DE19807443A1 - Axialkolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei herkömmlichen Axialkolbenmaschinen der eingangs genannten Art, wie sie z. B. in der DE 37 14 888 A1 beschrieben sind, ist ein mit einem durch Steuerdruck beaufschlagbarer Stellzylinder-Stellkolben-Aggregatvorgesehen, dessen verschieb­ bares Teil mit dem Stellglied der Axialkolbenmaschine verbunden ist. Das Stellzy­ linder-Stellkolben-Aggregat ist ringförmig gestaltet und um die Zylindertrommel herum angeordnet. Der Stellzylinder besteht hierbei aus einem Ringraum, in dem eine einseitig federbelastete und einseitig mittels Druckmedium beaufschlagbare Buchse verstellbar ist und mit einer Wiege mit Schrägscheibe zusammenarbeitet. Wird der Ringraum mit Druckmedium beaufschlagt, dann bewegt sich die Buchse entgegen der Wirkung der Feder und versetzt die Wiege samt Schrägscheibe von ihrer wirksamen in ihre unwirksame Betriebsstellung, und zwar unabhängig von der momentanen Leistung der Antriebseinheit. Dies hat zur Folge, daß die Axial­ kolbenmaschine nicht unbedingt und nicht immer in ihrem optimalen Arbeitsbereich arbeitet und somit nicht den optimalen Wirkungsgrad erreicht.

Ausgehend von dem obigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Man erkennt, daß die Erfindung jedenfalls dann verwirklicht ist, wenn es sich um eine Axialkolbenmaschine handelt, deren Wirkungsgrad mit einer Steuerungsein­ richtung optimiert wird, indem die Neigung der Schrägscheibe auf die momentane Leistung der Antriebseinrichtung eingestellt wird. Diese Einstellung erfolgt vorzugs­ weise automatisch.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß die Verstellvorrichtung mindestens einen durch Steuerdruck beaufschlagbaren und mit der Schrägscheibe zusammenarbeitenden Stellzylinder mit Stellkolben aufweist, der vorzugsweise mit mindestens einem in Achsrichtung des Stellzylinders wirkenden Federkörper zu­ sammenarbeitet. Im Rahmen dieses Erfindungsgedankens ist es zweckmäßig, wenn in wirksamer Stellung der Schrägscheibe mindestens ein Federkörper komprimiert ist. Ferner sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Stellkolben als ein nach innen zu offener Hohlzylinder ausgebildet ist, dessen geschlossene Stirnseite mit dem Federkörper in Druckverbindung steht. Der Stellkolben kann hierbei eine koaxiale und nach innen zu gerichtete Stange mit einem auf der Stange verstellbaren hohlzylindrischen Hilfskolben tragen, an dessen freiem Ende ein Flansch angeordnet ist; wobei zwischen der Stirnseite und dem Flansch der Federkörper angeordnet ist, der bestrebt ist, den Flansch von der Stirnseite wegzudrücken. Auf diese Weise erhält man einen Stellzylinder-Stell­ kolben-Aggregat mit maximalen Hubbewegungen und minimalen Abmessungen.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Hilfskolben in Form einer beidseitig offenen Hülse ausgebildet ist, die den Federkörper trägt. Dabei kann vorgesehen sein, daß das freie Ende der im Quer­ schnitt kreisrunden Stange einen im Durchmesser größeren Bund trägt, daß das andere freie Ende des Hilfskolbens in einen Ring mit verringertem Innen­ durchmesser ausläuft und daß zwischen dem Flansch und der Stirnseite der Federkörper angeordnet ist. Der Durchmesser der Stange entspricht in etwa dem Innendurchmesser des Ringes.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß der Bund im Querschnitt kreisrund ist, einen Außendurchmesser aufweist, der dem Innendurchmesser des Hilfskolbens entspricht, und daß die freie Stirnseite des Bundes in der Ebenen des offenen Endes des Hohlzylinders liegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß im eingefahrenen Stellkolben die Federkörper innerhalb des Stellkolbens angeordnet sind, während die Federkörper in maximal ausgefahrener Position des Stellkolbens mit Abstand zur Stirnseite des Stellzylinders angeordnet sein können. Hierbei kann vorgesehen sein, daß der Flansch in seiner einen Betriebsstellung außerhalb des Stellkolbens angeordnet ist, während er in seiner anderen Betriebsstellung mit der offenen Stirnseite des Stellkolbens zusammenfällt.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erindung sieht vor, daß mindestens zwei, vorzugsweise drei, vier, fünf oder mehrere Stellzylinder vorge­ sehen sind, die in bezug auf die Drehachse der Antriebseinrichtung etwa symmetrisch angeordnet sind.

In Rahmen dieses Erfindungsgedankens ist es besonders zweckmäßig, wenn der Federkörper aus einer oder mehreren Spiralfedern besteht, die unterschiedliche Kennlinien aufweisen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Teil einer Axialkolbenmaschine im Querschnitt,

Fig. 2 eine Wiege im axialer Draufsicht und

Fig. 3 den mit III bezeichneten Teil nach Fig. 1 vergrößert dargestellt.

In Fig. 1 ist ein Teil einer Axialkolbenmaschine dargestellt, deren Kolben 8 Kugelköpfe aufweisen, auf die jeweils ein Gleitschuh 6 aufgepreßt ist, der an der Schiefscheibe/Schrägscheibe 12 mit einstellbarem Schwenkwinkel gleitet. Die hohe Flächenpressung sowie die hohe Gleitgeschwindigkeit erfordern eine besonders gut durchgebildete Schmierung an den Gleitschuhen 6. Hierzu wird über Düsen und die hohlgeborten Kolben aus dem Druckraum Schmierdrucköl entnommen. Der Gleit­ schuh 6 ist so ausgestaltet, daß der Schmierdruck auch die Kraft herabsetzt, mit welcher der Kolben 8 auf die Schiefscheibe 12 gedrückt wird. Jeder Kolben 8 beschreibt durch die Schieflage der Kolbenlaufbahn einen Saughub und einen Druckhub. Die Zylindertrommel 16 mit den Kolben 8 wird durch die mit ihr fest verbundene Antriebswelle 14 in Drehung versetzt. Durch eine Niederhalterplatte werden die Gleitschuhe 6 auch im Saughub an der Schiefscheibe 12 gehalten, so daß sie als selbstsaugend gelten.

Im einzelnen ist zu erkennen, daß die Axialkolbenmaschine mit einer Antriebs­ einrichtung 14 sowie einer Verstellvorrichtung 10, die im vorliegenden Fall aus vier Stellzylinder-Stellkolben-Aggregaten besteht, für die Schrägscheibe 12 vorgesehen ist. Es ist eine Steuerungseinrichtung zur Abstimmung der Kennlinie der Antriebs­ einrichtung 14 auf die Kennlinie der Verstellvorrichtung 10 vorgesehen, die im wesentlichen aus den vier Verstellvorrichtungen mit einstellbarem Arbeitsdruck besteht. Mit der Steuereinrichtung wird ein optimaler Zusammenhang zwischen dem Leistungsdiagramm (Kennlinie) der Antriebseinrichtung und dem Leistungs­ diagram (Kennlinie)der Steuerungseinrichtung hergestellt. Die Verstellvorrichtung 10 besteht aus vier durch Steuerdruck beaufschlagbaren und mit der Schräg­ scheibe 12 zusammenarbeitenden Stellzylindern 24 mit Stellkolben 26. Die Stell­ zylinder 24 arbeiten mit einem oder mehreren in Achsrichtung der Stellzylinder 24 wirkenden Federkörpern 28, 29 zusammen, wobei in wirksamer Stellung der Schrägscheibe 12 mindestens ein Federkörper 28 komprimiert ist. Der Stellkolben 26 ist als ein nach innen zu offener Hohlzylinder ausgebildet, dessen geschlossene Stirnseite 30 mit dem Federkörper 28, 29 in Druckverbindung steht. Das als Stößel 9 ausgebildete Ende des Stellkolbens 26 stützt sich an einer Wiege 18 ab, die hierfür Rollen 7 aufweist, um die auftretende Reibung zu minimieren. Der jeweilige Stellkolben 26 trägt eine koaxiale und nach innen zu gerichtete Stange 32 mit einem auf der Stange 32 verstellbaren hohlzylindrischen Hilfskolben 34, an dessen freiem Ende ein Flansch 36 angeordnet ist. Zwischen der Stirnseite und dem Flansch 36 ist der Federkörper 28, 29 angeordnet, der bestrebt ist, den Flansch 36 von der Stirnseite 30 wegzudrücken. Der Hilfskolben 34 ist in Form einer beidseitig offenen Hülse ausgebildet. Das freie Ende der im Querschnitt kreisrunden Stange 32 trägt einen im Durchmesser größeren Bund 38. Das andere freie Ende 40 des Hilfskolbens 34 läuft in einen Ring 42 mit verringertem Innendurchmesser aus. Zwischen dem Flansch 36 und der Stirnseite 30 ist der Federkörper 28, 29 angeordnet. Man erkennt, daß der Durchmesser der Stange 32 in etwa dem Innen­ durchmesser des Ringes 42 entspricht. Ferner ist zu erkennen, daß der Bund 38 im Querschnitt kreisrund ist und einen Außendurchmesser aufweist, der dem Innendurchmesser des Hilfskolbens 34 entspricht. Die freie Stirnseite des Bundes 38 liegt in der Ebene des offenen Endes des Hohlzylinders. Der Flansch 36 ist in seiner einen Betriebsstellung (Fig. 3) außerhalb des Stellkolbens 26 angeordnet, während er in seiner anderen Betriebsstellung mit der offenen Stirnseite 44 des Stellkolbens 26 zusammenfällt. Die Fig. 1 und 2 lassen erkennen, daß vier Stellzylinder 10 vorgesehen sind, die in bezug auf die Drehachse 4 der Antriebseinrichtung 14 in etwa symmetrisch angeordnet sind. Die Federkörper 28, 29 sind Spiralfedern, wobei vorzugsweise zwei oder mehrere Spiralfedern mit unterschiedlichen Kennlinien vorgesehen sein können. Die Wiege 18 besitzt zwei koaxial angeordnete Zapfen 20, die im Gehäuse der Axialkolbenmaschine 1 als Gelenkkörper angeordnet sind, so daß die Wiege 18 um die Achse 22 verschwenkbar und einstellbar ist.

