DE102005037618A1 - Hydrostatic piston machine according to the floating cup concept - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Kolbenmaschine nach dem Floating-Cup-Prinzip. In der hydrostatischen Kolbenmaschine (1) ist eine erste Schrägscheibe (16) und eine zweite Schrägscheibe (17) vorgesehen. Auf der ersten Schrägscheibe stützt sich eine erste Zylindertrommeleinheit (11, 14) ab und auf der zweiten Schrägscheibe (17) stützt sich eine zweite Zylindertrommeleinheit (12, 15) ab. Mit einer Triebwelle (5) der hydrostatischen Kolbenmaschine (1) fest verbunden ist eine erste Gruppe von Kolben (10) sowie eine zweite Gruppe von Kolben (12), wobei die erste Gruppe von Kolben (10) in die Zylinderausnehmungen der ersten Zylindertrommeleinheit (11, 14) und die Kolben (12) der zweiten Gruppe in Zylinderausnehmungen der zweiten Zylindertrommeleinheit (12, 15) eingreifen. Die von den Kolben (10; 12) und Zylindertrommeleinheiten (11, 14; 12, 15) ausgebildeten ersten bzw. zweiten Zylinderräume sind mit einem ersten hydraulischen Kreislauf bzw. einem zweiten hydraulischen Kreislauf verbindbar. Die Drehachse der ersten Zylindertrommeleinheit (11, 14) und/oder die Drehachse der zweiten Zylindertrommeleinheit (12, 15) sind jeweils unabhängig von der Drehachse der anderen Zylindertrommeleinheit verstellbar.The invention relates to a hydrostatic piston engine according to the floating cup principle. In the hydrostatic piston machine (1), a first swash plate (16) and a second swash plate (17) are provided. A first cylinder drum unit (11, 14) is supported on the first swash plate, and a second cylinder drum unit (12, 15) is supported on the second swash plate (17). A first group of pistons (10) and a second group of pistons (12) are fixedly connected to a drive shaft (5) of the hydrostatic piston engine (1), the first group of pistons (10) being inserted into the cylinder recesses of the first cylinder drum unit (11 , 14) and the pistons (12) of the second group engage in cylinder recesses of the second cylinder drum unit (12, 15). The first and second cylinder chambers formed by the pistons (10, 12) and cylinder drum units (11, 14, 12, 15) are connectable to a first hydraulic circuit and a second hydraulic circuit, respectively. The axis of rotation of the first cylinder drum unit (11, 14) and / or the axis of rotation of the second cylinder drum unit (12, 15) are each independently adjustable from the axis of rotation of the other cylinder drum unit.
Description
Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Kolbenmaschine nach dem Floating-Cup-Prinzip.The The invention relates to a hydrostatic piston engine according to the floating cup principle.
Hydrostatische Kolbenmaschinen nach dem Floating-Cup-Prinzip sind hinsichtlich ihrer Reibungsverluste gegenüber herkömmlichen Kolbenmaschinen verbessert. Eine solche Kolbenmaschine, die nach dem Floating-Cup-Prinzip arbeitet, ist aus der WO 03/058035 A1 bekannt. Die hydrostatische Kolbenmaschine weist eine in einem Gehäuse angeordnete Triebwelle auf, wobei fest mit der Triebwelle über eine Trägerplatte verbunden Kolben angeordnet sind. Ebenfalls drehfest mit der Triebwelle verbunden ist für jede Gruppe der in entgegengesetzter Richtung von der Trägerplatte hervorstehenden Kolben jeweils eine Trommelplatte, auf der Zylinder angeordnet sind. Die Drehachse der Trommelplatten ist relativ zu der Triebwellenachse um jeweils das gleiche Maß geneigt, so dass die in den Zylindern angeordneten Kolben der ersten Gruppe sowie der zweiten Gruppe relativ zu den Zylindern eine Hubbewegung ausführen. Durch die entgegengesetzt gleiche Neigung der Drehachsen der beiden Trommelplatten wirken in axialer Richtung auf die Kolben jeweils vergleichbare Kräfte.Hydrostatic Piston engines according to the floating cup principle are in terms of their friction losses across from usual Piston engines improved. Such a piston machine after the floating cup principle is known from WO 03/058035 A1. The hydrostatic piston machine has a housing arranged in a housing Drive shaft on, being firmly connected to the drive shaft via a support plate piston are arranged. Also rotatably connected to the drive shaft for every Group in the opposite direction from the backing plate protruding piston each have a drum plate on the cylinder are arranged. The axis of rotation of the drum plates is relative to the drive shaft axis inclined by the same amount, so that in the Cylinders arranged pistons of the first group and the second group perform a lifting movement relative to the cylinders. By the opposite same inclination of the axes of rotation of the two drum plates act in the axial direction of the piston comparable forces.
