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Hydraulische Axialkolbenmaschine mit dreheinstellbarer Steuerscheibe
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Axialkolbenmaschine, deren zur
treibenden bzw. getriebenen Welle geneigte rotierende Zylindertrommel mit ihren
stimseitig ausmündenden Anschlußkanälen nacheinander die bogenförmige Flüssigkeitseinlaß-und
-auslaßöffnung einer Steuerscheibe übergleitet, die unter dem Einfluß eines bei
einem überdruck der Hochdruckflüssigkeit ansprechenden Steuerorgans mittels eines
Verstellantriebs in einem bestimmten Winkelbereich dreheinstellbar ist.
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Bei der bekannten Ausführungsform der Gattung besteht der Verstellantrieb
aus einem Verstellmotor irgendeiner Art, der durch das Steuerorgan beeinflußt wird
und auf ein mechanisches Getriebe wirkt. Diese Anordnung ist aufwendig und sperrig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gesamte Anordnung im Gehäuse des Steuerschiebers
mit geringem Mittelaufwand unterzubringen.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der
Verstellantrieb zum Dreheinstellen der Steuerscheibe aus Druckkammem besteht, die
in einem Ringspalt zwischen der Umfangsfläche der Steuerscheibe und einer zu jener
konzentrischen Innenwand ihres Lagerblocks durch je einen von der Lagerblock-
und von der Steuerscheibenseite her radial in den Ringspalt eingreifenden Flügel
begrenzt und über das Steuerorgan entgegen einer an der Steuerscheibe angreifenden
Rückstellkraft mit der Hochdruckflüssigkeit gespeist werden.
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Auf diesem Wege wird eine besonders einfache Bauweise des Verstellantriebs
und der ganzen Maschine erreicht. Es ist weder ein besonderer Verstellmotor noch
ein übertragungsmechanismus erforderlich. Auch entfallen Abdichtungen für die Herausführung
von übertragungsgliedern aus dem die Druckflüssigkeit enthaltenden Raum des Maschinenblocks.
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Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel im Rahmen
der gesamten Axialkolbenmaschine an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt F
i g. 1 eine Ansicht im Längsschnitt, F i g. 2 eine Endansicht, teilweise
im Schnitt, F i g. 3 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 3-3
der
F i g. 1,
F i g. 4 eine Ansicht im Schnitt nach Linie 4-4 der F i
g. 1,
F i g. 5 eine Ansicht im Schnitt nach Linie 5-5
der F ig.
1,
F i g. 6 eine Ansicht im Schnitt nach Linie 6-6
der F ig.
1,
F i g. 7 eine Ansicht im Schnitt nach Linie 7-7
der Fig.
1,
F i g. 8 eine Teilansicht im Schnitt nach Linie 8-8
der Fig.
1,
F i g. 9 eine Ansicht im Schnitt nach Linie 9-9
der F i
g. 4, F i 10 eine Ansicht im Schnitt nach Linie 10-10
der F
i g. 4, F i g. 11 eine Teilansicht im Schnitt nach Linie
11-11
der Fig. 3,
Fig. 12eineTeilansichtimSchnittnachLinie12-12 der
F ig. 3,
Fig. 13 ein Verdrängungsdiagramm, welches das Phasenverhältnis
der Steuerscheibe und der sich in der Zylindertrommel hin- und herbewegenden Kolben
bei in ihrer Stellung für maximale Vedrängung befindlicher Steuerscheibe darstellt,
F i g. 14 ein Verdrängungsdiagramm, ähnlich dem in F i g. 13, wobei
jedoch die Steuerscheibe aus ihrer Stellung maximaler Verdrängung um 45' verdreht
ist, Fig. 15 ein Verdrängungsdiagramm, ähnlich den in F i g. 13 und
14 dargestellten, wobei jedoch die Steuerscheibe aus ihrer Stellung maximaler Verdrängung
um 90' in die Stellung gedreht ist, in der keine Verdrängung erfolgt.
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In F i g. 1 ist eine Axialkolbenmaschine gezeigt, die allgemein
mit 10 bezeichnet ist und ein aus zwei Abschnitten 12 und 14 bestehendes
Gehäuse aufweist, innerhalb welchem eine umlaufende Pumpeinrichtung an sich bekannter
Art mit festem Neigungswipkel und axialem Kolben angeordnet ist und ferner ein Kopfstück
16 besitzt, das am Gehäuseabschnitt 14 angebracht ist, und in der drehbare
Druckmittelverteilungselemente
zur Veränderung der Verdrängung
der Maschine angeordnet sind.
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Der Gehäuseabschnitt12, von dem sich ein Teil teleskopisch in einen
ausgehöhlten Teil13 des Gehäuseabschnitts 14 erstreckt, ist mit Lagern
18 und 20 versehen, durch die eine Hauptantriebswelle 22 gelagert ist, welche
sich aus dem Gehäuseabschnitt 12 heraus erstreckt, wobei ein Lecken an der Welle
durch eine geeignete Dichtung 24 verhindert wird. Die Antriebswelle 22 trägt einen
Antriebsflansch bzw. eine Schubplatte 26, welche eine Anzahl Schubstangenpfannen
28 trägt, an die Schubstangen 30 angelenkt sind, von denen eine gezeigt
ist, und die Kolben 32 tragen, welche an ihren entgegengesetzten Enden mittels
Kugelgelenken angelenkt sind.
