DE102007056736A1

DE102007056736A1 - Axialkolbenmaschien mit einer Abstützung der Kolben mittels Rollen

Info

Publication number: DE102007056736A1
Application number: DE200710056736
Authority: DE
Inventors: Martin Bergmann; Robert Schlosser
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2009-05-28
Also published as: FR2924154A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine (1) mit einer um eine Drehachse (D) drehbar angeordneten Zylindertrommel (2), die mit konzentrisch zur Drehachse (D) angeordneten Kolbenausnehmungen (3) versehen ist, in denen jeweils ein Kolben (4) längsverschiebbar angeordnet ist, wobei die Kolben (4) mittels jeweils eines als Rolle (5) ausgebildeten Wälzkörpers an einer Hubscheibe (6) abgestützt sind und die Rotationsachse (R) der Rolle (5) die Drehachse (D) der Zylindertrommel (2) schneidet. Die Aufgabe, eine Axialkolbenmaschine zur Verfügung zu stellen, die bei hoher Belastbarkeit einen geringen Herstellaufwand aufweist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kolbenausnehmung (3) und der Kolben (4) zumindest teilweise einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen und die Rolle (5) während des Kolbenhubs zumindest teilweise innerhalb der Kolbenausnehmung (4) angeordnet und seitlich geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einer um eine Drehachse drehbar angeordneten Zylindertrommel, die mit konzentrisch zur Drehachse angeordneten Kolbenausnehmungen versehen ist, in denen jeweils ein Kolben längsverschiebbar angeordnet ist, wobei die Kolben mittels jeweils eines als Rolle ausgebildeten Wälzkörpers an einer Hubscheibe abgestützt sind und die Rotationsachse der Rolle die Drehachse der Zylindertrommel schneidet.
Eine gattungsgemäße in Schrägscheibenbauweise ausgebildete mehrhubige Axialkolbenmaschine ist aus der DE 10 2005 058 323 A1 bekannt.
Bei derartigen Axialkolbenmaschinen sind die Rollen, mit denen die Kolben an der Hubscheibe abgestützt sind, in den entsprechenden Kolben eingebettet. Die Kolben sind hierbei an einer kreisförmigen Stirnseite von dem anstehenden hydraulischen Druck beaufschlagt, der als Axialkraft über die Rolle an der Hubscheibe abgestützt wird. Da die zur Kraftübertragung zur Verfügung stehende Rechteckfläche der Rolle durch die Anordnung der Rolle innerhalb des Kolbens kleiner als die druckbeaufschlagte kreisförmige Querschnittsfläche des Kolbens ist, treten sowohl an dem Gleitlager zwischen dem Kolben und der Rolle als auch zwischen der Rolle und der Hubbahn hohe Kräfte und Pressungen auf, die den anstehenden hydraulischen Druck begrenzen, wodurch eine derartige Axialkolbenmaschine lediglich mit Drücken im sogenannten Mitteldruckbereich im Bereich von ca. 200 bis ca. 300 bar belastbar sind.
Bei derartigen Axialkolbenmaschinen, bei denen die Kolben mittels als Rollen ausgebildeten Wälzkörpern an der Hubscheibe abgestützt sind, ist es erforderlich, dass die Rolle mit der Rotationsachse die Drehachse der Zylindertrommel schneidet und somit die Rotationsachsen der Rollen sternförmig angeordnet sind. Die Rotationsbewegung der Rolle relativ zur Kolbenlängsachse des Kolbens kann durch einen aus zwei Kolbenabschnitten bestehenden Kolben begrenzt werden, wobei die Kolbenabschnitte voneinander mit einem Versatz angeordnet sind. Für einen derartigen, aufwändig herzustellenden exzentrischen Stufenkolben ist jedoch in der Zylindertrommel eine aufwändig herzustellende Stufenbohrung erforderlich. Zudem kann die Rotationsbewegung der Rolle relativ zur Kolbenlängsachse durch einen in der Zylindertrommel angeordneten Radialstift begrenzt werden, der mit einer entsprechenden axialen Nut des Kolbens in Wirkverbindung steht. Derartige, in der Zylindertrommel angeordnete Radialstifte, die mit entsprechenden Nuten in den Kolben zusammenwirken, erhöhen ebenfalls den Herstellaufwand für die Zylindertrommel sowie für die Kolben und somit den Herstellaufwand einer derartigen Axialkolbenmaschine. Insgesamt weisen derartige Verdrehsicherungen der Rolle einen hohen Bauaufwand auf und verursachen somit hohe Herstellkosten der Axialkolbenmaschine.
