WO2013143952A1

WO2013143952A1 - Hydrostatische axialkolbenmaschine

Info

Publication number: WO2013143952A1
Application number: PCT/EP2013/055868
Authority: WO
Inventors: Joerg Dantlgraber; David Breuer; Joerg Weingart; Michael Gaumnitz; Marcus Simon; Andreas Illmann; Christoph Gesterkamp
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2013-10-03
Also published as: DE102012006289A1; CN104185734A; US20150078923A1; CN104185734B; US9644617B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse, mit einer Triebwelle, auf der eine Flanschscheibe drehfest befestigt ist, und mit einer Schrägscheibe, an der eine über die Triebwelle oder die Flanscheibe mitgenommene Rotorscheibe drehbar gelagert ist, und mit mehreren zwischen der Flanschscheibe und der Rotorscheibe und um die Achse der Triebwelle verteilt angeordneten Verdrängereinheiten, die jeweils eine Zylinderhülse sowie einen in die Zylinderhülse hineinragenden Kolben mit einem Kugelkopf und einen in die Zylinderhülse hineinragenden kugeligen Gelenkkopf umfassen, wobei während des Betriebs der Kolben mehr oder weniger weit in die Zylinderhülse eintaucht Der Erfindung liegt die Zielsetzung zugrunde, bei einer hydrostatische Axialkolbenmaschine mit den angegebenen Merkmalen den Wirkungsgrad über den gesamten Betriebsbereich zu verbessern und dadurch den bisherigen Wandlungsbereich zu vergrößern und insbesondere im Betrieb oder in der Verwendung als Hydromotor das Anlaufverhalten zu verbessern Das wird dadurch erreicht, dass sich die Gelenkköpfe an der Flanschscheibe und die Kolben an der Rotorscheibe befinden

Description

Hydrostatische Axialkolbenmaschine Beschreibung Bei dem Konstruktionsprinzip„Schrägscheibe" einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine herkömmlicher Art treten prinzipbedingt große Querkräfte am Arbeitskolben auf, die zum Verklemmen, beziehungsweise großer Reibung der Kolben in den Kolbenbohrungen führen. Das wirkt sich in der Anwendung als Hydromotor insbesondere beim Anfahren aus dem Stillstand negativ aus, weil zunächst die in- neren Losbrechkräfte überwunden werden müssen. Wird eine Schrägscheibenmaschine als Hydromotor zum Beispiel in einem Fahrzeug eingesetzt, muss das zum Anfahren notwendige Drehmoment durch den Hydromotor aufgebracht werden. Zusätzlich muss im Moment des Anfahrens die innere Reibung (Losbrechmoment) überwunden werden. Das zum Anfahren notwendige Verdrängungsvo- lumen des Motors vergrößert sich also um das zum Losbrechen der innerer Reibung notwendige Verdrängungsvolumen. Dadurch baut ein solcher Motor um den Anteil des Verdrängungsvolumen größer, der allein zum Losbrechen benötigt wird. Bei Schrägscheibenmaschinen beträgt dieser Anteil zum Losbrechen ca. 30 - 40% des Verdrängungsvolumens. Um diesen Anteil muss ein Schrägscheibenmo- tor größer bauen, als zum eigentlichen Anfahren notwendig wäre.

