DE102011053953A1 - Hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einem druckmittelgefüllten Gehäuse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine (1) mit einem in einem Gehäuse (8) um eine Drehachse (2) drehbar angeordneten Zylinderblock (3), wobei der Zylinderblock (3) mit zumindest einer Kolbenausnehmung (4) versehen ist, in der jeweils ein auf einer Hubscheibe (7) abgestützter Kolben (5) längsverschiebbar angeordnet ist, wobei ein Kolbenauskragungsbereich (K) vorhanden ist, welcher axial zwischen der Hubscheibe (7) und einer die Kolbenaustrittsöffnungen der Kolbenausnehmungen (4) enthaltenden Stirnseite des Zylinderblocks (3) gebildet ist und in den die aus den Kolbenausnehmungen austauchenden Abschnitte der Kolben (5) hineinragen, wobei das Gehäuse (8) zumindest teilweise mit Druckmittel gefüllt ist. Die Aufgabe, eine derartige Axialkolbenmaschine zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich der Planschverluste im Gehäuse verbessert ist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse (8) derart ausgeführt ist, dass im Bereich der Längserstreckung des Zylinderblocks (3) zwischen dem Gehäuse (8) und der Außenmantelfläche (3a) des Zylinderblocks (3) ein gleichmäßiger Ringspalt (R) ausgebildet ist und im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs (K) der auskragenden Abschnitte der Kolben (5) am Gehäuse (8) ein Ausgleichsvolumen (A) ausgebildet ist, das die Volumenänderung der druckmittelbefüllten Zwischenräume (Z) an den Kolben (5) im Kolbenauskragungsbereich (K) aufgrund des sich bei Drehung des Zylinderblocks (3) verändernden axialen Abstandes zwischen Hubscheibe (7) und Stirnseite des Zylinderblocks (3) teilweise oder vollständig ausgleicht.

Description

• Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einem in einem Gehäuse um eine Drehachse drehbar angeordneten Zylinderblock, wobei der Zylinderblock mit zumindest einer Kolbenausnehmung versehen ist, in der jeweils ein auf einer Hubscheibe abgestützter Kolben längsverschiebbar angeordnet ist, wobei ein Kolbenauskragungsbereich vorhanden ist, welcher axial zwischen der Hubscheibe und einer die Kolbenaustrittsöffnungen der Kolbenausnehmungen enthaltenden Stirnseite des Zylinderblocks gebildet ist und in den die aus den Kolbenausnehmungen austauchenden Abschnitte der Kolben hineinragen, wobei das Gehäuse zumindest teilweise mit Druckmittel gefüllt ist.
• Bei Axialkolbenmaschinen ist in der Regel das Gehäuse, innerhalb dessen die rotierenden Triebwerksbauteile angeordnet sind, die von dem Zylinderblock und den Kolben gebildet sind, zumindest teilweise mit Druckmittel, beispielsweise Hydrauliköl, gefüllt. Im Betrieb der Axialkolbenmaschine bei um die Drehachse drehendem und somit rotierendem Zylinderblock entstehen Planschverluste, die mit steigender Drehzahl zunehmen. Die Planschverluste verursachen einen entsprechenden Wärmeeintrag in das Druckmittel, wodurch eine Kühlereinrichtung zur Kühlung des Druckmittels erforderlich werden kann. Darüber hinaus stellen die Planschverluste einen zusätzlichen Energieverbrauch dar, der bei einer als Pumpe ausgebildeten Axialkolbenmaschine vom Antrieb als unerwünschte Verlustleistung bereitgestellt werden muss bzw. bei einer als Motor ausgebildeten Axialkolbenmaschine nicht als Abtriebsleistung zur Verfügung steht. Insbesondere bei hohen Drehzahlen des Zylinderblocks kann diese Verlustleistung eine beträchtliche Größe annehmen, wodurch bei bekannten Axialkolbenmaschinen die Leistungsfähigkeit und die Einsatzfähigkeit zu hohen Drehzahlen hin beschränkt und eingeschränkt sind.
