DE102010035821A1

DE102010035821A1 - Hydrostatische Axialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE102010035821A1
Application number: DE201010035821
Authority: DE
Inventors: Martin Bergmann; Robert Schlosser; Lukas Krittian
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2012-03-01
Also published as: FR2964159A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine (1), insbesondere Axialkolbenmotor, mit einer um eine Drehachse (D) angeordneten Zylindertrommel (2), die mit mindestens einer konzentrisch zur Drehachse (D) angeordneten Kolbenausnehmung (3) versehen ist, in der ein Kolben (4) längsverschiebbar angeordnet ist, wobei der Kolben (4) mittels eines Wälzkörpers (W) an einer huberzeugenden Laufbahn (6) abgestützt ist, wobei der Kolben (4) einen ersten Kolbenabschnitt (4a) aufweist, der mit einer Ausnehmung zur Halterung des Wälzkörpers (W) versehenen ist und in einem ersten Abschnitt (3a) der Kolbenausnehmung (3) angeordnet ist, und einen zweiten, im Querschnitt kleineren Kolbenabschnitt (4b) aufweist, der in einem zweiten, im Querschnitt kleineren Abschnitt (3b) der Kolbenausnehmung (3) angeordnet ist und einen hydraulisch beaufschlagbaren Verdrängerraum (V) bildet, wobei die Axialkolbenmaschine (1) mit einer Bremseinrichtung (40) versehen ist, die radial zwischen der Zylindertrommel (2) und einem Gehäuse (15) der Axialkolbenmaschine (1) angeordnet ist. Die Aufgabe, eine derartige Axialkolbenmaschine zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich des radialen Bauraumbedarfs optimiert ist und eine hohe Leistungsdichte aufweist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zylindertrommel (2) im Bereich des zweiten Abschnitts (3b) der Kolbenausnehmung (3) mit einem gegenüber dem Bereich des ersten Abschnitts (3a) der Kolbenausnehmung (3) verkleinerten Außendurchmesser versehen ist, wobei die Bremseinrichtung (40) in dem Bereich der Zylindertrommel (2) mit dem verkleinerten Außendurchmesser zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel (2) im Bereich des ersten Abschnitts (3a) der Kolbenausnehmung (3) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine, insbesondere Axialkolbenmotor, mit einer um eine Drehachse angeordneten Zylindertrommel, die mit mindestens einer konzentrisch zur Drehachse angeordneten Kolbenausnehmung versehen ist, in der ein Kolben längsverschiebbar angeordnet ist, wobei der Kolben mittels eines Wälzkörpers an einer huberzeugenden Laufbahn abgestützt ist, wobei der Kolben einen ersten Kolbenabschnitt aufweist, der mit einer Ausnehmung zur Halterung des Wälzkörpers versehenen ist und in einem ersten Abschnitt der Kolbenausnehmung angeordnet ist, und einen zweiten, im Querschnitt kleineren Kolbenabschnitt aufweist, der in einem zweiten, im Querschnitt kleineren Abschnitt der Kolbenausnehmung angeordnet ist und einen hydraulisch beaufschlagbaren Verdrängerraum bildet, wobei die Axialkolbenmaschine mit einer Bremseinrichtung versehen ist, die radial zwischen der Zylindertrommel und einem Gehäuse der Axialkolbenmaschine angeordnet ist.
Derartige hydrostatische Axialkolbenmaschinen können als einhubige oder mehrhubige Axialkolbenmaschinen ausgebildet sein und werden als Motoren eingesetzt, die beispielsweise in hydrostatischen Fahrantrieben von mobilen Arbeitsmaschinen, beispielsweise einem Flurförderzeug, einem Radlader oder einem Bagger, eingesetzt werden. Eine gattungsgemäße Axialkolbenmaschine, die beispielsweise als Radmotor und mehrhubige Axialkolbenmaschine ausgebildet ist, ist aus der DE 10 2005 058 323 A1 bekannt.