Das Konstruktionsprinzip„Schrägachse" einer Axialkolbenmaschine herkömmlicher Art weist prinzipbedingt ein gutes Anfahrverhalten auf, weil nur geringe Querkräfte zwischen Arbeitskolben und Kolbenbohrung auftreten. Deshalb wird in der Regel dieses Prinzip als Hydromotor eingesetzt. Bei den bekannten Konstruktionen wird der Kolbenraum mittels Kolbenringen gegen Leckage abgedichtet. Das führt im Betrieb zu relativ großen Reibkräften zwischen Kolben/Kolbenring und Kolbenbohrung. Die Folge ist, dass der Bereich kleiner Schwenkwinkel des Hydromotors nicht nutzbar ist, weil diese Reibkräfte zu einer Reduzierung des nutzba- ren Drehmoments führen. Die Folge ist ein eingeschränkter Wandlungsbereich des Hydromotors. (Der Bereich kleiner Schwenkwinkel ist nicht nutzbar: circa kleiner 5°). Ein weiterer Nachteil der bekannten Schrägachsen-Konstruktionen mit Schwenkschlitten ist, dass deren maximaler Schwenkwinkel auf ca. 30° beschränkt ist. Grund dafür sind die Kraftverhältnisse am Schwenkschlitten. Bei Schwenkwinkeln größer 30° wird die abhebende Kraft der hydrostatischen Entlastung zwischen dem Schwenkschlitten und der Zylindertrommel größer als die anpressende Kraft der Zylindertrommel und das Triebwerk würde abheben. Sollen größere Schwenkwinkel als 30° realisiert werden, muss deshalb die bekannte Schwenkjoch-Konstruktion eingesetzt werden. Diese Konstruktion baut jedoch sehr groß/schwer und ist deshalb für viele Antriebsaufgaben (insbes. im Mobilbereich) unbrauchbar. Diese beiden oben genannten Nachteile führen dazu, dass die Schrägachsen-Konstruktion mit Schwenkschlitten heute ausschließlich als verstellbarer Hydromotor im Ein-Quadranten-Betrieb eingesetzt wird. Das heißt, der Motor kann aus der Position„Null-Schwenkwinkel" nur nach einer Seite in„maximaler Schwenkwinkel" ausgestellt werden. Theoretisch ließe sich auch eine Zwei-Quadranten-Maschine mit Schwenkschlitten darstellen. Der Wandlungsbereich würde sich jedoch dann auf 15° je Quadrant, abzüglich des nicht nutzbaren Schwenkwinkels von ca. 5° (wegen oben genannter Reibung), also auf circa 10° reduzieren. Der Hydromotor würde aufgrund diese kleinen nutzbaren Schwenkwinkels sehr groß bauen und wäre dadurch in vielen Anwendungen insbesondere im Mobilbereich (Bagger, Radlader usw.) nicht einsetzbar. Für den hydrostatischen Fahrantrieb bedeutet das derzeit, dass die verfügbaren Hydromotor im geschlossenen Kreis betrieben werden. Die Umkehr der Fahrtrichtung erfolgt durch Durchschwenken der Pumpe. Ein weiterer Nachteil der Schrägachsen-Konstruktion ist, dass aufgrund der genannten Gründe die Antriebswelle nur, wenn man den Schwenkwinkel auf maximal 15° beschränkt, durch das Triebwerk hindurchgeführt werden kann. Damit ist diese Maschine nicht durchtriebsfähig. Es ist keine Mehrfachanordnung möglich. Wird das Konstruktionsprinzip Schrägachse als Pumpe eingesetzt, ist eine Mehr- fachanordnung oder der Anbau einer zusätzlichen Speisepumpe oder sonstigen Hilfspumpe nicht möglich. Es wird immer ein zusätzlicher Abtrieb für eine weitere Pumpe benötigt. Der wesentliche Nachteil der aus der WO 2003/058035 A1 bekannten Floating- Cup-Konstruktion oder der aus der DE 10 2007 01 1 441 A1 bekannten Tilting- Cup-Konstruktion besteht in der prinzipbedingten Beschränkung des maximalen Schwenkwinkels auf maximal circa.10°. Dadurch baut die Maschine gegenüber Maschinen, die einen größeren Schwenkwinkel gestatten, relativ groß. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Kommutierung der Verdränger durch die Schwenkwiege erfolgen muss, da der Kolbenhals eine Kommutierung aus Platzgründen nicht zulässt. Außerdem bereitet das Fixieren der Cups bei größeren Drehzahlen Schwierigkeiten. Die Cups neigen zum Abheben. Darüber hinaus können die Cups nicht zu 100% hydrostatisch entlastet werden, da sonst abheben droht. Das heißt, dass an dieser Stelle prinzipbedingt eine größere Reibung herrscht, als bei 100%-iger Entlastung. Der Erfindung liegt die Zielsetzung zugrunde, ein hydrostatische Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff den Wirkungsgrad über den gesamten Betriebsbereich zu verbessern und dadurch den bisherigen Wandlungsbereich zu vergrößern und insbesondere im Betrieb oder in der Verwendung als Hydromotor hinsichtlich des Anlaufverhaltens zu verbessern. Die Konstruktion soll vom Prinzip her geeignet sein, die Maschine im Zwei-Quadranten-Betrieb (vorwärts und rückwärts fahren eines Fahrzeugs durch Durchschwenken eines Hydromotors) zu betreiben, die Maschine im offenen Kreislauf zu betreiben und eine Durchtriebsmöglichkeit zu bieten Das angestrebte Ziel wird erreicht mit einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine, die eine Triebwelle, auf der eine Flanschscheibe drehfest befestigt ist, eine drehbare Rotorscheibe, die so angeordnet oder einstellbar ist, dass ihre Drehachse schräg zur Achse der Triebwelle verläuft und die von der Triebwelle oder die Flanscheibe mitnehmbar ist, und mit mehrere zwischen der Flanschscheibe und der Rotorscheibe und um die Achse der Triebwelle verteilt angeordnete Verdrängereinheiten aufweist, die jeweils eine Zylinderhülse sowie einen in die Zylinderhülse hineinragenden Kolben mit einem Kugelkopf und einen in die Zylinderhülse hineinragenden kugeligen Gelenkkopf umfassen, und bei der sich die Gelenkköpfe an der Flanschscheibe und die Kolben an der Rotorscheibe befinden. Während des Betriebs tauchen die Kolben mehr oder weniger weit in die Zylinderhülsen ein, während die Gelenkköpfe und die Zylinderhülsen lediglich gegeneinander ver- schwenkt werden. Die Achse eines Kolbens und die durch die Mittelpunkte der Kugelköpfe der Kolben und der Gelenkköpfe gehenden Achse der zugehörigen Zylinderhülse schneiden sich nur unter kleinen Winkeln, Kolben und Zylinderhülse sind also hinsichtlich ihrer Achsen nahezu zueinander ausgerichtet, so dass die Kolben mit einem großen Durchmesser ausgebildet sein können.