• Einen Anteil an den Planschverlusten und der sich aus diesen ergebenden Verlustleistung stellt das Planschen des rotierenden Zylinderblocks in dem Druckmittel dar, insbesondere im Bereich der Außenmantelfläche des Zylinderblocks. Weitere Planschverluste ergeben sich durch das Planschen der aus dem Zylinderblock in axialer Richtung austauchenden und somit herauskragenden Kolben in dem in dem Gehäuse befindlichen Druckmittel.
• Bei gattungsgemäßen Axialkolbenmaschinen bilden die mit Druckmittel gefüllten Zwischenräume zwischen den auskragenden Abschnitten der Kolben im Kolbenauskragungsbereich in radialer Richtung orientierte Strömungskanäle. Der Kolbenauskragungsbereich einer gattungsgemäßen Axialkolbenmaschine bildet denjenigen Bereich, welcher axial zwischen der Hubscheibe und einer die Kolbenaustrittsöffnungen der Kolbenausnehmungen enthaltenden Stirnseite des Zylinderblocks gebildet ist und in den die aus den Kolbenausnehmungen austauchenden Abschnitt der Kolben hineinragen. Während einer Rotation des Zylinderblocks verändert sich der axiale Abstand des Zylinderblocks zu der geneigt zu der Drehachse des Zylinderblocks angeordneten Hubscheibe. Im unteren Totpunkt, an dem die Kolben aus den Kolbenausnehmungen des Zylinderblocks maximal ausgetaucht sind, ist der axiale Abstand maximal. Im oberen Totpunkt, an dem die Kolben maximal in die Kolbenausnehmungen des Zylinderblocks eingetaucht sind, ist der axiale Abstand minimal. Bei einer Rotation des Zylinderblocks von dem unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt verringert sich somit der axiale Abstand zwischen Hubscheibe und Stirnseite des Zylinderblocks. Entsprechend vergrößert sich bei einer Rotation des Zylinderblocks vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt der axiale Abstand zwischen Hubscheibe und Stirnseite des Zylinderblocks. Dadurch verändert sich das Volumen der mit Druckmittel gefüllten Zwischenräume an den Kolben im Kolbenauskragungsbereich während einer Drehung des Zylinderblocks und es wird ein Volumenstrom im Gehäuse durch die sich während der Drehung im Volumen verändernden Zwischenräume zwischen den Kolben im Kolbenauskragungsbereich erzeugt. Bei einer Rotation des Zylinderblocks von dem unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt wird Druckmittel aus den sich verringernden Zwischenräumen an den Kolben nach radial außen ausquetscht und gefördert. Bei bekannten Gehäuseformen wird das aus den Zwischenräumen herausgeförderte Druckmittel in den Ringspalt zwischen Zylinderblock und Gehäuse verdrängt, wodurch die Strömung in dem Ringspalt gestört wird und erhöhte Planschverluste des Zylinderblocks entstehen. Entsprechend wird bei einer Rotation des Zylinderblocks von dem oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt Druckmittel in die sich vergrößernde Zwischenräumen an den Kolben zum Befüllen der Befüllen der Zwischenräume nach radial innen angesaugt bzw. gefördert. Die auskragenden Abschnitte der Kolben und die Zwischenräume zwischen den auskragenden Kolben erzeugen somit eine sekundäre Pumpwirkung, wodurch Volumenströme im Gehäuse entstehen, die in dem Ringspalt zwischen Gehäuse und Zylinderblock durch die Störungen der Strömung zu erhöhten Planschverlusten führen und nachteilige Strömungskräfte auf den Zylinderblock erzeugen, die die Grenzdrehzahl der Axialkolbenmaschine (Abkippdrehzahl des Zylinderblocks von der Steuerfläche) im Betrieb nach oben hin begrenzen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich der Planschverluste im Gehäuse verbessert ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse derart ausgeführt ist, dass im Bereich der Längserstreckung des Zylinderblocks zwischen dem Gehäuse und der Außenmantelfläche des Zylinderblocks ein gleichmäßiger Ringspalt ausgebildet ist und im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs der auskragenden Abschnitten der Kolben am Gehäuse ein Ausgleichsvolumen ausgebildet ist, das die Volumenänderung der druckmittelbefüllten Zwischenräume an den Kolben im Kolbenauskragungsbereich aufgrund des sich bei Drehung des Zylinderblocks verändernden axialen Abstandes zwischen Hubscheibe und Stirnseite des Zylinderblocks teilweise oder vollständig ausgleicht. Mit