DE19840311A1 - Axialkolbenmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse und einer darin gelagerten Welle, mit einer koaxial zur Welle gelagerten Trommel, die eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen für darin geführte, über ihre gesamte Führungslänge abgestützte Kolben aufweist, und mit einer Schräg- oder Taumelscheibe, an der die Kolben abgestützt sind, wobei die Schräg- oder Taumelscheibe in einer an die Zylinderbohrungen anschließenden Scheibenaufnahme der Trommel angeordnet ist. Um die Führung der Kolben außerhalb der Zylinderbohrungen konstruktiv zu vereinfachen, sollen die Zylinderbohrungen sich über die gesamte Länge der Trommel erstrecken und im Bereich der als Bohrung ausgebildeten Scheibenaufnahme von dieser angeschnitten sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse und einer darin gelagerten Welle, mit einer koaxial zur Welle gelagerten Trommel, die eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen für darin geführte, über ihre gesamte Führungslänge abgestützte Kolben aufweist, und mit einer Schräg- oder Taumelscheibe, an der die Kolben abgestützt sind, wobei die Schräg- oder Taumelscheibe in einer an die Zylinderbohrungen anschließenden Scheibenaufnahme der Trommel angeordnet ist.

Derartige Axialkolbenmaschinen können als Pumpe oder als Motor betrieben werden. Es gibt Ausführungen, bei denen die Trommel mit der Welle verbun­ den ist und mit dieser rotiert, während die Schräg- oder Taumelscheibe und eine oder mehrere Steuerscheiben gehäusefest angeordnet sind. Bei anderen Ausführungen ist die Trommel gehäusefest angeordnet und die Schräg- oder Taumelscheibe sowie eine oder mehrere Steuerscheiben sind mit der Welle verbunden und rotieren mit dieser.

Bei einer bekannten Axialkolbenmaschine der eingangs beschriebenen Gat­ tung (DE 195 27 649) sind die Kolben scheibenseitig jeweils mit einem kolbenartigen Führungsschieber verbunden, der in einer zugeordneten Kulisse geführt ist, welche im Bereich der Scheibenaufnahme radial außer­ halb der Zylinderbohrung angeordnet ist. Eine derartige Kolbenführung erlaubt eine höhere Leistung der Axialkolbenmaschine, weil an den Kolben angreifende Quer- und Fliehkräfte außerhalb der Zylinderbohrungen von den Führungsschiebern auf die Trommel übertragen werden. Die bekannte Aus­ führung ist aber konstruktiv und herstellungstechnisch aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Führung der Kolben außerhalb der Zylinder­ bohrungen konstruktiv zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Zylinderbohrungen sich über die gesamte Länge der Trommel erstrecken und im Bereich der als Bohrung aus­ gebildeten Scheibenaufnahme von dieser angeschnitten sind. Insbesondere sollen die Zylinderbohrungen über wenigstens die Hälfte ihres Durchmessers angeschnitten sein. Das ermöglicht eine einfache Bearbeitung der Trommel mit wenigen Fertigungsschritten. Die aus den Zylinderbohrungen herausragenden und an der Schräg- oder Taumelscheibe abgestützten Kolbenenden sind auch im Bereich der Scheibenaufnahme in den dort verbleibenden Abschnitten der Zylinderbohrungen zuverlässig geführt und abgestützt.

Bei einer Ausführung mit an der Schräg- oder Taumelscheibe angeordneten, den Kolben zugeordneten Stützkörpern, die hydrostatisch an zugeordneten Aufnahmen der Kolben abgestützt sind, sollten die Aufnahmen in bezug auf die Trommelachse radial nach innen versetzt an den Kolben angeordnet sein. Dabei kann es im einfachsten Fall ausreichen, wenn die Aufnahmen für die Stützkörper sich nicht über die gesamte Stirnseite der Kolben erstrecken. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführung, bei der die Kolben scheibenseitig radial nach innen versetzte Flansche für die Aufnahmen aufweisen. Das bietet die Möglichkeit, die Aufnahmen an den Stirnseiten der Kolben und auch die Stützkörper der Schräg- oder Taumelscheibe in ihrer Größe den gegebenen Umständen anzupassen.

Bei Ausführungen mit als Hohlkolben ausgeführten Kolben, die scheibenseitig eine in die Aufnahme mündende Durchgangsbohrung aufweisen, kann die Durchgangsbohrung auch außermittig zur Achse des Kolbens angeordnet sein.

Im folgenden werden in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert; es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Axialschnitt durch eine Axialkolbenmaschine,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung II-II durch den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 schematisch einen Axialschnitt durch eine Ausführung als Doppel­ kolbenmaschine,

Fig. 4 eine andere Ausführung der Kolbenabstützung an der Schräg- oder Taumelscheibe in Fig. 3,

Fig. 5 eine Stirnansicht eines Kolbens aus Fig. 4.

