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Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine gattungsgemäße hydrostatische Axialkolbenmaschine zeigt die Druckschrift
DE 199 49 169 C2 . Die Axialkolbenmaschine hat eine drehfest mit einer Triebwelle verbundene Zylindertrommel, in der eine Vielzahl von Zylinderbohrungen ausgebildet ist. In diesen ist jeweils ein Arbeitskolben gleitbar geführt aufgenommen und an einer gegen die Triebwelle verschwenkbaren Schrägscheibe gleitend abgestützt. Ein Schwenkwinkel der Schrägscheibe ist über einen hydraulischen Stellzylinder verstellbar. Rückstellend wirkt eine in entgegengesetzter Richtung wirksame und am Gehäuse abgestützte Rückstellfeder. Der Stellzylinder hat eine im Gehäuse ausgebildete Zylinderbohrung, in der der Stellkolben aufgenommen ist. Die Zylinderbohrung mündet in den Gehäuseinnenraum der Axialkolbenmaschine. Der Stellkolben ist als becherartige Hülse ausgebildet, wobei der Boden der Hülse zur Schrägscheibe weist und an ihm ein Kugelkopf angesetzt ist, der in Eingriff mit einer Kugelkopfaufnahme der Schrägscheibe ist. Über die Innenmantelfläche des Stellkolbens ist ein Stelldruckraum begrenzt, der über eine Ventileinrichtung mit einer Druckmittelsenke oder mit einer Druckmittelquelle verbindbar ist. Bei Verbindung mit der Druckmittelquelle wird der Stelldruckraum mit Druckmittel beaufschlagt und der Stellkolben kann ausfahren. Im anderen Fall kann der Stellkolben einfahren.
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Eine besondere Bedeutung kommt demjenigen Schwenkwinkel zu, bei dem die Arbeitskolben der Axialkolbenmaschine bei umlaufender Triebwelle einen Nullhub ausführen und das Verdrängungsvolumen damit Null beträgt. Dieser Schwenkwinkel kann als Null- oder Neutrallage der Schrägscheibe bezeichnet werden. In der Nulllage können bereits geringe Schwankungen des Stelldrucks im Stelldruckraum zur Auslenkung der Schrägscheibe und in Folge zu einem unerwünschten Druckmittelvolumenstrom der Axialkolbenmaschine führen. Um diesen ungewünschten Effekt zu verhindern, weist eine zur Stellzylinderbohrung weisende Umfangswandung des Stellkolbens eine Radialbohrung auf, die für Schwenkwinkel diesseits der Nulllage, wenn der Stellkolben vergleichsweise weit in die Stellzylinderbohrung eingefahren ist, von der Stellzylinderbohrung abgedeckt ist. Die Radialbohrung ist derart angeordnet und bemessen, dass sie kurz vor dem Erreichen der Nulllage in Druckmittelverbindung mit dem Gehäuseinnenraum, also mit einem Niederdruckniveau kommt. Dann stellt sich ein beabsichtigter Leckagestrom vom Stelldruckraum in den Gehäuseinnenraum hinein ein. Dieser sorgt für eine Dämpfung der Stelldruckschwankungen im Stelldruckraum. In Folge sind auch die aus den Stelldruckschwankungen resultierenden Stellkräfte des Stellkolbens gedämpft und Kraftspitzen sind gekappt. Demzufolge verharrt die Schrägscheibe stabiler in und nahe der Nulllage.
