DE19649195C1 - Axialkolbenmaschine mit Lagerspülung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine in Schwenkschlittenbauweise mit einer internen Lagerspülung.

Die Erfindung geht aus von einer Axialkolbenmaschine wie sie z. B. aus der DE 42 15 869 C1 bekannt ist. Diese Druckschrift offenbart eine Axialkolbenmaschine in Schwenkschlittenbauweise. Die bekannte Axialkolbenmaschine umfaßt eine schwenkbare Zylindertrommel, und eine in einer Triebwellenlagerung gelagerte Triebwelle. Die Triebwelle ist mit einem Triebwellenflansch verbunden, in welchem in Zylinderbohrungen der Zylindertrommel bewegliche Kolben angelenkt sind und an welchem sich die Zylindertrommel über einen Mittelzapfen abstützt. Ferner ist zwischen der Zylindertrommel und einer stirnseitigen Abschlußplatte ein linsenförmiger Steuerspiegelkörper vorgesehen, der Steuernieren zur zyklischen Verbindung der Zylinderbohrungen mit den Arbeitsleitungen aufweist. Zum Verschwenken der Zylindertrommel mitsamt dem Steuerspiegelkörper ist eine bei der DE 42 15 869 C1 im einzelnen nicht dargestellte Stelleinrichtung vorgesehen. Um die Triebwellenlagerung mit Spülmittel zu versorgen, ist in dem Mittelzapfen und in der Triebwelle ein Spülkanal vorgesehen. Das aufgrund der Lagerspülung aus der Triebwellenlagerung ablaufende Lecköl wird durch ein an dem Triebwellenflansch vorgesehenes Schaufelrad in Richtung auf eine Gehäuseöffnung abgefördert.

Aus der DE 36 38 890 C2 ist es bekannt, eine Axialkolbenmaschine in Schiefachsenbauweise mit konstantem, nicht verstellbarem Verdrängungsvolumen mit einem Spülmittelkanal zu versehen, welcher sich durch den Mittelzapfen und die Triebwelle erstreckt. Das Spülmittel wird mittels einer druckabhängig verschiebbaren Ventilnadel aus der Niederdruck führenden Steuerniere des Steuerteils entnommen.

Diese konstruktive Lösung läßt sich jedoch nicht bei Axialkolbenmaschinen in Schwenkschlittenbauweise mit zur Veränderung des Verdrängungsvolumens verschwenkbarer Zylindertrommel einsetzen, ohne daß sich in der Praxis nicht zu überwindende Probleme ergeben. Insbesondere hat sich gezeigt, daß es zu Funktionsstörungen der Ventilnadel kommt, wenn der Steuerspiegelkörper auch die Anschlagmittel aufschlägt, die jeweils das minimale und maximale Verdrängungsvolumen festlegen. Durch dabei auftretende Stoßbelastungen verklemmt sich die Ventilnadel und es kann zu Rissen in dem Steuerspiegelkörper kommen. Desweiteren hat sich die aus der DE 36 38 890 C2 bekannte Lösung mit integrierter Ventilnadel auch deshalb nicht bewährt, weil die für die Aufnahme der Spülnadel notwendigen Bohrungen und Ausnehmungen zu einer Abschwächung des Steuerspiegelkörpers führen und die Speisedruckabsicherung für das Spülmittel wegen der Rotation und der Schwenkbewegung der Zylindertrommel und des Steuerspiegelkörpers nicht konstant ist. Ferner ist nachteilig, daß die Speisedruckeinstellung für das Spulmittel nicht von außen eingestellt werden kann, da das Speisedruckventil nicht von außen zugänglich ist, und das in dem Steuerspiegelkörper integrierte Spülventil nenngrößenabhängig ist, da der Abstand der Steuernieren für jede Nenngröße der Axialkolbenmaschinen verschieden ist. Auch hat sich gezeigt, daß die von dem in dem Steuerspiegelkörper integrierten Spülventil in den Spülkanal eingeleitete Spülmittelmenge für manche Anwendungen nicht ausreichend ist.

