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Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einzelnen Zylinderhülsen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind hydrostatische Axialkolbenmaschinen bekannt, bei denen eine Mehrzahl von Zylindern in einer Zylindertrommel ausgebildet ist. Die Zylindertrommel ist beispielsweise schräg zu einer Welle (bei Motoren zur Abtriebswelle und bei Pumpen zur Antriebswelle) und zu einer Scheibe der Welle angestellt. Damit stehen auch die Zylinder schräg zur Welle, wodurch eine Schrägachsenbauweise definiert ist. In jedem Zylinder ist ein Kolben geführt, der über einen Kolbenfuß schwenkbar an die Scheibe gekoppelt ist. Im Betrieb der Maschine drehen sich die Welle mit der Scheibe und die dazu angestellte, „schräge” Zylindertrommel, so dass die Kolben mit umlaufen und bei jedem Umlauf einen Gesamthub (Hub in eine Richtung und Hub in Gegenrichtung) ausführen.
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Nachteilig an derartigen Axialkolbenmaschinen mit Zylindertrommel ist, dass aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung von Vollmaterial über die Zylindertrommel eine ungleichmäßige, radiale Aufweitung der Zylinderbohrungen unter Arbeitsdruck erfolgen kann. Ein ursprünglicher, insbesondere kreisförmiger, Querschnitt der Zylinderbohrungen wird so unter Arbeitsdruck verzerrt, beziehungsweise weist eine von seiner ursprünglichen Form abweichende Form auf. Da der Kolben nicht der gleichen Verzerrung seines Querschnitts unterliegt, ist eine Abdichtung des Kolbens gegen die Zylinderbohrung mit zunehmendem Druck verschlechtert.
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Um diesen Nachteil zu beheben, sind aus dem Stand der Technik Axialkolbenmaschinen bekannt, bei denen die Zylinder als einzelne, das heißt nicht in Vollmaterial eingefasste, Zylinderrohre beziehungsweise -hülsen gebildet sind. Hier bleibt der Querschnitt der Zylinderbohrung unter Arbeitsdruck im Wesentlichen unverzerrt, beziehungsweise die Aufweitung erfolgt gleichmäßig.
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Die Druckschrift
DE 10 2007 011 441 A1 zeigt eine derartige Axialkolbenmaschine mit einzelnen Zylinderhülsen. Die Zylinderhülsen sind einteilig und ein Endabschnitt jedes Kolbens ist verschiebbar und dichtend in der zugeordneten Zylinderhülse aufgenommen, um im Betrieb die Hubbewegung auszuführen. Dabei muss jeder Endabschnitt zusätzlich schwenkbar in der Zylinderhülse aufgenommen sein, um eine aus der Schrägachsenbauweise resultierende, etwa elliptische Umlaufbahn der Kolben zu ermöglichen. An einem dem Kolben gegenüberliegenden Endabschnitt jeder Zylinderhülse ist diese an einem balligen Lagerkopf schwenkbar gelagert. Über diese Schwenkbarkeit ist die Anstellung der Zylinderhülsen gegen die Triebwelle der Axialkolbenmaschine realisiert. Die Lagerköpfe sind wiederum an einer mit der Triebwelle drehenden Trommelscheibe befestigt. Um ein Abziehen der Zylinderhülsen von ihren Lagerköpfen aufgrund von Reibkräften der Kolben in den Zylinderhülsen zu verhindern, sind die Zylinderhülsen jeweils über eine Spannfeder und einen Federteller an einem die Trommelscheibe umfassenden Sicherungsring abgestützt. Auf diese Weise werden die Zylinderhülsen auf eine Anlagefläche der Trommelscheibe niedergehalten.
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Nachteilig an dieser Lösung ist, dass diese Abzugssicherung der Zylinderhülsen vorrichtungstechnisch aufwändig ist und sich die Montage der Spannfedern zwischen den Sicherungsring und die Anlagefläche als schwierig erweist.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Axialkolbenmaschine zu schaffen, bei der eine Sicherung der Zylinderhülse gegen ein Abziehen vom Lagerkopf vorrichtungstechnisch vereinfacht ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydrostatische Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Axialkolbenmaschine sind in den Patentansprüchen 2 bis 10 beschrieben.