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Die Kolben 32 sind in Zylinderbohrungen 34 hin-und herbeweglich,
welche in einer Zylindertrommel 36 vorgesehen sind, die in einen Hohlraum
37 des Gehäuseabschnitts 14 hineinragt und gerinfügig aus dem Hohlraum
37 vorsteht. Die Zylindertrommel ist auf Lagern 39 drehbar, die auf
einer Achse bzw. einem Zylinderlagerzapfen 38 angeordnet sind. Die Zylindertrommel
36 wird synchron mit der Antriebswelle 22 mittels einer Gelenkwelle 40 mit
nicht gezeigten Universalgelenken angetrieben. Jede Zylinderbohrung ist mit einer
eigenen nierenförinigen öffnung 42 versehen, die in F i g. 6 gezeigt ist
und zu einer Steuerventilfläche 43 der Zylindertrommel offen ist.
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Die dargestellte Vorrichtung ist mit neun Zylindem und Kolben versehen
und hat daher neun Zylinderöffnungen, die zur Zylindertrommelfläche 43 offen sind.
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Wie sich aus F i g. 1 ergibt, erstreckt sich der linke Endteil
des Gehäuseabschnitts 14 mit einem Winkel zu den übrigen Teilen der Gehäuseabschnitte,
so daß, wenn Kopfstück 16 am Gehäuseabschnitt 14 in der dargestellten Weise
angeordnet ist, die Drehachse der Zylindertrommel 36 mit Bezug auf die Achse
der Schubplatte 26 geneigt ist. Das nachstehend näher beschriebene Kopfstück
16 weist eine Steuerscheibe mit Einlaß- und Auslaßöffnungen auf, gegen welche
die Fläche 43 der Zylindertrommel 36 sich dreht, wobei der relative Neigungswinkel
zwischen der Zylindertrommel und der Schubplatte unverändert bleibt.
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Das in F i g. 1 gezeigte Kopfstück 16 weist einen Lagerblock
44 (F i g. 2 und 3) und eine innere Druckplatte 46 (F i
g. 6 und 7) auf, zwischen welchen eine Abstandsplatte 48 angeordnet
ist, innerhalb welcher sich eine Steuerscheibe 50 befindet (F i
g. 4 und 5).
Der Block, die Abstandsplatte und die Druckplatte der
Anordnung werden durch eine Anzahl Bolzen 52 zusammen- und gegen eine ebene
Anbaufläche am offenen Ende des hohlen Gehäuseabschnitts 14 gehalten, welche Bolzen
sich vom Laggerblock 44 durch die Abstandsplatte und die Innendruckplatte in den
Gehäuseabschnitt 14 erstrecken. Die richtige relative Ausfluchtung zwischen dem
Lagerblock 44, der Abstandsplatte, der Innendruckplatte 46 und dem Gehäuseabschnitt
14 wird durch zwei axial angeordnete Stifte 53 und zwei relativ längere axial
an-Cre , ordnete Stifte 55, wie in F i g. 3, 4 und
5 gezeigt, aufrechterhalten. Die Anordnung der Stifte ist am besten aus F
i g. 8 ersichtlich.
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Im Block 44 sind, wie F i g. 2 zeigt, nach außen führende Einlaß-
und Auslaßöffnungen 54 und 56
vorgesehen, welche Einlaß- und Auslaßkanäle
58
und 60 bilden, die mit getrennten bogenförmigen Einlaß- und Auslaßöffnungen
62 und 64 an ihrem Ende ausgebildet sind und zu einer ebenen Fläche
66 des Blocks 44 offen sind, wie in F i g. 3 gezeigt ist. Im Block
44 ist ferner ein auf Druck ansprechendes Steuerorgan 68 (F i g. 2)
angeordnet, das nachstehend näher beschrieben wird, und das durch einen Zweigkanal
70 mit dem Auslaßkanal 60 der Maschine in Verbindung steht und das
ferner dazu dient, bei einem bestimmten Auslaßdruck die Auslaß- oder Hochdruckseite
der Maschine mit der Steuerscheibe 50 zu deren Betätigung zu verbinden.
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Wie F i g. 4 und 5 zeigen, ist die Abstandsplatte 48
eine Platte mit ebenen Seiten und einer durchgehenden Axialbohrung 72, die
an ihrem einen Ende zu der einen Fläche 74 der Platte offen ist, welche gegen die
Fläche 66 des Blocks 44 anlie und die gt an ihrem anderen Ende zur Fläche
76 der Platte offen ist, welche gegen eine Fläche 78 der Innendruckplatte
46 anliegt. Dichtungsringe 79 und 81 dienen zur einwandfreien Abdichtung
zwischen dem Block und der Abstandsplatte sowie zwischen der Abstandsplatte und
der Druckplatte, während ein Dichtungsring 83 zur Abdichtung zwischen dem
Gehäuseabschnitt 14 und der Druckplatte 46 vorgesehen ist.
