DE102019209716A1 - Axialkolbenmaschine mit drucklos abgestützter Gleitscheibe - Google Patents

Axialkolbenmaschine mit drucklos abgestützter Gleitscheibe Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine (10) in Schrägachsenbauweise mit einer Antriebswelle (20) und einer Zylindertrommel (30), welche über einen Mitnahmekörper (26) in Drehantriebsverbindung stehen, wobei die Zylindertrommel (30) über eine gesonderte Gleitscheibe (50) an einer Steuerfläche (43) abgestützt ist, wobei die Zylindertrommel (30) an einem Lagerzapfen (41), der fest mit der Steuerfläche (43) verbunden ist, drehbar gelagert ist, wobei um Steuernieren (44) herum an der Steuerfläche (43) eine erste Auflagefläche (51) angeordnet ist, an welcher eine Gleitscheibe (50) gleitbeweglich anliegt, wobei sich an der ersten Auflagefläche (51) durch den Druck in Zylinderbohrungen (32) ein hydrostatisches Druckfeld ausbilden kann.Erfindungsgemäß kann sich an einer zweiten Auflagefläche (52) an der Zylindertrommel (30) durch den Druck in den Zylinderbohrungen (32) ein hydrostatisches Druckfeld ausbilden, wobei bezüglich der zweiten Drehachse (31) radial außen um die zweite Auflagefläche (52) herum eine dritte Auflagefläche (53) an der Zylindertrommel (30) angeordnet ist, an welcher die Gleitscheibe (50) drehfest anliegt, wobei die dritte Auflagefläche (53) an ihrem Rand allseits von einem Niederdruck umgeben ist, so dass sich an der dritten Auflagefläche (53) im Wesentlichen kein hydrostatisches Druckfeld ausbilden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Aus der DE 198 42 029 B4 ist eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise bekannt, bei welcher die Antriebswelle über ein gesondertes Kupplungsteil mit der Zylindertrommel gekoppelt ist. Zwischen der Zylindertrommel und der Steuerlinse ist eine gesonderte Gleitscheibe eingebaut, die in Form einer ebenen Platte mit konstanter Dicke ausgeführt ist. Die Zylindertrommel ist an einem Lagerzapfen drehbar gelagert, welcher fest mit einer Steuerfläche verbunden ist. Dieser Typ von Axialkolbenmaschine wird typischerweise verwendet, wenn ein großer Winkel zwischen der ersten Drehachse der Antriebswelle und der zweiten Drehachse der Zylindertrommel gewünscht ist.
  • Besteht diese Forderung nicht, so wird typischerweise eine Konstruktion entsprechend der EP 728 945 B1 gewählt. Bei dieser entfällt der Kupplungskörper, wobei die Drehmitnahme zwischen der Antriebswelle und der Zylindertrommel allein durch die Kolben vermittelt wird. Die Drehlagerung der Zylindertrommel kann in der Folge über einen Lagerzapfen erfolgen, welcher über ein Kugelgelenk mit der Zylindertrommel verbunden ist. Bei dieser Konstruktion ist eine optimale Ausrichtung zwischen Zylindertrommel und Steuerfläche gegeben.
  • Die Drehlagerung der Zylindertrommel gemäß DE 198 42 029 B4 ist demgegenüber statisch überbestimmt. In der Folge entstehen Risse in der Gleitscheibe, wenn die Axialkolbenmaschine mit einem hohen Druck und gleichzeitig mit einer hohen Drehzahl betrieben wird.
  • Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine besteht darin, dass derartige Risse vermieden werden. Dies kann mit kostengünstigen Mitteln erreicht werden.