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Eine Axialkolbenmaschine hat eine Mehrzahl einzelner Zylinderhülsen, von denen jede schwenkbar an einem radial erweiterten, insbesondere balligen oder zumindest abschnittsweise kugelförmigen Kopf beziehungsweise Lagerkopf gelagert ist. Dabei ist in jeder der Zylinderhülsen ein radial erweiterter, insbesondere balliger oder zumindest abschnittsweise kugelförmiger Kopf eines Kolbens verschiebbar, insbesondere verschiebbar und schwenkbar, geführt. Erfindungsgemäß ist jede Zylinderhülse gegen ein Abziehen vom Lagerkopf über ein erstes Sicherungsmittel mit dem Lagerkopf gekoppelt. Dies hat zum Vorteil, dass eine Kopplung der Zylinderhülse mit dem Rotor oder einem anderen Teil der Axialkolbenmaschine entfällt, und dass bei der Ausgestaltung des Sicherungsmittels keine Relativbewegung zwischen der Zylinderhülse und dem Rotor oder dem anderen Teil der Axialkolbenmaschine berücksichtigt werden muss. Gegenüber Abziehsicherungen des Standes der Technik wie sie beispielsweise in der Druckschrift
DE 10 2007 011 441 A1 gezeigt sind, stellt die erfindungsgemäße Kopplung der Zylinderhülse mit dem Lagerkopf über das Sicherungsmittel eine vorrichtungstechnische Vereinfachung dar.
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In einer besonders bevorzugten und vorteilhaften Weiterbildung ist jede der Zylinderhülsen zudem gegen ein Aufschieben auf den Lagerkopf über ein zweites Sicherungsmittel mit dem Lagerkopf gekoppelt. Auf diese Weise ist der Lagerkopf relativ zur Zylinderhülse an einer bestimmten axialen Position oder zumindest in einem bestimmten axialen Bereich der Zylinderhülse, unter Beibehaltung seiner Schwenkbarkeit, festgelegt. Auf vorrichtungstechnisch einfache Weise ist die Zylinderhülse somit weder vom Lagerkopf abziehbar noch über einen bestimmungsgemäßen Weg hinaus auf den Lagerkopf aufschiebbar. Auf diese Weise ist eine Kollision der Zylinderhülse mit anderen Bauteilen, insbesondere Platten, Scheiben oder ähnlichen Bauteilen, an denen die Lagerköpfe befestigt sind, vermieden.
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Das erste und/oder zweite Sicherungsmittel ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass der Lagerkopf vom entsprechenden Sicherungsmittel zumindest abschnittsweise hintergriffen ist.
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Im Falle der Weiterbildung mit zwei Sicherungsmitteln ist eins der beiden Sicherungsmittel bevorzugt an einer ersten Seite und das jeweils andere der beiden Sicherungsmittel an einer zweiten Seite eines Äquators beziehungsweise eines größten Durchmessers des Lagerkopfes angeordnet.
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In einer ersten Variante einer Weiterbildung der Erfindung ist das Sicherungsmittel einstückig mit der Zylinderhülse ausgebildet, was eine vorrichtungstechnisch besonders einfache Lösung mit wenigen Bauteilen darstellt.
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Um diese Einstückigkeit herzustellen, ist das Sicherungsmittel bevorzugt über einen radialen Verjüngungsabschnitt einer Innenmantelfläche der Zylinderhülse ausgebildet.
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Dieser radiale Verjüngungsabschnitt ist bevorzugt über eine zumindest abschnittsweise umlaufende Schulter und/oder über zumindest einen etwa radial von Außen aufgebrachten Prägepunkt der Zylinderhülse und/oder über eine etwa radial von Außen aufgebrachte Bördelung oder Rollierung der Zylinderhülse ausgebildet.
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In einer zweiten Variante einer Weiterbildung der Erfindung weist das Sicherungsmittel zumindest ein Sicherungselement auf, das zumindest abschnittsweise in eine Ausnehmung der Zylinderhülse eintaucht. Somit stellen das Sicherungselement und die Zylinderhülse jeweils ein Teil dar. Diese Variante erweist sich als vorteilhaft in der Montage des Lagerkopfes in der Zylinderhülse.
