DE3873965T2 - Rotations-hydraulikmaschine. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf Rotationshydralikmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Aus Bequemlichkeitsgründen wird die Erfindung in Verbindung mit einer z. Z. bevorzugten Verkörperung in Form einer "inline" Kolbenpumpe mit variabler Verdrängung beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die Prinzipien der Erfindung auch auf sogenannte Kolbenpumpen mit abgewinkelter Achse sowie auf hydraulische Motoren analoger Struktur angewendet werden können.
• Konventionelle Inline-Kolbenpumpen mit variabler Verdrängung der vorliegenden Art weisen ein Gehäuse auf, in welchem ein Zylinderblock mit einer drehbaren Antriebswelle gekoppelt ist. Der Zylinderblock enthält eine Mehrzahl von Zylinderhohlräumen, die in einer die Wellenachse umgebenden Umfangsanordnung angeordnet sind. Eine entsprechende Mehrzahl von Kolben ist innerhalb der jeweiligen Zylinder in Gleitführung angeordnet. Die Kolben greifen an einem Joch an, welches innerhalb des Pumpengehauses in variabler Weise einstellbar ist, um den Hub oder die Verdrängung der Kolben innerhalb der Zylinder gemeinsam einzustellen. Der Zylinderblock rotiert gegenüber einer Steuerspiegel- oder Ventilplatte mit bogenförmigen nierenförmig gestalteten Einlaß- und Auslaßschlitzen, die in bekannter Weise für phasenmäßig oder zeitlich richtige Verbindung ("Pumpenwinkel") zwischen den Endanschlüssen der Zylinderbohrungen, in denen die Kolben hin- und hergehen, und den Ein- und Auslaßkanälen und Anschlüssen in dem Pumpengehäuse sorgen.
• Die Pumpenwinkelsteuerung der hydraulischen Pumpe durch Positionierung in Umfangsrichtung der Schlitzenden in der Ventilplatte bedeutet auch die Anpassung der Pumpenzylinderdrücke an den Einlaß- und den Auslaßkanaldruck in der Winkelposition, bei welchen der Zylinder die Verbindung über die Schlitze mit den Einlaß- und Auslaßanschlüssen herzustellen beginnt. Daher ist die Pumpenwinkeleinstellung üblicherweise nur für einen Satz von Betriebsbedingungen optimal eingestellt, d.h. eine Kombination des Konstruktions-Einlaß- und Auslaßdruckes, der Pumpengeschwindigkeit, des Fluidstrom, der Fluidtemperatur und der Fluidart. Abweichungen von diesen optimalen oder Konstruktionsbedingungen führt zu Unter- oder Überdruck des Fluids in dem Fluidblock, verursacht hohe Fluidgeschwindigkeiten an den Kanten der Pumpenwinkelsteuerschlitze, bringt Geräusch, Kavitation durch das Fluid, Pumpenverschleiß und Stromschwankungen mit sich, was zu Druckschwankungen und - wellungen führt. Alle diese Effekte sind in gesteuerten hydraulischen Schaltungen unerwünscht.
• In einem hydrostatischen Getriebe mit einer Hydropumpe und einem Hydromotor sind getrennte, Geräusch reduzierende Ventileinrichtungen für die Einlaß- und Auslaßdruckanschlüsse vorgesehen (USA 3 956 969). Der Hochdruckanschluß ist mit einem Zwischenanschluß über einen Kanal verbunden, der eine Drossel und parallel dazu ein Ventil aufweist, deren Steuerkammer mit Hochdruck über eine Drosselbohrung verbunden ist. Eine Feder wirkt gegenüber dem Druck in der Steuerkammer. Die Federkammer ist mit Tank verbunden. Wie es bekannt ist, können Drosselbohrungen durch Schmutz blockiert werden. In einem solchen Fall gelangt der Hochdruck nicht in die Steuerkammer des Schieberkolbens und deshalb gewegt sich der Schieberkolben nicht, wodurch die Anordnung unwirksam wird. Ferner wird darauf hingewiesen, daß eine ähnliche Anordnung mit Drossel und Ventil symmetrisch an der Niederdruckseite der Pumpe andeordnet ist, wo die Kanäle mit dem Zwischen- und dem Niederdruckanschluß verbunden sind. Deshalb spricht nur eine dieser Anordnungen auf den Druck in dem Hochdruckschlitz an.
• Es ist normale Übung, eine Pumpe bei konstanten Druckbedingungen durch Veränderung der Pumpenverdrängung zu betreiben. Auf Mikroprozessor basierende Regelsysteme bieten die Möglichkeit für verbesserte Steuerung in einer Mehrzahl von sonst wünschenswerten Pumpenbetriebsarten, z.B. Betriebsart mit konstantem Strom oder konstanter Leistung. Der Pumpenschaltwinkel ist jedoch nicht optimal für Bedingungen, die von den ausgelegten Konstruktionsbedingungen abweichen, was zu den zahlreichen, oben beschriebenen Schwierigkeiten führt.