  • Gemäß dem selbständigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass sich an der zweiten Auflagefläche durch den Druck in den Zylinderbohrungen ein hydrostatisches Druckfeld ausbilden kann, wobei bezüglich der zweiten Drehachse radial außen um die zweite Auflagefläche herum eine dritte Auflagefläche an der Zylindertrommel angeordnet ist, an welcher die Gleitscheibe drehfest anliegt, wobei die dritte Auflagefläche an ihrem Rand allseits von einem Niederdruck umgeben ist, so dass sich an der dritten Auflagefläche im Wesentlichen kein hydrostatisches Druckfeld ausbilden kann. Wenn die Axialkolbenmaschine ein konstantes Verdrängungsvolumen aufweist, ist die Steuerfläche vorzugsweise fest an einem Gehäuse der Axialkolbenmaschine angeordnet. Wenn die Axialkolbenmaschine ein verstellbares Verdrängungsvolumen aufweist, ist die Steuerfläche vorzugsweise an einer gesonderten Steuerlinse angeordnet, wobei durch Verschiebung der Steuerlinse das Verdrängungsvolumen verstellbar ist. Unter Niederdruck soll ein Druck verstanden werden, der allenfalls unwesentlich über dem Umgebungsdruck liegt. Hierbei handelt es sich typischerweise um den Druck in einem Tank, an welchen die Axialkolbenmaschine angeschlossen ist. Der Kupplungskörper ist vorzugsweise im Bereich des Schnittpunkts zwischen der ersten und der zweiten Drehachse angeordnet.
  • Die erste und die zweite Auflagefläche stehen sich vorzugsweise in Richtung der ersten Drehachse gegenüber, wobei die Gleitscheibe zwischen der ersten und der zweiten Auflagefläche angeordnet ist. Die zweite Auflagefläche grenzt vorzugsweise unmittelbar an die Zylinderbohrungen bzw. deren Mündungsöffnungen an. Damit steht der dort wirkende Druck unmittelbar am Rand der zweiten Auflagefläche an, so dass sich dort eine Druckfeld ausbilden kann. Die durch das Druckfeld an der zweiten Auflagefläche verursachte Kraft bewirkt vorzugsweise nur eine teilweise hydraulische Entlastung, so dass noch ein mechanischer Kontakt zwischen den entsprechenden Teilen vorhanden ist.
  • Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass durch die dritte Anlagefläche eine Verbiegung der Gleitscheibe wirksam minimiert werden kann. In der Folge bleibt die Gleitscheibe im Bereich der ersten Auflagefläche eben, so dass sich dort ein optimales hydrostatisches Druckfeld ausbilden kann. Hierdurch wird die Entstehung wirksam entgegengewirkt.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
  • Es kann vorgesehen sein, dass zwischen der zweiten und der dritten Auflagefläche eine erste Nut an der Zylindertrommel angeordnet ist, wobei in der ersten Nut der Niederdruck anliegt. Damit liegt am radial inneren Rand der dritten Auflagefläche Niederdruck an.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der dritten Auflagefläche eine vierte Auflagefläche an der Steuerfläche zumindest abschnittsweise gegenübersteht, wobei die Gleitscheibe an der vierten Auflagefläche gleitbeweglich aufliegt, wobei die vierte Auflagefläche an ihrem Rand allseits von einem Niederdruck umgeben ist, so dass sich an der vierten Auflagefläche im Wesentlichen kein hydrostatisches Druckfeld ausbilden kann. Die dritte und die vierte Auflagefläche stehen sich vorzugsweise in Richtung der ersten Drehachse gegenüber, wobei die Gleitscheibe zwischen der dritten und der vierten Auflagefläche angeordnet ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass zwischen der ersten und der vierten Auflagefläche eine zweite Nut an der Steuerfläche angeordnet ist, in welcher der Niederdruck anliegt. Damit liegt am radial inneren Rand der vierten Auflagefläche Niederdruck an.
  • Es kann vorgesehen sein, dass eine Breite der ersten Nut in radialer Richtung größer als eine Breite der zweiten Nut in radialer Richtung ist. Damit kann an der ersten Auflagefläche eine vollständige hydraulische Entlastung erreicht werden, wobei gleichzeitig an der zweiten Auflagefläche nur eine teilweise hydraulische Entlastung gegeben ist. In der Folge tritt an der zweiten Auflagefläche eine geringstmögliche Leckage auf.
