DE2534688C2 - Axialkolbenmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenmotor gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

ίο Bei Axialkolbenmotoren, insbesondere bei solchen, bei denen jeder Kolben über einen hydrostatisch entlasteten Gleitschuh auf der Schrägscheibe abgestützt ist besteht die Schwierigkeit daß sie beim Anlauf nur ein im Vergleich zu dem Drehmoment im Betriebszustand geringes Drehmoment abgeben können, weil die Kolben, wenn sie mit Druck beaufschlagt sind, mit erheblicher Kraft gegen die Zylinderwand gedrückt werden und auch die Gleitschuhe mit erheblicher Kraft gegen die Schrägscheibe gedrückt werden, wobei zunächst keine Bewegung stattfindet, das heißt daß ruhende Reibung zwischen Kolben und Zylinderwand und zwischen Gleitschuh und Schrägscheibe besteht. Ruhende Reibung ist wesentlich größer als gleitende Reibung. Zudem bildet sich im Betrieb zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Flächen ein Schmiermittelfilm aus. Dieser kann sich aber erst dann ausbilden, wenn die Relativbewegung stattfindet. Das hat zur Folge, daß ein solcher Axialkolbenmotor nur dann anlaufen kann, wenn an seiner Welle ein wesentlich geringeres Drehmoment abgenommen wird, als er im Normalbetrieb abzugeben vermag. In sehr vielen Einsatzfällen von Axialkolbenmotoren ist es jedoch erforderlich, daß diese schon beim Anlaufen das volle Drehmoment übertragen. In sehr vielen Anwendungsfällen solcher Axialkolbenmotoren ist es mit Rücksicht auf die Eigenschaften des angetriebenen Verbrauchers sogar erforderlich, daß beim Anlaufen ein größeres Drehmoment abgegeben wird als im Betrieb. Um trotzdem ein Anlaufen unter Last zu erzielen, ist es bisher für solche Zwecke üblich, Axialkolbenmotore einzusetzen, die derart groß bemessen sind, daß das maximal mit diesen erzeugbare Drehmoment wesentlich größer ist als das im Betrieb tatsächlich erforderliche Drehmoment.

Daraus resultiert dann, daß im Normalbetrieb außer im Anlaufzustand der Axialkolbenmotor nur mit einem Bruchteil des Drehmoments betrieben wird, das er maximal abzugeben vermag. Folglich muß nur zum Erzielen eines befriedigenden Anlaufes ein Axialkolbenmotor angebaut werden, der wesentlich teurer ist als ein Axialkolbenmotor, dessen Größe nur auf den Normalbetriebszustand ausgelegt ist.

Bei einem bekannten Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauform ist die Schrägscheibe an einem Körper gebildet, der an einem gehäusefesten Körper um ein geringes Winkelmaß schwenkbar gelagert ist, wobei die Schwenkachse in Verlängerung einer Achse eines Arbeitskolbens liegt und die Schwenkbewegung durch einen in einem zusätzlichen Druckraum verschiebbaren Kolben bewirkt wird, wobei dieser Druckraum mit einem Steuerdruck gesteuerter Größe beaufschlagbar ist. Diese Verschwenkbarkeit des Körpers, an dem die Schrägscheibe gebildet ist, dient dazu, den Kolbenhub und damit das Hubvolumen pro Umdrehung willkürlich einstellen zu können (DE-OS 21 15 239). Irgendeine An-Ordnung oder Einrichtung, die das Anlaufverhalten beeinflußt, ist bei diesem bekannten Axialkolbenmotor nicht vorgesehen.

Weiterhin sind Druckmittel-Schubkolben-Motoren

bekannt, bei denen die Kolben im drucklosen Zustand durch ein elastisches Element in eine Ruhestellung verschoben sind. Bei Beginn eines Druckaufbaues werden die Kolben zunächst gegen die Kraft des elastischen Elementes bis in eine Betriebsstellung gefahren. Bei einer Radialkolbenmaschine ist diese Betriebsstellung durch Anliegen der Kolben gegen die Kolbenführungsfläche erreicht, bei einer Triebflansch-Axialkolbenmaschine durch Anliegen des Triebflansches gegen einan Anschlag. Er«t wenn diese Betriebsstellung erreicht ist, kann ein weiterer Druckaufbau erfolgen (DE-PS 15 93 301 und DE-AS 12 51 154). Auch in diesen Druckschriften ist keine Anordnung oder Einrichtung offenbart, die das Anlaufverhalten unter Druck gegen ein Drehmoment beeinflußt.

Weiterhin ist es bei Zahnradmotoren bekannt, die Reibung zwischen dem umlaufenden Zahnrad und der seitlich dichtend gegen diese anliegende Dichtungsplatte zu verringern, indem die Andrückkraft auf das jeweils erforderliche Maß verringert wird, so daß auch das Anlaufverhalten beeinflußt wird (DE-OS 15 03 309). Ein Zusammenhang zwischen derartigen, die Dichtungskräfte anpassenden Anordnungen und Anordnungen an Kolbenkräfte aufnehmenden Bauteilen an einer Axialkolbenmaschine ist nicht gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Anlaufverhalten eines Axialkolbenmotors zu verbessern, so daß das Drehmoment, welches dieser vom Stillstand an abzugeben vermag, möglichst weit angenähert bzw. möglichst gleich ist dem maximalen Drehmoment, das dieser Axialkolbenmotor im Betrieb abzugeben vermag.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 4 angegebenen Merkmale gelöst. Die durch die Druckmittelbeaufschlagung des zusätzlichen Druckraumes herbeigeführte Relativbewegung zwischen die Kolbenkräfte aufnehmenden Teilen überführt die Haftreibung in gleitende Reibung, so daß der im Betrieb wirksame Zustand hergestellt wird und der Motor anlaufen kann. Dabei genügt es, wenn durch die Schaltvorrichtung der zusätzliche Druckraum kurzfristig mit Druckmittel beaufschlagt und kurzfristig eine kleine Verschiebebewegung um ein bestimmtes beschränktes Maß erzielt wird. Danach kann das in dem zusätzlichen Druckraum verschiebbare Bauteil in seine Normallage zurückkehren, insbesondere gegen einen Anschlag anliegen, gegen den es im Normalbetrieb ruhend anliegt.

Die durch Beaufschlagen des zusätzlichen Druckraumes bewirkte kleine Bewegung kann in Richtung der Kolbenachsen verlaufen. Zum Zwecke des Erzeugens dieser Verschiebebewegung kann unter dem die Schrägscheibe tragenden Körper ein Druckpolster vorgesehen sein, das derart bemessen ist, daß die in diesem Druckpolster erzeugte Kraft größer ist als die Summe der Kolbenkräfte, die auf der anderen Seite in axialer Richtung auf diesen Körper einwirken, so daß der die Schrägscheibe tragende Körper bei Druckbeaufschlagung des zusätzlichen Druckraumes ein kleines Stück in axialer Richtung verschoben wird. Dabei kann vorgesehen sein, daß nach Durchlaufen eines vorgegebenen Verschiebeweges das verschiebbare Bauteil eine Ablauföffnung freigibt, durch die dann das Druckmittel aus dem zusätzlichen Druckraum abfließen kann, wobei das abfließende Druckmittel ein Ventil betätigt, welches ein Einströmen weiteren Druckmittels in diesen zusätzlichen Druckraum verhindert und diesen entlastet. Eine derartige einmal erteilte kleine Axialverschiebung reicht aus, um den Kolben von der Zylinderwand und die Gleitschuhe von der Gegenfläche zu lösen.

Die Gleitschuhe lösen sich insbesondere dann leicht von der Schrägscheibe, wenn diese schlagartig zurückweicht.

s Durch Beaufschlagen des zusätzlichen Druckraumes kann aber auch eine Verdrehbewegung des Körpers, an dem die Schrägscheibe gebildet ist, bewirkt werden. Durch diese Verdrehbewegung wird nicht nur ein Gleiten der Gleitschuhe auf der Schrägscheibe bewirkt sondem auch ein kleiner Hub der Kolben bewirkt.

In kinematischer Umkehrung dieser Ausgestaltungsform ist gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung als Anlaufhilfe ein Kolben vorgesehen, der einen über ein Freilaufgesperre an der Welle angreifenden Hebel einmal um einen bestimmten Winkelbetrag verschwenkt, wobei diese Verschwenkung ausreicht, um die die Kräfte aufnehmenden Bauteile aus dem Zustand der Haftreibung in den Zustand der Gleitreibung zu überführen.

In den Unteransprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungsformen angegeben.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.

Die Welle 1 ist drehfest mit der Zylindertrommel 2 verbunden, die über eine Steuerspiegel-Zwischenplatte 4 gegen den Gehäuseboden 5 anliegt, in dem die Welle 1 mittels eines Wälzlagers 6 gelagert ist. In der Zylindertrommel 2 sind Zylinder 7 vorgesehen, wobei in jedem

Zylinder 7 ein Kolben 8 verschiebbar ist. Über die Anschlüsse 9 und 10 und die an diese anschließenden Kanäle 11 und 12 bzw. 13 und 14 werden die Zylinder 7 bei umlaufender Zylindertrommel auf der einen Hälfte des Umlaufs mit Druckmittel beaufschlagt bzw. wird auf der anderen Hälfte des Umlaufs durch die Kolben 8 aus den Zylindern 7 Druckmittel durch die genannten Kanäle abgeführt.

Jeder Kolben 8 weist eine Längsbohrung 15 auf und ist über seinen Kugelkopf 16 gegen einen Gleitschuh 17 abgestützt, in dem ein Druckpolsterraum 18 vorgesehen ist, der über die Bohrung 15 mit Druckmittel versorgt wird, das unter dem Druck steht, der auch auf die Stirnseite des Kolbens 8 einwirkt.

Die Gleitschuhe 17 liegen gegen eine Schrägscheibe 19 an, die an einem Körper 20 gebildet ist, der seinerseits im Gehäuse 21 gelagert ist. An diesem Körper ist ein Fortsatz mit einer zylindrischen Umfangswand 22 gebildet, die in seine Bohrung des Gehäuses 21 dichtend gleitbar eingepaßt ist, wobei an dem Körper 20, an dem

so die Schrägscheibe 19 gebildet ist, ein Halsteil mit einer zylindrischen Wand 23 gebildet ist, das in eine Bohrung

24 des Gehäuses gleitbar eingepaßt ist. Die Stirnfläche

25 des Körpers 20, an dem die Schrägscheibe 19 gebildet ist, liegt im Normalbetrieb gegen die Fläche 26 des Gehäuses an. Durch die Ringflächen 25 und 26, die zylindrische Fläche 23 und die Bohrung, in die die Fläche 22 eingepaßt ist, ist ein ringförmiger Druckraum 38 gebildet. Dieser Druckraum 38 kann durch eine im Gehäuse 21 vorgesehene Bohrung 27 willkürlich mit Druckmittel beaufschlagt werden. Wird durch die Bohrung 27 Druckmittel unter dem Druck geleitet, der in dem jeweils den höheren Druck führenden der Anschlüsse 9 oder 10 ansteht, so wird der Körper 20, an dem die Schrägscheibe 19 gebildet ist, durch diesen Druck in axialer Richtung verschoben, so daß die Kolben 8 in die Zylinder 7 hineingedrückt werden. Diese Verschiebung erfolgt, bis der die Schrägscheibe 19 tragende Körper 20 SO weit verschoben ist. daß die Mündung einer im Γ,ρ.