Zudem ist bei derartigen Axialkobenmaschinen, bei denen die Kolben mittels jeweils einer Rolle auf der Hubbahn abgestützt sind, eine seitliche axiale Führung der Rollen in Längsichtung der Rotationsachse der Rollen erforderlich. Hierzu ist aus der DE 10 2005 058 323 A1 bekannt, die Rollen in jeweils einer stirnseitigen Ausnehmung der Kolben anzuordnen, die eine radiale und eine axiale Führung der Rollen übernimmt. Die Ausnehmung in den Kolben weist somit die Funktion eines Käfigs für die Rolle und somit die Funktion einer seitlichen Führungseinrichtung der Rolle auf. Eine derartige Ausnehmung in den Kolben ist jedoch aufwändig zu fertigen, wodurch sich durch eine derartige Führungseinrichtung der Rollen der Herstellaufwand der Axialkolbenmaschine weiter erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die bei hoher Belastbarkeit einen geringen Herstellaufwand aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kolbenausnehmung und der Kolben zumindest teilweise einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen und die Rolle während des Kolbenhubs zumindest teilweise innerhalb der Kolbenausnehmung angeordnet und seitlich geführt ist. Der erfindungsgemäße Gedanke besteht somit darin, durch von der Kreisform abweichenden Querschnitte der Kolbenausnehmung und des Kolbens eine Verdrehsicherung des Kolbens und somit der Rolle und gleichzeitig über die Kolbenausnehmung eine seitliche Führung der Rolle zu erzielen. Zudem ist es durch einen derartigen von der Kreisform abweichenden Querschnitt des Kolbens und der Kolbenausnehmung möglich, die Querschnittsfläche des Kolbens an die Rechteckfläche der Rolle anzupassen. Hierdurch wird auf einfache Weise ermöglicht, bezogen auf die hydraulisch beaufschlagte Querschnittsfläche des Kolbens große Rollen mit einer großen Rechteckfläche in den Kolben einzubetten. Hierdurch werden die Belastungen der Rolle verringert und eine verringerte Belastung des Gleitlagers zwischen dem Kolben und der Rolle sowie eine verringerte Pressung zwischen der Rolle und der Hubbahn erzielt, wodurch die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine für höhere anstehenden hydraulische Drücke geeignet ist. Insgesamt wird somit eine Axialkolbenmaschine zur Verfügung, die aufgrund der von der Kreisform abweichenden Querschnitte der Kolbenausnehmung und der Kolben eine hohe Belastbarkeit aufweist und eine Verdrehsicherung der Kolben und somit der Rollen sowie eine seitliche Führung der Rollen auf einfache Weise ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der von der Kreisform abweichende Querschnitt zwei senkrecht zur Rotationsachse der Rolle angeordnete Stirnflächen auf, die mittels Seitenflächen verbunden sind. Mit derartigen Stirnflächen kann die seitliche Führung der Rollen auf einfache Weise erzielt werden. Bei entsprechender Gestaltung der Seitenflächen kann hierbei eine an die Rechteckfläche der Rollen angepasster Querschnitt der Kolbenausnehmung und somit des Kolbens erzielt werden und somit eine große Rechteckfläche der Rolle bezogen auf die Querschnittsfläche der Kolbenausnehmung und somit des Kolbens zur Verfügung gestellt werden.