dem erfindungsgemäßen, am Gehäuse im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs zur Verfügung gestellten Ausgleichsvolumen wird erzielt, dass bei einer Rotation des Zylinderblocks von dem unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt Druckmittel aus den sich im Volumen verringernden Zwischenräumen an den Kolben in das im Kolbenauskragungsbereich ausgebildeten Ausgleichsvolumen mit kurzen, insbesondere radialen, Strömungswegen gefördert werden kann und entsprechend bei einer Rotation des Zylinderblocks von dem oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt Druckmittel aus dem im Kolbenauskragungsbereich ausgebildeten Ausgleichsvolumen in die sich vergrößernden Zwischenräume an den Kolben im Kolbenauskragungsbereich mit kurzen, insbesondere radialen, Strömungswegen einströmen kann. Das im Kolbenauskragungsbereich am Gehäuse ausgebildete Ausgleichsvolumen kompensiert somit die Volumenänderung der Zwischenräume an den Kolben im Kolbenauskragungsbereich bei einer Drehung des Zylinderblocks, so dass das in den Zwischenräumen und in dem Ausgleichsvolumen befindliche Druckmittel in Umfangsrichtung mit dem Zylinderblock und den Kolben mitrotieren und mitfließen kann. Hierdurch entstehen geringe Planschverluste der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs. Mit dem erfindungsgemäßen Ausgleichsvolumen im Kolbenauskragungsbereich der Axialkolbenmaschine wird zudem erzielt, dass sich die aus der Pumpwirkung der auskragenden Abschnitte der Kolben ergebenden Volumenströme auf den Kolbenauskragungsbereich und das darin ausgebildete Ausgleichsvolumen beschränken, so dass bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine Störungen der Strömung in dem Ringspalt zwischen Gehäuse und Zylinderblock durch die aus der Pumpwirkung erzeugten Volumenströme und nachteilige Strömungskräfte auf den Zylinderblock, die zu einem Abkippen des Zylinderblocks von einer Steuerfläche führen, vermieden werden können. Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine weist somit ebenfalls in dem Ringspalt zwischen Zylinderblock und Gehäuse geringe Planschverluste auf. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine eine erhöhte Grenzdrehzahl.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Gehäuseinnenwand des Gehäuses im Bereich der Längserstreckung des Zylinderblocks kreiszylinderförmig und konzentrisch zur Drehachse. Mit einem derartigen kreiszylinderförmigen Gehäuseinnenwand des Gehäuses über die Längserstreckung des Zylinderblocks kann auf einfache Weise ein gleichmäßiger Ringspalt zwischen Zylinderblock und Gehäuse erzielt werden.
• Mit besonderem Vorteil ist die Gehäuseinnenwand des Gehäuses im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung derart ausgeführt, dass das Ausgleichsvolumen mit sich veränderndem axialen Abstand zwischen Hubscheibe und Stirnseite des Zylinderblocks zunimmt bzw. abnimmt. Mit einer derartigen Gestaltung der Gehäuseinnenwand im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs wird erzielt, dass sich das im Kolbenauskragungsbereich ausgebildete Ausgleichsvolumen in Abhängigkeit von dem axialen Abstand und somit in Abhängigkeit von der Volumenänderung der Zwischenräume an den Kolben im Kolbenauskragungsbereich verändert. Bei abnehmendem Abstand zwischen Zylinderblock und Hubscheibe und somit einem sich verringernden Volumen der Zwischenräume nimmt das Ausgleichsvolumen zu. Entsprechend nimmt das Ausgleichsvolumen bei zunehmendem Abstand zwischen Zylinderblock und Hubscheibe und somit einem sich vergrößernden Volumen der Zwischenräume ab. Mit einer derartigen kontinuierlich, in Abhängigkeit von der Volumenänderung der Zwischenräume an den Kolben zunehmenden bzw. abnehmenden Ausgleichsvolumen kann somit auf einfache Weise erzielt werden, dass das aus den Zwischenräumen an den Kolben und dem Ausgleichsvolumen im Gehäuse gebildete Volumen im Kolbenauskragungsbereich über den Drehwinkel der Axialkolbenmaschine gesehen im Wesentlichen konstant ist, so dass das im Kolbenauskragungsbereich in den Zwischenräumen und dem Ausgleichsvolumen befindliche Druckmittelvolumen in Umfangsrichtung mit dem Zylinderblock und den Kolben mitrotiert ohne störende Volumenströme zu verursachen.
