DE102021202936A1 - Axialkolbenmaschine mit Kugelgelenk aus rotationssymmetrischen Einzelteilen - Google Patents

Axialkolbenmaschine mit Kugelgelenk aus rotationssymmetrischen Einzelteilen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit wenigstens einem Kolben (30), der ein Kugelgelenk (50) umfasst, wobei der entsprechende Kugelkopf (37) wenigstens eine erste Nut (33) und eine erste Dichtfläche (35) hat, die rotationssymmetrisch sind.Erfindungsgemäß hat die zugeordnete Kugelpfanne (60) wenigstens eine zweite Nut (63) und eine zweite Dichtfläche (65), welche rotationssymmetrisch sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Aus der DE 10 2006 019 884 B4 ist eine Axialkolbenmaschine bekannt, bei welcher die Kolben in der Zylindertrommel jeweils über ein Kugelgelenk mit einem Flansch einer Antriebswelle verbunden sind. Das Kugelgelenk umfasst einen Kugelkopf, welcher in einer angepassten Kugelpfanne aufgenommen ist. Die Kugelpfanne ist im tragenden Bereich kugelförmig ausgebildet, wobei sie nicht mit Nuten oder dergleichen versehen ist. Der Kugelkopf ist demgegenüber mit verschiedenen Nuten versehen. Zunächst ist eine schraubenförmige Nut vorgesehen, welche Druckfluid aus dem Druckraum zwischen dem Gleitschuh und dem Kugelkopf über die gesamte tragende Fläche verteilt. Damit bildet sich an der gesamten tragenden Fläche ein hydrostatischer Gleitfilm aus, dessen Druck überall im Wesentlichen gleich dem Druck im Druckraum ist. Das entsprechende Druckfeld wird durch eine erste Nut begrenzt, die rotationssymmetrisch bezüglich einer ersten Achse ist, welche die Mittelachse des Kolbens bildet, wobei die schraubenförmige Nut in die erste Nut einmündet. An die erste Nut schließt sich eine erste Dichtfläche am Kugelkopf unmittelbar an, welche in jeder Stellung des Kugelgelenks an der Kugelpfanne dichtend aufliegt. Über diesen Dichteingriff fließt ein Leckagestrom ins Gehäuseinnere der Axialkolbenmaschine.
  • Die Herstellung der genannten schraubenförmigen Nut ist teuer. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kostengünstigere Gestaltung des Kugelgelenks anzugeben, welche die Lebensdauer des Kugelgelenks gegenüber der bekannten Lösung im Wesentlichen nicht vermindert.
  • Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass an der Kugelpfanne wenigstens eine zweite Nut und eine zweite Dichtfläche angeordnet sind, wobei die wenigstens eine zweite Nut und die zweite Dichtfläche rotationssymmetrisch bezüglich der zweiten Achse ausgebildet sind, wobei die zweite Dichtfläche unmittelbar benachbart zu einer äußersten zweiten Nut angeordnet ist, wobei die zweite Dichtfläche auf der vom Druckraum abgewandten Seite der äußersten zweiten Nut angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Dichtfläche in jeder möglichen Stellung zwischen erster und zweiter Achse über den gesamten Umfang des Kugelkopfes dichtend aneinander anliegen, so dass Druckfluid, welches vom Druckraum her zugeführt wird, aus der wenigstens einen ersten Nut und der wenigstens einen zweiten Nut ausschließlich über diesen Dichteingriff entweichen kann.
  • Die genannten möglichen Stellungen beziehen sich auf die fertig zusammengebaute Axialkolbenmaschine und nicht auf die am Kugelgelenk unmittelbar beteiligten Einzelteile allein. Die möglichen Stellungen zwischen der ersten und der zweiten Achse hängen zunächst von der Drehstellung der Zylindertrommel ab, sofern der Kolben ein Arbeitskolben ist. Sofern das Verdrängungsvolumen der Axialkolbenmaschine verstellbar ist, hängen sie von der Einstellung des Verdrängungsvolumens ab, gleich, ob der Kolben ein Arbeitskolben oder ein Stellkolben ist.
