DE3522716C2 - - Google Patents
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
- F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
- F04B1/2092—Means for connecting rotating cylinder barrels and rotating inclined swash plates
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F01B3/10—Control of working-fluid admission or discharge peculiar thereto
- F01B3/103—Control of working-fluid admission or discharge peculiar thereto for machines with rotary cylinder block
- F01B3/106—Control of working-fluid admission or discharge peculiar thereto for machines with rotary cylinder block by changing the inclination of the swash plate
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolbenmaschine
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Axialkolbenmaschine dieser Bauart ist in der DE-
AS 12 20 735 beschrieben und dargestellt.
Bei der bekannten Bauart ist das Außenteil an der Zylin
dertrommel befestigt und das Innenteil durch ein Hilfs
kardangelenk mit der Triebscheibe verbunden. Das Hilfskar
dangelenk ermöglicht sowohl eine axiale als auch eine
radiale Anpassung des Innenteils, wodurch Zwängungen
aufgrund von nicht vermeidbaren Toleranzen vermieden
werden. Die außen- und innenseitige Krümmung des Käfigs
entspricht den Krümmungen der Innenfläche des Außenteils
und der Außenfläche des Innenteils, so daß im Betrieb
der Axialkolbenmaschine die Übertragung von geringfügigen
axialen Kräften im Bereich des Gelenks möglich wäre,
jedoch ist dies bei der bekannten Ausgestaltung nicht
möglich, weil das Innenteil sowohl axial als auch radial
nicht definiert abgestützt ist. Außerdem ist es nicht
vorteilhaft, Axialkräfte mit Hilfe des Käfigs von einem
Gelenkteil auf das andere Gelenkteil zu übertragen,
weil bei Axialkolbenmaschinen mit veränderlichem Förder-
oder Schluckvolumen hierdurch die Beweglichkeit des
Käfigs gegenüber den Gelenkteilen beeinträchtigt wird.
Hierbei ist nämlich zu berücksichtigen, daß der Schwenk
weg des Käfigs nur etwa 50% des Schwenkwegs des schwenk
baren Außenteils beträgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axial
kolbenmaschine der eingangs bezeichneten Bauart mit
einfachen Mitteln so auszugestalten, daß bei Vermei
dung von Funktionstörungen eine axiale und radiale
Abstützung der Zylindertrommel an der Triebscheibe
möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 enthaltenen
Merkmale gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wird die Ausneh
mung in der Triebscheibe zur axialen und radialen Lage
rung des Gelenks herangezogen. Dabei erfolgt eine direkte
Abstützung des zylindertrommelseitigen Gelenkteils
durch Anlage der sphärischen Außenfläche am zylinder
trommelseitigen Gelenkteil an der sphärischen Innenfläche
der Ausnehmung. Deshalb kann der Käfig von der Übertra
gung axialer bzw. radialer Kräfte freigestellt werden.
Die erfindungsgemäße Ausbildung umfaßt nicht nur
eine einfache und kleine Bauweise, sondern ermöglicht
auch große Winkelunterschiede, nämlich bis zu etwa
40°, zwischen der Drehachse der Triebscheibe und der
Drehachse der Zylindertrommel. Dabei eignet sich die
erfindungsgemäße Ausgestaltung nicht nur für Axial
kolbenmaschinen konstanten Förder- bzw. Schluckvolumens,
sondern insbesondere auch für Axialkolbenmaschinen
mit veränderlichen Förder- bzw. Schluckvolumen. Ein
anderer Vorteil besteht darin, daß ein Gelenk mit den
erfindungsgemäßen Merkmalen für Axialkolbenmaschinen
verschiedener Schrägwinkel paßt und deshalb sowohl
für Axialkolbenmaschinen mit konstantem Förder- bzw.
Schluckvolumen und unterschiedlichen Schrägwinkeln
als auch für Axialkolbenmaschinen mit veränderlichen
Förder- bzw. Schluckvolumen eingesetzt werden kann.
In beiden Fällen ist mit einfachen Mitteln eine sichere
Funktion der Axialkolbenmaschine gewährleistet.