  • Es kann vorgesehen sein, dass eine hydrostatisch wirksame Oberfläche der zweiten Auflagefläche kleiner als eine hydrostatisch wirksame Oberfläche der ersten Auflagefläche ausgebildet ist. Diese Maßnahme dient ebenfalls der vorstehend erläuterten Minimierung der Leckagen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Dicke der Beschichtung zwischen 0,3 mm und 1,0 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 0,7 mm beträgt. Der Grundkörper der Gleitscheibe besteht vorzugsweise aus Stahl. Die Beschichtung der Gleitscheibe besteht vorzugsweise aus Bronze. Die Gesamtdicke der Gleitscheibe kann beispielsweise 3 mm betragen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die zweite und die dritte Auflagefläche im drucklosen Zustand in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich die geringste Neigung zur Rissbildung. Senkrecht zur genannten Ebene ist insbesondere kein Versatz zwischen der zweiten und der dritten Auflagefläche vorgesehen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die erste und die vierte Auflagefläche (51; 54) im drucklosen Zustand in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
  • 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 Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine;
    • 2 einen vergrößerten Ausschnitt der 1 im Bereich der Gleitscheibe;
    • 3 eine perspektivische Ansicht der Steuerlinse von der Zylindertrommel her; und
    • 4 eine perspektivische Ansicht der Zylindertrommel von der Steuerlinse her.
  • 1 zeigt einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 10. Die Axialkolbenmaschine 10 umfasst eine Antriebswelle 20, die über ein erstes und ein zweites Drehlager 22; 23 in einem ersten Gehäuseteil 11 bezüglich einer ersten Drehachse 21 drehbar aufgenommen ist. Das erste und das zweite Drehlager 22; 23 sind vorliegend als Kegelrollenlager ausgeführt. Das erste Gehäuseteil 11 ist topfartig ausgebildet, wobei seine offene Seite mit einem zweiten Gehäuseteil 12 vollständig überdeckt ist. An der gegenüberliegenden Bodenseite des ersten Gehäuseteils 11 ragt die Antriebswelle 20 mit einem Antriebszapfen 25 aus dem Gehäuse heraus, so dass sie mit einer weiteren (nicht dargestellten) Baugruppe in Drehantriebsverbindung bringbar ist. Am gegenüberliegenden Ende ist die Antriebswelle 20 mit einem Flansch 24 versehen. Dort sind mehrere Kolben 33 jeweils mittels eines Kugelgelenks 34 mit der Antriebswelle 20 verbunden. Die Mittelpunkte der Kugelgelenke 34 sind gleichförmig verteilt um die erste Drehachse 21 herum und mit konstantem Abstand zu dieser angeordnet.
  • Weiter ist eine Zylindertrommel 30 vorgesehen, welche für jeden Kolben 33 eine angepasste Zylinderbohrung 32 aufweist. Die Zylindertrommel 30 ist bezüglich einer zweiten Drehachse 31 drehbar, welche die erste Drehachse 21 schneidet. Die Winkellage der zweiten Drehachse 31 ist verstellbar, wobei die vorliegende Erfindung auch für eine Axialkolbenmaschine mit einem festen Winkel zwischen erster und zweiter Drehachse 21; 31 verwendbar ist. Die Zylindertrommel 30 steht über einen gesonderten Mitnahmekörper 26 mit der Antriebswelle 20 in Drehantriebsverbindung. Diese Art des Antriebs der Zylindertrommel 30 ermöglicht besonders große Winkel zwischen der ersten und der zweiten Drehachse 21; 31. Der Mitnahmekörper 26 ist im Bereich des Schnittpunkts zwischen der ersten und der zweiten Drehachse 21; 31 angeordnet. Diese Art der Drehmitnahme erfordert jedoch eine Drehlagerung der Zylindertrommel 30 mittels eines Lagerzapfen 41, der fest mit einer Steuerfläche 43 verbunden ist. Zwischen dem am Außenumfang kreiszylindrischen Lagerzapfen 41 und der Zylindertrommel 30 ist vorliegend ein drittes Drehlager 42 in Form eines Nadellagers angeordnet.
