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Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise mit einer Zylindertrommel, in der längsverschieblich eine Mehrzahl von Kolben angeordnet ist. Die Kolben stützen sich an einer gegenüber der Zylindertrommelachse geneigten Lauffläche über Gleitschuhe ab, wobei die Gleitschuhe in Ausnehmungen einer Rückzugplatte geführt sind, die mittels einer die Rückzugplatte hintergreifenden Rückhalteeinrichtung drehbeweglich gegen die Schrägscheibe abgestützt ist. Die mittels der Rückzugplatte geführten Gleitschuhe neigen in bestimmten Betriebspunkten dazu, von der Lauffläche der Schrägscheibe abzuheben. Insbesondere während des Saughubes gewährleistet die Rückhalteeinrichtung, dass die Gleitschuhe in Anlage mit der Lauffläche verbleiben. Die Rückhalteeinrichtung legt hierzu die Position der Rückzugplatte relativ zu der Lauffläche der Schrägscheibe fest.
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Die
EP 2 050 957 B1 zeigt eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, die mit einer formschlüssigen Rückhalteeinrichtung ausgeführt ist, bei der die Rückzugplatte mittels einer Befestigungseinrichtung am Gehäuse in axialer Richtung befestigt ist. Die Befestigungseinrichtung ist hier ein Seegering, der in einer nutförmigen Ausnehmung des Gehäuses der Axialkolbenmaschine angeordnet ist. Aufgrund des aus Fertigungstoleranzen und Montagegründen vorhandenen Spiels der Befestigungseinrichtung kann der Gleitschuh abkippen, wodurch ein Spalt zwischen der Gleitschuhplatte des Gleitschuhes und der Schrägscheibe entsteht, durch den ein Leckagestrom in den Gehäuseinnenraum auftritt, der zu einem verschlechtertem Wirkungsgrad an der Schrägscheibenmaschine führt. Die Fertigung einschließlich Montage der Rückhalteeinrichtung ist aufwändig und die Rückhaltung der Rückzugsplatte an der Schrägscheibe ist nicht sicher gewährleistet.
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Andere bekannte Axialkolbenmaschinen mit einer formschlüssigen Rückhalteeinrichtung weisen eine Befestigungseinrichtung an der Schrägscheibe auf, bei der die Rückzugplatte aufwendig über mehrteilige Niederhaltesegmente mit der Schrägscheibe verschraubt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise mit einer Rückhalteeinrichtung zu schaffen, die gegenüber den bekannten Rückhalteeinrichtungen sicher und schnell zu montieren ist, kostengünstig herzustellen ist und bezüglich des Wirkungsgrades eine Verbesserung bewirkt.
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Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise weist eine Zylindertrommel auf, in der längsverschieblich eine Mehrzahl von Kolben angeordnet ist. Die Kolben stützen sich an einer gegenüber der Zylindertrommelachse geneigten Lauffläche über Gleitschuhe ab, wobei die Gleitschuhe in Ausnehmungen einer Rückzugplatte geführt sind, die mittels einer die Rückzugplatte hintergreifenden Rückhalteeinrichtung drehbeweglich gegen die Schrägscheibe abgestützt ist. Erfindungsgemäß weist die Rückhalteeinrichtung einen Vorsprung auf, mit dem sie einen Hinterschnitt der Schrägscheibe hintergreift. Die Funktion der Rückhaltung ist durch die Erfindung sicher gewährleistet und die Montage der Rückhalteeinrichtung erfolgt einfach und schnell. Der Vorsprung der Rückhalteeinrichtung hakt sicher am Hinterschnitt der Schrägscheibe ein, sodass die Gleitschuhe trotz der im Betrieb auftretenden Fliehkräfte sicher auf der Schrägscheibe gehalten werden und nicht abkippen können. Gegenüber einer Befestigung einer Rückhalteeinrichtung am Gehäuse wird zudem durch die Erfindung Bauraum eingespart. Der Hinterschnitt in der Schrägscheibe ist einfach herstellbar. Bevorzugt ist der Hinterschnitt in einer Sacklochbohrung ausgeführt.
