AT513773B1 - Fahrantrieb für eine mobile Arbeitsmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schrägachsenmaschine (1), die ein Gehäuse (2) mit einem Steuerdeckel (9) und eine im Gehäuse (2) auf einer Ventilplatte (3) drehbar gelagerte Kolbentrommel (4) mit axialen Zylindern (5) umfasst, von denen jeder Zylinder (5) einen Kolben (6) aufnimmt, mit einem einer Triebwelle (7) zugeordneten Triebflansch (8) an dem die aus den Zylindern (5) herausragenden freien Enden der Kolben (6) abgestützt sind und mit einem eine Schwenkwiege umfassenden Verstellsystem zur Verstellung des Schluckvolumens mit einem Stelltrieb (10), mit dem die Kolbentrommel (10) mit der Ventilplatte (3) gegenüber der Triebachse (T) um einen maximalen Arbeitsbereich verschwenkbar ist, der von einem minimalen Schwenkwinkel (αmin) und einem maximalen Schwenkwinkel (αmax) begrenzt ist, wobei eine Hydraulikfluidführung über die Schwenkwiege durch die Ventilplatte (3) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Schwenkwinkel (αmin) des Arbeitsbereiches um wenigstens 5°, vorzugsweise um wenigstens 7° aus seiner Nulllage verschoben ist, wobei der der maximale Schwenkwinkel (αmax) zur Beibehaltung des vollen Arbeitsbereiches um den im unteren Bereich ausgesparten Bereich gleichermaßen um wenigstens 5°, vorzugsweise um wenigstens 7°, ergänzt ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Schrägachsenmaschine, die ein Gehäuse mit einem Steuer-deckel und eine im Gehäuse auf einer Ventilplatte drehbar gelagerte Kolbentrommel mit axialenZylindern umfasst, von denen jeder Zylinder einen Kolben aufnimmt, mit einem einer Triebwellezugeordneten Triebflansch an dem die aus den Zylindern herausragenden freien Enden derKolben abgestützt sind und mit einem eine Schwenkwiege umfassenden Verstellsystem zurVerstellung des Schluckvolumens mit einem Stelltrieb, mit dem die Kolbentrommel mit derVentilplatte gegenüber der Triebachse um einen maximalen Arbeitsbereich verschwenkbar ist,der von einem minimalen und einem maximalen Schwenkwinkel begrenzt ist, wobei eine Hyd¬raulikfluidführung über die Schwenkwiege durch die Ventilplatte erfolgt.

[0002] Schrägachsenmaschinen im Sinne der Erfindung sind hydraulische Maschinen, die alsAxialkolbenpumpe zur Umsetzung mechanischer Energie, also von Drehmoment bzw. Dreh¬zahl, in hydraulische Energie, also Volumenstrom bzw. Druck oder als Axialkolbenmotor zurUmsetzung von hydraulischer Energie (Volumenstrom bzw. Druck) in mechanische Energie(Drehmoment bzw. Drehzahl) eingesetzt werden. Gattungsgemäße Schrägachsenmaschinensind beispielsweise aus der EP 0 728 945 A1 und der EP 0 409 084 A2 bekannt. Schrägach¬senmaschinen sind üblicherweise derart ausgebildet, dass die Kolbentrommel im Steuerdeckel(dem Gehäusekopf) mit einem Stelltrieb zwischen einem minimalen Schwenkwinkel von rund 0°und einem Maximalschwenkwinkel von bis zu 32, 33° verschwenkbar ist, wozu dieser Bereichals Schwenkwiege ausgebildet ist. Die Versorgung der Kolbenpumpe, nämlich der Ansaugkanalund der Druckkanal, sind dabei über bzw. durch besagte Schwenkwiege geführt. Der Bereich,um den die Kolbentrommel zwischen minimalem und maximalem Schwenkwinkel im Gehäuseverschwenkt werden kann, ist konstruktiv begrenzt und bestimmt sich insbesondere durch denin der Schwenkwiege im Steuerdeckel geführten Steuerspiegel (Ventilplatte), der beim Unter¬schreiten des minimalen Schwenkwinkels bzw. beim Überschreiten des maximalen Schwenk¬winkels keine ordnungsgemäße Zu- und Abfuhr von Hydraulikflüssigkeit durch den Steuerde¬ckel mehr erlaubt. Insbesondere bedingt ein Überschreiten dieser Grenzen ein Austreten vonHydraulikflüssigkeit aus den Strömungskanälen zwischen Steuerdeckel und Ventilplatte in dasGehäuse, womit die sichere Funktion der Maschine nicht mehr gegeben wäre.