Es ist zwar aus DE-OS 26 44 033 ansich bekannt, das
dem Gelenk zugewandte Ende der Zylindertrommel sowohl
axial als auch radial mittels einer Kugel abzustützen,
jedoch handelt es sich bei diesem mit Universal-Kreuzge
lenk bezeichneten Gelenk nicht um ein homokinetisches
Gelenk und darüber hinaus erstreckt dieses Universal-Kreuz
gelenk sich in Längsrichtung über die Kugel beidseitig
hinaus, so daß sich nur verhältnismäßig kleine Schräg
winkel bzw. Schwenkwinkel realisieren lassen.
Es ist bei der erfindungsgemäßen Ausbildung grundsätz
lich nicht erforderlich, daß der Käfig des Gelenks
eine sphärische Innen- und Außenfläche aufweist, und
sozusagen zusätzlich zu seiner durch die Kugeln vorgege
benen Führung zwischen dem Außen- und Innenteil gelagert
ist. Da bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung das
zylindertrommelseitige Gelenkteil jedoch direkt an
der Triebscheibe abgestützt ist, kann der Käfig in
ansich bekannter Weise zwischen dem Außen- und Innenteil
gelagert sein, wobei Klemmungen des Käfigs durch die
direkte Abstützung des zylindertrommelseitigen Gelenkteils
an der Triebscheibe verhindert sind.
Die in den Ansprüchen 2 bis 5 enthaltenen Merkmale
sind aus herstellungstechnischen bzw. baulichen Gründen
und aus Montagegründen vorteilhaft. Die im Anspruch 4
enthaltene Ausbildung führt insofern zu einer Verein
fachung, weil eine innere Begrenzung des Innenteils
entfällt. Das Gelenk ist trotzdem stabil, weil das
Innenteil einerseits über die Kugeln und andererseits
über die sphärische Außenfläche an der sphärischen
Innenfläche des Außenteils in einer bezüglich des
Gelenkmittelpunkts vorgegebenen Stellung fixiert ist.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 6 führt einer sowohl
aus herstellungstechnischen Gründen als auch aus Montage-
bzw. Demontagegründen zu einer vorteilhaften Gliederung
der Bauteile. Hierdurch ergeben sich nicht nur einzelne
Bauteile kleinerer Abmessungen, sondern es können
auch die für jedes Bauteil funktionsbewegten optimalen
Werkstoffe eingesetzt werden. Aufgrund der zwischen
dem Zapfen bzw. dem Innenteil und der Zylindertrommel
vorhandenen Steckverbindung ist in einfacherWeise
die Drehmitnahme der Zylindertrommel gewährleistet.
Die im Anspruch 7 enthaltenen Merkmale sind in mehrfacher
Hinsicht vorteilhaft. Zum einen ebenfalls aus herstel
lungstechnischen Gründen, weil es keiner triebscheiben
seitigen Fixierung der Zylindertrommel bedarf und
deshalb ein beträchtlicher Herstellungsaufwand entfällt.
Das gleiche gilt auch für den Zapfen bzw. das Innenteil,
bei dem eine zylindertrommelseitige Fixierung entfällt.
Zum anderen bewirkt die Federkraft eine dichte und
doch elastische Anlage der der Triebscheibe abgewandten
Stirnfläche der Zylindertrommel an der gehäuseseitigen
Gleitfläche, wodurch insbesondere in dem Fall eine
erhöhte Abdichtung erreicht wird, wenn in diesen Flächen
Steuerkanäle zur Steuerung des Pumpen- bzw. Motorbetriebes
angeordnet sind. Außerdem wird gleichzeitig auch
eine permanente Anlage der sphärischen Außenfläche
am Innenteil an der sphärischen Innenfläche am Außenteil
erreicht. Diese erfindungsgemäße Weiterbildung führt
im Betrieb der axialen Kolbenmaschine zu einem ruhigen
Lauf, wodurch zwangsläufig eine lange Lebensdauer vorge
geben ist.
Die erfindungsgemäße Ausbildung und die
Ausgestaltungen der Erfindung eignen sich nicht nur für Axial
kolbenmaschinen konstanten Förder- oder Schluckvolumens,
sondern sie eignen sich insbesondere auch für Axialkolben
maschinen mit veränderlichem Förder- bzw. Schluckvolumen,
weil mit einfachen Bauteilen verhältnismäßig große
Schräg- bzw. Schwenkwinkel erreicht werden, nämlich
solche bis ca. 40°.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand einer vereinfachten Zeichnung
näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Axialkolben
maschine mit einem homokinetischen Gelenk zwischen
der Triebscheibe und der Zylindertrommel im
axialen Teilschnitt,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des homokinetischen
Gelenks und einem Teil der Zylindertrommel.