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Die Steuerscheibe 50 ist drehbar innerhalb der Abstandsplattenbohrung
72 auf der Zylindertrommelwelle bzw. auf dem Lagerzapfen 38 angeordnet,
wobei in der Steuerscheibe 50 eine durchgehende Axialbohrung 80 vorgesehen
ist, durch welche sich der Lagerzapfen 38, der im Block 44 innerhalb einer
Buchse 85 gelagert ist, in die Zylindertrommel 36 erstreckt. Die Zylindertrommelwelle
bzw. der Lagerzapfen 38 hat daher zwei Aufgaben, d. h. er dient einmal
als Lagerzapfen zur drehbaren Lagerung der Steuerscheibe 50 und ferner als
Lagerzapfen für die Lager 39, auf denen sich die Zylindertrommel dreht. Ferner
ist der Lagerzapfen 38 mit nachstehend näher beschriebenen Zylindertrommel-Abhebebegrenzungsmittel
versehen.
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Da der Durchmesser der Steuerscheibe 50 kleiner ist als der
Durchmesser der Abstandsplattenbohrung 72, besteht ein Spielraum
82 zwischen dem Umfang der Steuerscheibe 50, der mit 84 bezeichnet
ist, und der Abstandsplattenbohrung 72, welcher Spielraum nachstehend als
Druckkammer bezeichnet wird. Die Abstandsplattenbohrung 72 bildet eine Laufbahn
für die äußeren Enden von zwei Flügeln 86 und 87, die einen Abstand
von 1800 voneinander haben und in im wesentlichen radialen Schlitzen
88 und 89 angeordnet sind, welche in der Steuerscheibe 50 vorgesehen
sind, während die Außenumfangsfläche 84 der Steuerscheibe 50 eine Laufbahn
für zwei Flügel 90
und 91 bildet, die in Abstand von 180' voneinander
angeordnet sind und sich in im wesentlichen radialen Schlitzen 92 und
93 befinden, welche in der Ab-
standsplatte 48 vorgesehen sind (F i
g. 4, 5 und 6).
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Die Flügel 86 und 87 sind elastisch in Auflage auf der
Flügelbahn 72 der Abstandsplattenbohrung vorbelastet und die Abstandsplattenflügel
90 und 91 in Auflage auf der Umfangsfläche 84 der Steuerscheibe
50, für welchen Zweck gesonderte Blattfedern vorgesehen sind, die alle mit
94 bezeichnet sind, wobei die Flügei mit Aussparungen 96 für die Federn ausgebildet
sind, wie sich aus F i g. 9 ergibt. Außerdem weist, wie in F i
g. 4 und 5 gezeigt, jeder Flügelschlitz einen zugeordneten winkeligen
Kanal auf, der
dazu dient, die Hochdruckteile der Druckkammer
82
mit den inneren Enden der Flügel zu verbinden, so daß der Strömungsmitteldruck
die Abstandsplattenflügel nach außen gegen den Außenumfang 84 der Steuerscheibe
50 drückt und die äußeren Enden der Flügel in Auflage auf der Abstandsplattenbohrung
72. Die winkeligen Kanäle der Flügelschlitze in der Abstandsplatte 48 sind
mit 98 bezeichnet, während die winkeligen Kanäle der Flügelschlitze in der
drehbaren Ventilplatte 50 mit 100 bezeichnet sind.
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Das Druckmittel aus dem Auslaßkanal 60 wird zur Druckkammer
82 unter der Steuerung des Steuerorgans 68 zur Drehung der Steuerscheibe
50 sowie zu den inneren Enden der Flügel geleitet, um diese nach außen in
Anlage an ihren jeweiligen Flügelbahnen in der folgenden Weise zu drücken. Wenn
das Steuerorgan 68 nach links gedrückt wird, wird der Druckkanal
70, der mit dem Auslaßkanal 60 verbunden ist, mit einem Druckzufuhrkanal
102 verbunden (der in F i g. 2 mit gestrichelten Linien gezeichnet ist),
welch letzterer von einer Längsbohrung 104 ausgeht. Das Druckmittel aus der Austrittsseite
der Maschine, das aus dem Kanal 70 zur Bohrung 104 un zum Kanal 102 geleitet
wird, wird dann durch Druckzufuhr-Anzweigquerkanäle 106 und 108 (F
i g. 2 und 3) zur Druckkammer 82 an diametral entgegengesetzten
Eintrittsstellen geleitet, wobei sich jede Eintrittsstelle zwischen einem nicht
drehbaren Flügel und einem mit der Steuerscheibe frei drehbaren Hügel befindet.
Die Flügel sind in F i g. 3 zur Darstellung ihres Lageverhältnisses mit strichpunktierten
Linien gezeichnet.