Bei den aus der WO 2004/055369 A1 oder aus der DE 10 2007 01 1 441 A1 bekannten hydrostatischen Axialkolbenmaschinen, bei denen die Verdrängereinheiten auch schon Zylinderhülsen aufweisen, in die jeweils ein sich während des Betriebs längs einer Zylinderhülse bewegender Kolben und ein Gelenkkopf eintau- chen, wird das Drehmoment an den Kolben erzeugt (Motorbetrieb betrachtet), die auch den Hub in den Zylinderhülsen ausführen. Dies hat insbesondere auch den Nachteil, dass die Kolben an ihrem Fuß im Vergleich zu dem Durchmesser an ihrem Kopf nur einen kleinen Durchmesser haben, da am Fuß Platz für die zu den Kolben mehr oder weniger schräg stehenden Zylinderhülsen frei sein muss. Die Kolben sind dadurch geschwächt. Demgegenüber wird bei einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenmaschine das Drehmoment am Gelenkkopf erzeugt, während der Kolben den Hub macht.

Wegen der kugeligen Enden der Kolben und der Gelenkköpfe kann man auch von einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine mit Doppelkugeltriebwerk (DKT) sprechen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenmaschine kann man den Unteransprüchen entnehmen.

So besteht eine bevorzugte Ausgestaltung darin, dass die Triebwelle beidseits der Flanschscheibe in Drehlagern gelagert ist und dass die Rotorscheibe zwischen der Flanschscheibe und dem einen Drehlager angeordnet ist und einen zentralen Durchgang für die Triebwelle aufweist.

