DE102008034337A1

DE102008034337A1 - Auf Kugeln gelagerte Schwenkscheibe für Axialkolbenhydraulikmaschinen

Info

Publication number: DE102008034337A1
Application number: DE102008034337A
Authority: DE
Inventors: Mark A. Peterson
Original assignee: Sauer Danfoss Inc
Current assignee: Danfoss Power Solutions Inc
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2028-07-24
Also published as: US20090064856A1; IT1393747B1; JP2009068490A; CN101387279A; US7806040B2; ITRM20080474A1; DE102008034337B4

Abstract

Eine Axialkolbenhydraulikmaschine mit einem Gehäuse mit einem Zylinderblock mit darin befindlichen Hubkolben. Die Hubkolben sind drehbar mit einer Schwenkscheibe an einem ersten Ende der Schwenkscheibe verbunden. An einem zweiten Ende einer Schwenkscheibe werden Lagerkugeln aufgenommen und greifen in das Gehäuse ein. Die Lagerkugeln sind radial zu einer Vielzahl von Hubkolben so positioniert, dass die Distanz zwischen der Drehachse einer Eingangswelle und einer Kolbenachse der Vielzahl der Hubkolben wesentlich kleiner als die radiale Distanz zwischen der Drehachse der Welle und den Mittelpunkten der Lagerkugeln ist, und wobei die Schwenkachse, die durch die Mittelpunkte der Lagerkugeln verläuft, in oder nahe der durch die Kolben/Gleitschuh-Kugel-Gelenke verlaufenden Ebene liegt.

Description

STAND DER TECHNIK
Diese Erfindung betrifft Axialkolbenhydraulikmaschinen. Sie betrifft insbesondere eine Axialkolbenhydraulikmaschine mit einer auf Kugeln gelagerten Schwenkscheibe.
In vielen vorhandenen Motor/Getriebe-Kombinationen für Gleiskettenantriebe bei Baumaschinen kommt eine Axialkolbenhydraulikmaschine mit einer Schwenkscheibe zum Einsatz, deren Schwenkbewegung auf zwei in Kugeltaschen hinten an der Schwenkscheibe und im Stützgehäuse befindlichen Kugeln erfolgt. In diesen Ausführungen sind die Lagerkugeln direkt hinter der Kolbenlauffläche der Schwenkscheibe platziert. Folglich befindet sich die Schwenkscheibenschwenkachse in einer wesentlichen Distanz hinter der durch die Mittelpunkte der Kolben/Gleitschuh-Kugelgelenke verlaufenden Ebene. Wenn die Schwenkachse der Schwenkscheibe nicht in der Nähe der durch die Mittelpunkte der Kolben/Gleitschuh-Kugelgelenke verlaufenden Ebene liegt, können die auf die Schwenkscheibe einwirkenden Momente wesentlich variieren, so dass es schwierig ist, die Position der Schwenkscheibe zu steuern. Insbesondere in Zwischenpositionen ergeben sich, bedingt durch variierende Drücke und Drehzahlen, stark variierende Schwenkscheibenmomente. Gleichermaßen bewirkt die Variation zwischen dem Pumpen- und dem Motormodus wesentliche Schwenkscheibenmomente.
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Axialkolbenpumpe bereitzustellen, die eine verbesserte Steuerung der Schwenkscheibe ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Variabilität der auf die Schwenkscheibe einwirkenden Momente zu minimieren.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die axiale Länge einer Motor- oder einer Getriebebaugruppe zu reduzieren.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale oder Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Ansprüchen.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Axialkolbenhydraulikmaschine mit einem Gehäuse, das einen Zylinderblock mit einer Vielzahl darin befindlichen Hubkolben umschließt. Die Hydraulikmaschine hat zusätzlich eine Schwenkscheibe, die drehbar mit der Vielzahl der Hubkolben verbunden ist, wobei eine Welle durch die Schwenkscheibe und den Zylinderblock innerhalb des Gehäuses verläuft, so dass sich der Zylinderblock um eine Drehachse der Welle dreht. Eine erste und eine zweite Lagerkugel sind radial zu den Hubkolben vorgesehen und werden von der Schwenkscheibe und dem Gehäuse aufgenommen. Jede Lagerkugel hat insbesondere einen Mittelpunkt, wobei sich eine Schwenkachse, die durch die Mittelpunkte der ersten und der zweiten Lagerkugel verläuft, in der Ebene der Kolben/Gleitschuh-Kugelgelenke befindet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine geschnittene Seitenansicht einer Axialkolbenhydraulikmaschine mit einer Schwenkscheibe in einem Maximalwinkel;
2 ist eine geschnittene Seitenansicht einer Axialkolbenhydraulikmaschine mit einer Schwenkscheibe in einem Minimalwinkel; und
3 ist eine geschnittene Draufsicht einer Axialkolbenhydraulikmaschine.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Figuren zeigen eine Axialkolbenhydraulikmaschine 10 mit einem Gehäuse 12, das an einem Endgehäuse 14 befestigt ist.
Die Axialhydraulikmaschine 10 kann, obwohl sie als eine zweiteilige Konstruktion, die ein Gehäuse 12 und ein Endgehäuse 14 umfasst, dargestellt ist, in einer anderen Ausführungsform auch als eine einteilige Konstruktion ausgeführt sein.
Ein Zylinderblock 16 befindet sich innerhalb des Gehäuses 12. Der Zylinderblock 16 hat eine Vielzahl darin befindlicher Hubkolben 18. Die Vielzahl der Hubkolben 18 haben Körper 20, die einen Hohlraum aufweisen können. Die Kolbenkörper 20 in der in den Figuren dargestellten Ausführungsform haben Gelenkkugeln 22, die drehbar mit aufnehmenden Gleitschuhen 24 verbunden sind. Obwohl als Gelenkkugeln 22 mit aufnehmenden Gleitschuhen 24 dargestellt, kann das Gelenk auch aus einem Kolbenkörper 20 mit einem aufnehmenden Ende bestehen, das das entsprechend ausgebildete Ende eines Gleitschuhs 24 aufnimmt. Unabhängig davon hat jedes Gleitschuh/Kugel-Verbindung einen Kolbenverbindungsmittelpunkt 26, wobei die durch diese Mittelpunkte verlaufende Ebene die Gelenkebene 27 ist. Zusätzlich hat jeder der Kolben 18 eine Kolbenachse 28, die axial entlang der Mitte eines jeden Kolbens verläuft.
Eine Schwenkscheibe 30 greift an einem ersten Ende 32 in die Vielzahl der Gleitschuhe 24 ein und erstreckt sich zu einem zweiten Ende 34. Das zweite Ende 34 nimmt die erste und die zweite Lagerkugel 36, 38 auf, die beide in das Gehäuse 12 eingreifen. Jede Lagerkugel 36, 38 hat einen Mittelpunkt 40, 42, wobei eine Schwenkachse der Lagerung 44 durch den ersten und den zweiten Mittelpunkt 40, 42 verläuft. Die Schwenkscheibe 24 ist außerdem mit einem zusätzlichen Kolben 46 verbunden, der sich innerhalb des Endgehäuses 14 hin- und herbewegt.
Eine Welle 48 erstreckt sich innerhalb des Gehäuses 12 durch die Schwenkscheibe 30 und den Zylinderblock 16 in das Endgehäuse 14 hinein. Die Welle 48 dreht sich um eine Drehachse 50, um den Zylinderblock 16 in Drehung zu versetzen. Für den Fachmann auf diesem Gebiet versteht es sich, dass der Punkt, an dem die Gelenkebene 27 die Drehachse 50 der Welle 48 schneidet, als der zentrale Punkt der rotatorischen Axialkolbenbaugruppe anzusehen ist. Wenn der zentrale Punkt des Axialkolbentriebwerks und die Schwenkachse der Schwenkscheibe nicht in der gleichen Ebene liegen, variieren die auf die Schwenkscheibe einwirkenden Momente in unerwünschter Weise, da sich die Schwenkposition der Schwenkscheibe ändert.
In der in den 1–3 dargestellten Axialkolbenhydraulikmaschine sind die erste und die zweite Stützkugel 36 und 38 im Verhältnis zum Zylinderblock 16 so positioniert, dass die Gelenkebene 27 und die Schwenkachse der Lagerung 44 in der gleichen Ebene liegen, wodurch die Variabilität der Schwenkscheibenmomente minimiert wird. Alternativ kann die Axialkolbenhydraulikmaschine so ausgeführt sein, dass die Gelenkebene 27 und die Schwenkachse der Lagerung 44 nahe beieinander liegen, um so die Variabilität der Schwenkscheibenmomente zu reduzieren. Die Schwenkachse der Lagerung 44 kann beispielsweise die Vielzahl der Kolben, einschließlich des Gleitschuhs 24, schneiden. Alternativ kann die Schwenkachse der Lagerung 44 die Schwenkscheibe 30 schneiden. In diesen Ausführungsformen liegen die Gelenkebene 27 und die Schwenkachse der Lagerung 44 nicht in der gleichen Ebene, sondern sind eng beieinander vorgesehen, um so die Variabilität der Schwenkscheibenmomente zu reduzieren. Zusätzlich, als eine Folge der weiten Positionierung der ersten und der zweiten Lagerkugel 36 und 38, ist die radiale Distanz zwischen der Drehachse 50 der Welle 48 und den Lagerkugeln 36, 38 wesentlich größer als die radiale Distanz zwischen der Drehachse 50 der Welle 48 und der Kolbenachse 28. Insbesondere, wie aus 3 ersichtlich, entspricht die radiale Distanz von der Drehachse 50 der Welle 48 und der Kolbenachse 28 einer ersten radialen Distanz X. Gleichermaßen entspricht die radiale Distanz von jedem Mittelpunkt 40, 42 zur Drehachse 50 der Welle 48 einer zweiten radialen Distanz Y, wobei die zweite radiale Distanz Y wesentlich größer als die erste radiale Distanz X ist.
Somit ist die beschriebene Axialkolbenhydraulikmaschine 10 insbesondere so ausgeführt, dass die erste und die zweite Lagerkugel 36, 38 radial neben oder nahe den Kolben/Gleitschuh-Kugelgelenken 22, anstatt hinter der Schwenkscheibe 30, vorgesehen sind. Als eine Folge davon liegt die Schwenkachse der Lagerung 44 entweder in der gleichen Ebene oder nahe an der gleichen Ebene wie die Kugelgelenkebene 27. Indem die Schwenkachse der Lagerung 44 und die Kugelgelenkebene 27 entweder koplanar oder nahezu koplanar vorgesehen sind, wird die Variabilität der Schwenkscheibenmomente minimiert. Dadurch wird nicht nur die axiale Länge der Axialhydraulikmaschine 10 verringert, sondern die Ausführung lässt auch eine bessere Steuerung der Schwenkscheibe 30 zu. Somit werden allermindestens alle angegebenen Aufgaben erfüllt.
Für den Fachmann auf diesem Gebiet versteht es sich, dass verschiedene andere Modifizierungen an der Vorrichtung durchgeführt werden können, ohne vom Geist und Schutzbereich dieser Erfindung abzuweichen. Alle derartigen Modifizierungen und Änderungen fallen unter den Schutzbereich der Ansprüche und sollen von diesen abgedeckt werden.

Claims

Axialhydraulikmaschine, aufweisend: – ein Gehäuse; – einen innerhalb des Gehäuses vorgesehenen Zylinderblock mit einer Vielzahl darin befindlicher Hubkolben; – eine Schwenkscheibe mit einem ersten Ende, das drehbar mit der Vielzahl der Hubkolben verbunden ist; – eine innerhalb des Gehäuses durch die Schwenkscheibe und den Zylinderblock verlaufende Welle, um eine Drehbewegung des Zylinderblocks zu ermöglichen; – eine erste Lagerkugel mit einem ersten Mittelpunkt, die von einem zweiten Ende der Schwenkscheibe aufgenommen wird; – eine zweite Lagerkugel mit einem zweiten Mittelpunkt, die vom zweiten Ende der Schwenkscheibe aufgenommen wird; – eine sich vom ersten Mittelpunkt zum zweiten Mittelpunkt erstreckende Schwenkachse der Lagerung; wobei die Schwenkachse der Lagerung mindestens einen der mehreren Hubkolben schneidet.
Maschine nach Anspruch 1, bei der die Vielzahl der Hubkolben eine Vielzahl von Kolbenkörpern und Gleitschuhen umfasst, und wobei die Schwenkachse der Lagerung zumindest einen Hubkolben an einem Gleitschuh schneidet.
Maschine nach Anspruch 1, bei der die Vielzahl der Hubkolben eine Gelenkebene neben der Schwenkscheibe hat, und wobei die Schwenkachse der Lagerung und die Gelenkachse in der gleichen Ebene liegen.
Axialhydraulikmaschine, aufweisend: – ein Gehäuse; – einen innerhalb des Gehäuses vorgesehenen Zylinderblock mit einer Vielzahl darin befindlicher Hubkolben; – eine Schwenkscheibe mit einem ersten Ende, das drehbar mit der Vielzahl der Hubkolben verbunden ist; – eine innerhalb des Gehäuses durch die Schwenkscheibe und den Zylinderblock verlaufende Welle, um eine Drehbewegung des Zylinderblocks zu ermöglichen; – eine erste Lagerkugel mit einem ersten Mittelpunkt, die von einem zweiten Ende der Schwenkscheibe aufgenommen wird; – eine zweite Lagerkugel mit einem zweiten Mittelpunkt, die vom zweiten Ende der Schwenkscheibe aufgenommen wird; – eine sich vom ersten Mittelpunkt zum zweiten Mittelpunkt erstreckende Schwenkachse der Lagerung; wobei die Schwenkachse der Lagerung mindestens einen Abschnitt der Schwenkscheibe schneidet.
Axialkolbenhydraulikmaschine, aufweisend: – ein Gehäuse; – einen innerhalb des Gehäuses vorgesehenen Zylinderblock mit einer Vielzahl darin befindlicher Hubkolben; wobei die Vielzahl der Hubkolben eine Vielzahl von Gleitschuhe aufweist; – eine Schwenkscheibe mit einem ersten Ende, das in die Vielzahl der Gleitschuhe eingreift, sowie mit einem zweiten Ende, das die erste und die zweite Lagerkugel aufnimmt; – eine innerhalb des Gehäuses durch die Schwenkscheibe und den Zylinderblock verlaufende Welle, um eine Drehbewegung des Zylinderblocks um eine Drehachse der Welle zu ermöglichen; wobei jeder der Vielzahl der Kolben eine Kolbenachse aufweist, die parallel zur Drehachse der Welle mit einer ersten radialen Distanz von der Drehachse der Welle verläuft; wobei die erste Lagerkugel einen ersten Mittelpunkt hat, wobei eine zweite radiale Distanz von der Drehachse der Welle zum ersten Mittelpunkt definiert ist; und wobei die zweite radiale Distanz größer als die erste radiale Distanz ist.