Die in Fig. 1 dargestellte Axialkolbenmaschine weist ein mehrteiliges Ge­ häuse 1 mit einem Gehäuseflansch 2 auf, in dem bei 3 eine Welle 4 gelagert ist. Die Welle 4 geht bei der dargestellten Ausführung in eine zur Welle 4 koaxiale Trommel 5 über, die eine Mehrzahl von sich parallel zur Welle 4 er­ streckenden Zylinderbohrungen 6 für darin geführte Kolben 7 aufweist. Die Kolben 7 stützen sich hydrostatisch gelagert an einer Schrägscheibe 8 ab. Dazu sind die Kolben 7 als Hohlkolben mit zu den Lagern 9 führenden Durch­ gangsbohrungen 10 ausgebildet. Wie in der Fig. 1 angedeutet, ist die Schrägscheibe 8 mit einem an sich bekannten, nicht gezeichneten Ver­ stellmechanismus verstellbar. Im übrigen ist die Schrägscheibe 8 schwenkbar auf einem vom Gehäusedeckel 11 ausgehenden Zapfen 12 gelagert.

Den Zapfen 12 umgibt eine mit der Trommel 5 verbundene Lagerplatte 13, die auf der trommelabgewandten Seite eine konische Zentrierfläche 14 aufweist und mit dieser auf einer entsprechend konischen Zentrierfläche des Gehäuse­ deckels 11 abgestützt ist. Die Zentrierfläche 14 der Lagerfläche weist einen umlaufenden Ringkanal 15 auf, der über eine Bohrung 16 mit einer nicht dar­ gestellten Druckquelle verbunden ist.

Zwischen der Trommel 5 und dem Gehäuseflansch 2 ist koaxial zur Welle 4 eine Steuerscheibe 17 angeordnet, die umfangseitig bei 18 gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet ist. Die Steuerscheibe 17 weist trommelseitig eine konische Zentrierfläche auf, die an einer entsprechend ausgebildeten Zen­ trierfläche der Trommel 5 anliegt. Die Steuerscheibe 17 ist drehfest im Ge­ häuse angeordnet und greift mit Vorsprüngen 20, 21 abgedichtet in zuge­ ordnete Räume 22, 23 des Gehäuseflansches 2 ein. Der Vorsprung 20 und der Raum 22 erstrecken sich im Bereich des druckbelasteten Sektors der Trommel 5, wobei der Raum 22 über eine Leitung 24 mit der nicht darge­ stellten Druckquelle in Verbindung steht. Der Vorsprung 21 und der Raum 23 erstrecken sich im Bereich des druckentlasteten Sektors der Trommel 5, wo­ bei der Raum 23 über eine Leitung 25 mit dem nicht dargestellten Tank in Verbindung steht. Die Größe der Räume 22, 23 bzw. die darin druckwirk­ samen Flächen sind nach Maßgabe des gewünschten Anpreßdruckes der Steuerscheibe 17 auf die Trommel 5 frei wählbar. Wenn die orthogonalen Konuswinkel der Lagerplatte 13 und der Steuerscheibe 17 einander genau entgegengerichtet sind, werden die Steuerscheibenkräfte und damit das Kipp­ moment aufgehoben.

Im übrigen weist die Steuerscheibe 17 eine sich über den druckbelasteten Sektor der Trommel 5 erstreckende Kammer 26 auf, die umfangseitig zu einer gehäuseinnenseitig umlaufenden Nut 27 offen ist. Die Nut 27 kann an beliebi­ ger Stelle mit der nicht dargestellten Druckquelle verbunden sein. Von der Kammer 26 geht eine nierenförmige Steueröffnung 28 aus, die sich über den drückbelasteten Sektor der Trommel 5 erstreckt und in die die druckbe­ lasteten Zylinderbohrungen 6 ohne Querschnittsverjüngung münden. Die radiale Weite der Steueröffnung 28 ist gleich oder größer als der Durch­ messer der Zylinderbohrungen 6.

Axial neben dieser Kammer 26 weist die Steuerscheibe 17 eine umlaufende Ringkammer 29 auf, die umfangseitig zu einer Nut 30 offen ist. Die Nut 30 kann an beliebiger Stelle einen Gehäuseanschluß zum nicht dargestellten Tank aufweisen. Von der Ringkammer 29 geht eine nierenförmige Steuer­ öffnung 31 aus, die sich über den druckentlasteten Sektor der Trommel 5 erstreckt und in die die Zylinderbohrungen 6 des druckentlasteten Sektors ohne Querschnittsverjüngung münden.

