WO2015086337A1 - Schrägscheibenmaschine, schrägscheibe und verfahren zur hydrostatischen entlastung einer stellteilanbindung einer schrägscheibenmaschine und zum druckabbau eines arbeitsmediums während eines umsteuervorgangs der schrägscheibenmaschine - Google Patents

Schrägscheibenmaschine, schrägscheibe und verfahren zur hydrostatischen entlastung einer stellteilanbindung einer schrägscheibenmaschine und zum druckabbau eines arbeitsmediums während eines umsteuervorgangs der schrägscheibenmaschine Download PDF

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swash plate
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pivoting cradle
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Benjamin Schweizer
Timo Nafz
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Swash plate machines serve as axial piston pumps for converting mechanical energy into hydraulic energy and as axial piston motor for converting hydraulic energy into mechanical energy.
  • swash plate machines several guided in a rotating cylinder drum piston, also known as a working piston, based on a sliding surface of a pivoting cradle.
  • the adjusting devices are usually formed by adjusting pistons and opposed pistons, wherein the connection of the adjusting device to the pivoting cradle must be hydrostatically relieved in order to reduce the wear of the components during operation.
  • the published patent application DE 10 2011 113 533 A1 discloses an adjusting device of an axial piston machine which has a bore in its spherical head. has seen, is guided by the medium to a contact point between the actuator and pivoting cradle. In the hole is high pressure, or set pressure.
  • the non-prepublished application DE 10 2013 205 466 shows an axial piston whose pivotal pivot bearing is lubricated via a pulse lubrication and in which during a Um cartevorgangs a working fluid is relieved via a lubricating medium passage of a relatively high pressure to a relatively small pressure in the pivoting pivot bearing.
  • the object of the invention is to provide a swash plate machine whose adjusting device is lubricated at the contact points to the pivoting cradle, or hydrostatically relieved and ensures a safe pressure relief during a Um Tavernvorgangs, the control piston are simple and inexpensive to produce. Disclosure of the invention
  • the object is with regard to the swash plate machine by the features of claim 1, in terms of the pivoting cradle by the features of claim 11 and in terms of the method for hydrostatic discharge of a
  • the swash plate machine comprises working pistons, which are guided in a substantially axial direction in piston bores of a cylinder drum movable back and forth, and an adjusting piston adjustable via pivoting cradle, wherein the pivoting cradle at least one of a
  • the channel forms according to the invention a hydraulic connection between at least one working space of the working piston and at least one actuating part connection of the adjusting piston on the pivoting cradle.
  • the channel has at least one opening for reducing the pressure of a working medium during a reversing operation of the swash plate machine, wherein the opening opens into a low pressure region of the swash plate machine.
  • the working medium is preferably oil, for example hydraulic oil.
  • the working medium simultaneously lubricates the working medium
  • the working fluid under pressure is guided from the working chamber of the working piston via the channel in the pivoting cradle to the actuating part connection of the adjusting piston on the pivoting cradle.
  • the pressure of the working medium is reduced during the Um Kunststoffvorgangs over the opening of the channel in a low pressure region of the swash plate machine.
  • the actuating part connection of the actuating piston at the point of contact with the pivoting cradle is advantageously hydrostatically relieved by the invention, whereby the wear of the components in contact is reduced. In addition, a higher load on the contact points is possible.
  • the supply of the working medium is pulsed, since in each case when driving over the channel by a working piston pressure is built up in the channel.
  • the result is a so-called pulse lubrication at the contact point of the Stellteilanbin- tion of the adjusting piston on the pivoting cradle.
  • the pressure reduction of the working space required during the changeover operation into the low pressure region of the swashplate machine advantageously takes place via the pivoting cradle and not, as usual with axial piston machines, via a notch in a distributor plate of the swashplate machine.
  • the changeover range of the swashplate machine describes the area of the swashplate machine in which the working medium expands or relieves from a relatively high pressure, which is also referred to as high pressure, to a relatively low pressure, which is also referred to as low pressure.
  • the area in the Um Kunststoff Anlagen is particularly advantageous because there the working fluid is already fully compressed and thereby pressurized working fluid enters the channel.
  • the pressurized working medium ensures a pulse lubrication at the point of contact of the actuating part connection of the adjusting piston on the pivoting cradle.
  • Targeted energy loss is used in a targeted manner in order to Partial connection hydrostatic relieve.
  • the leakage losses can be further reduced.
  • Internal dead center is defined as one of two dead centers that are traversed by the individual pistons of the swash plate machine during a complete 360-degree rotation of the cylinder.
  • the pistons are fully retracted, that is, the working space of the working piston, or the associated cylinder volume is the smallest.
  • the pistons are fully extended at the outer dead center.
  • the pressure change takes place in the area of the outer dead center.
  • the starting point of the channel is located near the inner dead center of the swivel cradle.
  • the exit point of the channel is located near the outer dead center of the swivel cradle.
  • the end point of the channel ends at at least one actuating part connection of the actuating piston.
  • the contact point of the actuating part connection of the actuating piston is advantageously supplied directly with pressurized working medium.
  • the end point can be arranged directly on the pivoting cradle or on a component arranged in the pivoting cradle, such as a shaft.
  • the shaft is in contact with the actuating piston and the end point ends at the shaft at the point of contact with the actuating piston.
  • the channel is formed from at least three channel sections.
  • a first channel section starts from the starting point of the channel.
  • a second channel portion extends from the end point of the channel and a third channel portion connects the first and the second channel portion through the pivoting cradle with each other.
  • This arrangement of the three channel sections and the resulting advantageous simple geometry of the channel in the pivoting cradle allows easy production of the pivoting cradle.
  • this provides for the smallest possible distance between the output and the end point of the channel, whereby the dead volume of the channel is kept as low as possible.
  • the opening of the channel opens on a bearing shell for supporting the pivoting cradle.
  • Lubricating medium can be used for lubrication of the bearing shell. As a result, the efficiency of the swash plate machine is increased and it can be dispensed with further means for lubrication, such as holes or nozzles in the housing of the swash plate machine, or depending on the application, these can be designed cheaper.
  • the openings for pressure reduction exclusively on the bearing shells.
  • the channel may have branches and a plurality of openings to reach all the bearing shells for supporting the pivoting cradle.
  • Others such as production-related openings in the pivoting cradle, are For example, closed over plugs, screws or similar closure means.
  • the opening of the channel opens at one end of the third channel section in the low pressure region of the swash plate machine.
  • the pressure on the pivoting cradle can be reduced in an advantageous manner.
  • abrasion may possibly occur which passes through the second passage section into the third passage section. Due to the position of the opening at the end of the third channel section, the resulting abrasion can be removed in a simple manner during pressure reduction of the working medium in the low pressure region of the swash plate machine.
  • the channel has at least two opening into the low pressure region of the swash plate machine openings, wherein the first opening opens on a bearing shell for supporting the pivoting cradle and the second opening opens at one end of the third channel section in the low pressure region of the swash plate machine.
  • This embodiment combines the advantages of the previous embodiments, with less working medium being available for the respective function.
  • the opening of the third channel section is arranged on a wing of the pivoting cradle, wherein the wing receives the actuating part connection. Due to the position of the opening on the wing of the pivoting cradle, the abrasion created during the adjustment of the pivoting cradle can be removed in a simple manner during the pressure reduction of the working medium into the low-pressure region of the swashplate machine.
  • the opening has a throttle, or a throttle point, wherein the opening in a development has a smaller transverse has cut as the cross section at the end point of the second channel section.
  • the invention further relates to a pivoting cradle for a swashplate machine described above.
  • the swivel cradle can be traded separately.
  • the invention is characterized in that during a
  • Um tenuvorgangs the swash plate machine whose working piston at least over a starting point of a channel of a pivoting cradle and the pressurized working fluid is passed from a working space of the working piston in the channel, wherein a pulse-like pressure increase of the working medium takes place in the channel and thereby the Stellteilanitati the swash plate machine is hydrostatically relieved.
  • the pressure of the working medium is reduced by at least one opening of the channel into a low-pressure region of the swash plate machine.