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Die Steuerscheibe 50 ist in das öffnungsphasenverhältnis für
maximale Verdrängung, das in F i g. 4 und 5 gezeigt ist, durch eine"Torsionsfeder
110
(Fig. 1) belastet, die in kreisförmigen Ausnehmungen oder Nuten
gewickelt oder angeordnet ist, von denen sich eine in der Steuerscheibe
50 befindet und mit 112 bezeichnet ist, und die andere, welche mit 114 bezeichnet
ist, im Lagerblock 44 vorgesehen ist. Die entgegengesetzten Enden der Torsionsfeder
110
sind in Verankerungsbohrungen im Lagerblock und in der Steuerscheibe eingebettet,
wie mit gestrichelten Linien in F i g. 3 und 4 gezeigt und durch die Bezugsziffern
116 und 118 angegeben.
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Das von der Austrittsseite der Maschine zur Druckkammer
82 geleitete Druckmittel beaufschlagt die feststehenden Flügel und die mit
der Steuerscheibe frei drehbaren Flügel, wobei bei einem eingeregelten Druck, der
durch den Widerstand der Torsionsfeder 110 bestimmt wird, eine resultierende
Kraft erzeugt wird, durch die die Steuerscheibe 50 in eine neue Lage gedreht
wird. Wenn der Flüssigkeitsdruck zunimmt, dreht sich die Steuerscheibe in neue Stellungen
zur Herabsetzung der Verdrängung der Pumpe bis zu 90' der Steuerscheibendrehung,
welches die Stellung ist, bei welcher keine Verdrängung erfolgt. Wenn der Druck
abnimmt, dreht die Torsionsfeder die Steuerscheibe für eine Zunahme der Verdrängung
zurück.
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Bei der dargestellten Maschine wird zur Verringerung der Verdrängung
die Steuerscheibe 50 in der gleichen Richtung wie die Zylindertrommel gedreht,
d. h. gesehen in F i g. 5 im Uhrzeigersinn und gesehen in F i
g. 4 im Gegenzeigersinn. Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß, wenn sich
die Steuerscheibe 50 dreht, die Flügelzwischenräume in der Druckkammer
82
zwischen den Flügeln 86 und 91 und zwischen den Flügeln
87 und 90 sich verengen. Das aus dem sich verengendenFlügelzwischenräumen
verdrängteDruckmittel wird in das Innere des Gehäuseabschnitts 14, nämlich in den
hohlen Teil 37 desselben, verdrängt, in welchem sich die Zylindertrommel
dreht, für welchen Zweck zwei diametral angeordnete öffnungen 119 und 121
vorgesehen sind, die sich vom Umfang der Steuerscheibe 50 zur Ausnehmung
oder Nut 112 erstrecken, in welcher die Torsionsfeder angeordnet ist, und von dieser
über eine Anzahl Bohrungen 123
in kreisförmiger Anordnung, welche sich vom
Grund der Nut 112 zu der der Druckplatte 46 benachbarten Steuerscheibenfläche erstrecken.
Die Druckplatte 46 ist mit einer mittigen Axialbohrung 125 versehen, in welche
sich das äußere Ende der Zylindertrommel zur Drehung gegen die Steuerscheibenfläche
76 erstreckt, wobei der Durchmesser der Bohrung 125
größer ist als
der Durchmesser der Zylindertrommel, so daß ein Raum oder eine Kammer
127 zwischen dem Umfang der Zylindertrommel und der Bohrung 125 vorhanden
ist, mit welcher die zur Steuerscheibenfläche 76 offenen Bohrungen
123 ausgefluchtet sind und welche zum Innem des Gehäuses offen ist.
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Im Gehäuseabschnitt 14 ist eine Ablaufleitung 129
vorgesehen,
welche vom Innem des Gehäuses nach außen führt und welche in der üblichen Weise
mit einer Druckmittelquelle zurückverbunden werden kann. Bei besonderen Anwendungsformen
und in den Fällen, in welchen es beschränkte Raumverhältnisse zweckmäßig machen,
einen äußeren Ablauf zu verwenden, kann die Ablaufleitung 129 mit einem Stopfen
versehen werden. Das Innere des Gehäuses ist in diesem Fall zur Eintrittsseite der
Vorrichtung zurückverbunden und wird ferner auf einem geregelten Druck gehalten,
der über dem Eintrittsdruck liegt, für welchen Zweck ein Ablauf- und Gehäusedruckregelventil
131 vorgesehen ist, das in einer Stufenbohrung 133 des Lagerblocks
44, wie in F i g. 11 gezeigt, verschiebbar ist. Das obere Ende der Bohrung
133 ist zur Torsionsfederkammer 114 offen, die mit dem Inneren des Gehäuses
verbunden ist, und das Ventil 131 ist durch eine Feder 135
elastisch
in die gezeigte Schließstellung belastet. In der gezeigten Stellung des Ventils
ist das obere Ende der Bohrung 133 und damit das Innere des Gehäuses von
einer Verbindung mit einem winkligen Kanal 137
abgeschlossen, der mit der
Bohrung 133 unterhalb des Kolbens verbunden ist und der unmittelbar zum Einlaßkanal
58 im Lagerblock führt. Ein Stopfen 139 verschließt das untere Ende
der Bohrung 133
und hält die Feder 135 in Anlage gegen die Unterseite
des Ventils 131. Das Ventil 131 ist daher an seiner Unterseite dem
Eintrittsdruck und an seiner Oberseite dem Gehäusedruck ausgesetzt. Wenn der Gehäusedruck
den Eintrittsdruck um einen Betrag überschreitet, der durch die Belastung durch
die Feder 135 bestimmt wird, wird das Ventil 131 nach unten gedrückt,
so daß das Innere des Gehäuses mit dem Eintrittskanal 58 über die Torsionsfederkammer
114, die Bohrung 133 und den Winkelkanal 137
verbunden wird. Selbst
wenn das Gehäuse nach außen abgeleitet ist, kann das Ventil 131 als Sicherheitsvorrichtung
für den Fall verwendet werden, daß die äußere Ableitung aus irgendeinem Grunde nicht
einwandfrei arbeitet.
