DE4337065A1 - Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauart - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauart mit umlaufender Zylindertrommel, in der konzentrisch zur Drehachse Zylinder­ bohrungen mit darin längsbeweglichen Kolben angeordnet sind, und mit einer in einer Lagerschale gelagerten Schrägscheibe, auf deren ebener Gleitfläche die Kolben entlang einer Gleitbahn gleiten.

Axialkolbenmaschinen, bei denen die Schrägscheibe verstellbar ist, sind beispielsweise aus der DE-OS 37 24 285 bekannt. Die bekannte verstellbare Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauart weist eine Schrägscheibe auf, die in einer hohlzylindrischen Lagerschale gelagert ist. Diese Ausführungsform bedingt eine verhältnismäßig lange Baugröße, die infolge der halbzylindrischen Schrägscheibe zwangsläufig entsteht, da der Querschnitt der Wiege ein volles Zylindersegment darstellt. Die Betätigung (Verstellung) der Schrägscheibe während des Betriebs erfolgt über hydraulisch beaufschlagte Stellstangen.

Für Einsatzfälle, in denen ein ganz bestimmtes konstantes Förder- bzw. Schluck­ volumen einer Axialkolbenmaschine verlangt wird kann man aus einer solchen im Betrieb verstellbaren Axialkolbenmaschine eine Axialkolbenmaschine mit konstantem Fördervolumen bzw. Schluckvolumen herstellen, indem die wiegenförmige Schräg­ scheibe auf einen festen Schwenkwinkel blockiert wird. Nachteilig daran ist allerdings, daß eine derart umgebaute Verstellmaschine teurer ist als eine reine Konstant­ maschine. Darüber hinaus weist sie insbesondere in axialer Richtung größere Abmessungen auf.

Daneben ist es bekannt, zum Anpassen des Förderstroms von Axialkolbenmaschinen mit konstantem Fördervolumen bzw. Schluckvolumen für derartige Maschinen Schrägscheiben mit verschiedenen konstanten Schwenkwinkeln zu verwenden. Je nach Anwendungsfall wird dabei eine Schrägscheibe in das Maschinengehäuse montiert, deren Neigung dem gewünschten Förder- bzw. Schluckvolumen entspricht. Aus Gründen der Teilevielfalt und Lagerhaltung ist es jedoch nicht möglich, Schrägscheiben für jedes denkbare Förder- bzw. Schluckvolumen vorzuhalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine wirtschaftlich herstellbare Axialkolbenmaschine mit geringen Abmessungen bereitzustellen, bei der das Förder- bzw. Schluckvolumen ohne Auswechseln von Bauteilen von außen vornehmbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rückseite der Schräg­ scheibe einen Teilabschnitt der Krümmungsfläche darstellt und der Mittelpunkt des Krümmungsradius der Rückseite der Schrägscheibe im weiten Abstand vom Schwenk­ mittelpunkt des Triebwerkes liegt, wobei die Schrägscheibe durch zwei von außerhalb des Gehäuses einstellbare Gewindestifte fixiert werden kann.

Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erweist sich deshalb als besonders vorteilhaft, weil durch die Verlagerung des Mittelpunkts des Schrägscheibenradius weit außerhalb des Schwenkmittelpunktes ein verhältnismäßig großer Krümmungsradius der Schwenkscheibe gewählt werden kann, so daß die Auflagefläche auf der Lagerschale der Wiege ausreichend groß genug ist, um eine sichere Auflage zu gewährleisten, selbst wenn diese erfindungsgemäß nur einen Teilabschnitt der Rückseite der gesamten Schrägscheibe darstellt. Dadurch, daß die Krümmungsfläche der Schrägscheibe abgeflacht ausgebildet ist, kann die Baulänge der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine gegenüber einer verstellbaren Axialkolbenmaschine des Standes der Technik, deren Schrägscheibe zur Erzielung eines konstanten Förder- bzw. Schluckvolumens blockiert wird, aufgabengemäß drastisch reduziert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine ist darin zu sehen, daß die Schrägscheibe durch zwei von außerhalb des Gehäuses einstellbare Gewindestifte verstellt werden kann. Die Gewindestifte stehen zweck­ mäßigerweise am oberen Rand der Schrägscheibe mit der Schrägscheibe kraft­ schlüssig in Eingriff, so daß lediglich die Gewindestifte von außerhalb des Gehäuses verstellt werden müssen, um das Fördervolumen der Axialkolbenmaschine zu ändern.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird nicht nur die Baulänge gegenüber einer vergleichbaren Konstant-Einheit beibehalten, sondern darüber hinaus auch noch verringert.

Vorteilhaft ist es auch, daß die Schrägscheibe sich auf einer kugeligen Gegenfläche direkt am Gehäuse der Axialkolbenmaschine abstützt. Diese Abstützfläche ist durch eine einfache Drehbearbeitung herstellbar.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht ferner darin, daß senkrecht zur Schwenkebene die Schrägscheibe durch seitlich abgeflachte Stifte geführt wird oder daß die Stifte mit einer Stützfläche mit der Lagerfläche der Schrägscheibe in Eingriff stehen. Die Ab­ stützung erfolgt erfindungsgemäß in einem Bereich, der beim Verändern des Schwenk­ winkels die geringste Höhenänderung erfährt.

Eine weitere vorteilhafte erfindungsgemäße Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß die Rückseite der Schrägscheibe zylindrisch geformt ist. Auch hier liegt der Mittelpunkt des Zylinders weit außerhalb des Schwenkmittelpunktes des Triebwerkes.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Im Folgenden werden anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels in mehreren Varianten näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Axialkolben­ maschine mit einem Kugelsegment als Schrägscheibe;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Axialkolbenmaschine entlang der Schnittlinie A-A aus Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Axialkolbenmaschine, bei der die Schrägscheibe ein Zylindersegment darstellt, das in zwei seitlichen Lagerschalen geführt wird;

Fig. 4 einen Querschnitt der Axialkolbenmaschine entlang der Schnittlinie B-B in Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Axialkolbenmaschine mit einem Zylindersegment als Schrägscheibe, wobei die Lagerung der Schrägscheibe in einem Gehäusedeckel eingearbeitet ist;

Fig. 6 einen Querschnitt senkrecht zur Querschnittsebene entlang der Schnittlinie C-C in Fig. 5;

Fig. 7a einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit der Abstützung des Gleitschuhs auf der Schrägscheibe, die durch einen Stift gehalten wird;

Fig. 7b einen Ausschnitt wie in Fig. 7a, bei dem die Schrägscheibe durch eine Kugel in Längsrichtung abgestützt wird; und

Fig. 7c einen Ausschnitt wie in Fig. 7a, bei dem die Schrägscheibe auf der unteren Abflachung durch einen an der Stirnseite balligen Bolzen gestützt wird.

In Fig. 1 wird die erfindungsgemäße verstellbare Axialkolbenmaschine im Querschnitt gezeigt, die im wesentlichen aus einem Gehäuse 1, einer Zylindertrommel 2 mit darin befindlichen Zylinderbohrungen 4, die sich auf einer konzentrischen Kreisbahn um die Drehachse 3 befinden, besteht. In den Zylinderbohrungen 4 befinden sich längsver­ schiebliche Kolben 6, an deren unterem Ende ein Gleitschuh 5 mittels einer Pfannenla­ gerung befestigt ist. Die Gleitschuhe gleiten auf der Gleitebene 7, die im Betrieb der Axialkolbenmaschine eine bestimmte Schrägstellung zur Mittelachse 3 einnimmt. Durch Drehung einer Antriebswelle 10 werden die Kolben 6 in den Zylinderbohrungen 4 ab­ wechselnd hin- und herbewegt. Die Zylinderbohrungen 4 stehen über ein hier nicht näher beschriebenes Steuersystem mit dem Saug- und Druckkanälen der Axialkolben­ maschine in Verbindung.

Der Mittelpunkt des Krümmungsradius der Rückseite der Schrägscheibe 11 liegt in weitem Abstand vom Schwenkmittelpunkt 13 des Triebswerks, so daß die Auflage­ fläche der Schwenkscheibe 11 auf die Lagerschale 8 ausreichend groß gewählt werden kann, selbst wenn das Kugelsegment auf der der Gleitebene 7 gegenüberliegenden Seite abgeflacht ist. Die Krümmungsfläche 14 der Schrägscheibe 11 liegt direkt auf der kugeligen Lagerschale 8 auf, die in das Gehäuse 1 eingearbeitet ist. Die Fläche der Lagerschale 8 kann durch einfache Drehbearbeitung hergestellt werden.