Aus den vorstehend genannten Gründen hat sich die aus der DE 36 38 890 C2 für Axialkolbenmaschinen mit konstantem Verdrängungsvolumen bekannte Lösung bei Axialkolbenmaschinen mit variablem Verdrängungsvolumen in Schwenkschlittenbauweise in der Praxis nicht bewährt.

Aus der DE 31 25 264 C2 geht eine Schrägachsen-Axialkolbenmaschine mit einer Mitnahmeplatte für die Zylindertrommel hervor. Die Schwenkung der Zylindertrommel um eine Schwenkachse ist bei dieser Axialkolbenmaschine mittels einer Schwenkstange, an welcher ein Verstellmechanismus angreift sowie einen Stellzapfen, der die Schwenkkraft auf einen Steuerspiegelkörper überträgt, realisiert. Eine Spülmittelversorgung der Triebwellenlagerung ist bei der in dieser Druckschrift offenbarten Axialkolbenmaschine nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine Axialkolbenmaschine in Schwenkschlittenbauweise eine geeignete Spülmittelversorgung zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Spülmittelkanal für die Spülmittelversorgung der Triebwellenlagerung und ggfs. zusätzlich für die Gehäusespülung in einfacher Weise durch den Stellzapfen und den Steuerspiegelkörper hindurch bis an den Mittelzapfen geführt werden kann. Das Spül- und Speisedruckventil kann dann außerhalb des Steuerspiegelkörpers angeordnet sein, was die Konstruktion des Steuerspiegelkörpers wesentlich vereinfacht, so daß die mechanische Festigkeit des Steuerspiegelkörpers durch die für die Ausbildung des Spülkanals erforderlichen Maßnahmen nicht geschwächt wird. Zudem bietet sich der Vorteil, daß ein extern vorsehbares Spül- und Speisedruckventil von außen einstellbar ist und die in den Spülmittelkanal eingeleitete Spülmittelmenge an den tatsächlichen Bedarf in einfacher Weise angepaßt werden kann.

Die Ansprüche 2 bis 8 beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die Zentralbohrung des Steuerspiegelkörpers zur Aufnahme des Stellzapfens kann entsprechend Anspruch 2 gleichzeitig Teil des Spülmittelkanals sein, so daß an dem Steuerspiegelkörper zur Ausbildung des Spülmittelkanals keine konstruktiven Veränderungen notwendig sind. In dem Stellzapfen kann entsprechend Anspruch 3 eine Bohrung ausgebildet sein, die in diesem Bereich den Spülmittelkanal bildet und in die Zentralbohrung des Steuerspiegelkörpers ausmündet. Die einzig notwendige Modifikation des Stellzapfens für den Spülmittelkanal ist dabei die Ausbildung dieser Bohrung. Die Bohrung kann mit einem derart geringen Durchmesser ausgebildet werden, daß die mechanische Festigkeit des Stellzapfens durch diese Maßnahme unwesentlich, insbesondere um weniger als 1%, geschwächt wird.

Die Stelleinrichtung kann entsprechend Anspruch 4 einen hydraulisch betätigbaren Stellkolben aufweisen, in welchem eine Querbohrung ausgebildet ist, um den Steilzapfen aufzunehmen. Der Stellkolben kann entsprechend Anspruch 5 in einer in einer Abschlußplatte ausgebildeten Längsbohrung geführt sein, die mit einer Längsrille versehen ist, in die die Bohrung des Stellzapfens entweder unmittelbar oder mittelbar über die Querbohrung des Stellkolbens ausmündet. Die Längsrille gewährleistet dabei eine Spülmittelversorgung in jeder Stellung des Stellkolbens und des in diesen eingesetzten Stellzapfens. Unabhängig von der Schwenkposition der Zylindertrommel, des Steuerspiegelkörpers und des in den Stellkolben eingesetzten Stellzapfens ist dabei eine Verbindung der Bohrung des Stellzapfens mit der in der Abschlußplatte vorgesehenen Längsrille sichergestellt. Die Längsrille kann entsprechend Anspruch 6 mit einer Zufuhrleitung für das Spülmittel verbunden sein. Das Spül- und Speisedruckventil zur Einleitung des Spülmittels in den Spülmittelkanal kann an der Ausmündung der Zuführleitung extern an der Abschlußplatte montiert sein. Das Spül- und Speisedruckventil ist dabei besonders gut von außen zugänglich und einstellbar.