Die aus der DE 10 2005 058 323 A1 bekannte Axialkolbenmaschinen ist mit einer Wälzkörperabstützung der als Stufenkolben ausgebildeten Kolben auf einer huberzeugenden Laufbahn versehen. Insbesondere bei der Verwendung der Axialkolbenmaschine als hydrostatischer Motor eines Fahrantriebs einer mobilen Arbeitsmaschine, ist es gewünscht, eine Bremseinrichtung vorzusehen, mit der die drehende Zylindertrommel abgebremst werden kann. Hierdurch kann bei der Verwendung einer als Motor ausgebildeten Axialkobenmaschine die Arbeitsmaschine auf einfache Weise abgebremst und/oder im Stillstand arretiert werden. Die Bremseinrichtung kann hierbei die Funktion einer Feststellbremse und/oder einer Betriebsbremse aufweisen.
Bei der Axialkolbenmaschine gemäß der DE 10 2005 058 323 A1 ist die Bremseinrichtung radial zwischen dem Gehäuse und der Zylindertrommel angeordnet, wobei die Bremseinrichtung im Bereich der Axialerstreckung der Zylindertrommel im Bereich der Wälzkörper und somit dem im Durchmesser vergrößerten Kolbenabschnitt der als Stufenkolben ausgebildeten Kolben angeordnet ist. Eine derartige Anordnung der Bremseinrichtung auf dem Außendurchmesser der Zylindertrommel in dem der Laufbahn zugewandten Bereich der Zylindertrommel und somit dem Bereich der Stufenkolben, die den vergrößerten Durchmesser aufweisen, führt jedoch zu einem zusätzlichen Bauraumbedarf für die Bremseinrichtung in radialer Richtung. Das radiale Baumaß der Axialkolbenmaschine vergrößert sich bei einer derartigen Anordnung der Bremseinrichtung ausgehend von dem Außendurchmesser der Zylindertrommel um die radiale Ausdehnung der Bremseinrichtung.
Bei Axialkolbenmaschinen mit einer Wälzkörperabstützung der Kolben an der Laufbahn sind die Wälzkörper, mit denen die Kolben an der Hubscheibe abgestützt sind, in den entsprechenden Kolben eingebettet und gehaltert. Die Kolben sind hierbei an einer kreisförmigen Stirnseite von dem im Verdrängerraum anstehenden hydraulischen Druck beaufschlagt, der als Axialkraft über den Wälzkörper an der Laufbahn abgestützt wird. Da die zur Kraftübertragung zur Verfügung stehende Rechteckfläche des Wälzkörpers durch die Anordnung des Wälzkörpers innerhalb des Kolbens kleiner als die druckbeaufschlagte kreisförmige Querschnittsfläche des Kolbens ist, treten sowohl an einem Gleitlager zwischen dem Kolben und dem Wälzkörper als auch zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn hohe Kräfte und Pressungen auf, die den anstehenden hydraulischen Druck und die Leistungsdichte der Axialkolbenmaschine begrenzen.
Um die Belastbarkeit im Bereich der Wälzkörperabstützung der Kolben zu erhöhen und die Leistungsdichte der Axialkolbenmaschine zu erhöhen, sind bei gattungsgemäßen Axialkolbenmaschinen die Kolben als Stufenkolben ausgebildet. An den Stufenkolben ist an einem zweiten, im Durchmesser bzw. Querschnitt verkleinerten Kolbenabschnitt eine mit Drucköl beaufschlagte Kolbenfläche ausgebildet und an einem ersten Kolbenabschnitt, der den Wälzkörper haltert, ein vergrößerter Durchmesser bzw. Querschnitt hergestellt. Hierdurch kann an den ersten Kolbenabschnitten der Stufenkolben, die die Wälzkörper haltern, ein vergrößerter Durchmesser bzw. Querschnitt zur Verfügung gestellt werden, um durch entsprechende Vergrößerung des ersten Abschnitts des Kolbens sowie des Wälzkörpers die Belastungen zwischen dem Kolben und dem Wälzkörper und die Belastungen zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn durch ein günstiges Flächenverhältnis bei der Abstützung der Kolbenkräfte auf der Laufbahn zu verringern, die aus der Druckbeaufschlagung mit Drucköl am zweiten Kolbenabschnitt resultieren.
Bei der Verwendung einer gattungsgemäßen Axialkolbenmaschine mit derartigen Stufenkolben als Fahrmotor, beispielsweise als Radmotor, der innerhalb der Felgenabmessungen des anzutreibenden Rades angeordnet werden soll, ist jedoch der Einbauraum in radialer Richtung durch die Felgenabmessungen begrenzt.
Bei der aus der DE 10 2005 058 323 A1 bekannten Anordnung der Bremseinrichtung ergibt sich durch die Anordnung der Bremseinrichtung eine Vergrößerung des radialen Baumaßes der Axialkolbenmaschine, wodurch bei einem beschränkten zur Verfügung stehenden radialen Einbauraum Auslegungsprobleme durch ein günstiges Flächenverhältnis und einer entsprechenden Vergrößerung des ersten Abschnitts der Kolben auftreten, die die Wälzkörper haltern. Durch die Anordnung der Bremseinrichtung auf dem Bereich der Zylindertrommel und der Stufenkolben, die den vergrößerten Durchmesser aufweisen, kann bei einem beschränkten zur Verfügung stehenden Bauraum in radialer Richtung eine gewünschte Vergrößerung des Durchmessers der Stufenkolben an dem ersten, die Wälzkörper halternden Abschnitt nicht erzielt werden, so dass die Leistungsdichte der aus der DE 10 2005 058 323 A1 bekannten Axialkolbenmaschine durch die Anordnung der Bremseinrichtung beschränkt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich des radialen Bauraumbedarfs optimiert ist und eine hohe Leistungsdichte aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zylindertrommel im Bereich des zweiten Abschnitts der Kolbenausnehmung mit einem gegenüber dem Bereich des ersten Abschnitts der Kolbenausnehmung verkleinerten Außendurchmesser versehen ist, wobei die Bremseinrichtung in dem Bereich der Zylindertrommel mit dem verkleinerten Außendurchmesser zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel im Bereich des ersten Abschnitts der Kolbenausnehmung angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Zylindertrommel mit einem gestuften Außendurchmesser versehen ist und der Außendurchmesser der Zylindertrommel im Bereich der zweiten Kolbenabschnitte, die die druckbeaufschlagten Verdrängerräume bilden, gegenüber dem Bereich der ersten Kolbenausnehmungen, in denen die Wälzkörper gehaltert sind, verkleinert ist. In dem durch die Außendurchmesserreduzierung der Zylindertrommel entstehenden Freiraum ist erfindungsgemäß die Bremseinrichtung zumindest teilweise in radialer Richtung angeordnet. Die Bremseinrichtung ist somit im verkleinerten Außendurchmesserbereich der Zylindertrommel im Bereich der zweiten Abschnitte der Kolbenausnehmungen, die die druckbeaufschlagten Verdrängerräume bilden, zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel im Bereich der ersten Abschnitte der Kolbenausnehmungen angeordnet. Dadurch wird es ermöglicht, die Bremseinrichtung zumindest teilsweise innerhalb der Radialerstreckung und somit des Außendurchmessers der Zylindertrommel in dem im Durchmesser vergrößerten Bereich der ersten Abschnitte der Kolbenausnehmungen anzuordnen, in denen die Wälzkörper angeordnet sind. Hierdurch wird eine Anordnung der Bremseinrichtung zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel erzielt, wodurch der radiale Bauraumbedarf für die Bremseinrichtung vermindert werden kann und die Axialkolbenmaschine hinsichtlich des radialen Bauraumbedarfs optimiert ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Bremseinrichtung im Bereich der im Außendurchmesser verringerten Zylindertrommel wird zudem ermöglicht, die Stufenkolben in dem ersten, die Wälzkörper halternden, Kolbenabschnitt entsprechend im Durchmesser bzw. Querschnitt zu vergrößern, so dass hohe Kolbenkräfte über entsprechend groß dimensionierte Wälzkörper von dem druckbeaufschlagten Kolben auf den Wälzkörper übertragen und von dem Wälzkörper auf die Laufbahn abgestützt werden können. Bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine wird somit weiterhin eine hohe Leistungsdichte bei reduziertem Bauraumbedarf in radialer Richtung erzielt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bremseinrichtung zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung des Wälzkörpers angeordnet. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Bremseinrichtung können die Stufenkolben im ersten Kolbenabschnitt ohne Rücksicht auf die Anordnung der Bremseinrichtung im Durchmesser bzw. Querschnitt vergrößert werden und den zur Verfügung stehenden radialen Bauraum ausnutzen. Dadurch wird es ermöglicht, entsprechend große Wälzkörper vorzusehen, so dass die Bremseinrichtung zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Wälzkörper und somit des von den Wälzkörpern beanspruchten Bauraums in radialer Richtung der Axialkolbenmaschine angeordnet ist. Durch eine derartige, durch die erfindungsgemäße Anordnung der Bremseinrichtung ermöglichte Vergrößerung der Wälzkörper kann bei einer zulässigen Pressung zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn eine Beaufschlagung der Kolbens am zweiten Kolbenabschnitt mit einem höheren Druck zugelassen werden, so dass die Leistungsdichte der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine weiter zunimmt.