Zweckmäßigerweise bilden hierbei die Stirnflächen des von der Kreisform abweichenden Querschnitts der Kolbenausnehmung jeweils eine Führungsfläche für eine Stirnseite der Rolle.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Stirnflächen als ebene Flächen ausgebildet. Die Länge der Rolle in axialer Richtung der Rotationsachse ist somit nur geringfügig kleiner als der Abstand der beiden ebenen Flächen der Kolbenausnehmung, so dass die seitliche Führung einer insbesondere mit ebenen Stirnseiten versehenen Rolle zwischen den beiden ebenen Flächen der Kolbenausnehmung auf einfache Weise ermöglicht wird.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Stirnflächen als gewölbte Flächen ausgebildet sind. Bei einer Ausbildung der Stirnflächen der Kolbenausnehmung von gewölbten Flächen, die mit entsprechenden gewölbten Stirnseiten, insbesondere kugelkappenförmig ausgebildeten Stirnseiten, der Rolle zusammenwirken, können die Rollen seitlich geführt werden, wobei weiterhin eine geringe Reibung zwischen den Stirnseiten der Rollen und der Kolbenausnehmung erzielt wird. Zudem ergeben sich bei derartig gewölbten Stirnflächen geringere Kerbspannungen an den Übergängen der gewölbten Stirnflächen und der Seitenflächen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Seitenflächen bezüglich der Rotationsachse der Rolle nach Außen gekrümmt. Mit einer derartigen Kolbenausnehmung und einem entsprechend angepassten Kolben, die von den Stirnflächen und den nach Außen gekrümmten Seitenflächen gebildet sind, kann einerseits die seitliche Führung der Rolle und andererseits die Verdrehsicherung des Kolbens und somit der Rolle auf einfache Weise erzielt werden, wobei weiterhin eine große Abmessung der Rolle bezogen auf die Querschnittsfläche des Kolbens ermöglicht wird.
Der Kolben und die Kolbenaufnahme können über die gesamte Länge mit dem von der Kreisform abweichenden Querschnittsfläche versehen werden.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Kolbenausnehmung stufenförmig ist und einen ersten, der Hubscheibe zugewandten Abschnitt aufweist, der mit dem von der Kreisform abweichenden Querschnitt versehen ist, und einen zweiten Kolbenabschnitt aufweist, der mit einem kreisförmigen Querschnitt versehen ist. Hierdurch lassen sich die Herstellkosten verringern, da die von der Kreisform abweichenden Querschnitte lediglich in dem der Hubscheibe zugewandten Bereich vorgesehen sind, um die Rolle seitlich zu führen und den Kolben und somit die Rolle gegen Verdrehen zu sichern.
Der Kolben ist hierbei zweckmäßigerweise als Stufenkolben ausgebildet, der mit einem ersten von der Kreisform abweichenden Kolbenabschnitt und einem zweiten, hydraulisch beaufschlagbaren kreisförmigen Kolbenabschnitt versehen ist, wobei der erste Kolbenabschnitt in dem ersten Abschnitt der Kolbenausnehmung und der zweite Kolbenabschnitt in dem zweiten Abschnitt der Kolbenausnehmung angeordnet ist.
Hierdurch ergibt sich eine einfache Abdichtung des hydraulisch beaufschlagten Kolbenabschnitts des Kolbens und des entsprechenden Abschnitts der Kolbenausnehmung, die jeweils mit einem kreisförmigen Querschnitt versehen sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung weist hierbei der zweite Kolbenabschnitt des Kolbens und der zweite Abschnitt der Kolbenausnehmung eine geringere Querschnittsfläche auf als der erste Kolbenabschnitt des Kolbens und der erste Abschnitt der Kolbenausnehmung. Hierdurch wird auf einfache Weise erzielt, dass die hydraulisch beaufschlagte Querschnittsfläche des zweiten Kolbenabschnitts bezogen auf die Rechteckfläche der in dem ersten Kolbenabschnitt eingebetteten Rolle verkleinert wird und somit die Belastungen zwischen dem Kolben und der Rolle sowie zwischen der Rolle und der Hubscheibe weiter verringert werden können.
Zweckmäßigerweise ist hierbei der zwischen dem ersten Abschnitt der Kolbenausnehmung und dem zweiten Kolbenabschnitt des Kolbens gebildete Ringraum mit einer in der Zylindertrommel angeordneten Entlüftungsausnehmung verbunden.