  • Die erste Achse verläuft vorzugsweise parallel oder näherungsweise parallel zur Drehachse. Die äußerste erste Nut ist diejenige erste Nut, welche maximal weit entfernt vom Druckraum angeordnet ist. Die äußerste zweite Nut ist diejenige zweite Nut, welche maximal weit entfernt vom Druckraum angeordnet ist. Der Druckraum ist vorzugsweise über eine Bohrung im Kolben an den Hochdruck angeschlossen, wobei die genannte Bohrung vorzugsweise konzentrisch zur ersten Achse verläuft. Die Axialkolbenmaschine hat vorzugsweise einen Hoch- und einen Niederdruckanschluss, wobei der Hochdruck der Druck am Hochdruckanschluss ist. Die erste und/oder die zweite Dichtfläche sind vorzugsweise kugelförmig bezüglich des Schwenkmittelpunkts ausgebildet.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
  • Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Kolben in der Zylindertrommel mit Abstand zur Drehachse aufgenommen sind, wobei die Kolben über das Kugelgelenk mit einem Steuermittel derart gekoppelt sind, dass eine Drehbewegung der Zylindertrommel mit einer hin- und hergehenden Bewegung des betreffenden Kolbens einhergeht. Die Kolben in der Zylindertrommel werden auch als Arbeitskolben bezeichnet. Ein Kolben kann alternativ oder zusätzlich Bestandteil eines Stellzylinders sein, mit welchem eine Einstellung des Stellmittels verstellbar ist. Diese Kolben werden auch als Stellkolben bezeichnet. Die vorliegende Erfindung ist für die hoch belasteten Kolben in der Zylindertrommel besonders nützlich.
  • Die Axialkolbenmaschine kann in Schrägscheibenbauweise ausgeführt sein, wobei das Steuermittel von einer Schrägscheibe mit einer ebenen Steuerfläche gebildet wird, wobei die Kugelpfanne Bestandteil eines Gleitschuhs ist, welcher auf der Steuerfläche entlang gleitet. Der Winkel zwischen der Steuerfläche und der Drehachse, welcher das Hubvolumen bestimmt, kann konstant oder verstellbar sein. Die Axialkolbenmaschine kann in Schrägachsenbauweise ausgeführt sein. Dann haben die Antriebswelle und die Zylindertrommel unterschiedliche Drehachsen, die sich schneiden, wobei das Steuermittel von einem Flansch der Antriebswelle gebildet wird, welcher wiederum die Kugelpfannen der Kugelgelenke bildet. Die Erfindung wird vorzugsweise bei einem Hydromotor mit konstantem Verdrängungsvolumen angewandt, der höchst vorzugsweise in Schrägachsenbauweise ausgeführt ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die äußerste erste Nut und die äußerste zweite Nut voneinander beabstandet sind, wenn die erste und die zweite Achse zusammenfallen. Hierbei ist anzumerken, dass diese Relativstellung zwischen erster und zweiter Achse in einer komplett montierten Axialkolbenmaschine nur dann einstellbar ist, wenn das Verdrängungsvolumen Null einstellbar ist. Ist das nicht der Fall, so wird der Kolben und die zugeordnete Kugelpfanne im aus der Axialkolbenmaschine ausgebauten Zustand betrachtet. Wenn die erste und die zweite Achse zusammenfallen, beträgt der Neigungswinkel zwischen der ersten und der zweiten Achse definitionsgemäß Null.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die äußerste erste Nut auf der dem Druckraum abgewandten Seite aller zweiten Nuten angeordnet ist, wenn die erste und die zweite Achse zusammenfallen. Damit ist die äußerste erste Nut diejenige Nut, welche die Ausdehnung des tragenden Bereiches definiert, in welchem der Druck aus dem Druckraum anliegt. Die zweiten Nuten bewirken demgegenüber die Verteilung des genannten Drucks innerhalb des tragenden Bereichs.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die äußerste erste Nut und die äußerste zweite Nut derart angeordnet sind, dass sie sich überdecken, wenn ein Neigungswinkel zwischen der ersten und der zweiten Achse einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Damit kann der Druck im Druckraum mit einem geringen Strömungswiderstand in die äußerste erste Nut eingeleitet werden. Neben der genannten Überdeckung finden vorzugsweise weitere Überdeckungen zwischen den ersten und den zweiten Nuten statt, wenn der Neigungswinkel den genannten Grenzwert überschreitet. Die Anordnung der ersten und der zweiten Nut ist vorzugsweise so gewählt, dass sich im Betrieb möglichst viele Überdeckungen ergeben.