[0003] Solange ein Schwenkwinkel von 0° eingestellt ist, also Triebwellenachse und Kolben¬trommelachse zusammenfallen, fördert die Schrägachsenmaschine keinen Volumenstrom bzw.besitzt diese Maschine in diesem Betriebszustand praktisch kein Verdrängervolumen. Wird dieKolbentrommel mit den Kolben in Richtung maximalen Schwenkwinkel verschwenkt, werdenalso die Kolben zur Seite ausgeschwenkt, so treten die Kolben während der Drehbewegungausgelöst durch die Schrägstellung der Kolbentrommel auf der Knickinnenseite tiefer in dieZylinder und auf der Knickaußenseite aus dem Zylinder in Richtung unterem Totpunkt aus. Beieiner Drehung werden die Kolben durch die Verbindung mit dem Triebflansch abwechselnd ausdem Zylinder herausgezogen bzw. in den Zylinder hineingedrückt. Dadurch entsteht beim Weg¬ziehen der Kolben vom Steuerspiegel ein Unterdrück in den Zylindern, der die Hydraulikflüssig¬keit über die Schwenkwiege in den Zylinder einsaugt. Auf der anderen Seite entsteht beimVerlagern der Kolben gegen den Steuerspiegel ein Überdruck, der Hydraulikflüssigkeit aus demZylinder über die Schwenkwiege aus dem Hydraulikaggregat austreibt.

[0004] Derartige Schrägachsmaschinen lassen sich verhältnismäßig kostengünstig in Großseriefertigen. Allerdings ist, wie bereits erwähnt, der maximale Verstellbereich konstruktionsbedingtbegrenzt. Ist Einsatzbedingt ein größerer Verstellbereich abzudecken bzw. erforderlich, mussauf Schrägachsmaschinen mit Jochverstellung zurückgegriffen werden, also auf Hydraulikag¬gregate die einen Verstellbereich von 0°bis 45° zulassen. Bei diesen, konstruktiv sehr aufwen¬digen und damit auch sehr teuren Maschinen ist das Gehäuse zwei- bzw. mehrgeteilt und istder die Kolbentrommel umfassende Gehäusemantel gegenüber dem die Triebwelle aufneh¬menden Gehäuseteil schwenkbar. Eben dies bedingt einen erheblichen konstruktiven undmonetären Mehraufwand, weshalb auf Schrägachsmaschinen mit Jochverstellung für Fahran¬triebe im Niedrigpreissegment nicht zurückgegriffen werden kann.

[0005] Die US 2006/0110265 A1 offenbart eine Schrägscheibenmaschine, wie sie insbesonde¬re als Pumpeneinheit für Hochdruckreiniger verwendet wird. Besagte Schrägscheibenmaschinebetrifft lediglich eine rein passiv funktionierende Förderpumpe, bei der sich der Förderdruck inAbhängigkeit des Fördervolumens automatisch über Passivelemente, insbesondere Elastomer¬elemente, einstellt.

[0006] Ausgehend von einem Stand der Technik der vorgeschilderten Art liegt der Erfindung dieAufgabe zugrunde, eine Schrägachsenmaschine der eingangs geschilderten Art zu schaffen,die bei geringem Bauaufwand ein merklich vergrößertes Schluckvolumen bzw. Fördervolumenbereitstellen kann, ohne auf eine Schrägachsenmaschine mit Jocheinstellung zurückgreifen zumüssen.

[0007] Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der minimale Schwenkwinkel des Ar¬beitsbereiches um wenigstens 5°, vorzugsweise um wenigstens 7°, aus seiner Nulllage ver¬schoben ist, wobei der der maximale Schwenkwinkel zur Beibehaltung des vollen Arbeitsberei¬ches um den im unteren Bereich ausgesparten Bereich gleichermaßen um wenigstens 5°,vorzugsweise um wenigstens 7°, ergänzt ist.

