DE2358870A1

DE2358870A1 - Axialkolbenmaschine mit einstueckigem kolben

Info

Publication number: DE2358870A1
Application number: DE2358870A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Wagenseil
Original assignee: Hydromatik GmbH
Current assignee: Hydromatik GmbH
Priority date: 1973-11-26
Filing date: 1973-11-26
Publication date: 1975-05-28
Also published as: NL7414077A; DE2358870B2; IT1024220B; NO744212L; JPS595794B2; SE404405B; JPS5084907A; SE7413308L; FI306474A; GB1432730A; FR2252481A1; BE822548A; US3943828A

Description

Dipl.-lng. H. MITSCHERLICH . D-8 MÖNCHEN

: K. GUNSCHMANW. ΠΗ?

Dr. rer. not. W. KÖRBER Dipl.-lng. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE 26. IiOV. 1973

Dr.Kö/wa

Hydromatik GmbH 235887Q

79 Ulm / Donau

Liststraße 3

Patent arme !dung

Axialkolbenmaschine mit einstückigem Kolben

Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolbenmaschine mit einer gegenüber der Achse der Triebwelle in einem festen Winkel oder einstellbar geneigten Achse der Zylindertrommel und mit gelenkig in einem mit der Triebwelle fest verbundenen Triebflansch gelagerten Kolbenelementen, wobei die Übertragung von Drehmoment zwischen Triebwelle und Zylindertrommel (Pumpe) bzw. Zylindertrommel und Triebwelle (Motor) ausschließlich durch Mitnahme der Zylindertrommel durch die Kolbenelemente erfolgt.

üblicherweise bestehen die Kolbenelemente der genannten Art von Axialkolbenmaschinen aus Kolben und Kolbenstange. Letztere ist gelenkig innerhalb des Kolbens gelagert und v/eist an ihrem freien Ende eine Gelenkkugel auf, die gelenkig innerhalb der Triebscheibe gelagert ist.

Für die Mitnahme der Zylindertrommel durch die Kolbenelemente sind mehrere Lösungen bekannt. Eine erste Lösung für die kardanlose Mitnahme der Zylindertrommel besteht darin, daß der Kolben an seiner dem Kolbenboden abgewandten Seite einen

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relativ langen Kolbennantel (Kolbenhemd) aufweist, an dessen konisch sich öffnender Innenseite die Kolbenstange anliegt und so über den Kolben die Zylindertrommel mitnimmt. Bei einer zweiten bekannten Lösung wird die Mitnahme-Funktion von den Kolbenntangen in unmittelbarem Kontakt mit den Zylinderbohrungen erfüllt. Bei einer gegenüber der zweiten Lösung abgewandelten dritten Lösung nehmen die Kolbenstangen die Zylindertrommel j über ein sternförmiges, mit der Zylindertrommel fest verbundenes Mitnahmeglied mit (US-PS 1 137 283).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion der Kolbenelernente entscheidend zu vereinfachen und trotzdem dafür zu sorgen, daß die Kolben sowohl die notwendige Dichtfunktion als auch die Mitnahmefunktion für die Zylindertrommel übernehmen können.

Dazu wird erfindungsgemäß bei einer Axialkolbenmaschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Kolbenelernente, wie an sich bekannt, einstückig ausgebildet sind und die dichtend in der Zylinderbohrung liegende Fläche der Kolbenelemente als Kugelzone nit einem höchstens dem Durchmesser der Zylinderbohrung entsprechenden Kugeldurchmesser geformt sind und daß sich zumindest einseitig in Längsachsrichtung der Kolbenelemente an die Kugelzone eine etv/a kegelstumpfförmige Mitnahmezone anschließt.

