verstellung des Verdrängungsvolumens der Axialkolbenmaschine 1, nicht unmittelbar verwendet werden kann. Die Aufgabe der Erzeugung des Mitteldrucks MD für die Mitteldrucköffnung 23 und der Erzeugung eines geeigneten reduzierten Drucks zur Versorgung der hydraulischen Aggregate wird dann durch ein einziges Druckregelventil 24 gleichzeitig erfüllt. Die Anschlußleitung für diese hydraulischen Aggregate, insbesondere für die Verstellvorrichtung 12 der Axialkolbenmaschine 1 ist in Fig. 2 durch die Leitung 36 veranschaulicht.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Mitteldruck MD über das Druckregelventil 24 aus dem Hochdruck HD gewonnen. Es ist jedoch auch möglich, den Mitteldruck MD durch einen Fördervorgang aufzubauen. Dies ist in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. In Fig. 3 sind bereits beschriebene Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich insoweit eine wiederholende Beschreibung erübrigt.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ausgenutzt, daß bei Verwendung der Axialkolbenmaschine 1 als Axialkolbenpumpe die Kolben 5 bei Überschreiten der ersten Totpunktlage 21 einen Teil des Druckfluids in die Mitteldrucköffnung 23 drücken. Durch diesen Fördervorgang wird in der Mitteldrucköffnung 23 ein Druck aufgebaut, der durch das Druckbegrenzungsventil 32 auf den vorgegebenen Mitteldruck reguliert wird. Sobald der Druck an der Mitteldrucköffnung 23 den vorgegebenen Mitteldruck MD überschreitet, öffnet das Druckbegrenzungsventil 32 und läßt solange Druckfluid zu dem Druckfluidtank 34 oder zu der Niederdrucköffnung 19 hin ab, bis das Druckniveau an der Mitteldrucköffnung 23 sich wieder auf den vorgegebenen Mitteldruck MD einstellt.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann der erzeugte Mitteldruck MD gleichzeitig zur Versorgung von weiteren hydraulischen Aggregaten, insbesondere der Verstellvorrichtung 12 der Axialkolbenmaschine 1 dienen. Zur weiteren Absicherung dieser hydraulischen Aggregate ist in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel das Druckregelventil 24 vorgesehen, das den an der Mitteldrucköffnung 23 herrschenden Mitteldruck MD mit dem an der Hochdrucköffnung 18 herrschenden Hochdruck HD vergleicht. Überschreitet der Mitteldruck MD eine vorgegebene Schwelle, die durch das Flächenverhältnis der beiden Flächen A1 und A2 vorgegeben ist, so schließt der Ventilschieber 28 und die zu den versorgenden hydraulischen Aggregaten führende Verbindungsleitung 36.
Fig. 4 zeigt eine weitere Weiterbildung der Erfindung. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit wurde bei dieser Darstellung die erfindungsgemäße Regeleinrichtung in Form des Druckregelventils 24 und des Druckbegrenzungsventils 32 der Einfachheit halber weggelassen. Im übrigen sind bereits beschriebene Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, um die Zuordnung zu erleichtern.
Im Unterschied zu dem bereits anhand der Fig. 2 und 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist neben der zwischen der ersten Totpunktlage 21 und der Hochdrucköffnung 18 angeordneten Mitteldrucköffnung 23 eine zweite Mitteldrucköffnung 40 vorgesehen, die zwischen der zweiten, der ersten Totpunktlage 21 gegenüberliegenden Totpunktlage 22 und der Niederdrucköffnung 19 angeordnet ist. Das Druckniveau an dieser zweiten Mitteldrucköffnung 40 wird vorzugsweise ebenfalls auf den arithmetischen Mittelwert zwischen dem Hochdruck HD und dem Niederdruck ND bzw. auf den halben Hochdruck HD durch eine nicht dargestellte Regeleinrichtung eingeregelt. Der Druckwechsel in Richtung von dem Hochdruck HD auf den Niederdruck ND erfolgt dabei ebenfalls in zwei Stufen, so daß auch einer Geräuschentwicklung im Bereich dieser Umsteuerung entgegengewirkt wird.
