DE19915274A1 - Axialkolbenmaschine - Google Patents

Abstract

Es wird eine Axialkolbenmaschine mit einer um eine Drehachse rotierbaren Taumelscheibe mit mindestens einem Kolben und mit einer eine Verlagerung des Kolbens in Richtung seiner Längsachse bewirkenden, nicht rotierbaren Stützscheibe, die eine Abstützungeinrichtung umfaßt, die ein von der Stützscheibe entspringendes Abstützelement aufweist, das mit einem drehfesten Widerlager zusammenwirkt, vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, daß das Abstützelement (15) in einen gegenüber dem Abstützelement dreh- und schwenkbaren Gleitkörper (17) eingreift, der eine erste mit dem Abstützelement (15) zusammenwirkende Gleitfläche (33) und eine zweite mit dem Widerlager (19) zusammenwirkende zweite Gleitfläche (39) umfaßt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine ge­ mäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Axialkolbenmaschi­ nen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie können beispielsweise als Taumelscheibenkompresso­ ren ausgebildet sein. Sie weisen eine sogenannte Taumelscheibe auf. Bei dem hier angesprochenen Typ der Axialkolbenmaschine rotiert die Taumelscheibe um eine Drehachse und wirkt mit einer Stützscheibe zusammen, die nicht rotierend ausgebildet ist, eine Taumelbewegung ausführt und die mit mindestens ei­ nem Kolben zusammenwirkt. Die Stützscheibe dient dazu, den Kolben in einem Zylinderblock in Richtung seiner Längsachse hin und her zu bewegen. Die Stützscheibe ist mit einem Abstützelement versehen, das mit einem drehfesten Widerlager zusammenwirkt.

Es hat sich als nachteilig herausgestellt, daß der­ artige Axialkolbenmaschinen im Bereich des Abstütz­ elements aufwendig aufgebaut sind und einen nach­ haltigen Verschleiß aufweisen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Axialkol­ benmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die diesen Nachteil nicht aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Axialkolbenma­ schine vorgeschlagen, die die in Anspruch 1 genann­ ten Merkmale umfaßt. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß ein an einer Stützscheibe versehenes Abstütz­ element in einen Gleitkörper eingreift, der eine mit dem Abstützelement zusammenwirkende Gleitfläche umfaßt. Das Abstützelement ist so in den Gleitkör­ per eingebracht, daß eine Dreh- und Schwenkbewegung des Abstützelements gegenüber dem Gleitkörper mög­ lich ist. Der Gleitkörper weist seinerseits eine Gleitfläche auf, die mit einem Widerlager zusammen­ wirkt. Durch die Lagerung zwischen Abstützelement und Gleitkörper einerseits sowie Gleitkörper und Widerlager andererseits ist eine verschleißarme Ab­ stützung an der Gleitfläche des Widerlagers mög­ lich, so daß in diesem Bereich die Verschleißer­ scheinungen wesentlich reduziert sind.

Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Axialkolbenmaschine, das sich dadurch auszeich­ net, daß der Gleitkörper am Abstützelement festge­ bördelt ist. Ein Bereich des Abstützelements, das kugelförmig beziehungsweise als Kugelabschnitt aus­ gebildet ist, greift in einen geeigneten Hohlraum des Gleitkörpers ein, der dann durch ein Bördelver­ fahren am Abstützelement befestigt werden kann. Da­ durch kann der Gleitkörper am Abstützelement vor­ montiert werden, so daß sich auch die Montage der Axialkolbenmaschine insoweit vereinfacht. Die zwi­ schen Abstützelement und Gleitkörper ausgebildete erste Gleitfläche liegt geschützt innerhalb des Gleitkörpers. Um den Verschleiß im Bereich der er­ sten Gleitfläche auf ein Minimum zu reduzieren, reicht es, den kugel- oder kugelabschnittsförmigen Bereich des Abstützelements und/oder den Bereich der inneren Gleitfläche im Gleitkörper mit einem verschleißfesten Material zu beschichten oder aus einem derartigen Material zu fertigen. Die Dreh- und Schwenkbewegungen im Bereich der ersten Gleit­ fläche können damit optimal abgestützt werden, ohne daß sich ein großer Verschleiß einstellen würde.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die für die folgenden Erläuterungen we­ sentlichen Teile einer Axialkolbenmaschi­ ne in einer Prinzipskizze;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der in Fig. 1 wie­ dergegebenen Linie II-II;

Fig. 2a einen vergrößerten Schnitt durch einen einen Kupplungsabschnitt aufnehmenden Gleitkörper, und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine in Fig. 1 dargestellte Stützscheibe der Axialkol­ benmaschine.

