DE2313575A1

DE2313575A1 - Axialkolbenmaschine nach dem schwenktrommelprinzip

Info

Publication number: DE2313575A1
Application number: DE2313575A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Deininger; Ludwig Wagenseil
Original assignee: Hydromatik GmbH
Current assignee: Hydromatik GmbH
Priority date: 1973-03-19
Filing date: 1973-03-19
Publication date: 1974-10-10
Also published as: JPS49127202A; DE2313575B2; JPS594553B2; FR2222550A1; DE2313575C3; IT1009319B; US3961563A; FR2222550B1

Description

Axialkolbenmaschine nach dem Schwenktrommelprinzip

Die Erfindung besieht sich auf eine Axialkolbenmaschine nach dem Schwenktrommelprinxip mit in einem Gehäuse ortsfest gelagerter antriebsverbundener Triebscheibe, an welcher die Kolben über Kugelgelenke angelenkt sind, und einem Steuerspiegelkörper, der zwecks Hubverstellung der Naschine durch eine Stelleinrichtung verschwenkbar ist und dessen dem Steuerspiegel abgekehrte zylinderförmige Rückseite sich an einer entsprechend geformten Führungsfläche des Gehäuses und dessen Stirnseiten sich In Schwenkachsrichtung an Führungen des Gehäuses abstützen.

Derartige Axialkolbenmaschinen sind besonders für kleinbauende geschlossene Getriebe geeignet und zeichnen sich durch einen geräusch- und erschütterungsarmen Gang auch bei hohen Drücken und Drehzahlen aus.

Bei einer Haschine der eingangs genannten Art 1st es bekannt (DT-AS 1 o17 468), am Steuerspiegelkörper öldruckbeaufschlagte Entlastungsflächen und -nuten vorzusehen, um das sich an der Zylindertrommel einstellend« und auf den Steuerspiegelkörper übertragene Kippmoment zu kompensieren. Ferner sind

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zur Stabilisierung des Steuerspiegelkörpers an dessen Stirnseiten Führungeborde vorgesehen, die eich auf Führungsrollen abstützen. Nachteilig ist bei dieser Ausführung, daß sich der Steuerspiegelkörper beim Ausschwenken der Zylindertrommel insbesondere unter Last infolge der auf ihn durch die Zylindertrommel ausgeübten Kräfte mit seinen Stirnseiten in den Führungen des Gehäuses verkanten kann.

Um diesem Effekt entgegenzuwirken, ist es ferner bekannt (US-PS 3 233 555), bei einer darartigen Axialkolbenmaschine mit zylindrisch-konkaver Führungsfläche den Steuerspiegelkörper mit Hilfe von Kugeln seitlich an Führungsflächen abzustützen, wobei eine auf die Kugeln wirkende druckabhängige Kraft den Steuerspiegelkörper zusätzlich beaufschlagt, so daß er kraftachlüssig an den seitlichen Führungen des Gehäuses anliegt.

Nachteilig für beide behandelte bekannte Anordnungen ist somit, daft entweder der Steuerspiegelkörper sehr groß gebaut sein muß oder zusätzliche Mittel vorgesehen sein müssen, um zu verhindern, daß der Steuerspiegelkörper sich beim Verschwenken der Zylindertrommel in seinen seitlichen Führungen des Gehäuses infolge des durch die Zylindertrommel auf ihn ausgeübten Drehmomentes verkantend verklemmt.

Zwar ist es bei einer Schwenktrommel-Axialkolbenmaschine mit verstellbarem Führungskörper bereit· bekannt (CB-PS 325 587), den Steuerspiegelkörper entweder in einer zylindrischen Führungsfläche, oder an einer kugelförmigen Fläch· des Gehäuses abzustützen. Dort wird der Steuerspiegelkörper jedoch nicht seitlich geführt, sondern kann sich frei auf der Kugelfläche einstellen, so daß das Problem der Verkantung nicht auftritt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steuerspiegelkörper für eine Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, der ohne zusätzliche bauliche Mittel und bei minimaler, für die öldurchführung unbedingt erforderlicher Baugröße eine stabile Verschwenkungsführung gewährleistet, die jede Verklemraungs- oder Verspannungegefahr ausschließt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß mindestens eine der beiden bezüglich der Schwenkachse radialen Begrenzungsflächen des Steuerspiegelkörpers derart sphärisch geformt ist, daß der Steuerspiegelkörper unter Wirkung der Öldruckkräfte mit nur einer seiner Stirnflächen gegen die zugehörige Führung des Gehäuses angelegt wird. Damit ist ohne zusätzliche bauliche Mittel erreicht, daß der Steuerspiegelkörper unter jeder Belastung durch die Zylindertrommel und in jeder Schwenklage definiert quer zur Schwenkrichtung gegen eine seiner seitlichen Führungen an Gehäuse angelegt wird, so daß ein Verkanten sicher vermieden ist.