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In einer bevorzugten Weiterbildung dieser zweiten Variante ist die Ausnehmung in einer Innenmantelfläche oder in einer Außenmantelfläche der Zylinderhülse ausgebildet. In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Sicherungselement dabei im Wesentlichen ringförmig und die Ausnehmung ist entsprechend ringnutförmig an der Innenmantelfläche der Zylinderhülse ausgebildet. In einer ersten Alternative dieser zweiten Variante ist das Sicherungselement ein Runddraht-Schnappring, der insbesondere nach einer Montage des Lagerkopfes in der Zylinderhülse mit radialer Vorspannung in eine als umlaufende Nut ausgebildete Ausnehmung eingesetzt ist, so dass er an einem Grund der Nut mit Druck anliegt. Alternativ dazu ist der Runddraht-Schnappring ohne radiale Vorspannung in die umlaufende Nut beziehungsweise Ausnehmung eingesetzt, so dass er nicht oder nur punktuell am Grund der Nut anliegt. Zur Montage des Lagerkopfes in der Zylinderhülse lässt sich der Runddraht-Schnappring bevorzugt so weit in der Nut aufdehnen, dass durch einen aufgeweiteten Innendurchmesser des Schnapprings ein größter Durchmesser des Lagerkopfes freigegeben ist. In einer zweiten Alternative der zweiten Variante ist das Sicherungselement ein Federblech mit einer Bohrung, die einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Innendurchmesser der Zylinderhülse oder als ein größter Durchmesser des Lagerkopfes. Bevorzugt ist das Federblech in eine an einer Außenmantelfläche der Zylinderhülse angeordnete Nut eingesetzt und umgreift so einen Rand der Zylinderhülse. Alternativ dazu ist das Federblech in eine an der Innenmantelfläche der Zylinderhülse angeordnete Nut eingesetzt. In einer dritten Alternative der zweiten Variante ist das Sicherungsmittel ein Stift, der die Zylinderhülse etwa radial durchsetzt und zudem eine Innenmantelfläche der Zylinderhülse überragt. Die Ausnehmung ist in diesem Fall als Durchgangsausnehmung oder Bohrung ausgebildet. Es können auch zwei, drei oder mehr Stifte als Sicherungsmittel verwendet werden. Der Stift ist bevorzugt in die Ausnehmung eingepresst oder als Stiftschraube in diese eingeschraubt.
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In einer alternativen oder ergänzenden Weiterbildung ist das Sicherungsmittel zumindest abschnittsweise mit der Zylinderhülse, insbesondere durch Einpressen, Schweißen, Kleben oder Ähnliches, gefügt. Hierfür ist insbesondere ein ringförmiges Sicherungsmittel mit zylindrischer Außenmantelfläche geeignet, das zumindest teilumfänglich an einer Innenmantelfläche der Zylinderhülse angeordnet ist.
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Das Sicherungsmittel kann prinzipiell einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. In seiner mehrteiligen Ausführung ist das Sicherungsmittel in einer bevorzugten Weiterbildung ein zumindest zweiteilig segmentierter Ring, der in eine insbesondere nutförmige Ausnehmung einer Innenmantelfläche der Zylinderhülse eingesetzt ist. Bevorzugt werden die Ringsegmente nach der Montage des Lagerkopfes durch diesen in der Nut der Zylinderhülse gehalten.
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Auch die Zylinderhülse kann entweder einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Im Falle der Mehrteiligkeit kann ein Hub des Kolbens in der Zylinderhülse dadurch erhöht werden, dass die mehreren Teile der Zylinderhülse teleskopartig ineinander schiebbar sind.
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Die Axialkolbenmaschine ist bevorzugt in Schrägachsen- oder in Schrägscheibenbauweise ausgeführt.
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Im Falle der Schrägachsenbauweise ist der Lagerkopf bevorzugt an einem mit einer Triebwelle gekoppelten Rotor befestigt, wobei der Kolben mit einem seinem Kopf gegenüber angeordneten Endabschnitt an einem rotierbaren Zylinderboden befestigt ist.
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Um ein Förder- oder Schluckvolumen der Axialkolbenmaschine verstellen zu können, ist in einer bevorzugten Weiterbildung der Zylinderboden über eine an einem Gehäuse abgestützte Verstelllinse verschwenkbar.
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Eine vorrichtungstechnisch besonders einfache Weiterbildung der Axialkolbenmaschine weist im Lagerkopf eine Durchgangsausnehmung auf, über die ein über eine Außenfläche des Kopfes des Kolbens und eine Innenmantelfläche der Zylinderhülse zumindest abschnittsweise begrenzter hydrostatischer Arbeitsraum mit einem Hochdruck und/oder einem Niederdruckanschluss verbindbar ist.
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Um eine Abdichtung zwischen dem Kopf des Kolbens und einer Innenmantelfläche der Zylinderhülse zu verbessern, weist der Kopf des Kolbens stirnseitig eine Ausnehmung auf, über deren Oberfläche zusammen mit einer Innenmantelfläche der Zylinderhülse zumindest abschnittsweise ein hydrostatischer Arbeitsraum begrenzt ist. Auf diese Weise kann der im hydrostatischen Arbeitsraum herrschende Arbeitsdruck den Kopf des Kolbens aufweiten und einen Spalt zwischen einer Außenmantelfläche des Kopfes des Kolbens und der Innenmantelfläche der Zylinderhülse konstant halten oder verringern. Auf diese Weise ist die Dichtigkeit auch bei steigendem Druck konstant haltbar oder sogar erhöhbar.