In zweckmässiqer Ausbildung der Erfindung ist zur Verbesserung dei Dichtwirkung im Bereich der Kugelzone bzw. zwischen der Kugelzone und mindestens einer der Mitnahmezonen eine Nut zur Aufnahme eines Kolbenringes vorgesehen. Zwar ist es bereits bei Axialkolbenmaschinen mit einer mit der Zylindertrommel umlaufenden Welle und einer zur Achse der Welle geneigten Kolbenführungsebene (Taumelscheibenmaschine) bekannt (US-PS 2 956 845) , eine Kolbendichtung mit einem gesnaltenen Kolbenring zu bilden, dessen

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Lauffläche eine Kugelzone mit einem dem Durchmesser des Zylinders entsprechenden Kugeldurchmesser ist. In besonderer Ausbildung dieser bekannten Maschine sind deren Kolben mit den Kolbenstangen, die während des Betriebes Winkelbewegungen gegenüber der Zylinderachse ausführen, fest mit dem Kolben verbunden, also einstückig ausgebildet. Dabei bildet die Außenfläche des Kolbens eine Kugelzone mit einem mit der Lauffläche des Kolbenringes gemeinsamen Kugelmittelpunkt und Radius. Diese bekannte Ausbildung der Kolbenelemente dient ausschließlich zur Erzielung einer guten Dichtwirkung. Die übertragung von Mitnahmekräften ist weder vorgesehen noch durch die bekannte Konstruktion möglich, da die Kugelzone ausdrücklich nach Form und Lage der Lauffläche des oder der Kolbenringe angepasst ist und die Dichtwirkung auch für Lecköl erhöhen soll, wenn aufgrund von ausgeführten Winkelbewegungen des Kolbens größere Führungskräfte zwischen Zylinderwand und Kolben auftreten.

Demgegenüber ermöglicht die Erfindung bei einer Axialkolbenmaschine der eingangs genannten Gattung erstmals, durch einstückig ausgebildete Kolbenelemente sowohl die erforderliche Abdichtung als auch die Mitnahme der Zylindertrommel.

Zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Schnitt eine Axialkolbenmaschine mit einer gegenüber der Achse der Triebwelle geneigten Achse der Zylindertrommel;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines Kolbenelementes, teilweise im Schnitt;

-A-

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Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Kolbenelempntes, teilweise im Schnitt und

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eines Kolbenelementes, teilweise im Schnitt.

Die in Fig. 1 dargestellte /jiialJcolhenmaschine weist eine über nicht dargestellte Kugellager in einem Gehäuse 2 gelagerte Triebwelle 1 auf, die einstückig eine Triebscheibe 3 trägt. An der Triebscheibe 3 sind über Gelenkkugeln 1o Kolbenelemente 4,kugelgelenkig gelagert. Die Kolbenelemente 4 bewegen sich in Zylinderbohrungen 5 einer Zylindertrommel 6. Die Zylindertrommel 6 wird von der Triebwelle 1 über die Triebscheibe 3 und die Kolbenelercente 4 in Drehung versetzt. Der Hub der Kolbenelemente 4 richtet sich nach dem Schrägwinkel der Zylindertrommelachse 7 zur Drehachse 8 der Triebwelle 1. Die Zylindertrommel 6 wird durch einen über eine Kugel 9 an der Triebscheibe 3 gelagerten Mittelzypfen 11 zentriert und stützt sich - im belasteten Zustand der Maschine unter der Wirkung der Öldruckkräfte und im unbelasteten Zustand der Maschine nur unter der Kraft der zwischen Zanfen 11 und Zylindertrommel 6 vorgesehenen Druckfeder 12 - auf einem Steuerspiegelkörper 13 ab, der seinerseits auf einer zylindrischen Führungsbahn 14 des Maschinengehäuseteiles 15 abgestützt ist. Zur Änderung des Schrägwinkels der Achse 7 der Zylindertrommel 6 gegenüber der Achse 8 der Triebwelle 1 und damit der Änderung des Hubvolumens der Kolbenelemente 4 in den Zylinderbohrungen 5 greift an dem Steuerspiegelkörper ein Verstellzapfen 16 an, der mit einer Stellstange 17 fest verbunden ist, die ihrerseits verschieblich in dem Maschinengehäuseteil 15 in einer Bohrung 18 gelagert ist. An der Stellstange 17 greift ein Verstellmechanismus an, durch den die Stellstange 17 in Längsrichtung verschoben wird, so daß der Zapfen 16 den Steuerspiegelkörper 13 in der zylindrischen

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Führungsflähe 14 unter Schwenkung der Zylindertrommel 6 um die Schwenkachse 19 verschiebt. In dem Steuerspiegelkörper 13 sind die aus Fig. 1 nicht ersichtlichen Zu- und Abflußbohrungen (Steuernieren) vorgesehen, die die Zylinderbohrungen 5 jeweils entsprechend der Drehstellung der Zylindertrommel 6 mit dem ebenfalls nicht dargestellten Zu- bzw. Abflußanschluß in dem Gehäuseteil 15 verbinden.