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Zur Ableitung leckenden Druckmittels am Mittelteil der Steuerscheibe
um die Zylindertrommelwelle
bzw. den Lagerzapfen 38 herum
zum Inneren des Gehäuses sind eine Anzahl Axialbohrungen 141 in kreisförmiger Anordnung
unmittelbar benachbart der mittigen Bohrung der Steuerscheibe vorgesehen, durch
welche sich der Lagerzapfen 38 erstreckt und welche sich mit einer Aussenkung
143 der Steuerscheibe überdeckt, welche Aussenkung durch eine Anzahl Winkelkanäle
145 mit der Nut 112 der Steuerscheibe verbunden ist, in der ein Teil der Torsionsfeder
angeordnet ist. Wie erwähnt, ist die Nut oder Torsionsfederkammer 112 mit dem Innern
des Gehäuseabschnitts 14 verbunden.
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Zum Zweck der anfänglichen Einstellung der Steuerscheibe
50 in die Stellung für volle Verdrän-Gun- und ferner zur Begrenzung der Drehung
der Steuerscheibe auf 90' ist diese so ausgespaM daß zwei diametral entgegengesetzte,
sich bogenförmig ersireckende Schlit zel20 und 122 (Fig. 5 und
6) vorhanden sind, in die sich getrennt die überstehenden Enden von zwei
Begrenzungsstiften 124 und 126 erstrecken, die in Bohrungen 128 und
130 in der Druckplatte 46 (F i 6 und 10) angeordnet sind. Der
Stift 124 liegt, gesehen in F i g. 5, an der einen Endwand des Schlitzes
120 an, während der Stift 126 an der einen Endwand des Schlitzes 122 anliegt,
um die Steuerscheibe 50 anfänglich in eine elastisch belastete Stellung für
volle Verdrängung einzustellen. Wenn Druckmittel zur Druckkammer 82 geleitet
wird und ausreichender Steuerdruck vorhanden ist, wird der Widerstand der Torsionsfeder
110 überwunden und die Steuerscheibe im Gegenzeigersinn, gesehen in F i
g. 4, gedreht. Die Schlitze 120 und 122 sind in ihrer Länge so bemessen,
daß, wenn die Steuerscheibe in eine Stellung gedreht wird, in der der Stift 124
an der entgegengesetzten Endwand des Schlitzes 120 anliegt und der Stift
126 an der entgegengesetzten Endwand des Schlitzes 122, die Steuerscheibe
50 um 90' gedreht worden ist.
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Was die öffnungen der Steuerscheibe 50 und deren Wechselbeziehung
mit den Block-öffnungen und den 27,ylindertrommelöffnungen betrifft, sind zwei entgegengesetzte
bogenförmige öffnungen vorgesehen, und zwar eine Eintrittsöffnung 132 und
eine Austrittsöffnung 134 in der Steuerscheibe 50, die sich in Achsrichtung
durch diese von deren einen Fläche, welche dichtend gegen die Steuerscheibenfläche
136
anliegt, zu deren entgegengesetzten Fläche 138 erstrecken, welche
dichtend gegen die umlaufende Zylindertrommelfläche 43 anliegt. Wie in F i
g. 5 gezeigt, sind die Einlaßöffnung 132 und die Auslaßöffnung 134
auf der der Zylindertrommel zugekehrten Seite 138 mit Einbuchtungen 140 und
142 versehen.