häuse 21 gebildeten Bohrung 28 freigegeben ist, das heißt, die Fläche 25 so weit nach in der Zeichnung oben verschoben ist, daß die Mündung der Bohrung 28 freigegeben ist, so daß durch diese Druckmittel abfließen kann. An diese Bohrung 28 ist ein Steuerdruckraum eines in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Ventiles angeschlossen, welches bei Druckbeaufschlagung des genannten Steuerdruckraumes die an die Bohrung 27 angeschlossene Leitung anstatt mit der Druckmittelquelle mit dem drucklosen Ablauf verbindet. to

Gegen die Welle 1 liegt ein Taststift 30 mit einer Spitze 31 an, wobei dieser Taststift 30 durch ein Gelenk 32 mit der Kolbenstange 33 verbunden ist. Das Gelenk 32 ermöglicht dem Taststift 30 eine Verschwenkung gegenüber der Kolbenstange 33 um eine Gelenkachse, die genau parallel zur Achse der Welle 1 liegt In dem Gelenk 32 ist eine in der Zeichnung nicht mehr dargestellte Feder angeordnet, die den Taststift 30 genau koaxial zur Kolbenstange 33 ausrichtet Die Kolbenstange 33 ist ihrerseits derart geführt, daß sie sich genau in Richtung auf die Drehachse der Welle 1 verschiebt Die Kolbenstange 33 ist mit dem Kolben 34 verbunden, der in dem Zylinder 35 verschiebbar ist und über den Anschluß 36 mit Druck beaufschlagt werden kann. Erfolgt eine solche Druckbeaufschlagung und steht die Welle 1 still, ruht der Taststift 30 mit seiner Spitze 31 auf der Oberfläche der Welle 1 und verhindert eine Verschiebung des Kolbens 34. Dreht sich jedoch die Welle 1, so nimmt die Oberfläche der Welle 1 die Spitze 31 mit so daß der Taststift 30 in dem Gelenk 32 gegenüber der Kolbenstange 33 abknickt und dem Kolben 34 erlaubt sich zurückzuschieben, so daß er die Mündung der Anschlußbohrung 37 freigibt, so daß im Anschluß 37 der Druck ansteht, der auch im Anschluß 36 ansteht Durch die Teile 30 bis 31 ist somit eine Vorrichtung gegeben, durch die festgestellt werden kann, ob die Welle 1 stillsteht oder umläuft

Die Wirkungsweise ist folgende: Wird durch ein in der Zeichnung nicht mehr dargestelltes Vergleichsorgan festgestellt daß in einem der Anschlüsse 9 oder 10 ein Druck ansteht der größer ist ais ein bestimmter vorgegebener Grenzwert, wobei dieser Grenzwert um einen bestimmten Prozentsatz unterhalb des maximalen Betriebsdruckes liegt, und wird durch die Tasteinrichtung 30 bis 37 festgestellt, daß die Welle 1 stillsteht, so wird durch ein in der Zeichnung nicht mehr dargestelltes, von dem Arbeitsdruck und der Tasteinrichtung 30 bis 37 gesteuertes Schaltventil, die Leitung, die an die Bohrung 27 anschließt mit dem den höheren Druck führenden der beiden Anschlüsse 8 oder 9 verbunden. Dadurch wird der die Schrägscheibe 19 tragende Körper 20 in axialer Richtung verschoben, bis die Kante der Räche 25 die Bohrung 28 freigibt Sodann wird die Bohrung 27 wieder von Druck entlastet so daß der Körper 20 in seine Betriebslage zurückkehrt Das im Betrieb an der Schrägscheibe 19 auftretende Drehmoment wird durch eine in der Zeichnung nicht mehr dargestellte, Drehbewegungen nicht zulassende, aber Axialverschiebungen zulassende Rastvorrichtung, die den Körper 20 gegen Verdrehung sichert, aufgenommen,