Die Abdichtung zwischen dem druckbeaufschlagten Zylinderraum und dem Kolben erfolgt durch den Spalt zwischen dem Kolben und der Kolbenausnehmung. Sofern zwischen der Kolbenausnehmung und dem Kolben eine Dichtungseinrichtung, insbesondere ein Dichtungsring, vorgesehen ist, kann die Abdichtung verbessert und eine geringere Leckageströmung erzielt werden.
Zweckmäßigerweise ist der Kolben mit der Dichtungseinrichtung versehen. Die Dichtungseinrichtung kann an dem Kolben, beispielsweise an einer am Außenumfang angeordneten nutförmigen Ausnehmung, auf einfache Weise angeordnet werden.
Sofern die Dichtungseinrichtung bei dem Stufenkolben an dem zweiten Kolbenabschnitt des Kolbens angeordnet ist, ergibt sich ein geringer Bauaufwand, da die Dichtungseinrichtung an dem kreisförmigen Kolbenabschnitt des Stufenkolbens mit geringem Bauaufwand angeordnet werden kann.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Rolle gemäß einer Weiterbildung der Erfindung während des Kolbenhubs mit der Rotationsachse innerhalb der Kolbenausnehmung angeordnet ist. Bei einer Ausbildung der Stirnflächen der Kolbenausnehmung und des Kolbens von gewölbten Flächen kann hierdurch während des gesamten Kolbenhubs eine seitliche Führung der Rollen in der Kolbenausnehmung auf einfache Weise erzielt werden.
Sofern hierbei die Zylindertrommel gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform der Erfindung in der der Hubscheibe zugewandten Stirnseite mit einem kreisförmigen Ausnehmung versehen ist, in die die Hubscheibe zumindest teilweise eintaucht, kann im Betrieb der Axialkolbenmaschine ein Kollision der Zylindertrommel mit der Hubscheibe vermieden und auf einfache Weise ein entsprechend großer Kolbenhub erzielt werden.
Die Rolle ist gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung in einer bohrungsförmigen Ausnehmung des Kolbens gehaltert, wobei die Ausnehmung zwei Seitenflächen aufweist, die den Rollenäquator der Rolle übergreifen. Aufgrund der seitlichen Führung der Rolle in der Kolbenausnehmung kann die Rolle an dem Kolben in einer einfach herzustellenden, bohrungsförmigen Ausnehmung gelagert werden. Gegenüber einer Halterung der Rolle in käfigförmigen Ausnehmungen des Kolbens ist eine derartige bohrungsförmige Ausnehmung auf einfache Weise und mit geringem Herstellaufwand herstellbar.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
1 eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt,
2 eine Draufsicht auf den Zylinderblock in Richtung A der 1,
3 eine Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine,
4 eine zweite Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt,
5 eine Draufsicht auf den Zylinderblock in Richtung A der 4.
6 eine dritte Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine und
7 eine Draufsicht auf den Zylinderblock in Richtung A der 6.
In der 1 ist eine erfindungsgemäße hydrostatische Axialkolbenmaschine 1 in einem Längsschnitt dargestellt.
Die Axialkolbenmaschine 1 weist eine um eine Drehachse D drehbar gelagerte Zylindertrommel 2 auf, die mit mehreren konzentrisch zur Drehachse D angeordneten Kolbenausnehmungen 3 versehen ist, in denen jeweils ein Kolben 4 längsverschiebbar gelagert ist.
Die Kolben 4 stützen sich hierbei mittels jeweils eines als Rolle 5 ausgebildeten Wälzkörpers auf einer gehäusefesten Hubscheibe 6 ab.
Die Zylindertrommel 2 stützt sich in axialer Richtung an einer gehäusefesten Steuerfläche 7 ab, die mit beispielsweise nierenförmigen Steuerschlitzen versehen ist, die einen Einlassanschluss 10 und einen Auslassanschluss 11 der Axialkolbenmaschine 1 bilden. Die Zylindertrommel 2 ist für jede Kolbenausnehmung 3 mit einem Verbindungskanal 12 versehen, die bei einer Drehung der Zylindertrommel 2 eine Verbindung des von der Kolbenausnehmung 3 und dem Kolben gebildeten Verdrängerraums 9 mit dem Einlassanschluss 10 sowie dem Auslassanschluss 11 ermöglichen.