• Eine generelle Zielrichtung der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung einer Rotationshydraulikmaschine, beispielsweise einer Inline-Kolbenpumpe mit variabler Verdrängung, bei der sich der Pumpenschaltwinkel mit den Betriebsbedingungen ändert. Eine spezifischere Zielrichtung der Erfindung ist die Schaffung einer Maschine der beschriebenen Art, in welchem der Schaltwinkel für zwei Sätze von Betriebsbedingungen optimiert wird, speziell für hohen und niedrigen Auslaßdruck. Eine noch spezifischere Aufgabenstellung der Erfindung liegt somit darin, eine Winkelsteuerung für zwei Drücke bei hydraulischen drehbaren Axialkolbenmaschinen, wie Kolbenpumpen mit variabler Verdrängung, zu schaffen.
• Gemäß Erfindung weist eine Rotationshydraulikmaschine ein Gehäuse und eine innerhalb des Gehäuses zur Drehung um eine Achse gelagerte Welle auf. Ein Zylinderblock ist mit der Welle zur gemeinsamen Drehung innerhalb des Gehäuses gekuppelt und weist mindestens einen Zylinder auf, vorzugsweise eine Mehrzahl von Zylinder, die in einer Kreisanordnung parallel zur Wellenachse angeordnet sind und diese umgeben. In jedem der Zylinder ist ein Kolben hin- und hergehend vorgesehen und mit einem Joch verbunden, um die Verdrängung der Kolben innerhalb der Zylinder zu bestimmen. Eine Steueerspiegel- oder Ventilplatte ist am Gehäuse befestigt und liegt am gegenüberliegenden rotierenden Zylinderblock an. Die Ventilplatte umfaßt bogenförmige Schlitze mit einem Radius von der Drehachse entsprechend dem Umlauf der Zylinder und verbindet jeweils die Zylinder mit den Einlaß- und Auslaßanschlüssen der Maschine im Maße der Überdeckung der Zylinder mit den Schlitzen
• Gemäß einem Unterscheidungsmerkmal, welches einen Aspekt der Erfindung charakterisiert, weist die Ventilplatte erste bzw. zweite Druckventile auf, die an der Platte benachbart den bogenförmigen Schlitzen angebracht sind und auf Fluiddruck ansprechen, um die Zylinder gemäß der Pumpenwinkelsteuerung mit den benachbarten Schlitzen zu verbinden und dabei im Effekt die Bogenabmessung der Schlitze ausdehnen und den Maschinenschaltwinkel bzw. die Verbindungszeit als Funktion des Fluiddruckes ändern. Speziell angewendet auf die Schaltwinkelsteuerung mit zwei Drücken einer Inline-Kolbenpumpe mit variabler Verdrängung können die Druckventile innerhalb der Ventilplatte montiert sein und sind benachbart den jeweiligen vorderen Kanten der ersten und zweiten Schlitze mit Bezug auf eine vorbestimmte Drehrichtung der Welle und des Zylinderblocks angeordnet, so daß der Pumpenschaltwinkel als Funktion des Auslaßdruckes der Pumpe vergrößert oder verkleinert wird. Jedes Druckventil weist einen Schieberkolben auf, der in einer zugeordneten radialen Bohrung sitzt und eine Kolbeneinschnürung aufweist, um die von der Bohrung sich erstreckenden Ventilkanäle selektiv mit der Steuerspiegelfläche der Ventilplatte und mit dem benachbarten Ventilschlitz zu verbinden. Ein Pilotkanal erstreckt sich vom inneren Ende jeder Bohrung zu dem dem Pumpenauslaßanschluß benachbarten Plattenschlitz und eine Schraubenfeder ist als Druckfeder zwischen der Platte und dem äußeren Ende jedes Schieberkolbens eingespannt. Die Ventilplatte ist innerhalb des Pumpengehäuses in einem Hohlraum montiert, der Fluid bei Gehäusedruck enthält und die Ventilfedern werden innerhalb der Platte durch einen Halter gehalten, der eine Dämpfungsöffnung aufweist, durch welche das Fluid bei Gehäusedruck in und aus dem Federraum strömen kann.
