DE4002017A1 - Verstellbare axialkolbenmaschine in schraegscheibenbauweise - Google Patents
Verstellbare axialkolbenmaschine in schraegscheibenbauweiseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine verstellbare Axialkolbenmaschine
in Schrägscheibenbauweise bei der die Schrägscheibenfläche
an einem um eine Schwenkachse schwenkbaren, im wesentlichen
halbzylindrischen Wiegenkörper gebildet ist, der mit seiner
halbzylindrischen Außenfläche in einer dazu korrespondieren
den hohlzylindrischen Stützfläche im Maschinengehäuse der
Axialkolbenmaschine gelagert ist, und die eine zum Schwenken
des Wiegenkörpers vorgesehene Stelleinrichtung aufweist,
die in Wirkverbindung mit einem Hebel steht, der mit dem
Wiegenkörper verbunden ist und dessen Längsmittelachse
die Schwenkachse schneidet.
Eine derartige Axialkolbenmaschine ist in dem Buch "Bau
elemente der Ölhydraulik, Teil 1: Geräte zur Energieum
wandlung" (erschienen 1974 im Krausskopf-Verlag, Mainz)
auf Seite 90, in Bild 4 gezeigt. Dabei handelt es sich
um eine Maschine, bei der der Wiegenkörper über ein Hand
rad mit angeschlossener Spindel geschwenkt wird, wobei
die Drehbewegung des Handrades in eine Linearbewegung eines
Stellkolbens umgewandelt wird, der mit dem Außenende des
erwähnten Hebels verbunden ist. An der gezeigten Maschine
ist zunächst nachteilig, daß offensichtlich nur eine
manuelle Einstellung des Wiegenkörpers vorgesehen ist.
Bedingt durch die Anordnung der Stelleinrichtung besitzt
die Maschine überaus große axiale Abmessungen. Ein ent
scheidender Nachteil der dargestellten Maschine besteht
jedoch darin, daß die gezeigte Stelleinrichtung aufgrund
der Hebelanordnung im Zentrum des Wiegenkörpers nur für
Maschinen verwendbar ist, bei denen die Antriebswelle den
Wiegenkörper nicht durchdringt. Es ist deshalb nur eine
Lagerung der Antriebswelle über die Zylindertrommel mög
lich. Darüber hinaus ist dadurch der Anwendungsbereich der
Maschine eingeschränkt, da der Einsatz einer durch den
Wiegenkörper hindurchgehenden Antriebswelle, an die beispiels
weise weitere Maschinen oder Geräte angeschlossen werden
könnten, nicht möglich ist. Schließlich ist die Stellein
richtung der dargestellten Maschine ein fester Bestandteil
des Maschinengehäuses, wodurch Änderungen der Stelleinrich
tung, um beispielsweise Kundenwünsche nach bestimmten
Verstellcharakteristiken zu erfüllen, auch immer eine
Änderung des Maschinengehäuses bedingen. Die Stellein
richtung ist durch die Abhängigkeit vom Maschinengehäuse
jeweils nur für einen einzigen Maschinentyp verwendbar
und auch nur zusammen mit der Axialkolbenmaschine montier
bar.