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Im Folgenden werden zehn Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenmaschine anhand von zehn schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in einem schematischen Längsschnitt,
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2 eine Detailansicht eines Sicherungsmittels eines zweiten Ausführungsbeispiels einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt und das Sicherungsmittel in einer Draufsicht
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3 eine Detailansicht eines Sicherungsmittels eines dritten Ausführungsbeispiels einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt und das Sicherungsmittel in einer Draufsicht
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4 eine Detailansicht eines Sicherungsmittels eines vierten Ausführungsbeispiels einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt und das Sicherungsmittel in einer Draufsicht
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5 eine Detailansicht eines Sicherungsmittels eines fünften Ausführungsbeispiels einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt
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6 eine Detailansicht eines Sicherungsmittels eines sechsten Ausführungsbeispiels einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt
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7 eine Detailansicht eines Sicherungsmittels eines siebten Ausführungsbeispiels einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt
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8 eine Detailansicht eines Sicherungsmittels eines achten Ausführungsbeispiels einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt
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9 eine Detailansicht eines Sicherungsmittels eines neunten Ausführungsbeispiels einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt und
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10 eine Detailansicht eines Sicherungsmittels eines zehnten Ausführungsbeispiels einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt.
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Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise in einer seitlich geschnittenen schematischen Darstellung. Im Innern eines Gehäuses 1 ist eine Mehrzahl von Zylinder-Kolbeneinheiten (zum Beispiel sechs Zylinder-Kolbeneinheiten) auf einer Kreisbahn angeordnet, von denen in der Figur nur zwei Zylinder-Kolbeneinheiten dargestellt sind. Im Gehäuse 1 sind ein Hochdruckanschluss HD und ein Niederdruckanschluss ND ausgebildet. Diese sind über jeweilige Kanäle mit jeweils einer kreisbogenförmigen Anschlussniere (nicht näher gezeigt) verbunden, von denen eine Anschlussniere oberhalb der Zeichenebene und die andere Anschlussniere unterhalb der Zeichenebene liegt. Die beiden Anschlussnieren stehen mit einer der Anzahl der Zylinder-Kolbeneinheiten entsprechenden Anzahl von Durchgangsausnehmungen 2 in Druckmittelverbindung, die gleichmäßig auf einer Kreisbahn eines Rotors 4 verteilt angeordnet sind, und im Betrieb an den beiden Anschlussnieren vorbeilaufen. Der Rotor 4 ist scheibenartig und über ein Wälzlager 6 im Gehäuse 1 gelagert.
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In axialer Verlängerung jeder Durchgangsausnehmung 2 ist über eine Verbindungshülse 8 ein Lagerkopf 9 befestigt. Die Verbindungshülsen 8 haben gegenüber dem jeweiligen Lagerkopf 9 einen etwas verringerten Durchmesser. Auf prinzipiell ähnliche Weise ist an einem zum Rotor 4 angestellten Zylinderboden 10 eine entsprechende Mehrzahl Durchgangsausnehmungen 12 vorgesehen, wobei benachbart zu jeder Durchgangsausnehmung 12 am Zylinderboden 10 ein hohl ausgeführter Kolben 14 befestigt ist, an dessen Endabschnitt ein im Wesentlichen kugelförmiger Kopf 16 angeordnet ist. Auch die Kolben 14 haben gegenüber ihrem jeweiligen Kopf 16 einen etwas verringerten Durchmesser. Um den Lagerkopf 9 und den Kopf 16 des Kolbens 14 ist jeweils eine Zylinderhülse 18 als Begrenzung eines Arbeitsraumes 20 angeordnet. Die Kugelform des Kopfes 16 des Kolbens 14 ermöglicht das Ausgleichen einer aus der Schrägachsenbauweise resultierenden kinematischen Ungleichförmigkeit der Bewegung der Köpfe. Diese laufen nicht auf einer Kreisbahn sondern auf einer leicht elliptischen Bahn um. Die Kugelform ermöglicht zum Ausgleich eine Schwenkbewegung der Hülse am Kopf 16. Die Kugelform des Lagerkopfes 9 gewährleistet ein Ausknicken der Zylinderhülse 18 gemäß einem über eine Verstelllinse 28 eingestellten Anstellwinkel.
