DE3519822C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine einstellbare Axial­ kolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Axialkolbenmaschine dieser Art (US-PS 36 99 845) ist die Schrägscheibe um einen Lager­ zapfen schwenkbar, der auf der der Stelleinrichtung gegenüberliegenden Seite der Wellenachse angeordnet ist. Da sich Gleitlager und Stellvorrichtung innerhalb des Trägerquerschnitts befinden, kann der Querschnitt der Maschine klein gehalten werden. In axialer Richtung dagegen ist ein gewisser Platz erforderlich. Denn einerseits benötigt man einen Zapfen von ausreichender Stärke, um die im Betrieb auftretenden Belastungen auszuhalten. Und andererseits ist an der Schrägscheibe ein entsprechend dimensioniertes Lagerelement vorzu­ sehen, das einen die Schwenkbewegung ermöglichenden Abstand von der benachbarten Querwand hat. Das Gleit­ lager wird durch den im Hubraum der Kolben-Zylin­ der-Einheiten herrschenden Druck belastet, so daß die Schwenkbewegung der Schrägscheibe unter Überwindung einer gewissen Reibungskraft erfolgt.

Bei einer anderen bekannten Axialkolbenmaschine (GB-PS 8 66 661, GB-PS 9 80 605) wird das Gleitlager durch zwei in Richtung der Schwenkachse versetzte Kugeln und je eine Lagerpfanne in der Schrägscheibe und in der benachbarten Querwand des Gehäuses gebildet. Über einen Kanal in der Schrägscheibe wird der zugehörigen Kugelpfanne Schmieröl zugeführt. Hierdurch kann die Reibung vermindert werden. Die axiale Länge der Ma­ schine ist verhältnismäßig groß, weil der Durchmesser der Kugel und die Höhe der Kugelpfanne zu berücksich­ tigen sind. Ähnliche Verhältnisse sind auch einer weiteren älteren Anmeldung entnehmbar (EP-PS 1 63 995), bei der die Kugeln des Gleitlagers der Axialkolben­ maschine durch einen Stift der Kugelpfanne der Querwand des Gehäuses arretiert sind.

Bei einer anderen bekannten Axialkolbenmaschine (DE-OS 31 35 605) ist die Schrägscheibe selbst mit einer sich über ihre gesamte Breite erstreckenden teilzylin­ drischen Fläche versehen, die in eine hohlzylindrische Lagerfläche der Querwand des Gehäuses eingreift. In der teilzylindrischen Fläche befindet sich eine Druck­ taschenausnehmung, die zum Zweck der Druckentlastung mit der Hochdruckseite der Axialkolbenmaschine über Kanäle in der Schrägscheibe verbunden ist. Auch dies erfordert eine entsprechend große axiale Länge der Maschine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axial­ kolbenmaschine der vorausgesetzten Gattung anzugeben, die bei günstiger Druckentlastung des Gleitlagers der Schrägscheibe eine kleinere Bauabmessung in axialer Richtung hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die beiden an der Schrägscheibe angebrachten Kugelka­ lotten ermöglichen es, daß die Schrägscheibe sehr dicht neben der Querwand verlaufen kann. Denn die Kugelkalotten brauchen nur wenig vorzustehen und die eigentliche Schwenkachse kann sich inmitten der Schräg­ scheibe oder gar in der Nähe ihrer Gleitfläche befin­ den. Trotzdem können die Kugelkalotten eine verhältnis­ mäßig große Fläche besitzen. Entsprechend groß kann die Druckflüssigkeit aufnehmende Kammer in der Kugel­ kalotte sein, welche eine Druckentlastung des Gleit­ lagers bewirkt. Sowohl die Kugelkalotten als auch die Lagerpfannen lassen sich auf einfache Weise her­ stellen, so daß sich mit geringem Aufwand eine aus­ reichende Lagerfläche ergibt.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 ergeben sich kleine Hebelarme und entsprechend kurze axiale Bau­ längen der Stelleinrichtung.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 sind zwei Stell­ einrichtungen vorgesehen, deren Mittelachsen auf einer Linie liegen, die parallel zur Schwenkachse verläuft. Da jede Stelleinrichtung einen kleineren Querschnitt haben kann als bei Verwendung einer einzigen Stellein­ richtung, trägt dies zur Kleinhaltung der Abmessungen der Axialkolbenmaschine bei.

Die Ausführungsform nach Anspruch 4 hat den Vorteil, daß der Regeldruck, der ohnehin der Stelleinrichtung zugeführt wird, auch in der Kammer zur Verfügung steht, um im Gleitlager eine Druckentlastung zu bewirken.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs­ form einer einstellbaren Axialkolbenmaschine,

Fig. 2 eine Ansicht von rechts auf die linke Querwand des Gehäuses,

Fig. 3 eine Ansicht von links auf die rechte Querwand des Gehäuses,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausfüh­ rungsform und

Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch eine abgewandelte Stelleinrichtung.

Die in Fig. 1 veranschaulichte Axialkolbenmaschine kann als Motor oder Pumpe arbeiten. Ihr Gehäuse weist zwei durch eine Umfangswand 1 miteinander verbundene Stirn- oder Querwände 2 und 3 auf. Eine Welle 4 ist mit ihrem Ende 5 in einer Lagerbohrung 6 der Querwand 2 und mit ihrem Abschnitt 7 in einer Lagerbuchse 8 in der Querwand 3 gehalten. Diese Lagerbuchse 8 ist nur über einen Teil 9 ihres Umfangs gehäusefest gelagert, so daß die Welle 4 eine gewisse Beweglichkeit hat.

Die Welle 4 ist über eine Zahnkupplung 10 drehfest, aber axial verschiebbar mit einerm Träger 11 verbunden. Dieser weist mehrere, als Zylinder 12 dienende Bohrun­ gen von Kolben-Zylinder-Einheiten 13 auf. In jede dieser Zylinderbohrungen greift ein Kolben 14, der an seiner Stirnseite eine Gleitfläche 15 trägt, mit der er auf einer Schrägscheibe 16 abgestützt ist. Eine ebene Druckplatte 17 liegt auf ebenen Flächen 18 von dem Kolben 14 angebrachten Kragen 19 auf und ist durch eine zentrische Feder 20 belastet, die sich einerseits am Träger 11 und andererseits an einem Bund 21 der Welle 4 abstützt. Dieser Bund besitzt eine sphärische Ringfläche 22, die mit einer entspre­ chenden Lagerfläche 23 am Rand einer von der Welle 4 durchsetzten Mittelöffnung der Druckplatte 17 ein Kugelgelenk 24 bildet.

Der Kolben 14 weist an seinem der Schrägscheibe abge­ wandten Ende eine ringförmige Dichtfläche 25 auf, die dem Äquatorbereich einer Kugelfläche mit dem Durch­ messer der Bohrung des Zylinders 12 entspricht. Sie befindet sich an der Oberfläche des Bandes 26, das mittels eines festgebördelten Ringes 27 gegen eine Stufe 28 des Kolbens gehalten ist. Diese Dichtfläche bildet in Verbindung mit der Bohrung des Zylinders 12 ein verschiebbares Schwenkgelenk. Die Druckplatte 17 weist Ausschnitte 30 auf, die als radiales Langloch ausgeführt sind und daher eine Radialführung für den Kolben 14 bilden. Auf diese Weise kann sich die Gleit­ fläche 15 trotz der axialen Kürze der Kolben-Zylin­ der-Einheit 13 in jeder Drehwinkellage des Trägers 11 vollständig an die Schrägscheibe 16 anlegen.