[0008] Erfindungsgemäß ist es somit vorgesehen, eine Schrägachsenmaschine derart auszu¬gestalten, dass der untere Bereich von 0° bis 5°, insbesondere bis 7°, überhaupt ausgespartwird und für eine Nutzung nicht zur Verfügung steht. Es hat sich gezeigt, dass dieser Bereich inder Praxis praktisch bei vielen Verwendungen nicht Sinnvoll nutzbar ist, da, insbesondere beiVerwendung als Hydromotor, in diesem Bereich ein nur mangelhafter Wirkungsgrad vorliegt.Für diverse Einsatzmöglichkeiten, wie beispielsweise in Antriebssträngen von Baumaschinen,diversen anderen hydraulischen Antrieben, od. dgl. ist aber insbesondere auch das maximaleSchluckvolumen von Bedeutung, das durch die erfindungsgemäße Verlagerung des gesamtenArbeitsbereiches erhöht werden kann. Mit der Erfindung ist es vorgesehen, den unteren Bereichgrundsätzlich nicht zu nutzen, also auszusparen und stattdessen den oberen Bereich um denim unteren Bereich ausgesparten Bereich zu ergänzen. Da die Winkeldifferenz zwischen maxi¬malem und minimalem Schwenkwinkel konstruktionsbedingt beschränkt ist, wird der gesamteArbeitsbereich erfindungsgemäß „nach oben hin“ verschoben, um den vollen Arbeitsbereichbzw. Schwenkbereich uneingeschränkt nutzbar zu machen, womit der im Betrieb effektiv nutz¬bare maximale Schwenkwinkel gegenüber dem Stand der Technik nicht unerheblich erweitertwird.

[0009] Der vom Steuerspiegel begrenzte maximale Schwenkwinkel beträgt wenigstens 37°,vorzugsweise wenigstens 39°. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ergibt sich eineZunahme des maximalen Schluckvolumens um einen erheblichen Betrag, was das Einsatz¬spektrum derartiger Schrägachsmaschinen zumindest für gewisse Bereiche, beispielsweise fürFahrantriebe, erheblich vergrößert.

[0010] Um die Erfindung in der Praxis an Schrägachsenmaschinen umsetzen zu können, mussnaturgemäß die den Steuerspiegel aufnehmende Führung entsprechend „versetzt“ ausgestaltetsein. Somit lassen sich die für einen Fahrantrieb zur Verfügung stehenden theoretischen Stell¬bereiche im Gegensatz zum Stand der Technik auch voll nutzen.

[0011] Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn der eine Führung fürdie Ventilplatte (bzw. den Steuerspiegel) ausbildende Steuerdeckel um einen Neigungswinkelvon wenigstens 210 auf das Gehäuse aufgesetzt ist, welcher Neigungswinkel zwischen einerTriebwellenachsnormalen und die um die Kolbentrommel Schwenkachse geneigten Kontaktflä¬chen zwischen Gehäuse und Gehäusekopf anliegt. Erfindungsgemäß ist es somit vorgesehen,den auch bisher bereits geneigt auf dem Gehäuse aufgesetzten Gehäusekopf nunmehr stärkergeneigt auf das Gehäuse aufzusetzen, den untersten Schwenkwinkelbereich auszusparen undan den obersten Schwenkwinkelbereich anzuhängen. Eine Steuerdeckelanschlussflächennor¬male des Steuerdeckels ist dabei gegenüber der Triebwellenachse um einen Neigungswinkelgeneigt, welcher der halbe Summe von maximalem und minimalem Schwenkwinkel (ß = (amax +amin) / 2) entspricht, wobei ß größergleich 21 ° ist.

[0012] Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch Fahrantrieb für eine mobile Arbeitsmaschinemit wenigstens einer Hydropumpe und mit wenigstens einem Hydromotor, wobei wenigstenseines der beiden Hydraulikaggregate als Schrägachsenmaschine nach einem der Ansprüche 1bis 3 ausgebildet ist.

[0013] In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematischdargestellt.

[0014] Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Schrägachsenmaschine.