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Die Zylinderhülse 18 wird erfindungsgemäß über ein erstes Sicherungsmittel 22, das den Lagerkopf 9 an einer Seite benachbart zum mit der Triebwelle 24 gekoppelten Rotor 4 hintergreift, gegen ein Abziehen vom Lagerkopf 9 gesichert. Zudem wird die Zylinderhülse 18 über ein zweites Sicherungsmittel 23, das den Lagerkopf 9 an einer vom Rotor 4 abgewandten Seite des Lagerkopfes 9 hintergreift, gegen ein unzulässig weites Aufschieben auf den Lagerkopf 9 gesichert. Auf diese Weise ist eine Kollision der Zylinderhülse 18 mit dem Rotor 10 verhindert. Beide Sicherungsmittel 22, 23 sind dabei als Runddraht-Schnappring ausgebildet und sind jeweils in eine in einer Innenmantelfläche 25 der Zylinderhülse 18 umlaufenden Nut mit Vorspannung eingesetzt. Eine detaillierte Darstellung dieses ersten Ausführungsbeispiels des ersten Sicherungsmittels 22 und weitere Ausführungsbeispiele werden in den folgenden 2 bis 10 beschrieben. Der Lagerkopf 9 und der Kopf 16 weisen den gleichen Durchmesser auf, der dem Innendurchmesser der Zylinderhülse 18 entspricht, so dass kein Anteil der hydraulischen Kraft durch das Sicherungselement 22 aufgenommen werden muss, sondern nur Reibkräfte des Kolbenkopfes 16 in der Zylinderhülse 18.
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Die Kommutierung, also die abwechselnde Verbindung der Arbeitsräume 20 zum Hochdruck- und zum Niederdruckanschluss HD, ND der Axialkolbenmaschine, erfolgt durch die rotorseitigen Anschlussnieren und durch die rotorseitigen Lagerköpfe 9. Der Rotor 4 ist verschieblich an einer Triebwelle 24 befestigt und radial gelagert. Die axiale Lagerung des Rotors 4 gegenüber dem Gehäuse 1 übernimmt eine hydrostatische Entlastung, die vorteilhaft mit der Kommutierung zusammengeführt ist. Die Trennung von radialer und axialer Last ermöglicht eine sehr präzise Abstimmung der axialen Entlastung hin zu 100% Entlastungsgrad und damit eine sehr reibungsarme Abstützung. Durch die Köpfe 16 der Kolben 14 und die vollständige Entlastung braucht nur noch eine sehr schwache Andruckfeder (nicht gezeigt) eingesetzt zu werden, da eine Hysterese durch die Reibkräfte im Wechsel zwischen einem Motor- und einem Pumpenbetrieb gering ist. Durch entsprechende Umsteuerungsgeometrien wird ein pulsationsarmer Lauf gewährleistet.
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Der Zylinderboden 10 wird von einem Triebflansch oder von einer Triebwelle 4 über einen Kardan 26 mitgenommen. Die ungleichförmige Drehübertragung, die einem Kardangelenk innewohnt, wird durch den Lagerkopf 9 und den Kopf 16 des Kolbens 14 der Einzel-Zylinder-Kolbeneinheiten ausgeglichen. Ebenfalls ausgeglichen wird die auf den Zylinderboden 10 bezogene Ellipsenbahn der Mittelpunkte der kolbenseitigen Köpfe 16.
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Damit ist das System im Gegensatz zu einer Schrägachsenmaschine mit Kegelkolben mit unbestimmter Zylindermitnahme gemäß dem Stand der Technik vollständig bestimmt. Der Zylinderboden 10 wird ebenfalls über eine hydrostatische Entlastung von der Verstelllinse 28 entkoppelt. Der Zylinderboden 10 kann über die Verstelllinse 28 geometrisch in beide Richtungen verschwenkt werden.
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Die Verstellung der Verstelllinse 28 kann über eine Längs- oder Querverstellung mechanisch, hydraulisch oder elektrisch erfolgen. Durch die große Fläche der Verstelllinse 28 ohne Durchbruch ist sie in reibarmen Kunststoff-Verbundlagern gegenüber dem Gehäuse 1 gelagert. Eine Schmierung oder Entlastung kann über den Zylinderboden 10 (oder den hydraulischen Stellmechanismus, falls gewählt) erfolgen.