Die Zylindertrommel 2 ist weiterhin mit einer konzentrisch zur Drehachse D angeordneten Triebwelle 13 drehfest verbunden, beispielsweise mittels einer Verzahnung 14.
Zur Beaufschlagung der Zylindertrommel 2 in Richtung der Steuerfläche 7 ist neben einem hydrostatischen Kraftüberhang an der Steuerscheibe 7 eine Feder 15 vorgesehen.
Die Kolben 4 sind an der der Hubscheibe 6 zugewandten Stirnseite mit jeweils einer Ausnehmung 16 versehen, in der die Rolle 5 angeordnet ist. Die Ausnehmung 16 ist hierbei als eine senkrecht zur Kolbenlängsachse K angeordnete bohrungsförmige Ausnehmung ausgebildet und derart angeordnet, dass die Rolle 5 in seitlichen Abschnitten 16a, 16b der Ausnehmung 16 des Kolbens 4, die jeweils den Rollenäquator übergreifen, drehbar um eine Rotationsachse R gehaltert ist.
Erfindungsgemäß weisen – wie aus der 2 ersichtlich ist – die Kolbenausnehmung 3 der Zylindertrommel 2 und die Kolben 4 einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt auf. Die Kolbenausnehmung 3 und der Kolben 4 weisen hierbei im Querschnitt gesehen zwei Stirnflächen 20a, 20b auf, die senkrecht zur Rotationsachse R der Rolle 5 angeordnet sind und mittels Seitenflächen 21a, 21b verbunden sind. Die Stirnflächen 20a, 20b der Kolbenausnehmung 3 und der Rollen 5 sind hierbei als ebene Flächen ausgebildet. Die Seitenflächen 21a, 21b sind hierbei nach Außen gekrümmt, so dass der Querschnitt der Kolbenausnehmung 3 und des Kolbens 4 einem stark abgerundeten Rechteck ähnelt und somit an die Rechteckfläche der Rolle 5 angepasst ist.
Die Rolle 5 kann hierdurch derart dimensioniert werden, dass der Durchmesser der Rolle 5 nur geringfügig kleiner als die Breite der von den ebenen Flächen gebildeten Stirnflächen 20a, 20b und die Länge der Rolle 5 nur geringfügig kürzer als der Abstand der von den als ebenen Flächen gebildeten Stirnflächen 20a, 20b in axialer Richtung der Rotationsachse R ist. Hierdurch wird erzielt, dass eine entsprechende große Rolle 5 in den Kolben 4 eingebettet werden kann, so dass bezogen auf die druckbeaufschlagte Querschnittsfläche des Kolbens 4 eine große Rechteckfläche der Rolle 5 zur Übertragung der Axialkräfte erzielt werden kann.
Zudem bilden hierbei die Stirnflächen 20a, 20b der Kolbenausnehmung 3 jeweils eine Führungsfläche für die entsprechende als ebene Fläche ausgebildete Stirnseite der Rolle 5. Die Stirnfläche 20a der Kolbenausnehmung 3 bildet hierbei eine radial Außen angeordnete Führungsfläche, die mit der radial äußeren Stirnseite der Rolle 5 zusammenwirkt. Entsprechend bildet die Stirnfläche 20b der Kolbenausnehmung 3 eine radial Innen angeordnete Führungsfläche, die mit der radial inneren Stirnseite der Rolle 5 zusammenwirkt.
Die Rolle 5 ist bei einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine – wie aus der 1 ersichtlich ist, in der der Kolben 4 in der oberen Hälfte bei minimalem Kolbenhub und in der unteren Hälfte bei maximalem Kolbenhub dargestellt ist – zumindest teilweise innerhalb der Kolbenausnehmung 3 der Zylindertrommel 2 angeordnet.