[0015] Eine Schrägachsenmaschine 1 für einen Fahrantrieb gemäß der Erfindung umfasstunter anderem ein Gehäuse 2, eine im Gehäuse 2 auf einer Ventilplatte 3 drehbar gelagerteKolbentrommel 4 mit axialen Zylindern 5, von denen jeder Zylinder 5 einen Kolben 6 aufnimmt.Zudem ist ein einer Triebwelle 7 zugeordneter Triebflansch 8 vorgesehen, an dem die aus denZylindern 5 herausragenden freien Enden der Kolben 6 abgestützt sind. Die Kolbentrommel 4und die insbesondere im Steuerdeckel 9 geführte Ventilplatte 3 ist im Gehäuse 2 zur Verstel¬lung des Schluckvolumens mit einem Stelltrieb 10 gegenüber der Triebachse T um einen maxi¬malen Arbeitsbereich verschwenkbar, der von einem minimalen Schwenkwinkel amin und einemmaximalen Schwenkwinkel amax begrenzt ist. Das Verstellsystem zur Verstellung des Schluck¬volumens mit dem Stelltrieb 10 umfasst eine Schwenkwiege, im Wesentlichen die Ventilplatte 3und die zugeordnete Schwenkführung im Steuerdeckel 9. Hydraulikfluid wird über dieSchwenkwiege geführt.

[0016] Erfindungsgemäß ist der minimale Schwenkwinkel (amin) des Arbeitsbereiches unterBeibehaltung des vollen Arbeitsbereiches um wenigstens 5°, vorzugsweise um wenigstens 7°aus seiner Nulllage verschoben. Der von der Ventilplatte 3 begrenzte maximale Schwenkwinkelamax beträgt wenigstens 37°, vorzugsweise wenigstens 39°.

[0017] Konstruktiv ist die Erfindung gemäß dem Ausführungsbeispiel dadurch gelöst, dass eineSteuerdeckelanschlussflächennormale K des Steuerdeckels 9 gegenüber der TriebwellenachseT um einen Neigungswinkel ß geneigt ist, welcher der halbe Summe von maximalem und mini¬malem Schwenkwinkel, ß = (amax + amin) / 2, entspricht, wobei ß größer gleich 21 °ist.

[0018] Der untere Bereich von 0° bis 5°, insbesondere bis 7°, steht für eine Nutzung nicht mehrzur Verfügung. Der gesamte maximal zur Verfügung stehende Arbeitsbereich wird „nach obenhin“ verschoben, um den vollen Arbeitsbereich bzw. Schwenkbereich uneingeschränkt nutzbarzu machen.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Schrägachsenmaschine (1), die ein Gehäuse (2) mit einem Steuerdeckel (9) und eine imGehäuse (2) auf einer Ventilplatte (3) drehbar gelagerte Kolbentrommel (4) mit axialen Zy¬lindern (5) umfasst, von denen jeder Zylinder (5) einen Kolben (6) aufnimmt, mit einem ei¬ner Triebwelle (7) zugeordneten Triebflansch (8) an dem die aus den Zylindern (5) heraus¬ragenden freien Enden der Kolben (6) abgestützt sind und mit einem eine Schwenkwiegeumfassenden Verstellsystem zur Verstellung des Schluckvolumens mit einem Stelltrieb (10), mit dem die Kolbentrommel (4) mit der Ventilplatte (3) gegenüber der Triebachse (T)um einen maximalen Arbeitsbereich verschwenkbar ist, der von einem minimalenSchwenkwinkel (amin) und einem maximalen Schwenkwinkel (amax) begrenzt ist, wobei eineHydraulikfluidführung über die Schwenkwiege durch die Ventilplatte (3) erfolgt, dadurchgekennzeichnet, dass der minimale Schwenkwinkel (amin) des Arbeitsbereiches um we¬nigstens 5°, vorzugsweise um wenigstens 7°, aus seiner Nulllage verschoben ist, wobei dermaximale Schwenkwinkel (amax) zur Beibehaltung des vollen Arbeitsbereiches um den imunteren Bereich ausgesparten Bereich gleichermaßen um wenigstens 5°, vorzugsweise umwenigstens 7°, ergänzt ist.
2. 2. Schrägachsenmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der, insbe¬sondere von der Ventilplatte (3) begrenzte, maximale Schwenkwinkel (amax) wenigstens37°, vorzugsweise wenigstens 39° beträgt.
3. 3. Schrägachsenmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steu¬erdeckelanschlussflächennormale (K) des Steuerdeckels (9) gegenüber der Triebwellen¬achse (T) um einen Neigungswinkel (ß) geneigt ist, welcher der halben Summe von maxi¬malem und minimalem Schwenkwinkel, ß = (amax + amin) / 2, entspricht, wobei ß größergleich 210 ist.
4. 4. Fahrantrieb für eine mobile Arbeitsmaschine mit wenigstens einer Hydropumpe und mitwenigstens einem Hydromotor, wobei wenigstens eines der beiden Hydraulikaggregate alsSchrägachsenmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen