DE3617037C2 - Axialkolbenmaschine in Triebflanschbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit mehreren in einer umlaufenden Zylindertrommel zumindest annähernd achsparallel angeordneten Zylinderbohrungen und mit einem Triebflansch an der Welle, wobei in jeder Zylinderbohrung ein Kolbenelement verschiebbar ist, welches über ein Kol­ benstangenelement mit Kugelkopf gegen den Triebflansch abgestützt ist, wobei mit der Zylindertrommel drehfest eine Mitnahmeendscheibe verbunden ist, die zu jeder Zy­ linderbohrung der Zylindertrommel eine Ausnehmung aufweist, gegen deren Innenwand das Kolbenstangenelement während des Umlaufes von Triebflansch und Zylindertrommel zum Anliegen kommt, um die Zylindertrommel synchron zum Trieb­ flansch mitzunehmen.

Bei bekannten derartigen Maschinen ist jeweils die Mitnahmeendscheibe vor die triebflansch­ seitige Stirnfläche der Zylindertrommel geschraubt und sind die Ausnehmungen in der Mitnahmeendscheibe entweder radial nach außen oder nach innen zu einer großen Zentral­ bohrung offen, um die Kolbenstangen bei der Montage ein­ führen zu können (DE-PS 2 49 477 und US-PS 1 137 283). Obwohl dabei jede Mitnahmeendscheibe mit mehreren Schrauben gegen die Zylindertrommel geschraubt ist, be­ steht die Gefahr, daß die Mitnahmeendscheibe nicht genau zentrisch zur Zylindertrommel montiert wird und die Achsen der Ausnehmungen gegen über den Achsen der Zylinderbohrungen versetzt sind, so daß sich ein ungleichmäßiges Spiel zwischen den Kolbenstangen und den Wandungen der Ausnehmungen ergibt und damit ein ungleichförmiges Mitnehmen der Zylinder­ trommel unter Umständen mit der Folge, daß einzelne Kolben­ stangen überhaupt nicht zum Mitnehmen kommen, während andere überlastet werden oder besonders starke Stöße beim Anlaufen auftreten, ergibt.

Bei einer anderen bekannten Maschine ist ebenfalls die Mitnahmeplatte gegen die Stirnfläche der Zylindertrommel geschraubt, aber zusätzlich an einem Mittelzapfen zen­ triert, der seinerseits in der Zylindertrommel zentriert ist. Damit ergibt sich funktionsmäßig eine Hintereinander­ schaltung von zwei Zentrierfunktionen, so daß sich gegebenen­ falls auftretende Fehler bzw. Toleranzen addieren (DE-OS 31 25 264). Bei dieser bekannten Einrichtung ist zu der Mitnahmeendscheibe ein zweites, in der gleichen Ebene liegendes Bauteil vorgesehen, welches nach Einführen der Kolbenstangen montiert wird und die Ausnehmungen in der Mitnahmeendscheibe abschließt. In dieser Druckschrift ist auch angegeben, welche Nachteile auftreten, wenn die Kolbenstangen unmittelbar gegen die Innenwand der Zylinder­ bohrungen zum Anliegen kommen, nämlich daß dort, wo dieses schlagartig auftretende Anliegen unter Reibbewegung auf­ tritt, Verschleißmarken entstehen, die die Dichtfunktion der Kolben beeinträchtigen (bekannt durch FR-PS 2 199 811).

Zum bekannten, im vorliegenden Fall in Betracht zu ziehen­ den Stand der Technik gehört weiterhin eine Axialkolben­ maschine mit Mitnahme der Zylindertrommel durch unmittel­ bares Anliegen der Kolbenstangen gegen eine Wandung der Zylindertrommel, wobei in der Zylindertrommel selbst anschließend an die Arbeitszylinderbohrung eine zweite Bohrung vorgesehen ist, die zum Anliegen der Kolbenstange dient (DE-OS 26 19 005).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der angegebenen Gattung zu verbessern, indem bei günstigen Herstellbedingungen die Ausrichtung des die Mitnahme­ funktion bewirkenden Bauteiles gegenüber der Zylinder­ trommel verbessert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Mitnahmeendscheibe in eine Ausnehmung in der Stirn­ fläche der Zylindertrommel eintaucht und in der hohl­ zylindrischen Wand des Randes dieser Ausnehmung zentriert ist. Dadurch ist eine einwandfreie radiale Ausrichtung gesichert, da diese hohlzylindrische Innenwand in der gleichen Aufspannung der Zylindertrommel hergestellt wird wie andere Bearbeitungsvorgänge. Es genügt, wenn die Scheibe zu einem Teil ihrer Wandstärke in die Tiefe der Ausnehmung eintaucht, sie kann aber auch ganz eintauchen und insbesondere kann auch vorgesehen sein, daß der Rand der Zylindertrommel gegenüber der Mitnahmeendscheibe vor­ springt und die Mitnahmeendscheibe axial durch einen Spreng­ ring festgelegt ist, sofern hierzu hinreichend Platz zur Verfügung steht. Zur Ausrichtung in Umfangsrichtung, damit die Ausnehmungen in der Mitnahmeendscheibe genau auf die Zylindertrommelachsen ausgerichtet sind, kann in an sich bekannter Weise mindestens ein Paßstift bzw. eine Paßhülse vorgesehen sein, wobei bei um ein geringes Maß nachgiebiger Festlegung im Betrieb eventuell auftretende Extremstöße etwas gemildert werden können.

Gemäß einer wesentlichen Weiterausgestaltung der Erfindung, die in Kombination mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 beachtliche Vorteile bietet, ist vorgesehen, daß die Mit­ nahmeendscheibe geschlossene, vorzugsweise kreiszylin­ drische Bohrungen aufweist, deren lichter Innendurch­ messer kleiner, vorzugsweise nur etwas kleiner ist als der lichte Innendurchmesser der Zylinderbohrungen, das heißt, daß die Ausnehmungen in der Mitnahmeendscheibe als geschlossene Bohrungen ausgestaltet sind, die all­ seitig von der Mitnahmeendscheibe umgeben sind. Dadurch erübrigen sich Herstellaufwand und sonstige Probleme, die sich ergeben, wenn zu der Mitnahmeendscheibe erst ein zweites Bauteil hinzugefügt werden muß, um ein ge­ schlossenes Objekt zu erhalten. Die Bohrungen in der Mit­ nahmeendscheibe können koaxial zu den Achsen der Zylinder­ bohrungen ausgerichtet sein oder können auch um ein ge­ wolltes Maß gegenüber diesem versetzt sein, um bestimmte Effekte in der Anlagekinematik zu erzielen.

Der Herstellaufwand für das Herstellen derartiger ge­ schlossener Bohrungen ist wesentlich kleiner als der Herstellaufwand für radial bis an den Umfang gehende Aus­ nehmungen.

Jedoch machen derartige geschlossene Bohrungen in der Mitnahmeendscheibe Maßnahmen erforderlich, die die Montage ermöglichen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß der Durchmesser der Kugel am triebflanschseitigen Ende der Kolbenstange kleiner ist als der Innendurchmesser jeder Bohrung. Kleinere Kugeln sind jedoch schlechter zur Übertragung großer Axialkräfte geeignet. Gemäß einem besonders zweckmäßigen weiteren Schritt der Erfindung ist deshalb vorgesehen, daß der Durchmesser des Kugel­ kopfes am triebflanschseitigen Ende der Kolbenstange größer ist als der Durchmesser der die Ausnehmungen bildenden Bohrungen in der Mitnahmeendscheibe und gegebenenfalls auch der Innendurchmesser der Zylinderbohrungen in der Zylindertrommel und daß koaxial zur Achse der Kolbenstange bzw. des Kolbenstangenelementes am Umfang des Kugelkopfes eine zylindrische Fläche vorgesehen ist, deren Durchmesser kleiner, vorzugsweise um ein geringes Maß kleiner ist als der Innendurchmesser der Bohrungen in der Mitnahmeendscheibe, so daß die triebflanschseitigen Kugelköpfe der Kolbenstangen­ elemente mit dieser zylinderischen Fläche axial genau aus­ gerichtet durch die Bohrungen in der Mitnahmeendscheibe hindurchgesteckt werden können. Das ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Platte, die zum Festhalten der Kugel­ köpfe in den Kugelkalotten des Triebflansches und zum Über­ tragen der Rückzugskräfte auf die Kolben dient, ebenso mit Bohrungen versehen ist, durch die die Kugelköpfe genau ausgerichtet, also senkrecht auf der Plattenebene stehend, hindurchgesteckt werden können, in jeder im Betrieb auf­ tretenden Schräglage jedoch festgehalten bzw. mitgenommen werden.

Sind Kolben und Kolbenstange getrennte Bauteile, dann er­ gibt sich auch eine mögliche Ausgestaltung, wenn der Kugel­ kopf der Kolbenstange im Kolben einen so kleinen Durch­ messer aufweist, daß er durch die Bohrungen in der Mitnahme­ endscheibe und gegebenenfalls in der Rückzugplatte hindurch­ geht, sofern darauf geachtet ist, daß auch die Kolbenstange in Bezug auf ihren Durchmesser so gestaltet ist, daß eine Montage möglich ist, und daß ein Verbinden des Kolbens mit der Kolbenstange auch nach Hindurchstecken der Kolben­ stange durch die Ausnehmungen in der Mitnahmescheibe noch möglich ist. Das wird schwer möglich sein, wenn die Ver­ bindung zwischen Kolben und Kolbenstange durch spanloses Verformen durch Einrollen hergestellt werden soll. Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform ergibt sich jedoch auch, wenn Kolben und Kolbenstangenelement aus einem einzigen Werkstück, also aus einem einzigen Körper gebildet sind. Da dann immer das Ende dieses Werkstückes, auf das der Flüssigkeitsdruck einwirkt, das also das Kolbenelement bildet, dem Durchmesser der Zylinderbohrung entsprechen muß und da der Durchmesser der Zylinderbohrung größer sein soll als der Durchmesser der Ausnehmung in der Mitnahme­ endscheibe, müssen für diesen Fall die vorgenannten Ge­ sichtspunkte für die Montagemöglichkeit der Mitnahmeend­ scheibe beachtet werden. Sind Kolben und Kolbenstange ge­ trennte Bauteile, kann das kegelförmige Teil der Kolben­ stange, dessen Außenwand zum Anliegen an der Innenwand der Ausnehmung der Mitnahmeendscheibe vorgesehen ist, einen geringeren Durchmesser aufweisen und damit leichter und gegebenenfalls biegeelastischer sein als bei einer Ausge­ staltungsform, bei der das Ende größeren Durchmessers des kegelförmigen Teils dem Innendurchmesser der Zylinder­ bohrung in der Zylindertrommel entspricht. Das kann auch die Montage erleichtern. Dieses zur Anlage vorgesehene Teil braucht nicht kegelförmig mit geradlinigen Flanken zu sein, sondern dieser Anlageteil kann auch etwas nach außen ausgebaucht oder nach innen eingeschnürt sein, um die Anlagebedingungen bei bestimmten Schwenkwinkeln zu verbessern. Die vorgenannte Ausgestaltung des triebflansch­ seitigen Kugelkopfes mit einer zylindrischen Abflachung am Umfang, wobei die Achse dieses Zylinders mit der Kolben­ stangenachse zusammenfällt, ist jedenfalls nur dann er­ forderlich, wenn nicht einer der beiden, während dieser Montagephase der Gesamteinheit freien Kugel enden der Kolben­ stange kleiner ist als jeweils eine Ausnehmung in der Mit­ nahmeendscheibe. Mit Rücksicht darauf, daß die Kolben­ stange mit ihrer Außenwand bei im Betrieb auftretenden Verschwenkwinkeln der Zylindertrommelachse gegenüber der Triebflanschachse gegen die Innenwand jeweils der zuge­ ordneten Ausnehmung in der Mitnahmeendscheibe zum Anliegen kommen soll, wird die Kolbenstange bei den meisten Ausge­ staltungsformen in ihrem zylindertrommelseitigen Bereich einen relativ großen Durchmesser haben. Wie bereits erwähnt, ist es auch bei einer Maschine gemäß der Erfindung möglich, daß das Kolbenelement, das heißt jenes Element, das eine Fläche aufweist, auf die der in der Zylinderbohrung anstehende Flüssigkeitsdruck einwirkt und die längs der Zylinderbohrung verschiebbar ist und im Umfangsbereich eine Dichtfunktion gegenüber der Zylindertrommelwand erzielt, einerseits und andererseits das Kolbenstangenelement, das heißt das Element, welches die vorgenannte Fläche mit dem im Triebflansch abgestützten Kugelkopf verbindet, aus einem Werkstück be­ stehen, aber es ist auch bei einer Ausgestaltungsform gemäß der Erfindung möglich, daß diese beiden Elemente getrennte Werkstücke sind und in konventioneller Weise die Kolbenstange mittels eines Kugelkopfes oder in sonstiger Weise gegenüber dem Kolbenelement abgestützt ist.