  • Es kann vorgesehen sein, dass ein Abschnitt zumindest einer zweiten Nut den Druckraum abschnittsweise begrenzt, wenn der Neigungswinkel zwischen der ersten und der zweiten Achse den genannten Grenzwert überschreitet. Damit kann der Druck im Druckraum mit einem geringen Strömungswiderstand in die genannte zumindest eine zweite Nut eingeleitet werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Axialkolbenmaschine ein konstantes Verdrängungsvolumen hat, wobei der Neigungswinkel zwischen der ersten und der zweiten Achse in jeder Drehstellung der Zylindertrommel oberhalb des genannten Grenzwertes liegt. Damit sind die oben erläuterten Überdeckungen zwischen den ersten und den zweiten Nuten immer gegeben, so dass sich das gewünschte Druckfeld im tragenden Bereich ausbildet.
  • Es kann vorgesehen sein, dass mehrere erste und/oder mehrere zweite Nuten vorgesehen sind, wobei alle ersten und zweiten Nuten überdeckungsfrei nebeneinander angeordnet sind, wenn die erste und die zweite Achse zusammenfallen. Mit dieser Anordnung ergibt sich eine größtmögliche Zahl von Überdeckungen zwischen den ersten und den zweiten Nuten, wenn der Neigungswinkel den genannten Grenzwert überschreitet.
  • Es kann vorgesehen sein, dass dann, wenn die erste und die zweite Achse zusammenfallen, entlang der ersten Achse betrachtet die wenigstens eine erste und die wenigstens eine zweite Nut abwechselnd nebeneinander angeordnet sind. Diese Anordnung trägt ebenfalls zur Maximierung der Anzahl der Überdeckungen zwischen den ersten und den zweiten Nuten bei.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das durch die äußerste erste Nut definierte Druckfeld so groß bemessen ist, dass die auf das Kugelgelenk vom Kolben her einwirkende Kraft in Richtung der ersten Achse zwischen 70% und 90% durch das Druckfeld hydrostatisch abgestützt wird. Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich ein besonders hoher Prozentsatz verwirklichen, der geringen Verschleiß am Kugelgelenk zur Folge hat. Die verbleibende Kraft wird vorzugsweise durch mechanische Berührung zwischen dem Kugelkopf und der Kugelpfanne abgestützt. Diese wird vorzugsweise so groß gewählt, dass die Leckagen am Kugelkopf keine übermäßigen Energieverluste bewirken.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Kolben einen einstückigen Hauptkörper umfasst, welcher den Kugelkopf bildet, wobei der Hauptkörper an seiner Außenseite vollständig rotationssymmetrisch bezüglich der ersten Achse ausgeführt ist. Der Hauptkörper wird vorzugsweise mittels eines Formwerkzeugs, beispielsweise einer profilierten Schleifscheibe, endbearbeitet, wobei die gesamte Außenform des Hauptkörpers in einem Arbeitsgang hergestellt wird. Der Kolben kann neben dem Hauptkörper gesonderte Dichtringe umfassen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Kugelpfanne vollständig rotationssymmetrisch bezüglich der zweiten Achse ausgeführt ist. Die Kugelpfanne wird vorzugsweise mittels eines Formwerkzeugs endbearbeitet, wobei die gesamte Innenform der Kugelpfanne in einem Arbeitsgang hergestellt wird.
