DE2513549B2

DE2513549B2 - Axialkolbenmaschine mit einer schwenkbaren, umlaufenden zylindertrommel

Info

Publication number: DE2513549B2
Application number: DE19752513549
Authority: DE
Inventors: Ludwig 7917 Vohnngen Wagenseil
Original assignee: Hydromatik Gmbh, 7900 Ulm
Priority date: 1975-03-26
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1977-09-08
Also published as: DE2513549A1; JPS51120405A; US4033238A; DE2513549C3

Description

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Die Erfindung bezient sich auf eine Axialkolbenmaichine mit einer schwenkbaren, umlaufenden Zylindertrommel und einer in einem Gehäuse ortsfest gelagerten, antriebsverbundenen Triebscheibe, an welcher die in Zylinderbohrungen der Trommel beweglichen KoI-ben über Kugelgelenke angelenkt sind, und einem Steuerspiegelkörper mit Steuernieren, die Ausmündungen der Zylinderbohrungen zugewandt sind, wobei der Steuerspiegelkörper zwecks Hubverstellung der Pumpe durch eine Stelleinrichtung verschwenkbar ist und dessen dem Steuerspiegel abgekehrte zylinderflächenförmige Rückseite sich an einer entsprechend geformten Führungsfläche des Gehäuses abstützt, die mit Ansaug- bzw. Druckkanälen für das Druckmedium verbundene öffnungen aufweist, welche in allen Schwenkstellungen des Steuerspiegelkörpers über Kanäle mit den Steuernieren in Verbindung stehen, sowie mit einem an der Triebscheibe gelagerten, die Zylindertrommel zentrierenden Mittelzapfen, der in einer zentralen Bohrung der Zylindertrommel geführt und über eine zwischenliegende Druckfeder gegen die Zylindertrommel abgestützt ist.

Eine derartige Maschine ist beispielsweise aus der DT-OS 23 13 575 bekanntgeworden. Derartige Axialkolbenmaschinen sind besonders für kleinbauende geschlossene Getriebe geeignet und zeichnen sich durch einen geräusch- und erschütterungsarmen Gang auch bei hohen Drücken und Drehzahlen aus. Dem möglichen Schwenkwinkel de." Zylindertrommel gegenüber der Achse der Triebwelle zur Hubverstellung der Pumpe sind jedoch Grenzen gesetzt, da die in der Führungsfläche für den Steuerspiegelkörper angeordneten öffnungen, die mit den Ansaug- bzw. Druckkanälen der Pumpe verbunden sind, über den gesamten Schwenkbereich des Steuer Spiegelkörpers mit den Kanälen im Steuerspiegtlkörper, die mit den Steuernieren in Verbindung stehen, fluchten müssen und gleichzeitig in allen Schwenkstellungen des SteuerspiegelVörpers gegen den Innenraum des Maschinengehäuses durch den Steuerspiegelkörper abgedichtet werden müssen.

Zwar könnte der Steuerspiegelkörper vergrößert werden, um das Abdecken über einen größeren Schwenkbereich zu erreichen, jedoch steht einer Vergrößerung der Durchtrittsöffnungen an der Rückseite des Steuerspiegelkörpers entgegen, daß die auf der Führungsfläche zugewandten Rückseite des Steuerspiegelkörpers wirkenden Druckkräfte nicht größer werden dürfen als die Kräfte, die den Steuerspiegelkörper in Anlage an die Führungsfläche halten. Diese Kräfte werden von den Kolben über die Zylindertrommel auf den Steuerspiegel, d. h. auf die Vorderseite des Steuerspiegelkörpers, ausgeübt und verhindern zusammen mit den geringen Kräften, die durch die zwischen Mittelzapfen und Zylindertrommel wirkende Druckfeder ausgeübt werden, ein Abheben des Steuerspiegelkörpers von der Führungsfläche.

Bei der aus der DT-AS 10 17 468 bekanntgewordenen Konstruktion werden die auf den Steuerspiegelkörper wirkenden Abhebkräfte mit Hilfe von den Steuerspiegelkörper in der Führungsbahn niederhaltenden Rollen kompensiert. Dies ist baulich ein sehr großer Aufwand und führt zur Gefahr des Verklemmens des Steuerspiegelkörpers insbesondere bei größeren Schwenkwinkeln.