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Zusätzlich ist eine weitere Wirkungsgradverbesserung realisierbar, wenn die Anpressung der Rückzugplatte und damit der Kolbengleitschuhe an die Schrägscheibe ausschließlich mittels der Rückhalteeinrichtung erfolgt. Eine den Zylinder an eine Steuerscheibe anpressende Federeinrichtung hat dann für die Rückzugplatte höchstens unterstützende Wirkung hinsichtlich der Anpressung und der Zentrierung der Rückzugplatte. Die Rückhalteeinrichtung für Zylinder und Gleitschuhe kann damit funktional getrennt werden und damit einzeln besser justiert werden.
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Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Rückhalteeinrichtung aus mindestens einem Rückhaltesegment besteht, dass aus Kunststoff hergestellt ist. Vorzugsweise sind zwei Rückhaltesegmente um die Rückzugplatte angeordnet, die die Gleitschuhe sicher an der Lauffläche der Schrägscheibe halten. Durch die Herstellung eines Rückhaltesegmentes aus Kunststoff entsteht ein einziges Bauteil, das zudem leicht ist und kostengünstig hergestellt werden kann.
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Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Vorsprung ein am Rückhaltesegment angeordneter Verriegelungzapfen ist, der aus einem vom Rückhaltesegment abgehenden Zapfenhals mit anschließendem Zapfenkopf besteht, wobei der Durchmesser des Zapfenkopfes größer ist, als der des Zapfenhalses. Vorzugsweise hat ein Rückhaltesegment mindestens zwei Verriegelungszapfen, je nach Auslegung und benötigter Kraft kann ein Rückhaltesegment auch mehrere Verriegelungszapfen aufweisen. Analog der Anzahl der Verriegelungszapfen weist die Schrägscheibe entsprechende Sacklochbohrungen mit Hinterschnitt auf. Das Rückhaltesegment wird mit dem Verriegelungszapfen in die Bohrung mit Hinterschnitt gedrückt. Der Verriegelungszapfen hintergreift dabei mit dem Zapfenkopf den Hinterschnitt der Schrägscheibe. Die Tiefe des Hinterschnitts ist so ausgelegt, dass der Zapfenkopf am Hinterschnitt festhält. Das Rückhaltesegment liegt nach dem Eindrücken flächig auf der Schrägscheibe auf.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Zapfenkopf kugelförmig ausgeführt und hält mit der Kugel am Hinterschnitt der Schrägscheibe fest. Die Kugelzapfenausführung hat den Vorteil, dass das Einpressen des Rückhaltesegmentes mit geringerem Widerstand einfach durchgeführt werden kann und eine Demontage zerstörungsfrei erfolgen kann. Besteht die Anforderung einer zerstörungsfreien Demontage, weist das Rückhaltesegment vorzugsweise eine winklige Abflachung am Segment auf, über die das Rückhaltesegment mit einem geeigneten Werkzeug wieder heraus gehebelt werden kann.
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Wenn der Zapfenkopf ein Kegelstumpf ist, der eine an den Zapfenhals angrenzende Grundfläche und eine im Radius kleinere Deckfläche hat, hält das Rückhaltesegment mit der Grundfläche seines Kegelstumpfes am Hinterschnitt der Schrägscheibe fest. Die Rückhaltung mit der Kegelstumpfausführung ist einfach und sicher und kann nur durch Zerstörung des Rückhaltesegmentes gelöst werden.
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Dadurch dass das Rückhaltesegment nach Hintergreifen des Hinterschnitts flächig an der Schrägscheibe aufliegt und das Rückhaltesegment mit seiner segmentbogenförmigen Ausnehmung die Rückzugplatte abschnittweise umfasst, ist eine sichere Rückhaltung der Rückzugplatte mit vorteilhafter Auswirkung auf den Wirkungsgrad gewährleistet.
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Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine wird anhand der beigefügten Zeichnungen im Detail erläutert. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine Axialkolbenmaschine, die den Stand der Technik kennzeichnet,
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2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine;
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3 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Rückhalteeinrichtung;
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4 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine und
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5 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Rückhalteeinrichtung.