  • 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 ein Kugelgelenk gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Neigungswinkel zwischen erster und zweiter Achse Null beträgt;
    • 3 das Kugelgelenk nach 2, wobei der Neigungswinkel von Null verschieden ist,
    • 4 ein Kugelgelenk gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Neigungswinkel zwischen erster und zweiter Achse Null beträgt; und
    • 5 das Kugelgelenk nach 4, wobei der Neigungswinkel von Null verschieden ist.
  • 1 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 10. Die Axialkolbenmaschine 10 ist beispielhaft in Schrägscheibenbauweise ausgeführt, wobei die vorliegende Erfindung auch für eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise verwendbar ist.
  • Die Axialkolbenmaschine 10 hat ein Gehäuse 13, in welchem eine Antriebswelle 14 bezüglich einer Drehachse 11 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 14 ragt aus dem Gehäuse 13 heraus, wobei sie dort beispielsweise mit einem Elektro- oder einem Verbrennungsmotor in Drehantriebsverbindung bringbar ist. Innerhalb des Gehäuses 13 ist die Antriebswelle 14 von einer Zylindertrommel 12 umgeben, in welcher mehrere Kolben 30 in Richtung der Drehachse 11 verschiebbar aufgenommen sind. Die Zylindertrommel 12 ist drehfest mit der Antriebswelle 14 verbunden, beispielsweise über eine Keilwellenverzahnung. Die untereinander identischen Kolben 30 sind vorzugsweise gleichförmig verteilt um die Drehachse 11 herum und mit Abstand zu dieser angeordnet, wobei sie jeweils über einen hydrostatischen Gleitschuh 23 an einer ebenen Steuerfläche 22 einer Schrägscheibe 21 abgestützt sind. Das Steuermittel 20 umfasst die Schrägscheibe 21 und die Gleitschuhe 23 der Kolben 30 in der Zylindertrommel 12. Die Schrägscheibe 21 ist bezüglich der Schwenkachse 24 schwenkbar im Gehäuse 13 gelagert. Die Schwenkachse 24 verläuft vorzugsweise senkrecht zur Drehachse 11. Sie kann, wie vorliegend, mit Abstand zur Drehachse 11 angeordnet sein, wobei sie die Drehachse 11 auch schneiden kann.
  • Weiter ist ein Stellzylinder 70 vorgesehen, mit dessen Hilfe die Schrägscheibe 21 bezüglich der Schwenkachse 24 verschwenkt werden kann, um das Verdrängungsvolumen der Axialkolbenmaschine 10 zu verstellen. Der Stellzylinder 70 umfasst ebenfalls einen Kolben 30 mit einem Gleitschuh 23, welche über ein Kugelgelenk 50 gekoppelt sind, wobei der Gleitschuh 23 an der Steuerfläche 22 abgestützt ist. Das unbewegliche Element des Stellzylinders 70 ist fest mit dem Gehäuse 13 verbunden.
  • 2 zeigt ein Kugelgelenk 50 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Neigungswinkel 53 zwischen erster und zweiter Achse Null beträgt. 3 zeigt das Kugelgelenk nach 2, wobei der Neigungswinkel 53 von Null verschieden ist.
