DE102006012638A1

DE102006012638A1 - Hydrostatische Kolbenmaschine nach Floating-Cup-Prinzip mit Anlagefläche an Trägerplatte

Info

Publication number: DE102006012638A1
Application number: DE102006012638A
Authority: DE
Inventors: Marcus Herrmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-01-25
Also published as: WO2007009811A3; WO2007009811A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine nach dem Floating-Cut-Prinzip. In der Kolbenmaschine ist eine Triebwelle angeordnet, die drehfest mit einer Trägerplatte (6) verbunden ist. An der Trägerplatte (6) sind mittels jeweils eines Befestigungsabschnitts (15) Kolben (7a, 7b) befestigt. Zur Übertragung axialer Kräfte sind an den Kolben (7a, 7b) jeweils Anlageflächen (18) vorgesehen, die sich an einer Oberfläche (13a, 13b) der Trägerplatte (6) abstützen. Die Zylinder (8a, 8b) werden an einer Trommelplatte (9a, 9b), die ebenfalls drehfest mit der Triebwelle verbunden ist, durch eine Arretierungsplatte (27) in axialer Richtung gehalten. Die relative Lage der Arretierungsplatte (27) bezüglich der Trommelplatte (9a, 9b) wird durch Abstandshalter (35, 36) festgelegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Kolbenmaschine nach dem Floating-Cup-Prinzip.

Bei einer hydrostatischen Kolbenmaschine nach dem Floating-Cup-Prinzip ist eine Welle in einem Gehäuse drehbar gelagert. Drehfest mit der Welle verbunden ist eine Trägerplatte, an der mehrere Kolben angeordnet sind. Die Kolben sind fest mit der Trägerplatte verbunden und ihr von der Trägerplatte abgewandtes Ende ist in jeweils einem Zylinder angeordnet. Eine mit der Anzahl der Kolben korrespondierende Anzahl von Zylindern ist auf einer Trommelplatte angeordnet, die bezüglich der Achse der Triebwelle geneigt ist. Die Trommelplatte ist selbst drehfest mit der Welle verbunden, so dass bei einer Drehung der Trommelplatte und der Trägerplatte die einzelnen Zylinder über dem Kolben eine Hubbewegung ausführen. Eine Kolbenmaschine nach dem Floating-Cup-Prinzip ist aus der WO 03/058034 A1 bekannt. Um die einzelnen Kolben an der Trägerplatte zu fixieren sind in die Trägerplatte Ausnehmungen eingebracht, in die die Kolben mit einem Befestigungsabschnitt eingepresst sind. Zur Erhöhung des Hubvolumens ist es vorgesehen, Doppelkolben auszubilden, die beidseits der Trägerplatte in entsprechende Zylinder hineinragen. Die Kolbenmaschine ist symmetrisch bezüglich der Trägerplatte aufgebaut und weist somit zwei Trommelplatten mit daran befestigten Zylindern auf, die relativ zu der Triebwelle gegengleich geneigt sind.

Die zu beiden Seiten der Doppelkolben ausgebildeten Zylinderräume sind durch eine entlang der Achse des Doppelkolbens verlaufende Bohrung miteinander verbunden. Die Doppelkolben befinden sich somit in einem hydraulischen Gleichgewicht und sind frei von axialen Kräften. Zur Einstellung des Hubvolumens werden die beiden Schwenkscheiben, auf denen die Trommelplatten abgestützt sind, gegengleich verstellt.

Bei der aus der WO 03/058034 A1 bekannten Floating-Cup-Kolbenmaschine ist es nachteilig, dass axiale Kräfte an den Kolben vermieden werden müssen, um die sichere Fixierung des Kolbens in der Trägerplatte nicht zu gefährden. Axiale Kräfte sind von den Kolben auf die Trägerplatte ausschließlich über die Pressverbindung zwischen den Doppelkolben und den Ausnehmungen der Trägerplatte übertragbar.

Ferner ist die axiale Befestigung der einzelnen Zylinder auf der Trommelplatte problematisch. Wegen der Schrägstellung der Trommelplatte zum Erzeugen des Hubvolumens ist es nötig, dass die einzelnen Zylinder eine laterale Bewegung ausführen können, um der Kolbenbewegung, die in der Ebene der Trommelplatte eine Ellipse beschreibt, folgen zu können. In axialer Richtung müssen sie dagegen fixiert sein, um bei einem Saughub der Bewegung der Trommelplatte zu folgen und nicht abzuheben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine zu schaffen, bei der eine hydrostatische Entlastung der einzelnen Kolben nicht erforderlich ist und die eine platzsparende axiale Fixierung der einzelnen Zylinder an der Trommelplatte ermöglicht.

Die Erfindung wird durch die hydrostatische Kolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 oder 7 gelöst.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 umfasst die erfindungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine eine Trägerplatte, die mit einer Triebwelle drehfest verbunden ist. An der Trägerplatte sind Kolben mit einem Befestigungsabschnitt befestigt. Um bei einer Beaufschlagung der Kolben mit einer einseitigen hydraulischen Kraft diese Kraft an der Trägerplatte abstützen zu können, ist an den Kolben jeweils eine axial orientierte Anlagefläche vorgesehen, mit der sich die Kolben auf einer Oberfläche der Trägerplatte abstützen.