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2 zeigt die Verhältnisse am Lagerkopf 9 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist dabei lediglich ein Detailausschnitt im Bereich des Lagerkopfes 9 gezeigt. Diese Darstellungsform ist aus Gründen der Einfachheit ebenso für alle folgenden Ausführungsbeispiele gewählt. In 2 rechts neben dem Längsschnitt ist weiterhin eine Draufsicht eines ersten Sicherungsmittels 22 abgebildet. Diese Darstellung ist auch für die Ausführungsbeispiele gemäß den 3 und 4 gewählt.
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Das zweite Ausführungsbeispiel der hydrostatischen Axialkolbenmaschine entspricht überwiegend dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1. Davon abweichend wurde für eine vereinfachte Darstellung auf eine Darstellung des zweiten Sicherungsmittels 23 gemäß 1 verzichtet. Des Weiteren ist aus Gründen der vereinfachten Darstellung der Lagerkopf 9 mit vergleichsweise kleinem Durchmesser dargestellt, so dass dieser scheinbar nicht an der Innenmantelfläche 25 der Zylinderhülse 18 anliegt. Für dieses Ausführungsbeispiel und für die weiteren folgenden Ausführungsbeispiele sei daher betont, dass der Lagerkopf 9 derart an der jeweiligen Innenmantelfläche 25, ...; 825 dichtend anliegt. Ein weiterer Unterschied zur Darstellung gemäß 1 besteht in der Schnittführung in 2, bei der Rotor 4 und der Lagerkopf 9 vom Schnitt ausgenommen sind. Der Rotor 4 und der Lagerkopf 9 entsprechen im Ausführungsbeispiel gemäß 2 und auch in allen folgenden denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1.
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Gemäß 2 weist die Zylinderhülse 18 an einem zum Rotor 4 benachbarten Endabschnitt in der Innenmantelfläche 25 eine als Nut ausgebildete, umlaufende Ausnehmung 30 auf. In die Ausnehmung 30 ist ein als Runddraht-Schnappring ausgebildetes erstes Sicherungselement 22 eingesetzt. Die Außendurchmesser des Runddraht-Schnapprings und der Nut sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass der Runddraht-Schnappring zur Montage zusammenzudrücken ist, damit er von in 2 links in die Nut beziehungsweise in die Ausnehmung 30 einsetzbar ist. Dabei ist bei der Montage zu beachten, dass die Zylinderhülse 18 vor dem Einsetzen des Runddraht-Schnapprings auf den Lagerkopf 9 aufzuschieben ist. In montiertem Zustand des Runddraht-Schnapprings liegt dieser mit seinem Außenumfang und einer vorbestimmten radialen Vorspannung am Grund der Nut an. In 2 rechts ist die Draufsicht auf das isoliert dargestellte erste Sicherungselement 22 beziehungsweise den Runddraht-Schnappring gezeigt. Gut zu erkennen ist, dass das erste Sicherungselement 22 einen Spalt 36 aufweist, der die vorbeschriebene Montage ermöglicht.
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Das in 3 gezeigte dritte Ausführungsbeispiel einer Axialkolbenmaschine weist eine gewisse Ähnlichkeit mit dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2 auf. Auch hier ist als ein erstes Sicherungsmittel 122 ein Runddraht-Schnappring verwendet. Der Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 2 besteht nun darin, dass der Runddraht-Schnappring in montiertem Zustand ohne radiale Vorspannung und stattdessen mit einem Spiel in einer als umlaufende Nut ausgebildeten Ausnehmung 130 einer Zylinderhülse 118 eingesetzt ist. Ein Außendurchmesser der Nut ist dabei so bemessen, dass zur Montage des Lagerkopfs 9 in der Zylinderhülse 118 der bereits in die Nut vormontierte Runddraht-Schnappring soweit aufdehnbar ist, dass durch den aufgeweiteten Innendurchmesser des Schnapprings der Außendurchmesser des Lagerkopfs 9 freigegeben wird. Auf diese Weise ist der Lagerkopf 9 auf sehr einfache Weise in der Zylinderhülse 118 montierbar, da der Runddraht-Schnappring in die Zylinderhülse 118 vormontierbar sein kann. Auch das als Runddraht-Schnappring ausgebildete erste Sicherungselement 122 gemäß 3 weist einen Spalt 136 auf. Dieser ermöglicht die Aufdehnung des Runddraht-Schnapprings zur Montage des Lagerkopfs 9 in der Zylinderhülse 118.