Gemäß einer bevorzugte Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Bremseinrichtung als nass laufende Lamellenbremse ausgebildet ist. Bei einer Ausbildung der Bremseinrichtung als nass laufende Bremseinrichtung ergeben sich bei der Anordnung der Bremse innerhalb des mit Öl zumindest teilweise gefüllten Gehäuses der Axialkolbenmaschine Vorteile hinsichtlich eines einfachen Aufbaus. Die Ausbildung der Bremseinrichtung als Lamellenbremse weist Vorteile hinsichtlich eines platzsparenden Aufbaus in radialer Richtung auf, da entsprechende Brems- bzw. Haltekräfte über die Anzahl der Lamellen der Lamellenbremse verändert werden können. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Zylindertrommel mit einem gestuften Außendurchmesser können hierbei die Lamellen der Lamellenbremse in dem aus der Durchmesserreduzierung der Zylindertrommel gewonnenen Freiraum angeordnet werden. Dadurch wird erzielt, dass sich die Lamellen innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel und somit größtenteils innerhalb des Durchmessers der Zylindertrommel im vergrößerten Außendurchmesserbereich befinden. Eine derartige radial auf der Zylindertrommel angeordnete Bremseinrichtung ermöglicht somit eine bauraumsparende Anordnung, eine einfache Montage und eine gute Zugänglichkeit für Wartungszwecke.
Sofern an dem Gehäuse eine Bremsbetätigungseinrichtung, insbesondere ein hydraulisch betätigbarer Bremskolben, angeordnet ist, die zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel im Bereich des ersten Abschnitts der Kolbenausnehmung angeordnet ist, kann eine bauraumsparende Anordnung der Bremsbetätigungseinrichtung erzielt werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Bremseinrichtung auf der Zylindertrommel in dem im Außendurchmesser verkleinerten Bereich wird zudem ermöglicht, eine Bremsbetätigungseinrichtung, beispielsweise einen hydraulisch beauschlagbaren Bremskolben, in radialer Richtung auf bauraumsparende Weise am Gehäuse anzuordnen, so dass die Bremsbetätigungseinrichtung ebenfalls zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel angeordnet werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Bremsbetätigungseinrichtung federbeaufschlagt, wobei eine Federeinrichtung zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel im Bereich des ersten Abschnitts der Kolbenausnehmung angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Bremseinrichtung kann dadurch als Federspeicherbremse ausgebildet werden, die von der Federeinrichtung in eine Bremsstellung und mittels der Bremsbetätigungseinrichtung in eine Lösestellung beaufschlagt wird. Die erfindungsgemäße Anordnung der Bremseinrichtung innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel ermöglicht weiterhin eine bauraumsparende Anordnung der Federeinrichtung zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine ist bevorzugt als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgebildet, wobei die Zylindertrommel mit einer innerhalb der Zylindertrommel drehbar angeordneten Triebwelle drehfest in Wirkverbindung steht.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine kann einhubig oder mehrhubig ausgebildet sein und als Pumpe bzw. Motor betrieben werden.
Besondere Vorteile ergeben sich bei einem hydrostatischen Fahrantrieb mit einer als Axialkolbenmotor ausgebildeten Axialkolbenmaschine als Fahrmotor, insbesondere Radmotor. Aufgrund des bauraumsparenden Aufbaus der erfindungsgemäßen mit einer Bremseinrichtung versehenen Axialkolbenmaschine ergeben sich bei einem Fahrantrieb besondere Vorteile. Insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine als Radmotor, der innerhalb der Felgenabmessungen des anzutreibenden Rades angeordnet ist, wird mit der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine ein Fahrantrieb mit einer hohen Leistungsdichte bei günstigem radialen Bauraumbedarf erzielt.
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 einen Ausschnitt der 1 in einer vergrößerten Darstellung.