Jeder Kolben 14 weist einen Durchgangskanal 31 in der Form einer Bohrung auf. Außerdem ist an der Stirn­ seite eine ringförmige Vertiefung 32 vorgesehen, die annähernd einen Außendurchmesser hat, der dem Kolben­ durchmesser im Zylinder 12 entspricht. Dies ergibt eine weitgehende Druckentlastung, so daß der Kolben im wesentlichen nur unter der Kraft der zentrischen Feder 20 gegen die Schrägscheibe 16 gedrückt wird. Gleichzeitig ergibt sich eine hydrostatische Schmierung der Gleitfläche, so daß die Reibungsverluste gering sind.

Es ist auch möglich, die Kolben der Kolben-Zylin­ der-Einheiten am rotierenden Träger und die Gleitfläche an den Zylindern anzubringen.

Die Querwand 2 besitzt in ihrer Stirnfläche 33 zwei teilringförmige Nuten, nämlich eine Niederdrucknut 34 und eine Drucknut 35. Diese sind jeweils mit einem Niederdruckanschluß 36 bzw. einem Druckanschluß 37 an der äußeren Stirnseite der Querwand 2 über lediglich angedeutete Kanäle 38 verbunden. Die Zylinder 12 besit­ zen stirnseitige Steueröffnungen 39, mit denen sie abwechselnd entlang der Niederdrucknut 34 und der Drucknut 35 bewegt werden. Auf diese Weise können die Hubräume der Kolben-Zylinder-Einheiten 13 beschickt und entleert werden. Die bevorzugte Drehrichtung ist durch einen Pfeil 39 angegeben. Durch Löcher 40 werden Spannschrauben 41 zum Zusammenhalten der Gehäuseteile 1 bis 3 geführt.

Die Schrägscheibe 16 ist in ihrer Neigung verstellbar, um das Fördervolumen der als Pumpe arbeitenden Maschine oder die Drehzahl der als Motor arbeitenden Maschine zu ändern. Zu diesem Zweck ist die Schrägscheibe 16 in einem Gleitlager 42 um eine Schwenkachse S schwenk­ bar gelagert, das nur einen Teil der Fläche der Schräg­ scheibe 16 und der Querwand 3 belegt. Dieses Gleitlager wird durch ein an der Schrägscheibe 16 angebrachtes Lagerelement in der Form zweier Kugelkalotten 43 und zweier entsprechender Lagerpfannen 44 und 45 (Fig. 3) gebildet. Kugelkalotten und Lagerpfannen sind in Richtung der Schwenkachse S gegeneinander versetzt. Die Lagerpfannen befinden sich nahe der Durchmesser­ linie der Querwand 3 zu beiden Seiten des durch die Buchse 8 gebildeten Wellenlagers. Die Lagerpfannen 44 und 45 weisen inmitten einer ringförmigen Lager­ fläche eine Kammer 46 bzw. 47 auf.

Ferner sind zwei Stelleinrichtungen 48 auf der gleichen Seite der Schrägscheibe 16 wie das Gleitlager 42 und zwar neben diesem Gleitlager vorgesehen. Jede Stellein­ richtung besteht aus einem Stellkolben 49 und einem Stellzylinder 50 bzw. 51 (Fig. 3). Die Stellzylinder sind als Bohrung in der Querwand 3 ausgeführt. Jeder Stellkolben weist an seiner äußeren Stirnseite eine sphärische Vertiefung 52 auf, in die je eine kraft­ schlüssig an der Schrägscheibe 16 anliegende Kugel­ kalotte 53 eingreift. Deren Durchmesser entspricht demjenigen der Stellzylinder-Bohrung.

