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Die Erfindung betrifft eine hydrostatische
Axialkolbenmaschine in Taumelscheibenbauweise, mit einer ersten
Gruppe von konzentrisch angeordneten Zylinderbohrungen und axial
dazu beabstandet einer zweiten Gruppe von Zylinderbohrungen, zwischen denen
eine schräg
zur Drehachse der Axialkolbenmaschine positionierte oder positionierbare,
mit einer Maschinenwelle verbundene Hubscheibe angeordnet ist, gegen
die in den Zylinderbohrungen längsbeweglich
geführte
Kolben abgestützt
sind, wobei jeder Kolben zur Verdrängung von Druckmittel oder
zur Beaufschlagung mit Druckmittel an beiden Enden des Kolbens vorgesehen
ist und aus zwei axial beabstandeten Kolbenabschnitten besteht,
die in gegenüberliegend
angeordneten Zylinderbohrungen eintauchen und durch einen Brückenabschnitt
miteinander verbunden sind, der in Wirkverbindung mit der Hubscheibe
steht.
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Eine gattungsgemäße Axialkolbenmaschine ist
in der
DE-PS 415 432 beschrieben.
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Bei dieser Axialkolbenmaschine steuert
für jede
Gruppe der Zylinderbohrungen jeweils ein auf der Maschinenwelle
gelagerter Steuerzapfen den Zufluß und Abfluß des Druckmittels zu den Zylinderbohrungen.
Hierbei ist eine "radiale" Steuerfläche am Umfang
des Steuerzapfens bzw. an einer den Steuerzapfen radial umgebenden
gehäusefesten
Fläche angeordnet.
Bei einer solchen Anordnung ist es fertigungstechnisch schwierig,
ein genau bemessenes Spiel zwischen dem Steuerzapfen und der damit
zusammen wirkenden Gegenfläche
einzuhalten, um die Leckverluste klein zu halten. Es sind daher
zusätzliche
Dichtungsmaßnahmen
erforderlich, z.B. Kolbenringe. Darüber hinaus kommt es nach längerem Betrieb
in der Regel zu einer verschleißbedingten
Vergrößerung des
Radialspiels und damit zu erhöhten Leckverlusten
und verringerter Maschinenleistung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine in Taumelscheibenbauweise
der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die bei kompakter
und fertigungstechnisch einfacher Bauweise hinsichtlich der Einhaltung
einer möglichst
gleichbleibend hohen Leistung verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß senkrecht
zur Drehachse der Maschinenwelle eine erste gehäusefeste Mündungsfläche angeordnet ist, in der
an die Zylinderbohrungen der ersten Gruppe angeschlossene Versorgungskanäle enden,
und parallel dazu beabstandet eine zweite gehäusefeste Mündungsfläche vorgesehen ist, in der
an die Zylinderbohrungen der zweiten Gruppe angeschlossene Versorgungskanäle enden,
wobei zu jeder Mündungsfläche eine
an der Maschinenwelle angeordnete, rotierende Steuerfläche vorgesehen ist,
in der Steuernieren zum periodischen Anschluß der Versorgungskanäle an Verbindungskanäle angeordnet
sind, die sich in der Maschinenwelle befinden.
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Durch diese Anordnung wird mit minimalem Aufwand
eine Steuerung geschaffen, die einerseits konstruktiv einfach aufgebaut
ist und andererseits bei Verschleiß selbstnachstellend wirkt.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine
weist daher auch nach längerer
Laufzeit der Maschine keine verschleißbedingte Erhöhung der
Leckverluste auf. Man erhält
zudem eine axiale Steuerfläche,
die fertigungstechnisch erheblich leichter beherrschbar ist als
eine radiale Steuerfläche.
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Um mit geringstem Aufwand eine Selbstnachstellung
der Steuerung zu erreichen, ist gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung
vorgesehen, daß in
den Mündungen
der Versorgungskanäle
in den Mündungsflächen jeweils
eine axial bewegliche Buchse vorgesehen ist, die in Richtung zur Steuerfläche durch
Federkraft und/oder den Druck des Druckmittels beaufschlagbar ist.
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Es ist zwar möglich, daß die Steuerflächen so
angeordnet sind, daß ein
direkter Kontakt zu den Mündungsflächen ensteht,
sofern jedoch jeweils zwischen der Mündungsfläche und der gegenüberliegenden
Steuerfläche
ein gehäusefester
Verteilerring mit Bohrungen angeordnet ist, die zu den Versorgungskanälen koaxial
sind, liegt die Steuerfläche nicht
direkt an den beweglichen Buchsen an, wodurch die Andruckkräfte besser
verteilt, ein gesicherter störungsfreier
Lauf der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine
erreicht und die Verschleißfestigkeit der
Steuerung erhöht
wird.
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Zweckmäßigerweise sind die Steuernieren jeweils über Kreuz
an einen der Verbindungskanäle angeschlossen,
die gegenüberliegend
einer gehäusefesten,
senkrecht zur Drehachse der Maschinenwelle angeordneten Anschlußfläche münden, in
der ein erster Anschlußkanal
und radial dazu beabstandet ein zweiter Anschlußkanal jeweils einem der Verbindungskanäle gegenüberliegend
angeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht auf einfache Weise den Zu-
und Abfluß des
Druckmittels.