  • the invention further relates to a mobile or stationary hydraulic drive with a swash plate machine described above.
  • the swash plate machine in the hydraulic drive is also referred to as Hydrostat.
  • the mobile hydraulic drive is preferably part of a hydraulic hybrid drive train, in particular of a motor vehicle.
  • Figure 1 a longitudinal section of a swash plate machine according to the invention
  • Figure 2 a plan view of a pivoting cradle of the invention
  • Figure 3 a section of a working piston of the invention
  • Figure 4 a section of an actuating part connection of the invention
  • Figure 5 a section of a further actuating part connection of the swash plate machine according to the invention.
  • the longitudinal section shown in Fig. 1 shows a swash plate machine 1 according to the invention, as adjustable axial piston pump for conversion or conversion of mechanical energy (torque, speed) into hydraulic energy (volume flow, pressure) or as an adjustable axial piston motor for conversion or conversion of hydraulic energy ( Volume flow, pressure) in mechanical energy (torque, speed) can serve.
  • the swash plate machine 1 thereby promotes a working medium in which it is preferably oil, for example hydraulic oil.
  • the working fluid simultaneously lubricates the components of the swashplate machine 1.
  • a drive shaft 9 is rotatably mounted or rotatably about a rotation axis 8 by means of a bearing 10 on a housing part 21 and with a further bearing 10 on a connection plate 4 of the swash plate machine.
  • the terminal plate 4 and the housing part 21 form the housing of the swash plate machine 1, wherein the cavity of the housing forms a low pressure region 60 of the swash plate machine 1.
  • the bearing 10 in the housing part 21 can be mounted in this embodiment from the inside of the housing part 21.
  • a cylinder drum 5 is rotatably connected.
  • the cylinder drum 5 can be slidably or firmly connected in the axial direction.
  • the drive shaft 9 and the cylinder drum 5 are formed in two parts, but may also be formed as a component.
  • the cylinder drum 5 carries out the rotational movement of the drive shaft 9 due to its non-rotatable connection with.
  • a plurality of piston bores 6 are incorporated, in which pistons 7 are guided, or in each of which a piston 7 is movably mounted.
  • the pistons 7 are also called working piston 7.
  • the longitudinal axes 35 of the piston bores 6 and working piston 7 are aligned substantially parallel to the axis of rotation 8 of the drive shaft 9 and the cylinder drum 5.
  • the longitudinal axes 35 of the piston bores 6 and the working piston 7 guided therein are not arranged axially parallel to one another.
  • a pivoting cradle 14 is pivotally mounted about a pivot axis 15 via a weighing storage 11 on the housing part 21.
  • the pivoting cradle 14 is pivotally mounted about a pivot axis 15 via a weighing storage 11 on the housing part 21.
  • Swivel cradle 14 an opening 42 for the passage of the drive shaft 9. Due to the pivoting cradle 14, the volume flow conveyed by the swashplate machine 1 can be adjusted steplessly via at least one pivoting device 24. The adjustment takes place via adjusting piston 30, wherein the pivoting device 24 can be represented both by two adjusting pistons 30 and by an adjusting piston 30 and an opposing piston 29. The adjustment by the adjusting piston, for example, can be done hydraulically. Electrically or mechanically driven pivoting devices 24 are also conceivable. With an increase in the pivoting angle of the pivoting cradle 14, the displacement Volume of the swash plate machine 1, with a reduction, this decreases accordingly.
  • each working piston 7 moves during one revolution via a lower and a top dead center back to its original position.
  • the working volume corresponding to the stroke volume is supplied and removed.
  • the distributor plate 3 is arranged between the connection plate 4 and the cylinder drum 5.
  • the pivoting cradle 14 also known as a swash plate, has a flat or planar surface which is designed as a running surface 18.
  • each slide shoe 37 is connected to a respective working piston 7.
  • the sliding blocks 37 are held and guided by a retraction plate 12 on the running surface 18 of the pivoting cradle 14.
  • Each working piston 7 has a ball joint 39 which is secured in a bearing cup 59 on the working piston 7, so that a piston joint 22 between the ball joint 39 and the bearing cup 59 is formed on the sliding block 37 and the working piston 7 via the running surface 18, or via the slide shoe 37 is supported on the pivoting cradle 14.
  • FIG. 2 shows a pivoting cradle 14 of the swashplate machine 1 according to the invention with a view of a tread 18 shown in dashed lines.
  • the pivoting cradle 14 has wings 43 on which a first point of application 19 for a pivoting device 24 and a second point 20 for a
  • Swivel device 24 are arranged.
  • a swivel cradle 14 of the swivel cradle 14 moves along the tread 18 during operation of the swash plate machine 1.
  • the power pistons 7 move with the cylinder barrel 5
  • the working pistons 7 move counterclockwise with the cylinder barrel 5 relative to the running surface 18 of the pivoting cradle 14.
  • the reversing portion 44 is replaced by an inner piston Dead center 41 defined.
  • the Um Tavernbericht 44 preferably corresponds to an angular range of about plus / minus 15 degrees around the inner dead center 41.
  • the inner dead center 41 is arranged in Figure 2 above.
  • An outer dead center 42 is arranged at the bottom in FIG. At the inner dead center 41, the pistons of the swash plate machine 1 are fully retracted, wherein the associated cylinder volume is smallest. At the outer dead center 42, the pistons are fully extended. In engine operation, this is reversed.
  • the working medium volume of the individual working spaces 49 which are delimited by the working pistons 7 of the swashplate machine 1, is expanded from high pressure to low pressure.
  • the working medium is preferably oil. Therefore, that will
  • Working medium volume also referred to as oil volume.
  • the pivoting cradle 14 has a channel 50 shown in dashed lines, which extends through the pivoting cradle 14.
  • the channel 50 extends in this embodiment from a starting point 51 to an end point 52, or it forms a hydraulic connection between these two points.
  • the working pistons 7 of the swash plate machine 1 move along the running surface 18 and thus via the starting point 51 of the channel 50 and the pivoting device 24, or the actuating part connection 31 of the adjusting piston 30 is at the arranged and thus at the end point 52 of the channel 50.
  • the channel 50 thus forms a hydraulic connection between the working chamber 49 of the working piston 7 and the actuating part 31 of the actuating piston 30th
  • the channel 50 is formed of three channel sections, which are shown in the following embodiments as holes.
  • a first channel section 53 starts from the starting point 51 of the channel 50.
  • a second channel portion 54 extends from the end point 52 of the channel 50 and a third channel portion 55 connects the first 53 and the second channel portion 54 through the pivoting cradle 14 with each other.
  • the third channel portion 55 of the channel 50 has in this embodiment on the wing 43 of the pivoting cradle 14 an opening 56 with a throttle point. From the opening 56, the pressurized working fluid is passed during the Um Kunststoffvorgangs in the low pressure region 60.
  • FIG. 2 a shows a section A of FIG. 2 in a further embodiment of the invention, the third channel section 55 being closed to the low-pressure region 60 by a sealing plug 58.
  • FIG. 3 shows a working piston 50 shown in section in the cylinder drum 5 of the swashplate machine 1. The latter is guided in the cylinder drum 5 to and fro.
  • the cylinder drum 5 is arranged between the distributor plate 3 and the pivoting cradle 14.
  • the working piston 7 is coupled to the pivoting cradle 14 via a sliding device 37 designed as a sliding block.
  • the shoe 37 is slidably attached to the tread 18 of
  • the working piston 7 bounded in the cylinder drum 5 a working space 49.
  • the working space 49 is connected via a channel 71 which extends through the working piston 7 and the slide shoe 37, with a recess 72 which faces away from the working piston 7 end of the slide shoe 37th is trained.
  • the channel 71 is designed as a through hole.
  • the recess 72 of the sliding block 37 faces the running surface 18 of the pivoting cradle 14.
  • the first channel section 53 of the channel 50 starts from the starting point 51 extending from the running surface 18 of the pivoting cradle 14 in the direction of a bearing surface 13 of the pivoting cradle 14, in this embodiment the first channel section 53 passing through the pivoting cradle 14 and an opening 57 in the direction the bearing shell 16 has.