Die erfindungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine hat den Vorteil, dass sowohl bei einer einseitigen Bestückung der Trägerplatte mit Kolben als auch bei einer doppelt ausgebildeten Kolbenmaschine, bei der sich die Kolben auf beiden Seiten der Trägerplatte befinden, sowohl dieselbe Trägerplatte als auch identische Kolben verwendet werden können. Axiale Kräfte, die beispielsweise in einer als Pumpe arbeitenden Kolbenmaschine durch den Druckhub entstehen, werden so von der Anlagefläche des Kolbens auf die Trägerplatte übertragen. Die durch die Anlagefläche abgestützten Kräfte können auch einseitig auftreten, so dass es beispielsweise möglich ist, bei einer Doppelpumpe in beiden Pumpeinheiten unterschiedliche Hubvolumen einzustellen. Damit wird ein unterschiedliches Fördervolumen durch die beiden Baugruppen möglich, die auch in zwei unterschiedliche Kreise fördern können.

Gemäß dem nebengeordneten Anspruch 7 werden in der Kolbenmaschine die Zylinder durch eine auf die Stirnseiten der Zylinder wirkende Arretierungsplatte auf der Trommelplatte in axialer Richtung fixiert. Dabei wird die Arretierungsplatte mit Hilfe von Abstandshaltern in einem definierten Abstand zu der Trommelplatte gehalten. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass lediglich die Abstandshalter seitlich neben den einzelnen Zylindern Bauraum beanspruchen. Durch den geringen Platzbedarf, der zur Fixierung der Zylinder erforderlich ist, ist eine kompakte Bauform des Triebwerks möglich.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kolbenmaschine ausgeführt.

Insbesondere ist es vorteilhaft, die Trägerplatte zur Befestigung der Kolben mit Ausnehmungen zu versehen. Diese können beispielsweise bei der Herstellung der Trägerplatte durch Stanzen in die Platte eingebracht werden. Besonders vorteilhaft ist es, an den Kolben die Befestigungsabschnitte als Zapfen auszubilden, die in die korrespondierenden Ausnehmungen der Trägerplatte eingreifen. Durch das separate Ausbilden von zapfenförmigen Befestigungsabschnitten an jeweils einem einzelnen Kolben ist es möglich, sich gegenüberliegend angeordnete Kolben einzeln der Ausnehmung in der Trägerplatte zuzupaaren. Die Presspassung zwischen dem zapfenförmigen Befestigungsabschnitt jedes Kolbens und der Ausnehmung in der Trägerplatte wird somit individuell für jeden Kolben festgelegt, wodurch die Ausschussrate sinkt.

An ihrem von dem Befestigungsabschnitt abgewandten Ende sind die Kolbenböden der einzelnen Kolben vorteilhafterweise sphärisch ausgeformt. Aufgrund der sphärischen Ausformung wird der Kolben in dem Bereich der Ausformung bei einem in dem Zylinderraum anliegenden Druck während des Druckhubs geringfügig aufgeweitet, so dass sich eine verbesserte Dichtwirkung zwischen dem äußeren Umfang des Kolbens und dem ihn umgebenden Zylinder einstellt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, die Abstandshalter jeweils in zwischen benachbarten Zylindern entstehenden Zwischenräumen anzuordnen. Die Abstandshalter werden hierzu etwa in der Winkelmitte eines Kreissegments angeordnet, das durch die Mittelachsen zweier benachbarter Zylinder sowie den Mittelpunkt des Umfangskreises, auf dem die Zylinder angeordnet sind, definiert ist. Damit kann ein sonst nicht genutzter Bauraum verwendet werden, um die Abstandshalter anzuordnen. Wird zusätzlich der Umfangskreis, auf dem die Abstandshalter angeordnet sind, kleiner gewählt als der Umfangskreis, auf dem die Zylinder angeordnet sind, ergibt sich außerdem der Vorteil, dass die zusätzlichen Massen der Abstandshalter nah an der Rotationsachse angeordnet sind.

Um die Reibungskräfte beim lateralen Bewegungsausgleich der Zylinder gering zu halten, werden die Zylinder bevorzugt durch Laschen der Arretierungsplatte in ihrer axialen Position gehalten. Besonders bevorzugt ist die Arretierungsplatte hierzu mit Abstandshaltern versehen, die die Arretierungsplatte mit einem Abstand zu der Trommelplatte fixieren, der größer ist als die Höhe der Zylinder. Dadurch lässt sich an den Laschen ein Haltebereich ausbilden, der an den Zylindern anliegt. Es ergibt sich eine kleine Kontaktfläche zwischen den Stirnflächen der Zylinder und den Haltebereichen.

