DE102019202483A1 - Axialkolbenmaschine mit einstückiger Zählperforation - Google Patents

Axialkolbenmaschine mit einstückiger Zählperforation Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine (10) in Schrägachsenbauweise mit einem Gehäuse (20), einer Antriebswelle (30) und einer Zylindertrommel (50), wobei die Antriebswelle (30) bezüglich einer ersten Drehachse (31) drehbar in dem Gehäuse (20) gelagert ist, wobei die Antriebswelle (30) einstückig mit einem Flansch (32) ausgebildet ist, wobei jeder Kolben (52) über ein Kugelgelenk (53) mit dem Flansch (32) gekoppelt ist, wobei periodisch verteilt und endlos umlaufend über eine Außenumfangsfläche (33) des Flanschs (32) eine Vielzahl von Zählperforationen (60) angeordnet ist, wobei in dem Gehäuse (20) ein Sensor (11) aufgenommen ist, der so gegenüberliegend zu den Zählperforationen (60) angeordnet ist, dass eine Drehung der Antriebswelle (30) eine Signaländerung am Sensor (11) bewirkt.Erfindungsgemäß wird jede Zählperforation (60) einstückig von dem Flansch (32) in Form einer Ausnehmung (61) gebildet, wobei die Ausnehmung (61) eine einzige endlos umlaufende Randlinie (62) aufweist, wobei sich ausgehend von der Randlinie (62) eine Seitenwand (80) der Ausnehmung (61) unterbrechungs-, knick- und absatzfrei über den gesamten Umfang der Randlinie (62) erstreckt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Aus der DE 10 2012 016 069 A1 ist eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise bekannt. Die entsprechende Antriebswelle hat einen Flansch, der an seiner Außenumfangsfläche mit einer einstückigen Zählverzahnung versehen ist. Diese wird mittels eines Sensors abgelesen, um die Drehzahl der Antriebswelle zu bestimmen.
  • Aus der DE 195 13 669 A1 ist eine weitere Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise bekannt. Dort ist ein gesonderter Ring mit rechteckigen Durchbrüchen vorgesehen, der die gleiche Funktion wie die vorstehende Zählverzahnung hat.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Zählperforation besonders kostengünstig im Fräsverfahren, insbesondere mit einem Schaftfräser, herstellbar ist. Die Fräsbearbeitung erfolgt dabei vorzugsweise CNC-gesteuert. Die erfindungsgemäße Form der Zählperforation hat dabei den besonderen Vorteil, dass nach der automatisiert durchgeführten Fräsbearbeitung keine Grate an den Zählperforationen vorhanden sind, die nachfolgend zu entfernen wären. Dies könnte aufwändig und genau per Hand geschehen oder weniger genau mit einem automatisierten Bürst-Prozess.
  • Gemäß dem selbständigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass jede Zählperforation einstückig von dem Flansch in Form einer Ausnehmung gebildet wird, wobei die Ausnehmung eine einzige endlos und knickfrei umlaufende Randlinie aufweist, wobei sich ausgehend von der Randlinie eine Seitenwand der Ausnehmung unterbrechungs- und knickfrei über den gesamten Umfang der Randlinie erstreckt. Damit ist die Seitenwand mittels eines Schaftfräsers herstellbar, wobei an der Randlinie keine Grate zu befürchten sind. Die Außenumfangsfläche ist abseits der Zählperforationen vorzugsweise rotationssymmetrisch bezüglich der ersten Drehachse ausgebildet.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Zählperforationen untereinander identisch ausgebildet sind. Die Zählperforationen sind vorzugsweise entlang einer Ebene angeordnet, die senkrecht zur ersten Drehachse ausgerichtet ist. Das entsprechende Sensorsignal lässt sich damit besonders einfach auswerten.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Zählperforationen langlochartig ausgebildet sind. Sie lassen sich damit besonders einfach mittels eines Schaftfräsers herstellen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Zählperforationen eine konstante Breite und/oder eine konstante Tiefe aufweisen. Die Richtung, in der die genannte Tiefe gemessen wird, erstreckt sich vorzugsweise in einer Ebene, welche die erste Drehachse enthält, senkrecht zur Außenumfangsfläche. Die Richtung, in der die genannte Breite gemessen wird, erstreckt sich vorzugsweise in einer Ebene, die senkrecht zur ersten Drehachse ausgerichtet ist und parallel bzw. tangential zur Außenumfangsfläche ausgerichtet ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung eine Bodenfläche aufweist, die abschnittsweise eben ausgebildet ist, wobei die entsprechenden Abschnitte geneigt zueinander angeordnet sind. Die Bodenfläche lässt sich damit besonders leicht mit einem Schaftfräser herstellen. Eine mit einer Gratbildung einhergehende Bohrbearbeitung kann beim Fräsen der Ausnehmung vermieden werden. Die ebenen Abschnitte sind vorzugsweise jeweils senkrecht zu einer Ebene angeordnet, welche die erste Drehachse enthält.