Fig. 1 zeigt in einer Prinzipskizze Teile einer Axialkolbenmaschine 1, nämlich eine von einer An­ triebswelle 3 in Rotation versetzbare Taumelscheibe 5, die drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist und deren Mittelachse 7 mit der Drehachse 9 der An­ triebswelle 3 einen spitzen Winkel α einschließt. Parallel zur Taumelscheibe 5 ist eine Stützscheibe 11 drehfest angeordnet. Das heißt, die Stützscheibe 11 dreht sich nicht mit der Taumelscheibe 5 bezie­ hungsweise der Antriebswelle 3. Vielmehr weist die Stützscheibe 1 eine Abstützeinrichtung 13 auf, die ein mit der Stützscheibe 11 verbundenes Abstützele­ ment 15, einen Gleitkörper 17 und ein drehfestes Widerlager 19 umfaßt, welches beispielsweise Teil eines hier nicht dargestellten Gehäuses der Axial­ kolbenmaschine 1 ist.

Die Axialkolbenmaschine 1 kann mindestens einen, in der Regel mehrere Kolben 21 aufweisen, von denen hier aus Gründen der Vereinfachung lediglich einer dargestellt ist. Der Kolben 21 ist in Richtung sei­ ner Längsachse 23 verschieblich in einer Zylinder­ bohrung 25 eines hier lediglich angedeuteten Zylin­ derblocks 27 gelagert. Er ist über eine Kolbenstan­ ge 29 mit der Stützscheibe 11 so gekoppelt, daß zwischen Stützscheibe 11 und Kolben 21 sowohl Zug- als auch Druckkräfte übertragen werden können. Durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens wird ein Medium von der Axialkolbenmaschine gefördert, so­ fern diese als Pumpe betrieben wird, wobei dann in die Antriebswelle 3 Antriebskräfte eingeleitet wer­ den. Es ist aber auch möglich, in die Zylinderboh­ rung 25 ein unter Überdruck stehendes Medium einzu­ bringen, um Kräfte auf den Kolben 21 auszuüben und die Antriebswelle 3 in Rotation zu versetzen. In diesem Falle würde die Axialkolbenmaschine als Mo­ tor wirken. In beiden Betriebsfällen wird die Stützscheibe 11 über die Abstützeinrichtung 13 an einer Rotation gehindert. Wird die Axialkolbenma­ schine 1 also als Pumpe betrieben, so bewirkt die rotierende Taumelscheibe 5 eine Taumelbewegung der Stützscheibe 11; wird umgekehrt die Axialkolbenma­ schine 1 als Motor betrieben, bewirkt die eine Tau­ melbewegung ausführende Stützscheibe 11 eine Rota­ tion der Taumelscheibe 5 und damit eine Rotation der Antriebswelle 3.

Die Funktion einer Axialkolbenmaschine 1 ist grund­ sätzlich bekannt, so daß darauf hier nicht näher eingegangen werden soll.

Der Gleitkörper 17 ist über das Abstützelement 15 mit der Stützscheibe 11 gekoppelt. Das Abstützele­ ment 15 weist einen kugelförmigen beziehungsweise als Kugelabschnitt ausgebildeten, im folgenden als Kopplungsabschnitt 29 bezeichneten Bereich auf. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die­ ser als Kugelabschnitt ausgebildet. Der Kopplungs­ abschnitt 29 ist in eine Ausnehmung 31 im Inneren des Gleitkörpers 17 eingebracht, die gemeinsam mit dem Kopplungsabschnitt 29 eine erste Gleitfläche 33 ausbildet. Die Ausnehmung 31 weist also im Bereich der Anlagefläche, in der der Kopplungsabschnitt 29 im Bereich der Ausnehmung 31 am Gleitkörper 17 an­ liegt, eine kugelförmige Ausbildung auf. Der Kopp­ lungsabschnitt 29 ist über eine Kopplungsstange 35 mit der Stützscheibe 11 verbunden. Der Durchmesser der Kopplungsstange 35 ist kleiner als der des ku­ gelabschnittsförmigen Kopplungsabschnitts 29. Die Öffnung 37 der Ausnehmung 31 ist so groß gewählt, daß der Gleitkörper 17 gegenüber der Kopplungsstan­ ge 35 eine Dreh- und Schwenkbewegung durchführen kann.

Die Außenkontur des Gleitkörpers 17 ist so gewählt, daß dieser mit einer Oberfläche des Widerlagers 19 eine zweite Gleitfläche 39 bildet, von der hier ei­ ne erste Teilfläche 39a sichtbar ist. Beispielswei­ se ist die Oberfläche des Widerlagers 19 eben aus­ gebildet und die Anlagefläche, also die Oberfläche des Gleitkörpers 17 im Bereich der zweiten Gleit­ fläche 39 ebenfalls eben.