In der 1 ist eine erfindungsgemäße hydrostatische Axialkolbenmaschine 1, die beispielsweise als mehrhubige Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgebildet ist, 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 beispielsweise rollenförmigen Wälzkörpers W auf einer insbesondere mehrhubigen, huberzeugenden Laufbahn 6 ab, die an der Stirnseite einer gehäusefesten Hubscheibe 7 ausgebildet ist. Der Wälzkörper W ist beispielsweise von einer als Zylinderrolle ausgebildeten Rolle 8 gebildet, deren Rotationsachse R jeweils senkrecht zur Drehachse D angeordnet ist.
Die Zylindertrommel 2 stützt sich in axialer Richtung der Axialkolbenmaschine 1 gegenüberliegend zu der Hubscheibe 7 an einer gehäusefesten axialen Steuerfläche 9 ab, die mit 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, der bei einer Drehung der Zylindertrommel 2 um die Drehachse D eine Verbindung des von der Kolbenausnehmung 3 und dem Kolben 4 gebildeten Verdrängeaums V mit dem Einlassanschluss 10 sowie dem Auslassanschluss 11 ermöglicht.
Die Zylindertrommel 2 ist weiterhin mit einer konzentrisch zur Drehachse D angeordneten Triebwelle 13 drehfest verbunden, die innerhalb der Zylindertrommel 2 in einem Gehäuse 15 der Axialkolbenmaschine 1 mittels entsprechender Lager 16, 17 drehbar angeordnet ist. Die Verbindung zwischen der Zylindertrommel 2 und der Triebwelle 13 erfolgt beispielsweise mittels einer Verzahnung 18.
Zur Beaufschlagung der Zylindertrommel 2 in Richtung der Steuerfläche 9 ist eine Feder 14 vorgesehen.
Bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 1 sind die Wälzkörper W, mit denen die Kolben 4 an der Laufbahn 6 abgestützt sind, in dem entsprechenden Kolben 4 in einer bohrungsförmigen Ausnehmung gehaltert, die an dem Kolben 4 an der der Laufbahn 6 zugewandten Stirnseite eingearbeitet ist. Die Ausnehmung ist hierbei als eine senkrecht zur Kolbenlängsachse K angeordnete bohrungsförmige Ausnehmung ausgebildet und derart angeordnet, dass der Wälzkörper W zwischen zwei seitlichen Kolbenwangen 19 der Ausnehmung des Kolbens 4, die jeweils den Wälzkörperäquator in Umfangsrichtung übergreifen, drehbar um die Rotationsachse R gehaltert ist. Die von der Ausnehmung im Kolben 4 gebildeten Kolbenwangen 19 zur Halterung des Wälzkörpers W sind in den 1 und 2 gestrichelt dargestellt. Die Ausnehmung des Kolbens 4 umschließt somit den Wälzkörper W käfigartig, wobei zwischen dem Kolben 4 und dem Außenumfang des Wälzkörpers W bevorzugt ein Gleitlager G ausgebildet ist. Das Gleitlager G ist in den dargestellten Ausführungsformen als hydrostatisch entlastetes Gleitlager G ausgebildet.
Das hydrostatisch entlastete Gleitlager G zwischen der Ausnehmung des Kolbens 4 und dem Wälzkörper W kann von mindestens einer in der Ausnehmung angeordneten Drucktasche 20 – die in den 1 und 2 gestrichelt dargestellt ist – gebildet werden, die sich in Umfangsrichtung der Ausnehmung 19 erstreckt und die zur hydrostatischen Entlastung mittels eines in dem Kolben 4 angeordneten Versorgungskanals 21 mit dem Verdrängerraum V des entsprechendes Kolbens 4 in Verbindung steht.
Bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 1 sind die Kolben 4 als Stufenkolben ausgebildet, die jeweils einen ersten Kolbenabschnitt 4a und eine zweiten Kolbenabschnitt 4b aufweist, wobei der erste Kolbenabschnitt 4a in einem ersten Abschnitt 3a der Kolbenausnehmung 3 und der Kolbenabschnitt 4b in einem zweiten Abschnitt 3b der Kolbenausnehmung 3 angeordnet ist. Die beiden Kolbenabschnitte 4a, 4b sind unmittelbar aneinander angrenzend am Kolben 4 angeordnet. Die Kolbenausnehmung 3 ist stufenförmig ausgebildet und beispielsweise von einer Stufenbohrung gebildet.