Die Rotorscheibe besitzt bevorzugt eine ebene Gleitfläche gegenüber einem in Drehrichtung der Triebwelle feststehenden Gleitpartner und ist gegenüber dem Gleitpartner zentriert, wobei diese Zentrierung der Rotorscheibe und des Gleitpartners aneinander vorteilhafterweise durch einen Zentrierbund am einen Teil und eine Zentriereindrehung am anderen Teil erfolgt. Bevorzugt ist die Schrägstellung des Gleitpartners relativ zur Achse der Triebwelle veränderbar, so dass auch die Hubwege der Kolben und damit das Verdrängungsvolumen der Axialkolbenmaschine veränderbar ist. Insbesondere ist der Gleitpartner, demgegenüber die Rotorscheibe dreht eine in Drehrichtung der Triebwelle feststehenden Schrägscheibe, die dann wie die Rotorscheibe einen zentralen Durchgang für die Triebwelle hat und deren Schrägstellung bezüglich der Achse der Triebwelle veränderbar ist.

In besonders vorteilhafter Weise sind die Verdrängerräume über die Flanschscheibe und einer Verteilerplatte, an der die Flanschscheibe anliegt, im Betrieb abwechselnd fluidisch mit zwei Arbeitsanschlüssen verbindbar sind. Danach findet also die Kommutierung der Verdrängerräume zwischen Hochdruck und Niederdruck über die Gelenkköpfe, die Flanschscheibe und eine Verteilerplatte statt, die auch ein Gehäuseteil sein kann. Die Gelenkköpfe haben also eine Zentralbohrung für die Kommutierung. Diese Zentralbohrung kann im Durchmesser größer als in den Kolben sein, da die Gelenkköpfe an ihrem Fuß nicht so stark eingeschnürt sein müssen wie die Kolben. Es sind somit große Durchflussquerschnitte mit nur geringen Leitungsverlusten auch dann möglich, wenn diese Volumenströme nicht über Rotorscheibe geleitet werden. Dass die Volumenströme nicht über die Rotorscheibe fließen, macht die Konstruktion vor allem dann einfacher, wenn die Rotor- scheibe in ihrer Schrägstellung verstellbar ist. Zweckmäßigerweise haben die Kolben oder die Gelenkköpfe zu den Verdränger- räumen hin offene Ausnehmungen zur Spaltkompensation. Es ist also nicht nur dasjenige der beiden Bauteile hohl, durch das die Kommutierung stattfindet, sondern auch das andere.

Vorzugsweise ist die Schrägstellung der Rotorscheibe bezüglich der Achse der Triebwelle veränderbar ist. Die erfindungsgemäße hydrostatische Axialkolbenmaschine ist also bevorzugt eine in ihrem Verdrängungsvolumen (Hubvolumen oder Schluckvolumen pro Umdrehung) verstellbare Maschine. Insbesondere ist die Schrägstellung der Rotorscheibe von einer Stellung aus, in der der Hub der Kolben in den Zylinderhülsen null ist, nach entgegengesetzten Richtungen

verschwenkbar ist. Man spricht auch von einer über Null oder über eine Nullstellung verschwenkbaren Hydromaschine. Als Motor erlaubt es eine solche Maschine, allein durch die Verstellung über null die Drehrichtung der Abtriebswelle umzu- kehren und damit einen Zwei-Quadranten-Betrieb und zum Beispiel Fahren vorwärts und Fahren rückwärts eine Fahrzeugs zu realisieren. Ist die Hydromaschine dann auch noch als Pumpe betreibbar, so hat man einen Vier-Quadranten-Betrieb mit der Möglichkeit positiver und negativer Drehmomente und Drehung in entgegengesetzte Richtungen.

