DE4237506C2 - Axialkolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit einem relativ zu einer Taumelscheibe drehbaren Zylin­ derkörper, in dem mehrere Kolben axial verschiebbar angeordnet sind, die sich mit Hilfe von gelenkig an ihrem freien Ende befestigten Gleitschuhen auf einer Gleitfläche der Taumelscheibe abstützen, wobei ein die Gleitschuhe an der Gleitfläche haltendes Andruckelement vorgesehen ist.

Axialkolbenmaschinen dieser Art können als Pumpen oder als Motoren eingesetzt werden. Ein Einsatzgebiet ist der Antrieb von Fahrzeugen, bei denen die Axialkolben­ maschine einen Teil des Antriebssystemes bildet. Bei derartigen Fahrzeugen hat man beobachtet, daß die Blockierungswirkung einer derartigen Maschine, also die "Motorbremswirkung" in vielen Fällen nicht ausreicht. So setzt sich ein derartiges Fahrzeug beispielsweise von selbst in Bewegung, wenn es auf einer schrägen Flä­ che steht, obwohl die Axialkolbenmaschine in ihrer Neu­ tralstellung steht, also eigentlich den Antrieb bloc­ kieren sollte.

Diese Erscheinung ist auf innere Leckagen in dem An­ triebssystem zurückzuführen, wobei ein großer Teil die­ ser inneren Leckagen in der Axialkolbenmaschine auf­ tritt.

Das Problem der inneren Leckagen von Axialkolbenmaschi­ nen ist bekannt. So versucht man beispielsweise in DE 37 25 979 C2, die eine Axialkolbenmaschine der ein­ gangs genannten Art zeigt, durch eine Abstimmung der Gleitschuh-Auflagefläche mit der entsprechenden Gegen­ fläche der Taumelscheibe ein Kippen zu verhindern. In DE 28 04 912 C2 ist ein Haltering vorgesehen, der die Gleitschuhe am radial äußeren Ende der Taumelscheibe auf die Gleitfläche der Taumelscheibe niederhält. US 3 382 793 zeigt den Versuch, die Anlage mit Hilfe einer Niederhalterplatte sicherzustellen.

WO 89/06750 beschreibt ebenfalls eine hydrostatische Axialkolbenmaschine, bei der die Gleitschuhe durch eine Lochplatte auf die Taumelscheibe bzw. Schrägfläche gedrückt werden. Die Lochplatte ihrerseits ist an ihrem radial äußeren Rand durch eine hydraulische Niederhalterung beaufschlagt, die auch ein Dicht- und Federelement aufweist, das auf die gesamte Lochplatte wirkt.

DE-AS 20 37 760 beschreibt eine Stützanordnung für den Kolbengleitschuh-Haltering einer Schhrägscheiben-Axialkolbenmaschine, bei der ein auf der Welle verschiebbar angeordnetes sphärisches Druckstück unter der Kraft einer ebenfalls die Welle umgebenden Feder gegen einen Haltering gedrückt wird. Der Haltering wiederum drückt die Gleitschuhe auf die Schrägscheibe.

Alle bekannten Lösungen verbessern zwar die innere Dichtigkeit der Axialkolbenmaschine. Sie bekämpfen je­ doch im wesentlichen nur ein Kippen der Gleitschuhe gegenüber der Gleitfläche. Sie versagen insbesondere dann, wenn bei der Axialkolbenmaschine ein Übergang vom Druckhub zum Saughub (bei der Pumpe) bzw. vom Arbeits­ hub zum Versorgungshub (beim Motor) oder umgekehrt er­ folgt. Bei einem derartigen Übergang sind die Kräfte­ verhältnisse unbestimmt, d. h. es wirken weder von der Gleitschuhseite noch von der Taumelscheiben-Seite her ausreichend große Kräfte auf die Berührungsfläche zwi­ schen Gleitschuh und Gleitfläche, um ein zuverlässiges Anliegen der Gleitschuhe an der Gleitfläche sicherzu­ stellen. Da sich immer ein Teil der Gleitschuhe in ei­ nem derartigen Bereich befindet, ergeben sich hier nach wie vor Undichtigkeitsstellen, die zu inneren Leckagen führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Axialkolbenmaschine die innere Leckage zu vermin­ dern.

Diese Aufgabe wird bei einer Axialkolbenmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen jedem Gleitschuh und dem Andruckelement jeweils ein Federelement vorgesehen ist.