Der erste Kolbenabschnitt 4a und der erste Abschnitt 3a der Kolbenausnehmung 3 ist gegenüber dem zweiten Kolbenabschnitt 4b und dem zweiten Abschnitt 3b der Kolbenausnehmung 3 im Durchmesser bzw. im Querschnitt vergrößert. Der im Durchmesser bzw. Querschnitt verkleinerte zweite Abschnitt 3b der Kolbenausnehmung 3 bilden mit dem entsprechenden zweiten Kolbenabschnitt 4b den druckbeaufschlagten Verdrängerraum V. Der im Durchmesser bzw. Querschnitt vergrößerte erste Kolbenabschnitt 4a haltert den Wälzkörper W. Der erste Kolbenabschnitt 4a und der erste Abschnitt 3a der Kolbenausnehmung 3 sind hierbei der Laufbahn 6 zugewandt und im vorderen Bereich der Axialkolbenmaschine 1 angeordnet. Der zweite Kolbenabschnitt 4b und der zweite Abschnitt 3b der Kolbenausnehmung 3 sind der Steuerfläche 9 zugewandt und somit im hinteren Bereich der Axialkolbenmaschine 1 angeordnet.
Ein sich zwischen dem als Stufenkolben ausgebildete Kolben 4 und der stufenförmigen bzw. als Stufenbohrung ausgebildeten Kobenausnehmung 3 ergebender Ringraum 25 ist über eine in der Zylindertrommel 2 angeordnete Entlüftungsausnehmung 26, die beispielsweise von einer entsprechenden Radialbohrung in der Zylindertrommel 2 gebildet ist, mit dem Gehäuseinnenraum der Axialkolbenmaschine 1 verbunden.
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 der Wälzkörper W gegenüber der an dem zweiten Kolbenabschnitt 4b ausgebildeten druckbeaufschlagten Querschnittsfläche des Kolbens 4 vergrößert werden kann, wodurch bei einer zulässigen Belastungen des Gleitlagers G zwischen dem Kolben 4 und dem Wälzkörper W sowie bei zulässigen Pressungen zwischen dem Wälzkörper W und der Laufbahn 6 der Verdrängerraum V mit einem höheren Druck beaufschlagt werden kann und sich somit eine hohe Leistungsdichte der Axialkolbenmaschine 1 erzielen lässt.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine 1 ist weiterhin mit einer Bremseinrichtung 40 versehen ist. Die Bremseinrichtung 40 ist als nasslaufende Lamellenbremse ausgebildet, die radial zwischen der Zylindertrommel 2 und dem Gehäuse 15 angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist zur bauraumsparenden Anordnung der Bremseinrichtung 40 die Zylindertrommel 2 mit einem gestuften Außendurchmesser versehen. Bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 1 ist der hintere Bereich der Zylindertrommel 2, der mit den zweiten, im Durchmesser bzw. Querschnitt verkleinerten Abschnitten 3b der Kolbenausnehmungen 3 versehen ist, die die druckbeaufschlagten Verdrängerräume V bilden, gegenüber dem vorderen Bereich der Zylindertrommel 2, der mit den ersten Abschnitten 3a der Kolbenausnehmungen 3 versehen ist, in denen die Wälzkörper W eintauchen, im Außendurchmesser verringert. Durch die Reduzierung des Außendurchmessers der Zylindertrommel 2 entsteht im hinteren Bereich der Zylindertrommel 2 im Bereich der zweiten Abschnitte 3b der Kolbenausnehmungen 3 zwischen dem Außendurchmesser der Zylindertrommel 2 und dem Gehäuse 15 ein Freiraum, in dem erfindungsgemäß die Bremseinrichtung 40 in radialer Richtung angeordnet ist.
Die Bremseinrichtung 40 ist somit in dem im Außendurchmesser verringerten hinteren Bereich der Zylindertrommel 2 derart angeordnet, dass die Bremseinrichtung 40 in radialer Richtung der Axialkolbenmaschine 1 zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel 2 im vorderen Bereich und somit innerhalb des vergrößerten Außendurchmessers der Zylindertrommel 2 in dem Bereich der ersten Abschnitte 3a der Kolbenausnehmungen 3 angeordnet ist.