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Nachteilig hieran ist, dass beim Verschwenken der Schrägscheibe über die Nulllage hinaus in einen jenseitigen Schwenkwinkelbereich, der Stelldruckraum über die Radialbohrung des Kolbens dauerhaft mit dem Gehäuseinnenraum fluidisch verbunden ist. Um die Schrägscheibe in diesem Schwenkwinkelbereich halten oder verstellen zu können, was dem Betrieb der Axialkolbenmaschine in einem zusätzlichen Betriebsquadranten gleichkommt, muss der Leckagestrom vergleichsweise groß sein, damit im Stelldruckraum der benötigte Stelldruck aufrecht erhalten werden kann, der die Schrägscheibe entgegen der Rückstellvorrichtung in Position hält. Ist der Leckagestrom nicht ausreichend, schwenkt die Schrägscheibe wieder in Richtung ihrer Nulllage. Bei der gezeigten Lösung bleibt also wahlweise entweder die Verstellung in den jenseitigen Schwenkwinkelbereich mit großen Leckageverlusten zu ermöglichen oder die Leckage klein zu halten und sich dadurch auf den Einquadrantenbetrieb zu beschränken und auf den Betrieb im jenseitigen Schwenkwinkelbereich oder Betriebsquadranten zu verzichten.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine hydrostatische Axialkolbenmaschine zu schaffen, deren Schrägscheibe bei gleichbleibend geringer Leckage zu beiden Seiten der hydraulisch stabilisierten Nulllage verschwenkbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydrostatische Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der hydrostatischen Axialkolbenmaschine sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Eine hydrostatische Axialkolbenmaschine hat eine drehfest mit einer Triebwelle verbundene Zylindertrommel mit einer Vielzahl von Zylinderbohrungen, in denen jeweils ein Arbeitskolben gleitbar geführt aufgenommen ist. Die Arbeitskolben sind an einer gegen die Triebwelle verschwenkbaren oder anstellbaren Schrägscheibe abgestützt. Des Weiteren hat die Axialkolbenmaschine eine hydraulische Stellvorrichtung mit einem mit der Schrägscheibe gekoppelten, verschieblichen Stellelement. Von diesem ist ein Stelldruckraum begrenzt, der zur Verstellung eines Schwenkwinkels der Schrägscheibe fluidisch mit einer Druckmittelquelle und einer Druckmittelsenke verbindbar ist. Zur Stabilisierung der Schrägscheibe innerhalb eines vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls oder -bereichs hat die Axialkolbenmaschine eine Drosseleinrichtung mit einem in Abhängigkeit des Schwenkwinkels verstellbaren Drosselquerschnitt. Die Drosseleinrichtung ist dabei derart ausgestaltet, dass über sie der Stelldruckraum für Schwenkwinkel diesseits des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls von der Druckmittelsenke getrennt und für Schwenkwinkel innerhalb des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls mit der Druckmittelsenke verbunden ist. Innerhalb des Schwenkwinkelintervalls ist so ein permanenter Leckagestrom aus dem Stelldruckraum hin zur Druckmittelsenke gegeben, wodurch die Schrägscheibe weniger empfindlich auf Schwankungen des Stelldrucks reagiert und ein größeres Verharrungsvermögen aufweist. Anders ausgedrückt sind dort Stelldruckänderungen gedämpft und die Schrägscheibe zeigt ein stabileres Verhalten. Erfindungsgemäß ist die Drosseleinrichtung derart ausgestaltet, dass über sie der Stelldruckraum auch für Schwenkwinkel jenseits des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls von der Druckmittelsenke getrennt ist.
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Auf diese Weise ist eine hydrostatische Axialkolbenmaschine geschaffen, deren Schrägscheibe innerhalb des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls aufgrund der dort vorliegenden Leckage vom Stelldruckraum hin zur Druckmittelsenke stabilisiert und bei im Wesentlichen gleichbleibend geringer Leckage beidseitig des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls verschwenkbar ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung erstreckt sich das vorbestimmte Schwenkwinkelintervall beidseitig eines vorbestimmten Schwenkwinkels der Schrägscheibe. Dieser entspricht besonders bevorzugt einer Nulllage der Schrägscheibe, in der die Axialkolbenmaschine ein Null-Verdrängungsvolumen aufweist. Alternativ kann das vorbestimmte Schwenkwinkelintervall vom vorbestimmten Schwenkwinkel begrenzt sein.
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Alternativ kann der vorbestimmte Schwenkwinkel ein von der Nulllage abweichender sein, so dass die Schrägscheibe im Bereich eines entsprechenden Verdrängungsvolumens das gewünschte, stabilere Verhalten aufweist.