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Bodenfläche zwei ebene Abschnitte aufweist, welche in einem von Null verschiedenen Winkel geneigt zueinander angeordnet sind, wobei sie unmittelbar aneinander angrenzen. Damit kann die Zählperforation mit zwei Frässchnitten von der Mitte der Ausnehmung her hergestellt werden. Ein Bohren des Schaftfräsers, das Grate erzeugen könnte, ist nicht erforderlich. Die entsprechende Grenzlinie zwischen den beiden Abschnitten ist vorzugsweise als gerade Kante ausgebildet. Die Randlinie der Ausnehmung hat vorzugsweise ausschließlich in dem Bereich einen Knick, in dem die beiden Abschnitte der Bodenfläche unmittelbar aneinander angrenzen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die ebenen Abschnitte der Bodenfläche so geneigt zueinander angeordnet sind, dass sich insgesamt eine konvexe Bodenfläche ergibt. Hierdurch ergibt sich eine besonders gute Zugänglichkeit der Ausnehmung für die Fräsbearbeitung.
  • Es kann vorgesehen sein, dass jedem ebenen Abschnitt der Bodenfläche ein bezüglich der ersten Drehachse kreiszylindrischer oder kreiskegelförmiger Abschnitt der Außenumfangsfläche zugeordnet ist, wobei jeder ebene Abschnitt der Bodenfläche parallel zum zugeordneten Abschnitt der Außenumfangsfläche angeordnet ist. Damit kann die Drehachse des Schaftfräsers in jedem Stadium der Fräsbearbeitung senkrecht zum geschnittenen Bereich der Außenumfangsfläche ausgerichtet werden, so dass keine Gratbildung zu befürchten ist. Weiter kann die so gestaltete Antriebswelle in unterschiedlichen Axialkolbenmaschinen eingesetzt werden, die sich hinsichtlich der Ausrichtung des Sensors unterscheiden. Namentlich kann der Sensor senkrecht zu einem jeweils zugeordneten Abschnitt der Außenumfangsfläche ausgerichtet sein.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Randlinie in Form einer scharfen Kante ausgebildet ist. Eine derartige Randlinie lässt sich ohne weitere Nachbearbeitung mit einem Schaftfräser herstellen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Randlinie angefast oder verrundet ausgebildet ist. Hierdurch kann die Verletzungsgefahr bei der Montage oder der Reparatur der Axialkolbenmaschine minimiert werden. Insbesondere die Anfasung ist besonders bevorzugt, da sie mit einem Fräser automatisiert durchgeführt werden kann. Eventuell an der endlosen Randlinie vorhandene Grate werden dabei automatisiert beseitigt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass ein erster und ein zweiter Abschnitt der Seitenwand parallel zueinander und parallel zu einer Ebene verlaufen, welche die erste Drehachse enthält. Der erste und der zweite Abschnitt können damit gleichzeitig während eines Frässchnitts hergestellt werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass ein dritter und ein vierter Abschnitt der Seitenwand jeweils in Form eines halben Kreiszylinders ausgebildet sind, dessen Mittelachse die erste Drehachse schneidet, wobei der erste, der zweite, der dritte und der vierte Abschnitt der Seitenwand so ausgebildet sind, dass sie zusammengenommen eine endlos umlaufende, knick- und absatzfreie Seitenwand ergeben.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine;
    • 2 einen Teilquerschnitt des Flanschs der Axialkolbenmaschine nach 1; und
    • 3 eine Teilseitenansicht des Flanschs nach 2.
  • 1 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 10. Die Axialkolbenmaschine 10 hat ein Gehäuse 20, welches aus einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil 21; 22 zusammengesetzt ist. Die beiden Gehäuseteile 21; 22 sind jeweils topfartig ausgeführt, wobei sie an ihrer offenen Seite zusammengebaut sind, so dass sie einen abgeschlossenen Innenraum umgrenzen.