  • Das Kugelgelenk 50 umfasst einen Kugelkopf 37, der einstückig von einem Hauptkörper 39 eines Kolbens 30 gebildet ist. Der vorliegende Kolben 30 hat eine bezüglich einer ersten Achse 31 kreiszylindrische Außenumfangsfläche 32, welche unmittelbar am Hauptkörper 30 angeordnet ist. Der Kolben 30 ist in einer fluiddicht angepassten Zylinderbohrung der Zylindertrommel (Nr. 12 in 1) aufgenommen, so dass er in Richtung der ersten Achse 31 linearbeweglich ist. Der gezeigte Kolben 30 ist relativ zur Zylinderbohrung nicht verkippbar. Die vorliegende Erfindung ist auch für solche Kolben anwendbar, die gegenüber der zugeordneten Zylinderbohrung verkippbar sind, wobei der Dichteingriff zwischen Kolben und Zylinderbohrung nur über einen kurzen Bereich erfolgt, in welchem vorzugsweise ein Dichtring angeordnet ist.
  • Der vorliegende Kolben 30 ist hohlgebohrt, so dass sich der Arbeitsraum 15 in das Innere des Kolbens 30 erstreckt. Die vorliegende Erfindung ist auch für massive Kolben anwendbar, bei welchen sich die Bohrung 36 zur Versorgung des Druckraums 51 über die ganze Länge des Kolbens erstreckt.
  • 2 und 3 stellen grundsätzlich einen Längsschnitt des Kolbens 30 und des zugeordneten Gleitschuhs 66 dar. Damit die erste und die zweite Nut 33; 63 besser sichtbar sind, ist der Kugelkopf 37 ungeschnitten dargestellt. Die erste Nut 33 ist grobschematisch als punktierte Linie dargestellt, wobei die zweite Nut 63 als Strichlinie dargestellt ist. Die erste Nut 33 ist rotationsymmetrisch bezüglich der ersten Achse 31 ausgeführt, wobei sie an der Außenumfangsfläche des Kugelkopfes 37 angeordnet ist. Sie hat beispielsweise eine halbkreisförmige Querschnittsform. Abseits der ersten Nut 33 ist der Kugelkopf 37 vorzugsweise ideal kugelförmig ausgebildet, wobei er an seiner in Richtung der ersten Achse 31 weisenden Stirnseite mit einer Abflachung 38 versehen ist, mit welcher ein Druckraum 51 gebildet wird, in den die genannte Bohrung 36 einmündet. Damit liegt im Druckraum 51 der Druck im Arbeitsraum 15 des Kolbens 30 an, also zumindest zweitweise ein sehr hoher Druck bzw. ein Hochdruck.
  • Da vorliegend nur eine einzige erste Nut 33 vorgesehen ist, bildet diese gleichzeitig die äußerste erste Nut 34. Die äußerste erste Nut 34 ist definitionsgemäß diejenige erste Nut 33, welche an eine erste Dichtfläche 35 unmittelbar angrenzt. Die erste Dichtfläche 35 am Kugelkopf 37 und die zweite Dichtfläche 65 an der Kugelpfanne 60 liegen dichtend aneinander an. Druckfluid aus dem Druckraum 51 fließt über den entsprechenden Dichtspalt in das Innere der Axialkolbenmaschine ab, wobei im Inneren der Axialkolbenmaschine typischerweise ein niedriger Druck herrscht. Im Dichtspalt wird also der Hochdruck auf den Niederdruck abgebaut.
  • Insbesondere auf der in 3 linken Seite der äußersten ersten Nut 34 liegt demgegenüber der volle Hochdruck an. Hierfür ist die zweite Nut 63 an der Kugelpfanne 60 verantwortlich, welche bei genügend großem Neigungswinkel 53 die erste Nut 33 überdeckt 54, wobei sie gleichzeitig fluidisch an den Druckraum 51 angeschlossen ist. Namentlich bildet die zweite Nut 63 in der in 3 gezeigten Stellung einen Teil der Innenoberfläche des Druckraums 51. An dem in 3 mit Nr. 55 gekennzeichnete tragende Bereich liegt somit zu beiden Seiten der Hochdruck an, wobei die zweite Nut 63 bewirkt, dass sich der Hochdruck über den gesamten tragenden Bereich 55 ausbreitet. Die Fläche des tragenden Bereichs ist so ausgelegt, dass das entsprechende hydrostatische Druckfeld nahezu die gesamte Kraft abstützt, welche der Druck im Arbeitsraum 15 auf den Kolben 30 bewirkt. Die verbleibende Restkraft ist so ausgelegt, dass über den oben erläuterten Dichteingriff zwischen erster und zweiter Dichtfläche 35; 65 ein möglichst kleiner Fluidstrom abfließt, der jedoch sicher von Null verschieden ist.