• Die Kompensation der Volumenänderung der Zwischenräume an den Kolben im Kolbenauskragungsbereich durch das Ausgleichsvolumen am Gehäuse kann gemäß einer bevorzugte Ausgestaltungsform der Erfindung erzielt werden, wenn das Ausgleichsvolumen am Gehäuse ausgehend von dem unteren Totpunkt, an dem die Kolben maximal aus den Kolbenausnehmungen ausgetaucht sind, zu dem oberen Totpunkt, an dem die Kolben maximal in die Kolbenausnehmungen eingetaucht ist, zunimmt und ausgehend von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt abnimmt.
• Eine derartige Zunahme und Abnahme des von dem Gehäuse gebildeten Ausgleichsvolumens im Kolbenauskragungsbereich kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erzielt werden, wenn die Gehäuseinnenwand des Gehäuses im Kolbenauskragungsbereich derart ausgeführt ist, dass der radiale Abstand zwischen Gehäuseinnenwand und den Kolben ausgehend vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt zunimmt und ausgehend von dem oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt abnimmt.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Gehäuseinnenwand des Gehäuses im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs kreiszylindrisch ausgebildet, wobei der Mittelpunkt bezüglich der Drehachse des Zylinderblocks exzentrisch angeordnet und in Richtung des oberen Totpunktes, an dem die Kolben vollständig in die Kolbenausnehmungen eingetaucht sind, verschoben ist. Mit einem derartigen exzentrisch ausgeführten kreiszylinderförmigen Gehäuseinnenraum im Bereich des Kolbenauskragungsbereich kann auf einfache Weise erzielt werden, dass der radiale Abstand zwischen Gehäuseinnenwand und den auskragenden Abschnitten der Kolben ausgehend vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt zur Vergrößerung des Ausgleichsvolumen zunimmt und ausgehend von dem oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt zur Verringerung des Ausgleichsvolumens abnimmt, um eine Kompensation der Volumenänderung der druckmittelbefüllten Zwischenräume an den Kolben im Kolbenauskragungsbereich zu erzielen.
• Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Gehäuseinnenwand des Gehäuses im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs elliptisch. Mit einer derartigen Gehäuseform im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs kann ebenfalls mit geringem Bauaufwand erzielt werden, dass der radiale Abstand zwischen Gehäuseinnenwand und den Kolben ausgehend vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt zur Vergrößerung des Ausgleichsvolumen zunimmt und ausgehend von dem oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt zur Verringerung des Ausgleichsvolumens abnimmt, um eine Kompensation der Volumenänderung der druckmittelbefüllten Zwischenräume an den Kolben im Kolbenauskragungsbereich zu erzielen.
• Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine kann als Schrägscheibenmaschine oder als Schrägachsenmaschine ausgebildet sein. Die Axialkolbenmaschine kann hierbei als Pumpe und/oder Motor betrieben werden.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
• 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 schematischen Längsschnitt und
• 2 einen Querschnitt entlang der Linie X-X der 1.
• In den 1 ist eine erfindungsgemäße hydrostatische Axialkolbenmaschine 1, beispielsweise eine Axialkolbenpumpe oder ein Axialkolbenmotor, in Schrägscheibenbauweise in einem Längsschnitt dargestellt. Die 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie X-X der 1.
• Die Axialkolbenmaschine 1 weist einen um eine Drehachse 2 drehbar angeordneten Zylinderblock 3 auf, der mit mehreren konzentrisch zur Drehachse 2 angeordneten Kolbenausnehmungen 4 versehen ist, die bevorzugt von Zylinderbohrungen gebildet sind und in denen jeweils ein Kolben 5 längsverschiebbar gelagert ist.