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Der vorbestimmte Schwenkwinkel zeichnet sich vorzugsweise dadurch aus, dass dann eine Drehachse der Triebwelle das Lot auf die Schrägscheibe fällt.
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Das Schwenkwinkelintervall überdeckt vorzugsweise weniger als 2°.
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Vorzugsweise ist die Druckmittelsenke über einen Gehäuseinnenraum der Axialkolbenmaschine ausgebildet. Der über die Drosseleinrichtung austretende Leckagestrom kann dann vorrichtungstechnisch einfach mit anderen, inneren Leckageströmen der Axialkolbenmaschine gesammelt und über einen Leckageanschluss beispielsweise an einen Tank abgeführt werden.
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Um den Leckagestrom über die Drosseleinrichtung kontinuierlich zu steuern, ist der Drosselquerschnitt innerhalb des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls vorzugsweise stetig verstellbar ausgebildet.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Stellvorrichtung einen ruhenden Hohlzylinder und einen am Hohlzylinder beweglichen Hohlkolben auf, über den das Stellelement ausgebildet ist und in den hinein sich der Stelldruckraum abschnittsweise erstreckt. Der Hohlzylinder kann beispielsweise als Zylinderbohrung in einen Gehäuseabschnitt der Axialkolbenmaschine ausgebildet sein, wodurch sich eine Teilereduktion ergibt, da kein individuelles Zylindergehäuse zu fertigen und zu befestigen ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist ein Mantelabschnitt des Hohlzylinders zumindest abschnittsweise von einem Mantelabschnitt des Hohlkolbens umgriffen, so dass der Hohlkolben außen am Hohlzylinder geführt ist, oder umgekehrt, ein Mantelabschnitt des Hohlkolbens ist zumindest abschnittsweise von einem Mantelabschnitt des Hohlzylinders umgriffen, so dass der Hohlkolben innerhalb des Hohlzylinders geführt ist.
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Vorzugsweise ist die Drosseleinrichtung derart ausgestaltet, dass an den Mantelabschnitten des Hohlzylinders und Hohlkolbens, die miteinander in Anlage sind, jeweils wenigstens eine Durchgangsausnehmung vorgesehen ist, die für Schwenkwinkel innerhalb des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls in Druckmittelverbindung sind und die für Schwenkwinkel diesseits und jenseits des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls fluidisch voneinander getrennt sind. Da sich der Hohlzylinder und der Hohlkolben ohnehin axial relativ zueinander verschieben, übernimmt die Stellvorrichtung neben der Aufgabe, die Schrägscheibe zu verstellen so auch die Funktion der Drosseleinrichtung. Diese funktionale Integration stellt eine vorrichtungstechnische Vereinfachung gegenüber einer getrennt vorzusehenden Drosseleinrichtung dar.
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Vorzugsweise sind zueinander weisende Mündungen der Durchgangsausnehmungen innerhalb des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls in zumindest abschnittsweiser Überdeckung und weisen außerhalb des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls einen Versatz auf.
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Um eine einwandfreie Funktion der Drosseleinrichtung selbst bei einer möglichen Rotation des Kolbens relativ zum Hohlzylinder sicherzustellen, ist in einer bevorzugten Weiterbildung zumindest eine der Mündungen über eine zumindest teilumfängliche Nut ausgebildet, die von der jeweils anderen Mündung axial überfahrbar ist. Ein weiterer Vorteil dieser Nut ist, dass über sie Druckmittel als Schmierstoff in den Spalt zwischen den Mantelabschnitten dringen kann und die Stellvorrichtung so leichtgängiger ist.
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Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenmaschine ist in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen hydraulischen Schaltplan gemäß dem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine,
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2 einen Längsschnitt durch die Axialkolbenmaschine aus 1,
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3 einen Längsschnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine aus 2,
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4 ein Detail einer hydraulischen Axialkolbenmaschine der 2 und 3 und
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5 und 6 den Längsschnitt der Axialkolbenmaschine aus 3 mit verschiedenen Stellpositionen einer hydraulischen Stellvorrichtung.