Claims (14)

1. Axialkolbenmaschine (1) mit einer Antriebseinrichtung (14) sowie einer Verstellvorrichtung (10) für die Schrägscheibe (12), gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung zur Abstimmung der Kennlinie der Antriebseinrichtung (14) auf die Kennlinie der Verstellvorrichtung (10).

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (10) mindestens einen durch Steuerdruck beaufschlagbaren und mit der Schrägscheibe (12) zusammenarbeitenden Stellzylinder (24) mit Stellkolben (26) aufweist.

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (24) mit mindestens einem in Achsrichtung des Stellzylinders (24) wirkenden Federkörper (28, 29) zusammenarbeitet.

4. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in wirksamer Stellung der Schrägscheibe (12) mindestens ein Federkörper (28) komprimiert ist.

5. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (26) als ein nach innen zu offener Hohlzylinder ausgebildet ist, dessen geschlossene Stirnseite (30) mit dem Federkörper (28, 29) in Druckverbindung steht.

6. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (26) eine axiale und nach innen zu gerichtete Stange (32) mit einem auf der Stange (32) verstellbaren hohlzylindrischen Hilfskolben (34) trägt an dessen freiem Ende ein Flansch (36) angeordnet ist, und daß zwischen der Stirnseite (30) und dem Flansch (36) der Federkörper (28, 29) angeordnet ist, der bestrebt ist, den Flansch (36) von der Stirnseite (30) wegzudrücken.

7. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (34) in Form einer beidseitig offenen Hülse ausgebildet ist.

8. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der im Querschnitt kreisrunden Stange (32) einen im Durchmesser größeren Bund (38) trägt, daß das andere freie Ende des Hilfskolbens (34) in einen Ring (45) mit verringertem Innendurchmesser ausläuft und daß zwischen dem Flansch (36) und der Stirnseite (30) der Federkörper (28, 29) angeordnet ist.

9. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Stange (32) in etwa dem Innendurchmesser des Ringes (42) entspricht.

10. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (38) im Querschnitt kreisrund ist und einen Außendurchmesser aufweist, der dem Innendurchmesser des Hilfskolbens (34) entspricht, und daß die freie Stirnseite des Bundes (38) in der Ebene des offenen Endes des Hohlzylinders (26) liegt.

11. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (36) in seiner einen Betriebsstellung außerhalb des Stellkolbens (26) angeordnet ist, während er in seiner anderen Betriebsstellung mit der offenen Stirnseite (44) des Stellkolbens (26) zusammenfällt.

12. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Stellzylinder (10) vorgesehen sind, die in bezug auf die Drehachse (4) der Antriebseinrichtung (40) in etwas symmetrisch angeordnet sind.

13. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper (28, 29) aus mindestens einer Spiralfeder besteht.

14. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Spiralfedern (28, 29) mit unterschiedlichen Kennlinien vorgesehen sind.