Die Axialkolbenmaschine besteht aus einem zweiteiligen
Gehäuse 1 mit einem Deckel 2, einer Triebwelle 3, an
der einstückig eine Triebscheibe 4 ausgebildet ist,
einer mit der Triebscheibe 4 umlaufenden Zylindertrommel
5, die durch ein homokinetisches Gelenk 6 mit der Trieb
scheibe 4 verbunden ist, einer Mehrzahl von Kolben
7, die in axialen Bohrungen 8 der Zylindertrommel 5
verschiebbar gelagert sind, und einer allgemein mit
9 bezeichneten Verstellvorrichtung, mit der der Schrägwin
kel a, den die Drehachse 11 der Zylindertrommel 5 mit
der Drehachse 12 der Triebwelle 3 einschließen, einzustel
len ist.
Die Triebwelle 3 ist im Flanschteil 13 des Gehäuses
1 mittels Wälzlager 14 gelagert, die zur Aufnahme sowohl
radialer als auch axialer Kräfte eingerichtet sind.
Hierzu dienen z. B. zwei spiegelbildlich zueinander
angeordnete Kegelrollenlager.
Das homokinetische Gelenk 6 besteht aus einem Außenteil
15 mit einer sphärischen, konkav gekrümmten Innenfläche
16 in einer Ausnehmung 10 (Kugelpfanne) und einem Innen
teil 17 mit einer sphärischen Außenfläche 18, die an
der sphärischen Innenfläche 16 anliegt. Das Innenteil
17 umfaßt einen Ring 19, in dessen Umfangsfläche eine
Mehrzahl vorzugsweise gekrümmte Nuten 21 angeordnet sind. Den Nuten
21 sind ebenfalls vorzugsweise gekrümmte Nuten 22 in der sphärischen
Innenfläche 16 zugeordnet, und in diesen Nuten sind
Wälzkörper, z. B. Kugeln 23, aufgenommen, von denen
nur eine dargestellt ist. Das Innenteil 17 ist im Außen
teil 15 um den Gelenkmittelpunkt 24 schwenkbar, wobei
das Innenteil 17 sowohl durch die Wälzkörper als auch
durch die Anlage der sphärischen Außenfläche 18 an
der sphärischen Innenfläche 16 geführt ist. Den Wälzkör
pern ist ein Käfig 25 zugeordnet, der eine sphärische
Außenfläche 26 aufweist, deren Krümmung der sphärischen
Innenfläche 16 des Außenteils 15 entspricht, und der
eine sphärische Innenfläche 27 aufweist, die der sphä
rischen Außenfläche 20 des Rings 19 entspricht.
Der Ring 19 ist durch eine andeutungsweise dargestellte
Zahnkupplung 28 unverdrehbar, jedoch längs verschiebbar
auf einem Zapfen 29 angeordnet. Der Ring 19 ist in
seiner Arbeitsposition lediglich auf seiner Trieb
scheibe 4 zugewandten Seite fixiert und zwar durch
eine Schulter 31, die durch einen Kopf 32 des Zapfens
29 gebildet ist, der einstückig an den Zapfen 29 ange
formt oder auch mit einer Ausnehmung 33 auf einen Ansatz
34 des Zapfens 29 vorzugsweise drehfest aufgesteckt
sein kann.
Der Zapfen 29 erstreckt sich bis in die Zylindertrommel
5 hinein und ist in einer Bohrung 35 mit geringem Bewe
gungsspiel darin aufgenommen. Zwischen dem Zapfen 29
und der Zylindertrommel 5 ist ebenfalls eine Zahn
kupplung 36 angeordnet, die bei drehsicherer Aufnahme
eine axiale Verschiebung des Zapfens 29 in der Bohrung
35 gewährleistet. Am Grund der Bohrung 35 ist eine
Druckfeder 37 eingesetzt, die sich an der Stirnseite
des Zapfens 29 abstützt und an einer Schulter der Zylin
dertrommel 5 angreift und diese axial in Richtung auf
eine Gleitfläche 38 des Deckels 2 beaufschlagt. Die
am Zapfen 29 wirksame Reaktionskraft beaufschlagt das
Innenteil 17 in Richtung auf die Triebscheibe 4, wodurch
die sphärische Außenfläche 18 des Innenteils 17 ständig
gegen die sphärische Innenfläche 16 des Außenteils
15 beaufschlagt ist.