Durch die von den ebenen Flächen gebildeten Stirnseiten 20a, 20b der Kolbenausnehmung 3, die Führungsflächen für die entsprechenden Stirnseiten der Rollen 5 bilden, wird somit auf einfache Weise eine seitliche Führung der Rollen 5 in Längsrichtung der Rotationsachse R der Rolle 5 erzielt und somit ein seitliches Herausgleiten der Rollen 5 aus der Ausnehmung 16 des Kolbens 4 verhindert.
Durch die von den Stirnflächen 20a, 20b sowie den Seitenflächen 21a, 21b gebildeten von der Kreisform abweichenden Querschnitte der Kolbenausnehmung 3 sowie der Kolben 4 wird zudem auf einfache Weise eine Verdrehsicherung für die Rotationsachsen R der Rollen 5 erzielt, die eine Rotationsbewegung und somit eine Verdrehung der Rolle 5 mit der Rotationsachse R relativ zur Kolbenlängsachse K des Kolbens 4 begrenzt. Hierdurch wird auf einfache Weise sichergestellt, dass die Rotationsachse R der Rolle 5 bei einer Drehbewegung der Zylindertrommel 2 um die Drehachse D stets die Drehachse D schneidet und somit die Rotationsachsen R der Rollen 5 sternförmig zur Drehachse D angeordnet sind.
Die Abdichtung des Verdrängerraums 9 erfolgt über den zwischen der Kolbenausnehmung 3 und dem Kolben 4 ausgebildeten Spalt. Um die Leckageverluste zu verringern und die Abdichtung zu verbessern, kann gemäß der 3 zwischen der Kolbenausnehmung 3 und dem Kolben 4 eine Dichtungseinrichtung 20 angeordnet werden. Die Dichtungseinrichtung 20 ist beispielsweise als Dichtungsring 21 ausgebildet, der in einer nutförmigen Ausnehmung 22 des Kolbens 4 angeordnet ist.
Bei der in der 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Kolbenausnehmung 3 stufenförmig ausgebildet. Ein erster, der Hubscheibe 6 zugewandter Abschnitt 3a, in dem die Ausnehmung 16 zur Lagerung der Rolle 5 ausgebildet ist, ist hierbei – wie aus der 5 ersichtlich ist – mit einem von der Kreisform abweichenden Querschnitt versehen, der von den Seitenflächen 20a, 20b sowie den nach außen gekrümmten Seitenflächen 21a, 21b gebildet ist. Ein dem Verdrängerraum 9 zugewandter Abschnitt 3b der Kolbenausnehmung 3 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Kolben 4 ist hierbei als Stufenkolben ausgebildet, der mit einem ersten von der Kreisform abweichenden Kolbenquerschnitt 4a, der innerhalb des ersten Abschnittes 3a der Kolbenausnehmung 3 angeordnet ist, und einem zweiten, mit einem kreisförmigen Querschnitt versehenen Kolbenabschnitt 4b versehen ist, der innerhalb des Abschnittes 3b der Kolbenausnehmung 3 angeordnet ist.
Die Querschnittsfläche des zweiten Abschnittes 3b der Kolbenausnehmung 3 und somit des zweiten Kolbenabschnittes 4b des Kolbens 4 ist hierbei geringer als die Querschnittsfläche des ersten Abschnittes 3a der Kolbenausnehmung 3 und somit des ersten Kolbenabschnittes 4a des Kolbens 4. Hierdurch wird erzielt, dass die an dem zweiten Kolbenabschnitt 4b ausgebildete druckbeaufschlagte Querschnittsfläche des Kolbens 4 bezogen auf die Rechteckfläche der Rolle 5 verkleinert wird, wodurch sich geringere Belastungen des Gleitlagers zwischen dem Kolben 4 und der Rolle 5 sowie geringere Pressungen zwischen der Rolle 5 und der Hubscheibe 6 erzielen lassen.