  • the opening 57 has a throttle point passes through the stationary during the Um tenuvorgangs pressurized working fluid to a bearing shell 16 and lubricates it.
  • the bearing surface 13 of the pivoting cradle 14 faces the bearing shell 16.
  • the bearing shell 16 is in the housing part 21 of the swash plate machine 1, as shown in Figure 1, positioned.
  • the first channel section 53 intersects in the pivoting cradle 14 the third channel section 55 of the channel 5, while the first channel section 53 extends perpendicularly through the pivoting cradle 14. However, this can also be made oblique.
  • FIG. 3 a shows in a section B of FIG. 3 a further embodiment of the invention, in which the first channel section 53 on the side of the bearing surface
  • the starting point 51 of the channel 50 in the switching area 44 is near the inner dead center 41 or the outer dead center 42 of the pivot cradle
  • FIGS. 2 a and 3 show a first embodiment of the invention, the opening 57 of the channel 50 opening on the bearing shell 16 for supporting the pivoting cradle 14, as a result of which the working medium removed during the reversing process acts as a lubricating medium for lubricating the bearing shell 16 is being used.
  • the third channel portion 55 is closed by a sealing plug 58.
  • FIGS. 2 and 3a shows a second embodiment of the invention, wherein the opening 56 of the channel 50 opens at one end of the third channel section 55 into the low-pressure region 60 of the swash plate machine 1, whereby the pressure is reduced via the swivel cradle 14 ,
  • the first channel section 53 is closed by a sealing plug 58 or the channel section 53 does not pass through the pivoting cradle 14.
  • Channel section 55 opens into the low pressure region 60 of the swash plate machine 1.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the actuating part connection 31 of the swash plate machine 1.
  • the actuating part connection 31 is formed from a shaft 25 arranged in the swivel cradle 14 and a sliding device 26 arranged on the control piston 30, the control piston 30 being connected to the pivot cradle 14 via the actuating part connection 31 is coupled.
  • the shaft 25 is formed on the side facing the actuating piston 30 side spherical and it is arranged to be movable in the slider 26.
  • the shaft 25 and the slide 26 have bores 27 which form a hydraulic connection between the channel 50 and the actuating piston 30.
  • the bore 27 in this embodiment corresponds to the second channel portion 54 of the channel 50.
  • the actuator connector 31 is supplied through the shaft 25 and the slider 26 through with working fluid, whereby a pulse lubrication at the contact point to be lubricated is enough.
  • the shaft 25 is pressed in this embodiment in the pivoting cradle 14. Alternatively, it can also be screwed in, plugged in and welded to the pivoting cradle 14.
  • the channel 50 has in this embodiment, an opening 56 with a throttle point, wherein a pressure reduction of the working medium in the low pressure region 60 is possible through the opening 56 during the Um Kunststoffvorgangs.
  • the end point 52 of the channel 50 is arranged on the shaft 25 in this embodiment.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the actuating part connection 31 of the swashplate machine 1.
  • the control element connection 31 is formed from a control ball 32 and a recess 32 receiving the control ball 32 in the pivoting cradle 14, wherein the control piston 30 is coupled to the pivoting cradle 14 via the control element connection 31 ,
  • the contact point of the actuating element connection 31, or the point to be lubricated is arranged directly on the pivoting cradle 14.
  • the recess 33 is formed dome-shaped. During the pressure pulse or the pressure increase pressure is built up at the contact point between the control ball 32 and the recess 33, whereby a hydrostatic discharge of the components takes place.
  • the channel 50 is connected to the second channel portion 54 and in this embodiment has an opening 56 with a throttle point, wherein a pressure reduction of the working medium in the low-pressure region 60 is possible through the opening 56 during Um tenuvorgangs.
  • the end point 52 of the channel 50 is arranged directly on the pivoting cradle 14 in this embodiment.
  • Um tenuvorgangs the swash plate machine 1 instead.
  • the working piston 7 drive over the starting point 51 of the channel 50 of the pivoting cradle 14 and the pressurized working fluid is guided from the working chamber 49 of the working piston 7 via the channel 50 to the actuator connection 31 of the swash plate machine 1, which is thereby hydrostatically relieved.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine (1), umfassend Arbeitskolben (7), die in einer im Wesentlichen axialen Richtung in Kolbenbohrungen (6) einer Zylindertrommel (5) hin und her bewegbar geführt sind, und eine über Stellkolben (29, 30) verstellbaren Schwenkwiege (14), wobei die Schwenkwiege (14) mindestens einen von einem Umsteuerbereich (44) einer Lauffläche (18) der Schwenkwiege (14) ausgehenden Kanal (50) aufweist, wobei dieser zwischen zumindest einem Arbeitsraum (49) der Arbeitskolben (7) und zumindest einer Stellteilanbindung (31) der Stellkolben (29, 30) an der Schwenkwiege (14) eine hydraulische Verbindung zur hydrostatischen Entlastung der Stellteilanbindung (31) bildet und zumindest eine Öffnung (56) zum Druckabbau eines Arbeitsmediums während eines Umsteuervorgangs der Schrägscheibenmaschine (1) aufweist, wobei die Öffnung (56) in einen Niederdruckbereich (60) der Schrägscheibenmaschine (1) mündet. Ferner betrifft die Erfindung eine Schwenkwiege (14) und ein Verfahren zur hydrostatischen Entlastung einer Stellteilanbindung (31) einer Schrägscheibenmaschine (1) und zum Druckabbau eines Arbeitsmediums während eines Umsteuervorgangs der Schrägscheibenmaschine (1).

Description

Beschreibung Titel
Schrägscheibenmaschine, Schrägscheibe und Verfahren zur hydrostatischen Entlastung einer Stellteilanbindung einer Schrägscheibenmaschine und zum Druckabbau eines Arbeitsmediums während eines Umsteuervorgangs der Schrägscheibenmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, eine Schwenkwiege für eine Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 11, sowie ein Verfahren zur hydrostatischen Entlastung einer Stellteilanbindung einer Schrägscheibenmaschine und zum Druckabbau ei nes Arbeitsmediums während eines Umsteuervorgangs der Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 12.
Stand der Technik
Schrägscheibenmaschinen dienen als Axialkolbenpumpen zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und als Axialkolbenmotor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie. Bei Schrägscheibenmaschinen stützen sich mehrere in einer rotierenden Zylindertrommel geführte Kolben, auch bekannt als Arbeitskolben, an einer Gleitfläche einer Schwenkwiege ab. Zur Verstellung des Hubes der Kolben ist die Neigung der Schwenkwiege über eine oder mehrere Versteileinrichtungen einstellbar. Die Versteileinrichtungen werden üblicherweise durch Stellkolben und Gegenkolben gebildet, wobei die Anbindung der Versteileinrichtung an der Schwenkwiege hydrostatisch entlastet werden müssen, um den Verschleiß der Bauteile im Betrieb zu verringern.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2011 113 533 AI offenbart eine Stellvorrichtungen einer Axialkolbenmaschine, die in ihrem kugelförmigen Kopf eine Bohrung vorge- sehen hat, durch die Medium zu einer Kontaktstelle zwischen Stellvorrichtung und Schwenkwiege geführt wird. In der Bohrung liegt Hochdruck, bzw. Stelldruck an.
Nachteilig an dieser Lösung ist das Entstehen von nicht unerheblichen
Leckageverlusten im Betrieb, da in der Bohrung, bzw. an der Kontaktstelle permanent Hochdruck anliegt.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2008 038 455 AI offenbart eine Axialkolbenmaschine mit einer Stellvorrichtung mit einem Stellkolben und einem Gegenkolben, wobei beide Kolben Bohrungen durch die gesamte Kolbenlänge aufweisen. In den Bohrungen liegt im Betrieb Hochdruck an, der die Kolben an den Kontaktstellen zur Schwenkwiege hydrostatisch entlastet.
Das gleiche Prinzip ist in der Offenlegungsschrift DE 10 2008 038 435 AI gezeigt.
Nachteilig an diesen Lösungen sind sowohl der permanent anstehende Hochdruck und der dadurch entstehenden Leckageverlust, sowie die aufwendige Herstellung der langen Bohrungen in den Stellkolben und Gegenkolben.