Es ist besonders günstig, wenn zusätzlich zu der Befüllung der Verdrängerräume über den Niederdruckanschluss und die Niederdruckniere der Verteilerplatte, die Befüllung aus dem Gehäuse der in erster Linie als Hydromotor betriebenen, aber auch als Hydropumpe betreibbaren Hydromaschine möglich ist. Dazu wird der In- nenraum des Gehäuses zusätzlich an den Niederdruckanschluss angeschlossen. Die zusätzliche Befüllung der Verdrängerräume aus dem Gehäuse erfolgt über Öffnungen, auf der der Niederdruckniere der Verteilerplatte gegenüberliegenden Seite des Verdrängers. Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenmaschine ist in der Zeichnung dargestellt. Die gezeigte Axialkolbenmaschine ist eine solche in Anlehnung den Aufbau von Axialkolbenmaschinen in Schrägschei- benbauweise und ist zur Verwendung als Hydromotor vorgesehen. Anhand der gezeigten hydrostatischen Axialkolbenmaschine wird die Erfindung nun näher erläutert. Die Verdrängerräume der gezeigten Axialkolbenmaschine werden jeweils aus einer Zylinderhülse 31 , einem Gelenkkopf 32 und einem Kolben 33 gebildet. Gelenkkopf und Kolben sind jeweils an den Enden, die die Begrenzung des Verdrängerraums bilden, kugelförmig ausgebildet. Dadurch wird neben der Abdichtfunktion gleichzeitig die kinematisch notwendige Gelenkfunktion abgebildet. Darüber hinaus besitzt diese Anordnung den Vorteil, dass die Gelenkfunktion sowohl auf der Seite des Gelenkkopfes, als auch auf der Seite des Kolbens prinzipbedingt (Kugel in Rohr) mit einer hydrostatischen Entlastung von 100 Prozent ausgeführt ist. Damit sind die hochbelasteten Gelenke der Hydromaschine prinzipbedingt reibungsarm ausgeführt.

Außerdem besitzt diese Anordnung den Vorteil, dass alle Elemente prinzipbedingt formschlüssig miteinander verbunden sind. Dadurch kann auf eine kraftschlüssige Verbindung von Gelenkkopf mit der Zylinderhülse, beziehungsweise der Zylinderhülse mit dem Kolben (zum Beispiel mittels Federn) gänzlich verzichtet werden. Das Verdrängerprinzip ist dadurch prinzipbedingt reibungsarm. Durch die formschlüssige Verbindung des Verdrängers besteht prinzipbedingt die Eignung für hohe Drehzahlen.

Gelenkkopf und Kolben weisen Ausnehmungen auf, die eine Spaltkompensation zwischen den Kugeln und der sich unter Druck aufweitenden Zylinderhülse ermöglichen. Die Ausnehmung ist so gestaltet, dass der verbleibende Spalt zwischen Zylinderhülse und Gelenkkopf, beziehungsweise Zylinderhülse und Kolben unter Druck gezielt konstant, bzw. unter Druck kleiner werdend, bzw. unter Druck größer werdend ausfällt, indem sich die Kugel druckabhängig aufweitet. Damit lassen sich die Leckverluste über diese Spalte gezielt beeinflussen. Die Gelenkköpfe 32 sind an der Flanschscheibe 34 befestigt und wandeln die hydraulischen Kräfte aus den Verdrängerräumen in ein Drehmoment an der Triebwelle 35. Mit ihren Achsen weisen die Gelenkköpfe parallel zur Achse der Triebwelle. Die Mittelpunkte der Kugelköpfe der Gelenkköpfe 32 befinden sich also alle in der- selben senkrecht auf der Achse der Triebwelle stehenden Ebene. Mithilfe zweier Sicherungsringe 44 sind die Gelenkköpfe 32 und die Zylinderhülsen so aneinander gehalten, dass zwischen ihnen nur eine Schwenkbewegung stattfindet. Die Kolben 33 sind an der Rotorscheibe 36 befestigt und vollführen relativ zu den Zylinderhülsen 31 eine Hubbewegung. Die Achsen der Kolben 33 verlaufen entsprechend der veränderbaren Schrägstellung der Rotorscheibe schräg zur Achse der Triebwelle.