In bestimmten Betriebszuständen kann es erforderlich sein, eine Anpassung des Förder- bzw. Schluckvolumens der Axialkolbenmaschine gemäß den Erfordernissen des Betriebes vorzunehmen. Dies geschieht bei den bekannten verstellbaren Axial­ kolbenmaschinen des Standes der Technik durch eine Veränderung des Schwenk­ winkels der Schrägscheibe während des Betriebs, wodurch das Hubvolumen der längsbeweglichen Kolben 6 verändert wird. Eine derartige Anpassung wird dann erforderlich, wenn die Antriebsleistungen oder Geschwindigkeiten der Axialkolben­ maschine verändert werden sollen.

Eine Anpassung des Förder- bzw. Schluckvolumens der erfindungsgemäßen Axial­ kolbenmaschine, die im Prinzip eine Konstantmaschine darstellt, kann dadurch erreicht werden, daß die Schrägscheibe "eingestellt" wird.

Eine derartige Einstellung läßt sich mit dem erfindungsgemäßen einstellbaren Gewindestiften 15, 16 leicht bewerkstelligen, ohne daß ein Wechsel von Bauteilen der Axialkolbenmaschine erforderlich wird, wie dies bei Konstantmaschinen der Fall ist, bei denen zu diesem Zweck die Schrägscheibe ausgetauscht wird. Die Achsen der verstellbaren Gewindestifte 15, 16 nehmen mit der Drehachse 3 einen spitzen Winkel ein und stehen mit einer Stirnseite mit dem Rand der Schrägscheibe 11 in kraft­ schlüssigem Eingriff. Durch einfaches Drehen der Gewindestifte 15, 16 läßt sich somit die Schrägscheibe 11 einstellen. Die Gewindestifte 15,16 werden außerhalb des Gehäuses 1 mit einer Kontermutter 22, 23 arretiert. Die Triebwelle 24 ist im Gehäuse 1 durch zwei Triebwellenlager 21 gelagert.

In Fig. 2 wird die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine im Querschnitt um 90° zur Schnittebene in Fig. 1 gedreht entlang der Schnittlinie A-A gezeigt. Das wesentliche an dieser Figur sind die Stifte 18, die der Schrägscheibe 11 durch die Abflachungen 17 eine seitliche Führung verleihen. Ebenfalls bietet die senkrecht zur Abflachung 17 liegende Fläche der Krümmungsfläche 14 der Schrägscheibe 11 eine Stützfläche.

In Fig. 3 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Schrägscheibe 11 dargestellt. Genau wie bei der in Fig. 1 gezeigten Schrägscheibe liegt der Mittelpunkt des Krümmungsradius weit außerhalb des Schwenkmittelpunktes 13 der Axial­ kolbenmaschine. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform stellt die Schräg­ scheibe lediglich ein flaches Zylindersegment dar, welches auf einer im Gehäuse eingesetzten Lagerung 25 abgestützt ist. Das Lagerungselement 25 ist durch einen Bolzen 26 mit dem Gehäuse fest verbunden. Die Schrägscheibe 11 weist in der Mitte einen Durchbruch 27 auf, durch den die Antriebswelle 24 hindurchgreift. Die Gleit­ schuhe 5 werden durch eine hier nicht näher beschriebene Konstruktion mittels Federkraft auf die Gleitebene 7 gepreßt. Die übrigen Funktionen ähneln der bereits in Fig. 1 beschriebenen Wirkungsweise.

1n Fig. 4 wird ein Querschnitt senkrecht zur Schnittebene der Fig. 3 entlang der Schnittlinie B-B gezeigt. Durch die Führungsflächen 27 und 28 in den Lagerungs­ elementen 25 erfährt die Schrägscheibe 11 eine sichere Führung.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lagerungsele­ ments 29, das in den Abschlußdeckel zum Gehäuse 1 eingearbeitet ist. Das Triebwerk wird mit einem Dichtring 30, der in das Lagerelement 29 eingearbeitet ist, abgedichtet.