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In 1 ist ein Querschnitt einer Axialkolbenmaschine 1 nach dem Stand der Technik dargestellt. Sie weist ein Gehäuse 2 auf, in dem auf einer Triebwelle 4 drehbar gelagert eine Zylindertrommel 6 angeordnet ist. In die Zylindertrommel 6 sind mehrere konzentrische Zylinderbohrungen 8 eingebracht. In den Zylinderbohrungen 8 ist jeweils ein Kolben 10 längsverschieblich angeordnet. Jeder der Kolben 10 ist mit einem Gleitschuh 12 gelenkig verbunden. Die Gleitschuhe 12 liegen mit jeweils einer Gleitfläche 14, die an einem Fußbereich 13 des Gleitschuhs 12 ausgebildet ist, an einer Lauffläche 16 einer Schrägscheibe 18 gleitend an. Hierzu sind die Gleitschuhe 12 in Ausnehmungen 20 einer Rückzugplatte 22 geführt. Die Rückzugplatte 22 weist an ihrer der Schrägscheibe 18 abgewandten Seite eine zentrale Ausnehmung 23 auf, die sich in Richtung der Schrägscheibe 18 verjüngt. In die Ausnehmung 23 ragt ein kugelabschnittförmiges Lagerteil 24, das mittels einer Federeinrichtung 26 an der Zylindertrommel 6 abgestützt ist. Dabei drückt das kugelabschnittförmige Lagerteil 24 die Rückzugplatte 22 auf den Fußbereich 13 der Gleitschuhe 12, sodass die Gleitfläche 14 jedes Gleitschuhes 12 an der Lauffläche 16 der Schrägscheibe 18 gehalten ist. Eine Rückhalteeinrichtung 28 legt die Position der Rückzugplatte 22 relativ zu der Lauffläche 16 der Schrägscheibe 18 fest. Die Rückhalteeinrichtung 28 hat ein Rückhaltesegment 30, das über ein Abstandssegment 32 mittels einer Zylinderschraube 34 an der Schrägscheibe fixiert ist. Die Rückhalteeinrichtung 28 verhindert das Abheben der Rückzugplatte 22 und damit der Gleitschuhe 12 von der Lauffläche 16 der Schrägscheibe 18.
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Die Schrägscheibe 18 ist als Schwenkwiege ausgebildet, deren Neigung relativ zu der Zylindertrommelachse mittels einer nicht gezeigten Stellvorrichtung einstellbar ist. Die als Schwenkwiege ausgebildete Schrägscheibe 18 stützt sich in einem nicht gezeigten Schwenkwiegenlager ab. In diesem ist die Schwenkwiege 18 drehbar gelagert.
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Während einer Umdrehung der Zylindertrommel 6 führen die Kolben 10 in ihrer jeweiligen Zylinderbohrung 8 eine Hubbewegung durch. Die Zylinderbohrungen 8 stehen über Öffnungen 36, die an einer Stirnseite der Zylindertrommel 6 ausmünden, bei einer Drehung der Zylindertrommel 6 wechselweise mit einem nicht gezeigten Hochdruck- und Niederdruckanschluss eines Arbeitskreislaufs in Verbindung. Im Falle einer Pumpe wird dabei die Zylindertrommel 6 angetrieben und während des Druckhubs das von dem Kolben 10 in der Zylinderbohrung 8 eingeschlossene Volumen verringert und so ein Volumenstrom durch die Öffnung 36 in den Arbeitskreis hinein erzeugt. Bei einer weiteren Drehung der Zylindertrommel 6 muss das von der Zylinderbohrung 8 und dem Kolben 10 eingeschlossene Volumen wieder erhöht werden. Während dieses Saughubs hält die von der Rückhalteeinrichtung 28 geführte Rückzugplatte 22 die Gleitschuhe 12 mit deren Gleitfläche 14 an der Lauffläche 16 der Schrägscheibe 18, wobei die Rückhalteeinrichtung 28 die Position der Rückzugplatte 22 relativ zu der Lauffläche 16 der Schrägscheibe 18 sicher festlegt.