Die Rotorscheibe wird synchron zur Drehzahl der Flanschscheibe 34 durch einen Mitnahmebolzen 37, der in einer Bohrung der Triebwelle steckt und in Schlitze an einem Kragen der Rotorscheibe eingreift, mitgenommen, wobei bei der Drehung eine Schwenkbewegung zwischen der Triebwelle und der Rotorscheibe stattfindet. Die Mitnahme kann zum Beispiel auch über kardanisches Gelenk, ein Gleichlaufgelenk, oder Ähnlichem erfolgen. Die Rotorscheibe ist auf der Schwenkwiege (Schrägscheibe) 38 zum Beispiel mittels eines hydrostatischen Lagers oder mittels eines Wälzlagers drehbar gelagert. Die Zentrierung der Rotorscheibe an der Schrägscheibe erfolgt über einen Zentrierbund 54 an der Schrägscheibe und eine Zentriereindrehung 55 an der Rotorscheibe.

Die Triebwelle 35 ist beidseits der Flanschscheibe 34 mithilfe von Kegelrollenlagern 56 und 57 im Boden 58 eines Gehäusetopfs 59 und in einem Gehäusedeckel 51 drehbar gelagert. Die Rotorscheibe 36 und die Schrägscheibe 38 sind zwischen der Flanschscheibe 34 und dem Kegelrollenlager 56, also zwischen der Flanschscheibe 34 und dem Boden 58 des Gehäusetopfes 59 angeordnet und besitzen jeweils einen zentralen Durchgang 48, 49 zum Durchtritt der Triebwelle 35. Die Triebwelle ragt durch den Boden 58 nach außen und besitzt außen einen Wel- lenstummel, um damit mit einem antreibenden oder anzutreibenden Maschinenteil gekoppelt zu werden. Die Hubverstellung der Kolben erfolgt, wie bei einer klassischen Schrägscheiben- Konstruktion, mittels eines Verstellsystems, das einen als Büchse ausgebildeten, ersten Verstell kol ben 40 mit großer Wirkfläche, der von einem nicht näher gezeigten Ventil gesteuert wird, und einen Verstellkolben 41 kleiner Wirkfläche, der dau- ernd mit dem Hochdruck am einen Arbeitsanschluss beaufschlagt ist. Die Stellkolben sind einfach wirkende Kolben und arbeiten, sich bezüglich der Schwenkachse der Schrägscheibe gegenüberliegend, gegeneinander. Mit dem Stellkolben 41 wirkt in dieselbe Richtung eine Rückstellfeder 42, durch die eine Ruhestellung der Schrägscheibe vorgegeben ist.

Die Schrägescheibe kann von einer Nullstellung, in der sie eine Position einnimmt, in der die Kolben 33 keinen Hub ausführen, nach entgegengesetzten Richtungen verschwenkt werden. Man spricht auch von einer Verstellung über Null oder von einem Durchschwenken. Damit ist die hydrostatische Maschine für den Einsatz als Versteilmotor im offenen Kreis geeignet und für Sekundärregelung, also für eine Regelung der Drehzahl oder des Drehmoment der Maschine unabhängig vom gerade anstehenden Hochdruck geeignet, wobei nicht nur die Drehrichtung gewechselt, sondern auch vom Motorbetrieb in Pumpenbetrieb übergegangen werden kann. Sekundärregelung steht dabei der Primärregelung gegenüber, bei der die Fördermenge der Pumpe, also des Primäraggregats vorgegeben wird. Bei einer Sekundärregelung ist die Pumpe üblicherweise druckgeregelt sein, wobei jedoch die Druckvorgabe variabel sein kann.

Die Kommutierung erfolgt über einen Hochdruckkanal und einen Niederdruck- kanal, die von nicht näher gezeigten sich am Gehäusedeckel 51 befindlichen Anschlussstellen zu einer Verteilerplatte 52 führen, die zwischen der Flanschscheibe 34 und dem Gehäusedeckel 51 drehfest bezüglich des Gehäusedeckels angeordnet ist. Zwischen der Flanschscheibe 34 und der Verteilerplatte 52 besteht eine Gleitpaarung. In der Verteilerplatte sind zwei nicht gezeigte bogenförmige Ausspa- rungen ausgebildet, von denen jede zu einem der Kanäle in dem Gehäusedeckel 51 hin offen ist und mit denen bei der Drehung der Flanschscheibe 34 einzelne Kanäle 53 in der Flanschscheibe, die durch einen Gelenkkopf 32 hindurch jeweils zu einem Verdrängerraum führen, in Überdeckung gelangen.