  • Die Steuerfläche 43 ist vorliegend an einer gesonderten Steuerlinse 40 angeordnet, welche fest mit dem Lagerzapfen 41 verbunden ist. Die Steuerlinse 40 ist entlang des zweiten Gehäuseteils 12 verschiebbar, um den Winkel zwischen der ersten und der zweiten Drehachse 21; 31 zu verstellen. Dies geschieht vorliegend hydraulisch mittels eines Stellkolbens 13. Dieser ist mit einem Mitnahmezapfen 14 versehen, der in den fest mit der Steuerlinse 40 verbundenen Lagerzapfen 41 eingreift. Die Lage des Stellkolbens 13 ist mittels des hydraulischen Stellventils 15 verstellbar. Wenn ein von Null verschiedener Winkel zwischen der ersten und der zweiten Drehachse 21; 31 eingestellt ist, geht eine Drehbewegung der Antriebswelle 20 mit einer Hubbewegung der Kolben 33 in der jeweils zugeordneten Zylinderbohrung 32 einher. Über die Steuerlinse 40 sind die einzelnen Zylinderbohrungen 32 je nach Stellung der Zylindertrommel 30 entweder mit einem ersten oder mit einem zweiten Arbeitsanschluss verbunden, so dass eine Drehung der Antriebswelle 20 mit einem Fluidstrom zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsanschluss einhergeht. Als Fluid wird vorzugsweise eine Flüssigkeit verwendet, bei der es sich höchst vorzugsweise um Hydrauliköl handelt. Die Axialkolbenmaschine 10 wird vorzugsweise als Motor betrieben, wobei ein Pumpenbetrieb ebenfalls möglich ist. Die Axialkolbenmaschine 10 ist mit zwei entgegengesetzten Drehrichtungen betreibbar. Der erste und der zweite Arbeitsanschluss sind vorzugsweise am zweiten Gehäuseteil 12 angeordnet, welches auch als Anschlussplatte bezeichnet wird.
  • Wenn der Winkel zwischen der ersten und der zweiten Drehachse 21; 31 fest vorgegeben ist, ist die Steuerfläche vorzugsweise unmittelbar am zweiten Gehäuseteil 12 angeordnet.
  • Die Steuerfläche 43 ist bezüglich der zweiten Drehachse 31 drehfest angeordnet, wobei die Zylindertrommel 30 drehbar ist. Dementsprechend findet zwischen diesen Teilen eine Relativdrehung statt. Gleichzeitig soll die Anlage zwischen diesen Teilen derart dicht sein, dass möglichst wenig Druckfluid entweichen kann. Die Steuerfläche 43 ist im Wesentlichen eben ausgebildet, wobei sie senkrecht zur zweiten Drehachse 31 angeordnet ist. Deshalb kann zwischen der Zylindertrommel 30 und der Steuerfläche 43 eine gesonderte Gleitscheibe 50 eingebaut werden, die kostengünstig als ebene Platte mit konstanter Dicke ausgebildet ist. Alleine diese Gleitscheibe 50 ist mit einer Oberflächenbeschichtung (Nr. 56 in 2) aus einem reibungsmindernden Material versehen. Die Zylindertrommel 30 und die Steuerlinse 40 bestehen demgegenüber aus einem hochfesten Material, wie Stahl oder Grauguss, so dass die Axialkolbenmaschine 10 mit einem hohen Druck betrieben werden kann. Im Rahmen der Erprobung derartiger Axialkolbenmaschinen 10 hat sich gezeigt, dass diese beim Betrieb mit einem hohen Druck in Verbindung mit einer hohen Drehzahl zu einer Rissbildung in der Gleitscheibe 50 neigen. Die genannten Risse entstehen dabei in der Beschichtung der Gleitscheibe 50 und breiten sich weiter aus, bis die Gleitscheibe 50 bricht. Mit der vorliegenden Erfindung soll die Entstehung derartiger Risse vermieden werden, so dass die Axialkolbenmaschine bei einem hohen Druck und gleichzeitig bei hoher Drehzahl verwendbar ist.