Die Kammer 46 der Lagerpfanne 44, die den jeweils Druck führenden Kolben-Zylinder-Einheiten 13 gegenüber angeordnet ist, sieht über einen Kanal 54 mit beiden Hubräumen der Stelleinrichtungen 48 in Verbindung und wird, wie diese, von einer Regeleinrichtung mit einem geregelten Druck versorgt. Dieser wird über einen Anschluß 55 an der Querwand 2 und ein die Boh­ rungen 56 und 57 umfassendes Kanalsystem den Stellein­ richtungen und der Kammer 46 zugeführt. In Abhängigkeit von diesem Druck bzw. der in den Räumen eingeschlosse­ nen Druckflüssigkeitsmenge nimmt die Schrägscheibe 16 eine bestimmte Neigung ein. Zumindest das druck­ belastete Gleitlager 42 ist hydrostatisch unterstützt, so daß den Schwenkbewegungen wenig Widerstand entgegen­ gesetzt wird. Auch diese Stelleinrichtung für die Schrägscheibe hat eine axial sehr geringe Länge. Der Aufbau ist einfach. Da die Kugelkalotten 42 und 53 in die Lagerpfanne 44 bzw. in die Vertiefung 52 des Kolbens 49 von der Feder 20 gedrückt werden, ist die Schrägscheibe 16 auch in Querrichtung sicher arretiert.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 werden für entspre­ chende Teile um 100 gegenüber den Fig. 1 bis 3 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Unterschiedlich ist im wesent­ lichen, daß die Kolben 114 in den Zylindern 112 des rotierenden Trägers 111 axial geführt sind und über ein Schwenkgelenk 129 mit einem Gleitschuh 158 verbun­ den sind, der seinerseits die Gleitfläche 115 trägt. Der Gleitschuh wird durch die Druckplatte 117 von der Feder 120 belastet. Das Gleitlager 142 und die Stelleinrichtungen 148 sind wie in dem Beispiel der Fig. 1 bis 3 ausgeführt.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5 werden um 200 erhöh­ te Bezugszeichen verwendet. Unterschiedlich ist im wesentlichen, daß der Kolben 249 der Stelleinrichtung 248 fest an der Schrägscheibe 216 angebracht ist und eine sphärische Umfangsfläche 259 besitzt. Dieser Kolben dichtet und erlaubt gleichzeitig eine Schwenk­ bewegung.

Claims (4)

1. Einstellbare Axialkolbenmaschine mit mindestens einer Kolben-Zylinder-Einheit, von deren zwei Ar­ beitselementen das eine mit einem rotierenden Träger verbunden und das andere mittels Federkraft gegen eine Schrägscheibe gedrückt ist, wobei die Trägerwel­ le die Schrägscheibe und eine benachbarte Querwand des Gehäuses durchsetzt, die Schrägscheibe mittels eines Gleitlagers um eine auf der einen Seite der Wellenachse angeordnete Schwenkachse verstellbar ist und zum Zweck dieser Verstellung eine Stellein­ richtung, die durch einen Stellzylinder in der Quer­ wand und einen Stellkolben gebildet ist, auf der der Schwenkachse gegenüberliegenden Seite der Wellen­ achse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager aus zwei in Richtung der Schwenkachse (S) gegeneinander versetzten, an der Schrägscheibe angebrachten Kugelkalotten (43) und zwei ent­ sprechenden Lagerpfannen (44, 45) besteht und daß zumindest diejenige Lagerpfanne (44), die den jeweils Druck führenden Kolben-Zylinder-Einheiten (13) gegen­ über angeordnet ist, inmitten einer ringförmigen Auflagefläche eine Kammer (46) aufweist, der Druck­ flüssigkeit zuführbar ist.

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Lagerpfannen (44, 45) nahe der Durchmesserlinie der Querwand (3) zu beiden Seiten der Trägerwellen angeordnet sind.

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Richtung der Schwenkachse (S) gegeneinander versetzte Stelleinrichtungen (48) vorgesehen sind.

4. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Querwand (3) Kanäle (54) verlaufen, die die Kammer (46) mindestens der einen Lagerpfanne (44) mit dem Zylinder (50) für die mindestens eine Stelleinrichtung (48) verbin­ den.