Die Schrägscheibe 8 ist in einer Scheibenaufnahme 50 der Trommel 7 ange­ ordnet. Diese Scheibenaufnahme 50 ist als Bohrung ausgeführt, die die sich über die gesamte Trommellänge erstreckenden Zylinderbohrungen 6 über wenigstens die Hälfte ihres Durchmessers anschneidet. Dadurch setzen sich die Zylinderbohrungen 6 als teilzylindrische Abschnitte 51 auch im Bereich der Scheibenaufnahme 50 fort und bilden auch in diesem Bereich Führungen für die Kolben 7.

Die Schrägscheibe 8 trägt an ihrem äußeren Umfang einen torusförmigen Stützkörper 52, der auch mehrteilig ausgebildet sein kann. Jeder Kolben 7 weist scheibenseitig eine Aufnahme 53 für den Stützkörper 52 auf. Die Durchgangsbohrung 10 mündet in die Aufnahme 53 zum Zwecke der hydro­ statischen Lagerung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausnehmung erstreckt sich die Aufnahme 53 am Kolben 7 nur über einen Teilbereich des Durchmessers des Kolbens 7.

Bei der in Fig. 4 wiedergegebenen Ausführung besitzen die Kolben 7 scheibenseitig radial nach innen versetzte Flansche 54, an deren Stirnseiten dies Aufnahmen 53 ausgebildet sind. Die Durchgangsöffnung 10 ist außermittig am Kolben angeordnet und mündet mittig in die Aufnahme 53. Bei dieser Ausführung kann die Größe der Stützkörper 52 und der Aufnahmen 53 den jeweiligen Umständen angepaßt werden.

Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen Axialkolbenmaschine mit Doppelkolben­ anordnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Die beidseits an der verstellbaren Schrägscheibe 8 angreifenden Kolben 7 sind an ihren anderen Enden auf Federn 36 abgestützt. Beidseits der Trommel 5 sind Steuerscheiben 17 angeordnet, die mit konischen Zentrierflächen 19 an ent­ sprechend konisch ausgebildeten Stirnseiten der Trommel 5 anliegen. Die Konuswinkel der Konen sind identisch, so daß die Steuerscheibenkräfte Fs sich gegenseitig aufheben und keine Kippmomente erzeugen. Die Steuer­ öffnungen 28 bzw. 31 der Steuerscheiben gehen in zugeordnete, mit der Druckquelle verbindbare Kanäle 37 bzw. mit dem Tank verbindbare Kanäle 38 über. Bei der in Fig. 3 auf der linken Seite gezeichneten Steuerscheibe 17 sind Kanäle 37, 38 in die Steuerscheibe integriert. An dieser in der Fig. 3 linken Steuerscheibe 17 greift die andere Kraft an, die von Druckpolstern in dem mit der Druckquelle verbundenen Raum 23 erzeugt werden. Die andere in der Figur rechte Steuerscheibe 17 ist demgegenüber ein Bauteil, welches die Kanäle 37, 38 aufnimmt und ist am Gehäuseflansch 2 abgestützt. Die in Fig. 3 linke Steuerscheibe 17 wird außerdem über eine Feder 39 gegen die Trommel 5 gedrückt wobei diese Feder 39 die Aufgabe hat, im Anfahrzustand oder bei niedrigen Belastungen die notwendige Andrückkraft zu erzeugen. Auch bei der in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführung kann die Anordnung nach Fig. 4 eingesetzt werden.

Claims (5)

1. Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse und einer darin gelagerten Welle, mit einer koaxial zur Welle gelagerten Trommel, die eine Mehrzahl von Zylinder­ bohrungen für darin geführte, über ihre gesamte Führungslänge abgestützte Kolben aufweist, und mit einer Schräg- oder Taumelscheibe, an der die Kolben abgestützt sind, wobei die Schräg- oder Taumelscheibe in einer an die Zylinderbohrungen anschließenden Scheibenaufnahme der Trommel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbohrungen (6) sich über die gesamte Länge der Trommel (5) erstrecken und im Bereich der als Bohrung ausgebildeten Scheibenaufnahme (50) von dieser angeschnitten sind.

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Zylinderbohrungen (6) über wenigstens die Hälfte ihres Durchmessers angeschnitten sind.

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2 mit an der Schräg- oder Taumelscheibe angeordneten, den Kolben zugeordneten Stützkörpern, die hydrostatisch an zugeordneten Aufnahmen der Kolben abgestützt sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (54) in bezug auf die Trommelachse radial nach innen versetzt an den Kolben (7) angeordnet sind.

4. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kolben (7) scheibenseitig radial nach innen versetzte Flansche (54) für die Aufnahmen (53) aufweisen.

5. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit als Hohlkolben aus­ geführten Kolben, die scheibenseitig eine in die Aufnahme mündende Durchgangsbohrung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsbohrung (10) außermittig zur Achse des Kolbens (7) angeordnet ist.