  • Hinzuweisen ist noch auf den Zylinderstift 55, der in eine angepasste Bohrung in der Zylindertrommel 30 eingebaut ist, wobei er formschlüssig in die Gleitscheibe 50 eingreift. Mittels des Zylinderstifts 55 ist die Gleitscheibe 50 drehfest relativ zur Zylindertrommel 30 gehalten.
  • Weiter ist darauf hinzuweisen, dass im Gehäuseinnenraum 16 Niederdruck anliegt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das erste und/oder das zweite Gehäuseteil mit einem gesonderten Leckageanschluss versehen ist, welcher an einen Tank angeschlossen ist, in dem niedriger Druck herrscht. Wenn die Axialkolbenmaschine 10 in einem offenen hydraulischen Kreis verwendet wird, bei der ein Arbeitsanschluss fest an einen Tank angeschlossen ist, kann auch dieser Arbeitsanschluss fluidisch mit dem Gehäuseinnenraum 16 verbunden sein, so dass im Gehäuseinnenraum 16 Niederdruck anliegt.
  • 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der 1 im Bereich der Gleitscheibe 50. Zu erkennen ist eine kreiszylindrische Zylinderbohrung 32 und die zugeordnete ovale (siehe 4) Mündungsöffnung 35 dieser Zylinderbohrung 32. Die Mündungsöffnung 35 setzt sich in der Gleitscheibe 50 fluchtend fort. Die Querschnittsfläche der Mündungsöffnung 35 ist kleiner als die Querschnittsfläche der Zylinderbohrung 32, so dass die Zylindertrommel 30 durch den in den Zylinderbohrungen 32 wirkenden Druck in Richtung der Steuerfläche 43 gedrückt wird. Die entsprechende Kraft wird im Bereich der ersten Auflagefläche 51 der Steuerfläche 43 durch einen hydrostatischen Schmierfilm abgestützt, so dass dort allenfalls ein geringer Verschleiß auftritt. Die beiden entsprechenden Teile sind durch den genannten Schmierfilm vorzugsweise vollständig voneinander getrennt, so dass sie keinen mechanischen Kontakt aufweisen. Die durch den hydrostatischen Schmierfilm verursachten Leckagen sollen so klein wie möglich sein. Da der hydrostatische Schmierfilm ebenfalls durch den Druck in den Zylinderbohrungen 32 erzeugt wird, ist die Größe der ersten Auflagefläche 51 in engen Grenzen durch die Forderung nach minimaler Leckage vorgegeben, wobei sie in erster Linie von der Querschnittsfläche der Zylinderbohrungen 32 und der Querschnittsfläche der Mündungsöffnungen 35 abhängt.
  • Gegenüberliegend zur ersten Auflagefläche 51 ist eine zweite Auflagefläche 52 an der Zylindertrommel 30 angeordnet. Da dort keine Relativbewegung stattfindet, braucht dort kein hydrostatischer Schmierfilm vorhanden sein. Die Größe der zweiten Auflagefläche 52 ist dementsprechend so ausgelegt, dass der dortige Berührkontakt im Wesentlichen vollständig dicht ist. Die hydrostatisch wirksame Fläche der zweiten Auflagefläche 52 ist insbesondere kleiner als die entsprechende Fläche der ersten Auflagefläche 51.
  • Wie bereits erläutert, ergeben sich allein mit der ersten und der zweiten Auflagefläche 51; 52 Risse in der Gleitscheibe 50, wenn die Axialkolbenmaschine 10 mit einem hohen Druck und gleichzeitig mit einer hohen Drehzahl betrieben wird. Gemäß der Erfindung wird daher radial außen um die zweite Auflagefläche 52 herum eine dritte Auflagefläche 53 an der Zylindertrommel 30 angeordnet. Die zweite und die dritte Auflagefläche 52; 53 sind durch eine erste Nut 36 voneinander abgegrenzt. Die erste Nut 36 ist fluidisch mit dem Gehäuseinnenraum (Nr. 16 in 1) verbunden, so dass dort Niederdruck anliegt. Dementsprechend bildet sich an der dritten Auflagefläche 53 kein hydrostatischer Schmierfilm aus. Die Fläche des hydrostatischen Schmierfilms an der ersten Auflagefläche 51 wird durch die dritte Auflagefläche 53 allenfalls gering beeinflusst. Die dritte Auflagefläche 53 bewirkt, dass die mechanischen Spannungen in der Beschichtung 56 merklich vermindert werden. In der Folge entstehen dort keine Risse mehr, wenn die Axialkolbenmaschine beim vorgesehenen maximalen Druck und bei der vorgesehenen maximalen Drehzahl betrieben wird.