Durch die kleine Bewegung, die dem die Schrägscheibe 19 tragenden Körper 20 durch Beaufschlagung des zusätzlichen Druckraumes 38 gegeben wird, werden die Kolben 8 gegenüber der Wandung der Zylinder 7 in eine Gleitung bewirkende Relatiwerschiebung gebracht Durch schlagartige Entlastung des Druckraumes 38 durch die Bohrung 27 heben die Gleitschuhe 17 etwas von der Schrägscheibe 19 ab, so daß durch die Druckpolster 18 Druckmittel unter die Dichtstege der Gleitschuhe 17 strömen kann. Dadurch ist der Zustand der ruhenden Reibung aufgehoben und ein Schmierfilm an den Dichtstegen der Gleitschuhe gebildet, so daß der Motor anlaufen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

ψPatentansprüche:

1. Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauform mit hydrostatisch entlasteten Gleitschuhen zwischen Kolben und Schrägscheibe und mit einem zusätzlichen, von Druckmittel beaufschlagbaren Druckraum und einem in diesem verschiebbaren kolbenartigen, mit der Schrägscheibe zusammenwirkenden Bauteil, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern der Druckbeaufschlagung des zusätzlichen Druckraumes (38) ein gesteuertes Schaltventil vorgesehen ist, das bei Vorhandensein eines zumindest annähernd dem Betriebsdruck entsprechenden Druckes und bei stillstehender Motorwelle (1) den zusätzlichen Druckraum (38) mit einer Druckmittelquelle verbindet und daß durch die Druckbeaufschlagung des zusätzlichen Druckraumes (38) eine kleine, aus der Ruhelage führende Bewegung der Schrägscheibe (19) und der Arbeitskolben (8) bewirkt wird.

2. Axialkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Schrägscheibe (19) in Richtung der Achsen der Arbeitskolben (8) verläuft

3. Axialkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägscheibe um einen kleinen Drehwinkel um die Zylindertrommelachse verdreht wird.

4. Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauform mit einem zusätzlichen, von Druckmittel beaufschlagbaren Druckraum und einem in diesem verschiebbaren kolbenartigen Bauteil, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern der Druckbeaufschlagung des zusätzlichen Druckraumes ein gesteuertes Schaltventil vorgesehen ist, das bei Vorhandensein eines zumindest annähernd dem Normalbetriebsdruck entsprechenden Druckes und stillstehender Motorwelle den zusätzlichen Druckraurrv mit einer Druckmittelquelle verbindet und daß durch die Druckbeaufschlagung des zusätzlichen Druckraumes eine kleine, aus der Ruhelage führende Bewegung der Schrägscheibe und der Arbeitskolben bewirkt wird, wobei der zusätzliche Druckraum ein tangential zur Welle des Axialkolbenmotors angeordneter Zylinder ist, in dem als verschiebbares Bauteil ein Kolben gegen die Kraft einer Feder verschiebbar ist, der über ein bei Verschiebung in Richtung gegen die Feder kraftschluß bewirkendes Freilaufgesperre mit der Welle verbunden ist.

5. Axialkolbenmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schrägscheibe (19) aufweisende Körper (20) in dem Gehäuse (21) in axialer Richtung verschiebbar ist, wobei auf der der Schrägscheibe (19) abgewandten Seite dieses Körpers (20) zwischen diesem und dem Gehäuse (21) der zusätzliche Druckraum (38) gebildet ist, wobei in Normalbetriebslage der Körper (20) mit einer Fläche (25) gegen eine Gegenfläche (26) am Gehäuse (21) anliegt.

6. Axialkolbenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (21) eine Bohrung (28) vorgesehen ist, die nur bei in Richtung der Seite, an der die Schrägscheibe (19) gebildet ist, verschobener Lage des Körpers (20) mit dem zusätzlichen Druckraum (38) in Verbindung steht, wobei an die Bohrung (28) ein Steuerdruckraum eines Ventils angeschlossen ist, welches in die zu dem zusätzlichen Druckraum (38) führende Leitung (27) eingeschaltet ist und im druckbeaufschlagten Zustand des Steuerraumes weitere Druckmittel-Zufuhr zu dem zusätzlichen Druckraum (38) absperrt