  • Die Kugelpfanne 60 wird vorliegend von einem Gleitschuh 66 gebildet, welcher mit einer ebenen Stützfläche 67 an der Steuerfläche (Nr. 22 in 1) der Schrägscheibe anliegt. Der Gleitschuh 66 hat eine zweite Achse 61, welche senkrecht zur Stützfläche 67 ausgerichtet ist, wobei die Kugelpfanne 60 rotationsymmetrisch bezüglich der zweiten Achse 61 ausgebildet ist. Die zweite Achse 61 schneidet die erste Achse 31 in einem Schwenkmittelpunkt 52. Der Neigungswinkel 53 ist der dort gemessene Winkel zwischen der ersten und der zweiten Achse 31; 61, der definitionsgemäß Null ist, wenn die erste 31 mit der zweiten Achse 61 zusammenfällt. Die zweite Nut 63 ist auf der von der Zylindertrommel (Nr. 12 in 1) abgewandten bzw. auf der in 2 linken Seite der ersten Nut 33 angeordnet, wenn der Neigungswinkel 53 Null beträgt.
  • Die zweite Nut 63 an der Kugelpfanne 60 ist rotationssymmetrisch bezüglich der zweiten Achse 61 ausgebildet, wobei sie beispielsweise eine halbkreisförmige Querschnittsform hat. Die zweite Dichtfläche 65 grenzt unmittelbar an die äußerste zweite Nut 64 an, wobei sie auf der vom Druckraum 51 abgewandten Seite der äußersten zweiten Nut 64 angeordnet ist.
  • 4 zeigt ein Kugelgelenk 50' gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Neigungswinkel 53 zwischen erster und zweiter Achse Null beträgt.
  • 5 zeigt das Kugelgelenk 50' nach 4, wobei der Neigungswinkel 53 von Null verschieden ist. Die zweite Ausführungsform des Kugelgelenks 50' ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 2 und 3 verwiesen wird. In den 2 bis 5 sind gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
  • Bei der zweiten Ausführungsform des Kugelgelenks 50' sind am Kugelkopf 37 zwei erste Nuten 33 vorgesehen, die in Richtung der ersten Achse 31 voneinander beabstandet sind. Die erfindungsgemäße Rotationssymmetrie hat zur Folge, dass die beiden ersten Nuten 33 zueinander parallel verlaufen. Die äußerste erste Nut 34 ist diejenige erste Nut 33, welche maximal weit entfernt vom Druckraum 51 angeordnet ist, wobei dort die erste Dichtfläche 35 unmittelbar angrenzt und zwar auf der vom Druckraum 51 abgewandten Seite der äußersten ersten Nut 34.