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Im Hinblick auf eine möglichst
leckölfreie Versorgung
der in der Maschinenwelle angeordneten Verbindungskanäle, die
zu den Steuerflächen
führen, erweist
es sich als zweckmäßig, wenn
einer der Anschlußkanäle zentrisch
angeordnet ist und in dessen Mündung
eine axial bewegliche Buchse angeordnet ist, die in Richtung zur
Maschinenwelle durch Federkraft und/oder den Druck des Druckmittels
beaufschlagbar ist, und daß der
andere Anschlußkanal
exzentrisch angeordnet ist und im Mündungsbereich in der Anschlußfläche mit
einer Ringnut versehen ist, in der eine Ringbuchse angeordnet ist,
die in Richung zur Maschinenwelle durch Federkraft und/oder den Druck
des Druckmittels beaufschlagbar ist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten
der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten
Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 einen
Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine
und
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2 einen
Querschnitt durch die Axialkolbenmaschine.
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Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine in Taumelscheibenbauweise
weist ein Maschinengehäuse 1 und
eine drehbar darin gelagerte Maschinenwelle 2 auf, mit
der eine Hubscheibe 3 verbunden ist. Der Neigungswinkel
der Hubscheibe 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
gegenüber
einer zur Drehachse D der Maschinenwelle 2 senkrechten Ebene
unveränderlich.
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In dem Maschinengehäuse 1 ist
eine erste Gruppe von konzentrischen Zylinderbohrungen 4 angeordnet
und parallel dazu beabstandet eine zweite Gruppe von konzentrischen
Zylinderbohrungen 5.
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Die Hubscheibe 3 steht in
Wirkverbindung mit mehreren Kolben 6, von denen jeder einen
ersten Kolbenabschnitt 6a und einen axial dazu beabstandeten
zweiten Kolbenabschnitt 6b aufweist. Die beiden Kolbenabschnitte 6a und 6b sind
im Ausführungsbeispiel
koaxial zueinander und weisen denselben Durchmesser auf. Ein Brückenabschnitt 7 verbindet
die beiden Kolbenabschnitte 6a und 6b miteinander.
Die beiden Kolbenabschnitte 6a und 6b sind in gegenüberliegenden
Zylinderbohrungen 4 und 5 der ersten und der zweiten
Gruppe von Zylinderbohrungen längsbeweglich.
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Die Kolbenenden sind im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
je nach Einsatz der Maschine mit Druckmittel beaufschlagbar (Betrieb
als hydraulischer Motor) oder verdrängen Druckmittel (Betrieb als
Pumpe).
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Im Betrieb entsteht in bekannter
Weise eine eine zur Mittelachse des Kolbens 6 senkrechte
und zur Hubscheibe 3 tangentiale Relativgeschwindigkeit.
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In dem Brückenabschnitt 7 des
Kolbens 6 sind zwei als Kugelsegmente mit zueinander koaxialen
Mittelsenkrechten S1, S2 ausgebildete Stützkörper 8 und 9 angeordnet,
zwischen denen sich die Hubscheibe 3 befindet und die in
diesem Ausführungsbeispiel
eine gemeinsame umhüllende
Kugel aufweisen. Der Mittelpunkt M der Kugel liegt bevorzugt auf
der Mittelebene E der zwischen den Stützkörpern 8, 9 befindlichen
Hubscheibe 3. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Mittelpunkt
M der umhüllenden
Kugel auf der Mittelachse A des Kolbens 6 angeordnet.
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Durch die beschriebene Ausbildung
der Axialkolbenmaschine ist im Vergleich mit den bisher bekannten
Anordnungen ein sehr großer
Neigungswinkel der Hubscheibe 3 möglich, was eine beträchtliche Leistungssteigerung
ermöglicht.
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Um eine Rotation des Kolben 6 um
seine Mittelachse A zu verhindern, ist eine Sicherung gegen Verdrehung
um die Mittelachse A vorgesehen. Zu diesem Zweck sind die Brückenabschnitte 7 mit
in Umfangsrichtung wirksamen Führungsflächen 10 versehen,
die zur Anlage an korrespondierende Führungsflächen 10 der Brückenabschnitte 7 der
benachbarten Kolben 6 ausgebildet sind (siehe 2).
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Die Kolben stützen sich daher jeweils am
benachbarten Kolben ab. Dabei ergibt sich für die auf der einen Seite der
Hubscheibe angeordneten, mit Hochdruck beaufschlagten Kolbenabschnitte
eine Verdrehrichtung V1, die der Verdrehrichtung V2 der auf der
gegenüberliegenden
Seite der Hubscheibe um 180 Grad versetzt angeordneten, ebenfalls
mit Hochdruck beaufschlagten Kolbenabschnitte entgegengesetzt ist.
Die Verdrehkräfte
wirken daher gegeneinander und heben sich folglich auf.