Die nicht vorveröffentlichte Anmeldung DE 10 2013 205 466 zeigt eine Axialkolbenmaschine deren Schwenkwiegenlagerung über eine Pulsschmierung geschmiert wird und bei der während eines Umsteuervorgangs ein Arbeitsmedium über einen Schmiermediumkanal von einem relativ hohen Druck auf einen relativ kleinen Druck in die Schwenkwiegenlagerung entlastet wird.
Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Schrägscheibenmaschine bereitzustellen, deren Stellvorrichtung an den Kontaktstellen zur Schwenkwiege geschmiert, bzw. hydrostatisch entlastet ist und die während eines Umsteuervorgangs eine sichere Druckentlastung gewährleistet, wobei deren Stellkolben einfach und kostengünstig herstellbar sind. Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Schrägscheibenmaschine durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich der Schwenkwiege durch die Merkmale des An- spruchs 11 und hinsichtlich des Verfahrens zur hydrostatischen Entlastung einer
Stellteilanbindung einer Schrägscheibenmaschine und zum Druckabbau eines Arbeitsmediums während eines Umsteuervorgangs der Schrägscheibenmaschine durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst. Die erfindungsgemäße Schrägscheibenmaschine umfasst Arbeitskolben, die in einer im Wesentlichen axialen Richtung in Kolbenbohrungen einer Zylindertrommel hin und her bewegbar geführt sind, und eine über Stellkolben verstellbaren Schwenkwiege, wobei die Schwenkwiege mindestens einen von einem
Umsteuerbereich einer Lauffläche der Schwenkwiege ausgehenden Kanal auf- weist. Der Kanal bildet erfindungsgemäß eine hydraulische Verbindung zwischen zumindest einem Arbeitsraum der Arbeitskolben und zumindest einer Stellteilanbindung der Stellkolben an der Schwenkwiege. Zudem weist der Kanal zumindest eine Öffnung zum Druckabbau eines Arbeitsmediums während eines Umsteuervorgangs der Schrägscheibenmaschine auf, wobei die Öffnung in einen Niederdruckbereich der Schrägscheibenmaschine mündet.
Während des Betriebs der Schrägscheibenmaschine, baut sich in den Arbeitsräumen der Arbeitskolben Druck eines Arbeitsmediums auf, bzw. es steht Druck in den Arbeitsräumen an. Bei dem Arbeitsmedium handelt es sich vorzugsweise um Öl, zum Beispiel Hydrauliköl. Das Arbeitsmedium schmiert gleichzeitig die
Komponenten der Schrägscheibenmaschine. Erfindungsgemäß wird das unter Druck stehende Arbeitsmedium von dem Arbeitsraum der Arbeitskolben über den Kanal in der Schwenkwiege an die Stellteilanbindung der Stellkolben an der Schwenkwiege geführt.
Zudem wird der Druck des Arbeitsmediums während des Umsteuervorgangs über die Öffnung des Kanals in einen Niederdruckbereich der Schrägscheibenmaschine abgebaut.
Zum einen wird durch die Erfindung in vorteilhafter Weise die Stellteilanbindung des Stellkolbens an der Kontaktstelle zur Schwenkwiege hydrostatisch entlastet, wodurch der Verschleiß der in Kontakt stehenden Komponenten verringert wird. Zudem ist eine höhere Belastung der Kontaktstellen möglich.
Durch den Einsatz des Kanals in der Schwenkwiege kann eine aufwendige Ferti- gung von Bohrungen in den Stellkolben verzichtet werden.
Die Zuführung des Arbeitsmediums erfolgt gepulst, da jeweils beim Überfahren des Kanals durch einen Arbeitskolben Druck im Kanal aufgebaut wird. Es entsteht eine sogenannte Pulsschmierung an der Kontaktstelle der Stellteilanbin- dung der Stellkolben an der Schwenkwiege.
Zum anderen erfolgt der während des Umsteuervorgangs notwendige Druckabbau des Arbeitsraums in den Niederdruckbereich der Schrägscheibenmaschine in vorteilhafter Weise über die Schwenkwiege und nicht, wie bei Axialkolbenma- schinen üblich, über eine Kerbe in einer Verteilerplatte der Schrägscheibenmaschine.
Besonders vorteilhaft ist es, der Kanal von dem Umsteuerbereich der Lauffläche der Schwenkwiege ausgeht.
Der Umsteuerbereich der Schrägscheibenmaschine beschreibt den Bereich der Schrägscheibenmaschine, in dem das Arbeitsmedium von einem relativ hohen Druck, der auch als Hochdruck bezeichnet wird, auf einen relativ niedrigen Druck, der auch als Niederdruck bezeichnet wird, expandiert, bzw. entlastet wird. Der Bereich in dem Umsteuerbereich ist besonders vorteilhaft, weil dort das Arbeitsmedium bereits vollständig komprimiert ist und dadurch unter Druck stehendes Arbeitsmedium in den Kanal gelangt. Das unter Druck stehende Arbeitsmedium sorgt für eine Pulsschmierung an der Kontaktstelle der Stellteilanbindung der Stellkolben an der Schwenkwiege.
Da im Umsteuerbereich der Schrägscheibenmaschine ein Teil des Arbeitsmediums verlustbehaftet in den Niederdruck abgeführt wird, ist es vorteilhaft einen Teil des Arbeitsmediums zur Pulsschmierung an der Kontaktstelle der Stellteilanbindung der Stellkolben an der Schwenkwiege zu nutzen, wodurch die im
Umsteuerbereich auftretende Verlustenergie gezielt genutzt wird, um die Stell- teilanbindung hydrostatisch zu entlasten. Somit können die Leckageverluste weiter verringert werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, einen Ausgangspunkt des Kanals in dem Umsteuerbereich nahe eines inneren Totpunkts oder eines äußeren Totpunkts der Schwenkwiege auszubilden.
Als innerer Totpunkt wird einer von zwei Totpunkten bezeichnet, die bei einer kompletten 360-Grad-Umdrehung des Zylinders von den einzelnen Kolben der Schrägscheibenmaschine überfahren werden. Am inneren Totpunkt sind die Kolben ganz eingefahren, das heißt, der Arbeitsraum des Arbeitskolbens, bzw. das zugehörige Zylindervolumen ist am kleinsten. Im Gegensatz dazu sind die Kolben am äußeren Totpunkt ganz ausgefahren. Durch die Anordnung des Ausgangspunkts des Kanals in der Nähe des inneren Totpunkts der Schwenkwiege wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass während des Umsteuervorgangs ein Druckabbau im jeweiligen Arbeitsraum oder Zylinderraum des Kolbens von der Lauffläche der Schwenkwiege über die Öffnung im Kanal der Schwenkwiege erfolgt und die dabei frei werdende Energie zur hydrostatischen Entlastung der Kontaktstelle der Stellteilanbindung der Stellkolben an der Schwenkwiege genutzt wird. Dadurch kann vorteilhaft der Wirkungsgrad der Schrägscheibenmaschine verbessert werden. Ein Druckwechsel von Hochdruck zu Niederdruck findet im Bereich des inneren Totpunkts statt, wenn die Schrägscheibenmaschine als Pumpe betrieben wird. Wenn die Schrägscheibenmaschine als Motor betrieben wird, findet der Druckwechsel im Bereich des äußeren Totpunkts statt. Im Pumpenbetrieb der Schrägscheibenmaschine ist der Ausgangspunkt des Kanals in der Nähe des inneren Totpunkts der Schwenkwiege angeordnet. Im Motorbetrieb der Schrägscheibenmaschine ist der Ausgangspunkt des Kanals in der Nähe des äußeren Totpunkts der Schwenkwiege angeordnet.
In einer Weiterbildung der Erfindung endet der Endpunkt des Kanals an zumindest einer Stellteilanbindung des Stellkolbens.