In zweckraässiger Ausbildung der Erfindung ist als eine der radialen Begrenzungsflächen die Bückseite des Steuerspiegelkörpers und die entsprechend geformte Führungsfläche des Gehäuses mit einem auf der Schwenkachse als Mittelpunkt liegenden Radius sphärisch geformt. Gemäss einem Sonderfall, bei dem die sphärische Fläche symmetrisch zur Schwenkebene liegt, liegt der Mittelpunkt der sphärischen Fläche im Schnittpunkt der Schwenkachse mit der Zylindertrommel-Orehachse.

In einer weiteren Ausführungsform ist erfindungsgemäss als radiale Begrenzungsfläche des Steuerspiegelkörpers der Steuerspiegel mit einem auf der Zyllndertromael-Drehachse als Mittelpunkt liegenden Radius konvex oder konkav sphärisch geformt.

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Diese Ausbildung kann auch mit der erstgenannten Ausführung der Erfindung kombiniert sein. Durch alle genannten Ausführungen wird ohne zusätzliche bauliche Maßnahmen sicher erreicht, daß durch Anlage des Steuerspiegelkörpers an einer seitlichen Führung eine verkantungs- und verklemmungsfreie Schwenkbewegung für den SteuerSpiegelkörper unter jeder Belastung gewährleistet ist.

Ausftihrungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt der Axialkolbenmaschine in der Schwenkebene;

Fig. 2 im Ausschnitt eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in Fig. 1 einer ersten Ausfuhrungsform;

Fig. 3 im Ausschnitt eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in Fig. 1 einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4 im Ausschnitt eine Schnittansicht entsprechend dem Schnitt I-I in Fig. 1 einer dritten Ausführungsform;

Fig. 5 schematisch eine Ansicht auf die Steuerspiegelfläche des Steuerspiegelkörpers zur Veranschaulichung der auf den Steuerspiegelkörper wirkenden Kräfte.

Die in Fig. 1 dargestellte Axialkolbenmaschine weist eine über Kugellager 1 in einem Gehäuse 2 gelagerte Triebwelle 3 auf, die einstückig eine Triebscheibe 4 trägt. An der Triebscheibe sind über Kugelgelenke 5 die Kolbenstangen 6 von Kolben 7 gelagert. Die Kolben 7 bewegen sich in Zylinderräumen 8 einer Zylindertrommel 9. Die Zylindertrommel 9 wird von der Antriebswelle 3 über die Triebscheibe 4 und die Kolben 7 in Drehung versetzt. Der Hub der Kolben richtet sich nach dem

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Schrägwinkel der Zylindertromme!achse 1o zur Drehachse 11 der Welle 3. Die Zylindertrommel 9 wird durch einen über eine Kugel 12 an der Triebscheibe 4 gelagerten Mittelzapfen zentriert und stützt sich - im belasteten Zustand der Haschine unter der Wirkung der Öldruckkräfte und Iiu unbelasteten Zu** stand der Maschine nur unter der Kraft der zwischen Zapfen und Zylindertrommel 9 vorgesehenen Druckfeder 14 - auf einem Steuerepiegelkörper 15 ab, der seinerseits auf einer zylindrischen Führungsbahn 16 des Maschinengehäuseteiles 17 abgestützt ist. Zur Änderung des Schrägwinkele der Achse 1o der Zylindertrommel 9 gegenüber der Wellenachse 11 und damit der Änderung des Hubvolumens der Kolben 7 in den Zylinderräumen 8 greift an dem Steuerspiegelkörper 15 ein Verstellzapfen 18 an, der mit einer Stellstange 19 fest verbunden ist, die ihrerseits verschieblich in dem Maschinengehäuseteil 17 in einer Bohrung 2o gelagert ist. An der Stellstange 19 greift ein Verstellmechanismus an, durch den die Stellstange in Längsrichtung verschoben wird, so daß der Zapfen 18 den Steuerspiegelkörper 15 in der zylindrischen Führungsfläche unter Schwenkung der Zylindertrommel 9 um die Schwenkachse verschiebt. In dem Steuerspiegelkörper 15 sind die Zu- und Abflußbohrungen (Steuernieren) 22, 23 vorgesehen, die die Zylinderräume 8 jewels entsprechend der Drehstellung der Zylindertrommel mit dem Zu- bzw. Abflußanschluß 24, 25 in dem Gehäuseteil 17 verbinden. (Fig. 2-5)

Bei der indan Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist die Steuerspiegelfläche 26 des SteuerSpiegelkörpers 15 sphärisch-konvex ausgebildet. Durch diese Formgebung wirkt auf den Steuerspiegelkörper 15 die resultierende Auflagekraft R der unter Last stehenden Zylindertrommel 9. Dieser Auflagekraft R wirkt die durch das Abstützen der Rückseite 27 des Steuerspiegelkörpers 15 auf der zylindrischen Führungsfläche

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aufgebrachte Stützkraft Z entgegen. Als Resultierende dieser Kräfte R und Z wird eine Seitenkraft S erzeugt, die den Steuerspiegelkörper 15 mit einer seiner Stirnseiten 28 gegen eine Führung 29 des Gehäuseteiles 17 anlegt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Steuerspiegelkörpers entsteht zwischen der Stirnseite 3o und der Führung 31 ein Spalt 32. Durch dieses Anlegen des Steuerspiegelkörpers 15 mit einer Stirnseite 28 an der Führung 29 ist vermieden, daß sich der Steuerspiegelkörper 15 bei Verstellung über die 'Stellstange und den Zapfen 18 nicht in der durch die Führungsfläche 16 und die seitlichen Führungen 29 und 31 gebildeten Ausnehmung verkanten und verklemmen kann (vgl. unten erläuterte Fig. 5).