Die Anordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel ermöglicht eine durchgehende Triebwelle 35 und damit einen Durchtrieb und die Anordnung mehrerer Maschinen hintereinander. Ein solcher Durchtrieb ist auch möglich, wenn in einer Variante der gezeigten Axialkolbenmaschine die Flanschscheibe 34 in Bodennähe und die Rotorscheibe und die Schrägscheibe in Deckelnähe befinden oder wenn sich der Wellenstummel deckelseitig befindet.

Die Kommutierung der Verdränger erfolgt wie bei herkömmlichen hydrostatischen Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise durch eine Verteilerplatte 52, sowie die Flanschscheibe 34. Dadurch ist eine Verstellung unabhängig von den Anforderungen der Kommutierung und der hydrostatischen Lagerung der Flansch- scheibe möglich. Es sind große Schwenkwinkel und ein Durchschwenken realisierbar.

Zusätzlich oder alternativ zu der gezeigten Kommutierung der Verdränger durch die Flanschscheibe können die Verdränger auch durch die Schwenkwiege 38, Ro- torscheibe 36 und Kolben 33 kommutiert werden. Durch die zusätzliche Kommutierung können die Strömungsverluste beim Kommutieren reduziert werden. Die maximale Drehzahl der Maschine kann angehoben werden. Vorteilhaft erscheint vor allem, wenn bei einer Hydromaschine, die aufgrund einer Verstellung über Null sowohl als Hydromotor als auch zum Beispiel beim Einsatz in einem Fahrantrieb und dann beim Bremsen als Hydropumpe betrieben werden kann, neben der Befüllung über die Verteilerscheibe eine zusätzliche Befüllung der Verdrängerräume durch die Schwenkwiege 38, Rotorscheibe 36 und Kolben 33 möglich ist. Denn ohne einen weiteren Druckmittelpfad zur Befüllung müssen in einem offenen hydraulischen Kreislauf die Verdrängerräume im Pumpenbetrieb allein über die Nie- derdruckniere in der Verteilerplatte 52 bei niedrigem Druckgradienten befüllt werden. Die gezeigte Axialkolbenmaschine hat deshalb hohle Kolben 33 sowie den Kolben zugeordnete Bohrungen 45 in der Rotorscheibe 36. Diese Bohrungen überstreichen in dem Winkelbereich, in dem die Bohrungen 53 in der Flanschscheibe 34 die Niederdruckniere in der Verteilerplatte 52 überstreichen eine über eine oder mehrere Öffnungen 46 mit dem Innenraum des Gehäuses verbundenen Nut 47 in der Schrägscheibe 38. In der Figur sind der Deutlichkeit halber die Öff- nung 46 und die Nut 47 eingezeichnet, auch wenn sie in Wirklichkeit gegenüber der gezeigten Lage verdreht und in dem Schnitt gemäß der Figur eigentlich nicht sichtbar sind.

Eine Befüllung der Verdrängerräume einer in einem offenen hydraulischen Kreis- lauf verwendeten Hydromaschine aus dem Niederdruck über wenigstens zwei Druckmittelpfade ist nicht nur bei der gezeigten Hydromaschine mit Doppelkugeltriebwerk, sondern auch bei Hydromaschinen in üblicher Schrägscheibenbauweise, bei Hydromaschinen mit Floating-Cup-Triebwerk oder jedem anderen verstellbaren Verdrängertriebwerk (insbesondere auf Basis Kolben-Bohrung) eingesetzt werden.