Die Steuerspiegelfläche 38 ist sphärisch und konvex gekrümmt.
Die an der Gleitfläche 38 anliegende Stirnfläche 39
der Zylindertrommel 5 ist mit gleicher Krümmung konkav
gekrümmt. Infolgedessen liegt die Zylindertrommel 5
mit ihrer Stirnfläche 39 flächig an der Gleitfläche
38 an, wobei die Anlage aufgrund der Druckfederkraft
permanent und elastisch ist.
Im Betrieb der Axialkolbenmaschine, die wahlweise als
Pumpe oder Motor zu arbeiten vermag, wird die Zylinder
trommel 5 durch die Triebscheibe 4 angetrieben. Dies
wird durch drei Mitnahmeverbindungen ermöglicht, nämlich
durch die in den Nuten 21, 22 geführten Wälzkörper
23 und die Zahnkupplungen 28, 36. Während der Drehung
der Zylindertrommel 5 werden die Kolben 7 in den Bohrun
gen 8 hin und her geschoben, wobei das hydraulische
Medium durch Kanäle 41 angesaugt bzw. ausgestoßen wird,
die von den Bohrungen 8 ausgehen und in der Stirnfläche
39 münden. Den Kanälen 41 sind gegenüberliegend in
der Gleitfläche 38 nicht dargestellte Saug- bzw. Druckka
näle angeordnet. Auf eine Detailbeschreibung dieser
Ausgestaltung wird verzichtet, weil sie allgemein bekannt
ist.
Beim Drehen der Zylindertrommel 5 führen die Kolben
7 Pendelbewegungen aus. Dies wird durch schwenkbare
in der Triebscheibe 4 gelagerte kugelförmige Kolbenköpfe
30 ermöglicht, die durch im Querschnitt verjüngte Schäfte
mit den Kolben 7 verbunden sind.
Im Betrieb der Axialkolbenmaschine sind die Wälzkörper
23 und der Käfig 25 von in Richtung auf die Triebscheibe
4 an der Zylindertrommel 5 bzw. am Zapfen 29 wirksamen
Kräften freigestellt, die durch den Pfeil 42 verdeutlicht
sind. Dies wird durch die unmittelbare Abstützung des
Zapfens 29 an der Triebscheibe 4 ermöglicht und zwar
aufgrund der Anlage der sphärischen Außenfläche 18
an der sphärischen Innenfläche 16. Aufgrund deren sphäri
schen Form ist der Zapfen 29 nicht nur axial sondern
auch radial im Außenteil 15 abgestützt, und hierdurch
ist auch die Lagerung der Zylindertrommel 5 an ihrem
dem Gelenk 6 zugewandten Ende gewährleistet. An dem
Gelenk 6 abgewandten Ende ist die Zylindertrommel 5
durch die sphärische Form der Stirnfläche 39 und der
Gleitfläche 38 axial und radial gestützt.
Die Triebwelle 3 und die Zylindertrommel 5 mit den
Kolben 7 und dem Gelenk 6 stellen eine vormontierbare
Baueinheit dar, die einerseits zwischen einem Sicherungs
ring 43 und andererseits durch den Deckel 2 bzw. die
Gleitfläche 38 im Gehäuse 1 axial fixiert ist. Diese
Ausgestaltung ermöglicht nicht nur eine einfache Bauwei
se, sondern auch eine einfache Montage bzw. Demontage,
weil die Baueinheit von der Deckelöffnung 44 her montiert
bzw. demontiert werden kann, wobei durch das Aufsetzen
des Deckels 2 bzw. des die Gleitfläche 38 aufweisenden
Bauteils die axiale Fixierung der Baueinheit erfolgt.
Die Verstellvorrichtung 9 umfaßt in an sich bekannter
Weise einen Gleitschuh 46, der mit einer kreisbogenförmig
gekrümmten konvexen Gleitfläche 47 an einer entsprechend
gekrümmten konkaven Gleitfläche 48 des Deckels 2 anliegt
und an dessen Gleitfläche 47, die vorzugsweise um den Gelenkmittel
punkt 24 gekrümmt ist, verschwenkbar ist. Das Verschwen
ken erfolgt in an sich bekannter Weise durch einen
im Deckel 2 quer zum Gehäuse 1 verschiebbaren Schieber
49, der mit einem Mitnehmer 51 in den Gleitschuh 46
einfaßt. Während des Verschwenkens drehen sich die
Zylindertrommel 5 und das Gelenk 6 um den Gelenkmittel
punkt 24. In der mit 52 bezeichneten Position des Mitneh
mers 51 ist der Förder- bzw. Schluckvolumen der Axialkol
benmaschine 0.