Durch das Zuführen des Arbeitsmediums an den Endpunkt des Kanals wird die Kontaktstelle der Stellteilanbindung des Stellkolbens in vorteilhafter Weise direkt mit unter Druck stehenden Arbeitsmedium versorgt. Dadurch ist eine einfache Schmierung der Kontaktstelle der sich ineinander beweglichen Teile möglich. Der Endpunkt kann zum einen direkt an der Schwenkwiege angeordnet sein, oder auch an einem in der Schwenkwiege angeordneten Bauteil, wie beispielsweise einen Schaft. Der Schaft steht dabei in Kontakt zum Stellkolben und der Endpunkt endet am Schaft an der Kontaktstelle zum Stellkolben.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Kanal aus zumindest drei Kanalabschnitten gebildet. Ein erster Kanalabschnitt geht vom Ausgangspunkt des Kanals aus. Ein zweiter Kanalabschnitt geht vom Endpunkt des Kanals aus und ein dritter Kanalabschnitt verbindet den ersten und den zweiten Kanalabschnitt durch die Schwenkwiege hindurch miteinander.
Diese Anordnung der drei Kanalabschnitte und die dadurch entstandene vorteilhafte einfache Geometrie des Kanals in der Schwenkwiege ermöglicht eine einfache Herstellung der Schwenkwiege. Zudem wird dadurch für eine möglichst kleine Distanz zwischen dem Ausgangs- und dem Endpunkt des Kanals gesorgt, wodurch das Totvolumen des Kanals so gering wie möglich gehalten wird.
Dadurch können Kosten bei der Herstellung der Schrägscheibenmaschine und Leckageverluste beim Betrieb verringert werden.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung mündet die Öffnung des Kanals an einer Lagerschale zur Lagerung der Schwenkwiege. Dadurch kann in vorteilhafter Weise das beim Umsteuervorgang abgeführte Arbeitsmedium als
Schmiermedium zur Schmierung der Lagerschale genutzt werden. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Schrägscheibenmaschine erhöht und es kann auf weitere Mittel zur Schmierung, wie beispielsweise Bohrungen oder Düsen im Gehäuse der Schrägscheibenmaschine, verzichtet werden, bzw. je nach Anwendungsfall können diese günstiger ausgelegt werden.
Um eine optimale Schmierung der Lagerschalen zu erreichen, münden bei dieser Ausführungsform die Öffnungen zum Druckabbau ausschließlich an den Lagerschalen. Der Kanal kann jedoch Abzweigungen und mehrere Öffnungen aufweisen, um alle Lagerschalen zur Lagerung der Schwenkwiege zu erreichen. Andere, beispielsweise fertigungsbedingte Öffnungen in der Schwenkwiege, sind bei- spielsweise über Stopfen, Schrauben oder ähnliche Verschlussmittel geschlossen.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mündet die Öffnung des Kanals an einem Ende des dritten Kanalabschnitts in den Niederdruckbereich der Schrägscheibenmaschine. Dadurch kann in vorteilhafter Weise der Druck über die Schwenkwiege abgebaut werden. Bei der Verstellung der Schwenkwiege kann möglicherweise Abrieb entstehen, der durch den zweiten Kanalabschnitt in den dritten Kanalabschnitt gelangt. Durch die Lage der Öffnung am Ende des dritten Kanalabschnitts, kann der entstandene Abrieb in einfacher Weise beim Druckabbau des Arbeitsmediums in den Niederdruckbereich der Schrägscheibenmaschine abgeführt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind keine an den Lagerschalen mündenden Öffnungen vorgesehen.
In einer dritten Ausführungsform der Erfindung weist der Kanal zumindest zwei in den Niederdruckbereich der Schrägscheibenmaschine mündende Öffnungen auf, wobei die erste Öffnung an einer Lagerschale zur Lagerung der Schwenkwiege mündet und die zweite Öffnung an einem Ende des dritten Kanalabschnitts in den Niederdruckbereich der Schrägscheibenmaschine mündet.
Dieses Ausführungsbeispiel vereint die Vorteile der vorherigen Ausführungsbeispiele, wobei für die jeweilige Funktion weniger Arbeitsmedium zur Verfügung steht.
In einer Weiterbildung der zweiten und dritten Ausführungsform ist die Öffnung des dritten Kanalabschnitts an einem Flügel der Schwenkwiege angeordnet, wobei der Flügel die Stellteilanbindung aufnimmt. Durch die Lage der Öffnung am Flügel der Schwenkwiege, kann der bei der Verstellung der Schwenkwiege entstandene Abrieb in einfacher Weise beim Druckabbau des Arbeitsmediums in den Niederdruckbereich der Schrägscheibenmaschine abgeführt werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Öffnung eine Drossel, bzw. eine Drosselstelle auf, wobei die Öffnung in einer Weiterbildung einen kleineren Quer- schnitt als den Querschnitt am Endpunkt des zweiten Kanalabschnitts aufweist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass ein Druckimpuls für die hydrostatische Entlastung erreicht wird, bevor der Druckabbau über die Öffnungen stattfindet.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Schwenkwiege für eine vorab beschriebene Schrägscheibenmaschine. Die Schwenkwiege ist separat handelbar.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur hydrostatischen Entlastung einer Stellteilanbindung einer Schrägscheibenmaschine und zum Druckabbau eines Arbeitsmediums während eines Umsteuervorgangs der Schrägscheibenmaschine, insbesondere einer Schrägscheibenmaschine nach einer der beschriebenen Ausführungsformen, wobei als Schmiermedium Arbeitsmedium verwendet wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass während eines
Umsteuervorgangs der Schrägscheibenmaschine deren Arbeitskolben zumindest einen Ausgangspunkt eines Kanals einer Schwenkwiege überfahren und das unter Druck stehende Arbeitsmedium von einem Arbeitsraum der Arbeitskolben in den Kanal geleitet wird, wobei eine impulsartige Druckerhöhung des Arbeitsmediums im Kanal stattfindet und dadurch die Stellteilanbindung der Schrägscheibenmaschine hydrostatisch entlastet wird. Zusätzlich wird nach der impulsartigen Druckerhöhung der Druck des Arbeitsmediums durch zumindest eine Öffnung des Kanals in einen Niederdruckbereich der Schrägscheibenmaschine abgebaut. Durch das Überfahren des Ausgangspunkts des Kanals erfolgt in vorteilhafter Weise eine Pulsschmierung an der zu schmierenden Stelle und ein Druckabbau während des Umsteuervorgangs.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen mobilen oder stationären Hydraulikantrieb mit einer vorab beschriebenen Schrägscheibenmaschine. Die Schrägscheibenmaschine in dem Hydraulikantrieb wird auch als Hydrostat bezeichnet. Der mobile Hydraulikantrieb ist vorzugsweise Teil eines Hydraulikhybridantriebs- strangs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
Ferner ist auch die Anwendung als mobile oder stationäre hydraulische Arbeitsmaschine möglich. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und der nachfolgenden Zeichnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1: einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Schrägscheibenmaschine;
Figur 2: eine Draufsicht einer Schwenkwiege der erfindungsgemäßen
Schrägscheibenmaschine, bzw. eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Schwenkwiege;
Figur 3: einen Ausschnitt eines Arbeitskolbens der erfindungsgemäßen
Schrägscheibenmaschine;
Figur 4: einen Ausschnitt einer Stellteilanbindung der erfindungsgemäßen
Schrägscheibenmaschine;
Figur 5: einen Ausschnitt einer weiteren Stellteilanbindung der erfindungsgemäßen Schrägscheibenmaschine.