Entsprechend der in Fig. 4 dargestellten Weiterbildung sind die beiden Mitteldrucköffnungen 23 und 40 durch eine Verbindungsleitung 41, die vorzugsweise eine Drosselstelle 42 aufweist, miteinander verbunden. Ferner ist an jeder Mitteldrucköffnung 23 bzw. 40 ein Druckausgleichsbehälter oder Druckfluidspeicher 43 bzw. 44 angeschlossen. Durch die Drossel 42 der Verbindungsleitung 41 und die Druckausgleichsbehälter 43 und 44 wird eine Dämpfungseinrichtung gebildet, wobei die Zeitkonstante der Dämpfungseinrichtung durch das Produkt aus der Speicherkapazität der Druckausgleichsbehälter bzw. Druckfluidspeicherbehälter 43 und 44 und dem Drosselwiderstand der Drossel 42 festgelegt ist. Diese Zeitkonstante wird vorzugsweise so ausgelegt, daß eine schnelle Dämpfung der Druckpulsationen erfolgt.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Steuerscheibe 8. Auch hier sind bereits beschriebene Element mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Zunächst ist zu bemerken, daß die Hochdrucköffnung 18 durch mehrere Gitterstege 50 unterteilt ist, um die Festigkeit der Hochdrucköffnung 18 zu erhöhen. Ferner weist sowohl die Hochdrucköffnung 18 als auch die Niederdrucköffnung 19 eine entgegen der Drehrichtung 38 angeordnete schnabelartige Nut 51 bzw. 52 auf. Diese Nut 51 bzw. 52 dient ebenfalls zur Verringerung der Geräuschentwicklung und wirkt einer Kavitationsschädigung entgegen.
Im Hinblick auf die vorliegende Erfindung besteht die in Fig. 5 dargestellte Weiterbildung darin, daß sowohl die zwischen der ersten Totpunktlage 21 und der Hochdrucköffnung 18 angeordnete Mitteldrucköffnung 23 als auch die zwischen der zweiten Totpunktlage 22 und der Niederdrucköffnung 19 angeordnete Mitteldrucköffnung 40 gegenüber der Hochdrucköffnung 18 und der Mitteldrucköffnung 19 radial nach außen versetzt sind. In entsprechender Weise ist es selbstverständlich auch möglich, die Mitteldrucköffnungen 23 und 40 radial nach innen zu versetzen. In Fig. 5 ist die Form einer der Zylinderöffnungen 15 in einer Drehposition gestrichelt eingezeichnet.
Die Zylinderöffnungen 15 sind bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel im Querschnitt in etwa L-förmig ausgebildet. Die Zylinderöffnungen 15 weisen einen ersten Bereich 53, der in geeigneter Drehstellung mit der Hochdrucköffnung 18 bzw. der Niederdrucköffnung 19 überlappt und einen zweiten Bereich 54 auf, der bei geeigneter Drehstellung mit den Mitteldrucköffnungen 23 und 40 überlappt.
Die beiden Bereiche 53 und 54 sind in ihrer Länge und ihrer Drehwinkelposition unterschiedlich ausgelegt. Die Länge l des Bereichs 54 ist daher unabhängig von der Länge L des Abschnitts 53. Das Zeitintervall, in welchem der Bereich 54 der Zylinderöffnung 15 mit den Mitteldrucköffnungen 23 und 40 überlappt, ist daher unabhängig von dem Öffnungsquerschnitt der Zylinderöffnungen 15, wie er im Überlappungsbereich der Hochdrucköffnung 18 und der Niederdrucköffnung 19 benötigt wird, dimensionierbar. Durch geeignete Dimensionierung der Länge l kann die Haltezeit, während der an den Zylinderöffnungen 15 der Mitteldruck MD herrscht, vorgegeben werden und im Hinblick auf die Geräuschentwicklung und die Kavitationsschädigung optimiert werden.
Zur besseren Veranschaulichung der Erfindung zeigt Fig. 6 ein Diagramm, bei welchem der Druck an der Zylinderöffnung 15 beim Wechseln von Niederdruck ND auf Hochdruck HD als Funktion der Zeit t wiedergegeben ist. Die Kurve 60 kennzeichnet dabei den konventionellen Wechsel von der Niederdruckseite zu der Hochdruckseite ohne das erfindungsgemäße Mitteldruckniveau MD während des Zeitintervalls Δt ND - HD. Erkennbar sind relativ große Druckpulsationen nach dem Umsteuern auf den Hochdruck.
Der Druckverlauf an der Zylinderöffnung 15 entsprechend der erfindungsgemäßen Weiterbildung ist durch die Kurve 61 veranschaulicht. Nach einer Umsteuerzeit Δt ND-MD wird das Mitteldruckniveau MD erreicht. Während des Zeitintervalls Δt MD wird der Druck auf dem Mitteldruckniveau MD gehalten. Während des Zeitintervalls Δt MD - HD erfolgt die Umsteuerung von dem Mitteldruckniveau MD auf den Hochdruck HD. Wie aus Fig. 6 erkennbar, ist die Druckpulsation aufgrund der kleineren Schrittweite bei der in zwei Schritten vorgenommenen Umsteuerung wesentlich geringer. Durch die erfindungsgemäße Weiterbildung kann daher die Geräuschentwicklung und die Kavitationsschädigung wesentlich verringert werden und die Axialkolbenmaschine ist auch für sehr hohe Arbeitsdrücke geeignet.

Claims (12)

  1. Axialkolbenmaschine (1) mit einer Zylindertrommel (3), in welcher Zylinderbohrungen (4) zur Aufnahme von Kolben (5) vorgesehen sind, wobei die Zylinderbohrungen (4) über Zylinderöffnungen (15) mit einer Steuerscheibe (8) in Verbindung stehen und in der Steuerscheibe (8) eine Niederdrucköffnung (19), eine Hochdrucköffnung (18) und zumindest eine weitere Öffnung vorgesehen sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Öffnung eine Mitteldrucköffnung (23) ist, die in Drehrichtung (38) der Zylindertrommel (3) in bezug auf die Steuerscheibe (8) zwischen einer ersten Totpunktlage (21), an welcher sich die axiale Bewegungsrichtung der Kolben (5) umkehrt, und der Hochdrucköffnung (18) angeordnet ist, und
    daß eine Regeleinrichtung (24, 32) vorgesehen ist, die den Druck an der Mitteldrucköffnung (23) auf einen vorgegebenen Mitteldruck (MD) zwischen dem an der Niederdrucköffnung (19) herrschenden Niederdruck (ND) und dem an der Hochdrucköffnung (18) herrschenden Hochdruck (HD) einregelt.
  2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Mitteldrucks (MD) etwa das arithmetische Mittel aus dem Hochdruck (HD) und dem Niederdruck (ND) beträgt.
  3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mitteldrucköffnungen (23) vorgesehen sind, die in Drehrichtung (38) der Zylindertrommel (3) in bezug auf die Steuerscheibe (8) zwischen der ersten Totpunktlage (21) und der Hochdrucköffnung (18) versetzt zueinander angeordnet sind.
  4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (24, 32) die Drücke an den Mitteldrucköffnungen (23) auf vorgegebene Mitteldrücke (MD) zwischen dem Niederdruck (ND) und dem Hochdruck (HD) einregelt, die in Drehrichtung (38) der Höhe nach ansteigenden.
  5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenzen zwischen den Mitteldrücken (MD) der Mitteldrucköffnungen (23) konstant sind.
  6. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (24, 32) für jede Mitteldrucköffnung (23) ein Druckregelventil (24) aufweist, das von der Druckdiffenz zwischen dem Hochdruck (HD) und dem Mitteldruck (MD) der zugeordneten Mitteldrucköffnung (23) angesteuert ist und eine Verbindung zwischen der Hochdrucköffnung (18) und der zugeordneten Mitteldrucköffnung (23) schließt, wenn der Druck an der zugeordneten Mitteldrucköffnung (23) den für diese Mitteldrucköffnung (23) vorgegebenen Mitteldruck (MD) übersteigt.
  7. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (24, 32) für jede Mitteldrucköffnung (23) ein Druckregelventil (24) aufweist, das von der Druckdiffenz zwischen dem Hochdruck (HD) und dem Mitteldruck (MD) der zugeordneten Mitteldrucköffnung (23) angesteuert ist und eine Verbindung zwischen der zugeordneten Mitteldrucköffnung (23) und einem hydraulischen Aggregat, insbesondere einer Verstellvorrichtung (12) zur Verstellung des Verdrängungsvolumens der Axialkolbenmaschine (1), schließt, wenn der Druck an der zugeordneten Mitteldrucköffnung (23) den für diese Mitteldrucköffnung (23) vorgegebenen Mitteldruck (MD) übersteigt.
  8. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (24, 32) für jede Mitteldrucköffnung (23) ein Druckbegrenzungsventil (32) aufweist, das den zugeordneten Mitteldruck (MD) begrenzt.
  9. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß in Drehrichtung (38) der Zylindertrommel (3) in bezug auf die Steuerscheibe (8) zwischen der zweiten Totpunktlage (22), an welcher sich die axiale Bewegungsrichtung der Kolben (5) umkehrt, und der Niederdrucköffnung (19) zumindest eine weitere Mitteldrucköffnung (40) angeordnet ist.
  10. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Mitteldrucköffnung (23) zwischen der ersten Totpunktlage (21) und der Hochdrucköffnung (18) und die Mitteldrucköffnung (40) zwischen der zweiten Totpunktlage (22) und der Niederdrucköffnung (19) durch eine gedrosselte Verbindungsleitung (41) miteinander verbunden sind.
  11. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß an den Mitteldrucköffnungen (23, 40) Druckausgleichsbehälter (43, 44) angeschlossen sind.
  12. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Mitteldrucköffnungen (23, 40) gegenüber der Niederdrucköffnung (19) und der Hochdrucköffnung (18) radial versetzt angeordnet sind und
    daß die Länge (l) der Zylinderöffnungen (15) im Überlappungsbereich (54) mit den Mitteldrucköffnungen (23, 40) so bemessen ist, daß der Mitteldruck (MD) jeder Mitteldrucköffnung (23, 40) für ein vorgegebenes Zeitintervall (Δt MD) an der jeweiligen Zylinderöffnung (15) ansteht.
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