  • Gegenüberliegend zur dritten Auflagefläche 53 ist eine vierte Auflagefläche 54 an der Steuerfläche 43 angeordnet. Hierdurch wird eine Biegeverformung der Gleitscheibe 50 weiter verringert. Die erste und die vierte Auflagefläche 51; 54 sind durch eine zweite Nut 45 in der Zylindertrommel 30 voneinander abgegrenzt. Die zweite Nut 45 ist fluidisch mit dem Gehäuseinnenraum (Nr. 16 in 1) verbunden, so dass dort ebenfalls Niederdruck anliegt.
  • Die Gleitscheibe 50 besteht vorzugsweise aus Stahl. Die Beschichtung 56 ist an der der Steuerfläche 43 zugewandten Seite der Gleitscheibe 50 angeordnet, wobei sie vorzugsweise aus Bronze besteht. Die Dicke der Beschichtung 56 beträgt vorzugsweise zwischen 0,3 mm und 1,0 mm, höchst vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 0,7 mm.
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Steuerlinse 40 von der Zylindertrommel her. Die Steuerlinse 40 hat eine Steuerfläche 43, welche eine erste und eine vierte Auflagefläche 51; 54 umfasst. Die erste und die vierte Auflagefläche 51; 54 sind in drucklosem Zustand eben ausgeführt, wobei sie senkrecht zur zweiten Drehachse 31 ausgerichtet und in einer Ebene angeordnet sind. Wenn die Axialkolbenmaschine unter Druck steht, können sich elastische Verformungen an der ersten und der vierten Auflagefläche 51; 54 ergeben.
  • Innerhalb der ersten Auflagefläche 51 sind zwei Steuernieren 44 derart angeordnet, dass sie jeweils vollständig von der ersten Auflagefläche 51 umrandet sind. Die beiden Steuernieren 44 sind in jeder Stellung der Steuerlinse 40 mit einem zugeordneten Arbeitsanschluss fluidisch fest verbunden. Die Steuernieren 44 haben in radialer Richtung jeweils eine konstante Breite und einen konstanten Abstand zur zweiten Drehachse 31. In Umfangsrichtung ist der Abstand zwischen den Steuernieren 44 so groß ausgeführt, dass die Mündungsöffnungen (Nr. 35 in 4) der Zylinderbohrungen im Wesentlichen keinen hydraulischen Kurzschluss zwischen den beiden Steuernieren 44 verursachen können.
  • Die zweite Nut 45 verläuft ringartig um die zweite Drehachse 31 herum, wobei sie über ihren gesamten Umfang eine konstante, vorzugsweise rechteckige Querschnittsform aufweist. Die vierte Auflagefläche 54 verläuft ebenfalls ringartig um die zweite Drehachse 31 herum. Vorliegend ist sie an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen durch eine erste Ausnehmung 46 unterbrochen. Über die ersten Ausnehmungen 46 wird eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Nut 45 und dem Gehäuseinnenraum bereitgestellt, so dass in der zweiten Nut 45 Niederdruck anliegt. Über diesen Fluidströmungspfand fließen auch die Leckagen an der ersten Auflagefläche 51 in den Gehäuseinnraum ab, so dass in den ersten Ausnehmungen 46 nahezu immer Druckfluid vorhanden ist. In der Folge kann sich an der vierten Auflagefläche 54 ein hydrodynamischer Schmierfilm ausbilden, der sich verschleißmindernd auswirkt. Ein hydrodynamischer Schmierfilm wird durch die Relativbewegung der beiden Gleitpartner bewirkt, während eine hydrostatischer Schmierfilm durch eine von außen angelegt Fluiddruck bewirkt wird. Die Anzahl und die Form der ersten Ausnehmungen 46 wird vorzugsweise so gewählt, dass sich hinsichtlich der Ausbildung eines hydrodynamischen Schmierfilms optimale Verhältnisse ergeben.