Die auf den Gleitschuh wirkende Kraft, die den Gleit­ schuh zur Anlage an die Gleitfläche bringt, wird also nicht mehr direkt durch das Andruckelement erzeugt, sondern über ein Federelement, das zwischen dem An­ druckelement und dem Gleitschuh mit einer gewissen Vor­ spannung eingesetzt ist. Dieses Federelement ist so weit vorgespannt, daß es selbst bei dem maximal mögli­ chen Abstand zwischen Gleitschuhe und Andruckelement die notwendige Kraft auf den Gleitschuh ausübt, so daß der Gleitschuh zuverlässig an der Gleitfläche anliegt. Ein Austreten von Hydraulikflüssigkeit zwischen Gleit­ schuh und Gleitfläche wird damit weitgehend unterbun­ den, so daß die inneren Leckagen gering gehalten werden können. Lediglich die zum Schmieren der Berührungsflä­ che zwischen Gleitschuh und Gleitfläche notwendige Hy­ draulikflüssigkeit, die aber nur eine äußerst geringe Menge bildet, tritt aus. Da der Gleitschuh permanent unter Druck an der Gleitfläche gehalten wird, kann eine Schmierungsunterbrechung, wie sie bisher beim Abheben des Gleitschuhs von der Gleitfläche auftreten konnte, nicht mehr erfolgen. Hierdurch wird der Verschleiß ganz erheblich vermindert. Die Lebensdauer wird weiter da­ durch vergrößert, daß ein nicht zu vermeidender Abrieb auf den Gleitschuhen bzw. der Gleitfläche der Taumel­ scheibe ausgeglichen werden kann. Das Federelement führt den Gleitschuh trotz des Abriebes immer zur An­ lage an die Gleitfläche, ohne daß das Andruckelement entsprechend nachgeführt werden muß. Ein weiterer Vor­ teil des Federelements ist eine Verringerung der Her­ stellungskosten. Die Gleitschuhe können mit einer ge­ ringeren Genauigkeit gefertigt werden. Insbesondere die Toleranzen in der Dicke können größer werden. Ab­ weichungen von einzelnen Gleitschuhen untereinander werden durch das Federelement ausgeglichen. Auch die Gleitfläche kann mit einer etwas geringeren Präzision gefertigt werden. Abweichungen von der ebenen Form kön­ nen toleriert werden, solange die Kraft der Federele­ mente noch ausreicht, die Gleitschuhe permanent an die Gleitfläche anzudrücken.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Federelement ringförmig ausgebildet und umgibt den Gleitschuh über einen Teil seiner Länge. Der Gleitschuh wird also ringsum mit Federkraft beaufschlagt, so daß er über seine gesamte Berührungsfläche relativ gleichmäßig be­ lastet wird. Ein Kippen des Gleitschuhs gegenüber der Gleitfläche wird damit praktisch ausgeschlossen.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Federelement als Wellenfeder ausgebildet. Eine derarti­ ge Wellenfeder erfordert nur eine geringe Bauhöhe, so daß auch bestehende Axialkolbenmaschinen praktisch ohne weitere Änderungen nachgerüstet werden können. Sie hat die Form einer defomierten Ringscheibe, d. h. einer Ringscheibe, die in Umfangsrichtung nicht eben, sondern wellenförmig ausgebildet ist. Sie gestattet auf einfa­ che Art und Weise, Federkräfte gleichzeitig auf mehrere Stellen in Umfangsrichtung des Gleitschuhs zu vertei­ len.

Hierbei weist die Wellenfeder vorteilhafterweise minde­ stens drei Wellen auf. Bei mehr als zwei Wellen gibt es entsprechend viele Auflagepunkte sowohl am Andruckele­ ment als auch am Gleitschuh. Ein Kippen des Gleitschuhs aufgrund einer ungleichmäßigen Kraftbeaufschlagung durch die Feder kann hiermit unterbunden werden.

Besonders günstig ist es, wenn die Wellenfeder genau drei Wellen aufweist. Hierbei kann auch ein Wackeln der Wellenfeder bei ungenügender Vorspannung und damit eine ungleichmäßige Kraftbeaufschlagung des Gleitschuhs ver­ mieden werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung beschrieben. Hierin zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Teils einer Axi­ alkolbenmaschine,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 und

Fig. 3 eine Wellenfeder.

Eine Axialkolbenmaschine 1 weist einen Zylinderkörper 2 auf, der gegenüber einer Taumelscheibe 3 drehbar ange­ ordnet ist. Von der Taumelscheibe 3 ist lediglich eine Gleitfläche 4 dargestellt, die im vorliegenden Beispiel gegenüber einer Achse 5 geneigt ist. Die Erfindung ist jedoch auch bei nicht geneigten Flächen anwendbar.

Im Zylinderkörper 2 ist eine Vielzahl von Kolben axial verschiebbar angeordnet. An ihrem freien Ende, d. h. an dem Ende, das aus dem Zylinderkörper 2 herausragt, en­ den die Kolben 6 in einer Kugel 7, die ihrerseits wie­ der in einer entsprechend sphärischen Aufnahme 8 eines Gleitschuhs 9 aufgenommen ist. Der Gleitschuh 9 ist also am freien Ende des Kolbens 6 verschwenkbar gela­ gert. Der Kolben 6 ist hohl, d. h. er weist einen Innen­ raum 10 auf, der über einen Drosselkanal 11 mit einem Gegendruckraum 12 des Gleitschuhs 9 verbunden ist. Über den Gegendruckraum 12 wird ein sehr kleiner Teil des Hydraulikfluids auf die Gleitfläche 4 der Taumelscheibe 3 aufgetragen. Der dabei entstehende Flüssigkeitsfilm erlaubt ein reibungsarmes Gleiten des Gleitschuhs 9 auf der Gleitfläche 4. Darüber hinaus wird der Gleitschuh 9 durch das Hydraulikfluid in der Gegendrucktasche 12 hydrostatisch entlastet, was eine weitere Reibungsver­ minderung bewirkt.

Ferner ist eine Andruckscheibe 13 vorgesehen, die über ein sphärisches Lager 14 am Zylinderkörper 2 befestigt ist. Zwischen dem sphärischen Lager 14 und dem Zylin­ derkörper 2 ist eine Druckfeder 15 angeordnet, die die Andruckscheibe 13 in Richtung der Taumelscheibe 3 drückt.

Zwischen der Andruckscheibe 13 und dem Gleitschuh 9 ist ein Federelement 16 angeordnet. Die Andruckscheibe 13 übt nun über das Federeleinent 16, das zwischen dem Gleitschuh 9 und der Andruckscheibe 13 eingespannt ist, eine permanente Kraft auf den Gleitschuh 9 aus, so daß der Gleitschuh 9 unter einem permanenten Druck an der Gleitfläche 4 der Taumelscheibe 3 anliegt.

Das Federelement 16 kann kleine Unterschiede in der Dicke der Gleitschuhe 9 ausgleichen. Es kann weiterhin dafür sorgen, daß die Gleitschuhe 9 auch bei kleineren Unebenheiten der Gleitfläche 4 immer relativ dicht an der Gleitfläche 4 anliegen.

Das Federelement 16 ist als Wellenfeder ausgebildet, d. h. es hat in der Draufsicht die Form einer Ring­ scheibe. In Umfangsrichtung ist diese Wellenfeder al­ lerdings nicht eben, sondern weist drei Berge 17 bis 19 und drei Täler 20 bis 22 auf. Sowohl an der Andruck­ scheibe 13 als auch am Gleitschuh 9 ergeben sich damit drei Auflagepunkte, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind, so daß der gesamte Gleitschuh 9 mit ei­ nem über seine Grundfläche gleichmäßig verteilten Druck beaufschlagt wird.

Das Federelement 16 umgibt den Gleitschuh 9 über einen Teil seiner Länge ringförmig. Er ist über den Teil des Gleitschuhs 9 gestreift, der auch die Aufnahme 8 ent­ hält. In diesem Bereich weist der Gleitschuh 9 einen verringerten Durchmesser auf, so daß das Federelement 16 auf der Stufe, die zum vergrößerten Durchmesser überleitet, aufliegt.

Claims (5)

1. Axialkolbenmaschine mit einem relativ zu einer Tau­ melscheibe drehbaren Zylinderkörper, in dem mehrere Kolben axial verschiebbar angeordnet sind, die sich mit Hilfe von gelenkig an ihrem freien Ende befe­ stigten Gleitschuhen auf einer Gleitfläche der Tau­ melscheibe abstützen, wobei ein die Gleitschuhe an der Gleitfläche haltendes Andruckelement vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Gleitschuh (9) und dem Andruckelement (13) jeweils ein Federelement (16) vorgesehen ist.

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Federelement (16) ringförmig ausgebildet ist und den Gleitschuh (9) über einen Teil seiner Länge umgibt.

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Federelement (16) als Wellen­ feder ausgebildet ist.

4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wellenfeder mindestens drei Wellen (17-22) aufweist.

5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wellenfeder genau drei Wellen (17-22) aufweist.