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In F i g. 3 und 4 befinden sich in den gezeigten relativen
Stellungen des Lagerblocks und der Steuerscheibe die Einlaßöffnung 62 an
der Fläche 66 des Blocks 44 in überdeckung mit dem unteren Teil der Einlaßöffnung
132 in der Fläche 136 der Steuerscheibe 50 und übergreift die
Einlaßöffnung 132. Die Auslaßöffnung 64 in der Fläche 66 des 'Bilocks
44 befindet sich in Überdeckung mit dem oberen Teil der Auslaßöffnung 134 in der
Steuerscheibenfläche 136. Hierbei ist zu erwähnen, daß die Einlaß- und Auslaßöffnungen
62 und 64 im Block 44 in ihrer bogenförmigen Länge viel kürzer sind als die
Einlaß- und Auslaßöffnung 132 und 134 der Steuerscheibe 50. Die Einlaß-
und Auslaßöffnung 62 und 64 können in ihrer bogenförmigen Länge relativ zur
Länge der Einlaß- und Auslaßöffnung 132 und 134 der Steuerscheibe
50 so bemessen werden, daß eine Drehung der Steuerscheibe um 90' immer
noch eine vollständige Überdeckung der Blockeinlaß- und Auslaßöffnung mit der benachbart
zugeordneten Ein- und Auslaßöffnung der Steuerscheibe ergibt.
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Zur leichteren Verständlichkeit der Arbeitsweise der Maschine sind
die Zylinderöffnungen 42 der Zylindertrommel 36, wie in F i g. 6 gezeigt,
zusätzlich mit den Ziffern 1 bis 9 versehen, die zur Bezeichnung jedes
der Kolben innerhalb der Zylinderbohrungen der Zylindertrommel hinsichtlich ihrer
Hubstellung relativ zu den benachbarten Ein- und Auslaßöffnungen der Steuerscheibe
dienen, wobei an-(Yenommen ist, daß sich die Zylindertrommel der in F i
g. 6 gezeigten Stellung im Stillstand befindet. Es wird ferner auf die Strömungsverdrängungsdia,gramme
der F i g. 14, 15 und 16 verwiesen, welche das öffnungsphasenverhältnis
der Steuerscheibe 50 und der Zylindertrommel 36 in verschiedenen Stellungen
der Steuerscheibe darstellen.
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Jeder Kolben 32 der Zylindertrommel 36 leitet einen
Saughub ein, wenn sich die ihm zugeordnete Zylinderöffnung 12 in einer in F i
g. 6 durch die Ziffer 1 bezeichneten Stellung befindet und beendet
einen Saughub in einer mit der Ziffer 4 bezeichneten Stellun ' - der Zylinderöfinung.
Ferner beginnt jeder Kolben eiinen Förderhub, wenn sich eine Zylinderöffnung in
der durcla die Ziffer 5 bezeichneten Stellun- befindet und beendet einen
Förderhub in einer durch die Ziffer 8 gekennzeichneten Stellung der Zyllnderöffnung.
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Daher bofinden sich in der gezeigten Stellung der Steuerscheibe
50 für maximale Verdrängung die Kolben innerhalb der Zylindertrommelbohrungen
mit zugeordneten Zylinderöffnungen 42, welche sich in den durch die Ziffern
1 bis 4 bezeichneten Stellungen befinden, auf ihrem Saughub, und während
des ganzen Saughubs steht jeder der Kolben mit der Einlaßöffnung 132 Über
jede der ihnen zugeordneten Zylinderöffnungen 42 in Verbindung. Die Kolben, welche
den Zylinderöffnungen in den durch die Ziffern 5
bis 8 gekennzeichneten
Stellungen zugeordnet sind, befinden sich auf ihrem Förderhub und stehen während
ihres gesamten Förderhubs mit der Auslaßöffnung 134 über jede der ihnen zugeordneten
Zylinderöffnunaen 42 in Verbindung. Der Kolben an der mit der Ziffer 9 bezeichneten
Stellung befindet sich im oberen Totpunkt seines Hubs, der in der Stelluna maximaler
Verdrängung der Steuerscheibe sich zwischen der Auslaß- und Einlaßöffnung beim übergang
von einem Förderhub zu einem Saughub befindet. Wenn die Zylindertrommel
36 aus der in F i g. 6 gezeigten Stellung geringfügig im Gegenzei-Z,
C C
gersinn gedreht wird, befindet sich der mit 4 bezeichnete Kolben in der
Stellung maximaler Verdrän-"ung 0 der Steuerscheibe am unteren Totpunkt seines
Hubs und in der übergangsstellung von seinem Saughub zu seinem Förderhub, weiche
zwischen der Steuerscheibeneinlaß- und -auslaßöffnung liegt.
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Zum besseren Verständnis des Phasenverhältnisses der Steuerscheibeneinlaß
und -auslaßöffnung 132 und 134 zu den Hüben der den Zylinderöffnungen 42
zugeordneten, mit 1 bis 9 bezifferten Kolben wird auf F i
g. 13 verwiesen, in welcher das Verdrängungsdiagramm die Kolben
1 bis 4 bei einem Saughub in Verbindung mit der Einlaßöffnung 132
zeigt, die Kolben 5 bis 8 bei einem Förderhub in Verbindung
mit
der Auslaßöffnung 134 und den Kolben 9 in der oberen Totpunktstellung zwischen
der Einlaß- und Auslaßöffnung.
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Es sei nun Bezug auf das Strömungsverdrängungsdiagramm der F i
g. 14 genommen, bei dem die Steuerscheibe aus der Stellung maximaler Verdrängung
um 451 gedreht ist, der Kolben 1 einen Sanghub in Verbindung mit der Auslaßöffnung
134 beginnt und die Kolben 2, 3 und 4 sich bei einem Saughub in Verbindung
mit der Einlaßöffnung 132 befinden, während der Kolben 5 bei einem
Förderhub mit der Einlaßöffnung 132 in Verbindung steht und die Kolben
6 bis 9 sich auf einem Förderhub befinden und mit der Auslaßöffnung
134 in Verbindung stehen. Wenn die Steuerscheibe weitergedreht wird, steht jeder
Kolben bei einem Förderhub über einen größeren Teil seines Hubs mit der Einlaß-
oder Saugöffnung 132 in Verbindung und in gleicher Weise während eines größeren
Teils seines Saughubs mit der Auslaß- oder Förderöffnung 1,34.
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Wenn die Steuerscheibe 50 um 90' gedreht worden ist,
bewegen sich diejenigen Kolben, welche sich am Übergang von einem Druckhub zu einem
Saughub befinden, an einem Übergang von einem Saughub zu einem Druckhub an der Mitte
der Einlaß-und Auslaßöffnung 132 und 134 vorbei. Bei dem Strömungsverdrängungsdiagramm
der F i g. 15 befinden sich die Kolben 1 und 2 auf einem Saughub und
sind in Verbindung mit der Förderöffnung 134 dargestellt, während die Kolben
5 und 6 sich auf einem Förderhub befinden und in Verbindung mit der
Eingaßöffnung 132 dargestellt sind. In der letzterwähnten Stellung der Steuerscheibe
50 befinden sich von der Gesamtzahl der Kolben, die mit der Steuerscheibeneinlaßöffnung
über die ihnen zugeordneten Zylinderöffnungen in Verbindung stehen, die eine Hälfte
auf einem Förderhub, während die andere Hälfte sich auf einem Saughub befindet.
Das gleiche gilt für die Gesamtzahl der Kolben, die mit der Steuerscheibenauslaßöffnung
in Verbindung stehen. In dieser Stellung der Steuerscheibe hat die Pumpe keine Verdrängung.
Jeder Kolben steht zu Beginn seines Saughubs mit der Auslaß- oder Förderöffnung
134 in Verbindung und steht am Ende seines Saughubs mit der Einlaßöffnung
132 in Verbindung. Jeder Kolben beginnt seinen Förderhub, während sich die
ihm zugeordnete Zylinderöffnung in Verbindung mit der Einlaßöffnung 132 befindet
und beendet seinen Förderhub, während er mit der Auslaßöffnung 134 in Verbindung
steht.
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Bei der dargestellten Maschine beginnt die Verdrängung bei einer geringen
Drehung der Steuerscheibe 50 abzunehmen, wobei sich die Vedrängung annähernd
mit dem Kosinus des Drehungswinkels verändert. Daher beträgt für jede Raumeinheit
der Verdrängung nach einer Drehung von 22,51 der Ventilplatte aus der Stellung
maximaler Verdrängung, die Verdrängung 0,924 Raumeinheiten, bei 45' 0,707
Raumeinheiten, bei 60' 0,500 Raumeinheiten, bei 671 0,382 Raumeinheiten
und bei 90'
0 Raumeinheiten.
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Wenn ein bestimmter Auslaßdruck erreicht und das Steuerorgan so betätigt
wird, daß es einen gesteuerten Druck zur Druckkammer der Steuerscheibe leitet, ist
es wichtig, daß ein Lecken aus derDruckkammer soweit wie möglich verhindert wird,
um eine einwandfreie Betätigung der Steuerscheibe und innerhalb eines Druckbereichs
für eine genaue Steuerung derselben sicherzustellen. Dies geschieht dadurch, wie
in F i g. 1, 7 und 10 gezeigt, daß eine Aussparung und eine Nut in
der Druckplatte vorgesehen werden, die mit 169 und 170 bezeichnet
sind, so daß eine flache Leiste oder Schulter 171 gebildet wird, wobei die
Aussparung in der Seite 172 der Platte 46 benachbart der ebenen Anbaufläche
am offenen Ende des Gehäuseabschnitts 14, welche mit 173 bezeichnet ist,
vorgesehen ist. Die Platte 46 kann aus Stahl sein, und eine dünne ebene Stahlscheibe
174 ist mit der Schulter 171 hartverlötet, welche mit der Nut 170
eine Innenkammer 175 bildet, deren eine Wand die Innenfläche der dünnen Stahlscheibe
174 ist, welche als Deckel für die Kammer 175 wirkt. Die Scheibe 174 weist
eine mittige Bohrung 176 entsprechend der mittigen durchgehenden Bohrung
125 der Druckplatte auf. Ferner erstreckt sich ein ringförmiger Schlitz
177 vollständig durch die Scheibe und bildet zwei Lippen 179 und
181, deren Innenflächen dem Druck innerhalb der Kammer 175 ausgesetzt
sind, um sie nach außen in Anlage gegen die anschließende ebene Fläche
173 des Gehäuseabschnitts 14 zu verkeilen.
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Der Druck wird aus der Druckkammer 82 der Steuerscheibe
50 auf die Innenkammer 175 über eine Anzahl Axialbohrungen
183 übertragen, welche mit der Druckkammer 82 der Steuerscheibe ausgefluchtet
sind und sich durch die Druckplatte 46 zur Kammer 175 erstrecken. Der gesteuerte
Arbeitsdruck in der Kammer 175, der auf die Innenfläche der Lippen
179 und 181 der Scheibe 174 ausgeübt wird, drückt diese nach außen
und erzeugt eine Keildichtung zwischen der Fläche 172 der Druckplatte 46
und der Endfläche 173 des Gehäuseabschnitts 14. Wenn die Lippen
179 und 181 der Scheibe 174 nach außen in Anlage an der Gehäusefläche
173 gedrückt werden, wird die Druckplatte nach innen gedrückt, so daß sie
eine einwandfreie Dichtung zwischen den einander unmittelbar benachbarten Flächen
76 und 78
der Abstandsplatte 48 und der Druckplatte 46 bewirkt. Außerdem
werden infolge der erzeugten Rückwirkungskräfte die Abstandsplatte und der Lagerblock
gegeneinandergedrückt, um zu verhindern, daß ein nachteiliges Leckspiel sich zwischen
der Blockfläche 66 und der Abstandsplattenfläche 74 öffnet oder erweitert.
Die druckbetätigte Keil- oder Lippendichtungsanordnung ergibt daher eine wirksame
Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der Druckplatte, um ein Steuerdrucklecken zu
verhindern. Ferner besteht bei der beschriebenen Anordnung der Vorteil, daß diese
dazu beiträgt, zu verhindern, daß Leckpfade sich zwischen den einander gegenüberliegenden
Seiten der Druckplatte und der Abstandsplatte und zwischen der Lagerblockendfläche
66 und der benachbarten Abstandsplattenfläche 74 öffnen.
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Es sei nun auf das allgemein mit 68 bezeichnete Steuerorgan
Bezug genommen. Innerhalb der Längsbohrung 104 des Lagerblocks 44 ist eine Hülse
178
angeordnet, die gegen eine Stufe der Bohrung durch einen Schraubverschlußstopfen
180 gehalten wird. In einer Bohrung 184 der Hülse 178 ist ein Kolbenschieber
182 angeordnet, der in gezeigter Stellung durch eine Feder 186 belastet
ist, welche zwischen Haltegliedern 188 und 190 angeordnet ist. Die
Feder 186 und das Halteglied 190 sind in dem hohlen Ab-
schnitt
eines mit einem Gewinde versehenen Verschluß- und Federverstellgliedes
192 angeordnet, welches das entgegengesetzte Ende der Bohrung 104
verschließt.
Der Kolbenschieber 182 ist mit zwei Nuten 194 und 196 versehen. In
der gezeigten Stellung des Schiebers 182 ist die Verbindung zwischen einem
Druckzufuhrkanal 198 der Hülse, welcher ständig mit dem Druckkanal
70 des Lagerblocks in Verbindung steht, und einem Zufuhrkanal 200 geschlossen,
der ständig mit dem Druckkanal 102 in Verbindung steht.
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Wenn der Kolbenschieber 182 auf Grund einer Zunahme des Austrittsdrucks
nach links verschoben wird, der größer ist als der Widerstand der Feder
186, verbindet die Nut 194 den Hülsenkanal 198 mit dein Hülsenkanal
200 und wird Druckmittel von der Austrittsseite der Pumpe über den Kanal 102 und
Querkanäle 106 und 108 zur Druckkammer 82 der Steuerscheibe
50 geleitet. Der Druck, bei welchem die Steuerscheibe 50 gedreht wird,
hängt von dem Widerstand der Torsionsfeder 110 ab, wobei ein Druckabfall
vom Austrittsdruck im Kanal 70 des Lagerblocks auf einen gewünschten Verstelldruck
in der Druckkammer über den Mittelsteg des Kolbenschiebers stattfindet.
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In der gezeigten Neutralstellung des Kolbenschiebers ist die Druckkammer
82 der Steuerscheibe 50
mit dem Inneren des Gehäuses über den Hülsenkanal
200 verbunden; ein Hülsenkanal 202 ist mit dem Kanal 200 über die Kolbenschiebernut
196 verbunden, und ein Kanal 204, welcher zum Inneren des Gehäuses führt,
ist mit der Kolbenschieberbohrung 184 verbunden. Die Druckmittelverdrängung aus
der Kammer, in der die Feder 186 angeordnet ist, erfolgt um das Halteglied
186 herum über einen kurzen Hülsenkanal 206 zu dem Hülsenkanal 202
und von hier zum Inneren des Gehäuses über die Kolbenschieberbohrung 184 und den
Kanal 204.