  • In dem ersten Gehäuseteil 21 ist eine Antriebswelle 30 bezüglich einer ersten Drehachse 31 drehbar gelagert. Hierfür sind ein erstes und ein zweites Drehlager 34; 35 vorgesehen, die vorliegend als Kegelrollenlager ausgebildet sind. Im zweiten Gehäuseteil 22 ist eine Zylindertrommel 50 bezüglich einer zweiten Drehachse 51 drehbar aufgenommen. Die zweite Drehachse 51 schneidet die erste Drehachse 31 unter einem von Null verschiedenen Winkel. Die Lage der zweiten Drehachse 51 ist vorliegend durch eine Kugelfläche an der Steuerlinse 54 und dem Zentrierkolben 55, der in die Zylindertrommel 50 eingreift, fest vorgegeben. Die vorliegende Erfindung ist aber auch für Axialkolbenmaschinen verwendbar, bei denen die Lage der zweiten Drehachse 51 stetig verstellbar ist.
  • In der Zylindertrommel 50 sind mehrere in Richtung der zweiten Drehachse 51 längsbewegliche Kolben 52 aufgenommen, die jeweils über ein Kugelgelenk 53 mit einem Flansch 32 an der Antriebswelle 30 gekoppelt sind. Wenn die Antriebswelle 30 in Drehbewegung versetzt wird, führen die Kolben 52 eine Hubbewegung in ihrer jeweils zugeordneten Zylinderbohrung 56 in der Zylindertrommel 50 aus.
  • Der Flansch 32 ist einstückig mit der verbleibenden Antriebswelle 30 ausgebildet, wobei er an dem der Zylindertrommel 50 zugewandten Ende der Antriebswelle 30 angeordnet ist. Seine Außenumfangsfläche 33 ist abseits der Zählperforationen 60 rotationssymmetrisch bezüglich der ersten Drehachse 31 ausgebildet. Sie ist insbesondere aus einem kreiszylindrischen und mehreren kreiskegelförmigen Abschnitten zusammengesetzt.
  • In das Gehäuse 20 ist ein Sensor 11 fest eingebaut. Der Sensor 11 arbeitet vorzugsweise induktiv, wobei die Antriebswelle 30 mit den Zählperforationen 60 vorzugsweise aus Stahl besteht. Der Sensor 11 steht den Zählperforationen 60 mit geringem Abstand gegenüber, so dass die am Sensor 11 vorbeilaufenden Zählperforationen eine Signaländerung am Sensor 11 bewirken, aus welcher die Drehzahl bzw. die Drehstellung der Antriebswelle 30 ermittelt werden kann.
  • Die Antriebswelle 30 ragt mit einem Antriebszapfen 36 aus dem Gehäuse 20 heraus, über den sie mit einem Antriebsmotor oder mit einer anzutreibenden Vorrichtung in Drehantriebsverbindung gebracht werden kann. Die vorliegende Axialkolbenmaschine wird vorzugsweise als Hydromotor betrieben.
  • 2 zeigt einen Teilquerschnitt des Flanschs 32 der Axialkolbenmaschine nach 1. Zu erkennen ist die Kalotte des Kugelgelenks 53, in welche die Kugel am Kolben eingebaut wird.
  • Die Außenumfangsfläche 33 das Flanschs 32 hat einen ersten Abschnitt 37, der kreiszylindrisch bezüglich der ersten Drehachse (Nr. 31 in 1) ausgebildet ist. Unmittelbar an den ersten Abschnitt 37 grenzt ein zweiter Abschnitt 38 an, der kreiskegelförmig bezüglich der ersten Drehachse ausgebildet ist.
  • Jede einzelne Zählperforation 60 ist als Ausnehmung 61 ausgebildet, welche vorzugsweise mittels eines Schaftfräsers 90 hergestellt wird. Die Drehachse 91 des Schaftfräsers 90 verläuft dabei in einer Ebene, welche die erste Drehachse enthält, wobei sie senkrecht zum zugeordneten Abschnitt 37; 38 der Außenumfangsfläche 33 ausgerichtet ist. Dementsprechend sind der erste und der zweite Abschnitt 71; 72 der Bodenfläche 70 jeweils parallel zum zugeordneten Abschnitt 37; 38 der Außenumfangsfläche 33 ausgerichtet. Die Tiefe 64 der Ausnehmung 61 ist dementsprechend konstant.
  • Die Herstellung der Ausnehmung 61 erfolgt in zwei Schnitten, deren Vorschubrichtung jeweils mit einem Pfeil 92 gekennzeichnet ist. Der Vorschub erfolgt von der Mitte der Ausnehmung 61 her zum halbkreiszylindrischen Ende der Ausnehmung 61 hin. Dabei wird der Schaftfräser 90 außerhalb des Flanschs auf das Niveau des jeweils herzustellenden ersten bzw. zweiten Abschnitts 71; 72 der Bodenfläche 70 bewegt, wobei er anschließend ausschließlich in Vorschubrichtung 92 bewegt wird, um die Ausnehmung 61 zu fräsen. Mit dieser Schnittführung sind keine Grate an der Ausnehmung 61 zu befürchten, da der Schaftfräser 90 ausschließlich senkrecht zu seiner Drehachse 91 bewegt wird. Er führt insbesondere keine Bohrbewegung in Richtung seiner Drehachse 91 aus, während er in das Material des Flanschs 32 schneidet.
  • Im Ergebnis ergibt sich eine Ausnehmung, die eine einzige endlos umlaufende Randlinie 62 aufweist, wobei die Randlinie 62 ausschließlich dort einen Knick aufweist, wo der erste und der zweite Abschnitt 71; 72 der Bodenfläche 70 unmittelbar aneinander angrenzen.
  • 3 zeigt eine Teilseitenansicht des Flanschs 32 nach 2. Die Blickrichtung erfolgt dabei senkrecht zur ersten Drehachse, wobei die Außenumfangsfläche 33 abgewickelt dargestellt ist.
  • Zu erkennen ist die langlochartige Form der Ausnehmungen 61, die untereinander identisch ausgebildet sind, wobei sie periodisch verteilt über die Umfangsfläche 33 angeordnet sind. Die Seitenwand 80 der Ausnehmung 61 hat einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Abschnitt 81; 82; 83; 84. Der erste und der zweite Abschnitt 81; 82 sind jeweils eben und parallel zueinander ausgebildet, so dass die Ausnehmung 61 eine konstante Breite 63 aufweist. Der dritte und der vierte Abschnitt sind jeweils entsprechend der Form des Schaftfräsers als Halbkreiszylinder ausgebildet. Insgesamt ergibt sich eine Seitenwand 80, die über ihren gesamten Umfang knick- und absatzfrei ausgebildet ist.
  • An der Bodenfläche 70 der Ausnehmung 61 ist die gerade Grenzlinie 73 zu erkennen, an welcher der erste und der zweite Abschnitt 71; 72 der Bodenfläche 70 unter einem von Null verschiedenen Winkel unmittelbar aneinander angrenzen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Axialkolbenmaschine
    11
    Sensor
    20
    Gehäuse
    21
    erstes Gehäuseteil
    22
    zweites Gehäuseteil
    30
    Antriebswelle
    31
    erste Drehachse
    32
    Flansch
    33
    Außenumfangsfläche
    34
    erstes Drehlager
    35
    zweites Drehlager
    36
    Antriebszapfen
    37
    erster Abschnitt der Außenumfangsfläche
    38
    zweiter Abschnitt der Außenumfangsfläche
    50
    Zylindertrommel
    51
    zweite Drehachse
    52
    Kolben
    53
    Kugelgelenk
    54
    Steuerlinse
    55
    Zentrierkolben
    56
    Zylinderbohrung
    60
    Zählperforation
    61
    Ausnehmung
    62
    Randlinie
    63
    Breite einer Zählperforation
    64
    Tiefe einer Zählperforation
    70
    Bodenfläche
    71
    erster Abschnitt der Bodenfläche
    72
    zweiter Abschnitt der Bodenfläche
    73
    Grenzlinie
    80
    Seitenwand
    81
    erster Abschnitt
    82
    zweiter Abschnitt
    83
    dritter Abschnitt
    84
    vierter Abschnitt
    90
    Schaftfräser
    91
    Drehachse des Schaftfräsers
    92
    Vorschubrichtung des Schaftfräsers
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012016069 A1 [0002]
    • DE 19513669 A1 [0003]

Claims (12)