Es zeigt sich also, daß die Abstützeinrichtung 13 so ausgebildet ist, daß der Gleitkörper 17 im Be­ reich des Widerlagers 19 eine Auf- und Abbewegung durchführen kann, wobei der Gleitkörper 17 flächig an der ersten Teilfläche 39a der zweiten Gleitflä­ che 39 anliegt, so daß bei dieser Auf- und Abbewe­ gung ein relativ geringer Verschleiß auftritt.

Gleichzeitig kann der kugelförmige Kopplungsab­ schnitt 29 in der Ausnehmung 31 des Gleitkörpers 17 eine Schwenk- und auch eine Drehbewegung durchfüh­ ren, während die Taumelscheibe 5 eine Rotation und die Stützscheibe 11 eine Taumelbewegung durchführt.

Aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 ist er­ sichtlich, daß das Widerlager 19 zwei im wesentli­ chen parallel zueinander verlaufende Teilflächen 39a und 39b aufweist, an denen der Gleitkörper 17 bei seiner durch einen Doppelpfeil 41 angedeuteten Auf- und Abbewegung entlanggleitet. Diese beiden Teilflächen 39a, 39b bilden zusammen die zweite Gleitfläche 39 der Abstützeinrichtung 13.

Fig. 2 zeigt ebenfalls im Schnitt den Kopplungsab­ schnitt 29 innerhalb der Ausnehmung 31 des Gleit­ körpers 17.

Fig. 2a zeigt den Gleitkörper 17 im Schnitt und einen darin angeordneten Kopplungsabschnitt 29. Beide Teile wurden anhand der Fig. 1 und 2 be­ reits erläutert, so daß insoweit auf die Beschrei­ bung zu diesen Figuren verwiesen wird.

Bei dem in Fig. 2a dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist der Kopplungsabschnitt 29 mit einer Schmierstoffnut S versehen, die beispielsweise ei­ nem gedachten Meridian des kugelförmigen Kopplungs­ abschnitts 29 folgt. Denkbar sind auch eine entlang einer "Äquatorlinie" oder parallel dazu verlaufende Schmierstoffnut. Breite und Tiefe der Nut aber auch deren Gesamtlänge sowie Anzahl der Nuten können an die erforderlichen Schmierungseigenschaften ange­ paßt werden. Grundsätzlich sind derartige Schmier­ stoffnuten bekannt, so daß auf deren genauere Aus­ gestaltung hier nicht näher eingegangen wird.

Fig. 2a zeigt auch, daß der Gleitkörper 17 mit ei­ ner Schmierstoffbohrung B versehen ist, die den Gleitkörper 17 durchdringt und von dessen Außenflä­ che bis in dessen Innenraum beziehungsweise in die Ausnehmung 31 reicht, in der der Kopplungsabschnitt 29 angeordnet ist. Durch die Schmierstoffbohrung B kann ein geeigneter Schmierstoff in den Berührungs­ bereich zwischen der Innenfläche der Ausnehmung 31, die die erste Gleitfläche 33 bildet, und der Außen­ fläche des Kopplungsabschnitts 29 eingebracht wer­ den. Es ist auch möglich, auf andere Weise einge­ brachten Schmierstoff über diese Schmierstoffboh­ rung abzuführen.

Fig. 3 zeigt schließlich die Stützscheibe 11 im Längsschnitt. Anhand dieser Darstellung wird die Abstützeinrichtung 13 deutlich, die das Abstützele­ ment 15 mit Kopplungsstange 35 und dem Kopplungsab­ schnitt 29 umfaßt. Dieser ist, wie anhand von Fig. 1 erläutert, in dem Gleitkörper 17 eingebracht, der zwei parallel zueinander aufweisende Außenflächen 43a und 43b umfaßt, die mit den Teilflächen 39a und 39b des Widerlagers 19 zusammenwirken.

Aus der Prinzipskizze gemäß Fig. 3 ist ersicht­ lich, daß die Öffnung 37 sich in Richtung zur Stützscheibe 11 konisch erweitern kann, um den Schwenkbereich der Kopplungsstange 35 gegenüber dem Gleitkörper 17 zu vergrößern.

Das Abstützelement 15 kann mindestens zwei getrenn­ te Teile, hier die Kopplungsstange 35 und den Kopp­ lungsabschnitt 29 aufweisen, die auf geeignete Weise miteinander verbunden sind. Es ist jedoch auch möglich, diese beiden Teile aus einem einzigen Element herzustellen und dieses an der Stützscheibe 11 zu befestigen, sei es durch Einschrauben oder Einschweißen beziehungsweise Einkleben der Kopp­ lungsstange 35. Es ist schließlich auch denkbar, die Stützscheibe und das Abstützelement 15 aus ei­ nem einzigen Teil herzustellen.