Die Bremseinrichtung 40 weist hierbei abwechselnd angeordnete Lamellen 45 auf, die am Außenumfang der Zylindertrommel 2 bzw. am Innenumfang des Gehäuses 15 drehfest, jedoch axial verschiebbar angeordnet sind. Hierzu sind bevorzugt am Innenumfang des Gehäuses 15 sowie am Außenumfang der Zylindertrommel 2 entsprechende Längsnuten vorgesehen, die in der 1 näher ersichtlich sind. An einem Rücksprung des Gehäuses 15 ist ein Widerlager 41 der Bremseinrichtung 40 in axialer Richtung abgestützt. Die Bremseinrichtung 40 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als hydraulisch lösbare Federspeicherbremse ausgebildet und weist eine am Gehäuse 15 angeordnete Bremsbetätigungseinrichtung 42 in Form eines hydraulisch beaufschlagbaren Bremskolbens auf, wobei zwischen dem Motorgehäuse 15 und dem Bremskolben ein Steuerdruckraum 43 zur Beaufschlagung der Bremseinrichtung 40 in die Lösestellung ausgebildet ist. Zur Abdichtung des Steuerdruckraumes 43 gegenüber dem Gehäuseinnenraum ist ein entsprechender mit Dichtungen versehener Ring 46 vorgesehen, der am Gehäuse 15 in axialer Richtung abgestützt ist. Mit der Bremsbetätigungseinrichtung 42 steht weiterhin eine die Bremseinrichtung 40 in die Bremsstellung beaufschlagende Federeinrichtung 44 in Wirkverbindung, die an dem Gehäuse 15 bzw. einem mit der Steuerfläche 9 versehenen Gehäusedeckel des Gehäuses 15 abgestützt ist.
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, befinden sich die Lamellen 45, das Widerlager 41, die Bremsbetätigungseinrichtung 42 und die Federeinrichtung 44 der Bremseinrichtung 40 durch die erfindungsgemäße Anordnung der Bremseinrichtung 40 auf dem im Außendurchmesser verringerten Bereich der Zylindertrommel 2 zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel 2 im Bereich der ersten Abschnitte 3a der Kolbenausnehmungen 3 und somit zumindest teilweise radial innerhalb des vergrößerten Außendurchmessers der Zylindertrommel 2.
Der durch die Außendurchmesserverringerung der Zylindertrommel 2 im Bereich der zweiten Abschnitte 3b der Kolbenausnehmungen 3 entstehende Freiraum zum Gehäuse 15 wird erfindungsgemäß genutzt, um in diesem radialen Freiraum zwischen Zylindertrommel 2 und Gehäuse 15 die Lamellen 45, das Widerlager 41, die Bremsbetätigungseinrichtung 42 und die Federeinrichtung 44 der Bremseinrichtung 40 einzubauen. Hierdurch wird bei der Erfindung die radiale Abmessung der Axialkolbenmaschine 1 nicht mehr durch die gesamte radiale Ausdehnung der Bremseinrichtung 40 bestimmt, da die Bremseinrichtung 40 zumindest teilweise bzw. größtenteils innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel 2 angeordnet werden kann.
Bei der Erfindung kann der in radialer Richtung zur Verfügung stehende Bauraum in vorteilhafter Weise genutzt werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Bremseinrichtung 40 in dem im Außendurchmesser reduzierten hinteren Abschnitt der Zylindertrommel 2 (Bereich der zweiten Abschnitte 3b der Kolbenausnehmungen 3) kann die Axialkolbenmaschine 1 im vorderen Bereich (Bereich der ersten Abschnitte 3a der Kolbenausnehmungen 3) mit vergrößerten Wälzkörpern W versehen werden ohne zu einer Vergrößerung des radialen Bauraumes zu führen. Durch die Vergrößerung der Wälzkörper W kann bei einer zulässigen Pressung zwischen Wälzkörper W und Laufbahn 6 eine Beaufschlagung der Kolben 4 in den Verdrängerräumen V mit einem erhöhten Druck erzielt werden, so dass die Leistungsdichte der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 1 ansteigt. Gemäß einer günstigen und idealen Ausführungsform der Erfindung entspricht der Außendurchmesser der Zylindertrommel 2 im vorderen Bereich und somit im Bereich der ersten Abschnitte 3a der Kolbenausnehmungen 3 dem Durchmesser der Bremseinrichtung 40. Hierdurch können die Wälzkörper W derart vergrößert werden, dass sich die Bremseinrichtung 40 (Lamellen 45, Widerlager 41, Bremsbetätigungseinrichtung 42 und Federeinrichtung 44) zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Wälzkörper W und somit des Bauraums der Wälzkörper W in radialer Richtung der Axialkolbenmaschine 1 befinden.