1n Fig. 6 wird eine zur Schnittebene in Fig. 5 senkrecht stehende Ebene entlang der Schnittlinie C-C dargestellt. Der Gehäusedeckel bzw. das Lagerungselement 29 wird durch einen Bolzen 31 fest mit dem Gehäuse 1 verbunden. Das Lagerungselement 29 weist ähnlich wie in Fig. 4 zwei Führungsflächen 32, 33 auf, die der Schrägscheibe 11 in ihrer Schräglage eine Führung verleihen.

Die Fig. 7a bis 7c zeigen jeweils einen Ausschnitt des Triebswerkes der Axialkolben­ maschine bezogen auf das Ausführungsbeispiel in Fig. 1, bei dem die Schrägscheibe 11 ein abgeflachtes Kugelsegment darstellt. Im Gegensatz zur zylindrischen Schräg­ scheibe kann sich die Kugelfläche in allen Ebenen bewegen. Gewünscht ist jedoch nur eine Einstellbarkeit in der Schwenkebene des Triebwerks. In der Ebene senkrecht zur Schwenkebene benötigt die Kugelfläche zusätzliche Führungselemente, die in den Fig. 7a bis 7c an drei Beispielen gezeigt werden.

In Fig. 7a ist als Führung eine Schraube 34 mit zylindrischem Schaftende dargestellt. Sie verhindert eine seitliche bewegung der Schrägscheibe und befindet sich in einem Bereich, in dem sich beim Verschwenken die Schrägscheibe 11 am wenigsten in der Dicke verändert. Es werden zwei gegenüberliegende Schrauben benötigt.

In Fig. 7b verhindert eine Kugel 35 in einer Sacklochbohrung eine seitliche Bewegung der Schrägscheibe, indem die Schrägscheibe 11 mit ihrer abgeflachten Rückseite 38 auf der Kugel 35 abgestützt wird. Auch hier werden zwei gegenüberliegende Abstütz­ elemente benötigt.

Statt einer Kugel wie in Fig. 7a wird in Fig. 7c ein Zylinderstift 37 in einer Sackloch­ bohrung 39 verwendet. Die Funktion ist vergleichbar mit der in Fig. 7b, indem die Schrägscheibe 11 mit ihrer abgeflachten Rückseite 38 auf dem Zylinderstift 37 abgestützt wird.

Claims (9)

1. Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauart mit um laufender Zylindertrommel (2), in der konzentrisch zur Drehachse (3) Zylinderbohrungen (4) mit darin längsbeweglichen Kolben (6) angeordnet sind, und mit einer in einer Lagerschale (8) gelagerten Schrägscheibe, auf deren ebener Gleitfläche die Kolben (6) entlang einer Gleitbahn gleiten, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die gekrümmte Rückseite der Schrägscheibe (11) einen Teilabschnitt der Krümmungsfläche (14) darstellt;
• - der Mittelpunkt des Krümmungsradius der Rückseite der Schrägscheibe (11) in weitem Abstand vom Schwenkmittelpunkt (13) des Triebwerkes liegt; und
• - die Schrägscheibe (11) durch zwei von außerhalb des Gehäuses (1) einstellbare Gewindestifte (15,16) fixiert ist.

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite der Schrägscheibe (11) kugelförmig ausgebildet ist.

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite der Schrägscheibe (11) zylinderförmig ausgebildet ist.

4. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägscheibe (11) senkrecht zur Schwenkachse eine ebene Gleitführung (17) aufweist, die jeweils mit abgeflachten Stiften (18) in Eingriff stehen.

5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stift (18) mit einer Stützfläche (19) mit der Lagerfläche (14) der gekrümmten Rückseite der Schrägscheibe (11) in Eingriff stehen.

6. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung in einem Bereich erfolgt, der beim Verändern des Schwenkwinkels die geringste Höhenänderung erfährt.

7. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Gewindestifte (15,16) mit der Drehachse (3) der Zylindertrommel (2) einen spitzen Winkel einnehmen.

8. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindestifte (15,16) an den Rändern der Schwenkscheibe (11) mit der Schwenkscheibe (11) in Eingriff stehen.

9. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindestifte (15,16) außerhalb des Gehäuses (1) durch jeweils eine Kontermutter (22, 23) arretiert werden.