• Die Kolben 5 stützen sich in dem aus dem Zylinderblock 3 herauskragenden Bereich mittels jeweils eines beispielsweise als Gleitschuh 6 ausgebildeten Abstützelements auf einer von einer Schrägscheibe gebildeten Hubscheibe 7 ab, die geneigt zur Drehachse 2 angeordnet ist. Die Schrägscheibe kann an einem Gehäuse 8 angeformt oder drehfest befestigt sein, wobei die Axialkolbenmaschine 1 ein festes Verdrängungsvolumen aufweist. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Schrägscheibe in der Neigung bezüglich der Drehachse 2 verstellbar auszubilden, wodurch die Axialkolbenmaschine 1 ein veränderbares Verdrängungsvolumen aufweist. Die von den Gleitschuhen 6 gebildeten Abstützelemente werden durch eine nicht näher dargestellte ringscheibenförmige und zusammen mit dem Zylinderblock 3 rotierende Niederhalteplatte vom Abheben von der Hubscheibe 7 gehindert.
• Der Zylinderblock 3 stützt sich in axialer Richtung an einer gehäusefesten Steuerfläche 10 ab, die an einer nicht näher dargestellten Steuerscheibe ausgebildet ist, die an dem Gehäuse 8 oder einem entsprechenden Gehäusedeckel drehfest befestigt oder einstückig angeformt sein kann. Die Steuerfläche 10 ist mit nierenförmigen Steuerschlitzen versehen, die einen Sauganschlusskanal und einen Druckanschlusskanal der Axialkolbenmaschine 1 bilden. Die Kolbenausnehmungen 4 sind mittels entsprechender Verbindungskanäle 11 mit den Steuerschlitzen in der Steuerfläche 10 verbindbar, um einen Druckmittelsströmung von den zwischen den Kolbenausnehmungen 4 und den längsverschiebbaren Kolben 5 gebildeten Verdrängerräumen und dem Sauganschlusskanal sowie dem Druckanschlusskanal zu ermöglichen und die primäre Wirkung der Axialkolbenmaschine 1 als Pumpe bzw. Motor zu erzielen.
• Der Zylinderblock 3 ist von einer zentrischen Bohrung durchsetzt, durch die eine konzentrisch zur Drehachse 2 angeordnete Triebwelle 12 durch den Zylinderblock 3 geführt ist. Die Triebwelle 12 ist mittels nicht näher dargestellter Lagerungen im Gehäuse 8 drehbar gelagert. Der Zylinderblock 3 ist mit der Triebwelle 12 drehsynchron, jedoch axial verschiebbar verbunden, beispielweise mittels einer Mitnahmeverzahnung 13. Zum Anpressen des Zylinderblocks 3 an die Steuerfläche 10 dient eine nicht näher dargestellte Feder.
• In dem Längsschnitt der 1 ist weiterhin ein Kolbenauskragungsbereich K dargestellt, der dem axialen Bereich zwischen der die Kolbenaustrittsöffnungen beinhaltenden Stirnseite des Zylinderblocks 3 und der Hubscheibe 7 entspricht, in den die aus den Kolbenausnehmungen 4 des Zylinderblocks 3 austauchenden Abschnitte der Kolben 5 hineinragen und in dem die Gleitschuhe 6 angeordnet sind, die mittels jeweils eines Kugelgelenks mit dem Kolben 5 verbunden sind.
• Aufgrund der Neigung und somit der Schrägstellung der Hubscheibe 7 gegenüber der Drehachse 2 des Zylinderblocks 3 weist der Kolbenauskragungsbereich K während einer Rotation des Zylinderblocks 3 einen sich verändernden axialen Abstand zwischen der Stirnseite des Zylinderblocks 3 und der Hubscheibe 7 auf. Im unteren Totpunkt UT, an dem die Kolben 5 aus den Kolbenausnehmungen 4 maximal ausgetaucht sind, ist der axiale Abstand maximal. Im oberen Totpunkt OT, an dem die Kolben 5 maximal in die Kolbenausnehmungen 4 eingetaucht sind, ist der axiale Abstand minimal. In der 1 befindet sich der obere Kolben 5 am oberen Totpunkt OT und der untere Kolben 5 am unteren Totpunkt UT. Bei einer Rotation des Zylinderblocks 3 von dem unteren Totpunkt UT zum oberen Totpunkt OT verringert sich somit der axiale Abstand zwischen Hubscheibe 7 und Stirnseite des Zylinderblocks 3. Entsprechend vergrößert sich bei einer Rotation des Zylinderblocks 3 vom oberen Totpunkt OT zum unteren Totpunkt UT der axiale Abstand zwischen Hubscheibe 7 und Stirnseite des Zylinderblocks 3. Während einer Drehung des Zylinderblocks 3 verändert sich somit das Volumen der mit Druckmittel befüllten Zwischenräume Z zwischen den Kolben 5 im Kolbenauskragungsbereich K. In der 2 ist im Bereich des unteren Totpunktes UT ein Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Kolben mit Z1 bezeichnet und im Bereich des oberen Totpunktes ein Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Kolben 5 mit Z2 dargestellt, wobei aufgrund des unterschiedlichen axialen Abstandes zwischen Zylinderblock 3 und Hubscheibe 6 das Volumen des Zwischenraums Z1 größer als das Volumen des Zwischenraums Z2 ist.