Um eine gleichmäßige Anpresskraft der Zylinder auf der Trommelplatte zu gewährleisten, wird vorzugsweise zur Befestigung der Arretierungsplatte an der Trommelplatte eine mit der Anzahl der Zylinder korrespondierende Anzahl von Abstandshaltern verwendet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Axialkolbenmaschine nach dem Floating-Cup-Prinzip;
2 eine vergrößerte Darstellung einer geschnittenen Trägerplatte mit darin befestigten Kolben;
3 eine erste Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Zylindertrommeleinheit bestehend aus einer Trommelplatte, Zylindern und einer Arretierungsplatte;
4 eine zweite Schnittdarstellung der Zylindertrommeleinheit aus 3; und
5 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Zylindertrommeleinheit.
Anhand der 1 soll zunächst die Funktionsweise einer Kolbenmaschine nach dem Floating-Cup-Prinzip dargestellt werden. Die hydrostatische Kolbenmaschine 1 wird von einer Triebwelle 2 durchdrungen, die in einem ersten Gehäuseteil 3a und einem zweiten Gehäuseteil 3b drehbar gelagert ist. Zwischen dem ersten Gehäuseteil 3a und dem zweiten Gehäuseteil 3b ist ein drittes Gehäuseteil 3c angeordnet, in dessen Bereich ein doppeltes Triebwerk der Axialkolbenmaschine 1 angeordnet ist.
Die in der 1 dargestellte Kolbenmaschine 1 kann als Doppelpumpe oder Doppelmotor eingesetzt werden. Hierzu sind Anschlüsse an zwei hydraulische Kreise vorgesehen. So ist in dem ersten Gehäuseteil 3a und in dem zweiten Gehäuseteil 3b eine erste Arbeitsleitung 4a bzw. eine zweite Arbeitsleitung 4b angeordnet. Die erste Arbeitsleitung 4a und die zweite Arbeitsleitung 4b werden mit in der 1 nicht dargestellten Arbeitsleitungen zweier hydraulischer Kreise verbunden. Bei einem Betrieb in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf sind dementsprechend an dem ersten Gehäuseteil 3a ein dritter Arbeitsleitungsanschluss 5a und an dem zweiten Gehäusesteil 3b ein vierter Arbeitsleitungsanschluss 5b vorgesehen.
Zum Erzeugen eines Förderdrucks bei Einsatz der Kolbenmaschine 1 als Pumpe ist mit der Triebwelle 2 eine Trägerplatte 6 drehfest verbunden. Die Trägerplatte 6 ist in etwa scheibenförmig ausgeführt und etwa mittig in dem dritten Gehäuseteil 3c angeordnet. Zur Förderung in zwei unterschiedlich hydraulische Kreisläufe sind an der Trägerplatte 6 erste Kolben 7a und an der gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte 6 zweite Kolben 7b fixiert, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen jeweils nur einer in der 1 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die ersten Kolben 7a bzw. die zweiten Kolben 7b ragen jeweils in erste Zylinder 8a bzw. zweite Zylinder 8b hinein. Die ersten Zylinder 8a sind an einer ersten Trommelplatte 9a axial fixiert. Die zweiten Zylinder 8b sind an einer zweiten Trommelplatte 9b fixiert. Die erste Trommelplatte 9a und die zweite Trommelplatte 9b sind ihrerseits drehfest mit der Triebwelle 2 verbunden, können jedoch unabhängig voneinander in ihrem Winkel bezüglich der Triebwelle 2 verändert werden.
Zur Einstellung des Winkels zwischen der ersten Trommelplatte 9a dient eine als erste Schwenkwiege 10a ausgebildete Schrägscheibe, die auf ihrer zu der ersten Trommelplatte 9a hin gewandten Seite eine erste Lauffläche 11a aufweist. Dementsprechend ist zum Einstellen des Winkels der zweiten Trommelplatte 9b eine zweite Schwenkwiege 10b vorgesehen, die eine zweite Lauffläche 11b aufweist. Zur Verstellung des Winkels der zweiten Schwenkwiege 10b ist in der 1 schematisch eine Verstellvorrichtung 12 dargestellt. Auf ihrer von der zweiten Lauffläche 11b abgewandten Seite ist die zweite Schwenkwiege 10b rund ausgeführt und stützt sich auf einer entsprechend ausgeformten Lagerfläche des zweiten Gehäuseteils 3b ab. Aufgrund des Neigungswinkels zwischen der ersten Trommelplatte 9a bzw. der zweiten Trommelplatte 9b und der Drehachse der Triebwelle 2 führen die ersten Kolben 7a in den ersten Zylindern 8a und die zweiten Kolben 7b in den zweiten Zylindern 8b eine Hubbewegung aus.