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Eine hydrostatische Axialkolbenmaschine 1 gemäß 1 ist mit verstellbarem Verdrängungsvolumen in Schrägscheibenbauweise ausgeführt. Dabei ist eine Schrägscheibe 36 (vergleiche 2) beidseitig eines vorbestimmten Schwenkwinkels α0, bei dem die Axialkolbenmaschine 1 ein Null-Verdrängungsvolumen aufweist, verschwenkbar. Die Axialkolbenmaschine 1 hat einen fest zugeordneten Niederdruckanschluss S, über den im Pumpenbetrieb Druckmittel angesaugt und an den im Motorbetrieb Druckmittel abgeführt wird. Des Weiteren hat die Axialkolbenmaschine 1 einen fest zugeordneten Arbeitsanschluss B, hin zu dem im Pumpenbetrieb Druckmittel gefördert wird und der im Motorbetrieb mit Druckmittel beaufschlagt ist.
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Sowohl ein Betriebsdruck p der Axialkolbenmaschine 1 als auch ihr Druckmittelvolumenstrom Q wird geregelt. Für die Druckregelung ist ein Druckregler 2 vorgesehen, an dem ein Abgleich des aktuellen Betriebsdrucks p mit einem von einer einstellbaren Feder 6 vorgegebenen Sollwert erfolgt. Der Druckmittelvolumenstrom Q wird geregelt, in dem an einem Stromregler 4 ein Abgleich des Betriebsdrucks p gegen einen an einem Messanschluss LS der Axialkolbenmaschine 1 anstehenden Arbeitsdruck, verstärkt um ein Druckäquivalent einer Feder 8, erfolgt. Der Druckregler 2 und der Stromregler 4 sind als Reglereinheit 10 zusammengefasst und an ein Gehäuse 12 der Axialkolbenmaschine 1 angeflanscht. Am Gehäuse 12 sind die bereits bekannten Anschlüsse S und B, sowie Leckageanschlüsse L und L1 vorgesehen.
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Die Axialkolbenmaschine 1 hat eine hydraulische Stellvorrichtung 14 mit einem als Hohlzylinder ausgebildeten Stellzylinder 16, von dem in Zusammenwirken mit einem als Hohlkolben ausgeführten Stellkolben 18 ein Stelldruckraum 20 begrenzt ist. Der Stelldruckraum 20 ist in Druckmittelverbindung mit einem Regleranschluss R. Über diesen ist er von der Reglereinheit 10 mit Druckmittel beschickbar oder aus dem Stelldruckraum 20 kann Druckmittel entlassen werden. Sowohl der Druckregler 2 als auch der Stromregler 4 sind über einen Reglereingangsanschluss RE in Druckmittelverbindung mit einer mit dem Arbeitsanschluss B verbundenen Arbeitsleitung 28.
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Der Stellkolben 18 ist zur Verstellung des Schwenkwinkels α mit der Schrägscheibe (36, vergleiche 2) gekoppelt. Mit der Schrägscheibe ist zusätzlich eine hydraulische Rückstellvorrichtung 22 gekoppelt, die ebenso als Hydrozylinder ausgestaltet ist. Dessen Rückstelldruckraum 24 ist in permanenter Druckmittelverbindung mit der Arbeitsleitung 28. Die Rückstellvorrichtung 22 hat eine Feder 26, über die die Schrägscheibe 36 in drucklosem Zustand der Axialkolbenmaschine 1 mit einem maximalen Schwenkwinkel αmax ausgelenkt ist.
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In Abhängigkeit der am Druckregler 2 und Stromregler 4 festgestellten Regelabweichungen ist der Stelldruckraum 20 entweder mit dem Reglereingang RE oder mit einer Druckmittelsenke T verbunden. Im ersten Fall wird der Stelldruckraum 20 mit Druckmittel aus der Arbeitsleitung 28 beschickt, was zu einer Verschiebung des Kolbens 18 in Richtung einer Verkleinerung des Schwenkwinkels α von αmax hin zu α0 führt. Im zweiten Fall wird aus dem Stelldruckraum 20 Druckmittel entlassen, wodurch der Stellkolben 18 in entgegengesetzter Richtung verschoben und der Schwenkwinkel α entsprechend vergrößert wird.