  • An der Kugelpfanne 60 sind zwei zweite Nuten 63 vorgesehen, welche in Richtung der zweiten Achse 61 voneinander beabstandet sind. Diese verlaufen parallel zueinander. In der in 4 dargestellten Nullstellung verlaufen alle ersten und zweiten Nuten 33; 63 parallel zueinander, wobei keinerlei Überdeckung zwischen den genannten Nuten 33; 63 vorhanden ist. Entlang der ersten bzw. der deckungsgleichen zweiten Achse 31;
  • 61 betrachtet sind die ersten und die zweiten Nuten 31; 61 im Wechsel angeordnet. Diese Anordnung hat zur Folge, dass sich bei einem von Null verschiedenen Neigungswinkel 53 beispielsweise drei Überdeckungen 54 (siehe 5) zwischen den ersten und den zweiten Nuten 33; 63 ergeben können. Hierdurch kann noch besser gewährleistet werden, dass im gesamten tragenden Bereich 55 im Wesentlichen der Druck im Druckraum 51 anliegt.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Axialkolbenmaschine
    11
    Drehachse
    12
    Zylindertrommel
    13
    Gehäuse
    14
    Antriebswelle
    15
    Zylinderraum
    20
    Steuermittel
    21
    Schrägscheibe
    22
    Steuerfläche
    23
    Gleitschuh
    24
    Schwenkachse
    30
    Kolben
    31
    erste Achse
    32
    kreiszylindrische Umfangsfläche
    33
    erste Nut
    34
    äußerste erste Nut
    35
    erste Dichtfläche
    36
    Bohrung (für Druckversorgung)
    37
    Kugelkopf
    38
    Abflachung
    39
    Hauptkörper
    50
    Kugelgelenk (erste Ausführungsform)
    50'
    Kugelgelenk (zweite Ausführungsform)
    51
    Druckraum
    52
    Schwenkmittelpunkt
    53
    Neigungswinkel zwischen erster und zweiter Achse
    54
    Überdeckung zwischen erster und zweiter Nut
    55
    tragender Bereich
    60
    Kugelpfanne
    61
    zweite Achse
    63
    zweite Nut
    64
    äußerste zweite Nut
    65
    zweite Dichtfläche
    66
    Gleitschuh
    67
    Stützfläche
    70
    Stellzylinder
  • 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 102006019884 B4 [0002]

Claims (12)

  1. Axialkolbenmaschine (10) mit einer bezüglich einer Drehachse (11) drehbaren Zylindertrommel (12) und wenigstens einem, entlang einer jeweils zugeordneten ersten Achse (31) linearbeweglichen Kolben (30), wobei die Zylindertrommel (12) mit einer Antriebswelle (14) in Drehantriebsverbindung steht, wobei der wenigstens eine Kolben (30) jeweils mit einem Kugelgelenk (50; 50') versehen ist, wobei das Kugelgelenk (50; 50') einen Kugelkopf (37) umfasst, der am Kolben (30) angeordnet ist, wobei der Kugelkopf (37) in einer anpassten Kugelpfanne (60) aufgenommen ist, wobei eine zweite Achse (61) von einer Mittelachse der Kugelpfanne (60) definiert wird, wobei sich die erste und die zweite Achse (31; 61) in einem Schwenkmittelpunkt (52) des Kugelgelenks (50; 50') schneiden, wobei zwischen der Kugelpfanne (60) und dem Kugelkopf (37) ein Druckraum (51) angeordnet ist, welcher mit einem Hochdruck beaufschlagbar ist, wobei die erste Achse (31) durch den Druckraum (51) verläuft, wobei am Kugelkopf (37) wenigstens eine erste Nut (33) und eine erste Dichtfläche (35) angeordnet sind, wobei die wenigstens eine erste Nut (33) und und die erste Dichtfläche (35) rotationssymmetrisch bezüglich der ersten Achse (31) ausgebildet sind, wobei die erste Dichtfläche (35) unmittelbar an einer äußersten ersten Nut (34) angrenzt, wobei sie auf der vom Druckraum (51) abgewandten Seite der genannten äußersten ersten Nut (34) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kugelpfanne (60) wenigstens eine zweite Nut (63) und eine zweite Dichtfläche (65) angeordnet sind, wobei die wenigstens eine zweite Nut (63) und die zweite Dichtfläche (65) rotationssymmetrisch bezüglich der zweiten Achse (61) ausgebildet sind, wobei die zweite Dichtfläche (65) unmittelbar benachbart zu einer äußersten zweiten Nut (64) angeordnet ist, wobei die zweite Dichtfläche (65) auf der vom Druckraum (51) abgewandten Seite der äußersten zweiten Nut (64) angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Dichtfläche (35; 65) in jeder möglichen Stellung zwischen erster und zweiter Achse (31; 61) über den gesamten Umfang des Kugelkopfes (37) dichtend aneinander anliegen, so dass Druckfluid, welches vom Druckraum (51) her zugeführt wird, aus der wenigstens einen ersten Nut (33) und der wenigstens einen zweiten Nut (63) ausschließlich über diesen Dichteingriff entweichen kann.