Ausführungsformen der Erfindung
Der in Fig. 1 dargestellte Längsschnitt zeigt eine erfindungsgemäße Schrägscheibenmaschine 1, die als verstellbare Axialkolbenpumpe zur Umsetzung bzw. Umwandlung von mechanischer Energie (Drehmoment, Drehzahl) in hydraulische Energie (Volumenstrom, Druck) oder als verstellbarer Axialkolbenmotor zur Umsetzung bzw. Umwandlung hydraulischer Energie (Volumenstrom, Druck) in mechanische Energie (Drehmoment, Drehzahl) dienen kann. Die Schrägscheibenmaschine 1 fördert dabei ein Arbeitsmedium, bei dem es sich vorzugsweise um Öl, zum Beispiel Hydrauliköl handelt. Das Arbeitsmedium schmiert gleichzeitig die Komponenten der Schrägscheibenmaschine 1. Eine Antriebswelle 9 ist mittels einer Lagerung 10 an einem Gehäuseteil 21 und mit einer weiteren Lagerung 10 an einer Anschlußplatte 4 der Schrägscheibenmaschine 1 um eine Rotationsachse 8 drehbar bzw. rotierend gelagert. Die Anschlußplatte 4 und das Gehäuseteil 21 bilden das Gehäuse der Schrägscheibenmaschine 1, wobei der Hohlraum des Gehäuses einen Niederdruckbereich 60 der Schrägscheibenmaschine 1 bildet. Die Lagerung 10 in dem Gehäuseteil 21 ist in dieser Ausführungsform von der Innenseite des Gehäuseteils 21 montierbar. Mit der Antriebswelle 9 ist eine Zylindertrommel 5 drehfest verbunden. Die Zylindertrommel 5 kann dabei in axialer Richtung verschiebbar oder fest verbunden sein. Die Antriebswelle 9 und die Zylindertrommel 5 sind zweiteilig ausgebildet, können aber auch als ein Bauteil ausgebildet sein. Die Zylindertrommel 5 führt die Rotationsbewegung der Antriebswelle 9 aufgrund ihrer drehfesten Verbindung mit aus. In die Zylindertrommel 5 sind eine Vielzahl von Kolbenbohrungen 6 eingearbeitet, in denen Kolben 7 geführt werden, bzw. in denen jeweils ein Kolben 7 beweglich gelagert ist. Die Kolben 7 werden auch Arbeitskolben 7 genannt. Die Längsachsen 35 der Kolbenbohrungen 6 und Arbeitskolben 7 sind dabei im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 8 der Antriebswelle 9 bzw. der Zylindertrommel 5 ausgerichtet. Je nach Anwendungsfall kann es auch sinnvoll sein, dass die Längsachsen 35 der Kolbenbohrungen 6 und die darin geführten Arbeitskolben 7 nicht achsparallel zueinander angeordnet sind.
Eine Schwenkwiege 14 ist um eine Schwenkachse 15 schwenkbar über eine Wiegenlagerung 11 an dem Gehäuseteil 21 gelagert. Zudem weist die
Schwenkwiege 14 eine Öffnung 42 zur Durchführung der Antriebswelle 9 auf. Durch die Schwenkwiege 14 kann der von der Schrägscheibenmaschine 1 geförderte Volumenstrom stufenlos über zumindest eine Schwenkeinrichtung 24 verstellt werden. Die Verstellung erfolgt über Stellkolben 30, wobei die Schwenkeinrichtung 24 sowohl durch zwei Stellkolben 30 als auch durch einen Stellkolben 30 und einen Gegenkolben 29 dargestellt werden kann. Die Verstellung durch die Stellkolben kann beispielsweise hydraulisch erfolgen. Elektrisch oder mechanisch angetriebene Schwenkeinrichtungen 24 sind auch denkbar. Bei einer Vergrößerung des Schwenkwinkels der Schwenkwiege 14 steigt das Verdrängungs- volumen der Schrägscheibenmaschine 1, bei einer Verkleinerung verringert sich dieses entsprechend.
Durch die Schrägstellung der Schwenkwiege 14 bewegt sich jeder Arbeitskolben 7 während einer Umdrehung über einen unteren und einen oberen Totpunkt zurück in seine Ausgangslage. Dabei wird durch Steuergeometrien in einer Steuerplatte oder Verteilerplatte 3 das dem Hubvolumen entsprechende Arbeitsmedium zu- und abgeführt. Die Verteilerplatte 3 ist zwischen der Anschlußplatte 4 und der Zylindertrommel 5 angeordnet.
Auf einer Saugseite strömt Arbeitsmedium in einen sich vergrößernden Arbeitsraum 49 des Arbeitskolbens 7. Gleichzeitig wird auf einer Hochdruckseite das Arbeitsmedium durch die Arbeitskolben 7 aus dem Arbeitsraum 49 in ein angeschlossenes Hydrauliksystem gedrückt.
Die Schwenkwiege 14, auch bekannt als Schrägscheibe, weist eine ebene bzw. plane Fläche auf, die als Lauffläche 18 ausgebildet ist. Auf der Lauffläche 18 sind Gleitschuhe 37 angeordnet, wobei jeder Gleitschuh 37 mit jeweils einem Arbeitskolben 7 verbunden ist. Die Gleitschuhe 37 werden durch eine Rückzugplatte 12 an der Lauffläche 18 der Schwenkwiege 14 gehalten und geführt. Jeder Arbeitskolben 7 weist eine Gelenkkugel 39 auf, welche in einer Lagerpfanne 59 an dem Arbeitskolben 7 befestigt ist, so dass eine Kolbenverbindungsstelle 22 zwischen der Gelenkkugel 39 und der Lagerpfanne 59 an dem Gleitschuh 37 ausgebildet ist und sich der Arbeitskolben 7 über die Lauffläche 18, bzw. über den Gleitschuh 37 an der Schwenkwiege 14 abstützt. Die teilweise sphärisch ausgebildeten Gelenkkugel 39 und Lagerpfanne 59 sind beide komplementär bzw. sphärisch ausgebildet, so dass dadurch bei einer entsprechenden Bewegungsmöglichkeit zueinander zwischen der Gelenkkugel 39 und der Lagerpfanne 59 an den Arbeitskolben 7 möglichst eine ständige Verbindung zwischen dem Arbeitskolben 7 und der Lauffläche 18 vorhanden ist. Aufgrund der Verbindung der Arbeitskolben 7 mit der rotierenden Zylindertrommel 5 und der Verbindung der Lagerpfannen 59 mit den Gleitschuhen 37 führen die Gleitschuhe 37 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 8 aus. In Figur 2 ist eine Schwenkwiege 14 der erfindungsgemäßen Schrägscheibenmaschine 1 mit Blick auf eine gestrichelt dargestellte Lauffläche 18 dargestellt. Die Schwenkwiege 14 weist Flügel 43 auf, an denen ein erster Angriffspunkt 19 für eine Schwenkeinrichtung 24 und ein zweiter Angriffspunkt 20 für eine
Schwenkeinrichtung 24 angeordnet sind. Die Schwenkeinrichtungen 24 verstellen die Schwenkwiege 14 um ihre Schwenkachse 15. Ein Umsteuerbereich 44 der Schwenkwiege 14 bewegt sich im Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 entlang der Lauffläche 18. Wenn die zugehörige Schrägscheibenmaschine 1 als Axialkolbenmotor betrieben wird, dann bewegen sich die Arbeitskolben 7 mit der Zylindertrommel 5 im Uhrzeigersinn relativ zu der Lauffläche 18 der Schwenkwiege 14. Wenn die Schrägscheibenmaschine als 1 Axialkolbenpumpe betrieben wird, dann bewegen sich die Arbeitskolben 7 mit der Zylindertrommel 5 im Gegenuhrzeigersinn relativ zu der Lauffläche 18 der Schwenkwiege 14. Im Pumpenbetrieb wird der Umsteuerbereich 44 durch einen inneren Totpunkt 41 defi- niert. Der Umsteuerbereich 44 entspricht vorzugsweise einem Winkelbereich von circa plus/minus 15 Grad um den inneren Totpunkt 41. Der innere Totpunkt 41 ist in Figur 2 oben angeordnet. Ein äußerer Totpunkt 42 ist in Figur 2 unten angeordnet. Am inneren Totpunkt 41 sind die Kolben der Schrägscheibenmaschine 1 ganz eingefahren, wobei das zugehörige Zylindervolumen am kleinsten ist. Am äußeren Totpunkt 42 sind die Kolben vollständig ausgefahren. Im Motorbetrieb ist dies umgekehrt.
In dem Umsteuerbereich 44 wird das Arbeitsmediumvolumen der einzelnen Arbeitsräume 49, die von den Arbeitskolben 7 der Schrägscheibenmaschine 1 be- grenzt werden, von Hochdruck auf Niederdruck expandiert. Bei dem Arbeitsmedium handelt es sich vorzugsweise um Öl. Daher wird das
Arbeitsmediumvolumen auch als Ölvolumen bezeichnet.
Die Schwenkwiege 14 weist einen gestrichelt dargestellten Kanal 50 auf, der sich durch die Schwenkwiege 14 erstreckt. Der Kanal 50 reicht in diesem Ausführungsbeispiel von einem Ausgangspunkt 51 bis zu einem Endpunkt 52, bzw. er bildet eine hydraulische Verbindung zwischen diesen beiden Punkten. Die Arbeitskolben 7 der Schrägscheibenmaschine 1 bewegen sich entlang der Lauffläche 18 und somit über den Ausgangspunkt 51 des Kanals 50 und die Schwenk- einrichtung 24, bzw. die Stellteilanbindung 31 des Stellkolbens 30 ist an dem An- griffspunkt 20 angeordnet und somit an dem Endpunkt 52 des Kanals 50. Der Kanal 50 bildet somit eine hydraulische Verbindung zwischen dem Arbeitsraum 49 des Arbeitskolbens 7 und der Stellteilanbindung 31 des Stellkolbens 30.
Der Kanal 50 ist aus drei Kanalabschnitten gebildet, die in den folgenden Ausführungen als Bohrungen dargestellt sind. Ein erster Kanalabschnitt 53 geht vom Ausgangspunkt 51 des Kanals 50 aus. Ein zweiter Kanalabschnitt 54 geht vom Endpunkt 52 des Kanals 50 aus und ein dritter Kanalabschnitt 55 verbindet den ersten 53 und den zweiten Kanalabschnitt 54 durch die Schwenkwiege 14 hindurch miteinander. Der dritte Kanalabschnitt 55 des Kanals 50 weist in diesem Ausführungsbeispiel an dem Flügel 43 der Schwenkwiege 14 eine Öffnung 56 mit einer Drosselstelle auf. Aus der Öffnung 56 wird das unter Druck stehende Arbeitsmedium während des Umsteuervorgangs in den Niederdruckbereich 60 geleitet.
Figur 2a zeigt einen Ausschnitt A der Figur 2 in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei der dritte Kanalabschnitt 55 zum Niederdruckbereich 60 durch einen Verschlussstopfen 58 verschlossen ist.
Figur 3 zeigt einen im Schnitt dargestellten Arbeitskolben 50 in der Zylindertrommel 5 der Schrägscheibenmaschine 1. Dieser ist in der Zylindertrommel 5 hin und her bewegbar geführt. Die Zylindertrommel 5 ist zwischen der Verteilerplatte 3 und der Schwenkwiege 14 angeordnet. Dabei ist der Arbeitskolben 7 über eine als Gleitschuh 37 ausgeführte Gleiteinrichtung mit der Schwenkwiege 14 gekoppelt. Der Gleitschuh 37 liegt gleitend an der Lauffläche 18 der
Schwenkwiege 14 an.
Der Arbeitskolben 7 begrenzt in der Zylindertrommel 5 einen Arbeitsraum 49. Der Arbeitsraum 49 ist über einen Kanal 71, der sich durch den Arbeitskolben 7 und den Gleitschuh 37 erstreckt, mit einer Ausnehmung 72 verbunden, die an einem dem Arbeitskolben 7 abgewandten Ende des Gleitschuhs 37 ausgebildet ist. Der Kanal 71 ist als Durchgangsbohrung ausgeführt. Die Ausnehmung 72 des Gleitschuhs 37 ist der Lauffläche 18 der Schwenkwiege 14 zugewandt.
Durch einen Pfeil 73 ist in Figur 3 die Bewegung des Arbeitskolbens 7 im Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 angedeutet. Wenn der Gleitschuh 37 mit der Ausnehmung 72 den Ausgangspunkt 51 des Kanals 50 in der Lauffläche 18 überfährt, dann wird der Arbeitsraum 49 beziehungsweise das Verdrängungsvo- lumen, das von dem Arbeitskolben 7 begrenzt wird, über den Kanal 71 mit dem Kanal 50 verbunden. Es entsteht ein Druckerhöhung, bzw. ein Druckimpuls des Arbeitsmediums im Kanal 50.
Der erste Kanalabschnitt 53 des Kanals 50 geht aus von dem von der Lauffläche 18 der Schwenkwiege 14 ausgehenden Ausgangspunkt 51 in Richtung einer Lagerfläche 13 der Schwenkwiege 14, wobei in diesem Ausführungsbeispiel der erste Kanalabschnitt 53 durch die Schwenkwiege 14 hindurch reicht und eine Öffnung 57 in Richtung der Lagerschale 16 aufweist. Die Öffnung 57 weist eine Drosselstelle auf durch die während des Umsteuervorgangs unter Druck stehendes Arbeitsmedium an eine Lagerschale 16 gelangt und diese schmiert.
Die Lagerfläche 13 der Schwenkwiege 14 ist der Lagerschale 16 zugewandt. Die Lagerschale 16 ist in dem Gehäuseteil 21 der Schrägscheibenmaschine 1, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, positioniert.
Der erste Kanalabschnitt 53 schneidet in der Schwenkwiege 14 den dritten Kanalabschnitt 55 des Kanals 5, dabei erstreckt sich der erste Kanalabschnitt 53 senkrecht durch die Schwenkwiege 14. Dieser kann aber auch schräg ausgeführt sein.
Figur 3a zeigt in einem Ausschnitt B der Figur 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der der erste Kanalabschnitt 53 auf der Seite der Lagerfläche
13 einen Verschlussstopfen 58 aufweist.
In der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung ist der Ausgangspunkt 51 des Kanals 50 in dem Umsteuerbereich 44 der Lauffläche 18 der Schwenkwiege 14 angeordnet.
Ferner ist der Ausgangspunkt 51 des Kanals 50 in dem Umsteuerbereich 44 nahe des inneren Totpunkts 41 oder des äußeren Totpunkts 42 der Schwenkwiege
14 ausgebildet. Demnach ergibt sich aus den Beschreibungen der Figuren 2a und 3 eine erste Ausführungsform der Erfindung, wobei die Öffnung 57 des Kanals 50 an der Lagerschale 16 zur Lagerung der Schwenkwiege 14 mündet, wodurch das beim Umsteuervorgang abgeführte Arbeitsmedium als Schmiermedium zur Schmie- rung der Lagerschale 16 genutzt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der dritte Kanalabschnitt 55 durch einen Verschlussstopfen 58 verschlossen.
Aus der Beschreibung der Figuren 2 und 3a ergibt sich eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei die Öffnung 56 des Kanals 50 an einem Ende des drit- ten Kanalabschnitts 55 in den Niederdruckbereich 60 der Schrägscheibenmaschine 1 mündet, wodurch der Druck über die Schwenkwiege 14 abgebaut werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Kanalabschnitt 53 durch einen Verschlussstopfen 58 verschlossen oder der Kanalabschnitt 53 reicht nicht durch die Schwenkwiege 14 hindurch.
Aus der Beschreibung der Figuren 2 und 3 ergibt sich eine dritte Ausführungsform der Erfindung, wobei der Kanal 50 zumindest zwei in den Niederdruckbereich 60 der Schrägscheibenmaschine 1 mündende Öffnungen 56, 57 aufweist, wobei die erste Öffnung 57 in Richtung der Lagerschale 16 zur Lagerung der Schwenkwiege 14 mündet und die zweite Öffnung 56 an dem Ende des dritten
Kanalabschnitts 55 in den Niederdruckbereich 60 der Schrägscheibenmaschine 1 mündet.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Stellteilanbindung 31 der Schrägschei- benmaschine 1. Die Stellteilanbindung 31 ist aus einem in der Schwenkwiege 14 angeordneten Schaft 25 und einer am Stellkolben 30 angeordneten Gleiteinrichtung 26 ausgebildet ist, wobei der Stellkolben 30 über die Stellteilanbindung 31 mit der Schwenkwiege 14 gekoppelt ist. Der Schaft 25 ist auf der zum Stellkolben 30 hingewandten Seite kugelförmig ausgebildet und er ist in der Gleiteinrichtung 26 beweglich angeordnet. Der Schaft 25 und die Gleiteinrichtung 26 weisen Bohrungen 27 auf, die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Kanal 50 und dem Stellkolben 30 bilden. Die Bohrung 27 entspricht in diesem Ausführungsbeispiel dem zweiten Kanalabschnitt 54 des Kanals 50. Die Stellteilanbindung 31 wird durch den Schaft 25 und der Gleiteinrichtung 26 hindurch mit Arbeitsmedium versorgt, wodurch eine Pulsschmierung an der zu schmierenden Kontaktstelle er- reicht wird. Zum einen an der Kontaktstelle zwischen dem Schaft 25 und der Gleiteinrichtung 26 und zum anderen an der Kontaktstelle zwischen der Gleiteinrichtung 26 und dem Stellkolben 30.
Der Schaft 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel in der Schwenkwiege 14 einge- presst. Er kann alternativ auch eigeschraubt, eingesteckt und mit der Schwenkwiege 14 verschweißt sein. Der Kanal 50 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Öffnung 56 mit einer Drosselstelle auf, wobei durch die Öffnung 56 während des Umsteuervorgangs ein Druckabbau des Arbeitsmediums in den Niederdruckbereich 60 möglich ist.
Der Endpunkt 52 des Kanals 50 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an dem Schaft 25 angeordnet.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Stellteilanbindung 31 der Schrägscheibenmaschine 1. Hier ist die Stellteilanbindung 31 aus einer Stellkugel 32 und einer die Stellkugel 32 aufnehmenden Ausnehmung 33 in der Schwenkwiege 14 gebildet, wobei der Stellkolben 30 über die Stellteilanbindung 31 mit der Schwenkwiege 14 gekoppelt ist. In dieser Ausführung ist die Kontaktstelle der Stellteilanbindung 31, bzw. die zu schmierende Stelle, direkt an der Schwenkwiege 14 angeordnet. Die Ausnehmung 33 ist kalottenförmig ausgebildet. Während des Druckimpulses, bzw. der Druckerhöhung wird Druck an der Kontaktstelle zwischen der Stellkugel 32 und der Ausnehmung 33 aufgebaut, wodurch eine hydrostatische Entlastung der Bauteile erfolgt. Der Kanal 50 ist mit dem zweiten Kanalabschnitt 54 verbunden und weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Öffnung 56 mit einer Drosselstelle auf, wobei durch die Öffnung 56 während des Umsteuervorgangs ein Druckabbau des Arbeitsmediums in den Niederdruckbereich 60 möglich ist.
Der Endpunkt 52 des Kanals 50 ist bei diesem Ausführungsbeispiel direkt an der Schwenkwiege 14 angeordnet.
Die hydrostatische Entlastung der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Stellteil- anbindungen 31 der Schrägscheibenmaschine 1, findet während des
Umsteuervorgangs der Schrägscheibenmaschine 1 statt. Die Arbeitskolben 7 überfahren den Ausgangspunkt 51 des Kanals 50 der Schwenkwiege 14 und das unter Druck stehende Arbeitsmedium wird von dem Arbeitsraum 49 der Arbeitskolben 7 über den Kanal 50 an die Stellteilanbindung 31 der Schrägscheibenmaschine 1 geführt, wobei diese dadurch hydrostatisch entlastet wird.

Claims

Ansprüche
1 . Schrägscheibenmaschine (1 ) mit Arbeitskolben (7), die in einer im Wesentlichen axialen Richtung in Kolbenbohrungen (6) einer Zylindertrommel (5) hin und her bewegbar geführt sind, und mit einer über Stellkolben (29, 30) verstellbaren Schwenkwiege (14), wobei die Schwenkwiege (14) mindestens einen von einem Umsteuerbereich (44) einer Lauffläche (18) der Schwenkwiege (14) ausgehenden Kanal (50) aufweist, wobei dieser
zwischen zumindest einem Arbeitsraum (49) der Arbeitskolben (7) und zumindest einer Stellteilanbindung (31 ) der Stellkolben (29, 30) an der Schwenkwiege (14) eine hydraulische Verbindung zur hydrostatischen Entlastung der Stellteilanbindung (31 ) bildet und
zumindest eine Öffnung (56) zum Druckabbau eines Arbeitsmediums während eines Umsteuervorgangs der Schrägscheibenmaschine (1 ) aufweist, wobei die Öffnung (56) in einen Niederdruckbereich (60) der Schrägscheibenmaschine (1 ) mündet.
2. Schrägscheibenmaschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
ein Ausgangspunkt (51 ) des Kanals (50) in dem Umsteuerbereich (44) nahe eines inneren Totpunkts (41 ) oder eines äußeren Totpunkts (42) der Schwenkwiege (14) angeordnet ist.
3. Schrägscheibenmaschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Endpunkt (52) des Kanals (50) an der zumindest einen Stellteilanbindung (31 ) des Stellkolbens (29, 30) endet.
4. Schrägscheibenmaschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kanal (50) aus zumindest drei Kanalabschnitten (53, 54, 55) gebildet ist, wobei ein erster Kanalabschnitt (53) vom Ausgangspunkt (51 ) des Kanals (50) ausgeht, ein zweiter Kanalabschnitt (54) vom Endpunkt (52) des Kanals (50) ausgeht und ein dritter Kanalabschnitt (55) den ersten (53) und den zweiten Kanalabschnitt (54) durch die Schwenkwiege hindurch (14) miteinander verbindet.
Schrägscheibenmaschine (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (57) des Kanals (50) an einer Lagerschale (16) zur Lagerung der Schwenkwiege (14) mündet.
Schrägscheibenmaschine (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (56) des Kanals (50) an einem Ende des dritten Kanalabschnitts (55) in den Niederdruckbereich (60) der Schrägscheibenmaschine (1 ) mündet.
Schrägscheibenmaschine (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kanal (50) zumindest zwei in den Niederdruckbereich (60) der Schrägscheibenmaschine (1 ) mündende Öffnungen (56, 57) aufweist, wobei die erste Öffnung (57) an einer Lagerschale (16) zur Lagerung der Schwenkwiege (14) mündet und die zweite Öffnung (56) an einem Ende des dritten Kanalabschnitts (55) in den Niederdruckbereich (60) der Schrägscheibenmaschine (1 ) mündet.
Schrägscheibenmaschine (1 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (56) des dritten Kanalabschnitts (55) an einem Flügel (43) der Schwenkwiege (14) angeordnet ist, wobei der Flügel (43) die Stell- teilanbindung (31 ) aufnimmt.
Schrägscheibenmaschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (56, 57) eine Drossel aufweist. Schragscheibenmaschine (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (56, 57) einen kleineren Querschnitt als den Querschnitt am Endpunkt (52) des zweiten Kanalabschnitts (54) aufweist.
Schwenkwiege (14) für eine Schragscheibenmaschine (1 ) nach einem der Ansprüche vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur hydrostatischen Entlastung einer Stellteilanbindung (31 ) einer Schragscheibenmaschine (1 ) und zum Druckabbau eines Arbeitsmediums während eines Umsteuervorgangs der Schragscheibenmaschine (1 ), insbesondere einer Schragscheibenmaschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei als Schmiermedium Arbeitsmedium verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass
während des Umsteuervorgangs der Schrägscheibenmaschine (1 ) deren Arbeitskolben (7) zumindest einen Ausgangspunkt (51 ) eines Kanals (50) einer Schwenkwiege (14) überfahren und das unter Druck stehende Arbeitsmedium von einem Arbeitsraum (49) der Arbeitskolben (7) in den Kanal (50) geleitet wird, wobei eine impulsartige Druckerhöhung des Arbeitsmediums im Kanal (50) stattfindet und dadurch die Stellteilanbindung (31 ) der Schrägscheibenmaschine (1 ) hydrostatisch entlastet wird und
dass nach der impulsartigen Druckerhöhung der Druck des Arbeitsmediums durch zumindest eine Öffnung (56, 57) des Kanals (50) in einen Niederdruckbereich (60) der Schrägscheibenmaschine (1 ) abgebaut wird.
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