Die zylindrische Fläche an jeweils einem Kugelkopf, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Ausnehmung in der Mitnahmeendscheibe, muß nicht unbedingt koaxial zur Kolbenstangenachse sein, sie kann auch eine erhebliche andere Winkellage oder achsparallel versetzte Lage haben. Entscheidend ist vielmehr, daß dann, wenn der Kugelkopf auch mit dieser Fläche durch eine Rückhalteplatte geführt ist, eine entsprechende Lage relativ zur Rückhalteplatte in keinem Betriebszustand vorkommt und in jeder im Betrieb möglichen Lage eine hinreichend große Kugelfläche zum Aufnehmen der Kräfte anliegt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs­ gegenstandes dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine Axialkolben­ maschine in Schwenkschlittenbauform.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die triebflanschseitige Stirnfläche der Zylindertrommel ohne Kolben-Kolben­ stangen-Elemente.

Die Triebwelle 1 ist mittels zweier Wälzlager 2 und 3 in einem nicht mehr dargestellten Gehäuse gelagert. Aus dem gleichen Werkstück wie die Triebwelle 1 besteht auch der Triebflansch 4, in dem sieben Kugelkalotten 5 vorge­ sehen sind, in denen je ein Kugelkopf 6 abgestützt ist, der Teil eines Kolben-Kolbenstange-Elementes 7 ist, wel­ ches mit einer sphärischen Fläche 8 versehen ist, neben deren durch den Kugelmittelpunkt gehender, senkrecht auf der Achse des Elementes stehender Ebenen in zwei Nuten je ein Dichtring 9 angeordnet ist. Jeder Dichtring 9 gleitet in einer Zylinderbohrung 10, die in einer Zylin­ dertrommel 11 angeordnet ist, die auf einem Mittel­ zapfen 12 gelagert ist, der seinerseits ebenfalls einen Kugelkopf aufweist, und zwar den Kugelkopf 13, der ebenfalls in einer Kugelkalotte des Triebflansches 4 ge­ lagert ist. Mit ihrer dem Triebflansch abgewandten Stirn­ seite liegt die Zylindertrommel 11 gegen den Schwenk­ schlitten 14 an, in dem Steuerkanäle angeordnet sind. Die Zylindertrommel 11 wird mittels einer Feder 15 gegen den Schwenkschlitten 14 gedrückt. Da die Feder 15 anderer­ seits gegen einen Bund 16 des Mittelzapfens 12 abgestützt ist, drückt die Feder 15 andererseits den Kugelkopf 13 des Mittelzapfens 12 in die zugeordnete Kugelkalotte im Triebflansch 4, wobei der Mittelpunkt dieser Kugelkalotte und des Kugelkopfes 13 im Schnittpunkt der Achse der Zy­ lindertrommel 11 mit der Achse der Welle 1 angeordnet ist, so daß die Zylindertrommel 11 auf diesen Schnitt­ punkt hin zentriert ist. Eine Rückzugplatte 17 ist mittels mehrerer Schrauben 18 gegen den Triebflansch 4 geschraubt und umgreift die Kugelköpfe 6 derart, daß diese in den zugeordneten Kugelkalotten festgehalten werden.