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Die Schrägscheibe 36 der Axialkolbenmaschine 1 ist wie bereits erwähnt in Richtung positiver Schwenkwinkel α hin zum maximalen, positiven Schwenkwinkel αmax und in die andere Richtung hin zum negativen oder minimalen Schwenkwinkel αmin verschwenkbar. Dazwischen liegt der vorbestimmte Schwenkwinkel α0, der dem Nullverdrängungsvolumen der Axialkolbenmaschine 1 entspricht. Um die Position der Schrägscheibe 36 im Bereich des vorbestimmten Schwenkwinkels α0 stabil zu halten und den Einfluss von Instabilitäten der Reglereinheit 10 zu verringern, weist die Axialkolbenmaschine 1 eine Drosseleinrichtung 30 auf, über die der Stelldruckraum 20 im genannten Bereich in gedrosselte Druckmittelverbindung mit einer Druckmittelsenke T – im gezeigten Fall einem Gehäuseinnenraum (vergleiche 62, 2) – fluidisch verbindbar und ansonsten von dieser trennbar ist.
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Die Drosseleinrichtung 30 ist derart ausgestaltet, dass der Stelldruckraum 20 diesseits eines sich beidseitig des vorbestimmten Schwenkwinkels α0 erstreckenden vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls Iα, in Richtung des maximalen Schwenkwinkels αmax von der Druckmittelsenke T getrennt ist. Auch jenseits des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls Iα ist der Stelldruckraum 20 von der Druckmittelsenke T getrennt. Innerhalb des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls Iα ist der Stelldruckraum 20 hingegen, wie bereits erwähnt, mit der Druckmittelsenke T in gedrosselter Druckmittelverbindung.
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Die Drosseleinrichtung 30 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel derart ausgestaltet, dass sich das vorbestimmte Schwenkwinkelintervall Iα etwa mit +/–0,5° um den vorbestimmten Schwenkwinkel α0 herum erstreckt.
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Drosselstellungen a der Drosseleinrichtung 30 sind dem vorbestimmten Schwenkwinkelintervall Iα zugeordnet, Sperrstellungen b sind Schwenkwinkeln α diesseits des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls Iα in Richtung maximalem Schwenkwinkel αmax und Sperrstellungen c sind Schwenkwinkeln α jenseits des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls Iα in Richtung minimalem Schwenkwinkel αmin zugeordnet.
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2 zeigt die Axialkolbenmaschine 1 in einem Längsschnitt. Die Axialkolbenmaschine 1 hat eine drehfest mit einer Triebwelle 34 verbundene Zylindertrommel 38 mit einer Vielzahl von Zylinderbohrungen 40, in denen jeweils ein Arbeitskolben 42 gleitbar geführt aufgenommen ist. Die Arbeitskolben 42 sind an einer gegen die Längsachse 32 verschwenkbaren Schrägscheibe 36 abgestützt. Andererseits ist die Zylindertrommel 38 stirnseitig an einer Steuerscheibe 44 abgestützt, über die von den Zylinderbohrungen 40 und den Arbeitskolben 42 begrenzte Arbeitsräume 46 in alternierende Druckmittelverbindung mit dem an einem Gehäusedeckel 60 angeordneten Niederdruckanschluss S und Arbeitsanschluss B (vergleiche 1) fluidisch verbindbar sind.
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Radial beabstandet zur Zylindertrommel 38 ist diesseits der Längsachse 32 die Stellvorrichtung 14 und jenseits die Rückstellvorrichtung 22 angeordnet. Für jede Stellvorrichtung 14, 22 ist an einer die Schrägscheibe 36 aufweisenden Schwenkwiege 48 jeweils ein Anlenkpunkt vorgesehen. Die Anlenkpunkte sind dabei jeweils über einen Kugelkopf 50 ausgebildet, der mit einem zylindrischen Endabschnitt 52 in eine passende Durchgangsausnehmung 54 der Schwenkwiege 48 eingesetzt ist. Der jeweilige Kugelkopf 50 ist von einer sphärischen Ausnehmung eines Gleitschuhs 56 umund hintergriffen, der in gleitender Anlage mit dem jeweiligen, beweglichen Kolben der Stellvorrichtung 14 beziehungsweise 22 ist.
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Die bisher genannten Komponenten der Axialkolbenmaschine 1 sind vollständig oder zumindest abschnittsweise in einem topfartigen Gehäuseteil 58 des Gehäuses 12 aufgenommen, das von einem Gehäusedeckel 60 verschlossen ist. Ein Gehäuseinnenraum 62 ist mit der Druckmittelsenke T fluidisch verbunden. Dem entsprechend steht im Gehäuseinnenraum 62 ein Niederdruck an.
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Gemäß 2 ist der Stellzylinder 16 der Stellvorrichtung 14 als Hohlzylinder ausgebildet und mit einem Endabschnitt in eine Stufenbohrung des Gehäusedeckels 60 eingesetzt. Auf den Hohlzylinder 16 ist der als Hohlkolben ausgebildete Stellkolben 18 der Stellvorrichtung 14 aufgesetzt, der mit einer Stirnfläche seines Kolbenbodens 68 in gleitender Anlage mit dem Gleitschuh 56 ist. Der Hohlzylinder 16 hat eine Durchgangsausnehmung 70, die Teil eines Steuerdruckraums 72 ist, der im gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen von Innenmantelflächen der Durchgangsausnehmung 70 und des Hohlkolbens 18, sowie einer Kolbenfläche 74 des Kolbenbodens 68 begrenzt ist.
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Die Stellvorrichtung 14 hat einen einstellbaren, mechanischen Anschlag 76 in Form einer in axialer Richtung verstellbaren Stange. Die Stange durchsetzt dabei die Durchgangsausnehmung 70 und belässt in dieser einen Ringraum und tritt hin zu Kolbenfläche 74 weisend aus dem Hohlzylinder 16 aus.
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2 zeigt eine dem maximalen Schwenkwinkel αmax entsprechende Endlage der Schrägscheibe 36, die über den Anschlag 76 definiert ist. Demzufolge ist die Kolbenfläche 74 in Anlage mit einer Stirnseite des Anschlags 76. Des weiteren ist in 2 der vorbestimmte Schwenkwinkel α0 skizziert, der der Null- oder Neutrallage der Schrägscheibe 36 entspricht, zu der das Verdrängungsvolumen der Axialkolbenmaschine 1, und dadurch auch deren Druckmittelvolumenstrom Q, etwa Null beträgt. Jenseits des vorbestimmten Schwenkwinkels α0 ist der minimale Schwenkwinkel αmin eingezeichnet. Die Schrägscheibe 36 ist folglich sowohl diesseits des vorbestimmten Schwenkwinkels α0 in Richtung αmax, als auch jenseits davon in Richtung αmin verstellbar. Dem entsprechend kann die Axialkolbenmaschine 1 in wenigstens zwei Betriebsquadranten betrieben werden. Setzt man beim gezeigten Ausführungsbeispiel eine gleichbleibende Drehrichtung der Triebwelle 34 und Belegung der Anschlüsse S und B voraus, so entspricht ein erster Betriebsquadrant zwischen dem vorbestimmten Schwenkwinkel α0 und dem maximalen Schwenkwinkel αmax einem Pumpenbetrieb und ein zweiter Betriebsquadrant zwischen dem vorbestimmten Schwenkwinkel α0 und dem minimalen Schwenkwinkel αmin einem Motorbetrieb.
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Die bereits anhand 1 besprochene Drosseleinrichtung 30 hat eine Durchgangsausnehmung 78, von der ein Mantelabschnitt des Hohlzylinders 16 radial durchsetzt ist, sowie eine Durchgangsausnehmung 80, von der ein Mantelabschnitt des Hohlkolbens 18 radial durchsetzt ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit erfolgt die weitere Beschreibung der Drosseleinrichtung 30 anhand der 3 bis 6.
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3 zeigt die Axialkolbenmaschine 1 im Bereich der Stellvorrichtung 14, wobei die Triebwelle, die Zylindertrommel, die damit gekoppelten Bauteile und der Anschlag aus Gründen der Übersichtlichkeit entfernt wurden. Die Stellvorrichtung 14 ist derart betätigt, dass die Schrägscheibe 36 ihrer Nulllage entsprechend im vorbestimmten Schwenkwinkel α0 angeordnet ist. Dem entsprechend ist, verglichen mit der Darstellung gemäß 2, der Hohlkolben 18 weiter ausgefahren und der Stelldruckraum 20 ist vergrößert. Um die Schrägscheibe 36 in dieser Position zu stabilisieren und Einflüsse von Druckschwankungen im Stelldruckraum 20 zu minimieren, sind die Durchgangsausnehmungen 78 und 80 in Überdeckung. Dem entsprechend stellt sich vom Stelldruckraum 20 hinein in den Gehäuseinnenraum 62 ein kleiner, permanenter Leckagestrom ein. Wie bereits erwähnt, hat dieser die Wirkung, Druckschwankungen im Stelldruckraum 20 zu glätten oder zu dämpfen. Die Folge davon ist die stabilisierte Position der Schrägscheibe 36 beidseitig des vorbestimmten Schwenkwinkels α0.
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Da Mündungen der Durchgangsausnehmungen 78, 80 in axialer Richtung einen gewissen Durchmesser aufweisen, ist die Druckmittelverbindung des Stelldruckraums 72 mit dem Gehäuseinnenraum 62 nicht nur genau am vorbestimmten Schwenkwinkel α0, sondern innerhalb eines sich beidseitig des vorbestimmten Schwenkwinkels α0 erstreckenden, vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls Iα (vergleiche 4) gegeben. Die Größe des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls Iα ist dabei vom in axialer Richtung gemessenen Durchmesser der miteinander kommunizierenden Mündungen der Durchgangsausnehmungen 78, 80 abhängig.
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Setzt man für zumindest eine der Mündungen einen sich ausgehend vom vorbestimmten Schenkwinkel α0 stetig verkleinernden, beispielsweise kreisförmigen Querschnitt voraus, so nimmt auch die Drosselwirkung der Drosseleinrichtung 30, ausgehend vom vorbestimmten Schenkwinkel α0, in beiden Bewegungsrichtungen des Hohlkolbens 18 stetig zu, bis der Drosselquerschnitt zu null wird.
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Abweichend von der im Ausführungsbeispiel gezeigten kreisförmigen Querschnittsform kann zur Beeinflussung der Wegabhängigkeit des Drosselquerschnitts beispielsweise ein ovaler oder eckiger Querschnitt der einen oder der beiden Mündungen gewählt werden.
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Überdecken sich die Durchgangsausnehmungen 78, 80 bei ausreichender Bewegung des Hohlkolbens 18 nicht mehr, so ist die Druckmittelverbindung des Stelldruckraums 20 mit dem Gehäuseinnenraum 62 unterbrochen, was den Sperrstellungen b, c gemäß 1 entspricht. Der Leckagestrom ist dann etwa null.
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Gemäß 3 und 4 mündet die Durchgangsausnehmung 78 in eine vollumfängliche Nut 82, die in einer Außenmantelfläche 84 des Hohlzylinders 16 eingebracht ist. Die Nut 82 ermöglicht dabei eine freie Rotation des Hohlkolbens 18 um seine Längsachse, wobei dennoch sichergestellt ist, dass die Durchgangsausnehmungen 78 und 80 innerhalb des vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls Iα unabhängig von der Rotationsposition des Hohlkolbens 18 in Druckmittelverbindung kommen. Zudem kann über die Nut 82 vollumfänglich Druckmittel in einen zwischen dem Hohlzylinder 16 und dem Hohlkolben 18 ausgebildeten Spalt dringen und so für eine verbesserte Schmierung des Hohlkolbens 18 sorgen.
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5 zeigt die Schrägscheibe 36 im maximalen Schwenkwinkel αmax, der einem maximalen Fördervolumen im Pumpenbetrieb entspricht. Entsprechend weisen die Durchgangsausnehmungen 78, 80 keine Überdeckung auf und die Druckmittelverbindung des Stelldruckraums 20 mit dem Gehäuseinnenraum 62 ist getrennt. Dies entspricht der Sperrstellung b der Drosseleinrichtung 30 gemäß 1.
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6 zeigt die Schrägscheibe 36 im minimalen Schwenkwinkel αmin jenseits des vorbestimmten Schwenkwinkels α0. Der minimale Schwenkwinkel αmin ist über einen Anschlag 83 der Rückstelleinrichtung 22 gemäß 2 definiert. Die in 6 gezeigte Stellung der Schrägscheibe 36 ist folglich mit der Sperrstellung c der Drosseleinrichtung 30 gemäß 1 verknüpft. Bei wie bereits erwähnt gleichbleibender Drehrichtung der Triebwelle 34 und Belegung der Anschlüsse S und B entspricht dies einem maximalen Schluckvolumenstrom im Motorbetrieb.
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Offenbart ist eine hydrostatische Axialkolbenmaschine in schrägscheibenbauweise mit verstellbarem Schwenkwinkel, deren Schrägscheibe beidseitig einer Null- oder Neutrallage verschwenkbar ist. Erfindungsgemäß ist eine Drosseleinrichtung vorgesehen, über die ein Stelldruckraum einer mit der Schrägscheibe gekoppelten, hydraulischen Stellvorrichtung innerhalb eines vorbestimmten Schwenkwinkelintervalls mit einer Druckmittelsenke verbindbar und außerhalb des Schwenkwinkelintervalls, das heißt beiderseits davon, von der Druckmittelsenke trennbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- hydrostatische Axialkolbenmaschine
- 2
- Druckregler
- 4
- Stromregler
- 6, 8
- Feder
- 10
- Reglereinheit
- 12
- Gehäuse
- 14
- Stellvorrichtung
- 16
- Stellzylinder
- 18
- Stellkolben
- 20
- Stelldruckraum
- 22
- Rückstellvorrichtung
- 24
- Rückstelldruckraum
- 26
- Feder
- 28
- Arbeitsleitung
- 30
- Drosseleinrichtung
- 32
- Längsachse
- 34
- Triebwelle
- 36
- Schrägscheibe
- 38
- Zylindertrommel
- 40
- Zylinderbohrung
- 42
- Arbeitskolben
- 44
- Steuerscheibe
- 46
- Arbeitsraum
- 48
- Schwenkwiege
- 50
- Kugelkopf
- 52
- Endabschnitt
- 54
- Durchgangsausnehmung
- 56
- Gleitschuh
- 58
- Gehäuseteil
- 60
- Gehäusedeckel
- 62
- Gehäuseinnenraum
- 68
- Kolbenboden
- 70
- Durchgangsausnehmung
- 74
- Kolbenfläche
- 76
- Anschlag
- 78
- Durchgangsausnehmung
- 80
- Durchgangsausnehmung
- 82
- Nut
- 83
- Anschlag
- 84
- Außenmantelfläche
- L, L1
- Leckageanschluss
- S
- Niederdruckanschluss
- B
- Arbeitsanschluss
- R, RE
- Regleranschluss
- T
- Druckmittelsenke
- Q
- Druckmittelvolumenstrom
- p
- Betriebsdruck
- α
- Schwenkwinkel
- α0
- vorbestimmter Schwenkwinkel
- αmax
- maximaler Schwenkwinkel
- αmin
- minimaler Schwenkwinkel
- Iα
- vorbestimmtes Schwenkwinkelintervall
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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