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Das vierte Ausführungsbeispiel einer Axialkolbenmaschine gemäß 4 zeigt ein erstes Sicherungsmittel 222, das als segmentierter Ring ausgestaltet ist. Gemäß der Darstellung in 4 rechts weist der segmentierte Ring eine Teilung 238 auf, so dass zwei Ringsegmente gebildet sind. Im montierten Zustand des ersten Sicherungsmittels 222, wie er in 4 links dargestellt ist, liegen beide Ringsegmente am Grund der als umlaufende Nut ausgebildeten Ausnehmung 230 an. Auf diese Weise verhindert einerseits der segmentierte Ring das Abziehen einer Zylinderhülse 218 vom Lagerkopf 9 und andererseits legt der Lagerkopf 9 die beiden Ringsegmente radial in der Ausnehmung 230 fest.
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Da der Runddraht-Schnappring gemäß dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel über einen Linien- beziehungsweise Kurvenkontakt am Lagerkopf 9 abgestützt ist und die diesen Kontakt ausbildenden Oberflächen konvex gerundet sind, ist für die Zylinderhülsen 18; 118; 218 eine verschleißarme Abzugssicherung realisiert.
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Das fünfte Ausführungsbeispiel gemäß 5 zeigt abweichend von den vorbeschriebenen ersten vier Ausführungsbeispielen als erstes Sicherungsmittel 322 einen Ring mit einem flachen, etwa rechteckigen Querschnitt, der in eine Zylinderhülse 318 an deren in 5 linken Endabschnitt eingesetzt ist. Der Ring ist dabei mit der Zylinderhülse 318 gefügt. Im konkreten Ausführungsbeispiel ist der Ring in die Zylinderhülse 318 eingepresst. Alternativ oder ergänzend zum Einpressen ist es möglich, den Ring über ein anderes Fügeverfahren, beispielsweise über Schweißen oder Kleben oder Ähnliches mit der Zylinderhülse 318 zu fügen. Um ein Verschwenken der Zylinderhülse 318 gegen den Lagerkopf 9 möglichst reibungsfrei zu gestalten, weist das erste Sicherungsmittel 322 beziehungsweise der Ring eine Fase 334 auf.
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Als sechstes Ausführungsbeispiel wird als erstes Sicherungsmittel 422 ein Federblech vorgeschlagen, das einen zum Lagerkopf 9 benachbarten Endabschnitt einer Zylinderhülse 418 von außen umgreift. Das Federblech ist dabei im Wesentlichen tellerförmig ausgebildet und taucht mit einem Rand 442 in eine in einer Außenmantelfläche 432 als umlaufende Nut ausgebildete Ausnehmung 430 der Zylinderhülse 418 ein. Um die Zylinderhülse 418 gegen ein Abziehen vom Lagerkopf 9 zu sichern, weist das Federblech eine Durchgangsausnehmung 444 mit einem Durchmesser auf, der kleiner ist als der größte Durchmesser des Lagerkopfes 9.
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Das siebte Ausführungsbeispiel gemäß 7 zeigt eine vorrichtungstechnisch einfache Lösung zur Abzugssicherung einer Zylinderhülse 518. Die Zylinderhülse 518 hat eine als Durchgangsausnehmung beziehungsweise Bohrung ausgebildete Ausnehmung 530, in die als erstes Sicherungsmittel 522 ein Stift eingesetzt beziehungsweise eingepresst ist. Der Stift weist zur Minderung des Verschleißes am Lagerkopf 9 eine Fase 534 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nur genau ein Stift verwendet. Es ist jedoch möglich, mehrere Stifte radial verteilt in eine jeweilige Ausnehmung 530 der Zylinderhülse 518 einzupressen. Alternativ zum eingepressten Stift kann auch eine Stiftschraube in die Zylinderhülse 518 eingeschraubt sein. Die Ausnehmung 530 ist dann als eine Gewindebohrung ausgestaltet.
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Es folgen drei Ausführungsbeispiele, die sich insbesondere dadurch von den bisher gezeigten Ausführungsbeispielen unterscheiden, dass das gezeigte Sicherungsmittel einstückig mit der Zylinderhülse ausgebildet ist. Diese Lösungen zur Abzugssicherung der Zylinderhülse sind somit gegenüber den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen vorrichtungstechnisch einfacher ausgestaltet.
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Das achte Ausführungsbeispiel gemäß 8 zeigt eine Zylinderhülse 618, die als erstes Sicherungsmittel 622 einen Prägepunkt im Bereich eines Endabschnitts der Zylinderhülse 618 aufweist. Aufgrund der Prägung der Zylinderhülse 618 in diesem Bereich ist der Lagerkopf 9 von einer konvexen Ausstülpung einer Innenmantelfläche 625 der Zylinderhülse 618 hintergriffen. Diese Ausstülpung stellt somit einen radialen Verjüngungsabschnitt der Innenmantelfläche 625 dar. Abweichend vom Ausführungsbeispiel gemäß 8 können auch mehr als ein Prägepunkt, beispielsweise zwei, drei oder vier Prägepunkte in die Zylinderhülse 618 eingebracht sein.