Die zu beiden Seiten der Trägerplatte durch die jeweiligen Kolben, Zylinder und Trommelplatten gebildeten Triebwerksgruppen fördern in einen gemeinsamen hydraulischen Kreislauf. Hierzu sind in dem Gehäuse der Kolbenmaschine die Hochdruckseiten der beiden Trommeleinheiten sowie die Niederdruckseiten der beiden Trommeleinheiten miteinander verbunden. Die beiden Trommelplatten stützen sich jeweils an einer Schrägscheibe ab, wobei die Schrägscheiben gemeinsam miteinander verstellbar sind.The on both sides of the carrier plate formed by the respective pistons, cylinders and drum plates Encourage engine groups in a common hydraulic circuit. These are in the casing the piston engine, the high pressure sides of the two drum units and the low pressure sides of the two drum units with each other connected. The two drum plates are each supported on one swash plate off, with the swash plates are mutually adjustable with each other.
Bei der beschriebenen hydrostatischen Kolbenmaschine ist es nachteilig, dass beide Gruppen von Kolben lediglich in einen gemeinsamen hydraulischen Kreislauf fördern und die Verstellung der beiden Schrägscheiben miteinander korrespondiert. Eine solche gemeinsame Verstellung der beiden Schrägscheiben ist bei der aus der WO 03/058035 A1 bekannten hydrostatischen Kolbenmaschine erforderlich, um die axialen Kräfte, die auf die Kolben beider Gruppen wirken, aneinander anzugleichen.at the described hydrostatic piston machine is disadvantageous that both groups of pistons only in a common hydraulic Promote circulation and the adjustment of the two swash plates corresponds to each other. A Such common adjustment of the two swash plates is in the from WO 03/058035 A1 known hydrostatic piston machine required, around the axial forces, which act on the pistons of both groups to match.
Die Verwendung einer solchen Kolbenmaschine in einem hydraulischen System, das zwei unabhängig voneinander zu versorgende Einzelkreisläufe umfasst, ist dagegen nicht möglich. Dabei ist es weder möglich, die hydrostatische Kolbenmaschine zur Versorgung von zwei getrennten hydraulischen Kreisläufen beispielsweise als Doppelpumpe einzusetzen, noch ist es möglich, durch eine unabhängige Verstellung der beiden Schrägscheiben für die erste Gruppe von Kolben und die zweite Gruppe von Kolben jeweils individuell ein Fördervolumen einzustellen.The Use of such a piston engine in a hydraulic system, the two independent On the other hand, it is not possible. It is neither possible the hydrostatic piston machine to supply two separate hydraulic circuits For example, use as a double pump, nor is it possible by an independent adjustment the two swash plates for the first group of pistons and the second group of pistons respectively individually a funding volume adjust.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine hydrostatische Kolbenmaschine nach dem Floating-Cup-Prinzip zu schaffen, bei der durch eine Entkopplung der Förderung für die beiden Triebwerksgruppen ein flexiblerer Einsatz möglich ist.It The object of the invention is a hydrostatic piston engine to create according to the floating cup principle, by means of a decoupling the promotion for the two engine groups a more flexible use is possible.
Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.The The object is achieved by the hydrostatic piston machine according to the invention with the features of claim 1 and the features of the claim 2 solved.
Die erfindungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine weist zwei Triebwerksgruppen auf. Die erste Triebwerksgruppe umfasst eine erste Schrägscheibe, auf der sich eine erste Zylindertrommeleinheit abstützt. In den Zylinderausnehmungen der ersten Zylindertrommeleinheit ist eine erste Gruppe von Kolben angeordnet, die drehfest mit einer Triebwelle der hydrostatischen Kolbenmaschine verbunden sind. In entsprechender Weise umfasst eine zweite Triebwerksgruppe eine zweite Schrägscheibe, auf der sich eine zweite Zylindertrommeleinheit abstützt. In dieser zweiten Zylindertrommeleinheit sind ebenfalls Zylinderausnehmungen angeordnet, in die eine zweite Gruppe von Kolben eingreift. Die zweite Gruppe von Kolben ist ebenfalls drehfest mit der Triebwelle der hydrostatischen Kolbenmaschine verbunden. Durch die erste Gruppe von Kolben wird in den Zylinderausnehmungen der ersten Zylindertrommeleinheit eine erste Gruppe von Zylinderräumen ausgebildet. Dementsprechend wird auch durch die zweite Gruppe von Kolben in den Zylinderausnehmungen der zweiten Zylindertrommeleinheit eine zweite Gruppe von Zylinderausnehmungen ausgebildet. Die erste Gruppe von Zylinderräumen und die zweite Gruppe von Zylinderräumen sind zum Erzielen zwei Förderströme von Druckmittel mit jeweils einem eigenen hydraulischen Kreislauf verbunden. Dadurch fördert die beispielsweise als Hydropumpe ausgebildete hydrostatische Kolbenmaschine durch die erste Triebwerkseinheit in eine erste Arbeitsleitung und durch die zweite Triebwerksgruppe in eine zweite Arbeitsleitung. Damit wird die hydrostatische Kolbenmaschine auch für solche Anwendungen einsetzbar, bei denen voneinander unabhängige hydraulische Kreisläufe zu versorgen sind.The Hydrostatic according to the invention Piston engine has two engine groups. The first engine group comprises a first swash plate, on which a first cylinder drum unit is supported. In the cylinder recesses of the first cylinder drum unit is a arranged first group of pistons, which are rotationally fixed to a drive shaft of the hydrostatic piston engine are connected. In appropriate Way, a second group of engines comprises a second swash plate, on which a second cylinder drum unit is supported. In This second cylinder drum unit are also cylinder recesses arranged, in which engages a second group of pistons. The second group of pistons is also rotationally fixed to the drive shaft connected to the hydrostatic piston machine. By the first group piston is in the cylinder recesses of the first cylinder drum unit a first group of cylinder chambers educated. Accordingly, also by the second group of Piston in the cylinder recesses of the second cylinder drum unit formed a second group of cylinder recesses. The first Group of cylinder chambers and the second group of cylinder chambers are to achieve two flow rates of pressure medium each connected to its own hydraulic circuit. Thereby promotes for example, designed as a hydraulic pump hydrostatic piston engine through the first engine unit in a first working line and through the second engine group into a second working line. In order to The hydrostatic piston machine can also be used for such applications independent of each other hydraulic circuits to be supplied.
Die erfindungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 2 weist eine unabhängige Verstellung der beiden Triebwerksgruppen auf. Dadurch ist es möglich, bei einem Einsatz der hydrostatischen Kolbenmaschine als Hydropumpe zunächst durch die erste Triebwerksgruppe eine Verstellung des Fördervolumens vorzunehmen. Anschließend wird z. B. durch die zweite Triebwerksgruppen ebenfalls eine Verstellung in der gleichen Richtung vorgenommen. Insbesondere ist eine unabhängige Fördermengeneinstellung bei Förderung in zwei hydraulische Kreisläufe vorteilhaft. Dabei ermöglicht die unabhängige Verstellung der beiden Triebwerksgruppen voneinander auch eine Gruppe mit einem konstanten Hubvolumen auszuführen, die zweite Triebwerksgruppe dagegen verstellbar auszuführen. Die erste Triebwerksgruppe wird dabei wiederum durch eine Zylindertrommeleinheit sowie den daran angeordneten Zylinderausnehmungen gemeinsam mit der ersten Gruppe von Kolben gebildet. Die zweite Triebwerksgruppe wird dementsprechend durch die zweite Gruppe von Kolben gemeinsam mit den zweiten Zylinderausnehmungen der zweiten Zylindertrommeleinheit gebildet. Die Verstellung erfolgt durch Veränderung der Drehachse der jeweiligen Zylindertrommeleinheit. Die Veränderung der Drehachse der jeweiligen Zylindertrommeleinheit ist dabei unabhängig von der Orientierung der Drehachse der jeweils anderen Zylindertrommeleinheit. In Abhängigkeit von der Anwendung können die Drehachsen der beiden Zylindertrommeleinheiten, obwohl sie unabhängig voneinander veränderbar sind, gemeinsam verstellt werden.The hydrostatic piston engine according to the invention with the features of claim 2 has an independent adjustment of the two engine groups. This makes it possible, when using the hydrostatic piston engine as Hy dropumpe first make an adjustment of the delivery volume through the first group of engines. Subsequently, z. B. made by the second engine groups also an adjustment in the same direction. In particular, an independent flow adjustment when pumping in two hydraulic circuits is advantageous. In this case, the independent adjustment of the two engine groups from one another also allows a group to perform with a constant displacement, while the second engine group can be made adjustable. The first group of engines is in turn formed by a cylinder drum unit and the cylinder recesses arranged thereon together with the first group of pistons. The second engine group is accordingly formed by the second group of pistons together with the second cylinder recesses of the second cylinder drum unit. The adjustment takes place by changing the axis of rotation of the respective cylinder drum unit. The change in the axis of rotation of the respective cylinder drum unit is independent of the orientation of the axis of rotation of the respective other cylinder drum unit. Depending on the application, although the rotational axes of the two cylinder drum units are independently variable, they can be adjusted together.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine ausgeführt.In the dependent claims are advantageous developments of the hydrostatic according to the invention Piston engine executed.
Insbesondere ist es vorteilhaft zur individuellen Verstellung des Schenkwinkels der Zylindertrommeleinheiten jeweils eine Schrägscheibe vorzusehen, die ausgehend von einer Neutrallage in zwei entgegengesetzte Richtungen verstellbar ist. Dadurch kann bei einer Förderung in zumindest zwei verschiedene hydraulische Kreise in den beiden hydraulischen Kreisen die Förderrichtung umgekehrt werden. Diese Umkehrung der Förderrichtung kann auch unabhängig voneinander erfolgen. Die Neutrallage muss dabei nicht zwangsläufig mit einer senkrecht auf der Triebwellenachse stehenden Lauffläche der Schrägscheiben zusammenfallen. Es kann auch ein hydraulische Verluste kompensierender geringer Winkel zwischen der Flächennormalen der Schrägscheibe und der Triebwelle eine Neutrallage definieren.Especially it is advantageous for individual adjustment of the Schenk angle each cylinder drum units to provide a swash plate, the starting adjustable from a neutral position in two opposite directions is. This can help with a promotion in at least two different hydraulic circuits in the two hydraulic circles the conveying direction be reversed. This reversal of the conveying direction can also be independent of each other respectively. The neutral position does not necessarily have to a perpendicular to the drive shaft axis running surface of the swash plate coincide. It can also compensate for hydraulic losses small angle between the surface normal the swash plate and define the drive shaft a neutral position.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Einstellung der Schrägscheiben durch eine Verstellvorrichtung vorzunehmen, die eine lineare Stellbewegung ausführt. Durch eine Stellvorrichtung mit einer linearen Stellbewegung lässt sich eine schlanke Bauform des gesamten Aggregats erreichen. Insbesondere ist es leicht möglich, mit Hilfe eines Verstellkolbens, der hydraulisch beaufschlagt wird, eine solche lineare Stellbewegung zu erzielen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die lineare Stellbewegung parallel zur Triebwellenachse auszuführen. Eine solche parallel zur Triebwellenachse ausgeführte lineare Stellbewegung ermöglicht die parallele Anordnung der Verstellvorrichtung bezüglich der Triebwellenachse.Farther it is advantageous to make the adjustment of the swash plates by an adjustment, the performs a linear actuator movement. By an adjusting device with a linear adjusting movement can be achieve a slim design of the entire unit. Especially it is easily possible with the help of an adjusting piston, which is acted upon hydraulically, to achieve such a linear positioning movement. It is special advantageous, the linear adjusting movement parallel to the drive shaft axis perform. Such a parallel to the drive shaft axis executed linear actuator movement allows the parallel arrangement of the adjusting device with respect to the Drive shaft axis.