Entsprechend Anspruch 8 kann der erfindungsgemaße Spülmittelkanal neben einer Spülmittelversorgung der Triebwellenlagerung gleichzeitig auch einer Gehäusespülung dienen. Dadurch ergibt sich eine besonders günstige Wärmebilanz der Axialkolbenmaschine, da durch das Spülmittel die Verlustwärme der Axialkolbenmaschine mit abgeführt wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine; und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Axialkolbenmaschine in Schwenkschlittenbauweise in einem axialen Längsschnitt.

In einem Gehäuse 2 der Axialkolbenmaschine 1 ist eine Triebwelle 3 über zwei Wälzlager 4 und 5 drehbar gelagert. An die Triebwelle 3 ist ein Triebwellenflansch 6 im Ausführungsbeispiel einstückig angeformt. In dem Gehäuseinnenraum 7 ist eine Zylindertrommel 8 um eine Schwenkachse senkrecht zur Zeichenebene schwenkbar angeordnet. In der Zylindertrommel 8 sind mehrere auf einem Teilkreis mit gleichem Abstand angeordnete Zylinderbohrungen 9, 10 vorgesehen. In den Zylinderbohrungen 9, 10 sind Kolben 11, 12 verschiebbar geführt, die außerhalb der Zylindertrommel 8 zu Kugelköpfen 13, 14 ausgeformt sind. Die Kugelköpfe 13, 14 der Kolben 11, 12 sind in sphärischen Lagern 15 des Triebwellenflansches 6 angelenkt.

Die Zylindertrommel 8 ist an dem Triebwellenflansch 6 über einen Mittelzapfen 16 drehbar und verschwenkbar gelagert. Zwischen einer Abschlußplatte 17 und der Zylindertrommel 8 ist an der dem Triebwellenflansch 6 abgewandten Seite der Zylindertrommel 8 ein im Ausführungsbeispiel linsenförmig ausgebildeter Steuerspiegelkörper 18 angeordnet. Die Zylindertrommel 8 ist über eine in dem Mittelzapfen 16 vorgesehene Feder 19 gegen den Steuerspiegelkörper 18 bzw. die Abschlußplatte 17 vorgespannt. Der Mittelzapfen 16 weist ebenfalls einen Kugelkopf 20 auf, der in einem weiteren sphärischen Lager 21 des Triebwellenflansches 6 drehbar und schwenkbar gelagert ist.

Beim Verschwenken der in Fig. 1 in maximal ausgeschwenkter Position dargestellten Zylindertrommel 8 dient der Steuerspiegelkörper 18 als Schwenkschlitten. Eine gegenüber der Zylindertrommel 8 gelegene teilzylinderförmige oder sphärische Begrenzungsfläche 22 des Steuerspiegelkörpers 18 gleitet beim Verstellen der Zylindertrommel 8 an einer entsprechend ausgeformten Gleitfläche 23 der Abschlußplatte 17 entlang. Dabei dient die Stellschraube 24 der Einstellung des minimalen Verdrängungsvolumens der Axialkolbenmaschine 1.

Der Steuerspiegelkörper 18 weist eine Zentralbohrung 24 auf, in welche ein Stellzapfen 25 so eingesetzt ist, daß der Stellzapfen 25 zum Ausgleich der Schwenkbewegung des Steuerspiegelkörpers 18 in dessen Zentralbohrung 24 schwenkbar und axial verschiebbar ist.

Zur hydraulischen Verstellung des Schwenkwinkels der Zylindertrommel 8 ist eine allgemein mit dem Bezugszeichen 26 versehene Stelleinrichtung vorgesehen, die einen in einer Längsbohrung 27 der Abschlußplatte 17 verschiebbaren Stellkolben 28 umfaßt. Der Stellzapfen 25 ist in eine Querbohrung 29 des Stellkolbens 28 eingesetzt. Der Stellkolben 28 ist über eine an einem Anschluß 30 anschließbare Stelldruckleitung mit einem Stelldruck so beaufschlagbar, daß der Stellkolben 28 gegen eine Rückstellfeder 31 verschiebbar ist. Dabei wird die Axialkolbenmaschine 1 in Richtung auf kleineres Verdrängungsvolumen zurückgeschwenkt.