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In 2 ist ein Längsschnitt eines Abschnittes einer Axialkolbenmaschine 100 mit erfindungsgemäßer Rückhalteeinrichtung dargestellt. Bereits in 1 beschriebene Elemente sind mit analogen Bezugszeichen versehen, sodass diese nicht wiederholt beschrieben werden. Im Gegensatz zu der in 1 beschriebenen Axialkolbenmaschine, bei der eine mehrteilige Rückhalteeinrichtung 28 aus einem Rückhaltesegment 30, einem Abstandssegment 32 und einer Zylinderschraube 34 besteht, weist die 2 eine die Rückzugplatte 122 hintergreifende Rückhalteeinrichtung 140 auf, die einen Vorsprung 142 aufweist, mit dem sie einen Hinterschnitt 144 der Schrägscheibe 118 hintergreift. Die Rückhalteeinrichtung besteht aus mindestens einem Rückhaltesegment 146, dass aus Kunststoff hergestellt ist.
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Der Vorsprung 142 ist ein am Rückhaltesegment 146 angeordneter Verriegelungzapfen 148, der aus einem vom Rückhaltesegment 146 abgehenden Zapfenhals 152 mit anschließendem Zapfenkopf 150 besteht, wobei der Durchmesser des Zapfenkopfes 150 größer ist, als der des Zapfenhalses 152. Der Zapfenkopf 150 ist als Kegelstumpf 154 ausgeführt, der eine an den Zapfenhals 152 angrenzende Grundfläche 156 und eine im Radius kleinere Deckfläche 158 hat. Das Rückhaltesegment 146 weist eine segmentbogenförmige Ausnehmung 160 auf, die die Rückzugplatte 122 abschnittweise umfasst. Der Hinterschnitt 144 in der Schrägscheibe 118 ist in einer Sacklochbohrung 162 ausgeführt. Das Rückhaltesegment 146 wird mit dem Verriegelungszapfen 148 in die Sacklochbohrung 162 eingedrückt, bis der Kegelstumpf 154 mit seiner Grundfläche 156 am Hinterschnitt 144 widerhakt und das Rückhaltesegment 146 flächig an der Schrägscheibe 118 aufliegt.
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Die 3 zeigt zur Verdeutlichung eine perspektivische Darstellung eines Rückhaltesegmentes 146 mit kegelstumpfförmigem Verriegelungszapfen 148, wie bereits in 2 beschrieben.
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Je nach Auslegung und benötigter Kraft kann ein Rückhaltesegment 146 auch mehrere Verriegelungszapfen 148 aufweisen. Analog der Anzahl der Verriegelungszapfen 148 weist die Schrägscheibe 118 entsprechende Sacklochbohrungen 162 mit Hinterschnitt 144 auf. Ebenso kann je nach Belastung bzw. Anwendung die Anzahl der Rückhaltesegmente 146 einer Rückhalteeinrichtung 140 variieren. Die Funktion der Rückhaltung ist durch die erfindungsgemäße Rückhalteeinrichtung sicher gewährleistet und die Montage der Rückhalteeinrichtung erfolgt einfach und schnell. Die Gleitschuhe werden trotz der im Betrieb auftretenden Fliehkräfte sicher auf der Schrägscheibe gehalten und können nicht abkippen.
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In 4 ist ein Längsschnitt durch einen Abschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 200 dargestellt. Die Axialkolbenmaschine 200 unterscheidet sich zu der in 2 beschriebenen Axialkolbenmaschine dahingehend, dass das Rückhaltesegment 146 einen kugelförmigen Zapfenkopf 164 aufweist. 5 zeigt die perspektivische Darstellung des Rückhaltesegmentes mit kugelförmigem Zapfenkopf 164. Bei diesem Ausführungsbeispiel widerhakt der kugelförmige Zapfenkopf 164 am Hinterschnitt 144. Der kugelförmige Zapfenkopf 164, der einen größeren Durchmesser als die Sacklochbohrung 162 hat, hält am Hinterschnitt 144 fest.
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Der Vorteil der kugelförmigen Ausgestaltung des Zapfenkopfes liegt in der Demontagemöglichkeit. Ist eine Zerstörung der Rückhaltesegmente 146 nicht erwünscht, sind die Zapfenköpfe 164 kugelförmig ausgeführt. Die kegelstumpfförmigen Zapfenköpfe 154 werden bei der Demontage zerstört.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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