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Die Verdrehsicherung hat darüber hinaus den
Vorteil, daß sich
zwischen den Brückenabschnitten
der zueinander benachbarten Kolben lediglich eine geringe Relativgeschwindigkeit
ergibt, so daß einerseits
Energieverluste minimiert werden und andererseits die Verdrehsicherung
eine große
Verschleißfestigkeit
aufweist.
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Die Führungsflächen 10 der Brückenabschnitte 7 sind – in Axialrichtung
der Axialkolbenmaschine gesehen – als Seitenbegrenzungen eines Kreissektors
geformt. Um genau definierte Krafteingriffstellen zu erhalten, sind
die Führungsflächen 10 lediglich
im radial äußeren Bereich
des Kreissektors wirksam. Im inneren Bereich des Kreissektors ist
ein keilförmiger
Freiraum 11 zwischen den Brückenabschnitten 7 gebildet,
dessen lichte Weite mit abnehmendem Radius kleiner wird. Diese Anordnung
bewirkt zudem, daß jeweils
die der Verdrehbewegung des Kolbens 6 um seine Mittelachse A entgegengerichtet
wirksame Kraft am größtmöglichen
Hebelarm angreift.
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Erfindungsgemäß ist senkrecht zur Drehachse
D der Maschinenwelle 2 eine erste gehäusefeste Mündungsfläche 12 angeordnet
ist, in der an die Zylinderbohrungen 4 der ersten Gruppe
angeschlossene Versorgungskanäle 13 enden.
Parallel beabstandet zur ersten Mündungsfläche 12 ist eine zweite
gehäusefeste
Mündungsfläche 14,
in der an die Zylinderbohrungen 5 der zweiten Gruppe angeschlossene Versorgungskanäle 15 enden.
Zu jeder Mündungsfläche 12, 14 ist
eine an der Maschinenwelle 2 angeordnete, rotierende Steuerfläche 16, 17 vorgesehen.
In der Steuerfläche 16 sind
Steuernieren 16a, 16b zur periodischen Versorgung
der Zylinderbohrungen 4 mit Druckmittel angeordnet. Analog
dazu sind in der Steuerfläche 17 Steuernieren 17a, 17b zur
periodischen Versorgung der Zylinderbohrungen 5 mit Druckmittel
angeordnet. Die Steuernieren 16a, 16b, 17a und 17b sind
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
direkt in die Maschinenwelle 2 eingearbeitet.
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Zwischen der Mündungsfläche 12 und der Steuerfläche 16 ist
zur besseren Kräfteverteilung
und Erhöhung
der Verschleißfestigkeit
ein gehäusefester Verteilerring 18 angeordnet,
der mit Bohrungen 18a versehen ist, die zu den Versorgungskanälen 13 koaxial sind.
Analog dazu ist zwischen der Mündungsfläche 14 und
der Steuerfläche 17 ein
gehäusefester Verteilerring 19 angeordnet,
der mit Bohrungen 19a versehen ist, die zu den Versorgungskanälen 15 koaxial
sind.
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Die Steuernieren 16a und 17b sind über Kreuz
an einen Verbindungskanal 20 und die Steuernieren 16b und 17a über Kreuz
an einen Verbindungskanal 21 angeschlossen. Die Verbindungskanäle 20, 21 münden gegenüberliegend
einer gehäusefesten,
senkrecht zur Drehachse D der Maschinenwelle 2 angeordneten
Anschlußfläche 22.
In der Anschlußfläche 22 sind
ein erster Anschlußkanal 23 und radial
dazu beabstandet ein zweiter Anschlußkanal 24 jeweils
einem der Verbindungskanäle 20, 21 gegenüberliegend
angeordnet.
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Um trotz der fertigungstechnisch
bedingten Toleranzen die Leckverluste gering zu halten und darüber hinaus
eine Selbstnachstellung der Steuerung zu bewirken, die eine verschleißbedingte
Erhöhung
der Leckverluste verhindert, ist in den Mündungen der Versorgungskanäle 13 und 15 jeweils
eine axial bewegliche, napfförmige
Buchse 25 vorgesehen, die in Richtung zur Steuerfläche durch
Federkraft und dem Druck des Druckmittels beaufschlagt ist. Die
Buchse 25 liegt daher stets am Verteilerring 18 bzw.
19 an und erzielt somit eine Dichtwirkung mit Selbstnachstellung.
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Darüber hinaus ist in der Mündung des
zentrisch angeordneten, zweiten Anschlußkanals 24 in der
Anschlußfläche 22 eine
axial bewegliche Buchse 26 angeordnet, die in Richtung
zur Maschinenwelle 2 durch Federkraft und den Druck des
Druckmittels beaufschlagt ist. Da der erste Anschlußkanal 23 sowie der
Verbindungskanal 21 exzentrisch angeordnet sind, ist der
erste Anschlußkanal
23 im Mündungsbereich
in der Anschlußfläche 22 mit
einer Ringnut 27 versehen. Zur Abdichtung ist in der Ringnut 27 eine Ringbuchse 28 angeordnet,
die in Richung zur Maschinenwelle 2 durch Federkraft und
den Druck des Druckmittels beaufschlagt ist.