Bei der in Fig. 1,2und 3 gezeigten Ausführungsform ist die SteuerspiegelJKche 26 des Steuerspiegelkörpers 15 sphärischkonvex geformt und die Rückseite 27 des Steuerspiegelkörpers 15 und entsprechend die Führungs fläche 16 mit einem auf der

zylindrisch oder Schwenkachse 21 als Mittelpunkt-liegenden Radius/sphärisch geformt. Im übrigen sind gleiche Teile und entsprechende Kräfte mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Steuerspiegelfläche 26 eben und nur die Rückseite 27 des Steuerspiegelkörpers und entsprechend die Führungs fläche 16 mit einem auf der Schwenkachse 21 als Mittelpunkt liegenden Radius sphärisch geformt. Bei dem in allen Ausführungsformen dargestellten Sonderfall der symmetrischen Ausschwenkung der Maschine li&^«. der Mittelpunkt der sphärischen Rückseite 27 bzw. der Führungsfläche 16 im Schnittpunkt der Schwenkachse 21 mit der Zylindertrommel-Drehachse 1o. Im übrigen sind In Fig. 4 ebenfalls gleiche Teile und entsprechende Kräfte mit gleichen Bezugsseichen versehen.

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Anhand Fig. 5 werden die erfindungsgemäß erzeugten und ausgenutzten, auf den SteuerSpiegelkörper 15 wirkenden Kräfte erläutert. Es bedeuten:

P + P¹ β Verstellkraft, aufgebracht durch Verstelleinrichtung 18, 19

P e Reibkraft auf der Druckseite der Maschine P¹ " Reibkraft auf der seitlichen Führung 29

S * durch die Formgebung der Steuerspiegelfläche

und/oder der Rückseite bzw. der Führungsfläche bestimmte Seitenkraft

S¹ » der Seitenkraft entgegenwirkende, von der Führung 29 aufgebrachte Kraft

MR * Drehmoment, das von der Zylindertrommel 9 auf den STeuerspiegelkörper 15 ausgeübt wird.

Ein sicheres seitliches Anlegen des Steuerspiegelkörpers 15 an die Führung 29 ist gegeben, wenn das Stabil!tätsraoment

S«a β MR + (P«b - P^f.c)

ist. Praktische Versuche haben gezeigt, daß die durch die sphärische Formgebung der Auflageflächen erzeugte Seitenkraft S inaner ausreicht, um ein sicheres Stabilitätsnoment zu erreichen. Die durch die erfindungsgeraässe Anordnung erreicht· Stabilität des Steuerspiegelkörpers ist so groß, daß jegliche zusätzliche Führungsmittel auch bei drucklosem Betrieb überflüssig sind. Es genügen bei diesen Betriebszustand die von der in der Regel vorhandenen Feder 14 aufgebrachten Ändruckkräfte, welche bei der erfindungsgemässen Anordnung die Doppelfunktion sowohl des Anlegens der Zylindertrommel 9 an den SteuerSpiegelkörper als auch dessen Andrücken an die Führungsfläche 16 übernehmen.

Ansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1 J Axialkolbenmaschine nach dem Schwenktrommelprinzip mit in einem Gehäuse ortsfest gelagerter antriebsverbundener Triebscheibe, an welcher die Kolben über Kugelgelenke angelenkt sind, und einen Steuerspiegelkörper, der zwecks Hubverstellung der Maschine durch eine Stelleinrichtung verschwenkbar ist und dessen dem Steuerspiegel abgekehrte zylinder förmi ge Rückseite sich an einer entsprechend geformten Führungsfläche des Gehäuses und dessen Stirnselten sich in Schwenkachsrichtung an Führungen des Gehäuses abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden bezüglich der Schwenkachse (21) radialen Bagrenzungsflächen (26 bzw. 27) des Steuerspiegelkörpers (15) derart sphärisch geformt ist, da· der S teuer spiegelkör per (15) unter Wirkung der Öldruckkräfte mit nur einer seiner Stirnflächen (28) gegen die zugehörige Führung (29) des Gehäuses (17) angelegt wird.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite (27) des Steuerspiegelkörpers (15) und die entsprechend geformte Führungsfläche (16) des Gehäuses (17) mit einem auf der Schwenkachse (21) als Mittelpunkt liegenden Radius sphärisch geformt 1st.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der sphärischen Fläche (16) im Schnittpunkt der Schwenkachse (21) mit der Zylindertrcaamel-Drehachee (1o) liegt.
4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerepiegel (26) mit einem auf der Zylindertrommel-Drehachse (to) als Mittelpunkt liegenden Radius konvex oder konkav sphärisch geformt ist.

Der Patentanwalt

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