  1. Axialkolbenmaschine (10) in Schrägachsenbauweise mit einem Gehäuse (20), einer Antriebswelle (30) und einer Zylindertrommel (50), wobei die Antriebswelle (30) bezüglich einer ersten Drehachse (31) drehbar in dem Gehäuse (20) gelagert ist, wobei eine Lage einer zweiten Drehachse (51) der Zylindertrommel (50) so einstellbar oder fest vorgegeben ist, dass die zweite Drehachse (51) die erste Drehachse (31) in einem von Null verschiedenen Winkel schneidet, wobei die Antriebswelle (30) in Drehantriebsverbindung mit der Zylindertrommel (50) steht, wobei in der Zylindertrommel (50) mehrere Kolben (52) im Wesentlichen entlang der zweiten Drehachse (51) linearbeweglich aufgenommen sind, wobei die Antriebswelle (30) einstückig mit einem Flansch (32) ausgebildet ist, wobei jeder Kolben (52) über ein Kugelgelenk (53) mit dem Flansch (32) gekoppelt ist, wobei periodisch verteilt und endlos umlaufend über eine Außenumfangsfläche (33) des Flanschs (32) eine Vielzahl von Zählperforationen (60) angeordnet ist, wobei in dem Gehäuse (20) ein Sensor (11) aufgenommen ist, der so gegenüberliegend zu den Zählperforationen (60) angeordnet ist, dass eine Drehung der Antriebswelle (30) eine Signaländerung am Sensor (11) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zählperforation (60) einstückig von dem Flansch (32) in Form einer Ausnehmung (61) gebildet wird, wobei die Ausnehmung (61) eine einzige endlos umlaufende Randlinie (62) aufweist, wobei sich ausgehend von der Randlinie (62) eine Seitenwand (80) der Ausnehmung (61) unterbrechungs-, knick- und absatzfrei über den gesamten Umfang der Randlinie (62) erstreckt.
  2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, wobei die Zählperforationen (60) untereinander identisch ausgebildet sind.
  3. Axialkolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zählperforationen (60) langlochartig ausgebildet sind.
  4. Axialkolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zählperforationen (60) eine konstante Breite (63) und/oder eine konstante Tiefe (64) aufweisen.
  5. Axialkolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung (61) eine Bodenfläche (70) aufweist, die abschnittsweise eben ausgebildet ist, wobei die entsprechenden Abschnitte (71; 72) geneigt zueinander angeordnet sind.
  6. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 5, wobei die Bodenfläche (70) zwei ebene Abschnitte (71; 72) aufweist, welche in einem von Null verschiedenen Winkel geneigt zueinander angeordnet sind, wobei sie unmittelbar aneinander angrenzen.
  7. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 5 oder 6, wobei die ebenen Abschnitte (71; 72) der Bodenfläche (70) so geneigt zueinander angeordnet sind, dass sich insgesamt eine konvexe Bodenfläche (70) ergibt.
  8. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei jedem ebenen Abschnitt (71; 72) der Bodenfläche (70) ein bezüglich der ersten Drehachse (31) kreiszylindrischer (37) oder kreiskegelförmiger Abschnitt (38) der Außenumfangsfläche (33) zugeordnet ist, wobei jeder ebene Abschnitt (71; 72) der Bodenfläche (70) parallel zum zugeordneten Abschnitt (37; 38) der Außenumfangsfläche (33) angeordnet ist.
  9. Axialkolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Randlinie (62) in Form einer scharfen Kante ausgebildet ist.
  10. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Randlinie (62) angefast oder verrundet ausgebildet ist.
  11. Axialkolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein erster und ein zweiter Abschnitt (81; 82) der Seitenwand (80) parallel zueinander und parallel zu einer Ebene verlaufen, welche die erste Drehachse (31) enthält.
  12. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 11, wobei ein dritter und ein vierter Abschnitt (83; 84) der Seitenwand (80) jeweils in Form eines halben Kreiszylinders ausgebildet sind, dessen Mittelachse die erste Drehachse (32) schneidet, wobei der erste, der zweite, der dritte und der vierte Abschnitt (81; 82; 83; 84) der Seitenwand (80) so ausgebildet sind, dass sie zusammengenommen eine endlos umlaufende, knick- und absatzfreie Seitenwand (80) ergeben.
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