• Erfindungsgemäß ist das Gehäuse 8 derart ausgeführt, dass im Bereich der Längserstreckung des Zylinderblocks 3 zwischen dem Gehäuse 8 und der Außenmantelfläche 3a des Zylinderblocks 3 ein in Umfangsrichtung gleichmäßigen Ringspalt R ausgebildet ist. Die Gehäuseinnenwand 8a des Gehäuses 8 ist hierzu im Bereich der Längserstreckung des Zylinderblocks 3 kreiszylinderförmig und konzentrisch zur Drehachse 2 ausgebildet.
• Im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs K der auskragenden Abschnitte der Kolben 5 ist am Gehäuse 8 ein Ausgleichsvolumen A ausgebildet, das die Volumenänderung der druckmittelbefüllten Zwischenräume Z1, Z2 im Kolbenauskragungsbereich K aufgrund des sich bei Drehung des Zylinderblocks 3 verändernden axialen Abstandes zwischen Hubscheibe 7 und Stirnseite des Zylinderblocks 3 teilweise oder vollständig ausgleicht.
• Wie in Verbindung mit der 2 ersichtlich ist, ist das Ausgleichsvolumen A in radialer Richtung zwischen den auskragenden Abschnitten der Kolben 5 und der Gehäuseinnenwand 8a im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs K gebildet und wird somit durch entsprechende Gestaltung der Gehäuseinnenwand 8a im Kolbenauskragungsbereich K gebildet.
• Die Gehäuseinnenwand 8a des Gehäuses 8 im Kolbenauskragungsbereich K ist hierbei derart ausgeführt ist, dass der radiale Abstand zwischen Gehäuseinnenwand 8a und den auskragenden Abschnitte der Kolben 5 ausgehend vom unteren Totpunkt UT zum oberen Totpunkt OT zunimmt und ausgehend von dem oberen Totpunkt OT zum unteren Totpunkt UT abnimmt.
• Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gehäuseinnenwand 8a des Gehäuses 8 im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs K elliptisch ausgeführt, um das Ausgleichsvolumen A zu bilden.
• Im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs K ist die das Ausgleichsvolumen A bildende Gehäuseinnenwand 8a im Bereich des unteren Totpunktes UT der Kolben 5 gegenüber der Gehäuseinnenwand 8a im Bereich der Längserstreckung des Zylinderblocks 3 nach radial Innen in Richtung zu den auskragenden Abschnitten der Kolben zurückversetzt. Die Gehäuseinnenwand 8a im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs K erweitert sich in radialer Richtung in Richtung des oberen Totpunktes OT zu beiden Umfangsrichtungen, so dass die Gehäuseinnenwand 8a im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs K im Bereich des oberen Totpunktes OT der Kolben 5 gegenüber der Gehäuseinnenwand 8a im Bereich der Längserstreckung des Zylinderblocks 3 nach radial Außen erweitert ist.