• Gemäß einem weiteren wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Gehäuse der Drehkolbenmaschine erste und zweite Gehäuseabschnitte auf, die miteinander zur Bildung eines Innenhohlraumes bei Gehäusedruck miteinander verbunden sind und innerhalb welcher der Zylinderblock und das Joch angeordnet sind. Mindestens ein Fluidkanal erstreckt sich durch die Zwischenfläche zwischen den Gehäuseabschnitten. Speziell in der bevorzugten Ausführungsform als Pumpe mit variabler Verdrängung wird die Stellung des Jochs durch einen Betätigungskolben gesteuert, der Fluid bei gesteuertem Druck über einen Kanal empfängt, der sich durch die Zwischenfläche der Gehäuseabschnitte erstreckt. Bei der Zwischenfläche nimmt der Kanal die Form eines zylindrischen Hohlraums an, der aus sich gegenüberstehenden Halbhohlraumaussparungen in den jeweiligen Gehäuseabschnitten zusammengesetzt ist und durch Fluidkanäle miteinander verbunden ist, um das Fluid bei Gehäusedruck aufzunehmen. Nach innen gerichtete ringförmige Kanäle sind in jedem Gehäuseabschnitt vorgesehen und öffnen sich in dem zugeordneten hohlen Halbabschnitt halbwegs zwischen der Gehäuseabschnittzwischenfläche und der Hohlraumbasis. Die bemessenen Fluidkanäle zu den Betätigungskolben enden in den jeweiligen Kanälen. Eine hohle Hülse ist innerhalb des zylindrischen Hohlraumes gefangen und weist nach außen gerichtete ringförmige Kanäle in Übereinstimmung mit den nach innen gerichteten Kanälen der Gehäuseabschnitte und einen Kanal auf, der die nach außen gerichteten Kanäle verbindet und dabei Fluid bei bemessenem Druck zu dem Jockbetätigungskolben fördert. Die Hülse trägt ferner Dichtungsringe.
• Die Erfindung zusammen mit zusätzlichen Zielrichtungen, Merkmalen und Vorteilen wird am besten aus der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen und der beigefügten Zeichnung verständlich. Dabei zeigt
• Fig. 1A und 1B zusammengenommen einen Schnitt einer Inline-Kolbenpumpe mit variabler Verdrängung gemäß Erfindung,
• Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Ventilplatte gemäß Fig. 1B, gesehen im wesentlichen gemäß Linie 2-2 in Fig. 1B,
• Fig. 3 und 4 vergrößerte Schnittansichten gemäß Linien 3-3 und 4-4 in Fig. 2,
• Fig. 5 und 6 vergrößerte Schnittansichten entlang der Linien 5-5 und 6-6 in Fig. 3 bzw. 4 und
• Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der in Fig. 1A und 1B dargestellten Pumpe, um eine Modifikation gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung zu zeigen.
• Fig. 1A und 1B illustrieren eine Inline-Kolbenpumpe 10 mit variabler Verdrängung, die ein Gehäuse 12 mit einem ersten Gehäuseabschnitt 14 aufweist, der einen Montageflansch 16 und einen Adapterblock oder einen zweiten Gehäuseabschnitt 18 aufweist, die an entgegengesetzten Enden des Gehäuses befestigt sind, um einen offenen inneren Hohlraum 20 zu bilden. Eine Pumpenantriebswelle 22 ist infolge eines Lagers 24 zur Drehung innerhalb des Gehäuses 12 in vorbestimmter Richtung 26 montiert. Ein Zylinderblock 28 ist an der Welle 22 zur gleichzeitigen Drehung innerhalb des Hohlraums 20 befestigt und umfaßt eine Mehrzahl von Zylinder 30, die sich in einer Umfangsanordnung um die Drehachse der Welle 22 und parallel zu dieser erstrecken und jeweils eine Auslaßöffnung 31 aufweisen. Eine Mehrzahl von Kolben 32 ist jeweils in den entsprechenden Zylindern 30 gleitend angeordnet und weisen Kolbenschuhe 34 auf, die an der gegenüberliegenden Seite eines Jochs 36 in Gleitführung anliegen. Das Joch 36 ist infolge eines Jochbetätigers 40 um eine Achse 38 gegen die Kraft einer Jochvorspannungsfeder 42 variabel einstellbar.
• Eine Steuerspiegelplatte 44 (Fig. 1B) ist am zweiten Gehäuseabschnitt 18 befestigt und umfaßt Schlitze 46,48 (Fig. 2) zur selektiven Verbindung der Zylinder 30 des Blocks 28 mit dem Pumpeneinlaß oder Niederdruckanschluß 50 und dem Pumpenauslaß oder Hochdruckanschluß 52 als Funktion der Zylinderblockdrehung. Ein Ventilblock 54 (Fig. 1A) ist am Adapterblock 18 montiert und trägt ein Sperrventil 56 benachbart zum Auslaß 52 und ein Magnetventil 58 benachbart einem Kompensatorventil 60 auf dem Adapterblock 18. Das Magnetventil 58 wird durch nicht gezeigte externe elektronische Einrichtungen zur Verbindugn des Pumpenauslasses 52 mit dem Jochbetätiger 40 gesteuert, wobei selektiv die Minimumstellung des Joches 36 und der Pumpenverdrängung angefordert werden und auch um das Sperrventil 56 zu betätigen, um den hydraulischen Kreis von der Pumpe zu trennen.
• Die Steuerspiegelplatte 44 weist in Übereinstimmung mit der Erfindung eine Anordnung auf, die größer in Fig. 2 bis 6 herausgezeichnet ist und als Ventilplatte eine flache ringförmige Scheibe 64 von generell gleichförmiger Dicke umfaßt, die eine mittige Öffnung 66 aufweist, welche die Welle 22 umgibt. Bogenförmige Schlitze 46,48 erstrecken sich rund um die Achse der Scheibe 64 und der Welle 22 beim Durchmesser, der dem Durchmesser der Bewegungsbahn der Anschlüsse 31 des Zylinders 30 entspricht (die gestrichelt in Fig. 2 gezeigt sind). Die Zylinder berühren die gegenüberstehende ebene Seite 68 der Scheibe 64, welche die sogenannte Steeuerspiegelfläche darstellt. Der bogenförmige Schlitz 48 liegt auf hohem Druck und ist mit dem Pumpenauslaßanschluß 62 (Fig. 1A) verbunden und kann innere Verstärkungsrippen 70 ( Fig. 2) aufweisen. Erste und zweite Druckventile 72,74 werden in der Ventilplatte 64, benachbart den vorderen Kanten 73,75 der jeweiligen Schlitze 46,48 aufgenommen, oberhalb welchen die Anschlüsse 31 rotieren, wie durch den Pfeil 26 in Fig. 2 angedeutet.
• Das Ventil 74 (Fig. 3 und 5) weist einen Schieberkolben 76 auf, der innerhalb der Zylinderbohrung 78 verschieblich geführt ist, die sich radial nach außen der Ventilplatte 64 erstrecken kann. Ein O-Ring 80 ist in einer Aussparung benachbart dem äußeren Ende des Schieberkolbens gefangen, um im verschieblichen Dichteingriff mit der umgebenden Bohrung 78 zu stehen. Zwei Schraubenfedern 82,84 sind als Druckfedern zwischen einer stufenförmigen Haltescheibe 86, die am äußeren Ende des Schieberkolbens 76 sitzt und von diesem getragen wird, und einer flachen Haltescheibe 88 koaxial gefangen, die von einem Rückhaltering 90 innerhalb eines vergrößerten Federraumes 92 in der Ventilplatte 64 gehalten wird. Die Enden der äußeren Feder 82 sind zwischen der umgebenden Wandung des Federraums 92 und einer Anschlagsschulter 84 an der Haltescheibe 86 sowie einer Rippe 96 an der Haltescheibe 88 gefangen. Die innere Feder 84 ist innerhalb der Rippe 96 gefangen und umgibt einen mittigen Führungspfosten 98, der integral von dem Halter 86 vorspringt. Eine mittige Drosselbohrung 91 in der Haltescheibe 88 verbindet den Federhohlraum 92 mit dem Gehäusehohlraum 20 (Fig. 1B).
• Das innere Ende der Bohrung 78 ist vergrößert und bildet einen Steuerhohlraum 100, der durch einen Steuerkanal 102 (Fig. 5) mit der benachbarten Steuerkante 75 des Hochdruckschlitzes 48 verbunden ist. Das Ende des Schieberkolbens 76 innerhalb des Steuerhohlraums 100 ist konisch abgeschrägt, um Fluid unter den Kolben zu lassen. Zwei Öffnungen 104 bilden eine Reihe von im Abstand voneinander angeordneten parallelen Fluidkanälen (Fig. 2 und 3), die sich von der Bohrung 78 zu der steuerspiegelfläche 68 der Ventilplatte 64 erstrecken. Die Reihe der Öffnungen 104 weist einen vorbestimmten Abstand zur Steuerkante 75 des Schlitzes 48 auf. Ein zuoeordnetes Paar von im Abstand voneinander angeordneten parallelen Fluidkanälen 106 (Fig. 5) erstreckt sich von der Bohrung 78 zum Schlitz 48. Der Schieberkolben 76 weist zwei Einschnürungen 108 auf, die durch einen Kolbenbund 110 voneinander getrennt sind und die mit dem gleichen Abstand voneinander angeordnet sind, wie es dem Abstand zwischen den Öffnungen 104 und den Kanälen 106 entspricht. Die Einschnürungen verbinden somit die Öffnungen 104 und die Kanäle 106 miteinander, wenn der Schieberkolben 76 von den Federn 82,84 gegen das Innere oder Basisende der Bohrung 78 gedrängt wird, wobei die Einschnürungen 108 mit den Öffnungen 104 und den Kanälen 106, wie aus den Zeichnungen hervorgeht, sich überdecken. Andererseits ist der Bund 110 zwischen den Einschnürungen 108 und ein weiterer Bund 111 am inneren Ende des Schieberkolbens 76 auf diesem so angeordnet, daß die Fluidverbindung zwischen jeder Öffnung 104 und im zugeordneten Kanal 106 unterbrochen wird, wenn der Schieberkolben 76 (nach oben in Fig. 3 und 5) gegen die Kraft der Federn 82,84 bewegt wird.
• Das Ventil 72 weist eine ähnliche Konstruktion wie das Ventil 74 auf, welches im Detail beschrieben worden war. Der Steuerkanal 102 (Fig. 6) erstreckt sich von dem Steuerraum 100 zum Hochdruckschlitz 48 und hat deshalb eine wesentliche Distanz durch die Ventilplatte 64 zurückzulegen, während der Kanal 106 sich zu dem benachbarten Niederdruckschlitz 46 erstreckt. Die anderen Elemente des Ventils 72 sind identisch hinsichtlich Struktur und Funktion zu den entsprechenden Elementen des Ventils 74 und werden durch entsprechende identische Bezugszeichen in Fig. 4 und 6 bezeichnet.
• Im Betrieb werden die Schieberkolben 76 der Ventile 74,72 zunächst durch die Federn 82,84 zu den in den Zeichnungen dargestellten Stellungen gedrängt, bei welchen die Schieberkolben die Öffnungen 104 zu den Kanälen 106 hin öffnen. Die Kombination der Öffnungen 104 und der Kanäle 106 im Ventil 74 verlängert somit die bogenförmige Abmessung des Hochdruckschlitzes 48 gegenüber der Richtung der Bewegung 26.
• Die Öffnung 104 verfrüht somit die Verbindungszeit vom Auslaß der Pumpenzylinder 30. Wenn die Zylinderanschlüsse 31 in Richtung 26 aus der unteren Totpunktlage BDC (Fig. 2) sich mit Bezug auf die Ventilplatte 64 drehen, wird Fluid innerhalb des Zylinders vorkomprimiert. Diese Vorkompression wird jedoch infolge der Überdeckung der Zylinderanschlüsse 31 mit den Öffnungen 104 begrenzt und das Fluid strömt von dem Zylinder 30 durch die Öffnungen 104 und die Kanäle 106 in den Schlitz 48. In gleicher Weise vergrößern die Öffnungen 104 im Ventil 72 die bogenförmige Abmessung des Niederdruckschlitzes 46 in Richtung entgegengesetzt zur Zylinderbewegung und verfrühen dabei in effektiver Weise die Verbindungszeit des Zylinders 30 mit dem Schlitz 46, der die Niederdruckseite oder den Einlaßanschluß darstellt. Dies bedeutet, daß die negative Druckzunahme innerhalb des Zylinders 30 vor der überdeckung mit dem Schlitz 46 durch das Ventil 72 und die zugeordneten Öffnungen 104 begrenzt wird. Deshalb werden bei niedrigen Auslaßdruckbedingungen hohe Fluidgeschwindigkeiten an den vorderen Enden der Schlitze 46,48 dadurch vermieden, daß diese durch die Ventile 72,74 effektiv verlängert werden.
• Wenn der Fluiddruck bei dem Pumpenauslaßanschluß 52 zunimmt und der Fluiddruck innerhalb des Ventilplattenschlitzes 48 entsprechend zunimmt, führen die infolge der Steuerleitungen 102 zugeführten zunehmenden Drücke in dem Steuerraum 100 dazu, die Schieberkolben 76 gegen die Federkräfte zu verschieben. Es sei darauf verwiesen, daß Schwankungen des Übergangsausgangsdruckes infolge des beschränkten Fluidstromes durch die Drosselöffnungen 91 in den Haltescheiben 88 bei Gehäusedruck effektiv gedämpft werden. Wenn jedoch der stationäre Ausgangsdruck zunimmt, werden die Schieberkolben 76 gegen die gegenwirkende Feder verschoben, bis die Schieberbunde 107,111 den Strom zwischen den Öffnungen 104 und den Kanälen 106 in den jeweiligen Ventilen 72,74 effektiv unterbrechen. Wenn daher der Fluidauslaßdruck den Schwellwert übersteigt, der durch die Ventilfedern 82,84 gesetzt wird, und welcher Schwellwert vorzugsweise für jedes Ventil 72,74 gleich ist, wird die Pumpenumschaltzeit bzw. der Pumpenschaltwinkel effektiv verzögert und auf die Verbindungszeit gebracht, wie sie den Abmessungen der Schlitze 46,48 von sich aus entsprechen. Verbindungszeiten oder Pumpenschaltwinkel für zwei Drücke werden somit gemäß der Erfindung geschaffen. Es sei auch bemerkt, daß allmählich schließende Ventile 72,74 zwischen Bedingungen des niedrigen und des hohen Druckes (und entsprechende allmähliche Öffnung im Maße wie der Auslaßdruck abnimmt) zu allmählicher und nicht zu abrupter Änderung der Pumpenverbindungszeit bzw. des Schaltwinkels führt. Obzwar die Steuerspiegelplatte 44, wie beschrieben, im Speziellen für eine Pumpenwinkelsteuerung bei hohen und niedrigen Ansprechdruckbedingungen ausgelegt ist, erfolgt eine leichtere Anpassung an Zwischenbedingungen als dies bei Pumpen mit fester Pumpenwinkelzeit nach dem Stand der Technik gewesen ist. Darüber hinaus können anstelle der einzelnen Reihe mehrere Reihen von Öffnungen 104 in Verbindung mit getrennten Ventilen 72,74 vorgesehen sein, deren jeweilige Ansprechdrücke auf unterschiedliche Werte eingestellt sind, wobei diese Reihen abgestufte Abstände zu den vorderen Steuerkanten 73 bzw. 74 der Schlitze 46,48 aufweisen, so daß der Pumpenwinkel und damit die Pumpenverbindungszeit der Funktion des Druckes mehr angenähert ist.
• Daher ist die Pumpe 10 optimal für zwei (oder mehrere) Pumpenauslaßdrücke hinsichtlich der Verbindungszeit bzw. des Schaltwinkels optimal angepaßt (alle anderen Parameter bleiben ungeändert), was insbesondere bei druckkompensierten Pumpen mit zwei oder mehreren Druckbereichen vorteilhaft ist. Die Rekompression bei niedrigen Betriebsbedingungen wird verringert, wobei der Pumpenverschleiß, das Geräusch, Druckwellungen, die Eingangsleistung und die Kavitation vermindert werden. Die Verringerung von Verschleiß und Kavitation verlängern die Lebensdauer der Pumpe. Niedrigere Druckwellungen vergrößern die Lebensdauer in dem kompletten hydraulischen System, die sonst durch Ermüdungs- erscheinungen gefährdet wäre. Die verringerte Eingangsleistung führt zu höherem Wirkungsgrad und geringerer Verlustwärme.
• Wie zuvor bemerkt, ist die Erfindung nicht auf Inline-Pumpen mit variabler Verdrängung beschränkt, sondern auch auf Pumpen mit abgebogener Achse und auf Pumpen mit fester Verdrängung sowie auf analoge Bewegungsstrukturen anwendbar. Die Erfindung kann bei niedrigen Kossten realisiert werden. Es wird auch darauf hingewiesen, daß die Schieberkolbenventile nach der bevorzugten Ausführungsform auf Niederfrequenzwechsel des Auslaßdruckes ansprechen, aber nicht auf Unterschiede der Drücke im Zylinder und den Fluidanschlüssen. Die erforderliche Bandbreite der Schieberkolbenventile wird so reduziert und dabei die Verschleiß- und Dauerfestigkeitsprobleme auf der anderen Seite geringer.
• Fig. 7 stellt eine modifizierte Pumpe 10a dar, die sonst mit der Pumpe 10 nach Fig.1 bis 6 identisch ist, wobei jedoch eine Stromübertragungseinrichtung 120 innerhalb der Steuerleitung 62 zwischen dem schematisch dargestellten Kompensatorventil 60 und dem Jochbetätiger 40 bei der Zwischenfläche zwischen den Gehäuseabschnitten 14 und 18 angeordnet ist, um Leckage infolge Hochdruck innerhalb der Steuerleitung zu reduzieren. Speziell ist ein zylindrischer Hohlraum 122 senkrecht zur ebenen Zwischenfläche zwischen den Gehäuseabschnitten 14 und 18 gebildet, und zwar durch sich gegenüberstehende zylindrische Halbhohlräume 124,126 in den jeweiligen Gehäuseabschnitten. Ein Fluidkanal 128 innerhalb des Gehäuseabschnittes 14 verbindet den Hohlraum 122 mit dem Hohlraum 20 (Fig. 1B) bei Pumpengehäusedruck. Ein ringförmiger Kanal 130 ist in dem Gehäuseabschnitt 18 gebildet und öffnet sich in den Hohlraumabschnitt 126 ungefähr in der Mitte zwischen der Zwischenfläche des Gehäuseabschnittes und der Basis des Hohlraumabschnitts. In gleicher Weise ist ein ringförmiger Kanal 132 im Gehäuseabschnitt 14 gebildet und öffnet sich in dem Gehäuseabschnitt 124 in der Mitte ziwschen der Zwischenfläche und der Basis des Hohlraums. Der Steuerkanal 62 in den Gehäuseabschnitten 18 und 14 endet innerhalb der Kanäle 130 bzw. 132.
• Eine hohle rohrförmige Hülse 134 ist im Hohlraum 122 gefangen und hat im axialen Abstand angeordnete Kanäle 136,138, die in der äußeren Oberfläche an Stellen gebildet sind, um sich mit den Kanälen 130,132 in den Gehäuseabschnitten 14 bzw. 18 zu überdecken. Ein interner Kanal 140 innerhalb der Hülse 134 liefert einen Fluidstrom bei Gehäusedruck an das Kompensatorventil 60. Ein Winkelkanal 142 ist in der Hülse 134 eingeformt und verbindet die Kanäle 136 und 138 miteinander. 0-Ringe 144 sind innerhalb entsprechender, die Hülse 134 umgebender Kanäle gefangen, und zwar auf jeder Seite des Kanals 136 und wiederum auf jeder Seite des Kanals 138, und liegen dichtend an den sich gegenüberstehenden Oberflächen der Kanalabschnitte 124,126 in den Gehäuseabschnitten 14 und 18 an. Daher wird Fluid mit Steuerdruck von dem Kompensatorventil 60 durch die Kanäle 130,136, durch den Kanal 142 zu den Kanälen 132,138 und dann durch die Leitund 62 im Gehäuseabschnitt 24 zum Betätiger 40 gefördert. Die von der Steuerflüßigkeit gegen die Gehäuseabschnitte 18 und 14 ausgeübten Kräfte sind im wesentlichen radial benachbart zu der Zwischenfläche der Gehäuseabschnitte. Axiale Kräfte bei der Zwischenfläche liegen auf Gehäusedruck, der im wesentlichen konstant bleibt. Daher wird die Tendenz der Gehäuseabschnitte, sich an der Zwischenfläche zu trennen, im wesentlichen reduziert.

Claims (6)

1. Rotatianshydraulikmaschine (10, 10a) mit folgenden Merkmalen: ein Gehäuse (12);

eine innerhalb des Gehäuses (12) zur Drehung in vorbestimmter Richtung (26) gelagerte Welle (22);

eine Zylinder(trommel)einrichtung (28) ist mit der Welle (22) zur gemeinsamen Drehung innerhalb des Gehäuses (12) gekuppelt und weist einen oder mehrere Zylinderräume (30) mit jeweiligen auf einem Kreis angeordneten Einlaß- und Auslaßzylinderöffnungefl (31) auf;

eine Kolbeneinrichtung umfaßt einen oder mehrere Kolben (32), die jeweils in einem der Zylinderräume (30) angeordnet sind;

Niederdruck- und Hochdruckfluid-Öffnungen (50, 52) in dem Gehäuse (12) und

eine Ventilplatteneinrichtung (44) mit Steuerspiegelplatte, die erste und zweite, sich gegenüberstehende, bogenförmige Schlitze (46, 48) für Niederdruck und Hochdruck in einer von der Zylinder(trommel)einrichtung (28) berührten (Steuerspiegel-) Fläche (68) aufweist, die in einem Radius von der Wellenachse entsprechend dem Einlaß-Auslaß-Kreis der Zylinderöffnungen (31) angeordnet sind und Enden an Stellen aufweisen, welche die Verbindungszeiten der Zylinderöffnungen (31) mit den Fluidöffnungen (50, 52) begrenzen und für vorgewählte Druckbedingungen ausgelegt sind, wobei die jeweiligen Schlitze (46, 48) hydraulisch mit den jeweiligen Fluid- Öffnungen (50, 52) verbunden sind, und

eine Einrichtung zur Änderung der Verbindungszeit als eine Funktion des Drucks an der Hochdrucköffnung (52) folgendes umfaßt:

erste und zweite Ventile (72, 74), die auf der Ventilplatteneinrichtung (44) benachbart den jeweiligen mit Bezug auf die vorbestimmte Drehrichtung (26) vorderen Kanten (73, 75) der ersten und zweiten Schlitze (46, 48) montiert sind, wobei jedes Ventil (72, 74) ein Ventilelement (76), eine Zylinderbohrung (78), eine Steuerleitung (102), ventilöffnungen (104, 106) und eine Federeinrichtung (72, 74) aufweist, die an einem äußeren Ende des Ventilelements (76) zusammengepreßt gehalten wird, sich die Steuerleitung (102) durch die Ventilplatteneinrichtung (44) zu einem Steuerraum (100) der Bohrung (78) erstreckt, die Ventilöffnungen (104, 106) sich von der jeweiligen Bohrung (78) zu dem benachbarten Schlitz (46, 48) und zu der (Steuerspiegel-) Fläche (68) der Ventilplatteneinrichtung (44) erstreckt, das Ventilelement (76) einen Ventilschieber mit einem Bund (110, 111) zur selektiven Verbindung oder Trennung der Ventilöffnungen (104, 106) als Funktion der Schieberstellung aufweist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ventilplatteneinrichtung (44) eine Steuerspiegelplatte (64) aufweist, die innerhalb des Gehäuses (12) in einem Hohlraum (20) befestigt ist, der hydraulisches Fluid bei Gehäusedruck enthält, daß jede zylindrische Bohrung (78) des ersten und zweiten Ventils (72, 74) sich radial auswärts zur Steuerspiegelplatte (64) öffnet und den Steuerraum (100) an ihrem radial inneren Ende enthält, daß die Steuerleitungen (102) und beide erste und zweite Ventile (72, 74) mit dem Hochdruckschlitz (48) verbunden sind, so daß beide Ventilelemente (76) auf Druck in dem Hochdruckschlitz (48) ansprechen und durch öffnen oder Schließen der Ventilöffnungen (104, 106) die Verbindungszeit der Zylinderöffnungen (31) verändern, und daß die Federeinrichtung (82, 84) innerhalb eines Ventilhohlraumes (92) angeordnet ist, die durch eine Dämpfungsdrossel (91) mit dem Gehäusedruck verbunden ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Halteeinrichtung (86, 88, 90) benachbart einem radial äußeren Ende der Bohrung (78) befestigt ist,

daß die Federeinrichtung (82, 84) zwischen der Halteeinrichtung (86, 88, 90) und einem radial äußeren Ende des Schiebers (76) zusammengepreßt gefangen ist, und

daß die Drossel (91) in der Haltescheibe (88) angeordnet ist, um den die Federeinrichtung (82, 84) umgebenden Teil (92) der Bohrung (78) auf Gehäusedruck zu entlüften.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (86, 88, 90) eine Haltescheibe (88) und eine Einrichtung (90) aufweist, welche die Scheibe (88) benachbart dem radial äußeren Ende der zugeordneten Bohrung (78) entfernbar sichert.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Ventil (72, 74) eine stufige Halteeinfassung (86) aufweist, die mit einem zugeordneten Ventilschieber (76) in Eingriff steht,

daß jede Federeinrichtung (82, 84) eine erste Schraubenfeder (82) aufweist, welche zwischen der Haltescheibe (88) und einer Randschulter der gestuften Halteeinfassung (86) gefangen ist und daß eine zweite Schraubenfeder (84) koaxial zur ersten Feder (82) zwischen der Haltescheibe (88) und der gestuften Halteeinfassung (86) gefangen ist, wobei jede gestufte Halteeinfassung (86) einen zentralen Führungsstift (98) aufweist, der sich in die zugeordnete zweite Schraubenfeder (84) erstreckt.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Haltescheibe (88) eine ringförmige Rippe (96) aufweist, die zwischen den zugeordneten Federn (82, 84) angeordnet ist.

6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse (12) erste und zweite, dichtend aneinander befestigte Gehäuseabschnitte (14, 18) aufweist,

daß sich mindestens ein Fluidkanal (62) zwischen den beiden Abschnitten (14, 18) erstreckt,

daß die Maschine (10, 10a) ferner einen zylindrischen Hohlraum (122) aufweist, der durch sich gegenüberstehende Hohlraumhalbabschnitte (124, 126) in den Gehäuseabschnitten (14, 18) gebildet ist,

daß eine Einrichtung (128) den Zylinderhohlraum (122) mit Fluid bei Gehäusedruck verbindet,

daß ein ringförmiger Kanal (130, 132) in jedem der Gehäuseabschnitte (14, 18) die zugeordnete Hohlraumhalbabschnitte (124, 126) umgibt und sich in diese öffnet,

daß mindestens ein Fluidkanal (62) in jedem der Gehäuseabschnitte (14, 18) in einem zugeorndeten Kanal (130, 132) endet,

daß eine hohle rohrförmige Hülse (134) in dem zylindrischen Hohlraum (122) gefangen ist und nach außen gerichtete, ringförmige Kanäle (136, 138) aufweist, die den Kanälen (130, 132) in den Gehäuseabschnitten (14, 18) gegenüberstehen,

daß eine Einrichtung (142) die nach außen gerichteten Kanäle (136, 138) miteinander verbindet und

daß eine Einrichtung (144) gegenüberstehende Wandabschnitte zum zylindrischen Hohlraum (122) abdichtet.