  2. Axialkolbenmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei mehrere Kolben (30) in der Zylindertrommel (12) mit Abstand zur Drehachse aufgenommen sind, wobei die Kolben (30) über das Kugelgelenk (50; 50') mit einem Steuermittel (20) derart gekoppelt sind, dass eine Drehbewegung der Zylindertrommel (12) mit einer hin- und hergehenden Bewegung des betreffenden Kolbens (30) einhergeht.
  3. Axialkolbenmaschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die äußerste erste Nut (34) und die äußerste zweite Nut (64) voneinander beabstandet sind, wenn die erste und die zweite Achse (31; 61) zusammenfallen.
  4. Axialkolbenmaschine (10) nach Anspruch 3, wobei die äußerste erste Nut (34) auf der dem Druckraum (51) abgewandten Seite aller zweiten Nuten (64) angeordnet ist, wenn die erste und die zweite Achse (31; 61) zusammenfallen.
  5. Axialkolbenmaschine (10) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die äußerste erste Nut (34) und die äußerste zweite Nut (64) derart angeordnet sind, dass sie sich überdecken, wenn ein Neigungswinkel (53) zwischen der ersten und der zweiten Achse (31; 61) einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
  6. Axialkolbenmaschine (10) nach Anspruch 5, wobei ein Abschnitt zumindest einer zweiten Nut (63) den Druckraum (51) abschnittsweise begrenzt, wenn der Neigungswinkel (53) zwischen der ersten und der zweiten Achse (31; 61) den genannten Grenzwert überschreitet.
  7. Axialkolbenmaschine (10) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Axialkolbenmaschine (10) ein konstantes Verdrängungsvolumen hat, wobei der Neigungswinkel (53) zwischen der ersten und der zweiten Achse (31; 61) in jeder Drehstellung der Zylindertrommel (12) oberhalb des genannten Grenzwertes liegt.
  8. Axialkolbenmaschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mehrere erste und/oder mehrere zweite Nuten (33; 63) vorgesehen sind, wobei alle ersten und zweiten Nuten (33; 63) überdeckungsfrei nebeneinander angeordnet sind, wenn die erste und die zweite Achse (31; 61) zusammenfallen.
  9. Axialkolbenmaschine (10) nach Anspruch 8, wobei dann, wenn die erste und die zweite Achse (31; 61) zusammenfallen, entlang der ersten Achse (31) betrachtet die wenigstens eine erste und die wenigstens eine zweite Nut (31; 61) abwechselnd nebeneinander angeordnet sind.
  10. Axialkolbenmaschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das durch die äußerste erste Nut (34) definierte Druckfeld so groß bemessen ist, dass die auf das Kugelgelenk (50; 50') vom Kolben her einwirkende Kraft in Richtung der ersten Achse (31) zwischen 35% und 65% durch das Druckfeld hydrostatisch abgestützt wird.
  11. Axialkolbenmaschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kolben (30) einen einstückigen Hauptkörper (39) umfasst, welcher den Kugelkopf (37) bildet, wobei der Hauptkörper (39) an seiner Außenseite vollständig rotationssymmetrisch bezüglich der ersten Achse (31) ausgeführt ist.
  12. Axialkolbenmaschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kugelpfanne (60) vollständig rotationssymmetrisch bezüglich der zweiten Achse (61) ausgeführt ist.
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JP S 60 204 979 A (englische Übersetzung)
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