Erfindungsgemäß ist die Axialkolbenmaschine 1 mit einem Spülmittelkanal zur Spülmittelversorgung der Triebwellenlagerung 4, 5 versehen. Der Spülmittelkanal umfaßt eine in der Abschlußplatte 17 vorgesehene Zuführleitung 40, an welcher ein Spül- und Speisedruckventil 41 angeschlossen ist. Das Spül- und Speisedruckventil 41 ist extern an der Abschlußplatte 17 angeordnet und zur Einstellung des Spülmitteldrucks und der Spülmittelmenge daher von außen leicht zugänglich. Die Zuführleitung 40 mündet in eine Längsrille 42, die peripher an der Längsbohrung 27 vorgesehen ist. Weiterhin ist in dem Stellzapfen 25 eine Bohrung 43 vorgesehen, die auf der dem Steuerspiegelkörper 18 abgelegenen Seite entweder unmittelbar in die Längsrille 42 ausmündet oder, wie im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, mittelbar über die Querbohrung 29 in die Längsrille 42 ausmündet. Die Länge der Längsrille 42 ist so bemessen, daß in jeder Schwenkstellung der Zylindertrommel 8 eine Verbindung zwischen der Bohrung 43 des Stellzapfens 25 und der Längsrille 42 sichergestellt ist.

Zur besseren Verdeutlichung der Spülmittelkanalführung in diesem Bereich ist in Fig. 2 ein Schnitt entlang der Linie A-A dargestellt. Gezeigt ist ein Querschnitt der Abschlußplatte 17 und der in der Abschlußplatte 17 zur Führung des Stellkolbens 28 vorgesehenen Längsbohrung 27. Erkennbar ist ferner der nur ausschnittsweise dargestellte, in die Querbohrung 29 des Stellkolbens 28 eingesetzte Stellzapfen 25. Wie bereits beschrieben, weist der Stellzapfen 25 eine axiale Bohrung 43 auf, die Teil des erfindungsgemäßen Spülmittelkanals ist. Die Zuführleitung 40 ist, wie ebenfalls aus der Fig. 2 zu erkennen, mit der peripher an der Längsbohrung 27 vorgesehenen Längsrille 42 verbunden. Die Bohrung 43 des Stellzapfens 25 mündet mittelbar über die in dem Bereich 44 durch den Stellzapfen 25 nicht ausgefüllte Querbohrung 29 des Stellkolbens 28 in die Längsrille 42 aus. Es ist jedoch auch möglich, daß die Bohrung 43 des Stellzapfens 25 in die Längsrille 42 unmittelbar ausmündet, wenn der Stellzapfen 25 die Querbohrung 29 vollständig ausfüllt.

Durch die in dem Stellzapfen 25 vorgesehene Bohrung 43 wird die mechanische Festigkeit des Stellzapfens 25 nur unwesentlich beeinträchtigt. Der Durchmesser der Bohrung 43 kann derart gering bemessen werden, daß sich eine Verringerung der mechanischen Festigkeit von weniger als 1% ergibt. Auch die mechanische Festigkeit des Steuerspiegelkörpers 18 wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht beeinflußt, da die erfindungsgemaße Lösung keine konstruktive Änderung des Steuerspiegelkörpers 18 notwendig macht.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen, verläuft der Spülmittelkanal im weiteren durch die Zentralbohrung 24 des Steuerspiegelkörpers 18. Dabei ist hervorzuheben, daß die ohnehin vorhandene Zentralbohrung 24 des Steuerspiegelkörpers 18 ohne weitere Modifikation auch die Aufgabe der Zuleitung des Spülmittels übernimmt. Der Spülmittelkanal verläuft im weiteren durch eine Axialbohrung 44 in der Zylindertrommel 8 und eine Bohrung 45 in dem Federteller 46, um in den Federraum 47 des Mittelzapfens 16 einzumünden. In dem Mittelzapfen 16 verläuft daran anschließend eine Zentralbohrung 48 von dem Federraum 47 bis zu dem sphärischen Lager 21. In der Triebwelle 3 sind weitere Verbindungskanäle 49, 50 und 51 vorgesehen, die unmittelbar im Bereich der Wälzlager 4, 5 ausmünden. An dem sphärischen Lager 21 sind sowohl die Zentralbohrung 48 des Mittelzapfens 16 als auch die Einmündung des Verbindungskanals 49 mit trompetenförmigen Erweiterungen versehen, um sicherzustellen, daß in jeder Verschwenkposition der Zylindertrommel 8 ein Spülmittelfluß ermöglicht wird.

Nach Durchströmen der Triebwellenlagerung 4, 5 strömt das Spülmittel in den Gehäuseinnenraum 7 ein, um diesen über die Gehäuseöffnung 52 als Leckfluid zu verlassen. Dadurch wird gleichzeitig eine Gehäusespülung gewährleistet, die u. a. der Wärmeabführung der Verlustwärme dient. Auf diese Weise wird die Wärmebilanz der Axialkolbenmaschine 1 verbessert.

Der Spülmittelfluß ist zur besseren Veranschaulichung der Erfindung durch die in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile dargestellt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel begrenzt. Insbesondere könnte der Spülmittelzufluß zu dem Stellzapfen 25 auch in anderer Weise, z. B. über den Stellkolben 28, erfolgen.

Claims (8)

1. Axialkolbenmaschine (1) in Schwenkschlittenbauweise mit einer schwenkbaren Zylindertrommel (8),
einer in einer Triebwellenlagerung (4, 5) gelagerten Triebwelle (3), die mit einem Triebwellenflansch (6) verbunden ist, an welchem in Zylinderbohrungen (9, 10) der Zylindertrommel (8) bewegliche Kolben (11, 12) angelenkt sind und an welchem sich die Zylindertrommel (8) über einen Mittelzapfen (16) abstützt,
einem Steuerspiegelkörper (18) mit Steuernieren, um die Zylinderbohrungen (9, 10) zyklisch mit einer Hoch- und einer Niederdruckleitung zu verbinden, und einer Stelleinrichtung (26), durch deren Betätigung die Zylindertrommel (8) mitsamt dem Steuerspiegelkörper (18) verschwenkbar ist,
wobei die Stelleinrichtung (26) über einen Stellzapfen (25) mit dem Steuerspiegelkörper (18) verbunden ist
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mittelzapfen (16) und in der Triebwelle (3) ein Spülmittelkanal (24, 43, 45, 47 bis 51) zur Spülmittelversorgung der Triebwellenlagerung (4, 5) vorgesehen ist, der durch den Stellzapfen (25) und den Steuerspiegelkörper (18) hindurch bis zu dem Mittelzapfen (16) geführt ist.

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerspiegelkörper (18) eine Zentralbohrung (24) aufweist, in welcher der Stellzapfen (25) geführt ist und die Teil des Spülmittelkanals ist.

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stellzapfen (25) eine Bohrung (43) ausgebildet ist, die Teil des Spülmittelkanals ist und die in die Zentralbohrung (24) des Steuerspiegelkörpers (18) ausmündet.

4. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (26) einen hydraulisch betätigbaren Stellkolben (28) umfaßt, der eine Querbohrung (29) aufweist, in welche der Stellzapfen (25) eingesetzt ist.

5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (28) in einer Abschlußplatte (17) ausgebildeten Längsbohrung (27) geführt ist, die mit zumindest einer Längsrille (42) versehen ist, in die die Bohrung (43) des Stellzapfens (25) unmittelbar oder mittelbar über die Querbohrung (29) des Stellkolbens (28) ausmündet.

6. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abschlußplatte (17) eine Zuführleitung (40) ausgebildet ist, um das Spülmittel der Längsrille (42) zuzuführen.

7. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (40) an ein Spül- und Speisedruckventil (41) angeschlossen ist.

8. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Spülmittelkanal (40-43, 24, 44, 45, 47-51) gleichzeitig eine Gehäusespülung erfolgt und das Spülmittel über eine Gehäuseöffnung (52) aus dem Gehäuse (2) der Axialkolbenmaschine (1) austritt.