Durch den kreisförmigen Querschnitt des Abschnittes 3b der Kolbenausnehmung sowie des kreisförmigen Kolbenabschnitts 4b des Kolbens 4 wird hierbei die Abdichtung des Verdrängerraumes 9 vereinfacht, da ein geringer Spalt mit entsprechend geringen Leckageströmen zwischen dem Abschnitt 3b der Kolbenausnehmung 3 und dem Kobenabschnitt 4b des Kolbens 4 mit geringem Herstellaufwand hergestellt werden kann. Zur Verbesserung der Abdichtung kann eine als Dichtungsring 21 ausgebildete Dichtungseinrichtung 20 vorgesehen werden, die an dem zweiten Kolbenabschnitt 4b des Kolbens 4 auf einfache Weise angeordnet werden kann, da eine entsprechende nutförmige Ausnehmung an dem kreisförmigen Kolbenabschnitt 4b des Kolbens 4 auf einfache Weise hergestellt werden kann.
Der zwischen dem ersten Abschnitt 3a der Kolbenausnehmung 3 und dem zweiten Kolbenabschnitt 4b des Kolbens 4 sich ergebende Ringraum 23 ist über eine in der Zylindertrommel 2 angeordnete Entlüftungsausnehmung 24, die beispielsweise von einer entsprechenden Radialbohrung gebildet ist, mit dem Gehäuseinnenraum der Axialkolbenmaschine 1 verbunden.
Gemäß den 6 und 7 sind die Stirnflächen 20a, 20b der Kolbenausnehmungen 3 und der Kolben 4 als gewölbte Flächen ausgebildet. Die Stirnseiten der Rolle 5 sind hierbei kugelkappenförmig ausgebildet, wobei die Kontur der gewölbten Stirnseiten der Rolle 5 in der die Rotationsachse R enthaltenen Mittelebene an die gewölbten Stirnflächen der Kolbenausnehmung 3 angepasst sind.
Die radial Außen angeordnete Stirnfläche 20a der Kolbenausnehmung 3 ist hierbei nach Außen gewölbt und bildet eine Führungsfläche, die mit der radial außen angeordneten, gekrümmten Stirnseite der Rolle 5 zusammenwirkt. Die radial Innen angeordnete Stirnfläche 20b der Kolbenausnehmung 3 ist nach radial Innen gewölbt und bildet eine Führungsfläche, die mit der radial angeordneten, gekrümmten Stirnseite der Rolle 5 zusammenwirkt.
Die Zylindertrommel 2 erstreckt sich hierbei in axialer Richtung der Drehachse D derart, dass die Rollen 5 während des gesamten Kolbenhubs mit der Rotationsachse R innerhalb der Kolbenausnehmung 3 angeordnet und somit seitlich geführt sind.
Die Zylindertrommel 2 ist hierbei an der der Hubscheibe 6 zugewandten Stirnseite mit einer kreisförmigen und nutförmigen Ausnehmung 26 versehen, in die die Hubscheibe 6 in axialer Richtung der Axialkolbenmaschine 1 zumindest teilweise eintaucht.
Gemäß den 6 und 7 ist die Kolbenausnehmung 3 stufenförmig und der Kolben 4 als Stufenkolben ausgebildet, wobei lediglich der der Hubscheibe 6 zugewandte Bereich mit dem von der Kreisform abweichenden Querschnitt versehen ist. Es ist jedoch ebenfalls möglich, den in den 6 und 7 dargestellten von der Kreisform abweichenden Querschnitt gemäß den 1 bis 3 über die gesamte Länge der Kolbenausnehmung 3 auszubilden.
Durch die erfindungsgemäßen, von der Kreisform abweichenden Querschnitte der Kolbenausnehmung 3 sowie des Kolbens 4 kann auf einfache Weise eine Verdrehsicherung der Rotationsachsen R der Rollen 5 relativ zur Kolbenlängsachse K und eine seitliche Führung der Rollen 5 in Längsrichtung der Rotationsachse R erzielt werden. Zudem wird hierdurch ermöglicht, dass die Rechteckfläche der Rolle 5 bezogen auf die druckbeaufschlagte Querschnittsfläche des Kolbens 4 möglichst groß ist, wodurch die Kräfte und Flächenpressungen im Gleitlager zwischen dem Kolben 4 und der Rolle 5 und die Pressungen zwischen der Rolle 5 und der Hubscheibe 6 reduziert werden und somit die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine eine höhere Belastbarkeit mit höheren Drücken aufweist.