Die Druckmittelzuführung und Druckmittelabführung zu und von den ersten und zweiten Zylinderräumen wird vorzugsweise durch die Schrägscheibe hindurch bewirkt. Hierzu sind in die Schrägscheibe Druckmittelkanäle eingebracht. Besonders bevorzugt münden die Druckmittelkanäle der ersten bzw. der zweiten Schrägscheibe in einen Kanalabschnitt eines ersten bzw. zweiten Gehäuseflanschteils. Weiterhin lässt sich durch diese Anordnung vorteilhaft eine hydrostatische Entlastung der Schrägscheibe bewirken. Hierzu wird Leckagefluid, das beim Übergang von den Druckmittelkanälen der Schrägscheiben zu den Kanalabschnitten des ersten bzw. zweiten Gehäuseflanschteils austritt, genutzt, um zwischen den Schrägscheiben und der korrespondierenden ersten Lagerfläche des ersten Gehäuseflanschteils bzw. der zweiten korrespondierenden Lagerfläche des zweiten Gehäuseflanschteils eine hydrodynamische Lagerung auszubilden. Die erste und die zweite Schrägscheibe sind somit in dem ersten Gehäuseflanschteil bzw. zweiten Gehäuseflanschteil gleitend schwenkbar angeordnet und über eine geringe Leckagemenge an Druckmittel hydrostatisch entlastet. Somit entfällt eine besondere Druckmittelzuführung zur Schmierung der Lagerung der Schrägscheiben.The Pressure medium feed and pressure medium discharge to and from the first and second cylinder chambers is preferably through the swash plate through. For this purpose, pressure medium channels are introduced into the swash plate. Especially preferred the pressure medium channels the first and the second swash plate in a channel portion of a first and second Gehäuseflanschteils. Continue lets this arrangement advantageously a hydrostatic discharge the swash plate cause. For this purpose, leakage fluid, the transition from the pressure medium channels of the swash plates to the channel sections of the first and second Gehäuseflanschteils exit, used to between the swash plates and the corresponding first storage area of the first housing flange part or the second corresponding bearing surface of the second housing flange part to form a hydrodynamic bearing. The first and the second swash plate are thus in the first housing flange part or second housing flange part slidably mounted and slidably over a small amount of leakage hydrostatically relieved of pressure medium. This eliminates one special pressure medium supply for lubricating the bearing of the swash plates.
Zumindest einer der Arbeitsanschlüsse, die über die Druckmittelkanäle in der ersten bzw. der zweiten Schrägscheibe mit den ersten Zylinderräumen bzw. den zweiten Zylinderräumen verbindbar sind, ist an dem ersten Gehäuseflanschteil bzw. dem zweiten Gehäuseflanschteil ausgebildet. Damit wird auf einem kurzen Weg innerhalb der hydrostatischen Kolbenmaschine der Anschluss nach außen geführt. Jeder der Arbeitsanschlüsse ist mit einer Speiseventileinheit verbunden, über die nicht nur eine Nachspeisung mit Druckmittel erfolgt, sondern die auch zur Absicherung der angeschlossenen Arbeitsleitung ein Hochdruckbegrenzungsventil aufweist.At least one of the working connections, the above the pressure medium channels in the first and the second swash plate with the first cylinder chambers or the second cylinder chambers are connectable to the first Gehäuseflanschteil or the second housing flange educated. This will take a short path within the hydrostatic piston engine the connection to the outside guided. Everyone the work connections is connected to a feed valve unit that has not just a make-up with pressure medium, but also to secure the connected Working line has a high pressure relief valve.
Weiterhin ist es vorteilhaft, in dem ersten Gehäuseflanschteil, einem weiteren Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseflanschteil einen gemeinsamen Speisedruckkanal vorzusehen. Über diesen gemeinsamen Speisedruckkanal werden die Speiseventileinheiten mit dem nachzufördernden Druckmittel versorgt. Der gemeinsame Speisedruckkanal hat den Vorteil, dass ein zentraler Anschluss ausreichend ist, um beispielsweise mittels einer Konstantpumpe Druckmittel zur Speisung nachzufördern. Durch die Verwendung lediglich eines gemeinsamen Anschlusses entfallen zusätzliche Dichtstellen und der Verlegeaufwand von Leitungen an der hydrostatischen Kolbenmaschine wird verringert.Furthermore, it is advantageous to provide a common feed pressure channel in the first housing flange part, a further housing part and the second housing flange part. About this common feed pressure channel, the feed valve units are supplied with the nachzufördernden pressure medium. The common feed pressure channel has the advantage that a central connection is sufficient to nachfördern example, by means of a constant pump pressure medium for feeding. The use of only one common connection eliminates the need for additional sealing points and the laying of pipes at the hydrosta table piston machine is reduced.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:One preferred embodiment the hydrostatic according to the invention Piston engine is shown in the drawing and is based on the following description explained. Show it:
In
der
Zum
Verbinden des ersten Gehäuseflanschteils
Mit
der Triebwelle
An
der entgegengesetzt orientierten Fläche der Trägerplatte
Anstelle
der ebenen Stützflächen und
Zylinderböden
kann auch eine sphärische
Ausformung vorgesehen sein. Die Ausgleichsbewegung ist dann mit
einer Kippbewegung der Zylinder
Zur
Schrägstellung
der ersten Trommelplatte
Durch
die über
die erste Schrägscheibe
Um
den Schwenkwinkel der ersten Schrägscheibe
Zur
Durchführung
der Triebwelle
Zur
Verbindung der ersten Zylinderräume
mit einem ersten hydraulischen Kreislauf werden die ersten Zylinderräume alternierend
mit einem Hochdruck- bzw. Niederdruckanschluss verbunden. Hierzu
ist in den sich an der ersten Trommelplatte
In
entsprechender Weise sind in der zweiten Schrägscheibe
In
der
Die
erfindungsgemäße hydrostatische
Kolbenmaschine ist zur Förderung
in zwei getrennte hydraulische Kreisläufe vorgesehen. Die erste Zylindertrommeleinheit
gemeinsam mit dem ersten Kolben
In
entsprechender Weise sind die Steuernieren der zweiten Schrägscheibe
Aufgrund
der unabhängigen
Verstellung der ersten Schrägscheibe
Zum
Nachfördern
von Druckmittel in den ersten hydraulischen Kreislauf bzw. den zweiten
hydraulischen Kreislauf sowie zur Absicherung der hydraulischen
Kreisläufe
gegenüber
zu hohe Arbeitsdrücke ist
ein gemeinsames Speisesystem vorgesehen. Der erste Arbeitsleitungskanal
In
entsprechender Weise sind der dritte Arbeitsleitungskanal
Zum
Nachfördern
von Druckmittel ist ein Speiseleitungsanschluss
Durch
die dem Arbeitsleitungskanal
In
der
In
der
Zur
Auslenkung des Verstellkolbens
In
der
In
der
Bei
der in der
Dementsprechend
verzweigt sich der zweite Abschnitt
Dabei
ist die Verzweigung des ersten Verbindungskanals
In
der
In
der
In
der
Die Erfindung ist nicht an das dargestellte Ausführungsbeispiel gebunden. Insbesondere sind die einzelnen, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigten Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombinierbar.The Invention is not bound to the illustrated embodiment. Especially are the individual features shown in the illustrated embodiment in any way combinable with each other.
Claims (14)
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