  • 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Zylindertrommel 30 von der Steuerlinse her. Die vorliegende Zylindertrommel 30 hat insgesamt neun Zylinderbohrungen, wobei diese Anzahl weitgehend beliebig wählbar ist. Die Zylinderbohrungen einschließlich deren Mündungsöffnungen 35 sind untereinander identisch ausgebildet. Jede Mündungsöffnung 35 ist langlochartig ausgebildet, wobei sie entlang einer Kreisbahn gebogen verläuft, wobei der Mittelpunkt der Kreisbahn durch die zweite Drehachse 31 definiert wird. Die zweite Auflagefläche 52 umgibt den Rand aller Mündungsöffnungen 35 vollständig. Radial außen um die zweite Anlagefläche 52 ist eine dritte Auflagefläche 53 angeordnet, wobei zwischen der zweiten und der dritten Auflagefläche 52; 53 eine erste Nut 36 angeordnet ist. Die erste Nut 36 verläuft ringartig um die zweite Drehachse 31 herum, wobei sie über ihren gesamten Umfang ein konstante, vorzugsweise rechteckige Querschnittsform, aufweist. Die dritte Auflagefläche 53 verläuft ebenfalls ringartig um die zweite Drehachse 31 herum. Vorliegend ist sie an drei über den Umfang gleichförmig verteilten Stellen durch eine zweite Ausnehmung 37 unterbrochen. Über diese wird eine Fluidverbindung zwischen der erste Nut 36 und dem Gehäuseinnenraum (Nr. 16 in 1) bereitgestellt, so dass in der ersten Nut 36 Niederdruck anliegt. Die Anzahl und die Form der zweiten Ausnehmungen 37 wird vorzugsweise so gewählt, dass sich diesbezüglich optimale Verhältnisse ergeben.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Axialkolbenmaschine
    11
    erstes Gehäuseteil
    12
    zweites Gehäuseteil
    13
    Stellkolben
    14
    Mitnahmezapfen
    15
    Stellventil
    16
    Gehäuseinnenraum
    20
    Antriebswelle
    21
    erste Drehachse
    22
    erstes Drehlager
    23
    zweites Drehlager
    24
    Flansch
    25
    Antriebszapfen
    26
    Mitnahmekörper
    30
    Zylindertrommel
    31
    zweite Drehachse
    32
    Zylinderbohrung
    33
    Kolben
    34
    Kugelgelenk
    35
    Mündungsöffnung
    36
    erste Nut
    37
    zweite Ausnehmung
    40
    Steuerlinse
    41
    Lagerzapfen
    42
    drittes Drehlager
    43
    Steuerfläche
    44
    Steuerniere
    45
    zweite Nut
    46
    erste Ausnehmung
    50
    Gleitscheibe
    51
    erste Auflagefläche
    52
    zweite Auflagefläche
    53
    dritte Auflagefläche
    54
    vierte Auflagefläche
    55
    Zylinderstift
    56
    Beschichtung
  • 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 19842029 B4 [0002, 0004]
    • EP 728945 B1 [0003]

Claims (9)

  1. Axialkolbenmaschine (10) in Schrägachsenbauweise mit einer Antriebswelle (20) und einer Zylindertrommel (30), wobei die Antriebswelle (20) eine erste Drehachse (21) hat, wobei die Zylindertrommel (30) eine zweite Drehachse (31) hat, wobei die erste und die zweite Drehachse (21; 31) zueinander geneigt anordenbar sind, wobei die Antriebswelle (20) und die Zylindertrommel (30) über einen Mitnahmekörper (26) in Drehantriebsverbindung stehen, wobei die Zylindertrommel (30) über eine gesonderte Gleitscheibe (50) an einer Steuerfläche (43) abgestützt ist, wobei die Zylindertrommel (30) an einem Lagerzapfen (41), der fest mit der Steuerfläche (43) verbunden ist, drehbar gelagert ist, wobei die Gleitscheibe (50) in Form einer ebenen Platte mit konstanter Dicke ausgeführt ist, wobei sie drehfest mit der Zylindertrommel (30) verbunden ist, wobei sie eine Beschichtung (56) aufweist, welche gleitbeweglich