Das Problem der Vergrößerung des Schwenkwinkels bei derartigen Maschinen ist in der DT-OS 20 03 851 behandelt. Dort ist zur Beherrschung der Abhebkräfte des Steuerspiegelkörpers für die Zylindertrommel eine zusätzliche besondere Abstützung vorgesehen. Um die Durchtrittsöffnungen zwischen Steuerspiegelkörper und Ansaug- bzw. Druckkanal nicht zu groß werden zu lassen und damit die Abhebkräfte zu beherrschen und trotzdem auch bei größeren Schwenkwinkeln die abdichtende Überdeckung zu gewährleisten, ist dort zwischen dem Steuerspiegelkörper und dem Gehäuse bzw. dessen Führungsbahn ein Zwischenelement zwischengeschaltet, durch das sich Zwischenleitungen erstrecken und das über einen entsprechenden kleineren Schwenkwinkel mit der Zylindertrommel mit verschwenkt wird. Diese Konstruktion bedingt einen erheblichen baulichen Aufwand und führt zu zahlreichen weiteren Dichtflächen zwischen gegeneinander beweg-

lichen, hochdruckbeaufschlagten Maschinenteilen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß ohne erheblichen baulichen Aufwand der mögliche Schwenkwinkel der Zylindertrommel vergrößert werden kann. Insbesondere sollen die Durchtrittsöffnungen bzw. Schlitze an der Rückseite des Steuerspiegelkörpers, die in jeder Schwenkstellung mit den öffnungen zum Ansaug- bzw. Druckkanal in der Führur^sfläche fluchten und diese überdecken müssen, vergrößert werden können, ohne daß ein Abheben des Steuerspiegelkörpers von der Führungslläche zu befürchten ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Axialkolbenmaschine der eingangs genannten An vorgeschla- i_S gen, daß die zentrale Bohrung über Verbindungskanäle mit dem druckseitigen Kanal im Steuerspiegelkörper verbunden ist. Dadurch wirkt die zentrale Bohrung zusammen mit dem Mittelzapfen als Druckzylinder, der eine zentrale Anpreßkraft auf die Zylindertrommel und den Steuerspiegelkörper ausübt, und Abhebkräften, die den Steuerspiegelkörper von seiner Führungsfläche abzuheben drohen, entgegenwirkt. Durch diese zusätzliche Kraft wird es möglich, die Durchtrittsöffnungen bzw. Schlitze an der Rückseite des Steuerspiegelkörpers so zu vergrößern, daß auch der Schwenkbereich der Zylindertrommel mit dem Steuerspiegelkörper erweitert wird. Die durch den Erfindungsvorschlag aufgebrachte zusätzliche zentrale Anpreßkraft, die iich über den Mittelzapfen auf dem Triebflansch abstützt und den Steuerspiegelkörper gegen die Führungsfläche drückt, ist stets eine sichere Anlage des Steuerspiegelkörpers auch bei wechselnden Druckseiten, d. h. wechselnder Schwenkrichtung der Zylindertrommel bei einer Reversierpumpe sichergestellt.

Ein weiterer Vorteil des Erfindungsvorschlages besteht darin, daß auch eine Vergrößerung der Steuerquerschnitte am Zylinder- und am zugeordneten Steuerspiegel des Steuerspiegelkörpers (Vergrößerung der Steuernieren) möglich wird, woraus sich bessere technische Daten oder bei gleicher Leistung geringere Strömungsgeschwindigkeiten des Fördermediums und weniger Geräusche ergeben.

Um den durch die zusätzliche zentrale Anpreßkraft erhöhten Reibungskräften zwischen Zylindertrommel und Steuerspiegel entgegenzuwirken, ist in zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß zwischen dem Steuerspiegel und der Steuerfläche der Zylindertrommel achsial-symmetrisch zur Drehachse der Zylindertrommel zumindest ein Druckfeld vorgesehen ist, welches mit den Verbindungskanälen verbunden ist. Eine entsprechende entlastende Wirkung kann anstelle des zusätzlichen Druckfeldes dadurch erzielt werden, daß die Steuernieren im Steuerspiegel vergrößert werden.

Weitere zweckmäßige Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher oeschrieben. Es zeigt

F i g. 1 schematisch im Schnitt eine Axialkolbenmaschine;

Fig.2 eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in

F i g. 3 eine Draufsicht auf den Steuerspiegelkörper, gesehen von der Seite des Steuerspiegels·

Fig.4 eine Schnittansicht des Steuerspiegelkörpers mit Verbindungskanal und

F i g. 5 eine der F i g, 4 entsprechende Schnittansicht einer anderen Ausführungsform.

Die in F i g. 1 dargestellte Axialkolbenmaschine weist eine über Kugellager 1 in einem Gehäuse 2 gelagerte Tnebwelle 3 auf, die eine Triebscheibe 4 trägt. An der Triebscheibe 4 sind über Kugelgelenke 5 die Kolbenstangen 6 von Kolben 7 gelagert Die Kolben 7 bewegen sich in Zylinderräumen 8 einer Zylindertrommel 9, die von der Triebwelle 3 über die Triebscheibe 4 und die Kolben 7 in Drehung versetzt wird. Der Hub der Kolben 7 richtet sich nach dem von der Zylindertrommelachse 10 und der Drehachse 11 der Triebwelle 3 gebildeten Schwenkwinkel. Die Zylindertrommel 9 wird durch einen über eine Kugel 12 an der Triebscheibe 4 gelagerten Mittelzapfen 13 in einer zentralen Bohrung 31 zentriert und stützt sich — im belasteten Zustand der Maschine unter der Wirkung der Öldruckkräfte und im unbelasteten Zustand der Maschine unter der Kraft einer zwischen dem Mittelzapfen 13 und der Zylindertrommel 9 angeordneten Druckfeder 14 — auf einem Steuerspiegelkörper 15 ab, der seinerseits auf einer zylindrischen Führungsfläche 16 des Maschinengehäuseteiles 17 abgestützt ist.

Zur Änderung des Schwenkwinkels greift am Steuerspiegelkörper 15 ein Verstellzapfen 18 an, der mit einer Stellstange 19 verbunden ist, die ihrerseits verschiebbar im Maschinengehäuseteil 17 in einer Bohrung 20 gelagert ist. An der Stellstange 19 greift ein nicht dargestellter Verstellmechanismus an, durch den die Stellstange 19 in Längsrichtung verschoben wird, so daß der Zapfen 18 den Steuerspiegelkörper 15 in der zylindrischen Führungsfläche 16 unter Schwenkung der Zylindertrommel 9 um die Schwenkachse 21 verschiebt.

Wie aus F i g. 2 und 3 näher ersichtlich, sind im Steuerspiegelkörper 15 Zu- und Abflußkanäle 35,36 mit Steuernieren 22, 23 in dem der Zylindertrommel 9 zugewandten Steuerspiegel 37 vorgesehen, die auf der Rückseite des Steuerspiegelkörpers 15 in Schlitze 24,25 übergehen, deren Länge so bemessen sein muß, daß für den gesamten Schwenkbereich der Zylindertrommel 9 die Verbindung zwischen den Steuernieren 22, 23 und den öffnungen 38,39 des Ansaug- bzw. Druckkanals 26, 27 im Gehäuseteil 17 gewährleistet ist.

Die Längen der Schlitze 24, 25, die somit den maximalen Schwenkwinkel der Pumpe bestimmen, sind jedoch durch die in ihnen wirkenden Öldruckkräfte begrenzt, die den Steuerspiegelkörper 15 von seiner Führungsfläche 16 abzuheben bestrebt sind. Um diesem Mangel abzuhelfen, ist erfindungsgemäß die jeweilige Druckseite (Kanäle 26, 35 bzw. 27, 36) der Pumpe mit der zentralen Bohrung 31 für den Mittelzapfen 13 verbunden, deren Beaufschlagung eine den abhebenden Öldruckkräften entgegenwirkende Kraft erzeugt. Die F i g. 2 und 3 zeigen einen Verbindungskanal 28, der den als Druckseite angenommenen Kanal 36 mit einem Druckfeld 29 zwischen Steuerspiegel 37 und Zylindertrommel 9 verbindet, das seinerseits über einen Verbindungskanal 30 mit der die Feder 14 und den Mittelzapfen 13 enthaltenden Bohrung 31 verbunden ist. Diese wirkt dann als Druckzylinder. Selbstverständlich ist es möglich, die Größe und Art des Druckfeldes 29 verschiedenen Erfordernissen anzupassen, z. B. gibt es Fälle, in denen kein zusätzliches Druckfeld 29 notwendig ist, wenn die Druckbeaufschlagung und Schmierung des Steuerspiegels 37 anderweitig, z. B. durch vergrößterte Steuernieren 22. 23 kompensiert wird.

Die Versorgung der Zylinderbohrung 31 bzw. des Druckfeldes 29 bei reversierbaren (nach zwei Seiten

verschwenkbaren) Pumpen kann beispielsweise, wie in F i g. 4 und 5 dargestellt, über Rückschlagventile 32 oder Drosselstellen 33 in einer Verbindungsbohrung 34 erfolgen, so daß die jeweils druckführende Pumpenseite, d. h. Kanal 35 oder 36, mit dem Verbindungskanal 28 verbunden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

5S3SS i3S& Mi 1^.- S3 Ψ. *IS

Claims

Patentansprüche:

1. Axialkolbenmaschine mit einer schwenkbaren, umlaufenden Zylindertrommel und einer in einem Gehäuse ortsfest gelagerten, antriebsverbundenen Triebscheibe, an welcher die in Zylinderbohrungen der Trommel beweglichen Kolben über Kugelgelenke angelenkt sind, und einem Steuerspiegelkörper mit Steuernieren, die Ausmündungen der Zylinderbohrungen zugewandt sind, wobei der Steuerspiegeikörper zwecks Hubverstellung der Pumpe durch eine Stelleinrichtung verschwenkbar ist und dessen dem Steuerspiegel abgekehrte zylinderflächenförmige Rückseite sich an einer entsprechend geformten Führungsfläche des Gehäuses abstützt, die mit Ansaug-bzw. Druckkanälen für das Druckmedium verbundene öffnungen aufweist, welche in allen Schwenkstellungen des Steuerspiegelkörpers über Kanäle mit den Steuernieren in Verbindung stehen, sowie mit einem an der Triebscheibe gelagerten, die Zylindertrommel zentrierenden Mittelzapfen, der in einer zentralen Bohrung der Zylindertrommel geführt und über eine zwischenliegende Druckfeder gegen die Zylindertrommel abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Bohrung (31) über Verbindungskanäle (28, 30) mit dem druckseitigen Kanal (35 oder 36) im Steuerspiegelkörper (15) verbunden ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuerspiegel (37) und der Steuerfläche der Zylindertrommel (9) achsialsymmetrisch zur Drehachse (10) der Zylindertrommel zumindest ein Druckfeld (29) vorgesehen ist, welches mit den Verbindungskanälen (28, 30) J5 verbunden ist.

3. Maschine nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Steuerspiegelkörpers (15) zwischen dem saugseitigen und dem druckseitigen Kanal (35,36) eine mit Drosselstellen (33) versehene Verbindungsbohrung (34) vorgesehen ist und zwischen den Drosselstellen einer der Verbindungskanäle zu der zentralen Bohrung (31) bzw. dem Druckfeld (29) abzweigt.

4. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Steuerspiegelkörpers (15) zwischen dem saugseitigen und dem druckseitigen Kanal (35,36) eine mit Rückschlagventilen (32) versehene Verbindungsbohrung (34) vorgesehen ist und zwischen den Rückschlagventilen einer der Verbindungskanäle zu der zentralen Bohrung (31) bzw. dem Druckfeld (29) abzweigt.