Es hat nun bereits Bestrebungen gegeben, Maschinen zu
schaffen, die mit verschiedenen Stelleinrichtungen ausrüst
bar sind oder umgekehrt ein- und dieselbe Stelleinrichtungen
für verschiedene Maschinentypen zu verwenden. So ist aus
der DE-OS 22 04 466 eine Axialkolbenmaschine einer Gattung
bekannt, bei der die Schrägscheibe mittels zweier am Außen
umfang befindlicher Zapfen über Kugellager im Maschinen
gehäuse gelagert ist und durch eine die Seitenwand des
Maschinengehäuses bildende Stelleinrichtung geschwenkt
werden kann. Ein solche Anordnung ist nicht auf die eingangs
beschriebene, gattungsgemäße Axialkolbenmaschine übertrag
bar, da eine Anlenkung der Stellkraft außerhalb der Lager
fläche des Wiegenkörpers zu unerwünschten Aushebelkräften
führen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine gattungsgemäße Axialkolbenmaschine mit kompakten
Abmessungen zur Verfügung zu stellen, die ohne wesentliche
Änderungen der Maschine mit verschiedenen getrennt montier
baren Stelleinrichtungen versehen werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
der Hebel an einer der beiden Stirnseiten des Wiegenkörpers
angeordnet ist und sich entlang der Längsmittelachse beider
seits der mit der Schwenkachse gebildeten Schnittstelle
erstreckt und zwei Hebelarme bildet, an deren Enden jeweils
eine außerhalb des Maschinengehäuses angeordnete Stellein
richtung angelenkt ist, wobei die von den Stelleinrichtungen
erzeugten, an den Hebelarmen angreifenden Stellkräfte im
wesentlichen gleichgroß sind und entgegengesetzte Wirk
richtungen aufweisen.
Die außerhalb des Maschinengehäuses angeordneten Stellein
richtungen sind sowohl getrennt von der eigentlichen Axial
kolbenmaschine montierbar, wodurch eine Vorratshaltung
ermöglicht wird, als auch leicht an verschiedene Maschinen
typen anzubauen. Umgekehrt kann ein- und derselbe Maschinen
typ mit verschiedenartigen Stelleinrichtungen ohne Maschinen
gehäuseänderungen oder Änderungen an der Maschinenmechanik
ausgerüstet werden. Die Anordnung des Hebels an einer der
Stirnseiten des Wiegenkörpers ermöglicht es, den Wiegen
körper zentrisch mit der Antriebswelle zu durchsetzen, so
daß zum einen die Antriebswelle an ihren beiden Enden
unmittelbar im Maschinengehäuse gelagert werden kann und
zum anderen an dem der Schrägscheibenfläche entgegengesetzten
Ende der Maschine zusätzliche Aggregate oder eine weitere
Maschine an die Antriebswelle angeschlossen werden kann.
Die Ausbildung des Hebels mit zwei Hebelarmen und die An
ordnung je einer Stelleinrichtung am Ende jedes Hebelarmes
bewirkt eine Umwandlung der Stellkräfte in gleichgerichtete
Drehmomente, die in den Wiegenkörper eingeleitet werden.
Da die Stellkräfte gleichgroß und entgegengesetzt gerichtet
sind, entstehen trotz der Stellkraftanlenkung außerhalb
der hohlzylindrischen Stützfläche keine Aushebelkräfte
an der Wiege.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist
vorgesehen, die Stelleinrichtungen als doppelt wirkende
Stellzylinder-Stellkolben-Aggregate mit je zwei in ent
gegengesetzter Wirkrichtung angeordneten Stellkolbenflächen
auszubilden und in einer zur Schwenkachse senkrechten Ebene
parallel nebeneinander und senkrecht zur Längsachse der
Axialkolbenmaschine anzuordnen, wobei jeweils zwei sich
diametral gegenüberliegende Stellkolbenflächen der beiden
Stellzylinder-Stellkolben-Aggregate für eine Schwenkrichtung
vorgesehen sind und die Räume vor diesen Stellkolbenflächen
über Kanäle miteinander in Verbindung stehen. Diese Anord
nung führt zu einer platzsparenden Konstruktion der Axial
kolbenmaschine samt Stelleinrichtung. Es ist selbstverständ
lich auch möglich, die zueinander parallelen Stellzylinder-
Stellkolben-Aggregate parallel zur Längsachse der Axial
kolbenmaschine anzuordnen. Da aber in den meisten Fällen
der halbzylindrische Wiegenkörper nicht als voller Halb
zylinder ausgebildet ist, sondern lediglich als Halb
zylindersegment, müßte in einem solchen Fall ein joch
artiges Bauteil die beiden Stellzylinder-Stellkolben-
Aggregate miteinander verbinden und mit dem Hebel zum
Schwenken des Wiegenkörpers verbunden sein.
Die Tatsache, daß insgesamt vier Stellkolbenflächen vorhanden
sind, kann nach zwei Seiten hin jeweils mit Vorteil ausge
nutzt werden. Es ist zum einen möglich, das Stelldruckniveau
niedrig zu halten, wodurch zum Beispiel bei Einsatz einer
solchen Maschine in einem geschlossenen hydrostatischen
Kreislauf der meist von einer Hilfspumpe erzeugte Speise
druck zum Verstellen des Wiegenkörpers ausreicht; zum
anderen ist es aber auch möglich, bei entsprechend hohem
Stelldruck, wenn dieser beispielsweise der Hochdruckleitung
der Maschine entnommen und gegebenenfalls modifiziert wird,
die Stellkolben sehr klein auszubilden, wodurch die Stellein
richtung sehr flach baut.
Bei Axialkolbenmaschinen mit einer Vorsteuereinrichtung,
die ein Nehmerteil und einen damit in Verbindung stehenden
Vorsteuerpiloten aufweist, der die Zufuhr von Stelldruck
medium zu den Stellkolbenflächen bestimmt, und mit einer
Nullagenzentrierung für den Wiegenkörper kann eine wesent
liche Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes dadurch
erreicht werden, daß die Stellzylinder-Stellkolben-Aggregate
in einem gemeinsamen Stellgehäuse angeordnet und voneinander
beabstandet sind und in dem Zwischenraum das Nehmerteil
vorgesehen ist, wobei der Vorsteuerpilot innerhalb des
Stellkolbens eines der Stellzylinder-Stellkolben-Aggregate
und die Nullagenzentrierung in dem anderen Stellzylinder-
Stellkolben-Aggregat angeordnet ist. Die Funktionen Ver
stellen des Wiegenkörpers, Nullagenzentrierung und Vor
steuerung werden also in einem gemeinsamen Bauteil zusammen
gefaßt, das separat vom Maschinengehäuse der Axialkolben
maschine montierbar ist und nur wenig Bauraum beansprucht.
Eine besonders optimale Raumausnutzung wird dabei durch
das Ausnutzen von Stellkolben-Innenräumen erreicht.
Das Nehmerteil kann sowohl hydraulisch als auch mechanisch
betätigbar sein. Im ersten Fall besteht dann das Nehmerteil
aus einem beidseitig mit Steuerdruck beaufschlagbaren Nehmer
kolben. Die mechanische Lösung kann in Art der bekannten
Kurvenscheibenverstellung für Schrägscheibenpumpen erfolgen.
Beispielsweise kann das Nehmerteil ebenfalls linear beweg
lich jedoch gegen Verdrehung gesichert sein und eine wendel
nutförmige Kulisse aufweisen. Die Schieberbewegung kann
durch einen Zapfen erfolgen, der durch einen Drehhebel
betätigt wird.
Die Erfindung soll anhand von nachstehend beschriebenen
schematischen Figuren in einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Axialkolbenmaschine mit
montierter Stelleinrichtung im Teilschnitt,
Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1.
Eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise weist
ein Maschinengehäuse 1 auf, in dessen Innerem eine mit
einer Antriebswelle 2 drehfest verbundene Zylindertrommel 3
angeordnet ist. Wie bekannt sind in der Zylindertrommel 3
mehrere konzentrisch zur Mittelachse der Antriebswelle 2
angeordnete Arbeitskolben vorgesehen, die in den Figuren
der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt
sind. Die längsverschieblichen Arbeitskolben stützen sich
auf einer Schrägscheibenfläche 4 ab, die an einem annähernd
halbzylindrischen Wiegenkörper 5 gebildet ist. Der Wiegen
körper 5 besitzt eine zentrische Ausnehmung 6 für die Antriebs
welle 2. Wie aus Fig. 2 ersichtlich wird, ist die halb
zylindrische Außenfläche 7 des Wiegenkörpers 5 in einer
hohlzylindrischen Stützfläche 8 des Maschinengehäuses 1
beispielsweise unter Zwischenschaltung von Wälzkörpern
gelagert.
Der Wiegenkörper 5 ist um eine Schwenkachse A schwenkbar.
An der in Fig. 1 oberen Stirnseite 9 des Wiegenkörpers 5
ist ein Hebel 10 befestigt, dessen Längsmittelachse B die
Schwenkachse A schneidet. Der Hebel 10 weist zwei Hebel
arme 11 und 12 auf, die sich beiderseits der mit der Schwenk
achse A gebildeten Schnittstelle erstrecken und in diesem
Beispiel gleichlang sind. An den Hebelarmenden ist jeweils
ein Schwenkzapfen 13 bzw. 14 befestigt.
Der Hebel 10 und die Schwenkzapfen 13 und 14 ragen in ein
Stellgehäuse 15 hinein, das auf die in Fig. 1 obere Seiten
fläche des Maschinengehäuses 1 montiert ist. In dem Stell
kolbengehäuse 15 sind zwei als doppelt wirkende Stellzylinder-
Stellkolben-Aggregate ausgebildete Stelleinrichtungen parallel
zueinander und senkrecht zur Längsachse der Axialkolben
maschine angeordnet, wobei jedes Aggregat einem der Hebel
arme 11 bzw. 12 zugeordnet ist. Das in Fig. 1 und 2 linke
Stellzylinder- Stellkolben-Aggregat besteht aus einer
Kolbengasse 16 und einem darin längsverschiebbaren Stell
kolben 17. Der Stellkolben 17 weist in seinem mittleren
Bereich eine zum Maschinengehäuse 1 hin offene Quernut 18
auf, in der mittels eines Gleitsteines 19 der Schwenk
zapfen 13 geführt ist.
Das in Fig. 1 und 2 rechte Stellzylinder-Stellkolben-
Aggregat besteht aus einer Kolbengasse 20 und einem aus
zwei Stellkolbenteilen 21 und 22 bestehenden quergeteilten
Stellkolben. Die Stellkolbenteile 21 und 22 sind an den
sich zugewandten Stirnseiten zum Maschinengehäuse 1 hin
mit korrespondierenden Aussparungen versehen, in denen
der Schwenkzapfen 14 mittels eines Gleitsteines 23 gelagert
ist. Die beiden Stellkolbenteile 21 und 22 werden durch
Federpakete 24 und 25 gegeneinander verspannt, die gleiche
Abmessungen aufweisen und gleichgroße, entgegengesetzt
gerichtete Federkräfte erzeugen.
Die Axialkolbenmaschine sei an eine in den Figuren nicht
näher erläuterte Steuerdruckgeber angeschlossen. Ein
mit dem Steuerdruckgeber in Verbindung stehendes Nehmer
teil ist als hydraulisch beaufschlagbarer Nehmerkolben 26
ausgebildet, der in einem Zwischenraum 27 zwischen den
beiden Stelleinrichtungen angeordnet ist und von zwei
gegensinnig wirkenden Federpaketen 28 und 29 im nicht durch
die Vorsteuereinrichtung beaufschlagten Zustand in der
Mittelstellung gehalten wird. Der Nehmerkolben 26 weist
einen Querstift 30 auf, der mit einem innerhalb des Stell
kolbens 17 angeordneten Vorsteuerpilot 31 in Verbindung
steht. Der Vorsteuerpilot 31 ist je nach Stellung dazu
in der Lage, Kanäle 32 und 33 innerhalb des Stellkolbens 17
zu verschließen oder mit Kanälen 34 und 35 zu verbinden.