Als Vorteile einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenmaschine, insbesondere der als Ausführungsbeispiel beschriebenen hydrostatischen Axialkolbenmaschine sind vor allem anzusehen:

Direkte, querkraftfreie Wandlung der Hydraulischen Kraft des Verdrängers in Drehmoment;

deutlich besseres Anlaufverhalten als Hydromotor im Vergleich mit Schrägscheiben-Konstruktionen, besseres Anlaufverhalten als Schrägachsen-Konstruktionen; deutlich erweiterter Wandlungsbereich (praktisch nutzbarer Schwenkbereich) gegenüber Schrägachsen-Konstruktionen;

Verbrauchsreduzierung der hydraulischen Arbeitsmaschinen;

Maschine kann (zusätzlich zu den oben genannten Eigenschaften) durchschwenken, dadurch Eignung als Hydromotor im offenen Kreis (Sekundärregelung); Kostenreduzierung, da offener Kreis weniger Komponenten, als geschlossener Kreis benötigt; Maschine ist prinzipiell durchtriebsfähig (Mehrfachanordnung wie bei Schrägscheiben-Konstruktionen möglich).

Claims

Patentansprüche

1 . Hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse (59, 51 ), mit einer Triebwelle (35), auf der eine Flanschscheibe (34) drehfest angeordnet ist, mit ei- ner drehbaren Rotorscheibe (36), die so angeordnet oder einstellbar ist, dass ihre Drehachse schräg zur Achse der Triebwelle (35) verläuft und die von der Triebwelle (35) oder der Flanschscheibe (34) mitnehmbar ist, und mit mehreren zwischen der Flanschscheibe (34) und der Rotorscheibe (36) und um die Achse der Triebwelle (35) verteilt angeordneten Verdrängereinheiten, die jeweils eine Zylinderhül- se (31 ) sowie einen in die Zylinderhülse hineinragenden Kolben (33) mit einem Kugelkopf und einen in die Zylinderhülse hineinragenden kugeligen Gelenkkopf (32) umfassen, wobei während des Betriebs die Kolben einen Hub relativ zu den Zylinderhülsen ausführen,

dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gelenkköpfe (32) an der Flanschscheibe (34) und die Kolben (33) an der Rotorscheibe (36) befinden.

2. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwelle (35) beidseits der Flanschscheibe (34) in Drehlagern (56, 57) gelagert ist und dass die Rotorscheibe (36) zwischen der Flansch- scheibe (34) und dem einen Drehlager (56) angeordnet ist und einen zentralen Durchgang (48) für die Triebwelle (35) aufweist.

3. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorscheibe (36) eine ebene Gleitfläche gegen- über einem in Drehrichtung der Triebwelle (35) feststehenden Gleitpartner (38) aufweist und gegenüber dem Gleitpartner (38) durch Zentriermittel (54, 55) zentriert ist.

4. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Zentrierung der Rotorscheibe (36) und des Gleitpartners

(38) durch einen Zentrierbund (54) am einen Teil (38) und eine Zentriereindrehung (55) am anderen Teil (36) erfolgt.

5. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die die Verdrängerräume über die Gelenkköpfe (32) , die Flanschscheibe (34) und eine Verteilerplatte (52), an der die Flanschscheibe(34) anliegt, im Betrieb abwechselnd fluidisch mit zwei Arbeitsanschlüssen verbindbar sind.

6. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (33) und die Gelenkköpfe (32) zu den Verdrängerräumen hin offene Ausnehmungen zur Spaltkompensation zwischen ihnen und den Zylinderhülsen (31 ) haben.

7. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägstellung der Rotorscheibe (36) bezüglich der Achse der Triebwelle (35) veränderbar ist.

8. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch^, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorscheibe (36) gegenüber einer in Drehrichtung der Triebwelle (35) feststehenden Schrägscheibe (38) dreht, die einen zentralen Durchgang (49) für die Triebwelle (35) hat und deren Schrägstellung bezüglich der Achse der Triebwelle (35) veränderbar ist.

9. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägstellung der Rotorscheibe (36) von einer Stellung aus, in der der Hub der Kolben (33) in den Zylinderhülsen (31 ) null ist, nach entgegengesetzten Richtungen veränderbar ist.

10. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckmittel pfad (45, 46, 47) vorhan- den ist, über den eine Befüllung der Verdrängerräume aus dem Innenraum des Gehäuses (59, 51 ) möglich ist.

1 1 . Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Niederdruckanschluss vorhanden ist und dass der Innenraum des Gehäuses (59, 51 ) an den Niederdruckanschluss angeschlossen ist.