Der Gleitkörper 17 kann, wie auch Fig. 3 zeigt, den Kopplungsabschnitt 29 so umschließen, daß der Gleitkörper 17 fest mit dem Abstützelement 15 ver­ bunden ist. Unter fester Verbindung ist hier ge­ meint, daß der Gleitkörper 17 nicht von dem Ab­ stützelement 15 abfallen kann. Dabei ist auf jeden Fall sichergestellt, daß der Gleitkörper 17 gegen­ über dem Abstützelement 15 eine Dreh- und Schwenk­ bewegung ausführen kann.

Der Gleitkörper 17 kann auch durch einen Spritzvor­ gang am Ende des Abstützelements 15, also im Be­ reich des Kopplungsabschnitts 29 angebracht werden. Wesentlich ist, daß die Schwenk- und Drehbewegung im Bereich der ersten Gleitfläche 33 gewährleistet ist. Beispielsweise kann das Abstützelement 15 aus Metall und der Gleitkörper 11 aus einem geeigneten Kunststoff bestehen, wenn zwischen dem Metall und dem Kunststoff die gewünschten Gleiteigenschaften gegeben sind.

Es ist außerdem möglich, den Gleitkörper 17 mittels einer Schnappverbindung im Bereich des Kopplungsab­ schnitts 29 mit dem Abstützelement 15 zu verbinden. Denkbar ist es überdies, den Gleitkörper 17 aus zwei oder mehr Teilen herzustellen, die den Kopp­ lungsabschnitt 29 umschließen und aufnehmen. Auf jeden Fall ist es vorteilhaft, wenn der Gleitkörper 17 nach der Montage den Kopplungsabschnitt 29 form­ schlüssig führt. Dieser wird außerdem auf diese Weise unverlierbar gehalten.

In allen Fällen können geeignete Schmiereinrichtun­ gen wie Schmierstoffnuten und/oder -bohrungen vor­ gesehen werden, wie sie anhand von Fig. 1a näher erläutert wurden.

Bei der Herstellung der Abstützeinrichtung 13 ist es auf einfache Weise möglich, die Gleiteigenschaf­ ten im Bereich der ersten Gleitfläche 33 und der zweiten Gleitfläche 29 verschleißarm einzustellen, indem die Materialien im Bereich der Gleitflächen aufeinander abgestimmt und große Gleitflächen aus­ gebildet werden, so daß geringe Punktbelastungen auftreten. Auf einfache Weise kann daher der Ver­ schleiß im Bereich der Abstützeinrichtung 13 auf ein Minimum reduziert werden, wobei aufgrund der wenigen Teile zur Herstellung dieser Abstützein­ richtung 13 eine kostengünstige Realisierung mög­ lich ist. Da der Gleitkörper 17 einen Bereich, näm­ lich den Kopplungsabschnitt 29 großflächig umgreift werden die Reibungskräfte und damit der Verschleiß minimiert. Gleichzeitig ist sichergestellt, daß ei­ ne Abstützung in vielen Richtungen möglich ist. Au­ ßerdem können auch auf die Axialkolbenmaschine 1 wirkende Stöße sicher abgefangen werden.

Aus den Erläuterungen zu den Fig. 1 bis 3 wird deutlich, daß die Abstützeinrichtung 13 und der Gleitkörper 17 so zusammenwirken, daß ein drehrich­ tungsunabhängiger Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 ohne Abstriche bezüglich der Führungseigenschaften möglich ist.

Claims (3)

1. Axialkolbenmaschine mit einer um eine Drehachse rotierbaren Taumelscheibe mit mindestens einem Kol­ ben und mit einer eine Verlagerung des Kolbens in Richtung seiner Längsachse bewirkenden, nicht ro­ tierbaren Stützscheibe, die eine Abstützeinrichtung umfaßt, die ein von der Stützscheibe entspringendes Abstützelement aufweist, das mit einem drehfesten Widerlager zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (15) in einen gegenüber dem Abstützelement dreh- und schwenkbaren Gleitkörper (17) eingreift, der eine erste mit dem Abstützele­ ment (15) zusammenwirkende Gleitfläche (33) und ei­ ne zweite mit dem Widerlager (19) zusammenwirkende zweite Gleitfläche (39) umfaßt.

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gleitkörper (17) durch Bör­ deln, Überspritzen oder durch eine Schnappverbin­ dung am Abstützelement (15) anbringbar ist.

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (17) aus mindestens zwei Teilen besteht, die im zusammenge­ bauten Zustand das Abstützelement (15) oder einen Kopplungsabschnitt (29) des Abstützelements (15) zumindest teilweise umschließen.