• Das am Gehäuse 8 im Bereich des Kolbenauskragungsbereich K ausgebildete und zur Verfügung gestellte Ausgleichsvolumen A nimmt somit ausgehend von dem unteren Totpunkt UT zu dem oberen Totpunkt OT, wobei der axialen Abstand zwischen Hubscheibe 7 und Stirnseite des Zylinderblocks 3 und somit das Volumen in dem Zwischenraum zwischen zwei Kolben 5 abnimmt, zu. Entsprechend nimmt das Ausgleichsvolumen A ausgehend von dem oberen Totpunkt OT zu dem unteren Totpunkt UT, wobei der axiale Abstand zwischen Hubscheibe 7 und Stirnseite des Zylinderblocks 3 und somit das Volumen in dem Zwischenraum zwischen zwei Kolben 5 zunimmt, ab.
• Bevorzugt ist das Ausgleichsvolumen A und die Gehäuseinnenwand 8a im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs K derart ausgeführt, dass bei sich veränderndem axialen Abstand zwischen Hubscheibe 7 und Stirnseite des Zylinderblocks 3 die Volumenänderung der druckmittelbefüllten Zwischenräume zwischen den Kolben 5 durch das sich verändernde Ausgleichsvolumen A ausgeglichen wird. Hierdurch wird erzielt, dass das Volumen eines Zwischenraums zwischen zwei Kolben 5 und das Volumen des Ausgleichsvolumens A bei einer Rotation des Zylinderblocks 3 im Wesentlichen konstant ist, so dass bei einer Rotation des Zylinderblocks 3 vom unteren Totpunkt UT zum oberen Totpunkt OT in Drehrichtung n das in dem sich verringernden Zwischenraum befindliche Druckmittel nach radial Außen in das sich vergrößernde Ausgleichsvolumen A strömen kann und entsprechend bei einer Rotation des Zylinderblocks 3 vom oberen Totpunkt OT zum unteren Totpunkt UT in Drehrichtung n Druckmittel aus dem sich verringernden Ausgleichvolumen A nach radial Innen in den sich vergrößernden Zwischenraum zwischen zwei Kolben einströmen und befüllen kann. Mit einer derartigen idealen Auslegung des Ausgleichsvolumens A wird erzielt, dass das im unteren Totpunkt UT in einem Zwischenraum zwischen zwei Kolben befindliche Duckmittelvolumen auch bei am oberen Totpunkt OT eingetauchten Kolben mitbewegt werden kann, so dass das in den Zwischenräumen an den Kolben 5 im Kolbenauskragungsbereich K und im Ausgleichsvolumen A am Gehäuse 8 befindliche Druckmittel in Umfangsrichtung mit den auskragenden Abschnitten der Kolben 5 bei einer Rotation des Zylinderblocks 3 mit geringer Drehzahldifferenz zu der Winkelgeschwindigkeit des Zylinderblocks 3 mitströmen kann, wodurch geringe Planschverluste im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs erzielt werden. In der 2 ist mit Strömungspfeilen P1 die Strömung des in den Zwischenräumen zwischen zwei Kolben 5 befindlichen Druckmittels verdeutlicht. Mit Strömungspfeilen P2 sind die sich aus der Pumpwirkung der Zwischenräume an den auskragenden Kolben 5 im Kolbenauskragungsbereich K sich einstellenden Volumenströme verdeutlicht, wobei deutlich wird, dass bei einem sich verringernden Zwischenraum zwischen zwei Kolben 5 bei Rotation vom unteren Totpunkt UT zum oberen Totpunkt OT Druckmittel aus dem Zwischenraum nach radial Außen in das sich vergrößernde Ausgleichsvolumen A am Gehäuse 8 gefördert wird und das im Ausgleichsvolumen A befindliche Druckmittel drehsynchron mit dem Druckmittel in dem Zwischenraum mitströmen kann und bei einer Rotation vom oberen Totpunkt OT zum unteren Totpunkt UT Druckmittel aus dem sich verkleinernden Ausgleichsvolumen A nach radial Innen in den sich vergrößernden Zwischenraum zwischen den beiden Kolben 5 einströmen kann.
• Mit dem erfindungsgemäßen, am Gehäuse 8 im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs K zur Verfügung gestellten Ausgleichsvolumen A können somit im Bereich des Kolbenauskragungsbereich K geringe Planschverluste der auskragenden Abschnitte der Kolben 5 erzielt werden.