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Eine ähnliche Lösung zeigt das neunte Ausführungsbeispiel gemäß 9. Anstatt eines einzelnen oder mehrerer Prägepunkte weist nun ein zum Lagerkopf 9 benachbarter Endabschnitt einer Zylinderhülse 718 als erstes Sicherungsmittel eine Rollierung auf. Diese ist umlaufend an der Zylinderhülse 718 ausgebildet, so dass auch ein radialer Verjüngungsabschnitt der Innenmantelfläche 725, über den das erste Sicherungselement 722 gebildet ist, umlaufend ist
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Das zehnte Ausführungsbeispiel gemäß 10 zeigt ebenso ein einstückig mit einer Zylinderhülse 818 ausgebildetes erstes Sicherungsmittel 822. Anders als bei den beiden vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist das erste Sicherungsmittel 822 nicht geprägt, rolliert oder gebördelt sondern durch ein urformendes oder zerspanendes Fertigungsverfahren an der Zylinderhülse 818 ausgebildet. Das erste Sicherungsmittel 822 ist über eine an einer Innenmantelfläche 825 der Zylinderhülse 818 ausgebildete, ringförmig umlaufende, radiale Verjüngung der Zylinderhülse 818 ausgebildet. Diese Verjüngung oder Schulter weist zur Verringerung der Reibung zwischen dem Lagerkopf 9 und der Zylinderhülse 818 eine Fase 834 auf.
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Alle gezeigten Ausführungsbeispiele haben gemein, dass die entsprechende Zylinderhülse zumindest gegen das Abziehen vom Lagerkopf 9 gesichert ist. Auf diese Weise ist verhindert, dass der Lagerkopf 9 trotz vorhandener Trägheits- oder Reibkräfte oder sonstiger Störgrößen nicht aus der Zylinderhülse heraus gleitet.
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Für alle Ausführungsbeispiele gilt zudem, dass die Zylinderhülse mithilfe eines zweiten Sicherungsmittels auch gegen ein Aufschieben auf den Lagerkopf 9 gesichert sein kann. Das zweite Sicherungsmittel unterscheidet sich vom ersten zumindest dadurch, dass es den Lagerkopf 9 an einer dem ersten Sicherungsmittel gegenüber angeordneten Seite eines Äquators des Lagerkopfs 9 hintergreift. Dabei kann das zweite Sicherungsmittel in seiner geometrischen Ausgestaltung und/oder seiner Verankerung Koppelung mit der Zylinderhülse gleich dem ersten Sicherungsmittel der vorbeschriebenen zehn Ausführungsbeispiele ausgebildet sein. Die zehn Ausführungsformen des ersten Sicherungsmittels können dabei mit den zehn Ausführungsformen des zweiten Sicherungsmittels beliebig kombiniert werden.
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Für alle gezeigten Ausführungsbeispiele gilt, dass durch geeignete Materialauswahl/kombination und/oder ein geeignetes Fertigungsverfahren (Kunststoff-Spritzguss, Sintermaterialien, CIM, MIM, Tiefziehen, Fließpressen, Rollieren, Stanzen, ...), insbesondere für die Zylinderhülse, Funktions- und/oder Kostenvorteile generiert werden können.
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Bevorzugt sind die Kernteile jeder gezeigten Zylinder-Kolbeneinheit, also der Lagerkopf, der Kopf und die Zylinderhülse, jeweils in ihrer Steifigkeit so aufeinander abgestimmt, dass die Aufweitung des Spalts zwischen dem jeweiligen Kopf und der Innenmantelfläche der Zylinderhülse, die aus dem Druck im Arbeitsraum resultiert, kompensiert wird. Diese Abstimmung kann durch die geeignete Auswahl von Materialeigenschaften oder mechanischer Steifigkeiten erreicht werden.
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Offenbart ist eine hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einer Mehrzahl einzelner Zylinderhülsen, die jeweils schwenkbar an einem radial erweiterten Lagerkopf gelagert sind. In den Zylinderhülsen ist jeweils ein radial erweiterter Kopf eines Kolbens verschiebbar geführt. Erfindungsgemäß ist jede der Zylinderhülsen zumindest gegen ein Abziehen vom Lagerkopf über ein erstes Sicherungsmittel mit dem Lagerkopf gekoppelt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007011441 A1 [0005, 0010]