Gegen die triebflanschseitige Stirnfläche der Zylinder­ trommel 11 ist eine Mitnahmeendscheibe 19 mittels der Schrauben 20 geschraubt. Die zylindrische Außenwand der Mitnahmeendscheibe 19 ist in eine hohlzylindrische Innen­ wand 21 einer Ausnehmung in der Zylindertrommel 11 einge­ paßt und dadurch genau zur Achse der Zylindertrommel 11 zentriert. Durch einen Paßstift 22 ist die Mitnahmeend­ scheibe 19 weiterhin auch in Umfangsrichtung exakt fest­ gelegt. In der Mitnahmeendscheibe 19 sind Ausnehmungen 23 vorgesehen, wobei jeweils ein Kolben-Kolbenstangen-Ele­ ment 7 durch eine Ausnehmung 23 hindurchragt und im Betrieb der Axialkolbenmaschine bei jeder Umdrehung der Zylinder­ trommel 11 einmal gegen die Innenwand der Ausnehmung 23 zum Anliegen kommt.

Im mittleren Bereich weist die Mitnahmeendscheibe 19 eine Bohrung 24 auf, durch die der Mittelzapfen 12 hindurch­ ragt.

Der Innendurchmesser der Ausnehmungen 23 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Zylinderbohrungen 10.

Der Kugeldurchmesser jedes Kugelkopfes 6 ist größer als der Innendurchmesser jeder jeweils eine Ausnehmung bildenden Bohrung 23. Jeder Kugelkopf 6 weist jedoch an seinem Umfang eine zylindrische Abflachung 26 auf, deren Durchmesser etwas kleiner ist als der lichte Durchmesser der Bohrungen 23.

Claims (3)

1. Axialkolbenmaschine mit mehreren in einer umlaufenden Zylindertrommel angeordneten Zylinderbohrungen und mit einem Triebflansch an der Welle, wobei in jeder Zylinderbohrung ein Kolbenelement verschiebbar ist, welches über ein Kolbenstangenelement mit Kugelkopf gegen den Triebflansch abgestützt ist, und wobei mit der Zylindertrommel drehfest eine Mitnahmeendscheibe verbunden ist, die zu jeder Zylinderbohrung der Zy­ lindertrommel eine Ausnehmung aufweist, gegen deren Innenwand das zugeordnete Kolbenstangenelement an­ legbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahme­ endscheibe (19) in eine Ausnehmung an der Stirnfläche der Zylindertrommel (11) eintaucht und an der hohl­ zylindrischen Wand des Randes der Ausnehmung zentrisch geführt ist.

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mitnahmeendscheibe (19) geschlossene Bohrungen (23) aufweist, deren Innendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Zylinderbohrungen (10).

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kugeldurchmesser jedes Kugelkopfes (6) eines Kolbenstangenelementes (7) größer ist als der Durchmesser der die Ausnehmungen (23) bildenden Bohrungen in der Mitnahmeendscheibe (19) und daß ko­ axial zur Achse des Kolbenstangenelementes (7) am Umfang des Kugelkopfes (6) eine zylindrische Fläche (26) vorge­ sehen ist, deren Durchmesser kleiner ist als der Durch­ messer der Bohrungen (Ausnehmungen) (23) in der Mitnahme­ endscheibe (19).