an der Steuerfläche (43) anliegt, wobei die Zylindertrommel (30) mehrere Zylinderbohrungen (32) aufweist, die zur Steuerfläche hin jeweils eine Mündungsöffnung (35) haben, die sich jeweils fluchtend in der Gleitscheibe (50) fortsetzen, wobei die Mündungsöffnungen (35) in Fluidaustauschverbindung mit Steuernieren (44) an der Steuerfläche (43) bringbar sind, wobei um die Steuernieren (44) herum an der Steuerfläche (43) eine erste Auflagefläche (51) angeordnet ist, an welcher die Gleitscheibe (50) gleitbeweglich anliegt, wobei sich an der ersten Auflagefläche (51) durch den Druck in den Zylinderbohrungen (32) ein hydrostatisches Druckfeld ausbilden kann, wobei der ersten Auflagefläche (51) eine zweite Auflagefläche (52) an der Zylindertrommel (30) zumindest abschnittsweise gegenübersteht, wobei die Gleitscheibe (50) an der zweiten Auflagefläche (52) drehfest aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass sich an der zweiten Auflagefläche (52) durch den Druck in den Zylinderbohrungen (32) ein hydrostatisches Druckfeld ausbilden kann, wobei bezüglich der zweiten Drehachse (31) radial außen um die zweite Auflagefläche (52) herum eine dritte Auflagefläche (53) an der Zylindertrommel (30) angeordnet ist, an welcher die Gleitscheibe (50) drehfest anliegt, wobei die dritte Auflagefläche (53) an ihrem Rand allseits von einem Niederdruck umgeben ist, so dass sich an der dritten Auflagefläche (53) im Wesentlichen kein hydrostatisches Druckfeld ausbilden kann.
  2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, wobei zwischen der zweiten und der dritten Auflagefläche (52; 53) eine erste Nut (45) an der Zylindertrommel (30) angeordnet ist, wobei in der ersten Nut (45) der Niederdruck anliegt.
  3. Axialkolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der dritten Auflagefläche (53) eine vierte Auflagefläche (54) an der Steuerfläche (43) zumindest abschnittsweise gegenübersteht, wobei die Gleitscheibe (50) an der vierten Auflagefläche (54) gleitbeweglich aufliegt, wobei die vierte Auflagefläche (54) an ihrem Rand allseits von einem Niederdruck umgeben ist, so dass sich an der vierten Auflagefläche (54) im Wesentlichen kein hydrostatisches Druckfeld ausbilden kann.
  4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3, wobei zwischen der ersten und der vierten Auflagefläche (51; 54) eine zweite Nut (36) an der Steuerfläche (43) angeordnet ist, in welcher der Niederdruck anliegt.
  5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 4, rückbezogen auf Anspruch 2, wobei eine Breite der ersten Nut (36) in radialer Richtung größer als eine Breite der zweiten Nut (45) in radialer Richtung ist.
  6. Axialkolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine hydrostatisch wirksame Oberfläche der zweiten Auflagefläche (52) kleiner als eine hydrostatisch wirksame Oberfläche der ersten Auflagefläche (51) ausgebildet ist.
  7. Axialkolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dicke der Beschichtung (56) zwischen 0,3 mm und 1,0 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 0,7 mm beträgt.
  8. Axialkolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite und die dritte Auflagefläche (52; 53) im drucklosen Zustand in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
  9. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die erste und die vierte Auflagefläche (51; 54) im drucklosen Zustand in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
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