Die Kanäle 32 und 33 sind auf nicht näher dargestellte
Weise mit einem Kanal 36 verbunden, der an eine Druckmittel
quelle angeschlossen ist.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine funktioniert wie
folgt: In Neutralstellung (Nullhubstellung) der Maschine
wird der Wiegenkörper 5 durch die Federpakete 24 und 25
über die Stellkolbenteile 21 und 22 und den von diesen
eingespannten Schwenkzapfen 14 sowie den Hebel 10 in seiner
Mittelstellung gehalten. Die in Fig. 2 rechte Stellein
richtung übernimmt hier also die Funktion einer Nullagen
zentrierung. Der Hebel 10 befindet sich dabei parallel
zu der Längsachse der Axialkolbenmaschine.
Soll die Maschine nun mit dem Fördern beginnen, der Wiegen
körper 5 also ausgeschwenkt werden, so wird von der Vor
steuereinrichtung ein Signal in Form eines Steuerdrucks
beispielsweise durch einen Kanal 37 dem Nehmerkolben 26
zugeleitet. Der Nehmerkolben 26 bewegt sich dann nach in
Fig. 2 unten und verschiebt mittels des Querstiftes 30
den Vorsteuerpiloten 31 des Stellkolbens 17 der linken
Stelleinrichtung ebenfalls nach unten. Dadurch wird die
Verbindung zwischen dem Kanal 32 und dem Kanal 34 frei
gegeben und Druckmittel aus dem Kanal 36 wird der in der
Figur oberen Stirnfläche des Stellkolbens 17 zugeleitet,
so daß dieser sich nach in der Figur unten bewegt. Durch
eine in den Figuren nicht dargestellte Querverbindung
zwischen den Räumen vor der oberen Stirnfläche des Stell
kolbens 17 und der unteren Stirnfläche des Stellkolben
teils 21 wird Druckmittel auch zu der unteren Stirnfläche
des Stellkolbenteils 21 geleitet. Das Druckmittel bewirkt
eine nach unten gerichtete Stellkraft auf den Stellkolben 17
und eine nach oben gerichtete Stellkraft auf das Stell
kolbenteil 21. Der Stellkolben 17 wird daher nach unten
geschoben und der Stellkolben 21 nach oben. Die nach unten
gerichtete Stellkraft greift an dem Schwenkzapfen 13 und
damit an dem Hebelarm 11 an. Die nach oben gerichtete
Stellkraft greift an dem Schwenkzapfen 14 und am Hebel
arm 10 an. Bei gleichgroßen Stirnflächen sind die Stell
kräfte gleichgroß aber entgegengesetzt gerichtet. Dadurch
wird statt einer einseitigen Stellkraft ein querkraftfreies
Drehmoment in den Wiegenkörper eingeleitet.
Trotz der Anlenkung der Stellkräfte außerhalb der Stütz
fläche des Wiegenkörpers 5 wird ein Heraushebeln desselben
verhindert, weil die Stellkräfte parallel und entgegen
gerichtet in einer zur Schwenkachse senkrechten Ebene an
geordnet sowie gleichgroß sind. Der geschilderte Ablauf
funktioniert in analoger Weise in umgekehrter Richtung,
das heißt wenn ein Rückschwenken des Wiegenkörpers 5 ge
wünscht wird oder wenn der Wiegenkörper 5 ausgehend von
der Nullage im entgegengesetzten Drehsinn ausgeschwenkt
werden soll. In jedem Fall erweist es sich als besonders
vorteilhaft, daß zum Verschwenken des Wiegenkörpers 5 ein
relativ niedriger Druck, beispielsweise der Speisedruck
in einem hydrostatischen Getriebe im geschlossenen Kreis
lauf vollkommen ausreichend ist, da insgesamt vier Stell
kolbenflächen, nämlich zwei für jede Schwenkrichtung,
vorhanden sind.
Die Zusammenfassung und Anordnung von Stelleinrichtung,
Zentrierfedern und Vorsteuer-Nehmerteil in einem gemein
samen, von dem Maschinengehäuse separaten Stellgehäuse
ermöglicht eine getrennte Herstellung dieser Bauteile und
eine Ausrüstung ein- und desselben Maschinentyps mit ver
schiedenen Stelleinrichtungen. So ist es möglich, anstelle
eines als hydraulisch gesteuerten Nehmerkolbens ausgebil
deten Nehmerteiles durch Austausch von nur wenigen Teilen
eine andere Steuerungsart, zum Beispiel eine Kurvenscheiben
verstellung zu realisieren.
Claims (4)
1. Verstellbare Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbau
weise bei der die Schrägscheibenfläche an einem um eine
Schwenkachse schwenkbaren, im wesentlichen halbzylin
drischen Wiegenkörper gebildet ist, der mit seiner halb
zylindrischen Außenfläche in einer dazu korrespondieren
den hohlzylindrischen Stützfläche im Maschinengehäuse
der Axialkolbenmaschine gelagert ist, und die eine zum
Schwenken des Wiegenkörpers vorgesehene Stelleinrichtung
aufweist, die in Wirkverbindung mit einem Hebel steht,
der mit dem Wiegenkörper verbunden ist und dessen Längs
mittelachse die Schwenkachse schneidet, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Hebel (10) an einer der beiden Stirn
seiten des Wiegenkörpers (5) angeordnet ist und sich
entlang der Längsmittelachse (B) beiderseits der mit
der Schwenkachse (A) gebildeten Schnittstelle erstreckt
und zwei Hebelarme (11, 12) bildet, an deren Enden je
weils eine außerhalb des Maschinengehäuses angeordnete
Stelleinrichtung angelenkt ist, wobei die von den Stell
einrichtungen erzeugten, an den Hebelarmen (11, 12)
angreifenden Stellkräfte im wesentlichen gleichgroß
sind und entgegengesetzte Wirkrichtungen aufweisen.
2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Stelleinrichtungen als doppelt wirkende
Stellzylinder-Stellkolben-Aggregate (16, 17, 20, 21, 22)
mit je zwei in entgegengesetzter Wirkrichtung angeord
neten Stellkolbenflächen ausgebildet und in einer zur
Schwenkachse senkrechten Ebene parallel nebeneinander
und senkrecht zur Längsachse der Axialkolbenmaschine
angeordnet sind, wobei jeweils zwei sich diametral gegen
überliegende Stellkolbenflächen der beiden Stellzylinder-
Stellkolben-Aggregate (16, 17, 20, 21, 22) für eine
Schwenkrichtung vorgesehen sind und die Räume vor diesen
Stellkolbenflächen über Kanäle miteinander in Verbindung
stehen.
3. Axialkolbenmaschine mit einer Vorsteuereinrichtung die
ein Nehmerteil und einen damit in Verbindung stehenden
Vorsteuerpiloten aufweist, der die Zufuhr von Stelldruck
medium zu den Stellkolbenflächen bestimmt, und mit einer
Nullagenzentrierung für den Wiegenkörper nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stellzylinder-Stell
kolben-Aggregate (16, 17, 20, 21, 22) in einem gemeinsamen
Stellgehäuse (15) angeordnet und voneinander beabstandet
sind und in dem Zwischenraum (27) das Nehmerteil vorge
sehen ist, wobei der Vorsteuerpilot (31) innerhalb des
Stellkolbens eines der Stellzylinder-Stellkolben-
Aggregate (16, 17) und die Nullagenzentrierung (24,
25) in dem anderen Stellzylinder-Stellkolben-Aggregat (20,
21, 22) angeordnet ist.
4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß das Nehmerteil als beidseitig mit Steuerdruck
beaufschlagbarer Nehmerkolben (26) ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904002017 DE4002017A1 (de) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | Verstellbare axialkolbenmaschine in schraegscheibenbauweise |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904002017 DE4002017A1 (de) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | Verstellbare axialkolbenmaschine in schraegscheibenbauweise |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4002017A1 true DE4002017A1 (de) | 1991-07-25 |
Family
ID=6398681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904002017 Withdrawn DE4002017A1 (de) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | Verstellbare axialkolbenmaschine in schraegscheibenbauweise |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4002017A1 (de) |
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1990
- 1990-01-24 DE DE19904002017 patent/DE4002017A1/de not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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