• Zudem wird durch die aus der Pumpwirkung der Zwischenräume an den Kolben 5 im Kolbenauskragungsbereich K in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Ausgleichsvolumen A sich einstellenden Volumenströme eine Störung der Umströmung des Zylinderblocks 3 im Ringspalt R vermieden, so dass eine weitgehend ungestörte Umströmung des Zylinderblocks 3 in dem Ringspalt R erzielt wird – wie durch die Strömungspfeile P3 und P4 verdeutlicht ist –, die geringe Planschverluste des rotierenden Zylinderblocks 3 verursacht und zu keinen nachteiligen Strömungskräften auf den Zylinderblock 3 führen, so dass die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine 1 eine erhöhte Abkippdrehzahl aufweist und mit einer erhöhten Drehzahl betrieben werden kann.

Claims (9)

1. Hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einem in einem Gehäuse um eine Drehachse drehbar angeordneten Zylinderblock, wobei der Zylinderblock mit zumindest einer Kolbenausnehmung versehen ist, in der jeweils ein auf einer Hubscheibe abgestützter Kolben längsverschiebbar angeordnet ist, wobei ein Kolbenauskragungsbereich vorhanden ist, welcher axial zwischen der Hubscheibe und einer die Kolbenaustrittsöffnungen der Kolbenausnehmungen enthaltenden Stirnseite des Zylinderblocks gebildet ist und in den die aus den Kolbenausnehmungen austauchenden Abschnitte der Kolben hineinragen, wobei das Gehäuse zumindest teilweise mit Druckmittel gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) derart ausgeführt ist, dass im Bereich der Längserstreckung des Zylinderblocks (3) zwischen dem Gehäuse (8) und der Außenmantelfläche (3a) des Zylinderblocks (3) ein gleichmäßiger Ringspalt (R) ausgebildet ist und im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs (K) der auskragenden Abschnitte der Kolben (5) am Gehäuse (8) ein Ausgleichsvolumen (A) ausgebildet ist, das die Volumenänderung der druckmittelbefüllten Zwischenräume (Z) an den Kolben (5) im Kolbenauskragungsbereich (K) aufgrund des sich bei Drehung des Zylinderblocks (3) verändernden axialen Abstandes zwischen Hubscheibe (7) und Stirnseite des Zylinderblocks (3) teilweise oder vollständig ausgleicht.
2. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseinnenwand (8a) des Gehäuses (8) im Bereich der Längserstreckung des Zylinderblocks (3) kreiszylinderförmig und konzentrisch zur Drehachse (2) ist.
3. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseinnenwand (8a) des Gehäuses (8) im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs (K) derart ausgeführt ist, dass das Ausgleichsvolumen (A) mit sich veränderndem axialen Abstand zwischen Hubscheibe (7) und Stirnseite des Zylinderblocks (3) zunimmt bzw. abnimmt.
4. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsvolumen (A) am Gehäuse (8) ausgehend von dem unteren Totpunkt (UT), an dem die Kolben (5) maximal aus den Kolbenausnehmungen (4) ausgetaucht sind, zu dem oberen Totpunkt (OT), an dem die Kolben (5) maximal in die Kolbenausnehmungen (4) eingetaucht ist, zunimmt und ausgehend von dem oberen Totpunkt (OT) zu dem unteren Totpunkt (UT) abnimmt.
5. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseinnenwand (8a) des Gehäuses (8) im Kolbenauskragungsbereich (K) derart ausgeführt ist, dass der radiale Abstand zwischen Gehäuseinnenwand (8a) und den Kolben (5) ausgehend vom unteren Totpunkt (UT) zum oberen Totpunkt (OT) zunimmt und ausgehend von dem oberen Totpunkt (OT) zum unteren Totpunkt (UT) abnimmt.
6. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseinnenwand (8a) des Gehäuses (8) im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs (K) kreiszylindrisch ist, wobei der Mittelpunkt bezüglich der Drehachse (2) des Zylinderblocks (3) exzentrisch angeordnet und in Richtung des oberen Totpunktes (OT), an dem die Kolben (5) vollständig in die Kolbenausnehmungen (4) eingetaucht sind, verschoben ist.
7. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseinnenwand (8a) des Gehäuses (8) im Bereich des Kolbenauskragungsbereichs (K) elliptisch ist.
8. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenmaschine (1) als Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist.
9. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenmaschine (1) als Schrägachsenmaschine ausgebildet ist.

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