Die Zuführung von Druckmittel erfolgt über beispielsweise den dritten Arbeitsleitungsanschluss 5a und den vierten Arbeitsleitungsanschluss 5b durch die Schwenkwiegen 10a und 10b, die hierzu entsprechende Kanäle aufweisen. Die Kanäle, die in der 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind, münden an den Laufflächen 11a bzw. der zweiten Lauffläche 11b in Form von Steuernieren aus. In entsprechender Weise ist in der ersten Schwenkwiege 10a und der zweiten Schwenkwiege 10b jeweils ein weiterer Kanal vorgesehen, über den der erste Anschluss 4a und der zweite Anschluss 4b mit einer entsprechenden als Steuerniere ausgebildeten Öffnung an der ersten Lauffläche 11a bzw. der zweiten Lauffläche 11b verbunden ist. Die zeitweilige Verbindung zu den Zylinderräumen wird durch in den Böden der Zylinder 8a bzw. 8b angeordnete Zylinderöffnungen sowie entsprechend ausgebildete Öffnungen in den Trommelplatten 9a und 9b bewirkt.
Zur unabhängigen Verstellung der ersten Schwenkwiege 10a und der zweiten Schwenkwiege 10b ist zusätzlich zu der Verstellvorrichtung 12, die in der 1 gezeigt ist, eine zweite Verstellvorrichtung vorgesehen, die auf der in der 1 nicht sichtbaren gegenüberliegenden Seite der Axialkolbenmaschine 1 angeordnet ist.
In der 2 ist ein Ausschnitt eines Schnitts durch die Kolbenmaschine 1 in einer vergrößerten Ansicht dargestellt. Die Trägerplatte 6 weist eine erste Oberfläche 13a und eine zweite Oberfläche 13b auf, die in entgegengesetzter Richtung orientiert und planparallel zueinander sind. Sowohl auf der Seite der ersten Oberfläche 13a als auch auf der Seite der zweiten Oberfläche 13b sind Kolben 7a bzw. 7b an der Trägerplatte 6 angeordnet. In der Trägerplatte 6 sind hierzu durchgehende Ausnehmungen 14 vorgesehen. Die Ausnehmungen 14 sind vorzugsweise als Bohrungen oder Stanzlöcher ausgebildet. An den ersten Kolben 7a ist ein Befestigungsabschnitt 15a ausgebildet. Der Befestigungsabschnitt 15a ist beispielsweise eine zapfenförmige Geometrie, die als Passung zusammen mit der Ausnehmung 14 ausgebildet ist. Der zapfenförmige Befestigungsabschnitt 15a ist an einem ersten Ende 16a des Kolbens 7a ausgebildet. In Richtung des zweiten Endes 17 des Kolbens 7a wird der zapfenförmige Befestigungsabschnitt 15 durch eine Anlagefläche 18a begrenzt. Die Anlagefläche 18a entsteht durch eine radiale Erweiterung des Kolbens 7a gegenüber der radialen Ausdehnung im Bereich des Befestigungsabschnitts 15a.
Bei Beaufschlagung des Kolbens 7a an seinem zweiten Ende 17a mit einer axialen Kraft stützt sich der Kolben 7a mit seiner Anlagefläche 18a an der ersten Oberfläche 13a der Trägerplatte 6 ab. Im Bereich des zweiten Endes 17a weist der Kolben 7a eine sphärische Ausnehmung 19a auf. An seinem äußeren Umfang im Bereich des zweiten Endes 17a ist der Kolben 7a ebenfalls sphärisch ausgebildet, wobei der Kolben 7a mit dem Durchmesser der sphärischen Geometrie dichtend mit einer Zylinderlaufbahn 20a des ersten Zylinders 8a zusammenwirkt. Die sphärische Außenkontur im Bereich des zweiten Endes 17a des Kolbens 7a geht in Richtung auf den Befestigungsabschnitt 15a in einen kegelförmigen Mittelabschnitt 21a über. Durch den kegelförmigen Mittelabschnitt 21a wird sichergestellt, dass eine Neigung des Zylinders 8a relativ zu der Mittelachse des Kolbens 7a möglich ist. Der kegelförmig in Richtung des Befestigungsabschnitts 15a verjüngte Kolben 17a erweitert sich schließlich wieder und bildet so den radial erweiterten Bereich, an dem die Anlagefläche 18a ausgebildet ist.
Der von der zweiten Oberfläche 13b her in die Ausnehmung 14 der Trägerplatte 6 eingesetzte Kolben 7b entspricht in seiner Geometrie dem ersten Kolben 7a. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird daher auf einer erneute Beschreibung verzichtet. Die entsprechenden Bezugszeichen haben den Buchstabenzusatz "b".
Um eine Kollision zwischen dem ersten Kolben 7a und dem zweiten Kolben 7b zu vermeiden, ist die Ausdehnung der Befestigungsabschnitte 15 in axialer Richtung vorzugsweise kleiner als die halbe Dicke der Trägerplatte 6. Durch eine entsprechende kleiner gewählte Länge der Befestigungsabschnitte 15 lässt sich sicherstellen, dass eine Kollision zwischen dem Kolben 7a und 7b auch bei ungünstiger Toleranzlage ausgeschlossen ist und die Kolben 7a und 7b mit ihrer jeweiligen Anlagefläche 18 sicher an der ersten Oberfläche 13a bzw. der zweiten Oberfläche 13b anliegen. Die Zylinder 8a weisen jeweils einen Zylinderboden 22a auf, der sich an einer Stützfläche 23a der Trommelplatte 9a abstützt. In den Zylinderboden 22a ist eine Schmiernut 24a eingebracht, die durch Leckfluid aus dem Zylinderraum mit Druckmittel befüllt wird. In dem Zylinderboden 22a ist eine zentrale Zylinderöffnung 25a ausgebildet, über die der Zylinderraum zeitweilig in Fluidkontakt mit einer der in der ersten Schwenkwiege 10a ausgebildeten Steuernieren steht. Hierzu ist weiter eine Durchgangsöffnung 26a in der Trommelplatte 9a ausgebildet. Um die Zylinder 8a in axialer Richtung auf der Trommelplatte 9a zu fixieren, ist eine Arretierungsplatte 27a vorgesehen. Die Befestigung der Arretierungsplatte 27 wird nachfolgend noch unter Bezugnahme auf die 3 und 4 ausführlich erläutert. Die Arretierungsplatte 27a ist in einem definierten Abstand zu der Stützfläche 23a der ersten Trommelplatte 9a fixiert, die größer als die Höhe der Zylinder 8a ist, und übt auf eine Stirnfläche 28a der Zylinder 8a eine Kraft in Richtung der Stützfläche 23a der Trommelplatte 9a aus.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Trägerplatte 6 einstückig mit einem Führungslager 29a ausgebildet. Das Führungslager 29a wirkt mit einem Hals 30a der Trommelplatte 9a zusammen. Der Hals 30a ist ein rohrförmiger Abschnitt, der sich von der Trommelplatte 9a in Richtung auf die Trägerplatte 6 hin erstreckt. Mit seiner Innenwand 31a liegt der Hals 30a dabei an dem Führungsabschnitt 29a an und zentriert die Trommelplatte 9a. Eine Neigung der Trommelplatte 9a ist dabei aufgrund der kugelförmigen Geometrie des Führungsabschnitts 29a bei geringer Reibung möglich.
Die in entgegengesetzter Richtung angeordnete Zylindertrommeleinheit entspricht der beschriebenen. Entsprechende Bezugszeichen tragen dort wiederum den Buchstabenzusatz "b".
In der 3 ist eine vergrößerte Darstellung einer vormontierten Zylindertrommeleinheit bestehend aus einer Trommelplatte 9 mit darauf angeordneten Zylindern 8, die von einer Arretierungsplatte 27 gehalten werden, dargestellt. Da die erste Trommelplatte 9a und die zweite Trommelplatte 9b gemeinsam mit ihren jeweiligen Kolben 8a, 8b sowie der Arretierungsplatten 27a und 27b identisch aufgebaut sind, wird bei der nachfolgenden Beschreibung lediglich eine der Trommelplatten 9 beschrieben und die entsprechenden Bezugszeichen ohne den die Seite kennzeichnenden Buchstabenzusatz verwendet.
Wie dies bereits bei der Erläuterung der 2 beschrieben wurde, stehen die Zylinder 8 mit ihrem Zylinderboden 22 auf einer Stützfläche 23 der Trommelplatte 9. Dabei ist zwischen der Stützfläche 23 und dem Zylinderboden 22 jedes Zylinders 8.i ein hydrodynamisches Gleitlager ausgebildet, wozu in dem Zylinderboden 22 die Schmiernut 24 vorgesehen ist. Auf der durch die Stützfläche 23 gebildeten Ebene lassen sich daher die Zylinder 8.i verschieben. Durch eine radiale Verschiebung der Zylinder 8.i auf der Stützfläche 29 lässt sich der unterschiedliche Abstand der Zylinder 8.i von der Rotationsachse der Trommelplatte 9 bei einer Schrägstellung gegenüber der Drehachse der Triebwelle 2 ausgleichen. Da die Zylinder 8.i während eines Saughubs in Kontakt mit der Stützfläche 23 gehalten werden müssen, ist eine Arretierungsplatte 27 vorgesehen, die auf die Zylinder 8.i eine entsprechende axiale, in Richtung der Stützfläche 23 wirkende Haltekraft ausübt.
Die Arretierungsplatte 27 wird durch Abstandshalter gehalten, die im vorliegenden Fall aus jeweils einer Abstandshülse 35 sowie einem Befestigungsmittel 36 bestehen. Die Abstandshülse 35 ist länger als die Höhe der Zylinder 8. Das Befestigungsmittel 36 ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel in Form einer Schraube ausgeführt, deren Schraubenkopf die Arretierungsplatte 27 an der Abstandshülse 35 hält und die die Abstandshülse 35 gemeinsam mit der Arretierungsplatte 27 an der Trommelplatte 9 fixiert. Hierzu sind in der Trommelplatte 9 Gewinde eingebracht, in das die Schrauben eingeschraubt werden.
Um die Kolben 7 in die Zylinder 8 einführen zu können, ist die Arretierungsplatte 27 mit einer mit der Anzahl der Zylinder 8 korrespondierenden Anzahl von Kolbenausnehmungen 41.i versehen. Der der Kolbenausnehmung 41.1 zugeordnete Zylinder 8.1 ist in der 3 nicht dargestellt, um die Anordnung der dahinerliegenden Abstandshülse 35.1 besser erläutern zu können. Die Kolbenausnehmungen 41.i sind vorzugsweise kreisförmig ausgeführt und weisen einen gegenüber dem Innendurchmesser der Zylinder 8 vergrößerten Durchmesser auf. Durch den vergrößerten Durchmesser der Kolbenausnehmungen 41.i wird ein Kontakt mit dem radial verjüngten mittleren Bereich 21 der Kolben 7 verhindert. Die Mittelpunkte der kreisförmigen Kolbenausnehmungen 41.i sind auf einem gemeinsamen ersten Umfangskreis 42 angeordnet, der mit dem Umfangskreis zusammenfällt, auf dem die Zylinder 8.i in einer mittleren Position angeordnet sind.
Die zuvor bereits beschriebene Abweichung, die die Zylinder 8 aufgrund der ungleichförmigen, einer Ellipse auf der Stützfläche 23 folgenden Bewegung ausführen, beschreibt Abweichungen in beide Richtungen ausgehend von dem ersten Umfangskreis 42 mit einem Radius r₁. Die bezüglich der Lage des ersten Umfangskreises 42 fest angeordnete Arretierungsplatte 27 kann diese Ausgleichsbewegung nicht ausführen, wozu in bereits beschriebener Weise die Kolbenausnehmungen 41.i gegenüber den Innendurchmessern der Zylinder 8.i vergrößert sind.
Die Abstandshalter 35.i, 36.i sind auf einem zweiten Umfangskreis 43 angeordnet, dessen zweiter Radius r₂ gegenüber dem ersten Radius r₁ verringert ist. Dadurch lassen sich die Abstandshalter 35, 36 in Zwischenräumen anordnen, die zwischen dem Hals 30 der Trommelplatte 9 und den einzelnen Zylindern 8.i ausgebildet werden. In der 3 ist es dargestellt, dass die Abstandshalter 35.i, 36.i jeweils mittig zwischen zwei benachbarten Zylindern 8.i angeordnet sind. Die Abstandshalter 35.i, 36.i sind daher in einem Schnittpunkt jeweils einer in dem Mittelpunkt M beginnenden Halbgeraden s₁ und dem zweiten Umfangskreis 43 platziert. Die Halbgerade s₁ halbiert dabei ein Kreissegment, welches durch zwei Halbgeraden s₂ und s₃ definiert wird, welche sich von dem Mittelpunkt M durch die Mittelpunkte zweier benachbarter Zylinder 8.i erstrecken.
Die Mittelpunkte der Kolbenausnehmungen 41.i sind ebenfalls auf dem ersten Umfangskreis 42 angeordnet, wobei die maximale radiale Ausdehnung der Arretierungsplatte 27 so bemessen ist, dass die Kolbenausnehmungen 41.i zum radial äußeren Rand der Arretierungsplatte 27 offen sind. Dadurch wird zwischen jeweils zwei benachbarten Kolbenausnehmungen 41.1 und 41.2 eine Lasche 40.i ausgebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt 12 Laschen 40.1 bis 40.12ausgebildet. Am äußeren Rand der Laschen 40.1 bis 40.12 ist jeweils eine Sicke ausgebildet, wobei jede Sicke einem Abschnitt einer am äußeren Umfang der Arretierungsplatte 27 angeordneten umlaufenden Sicke mit einem dritten Radius r₃ entspricht.
In der 4 ist noch einmal eine vergrößerte Ansicht einer Trommelplatte 9 samt der daran befestigten Arretierungsplatte 27 gezeigt. Dabei ist in dem Schnitt, der durch ein Befestigungselement 36.1 und die Abstandshülse 35.1 gezeigt ist, zu erkennen, dass die Abstandshülse 35.1 als Hohlzylinder ausgeführt ist. Damit wird die Abstandshülse 35 gemeinsam mit der Arretierungsplatte 27 durch das Befestigungselement 36.1 geklemmt, welches in ein entsprechendes Gewinde der Trägerplatte 9 geschraubt ist. An dem radial äußeren Ende der einzelnen Laschen 40.i ist in der 4 zu erkennen, dass jeweils ein durch die Abschnitte der umlaufenden Sicke gebildeter Haltebereich 44 an dem radial nach außen weisenden Enden der Laschen 40.i ausgebildet ist. Durch den Haltebereich 44 wird eine sich entlang des dritten Umfangskreises 45, entlang dessen die gedachte umlaufende Sicke verläuft, eine Kontaktlinie auf den Stirnflächen 28 der Zylinder 8 gebildet. Der als Sicke ausgeformte Haltebereich 44 überbrückt somit den zwischen der Stirnfläche 28 der Zylinder 8 und einem ebenen Bereich der Arretierungsplatte 27 ausgebildeten Abstand d. Die Arretierungsplatte 27 wird vorzugsweise als Stanzbiegeteil hergestellt. Die Zylindertrommeleinheit bestehend aus den Zylindern 8 sowie der Trommelplatte 9 und der daran befestigten Arretierungsplatte 27 wird vorzugsweise vormontiert, wobei an Stelle der in der 4 dargestellten Verschraubung der Befestigungsmittel 36 beispielsweise auch Nieten eingesetzt werden können.
Die gegenüber der Höhe der Zylinder 8 größere Länge der Abstandshülsen 35.i erlaubt eine größere Toleranz der Zylinderhöhen und der Abstandshülsenlängen. Es ist jedoch auch denkbar, dass eine ebene Arretierungsplatte 27 verwenden wird. Zu diesem Fall sind die Länge der in die Zwischenräume eingesetzten Abstandshülsen und die Zylinderhöhe gleich.
In der 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zylindertrommeleinheit dargestellt. Gegenüber dem in den 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die geänderte Zylindertrommeleinheit eine veränderte Trommelplatte 9' sowie eine hierzu angepasste Arretierungsplatte 27' auf. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen wird die Arretierungsplatte 27' gegenüber der Trommelplatte 9' nicht durch die Verwendung von separaten Abstandshaltern fixiert, sondern unmittelbar an dem Hals 30 der Trommelplatte 9'.
Der Hals 30 ist hierzu mit einer gleichsinnig zu der Stützfläche 23 orientierten Befestigungsfläche 51 ausgebildet. Die Befestigungsfläche 51 befindet sich auf der zu der Trägerplatte 6 hin orientierten Seite der Trommelplatte 9'. Die Befestigungsfläche 51 sowie die Stützfläche 23 sind parallel zueinander ausgerichtet. Ihr axialer Abstand wird als Höhe des Halses 30 der Trommelplatte 9' bezeichnet.
In die Befestigungsfläche 51 sind mehrere Sacklöcher 50 auf einem Umfangskreis eingebracht, welche mit einem Innengewinde versehen sind. Durch Einschrauben von Befestigungsmitteln 49.i, im dargestellten Ausführungsbeispiel Innensechskantschrauben, wird die Arretierungsplatte 27' an der Befestigungsfläche 51 fixiert. Um eine Zentrierung der Arretierungsplatte 27' zu ermöglichen, ist an dem radial inneren Ende der Befestigungsfläche 51 ein Absatz 59 ausgebildet, dessen äußerer Umfang mit einem Innenumfang der Arretierungsplatte 27 korrespondiert und die Arretierungsplatte 27' bezüglich der Trommelplatte 9' zentriert.
Die Höhe des Halses 30 ist wie die Länge der Abstandshalter im ersten Ausführungsbeispiel so bemessen, dass sie geringfügig größer ist als die Höhe der Zylinder 8.i. Weiterhin unterscheidet sich die Arretierungsplatte 27' des zweiten Ausführungsbeispiels der Zylindertrommeleinheit von der des ersten Ausführungsbeispiels dadurch, dass die zur axialen Fixierung der Zylinder 8.i vorgesehenen Laschen 40.i' in radialer Richtung geschlitzt sind. Durch das Einbringen jeweils eines Schlitzes 48.i von dem radial äußeren Umfang der Arretierungsplatte 27' in Richtung ihres Mittelpunkts wird jede Lasche 40.i' in einen ersten Laschenteil 46.i und in einen zweiten Laschenteil 47 unterteilt. Dies ist in der 5 der besseren Übersichtlichkeit wegen lediglich für die Lasche 40.6' mit den Laschenteilen 46.6 und 47.6 sowie dem dazwischen angeordneten Schlitz 48.6 dargestellt. Die radiale Ausdehnung der Schlitze 48.i ist vorzugsweise bei sämtlichen Laschen 40.i' identisch. Dabei reicht die Länge der Schlitze 48.i vorzugsweise nicht bis an den Hals 30 in montiertem Zustand der Arretierungsplatte 27' heran. Damit verbleibt eine ausreichend breite Auflagefläche, welche nicht durch das Einbringen der Schlitze 48.i geschwächt ist, so dass in radialer Verlängerung der Schlitze 48.i zum Mittelpunkt der Arretierungsplatte 27' hin die Befestigungsmittel 49.i angeordnet sind. Die Schlitze 48.i sind vorzugsweise mittig in die Laschen 40.i' eingebracht, so dass auch die Befestigungsmittel 49 jeweils mittig zwischen zwei benachbarten Zylindern 8.i angeordnet sind. Im übrigen stimmt die Geometrie der Laschen 40.i' mit denen der Laschen 40.i des ersten Ausführungsbeispiels überein.
In der 5 ist ferner ein Beispiel für eine Mitnahmevorrichtung der Trommelplatte 9' dargestellt. Die Arretierungsplatte 27' und der Hals 30 der Trommelplatte 9' weisen diametral angeordnet Ausnehmungen zur Aufnahme von Mitnahmeelementen 55, 56 auf. Die Mitnahmeelemente 55, 56 sind drehfest mit der Trägerplatte 6 verbunden und dienen der Drehmomentübertragung zwischen der Trägerplatte 6 und der Trommelplatte 9'. Die diametralen Ausnehmungen werden durch eine erste und eine zweite Aussparung 53.1 und 53.2 in der Arretierungsplatte 27' sowie korrespondierenden Nuten 54.1 und 54.2 in dem Hals 30 der Trommelplatte 9' gebildet. Die Nuten 54.1 und 54.2 erstrecken sich in axialer Richtung in der Innenwand 31 der Trommelplatte 9. Die Länge der Nuten 54.1 und 54.2, welche an der Befestigungsfläche 51 beginnen, ist abhängig von dem maximalen Schwenkwinkel, den die Trommelplatte 9' erreichen kann.
Die Mitnahmeelemente 55 und 56 sind identisch aufgebaut. Der perspektivischen Darstellung wegen sind nur die Elemente des Mitnahmeelements 55 in der 5 dargestellt. Das Mitnahmeelement 55 umfasst einen Mitnahmestift 58 sowie ein Eingriffselement 57. Der Mitnahmestift 58 dringt in eine zentrale Ausnehmung des Eingriffselements 57 ein. Das Eingriffselement 57 ist in seinem Querschnitt vorzugsweise quadratisch ausgeführt und ist in der Nut 54.1 angeordnet. In Richtung der Längsausdehnung der Nut 54.1 ist das Eingriffselement 57 verschiebbar, wodurch die Neigung der Trommelplatte 9' relativ zu der Drehachse der Trägerplatte 6 ermöglicht wird.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind auch einzelne Kombinationen verschiedener in den Figuren und in der Beschreibung erläuterter Merkmale möglich.

Claims

Axialkolbenmaschine mit einer drehfest mit einer Triebwelle (2) verbundenen Trägerplatte (6) an der Kolben (7a, 7b) mit je einem Befestigungsabschnitt (15) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kolben (7a, 7b) zur Übertragung axialer Kräfte auf die Trägerplatte (6) jeweils eine Anlagefläche (18) vorgesehen ist, die sich an einer Oberfläche (13a, 13b) der Trägerplatte (6) abstützt.
Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (6) zur Befestigung Ausnehmungen (14) zur Aufnahme der Befestigungsabschnitte (15) aufweist.
Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (15) zapfenförmig ausgebildet sind und in die Ausnehmungen (14) eingreifen.
Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen (18) der Kolben (7a, 7b) durch eine Änderung der radialen Ausdehnung der Kolben (7a, 7b) ausgebildet wird.
Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Kolben (7a, 7b) sich gegenüberliegend an der Trägerplatte (6) befestigt sind und die jeweiligen Anlageflächen (15) an entgegengesetzt zueinander orientierten Oberflächen (13a, 13b) der Trägerplatte (6) gleichzeitig anliegen.
Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (7a, 7b) an ihrer von dem Befestigungsabschnitt (15) abgewandten Seite einen sphärisch ausgeformten Kolbenboden (17a) aufweisen.
Axialkolbenmaschine mit zumindest einer Trommelplatte (9a, 9b), die mit einer Triebwelle (2) drehfest verbunden ist und auf der Zylinder (8i, 8a, 8b) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (8i, 8a, 8b) durch eine Arretierungsplatte (27, 27') in axialer Richtung auf der Trommelplatte (9a, 9b, 9') fixiert sind und die relative Lage der Arretierungsplatte (27, 27') zu der Trommelplatte (9a, 9b, 9') durch Abstandshalter (35, 36) oder eine Höhe eines Halses (30) der Trommelplatte (9') festgelegt ist.
Axialkolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (8i, 8a, 8b) auf einem ersten Umfangskreis (42) angeordnet sind, dessen Mittelpunkt (M) mit den Mittelpunkten jeweils zweier benachbarter Zylinder ein Kreissegment bildet, und die Abstandshalter (35, 36) jeweils etwa auf einer das Kreissegment halbierenden Halbgeraden (s₁) angeordnet sind.
Axialkolbenmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (8a, 8b) auf einem ersten Umfangskreis (42) auf der Trägerplatte (9) verteilt angeordnet sind und die Abstandshalter (35, 36) auf einem kleineren zweiten Umfangskreis (43) angeordnet sind.
Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungsplatte (27, 27') in radialer Richtung offene Kolbenausschnitte (41) aufweist.
Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch die Abstandshalter (35, 36) oder die Höhe des Halses (30) der Trommelplatte (9') definierte Abstand zwischen der Arretierungsplatte (27, 27') und der Trommelplatte (9a, 9b, 9') größer ist als die Höhe der Zylinder (8, 8a, 8b).
Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungsplatte (27, 27') sich in radialer Richtung erstreckende Laschen (40.i, 40.i') aufweist.
Axialkolbenmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an den jeweils freien Enden der Laschen (40.i, 40.i') ein Haltebereich (44) ausgebildet ist, der an jeweils zwei Zylindern (8) anliegt.
Axialkolbenmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltebereiche (44) der Laschen (40.i, 40.i') als Abschnitte einer umlaufenden Sicke ausgebildet sind.
Axialkolbenmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radius (r₃) der umlaufenden Sicke größer ist als der Radius (r₁) des ersten Umfangskreises (42), auf dem die Zylinder (8) angeordnet sind, und größer ist als der Radius (r₂) des zweiten Umfangskreises (43), auf dem die Abstandshalter (35, 36) angeordnet sind.
Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (40.i') in radialer Richtung geschlitzt sind.
Axialkolbenmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungsplatte (27') mittels Befestigungselementen (49) an einer Befestigungsfläche (51) der Trommelplatte (9') fixiert ist und die Befestigungsmittel (49) in radialer Verlängerung in Richtung einer Symmetrieachse der Trommelplatte (9') angeordnet sind.
Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Anzahl der Zylinder (8i) entsprechende Anzahl von Abstandshaltern (35, 36) vorgesehen ist.
Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (35, 36) jeweils eine Hülse (35) und ein Befestigungsmittel (36) umfassen.