Die Rolle 5 kann hierbei als Zylinderrolle mit einer ebenen Mantelfläche ausgebildet sein. Zudem ist es möglich, die Rolle 5 als Tonnenrolle mit einer gewölbten Mantelfläche auszubilden.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine 1 kann hierbei einhubig oder mehrhubig ausgebildet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005058323 A1 [0002, 0005]

Claims

Hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einer um eine Drehachse drehbar angeordneten Zylindertrommel, die mit konzentrisch zur Drehachse angeordneten Kolbenausnehmungen versehen ist, in denen jeweils ein Kolben längsverschiebbar angeordnet ist, wobei die Kolben mittels jeweils eines als Rolle ausgebildeten Wälzkörpers an einer Hubscheibe abgestützt sind und die Rotationsachse der Rolle die Drehachse der Zylindertrommel schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenausnehmung (3) und der Kolben (4) zumindest teilweise einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen und die Rolle (5) während des Kolbenhubs zumindest teilweise innerhalb der Kolbenausnehmung (4) angeordnet und seitlich geführt ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Kreisform abweichende Querschnitt zwei senkrecht zur Rotationsachse (R) der Rolle (5) angeordnete Stirnflächen (20a, 20b) aufweist, die mittels Seitenflächen (21a, 21b) verbunden sind.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (20a, 20b) des von der Kreisform abweichenden Querschnitts der Kolbenausnehmung (4) jeweils eine Führungsfläche für eine Stirnseite der Rolle (5) bilden.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (20a, 20b) als eben Flächen ausgebildet sind.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (20a, 20b) als gewölbte Flächen ausgebildet sind.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen (21a, 21b) bezüglich der Rotationsachse (R) der Rolle (5) nach Außen gekrümmt sind.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenausnehmung (3) stufenförmig ist und einen ersten, der Hubscheibe (6) zugewandten Abschnitt (3a) aufweist, der mit dem von der Kreisform abweichenden Querschnitt versehen ist, und einen zweiten Abschnitt (3b) aufweist, der mit einem kreisförmigen Querschnitt versehen ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) als Stufenkolben ausgebildet ist, der mit einem ersten von der Kreisform abweichenden Kolbenabschnitt (4a) und einem zweiten, hydraulisch beaufschlagbaren kreisförmigen Kolbenabschnitt (4b) versehen ist, wobei der erste Kolbenabschnitt (4a) in dem ersten Abschnitt (3a) der Kolbenausnehmung (3) und der zweite Kolbenabschnitt (4b) in dem zweiten Abschnitt (3b) der Kolbenausnehmung (3) angeordnet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolbenabschnitt (4b) des Kolbens (4) und der zweite Abschnitt (3b) der Kolbenausnehmung (3) eine geringere Querschnittsfläche aufweist als der erste Kolbenabschnitt (4a) des Kolbens (4) und der erste Abschnitt (3a) der Kolbenausnehmung (3).
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem ersten Abschnitt (3a) der Kolbenausnehmung (3) und dem zweiten Kolbenabschnitt (4b) des Kolbens (4) gebildete Ringraum (23) mit einer in der Zylindertrommel (2) angeordneten Entlüftungsausnehmung (24) verbunden ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kolbenausnehmung (3) und dem Kolben (4) eine Dichtungseinrichtung (20), insbesondere ein Dichtungsring (21), vorgesehen ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) mit der Dichtungseinrichtung (20) versehen ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungseinrichtung (20) an dem zweiten Kolbenabschnitt (4b) des Kolbens (4) angeordnet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (5) während des Kolbenhubs mit der Rotationsachse (R) innerhalb der Kolbenausnehmung (3) angeordnet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindertrommel (2) in der der Hubscheibe (6) zugewandten Stirnseite mit einem kreisförmigen Ausnehmung (26) versehen ist, in die die Hubscheibe (6) zumindest teilweise eintaucht.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (5) in einer bohrungsförmigen Ausnehmung (16) des Kolbens (4) gehaltert ist, wobei die Ausnehmung (16) zwei Seitenflächen (16a, 16b) aufweist, die den Rollenäquator der Rolle (5) übergreifen.