Der Winkel b, der jeweils zwischen der Ebene E 1 der
Triebscheibe 4 und der Ebene E 2, in der die Wälzkörper
angeordnet sind, besteht, beträgt etwa die Hälfte des
Schwenkwinkels a. Infolgedessen befinden sich die Wälzkör
per 23 immer auf einer Winkelhalbierenden des mit c
bezeichneten Winkels zwischen den Drehachsen 11, 12
der Triebwelle 4 und der Zylindertrommel 5, wodurch
der Gleichlauf des Gelenks 6 gewährleistet ist.
Claims (7)
1. Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauart mit einer
Triebscheibe und einer Zylindertrommel, wobei in
der Zylindertrommel eine Mehrzahl von Kolben in
Kolbenbohrungen axial verschiebbar aufgenommen
sind, deren Schäfte an der Triebscheibe schwenkbar
gelagert sind, und die Treibscheibe und die Zylinder
trommel durch ein homokinetisches Gelenk miteinander
verbunden sind, das aus zwei relativ zueinander
schwenkbaren Gelenkteilen mit im Krümmungsmittelpunkt
liegenden sphärischen Flächen, nämlich einem Innenteil
und einem Außenteil sowie einer Mehrzahl dazwischen
in einem Käfig angeordneten Wälzkörpern besteht
und in eine Ausnehmung der Triebscheibe hineinragt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10)
die sphärische Innenfläche (16) des Außenteiles (15)
bildet und das zylindertrommelseitige Innenteil (17)
eine zusätzliche sphärische Außenfläche (18) aufweist,
die unter axialer Abstützung der Zylindertrommel (5)
unmittelbar an der Innenfläche (16) der Ausnehmung (15)
anliegt.
2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die sphärische Außenfläche (18) des
Innenteils (17) an einem Zapfen (29) der Zylindertrom
mel (5) oder einem stirnseitig auf den Zapfen (29)
aufgesetzten Zapfenkopf (32) ausgebildet ist.
3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Innenteil (17) aus einem Ring (19)
besteht, der drehgesichert (Zahnkupplung 28) auf
einem Zapfen (29) der Zylindertrommel (5) angeordnet
ist und an dem Ring (19) die sphärische Außenfläche
(18) gebildet ist.
4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Innenteil (17) aus einem Ring (19)
besteht, der längs verschiebbar auf dem Zapfen (29)
angeordnet ist, und nur auf seiner der Zylindertrommel
(5) abgewandten Seite durch eine Schulter (31)
axial begrenzt ist.
5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schulter (31) einstückig am Zapfen
(31) angeformt oder durch den aufgesetzten Zapfenkopf
(32) gebildet ist.
6. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Zapfen (29) durch eine Steckverbin
dung, vorzugsweise in Form einer Zahnkupplung (36),
mit der Zylindertrommel (5) verbunden ist.
7. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Zapfen (29) längs verschiebbar
in einer Bohrung (35) der Zylindertrommel (5) gelagert
ist und daß die Zylindertrommel (5) durch eine
zwischen ihr und dem Zapfen (29) wirksame Druckfeder
(37) gegen die Steuerspiegelfläche (38) beaufschlagt
ist.
Priority Applications (3)
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DE3522716C2 true DE3522716C2 (de) | 1989-01-26 |
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Family Applications (2)
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1985
- 1985-06-25 DE DE19853522716 patent/DE3522716A1/de active Granted
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1986
- 1986-05-30 DE DE8686107345T patent/DE3661489D1/de not_active Expired
- 1986-05-30 EP EP86107345A patent/EP0205982B1/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3661489D1 (en) | 1989-01-26 |
DE3522716A1 (de) | 1987-01-08 |
EP0205982B1 (de) | 1988-12-21 |
EP0205982A2 (de) | 1986-12-30 |
EP0205982A3 (en) | 1988-01-13 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |