DE2513549C3 - Axialkolbenmaschine mit einer schwenkbaren, umlaufenden Zylindertrommel - Google Patents
Axialkolbenmaschine mit einer schwenkbaren, umlaufenden ZylindertrommelInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolbenmaichine
mit einer schwenkbaren, umlaufenden Zylindertrommel und einer in einem Gehäuse ortsfest gelagerten,
antriebsverbundenen Triebscheibe, an welcher die kl Zylinderbohrungen der Trommel beweglichen Kolben
über Kugelgelenke angelenkt sind, und einem Steuerspiegelkörper mit Steuernieren, die Ausmündunf
en 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
55
60 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 gsgen die
Zylindertrommel abgestützt ist.
Eine derartige Maschine ist beispielsweise aus der DE-OS 23 13 575 bekanntgeworden. Derartige Axialkoibenmaschinen
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 der 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
Steuerspiegelkörpers mit den Kanälen im Steuerspiegelkörper, die mit den Steuernieren in Verbindung
stehen, fluchten müssen und gleichzeitig in allen Schwenkstellungen des Steuerspiegelkörpers gegen den
Inneiiraum 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 DE-AS1017 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 DE-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 Schwenkwinkt:! 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 Führungsfläche fluchten und diese überdecken müssen,
vergrößert werden können, ohne daß ein Abheben des Steuerspiegelkörpers von der Führungsfläche zu befürchten
ist
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Axialkolbenmaschine der eingangs genannten Art vorgeschla-15
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 sich 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 achshl-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 Steuerspiegd vergrößert werden.
Weitere zweckmäßige Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Beispielsweise Ausführungsformen
der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 schematisch im Schnitt eine Axialkolbenmaschine;
Fig.2 eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in
Fig. 1;
F i g. 3 eine Draufsicht auf den Steuerspiegelkörper, gesehen von der Seite des Steuerspiegels; 6j
F i g. 4 eine Schnittansicht des Steuerspiegelkörpers mit Verbindungskanal und
F i g. 5 eine der F i g. 4 entsprechende Schnittansicht einer anderen Ausfühningsform.
Die in F i g. 1 dargestellte Axialkolbenmaschine weist
eine über Kugellager 1 in einem Gehäuse 2 gelagerte Triebwelle 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 Etrehung versetzt wird Der Hub der Kolben 7 richtet sich mach 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 Steuerspiegellkörper 15 ab, der seinerseits auf einer
zylindrischen Führungsfläche 16 des Maschinengehäuseteiles 17 abgestützt ist
Zur Änderung des Schwenkwinkels greift am Steuerspiegel körper 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 Zylindertrom mel 9 um die Schwenkachse 21 verschiebt
Wie aus Fi g. 2 und 3 näher ersichtlich, sind im
Steuerspiegel körper 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 öldruckk>-äfte
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 de:s Steuerspiegels 37 anderweitig, z. B. durch vergrößerte Steuernieren 22, 23 kompensiert
wird.
Die Versorgung der Zylinderbohrung 31 bzw. des Druckfeldes 29 bei reversierbaren (nach zwei Seiten
Sf
ft
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
Claims (4)
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 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, weiche in allen Schwenkstellungen des Steuarspiegelkörpers 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)
verbunden ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 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.
Priority Applications (3)
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