Insgesamt wird somit eine Axialkolbenmaschine 1 mit einer Bremseinrichtung 40 zur Verfügung gestellt, die hinsichtlich des Außendurchmessers und somit des Bauraums in radialer Richtung verringert ist und eine hohe Leistungsdichte aufweist.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Die Bremseinrichtung 40 kann als Betriebsbremse oder als kombinierte Feststell- und Betriebsbremse ausgebildet werden. Anstelle einer hydraulischen Beaufschlagung der Bremsbetätigungseinrichtung ist eine mechanische oder elektrische Beaufschlagung der Bremseinrichtung 40 möglich.
Der Wälzkörper W ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung als Zylinderrolle ausgebildet. Es ist ebenfalls möglich, den Wälzkörper als Tonnenrolle oder als Kegelrolle oder als Kugel auszubilden.
Die Abschnitte 3a, 3b der Kolbenausnehmungen 3 sowie die Abschnitte 4a, 4b der Kolben 4 können jeweils kreisförmige Querschnitte aufweisen. Es ist alternativ möglich, dass zumindest die Abschnitte 3a der Kolbenausnehmungen 3 einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen, wodurch eine Verdrehsicherung der Wälzkörper W auf einfache Weise erzielt werden kann, um sicherzustellen, dass die Wälzkörper W im Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 mit der Rotationsachse R senkrecht zur Drehachse D ausgerichtet sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005058323 A1 [0002, 0003, 0004, 0008, 0008]

Claims

Hydrostatische Axialkolbenmaschine, insbesondere Axialkolbenmotor, mit einer um eine Drehachse angeordneten Zylindertrommel, die mit mindestens einer konzentrisch zur Drehachse angeordneten Kolbenausnehmung versehen ist, in der ein Kolben längsverschiebbar angeordnet ist, wobei der Kolben mittels eines Wälzkörpers an einer huberzeugenden Laufbahn abgestützt ist, wobei der Kolben einen ersten Kolbenabschnitt aufweist, der mit einer Ausnehmung zur Halterung des Wälzkörpers versehenen ist und in einem ersten Abschnitt der Kolbenausnehmung angeordnet ist, und einen zweiten, im Querschnitt kleineren Kolbenabschnitt aufweist, der in einem zweiten, im Querschnitt kleineren Abschnitt der Kolbenausnehmung angeordnet ist und einen hydraulisch beaufschlagbaren Verdrängerraum bildet, wobei die Axialkolbenmaschine mit einer Bremseinrichtung versehen ist, die radial zwischen der Zylindertrommel und einem Gehäuse der Axialkolbenmaschine angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindertrommel (2) im Bereich des zweiten Abschnitts (3b) der Kolbenausnehmung (3) mit einem gegenüber dem Bereich des ersten Abschnitts (3a) der Kolbenausnehmung (3) verkleinerten Außendurchmesser versehen ist, wobei die Bremseinrichtung (40) in dem Bereich der Zylindertrommel (2) mit dem verkleinerten Außendurchmesser zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel (2) im Bereich des ersten Abschnitts (3a) der Kolbenausnehmung (3) angeordnet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (40) zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung des Wälzkörpers (W) angeordnet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (40) als nass laufende Lamellenbremse ausgebildet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (15) eine Bremsbetätigungseinrichtung (42), insbesondere ein hydraulisch betätigbarer Bremskolben, angeordnet ist, die zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel (2) im Bereich des ersten Abschnitts (3a) der Kolbenausnehmung (3) angeordnet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsbetätigungseinrichtung (42) federbeaufschlagt ist, wobei eine Federeinrichtung (44) zumindest teilweise innerhalb der Radialerstreckung der Zylindertrommel (2) im Bereich des ersten Abschnitts (3a) der Kolbenausnehmung (3) angeordnet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenmaschine (1) als Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist, wobei die Zylindertrommel (2) mit einer innerhalb der Zylindertrommel (2) drehbar angeordneten Triebwelle (13) drehfest in Wirkverbindung steht.
Mehrhubige hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenmaschine (1) einhubig ist.
Mehrhubige hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenmaschine (1) mehrhubig ist.
Hydrostatischer Fahrantrieb mit einer als Axialkolbenmotor ausgebildeten Axialkolbenmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche als Fahrmotor, insbesondere Radmotor.