In den Fig. 2-4 sind verschiedene Ausführungsformen der Kolbenelemente 4 dargestellt. Sie umfassen die Gelenkkugel 1o sowie eine symmetrisch zur Querschnittsfläche 2o liegende Kugelzone 21 mit einem höchstens dem Durchmesser der Zylinderbohrung 5 entsprechenden Kugeldurchmesser und deren Mittelpunkt im Schnittpunkt der Querschnittsfläche 2o mit der Längsachse 22 des Kolbenelementes 4 liegt. An die Kugelzone 21 schließen sich gemäß Fig. 2 und 3 beidseitig, gemäß Fig. 4 einseitig, ^f4itnahmezonen 23, 24 an, die kegelstumpfförmig sind, d.h. sich von der Kugelzone weg konisch verengen. Dabei können gemäß Fig. 2 die Kugelzone und die Mitnahmezonen kontinuierlich, tangential von der Kugelzone weg ineinander übergehen. Gemäß Fig. 3 und 4 ist jeweils zwischen Kugelzone 21 und Mitnahmezone 23 bzw. 24 eine Einschnürung 25 vorgesehen. Diese kann u.a. aus fertigungstechnischen Gründen zweckmässig sein. Im Bereich der Kugelzone 21 bzw. zwischen der Kugelzone 21 und mindestens einer der Mitnahmezonen 23 bzw. 2 4 ist eine Nut 26 zur Aufnahme eines Kolbenringes 27 vorgesehen. Der Kolbenring 27 ist mit radialem Spiel in der Nut 26 geführt. E.r kann als einstückiger oder gespaltener, elastischer oder unter den Arbeitsdruck der Maschine stehender Ring ausgebildet sein. Seine zur Anlage an die Zylinderbohrung 5 bestimmte Außenfläche ist ballig geformt.

Ansprüche

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Claims

"^β- 23.50870

Ansprüche

I 1.)Axialkolbenmaschine mit einer gegenüber der Achse der Triebwelle in einem festen Winkel oder einstellbar geneigten Achse der Zylindertrommel und mit gelenkig in einem mit der Triebwelle fest verbundenen Triebflansch gelagerten Kolbenelementen, wobei die übertragung von Drehmoment zwischen Triebwelle und Zylindertrommel (Pumpe) bzw. Zylindertrommel und Triebwelle (Motor) ausschließlich durch Mitnahme der Zylindertrommel durch die Kolbenelemente erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenelemente (4), wie an sich bekannt, einstückig ausgebildet sind und die dichtend in der Zylinderführung· (5) laufende Fläche der Kolbenelemente als Kugelzone (21) mit einem höchstens dem Durchmesser der Zylinderbohrung (5) entsprechenden Kugeldurchmesser geformt ist und daß sich zumindest einseitig in

L?.ngsachsrichtuna (22) der Kolbenelernente (4) an die Kugeletwa

! zone (21) einc/kegelstumpfförraige Mitnahmezone (23 bzw. 24) j anschließt.
2. Maschine nach Ansnruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß im Bereich der Kugelzone (21) bzw. zwischen der Kugelzone und mindestens einer der Mitnahmezonen (2 3 bzw. 24) eine Nut (26) zur Aufnahme eines Kolbenringes (27) vorgesehen ist.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (27) mit radialem Spiel in der Nut (26) geführt ist und seine an der Zylinderbohrung (5) anliegende Außenfläche ballig geformt ist.
4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmigen Mitnahmezonen (23 bzw. 24) kontinuierlich, tangential in die dichtende Kugelzone (21) übergehen.

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5. Maschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kugelzone (21) und der oder den Mitnahmezonen (23 bzw. 24) eine Einschnürung (25) vorgesehen ist.

Der Patentanwalt j

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