EP0953111A1 - Axialkolbenmaschine mit dämpfungselement für die schräg- oder taumelscheibe - Google Patents

Axialkolbenmaschine mit dämpfungselement für die schräg- oder taumelscheibe

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EP0953111A1
EP0953111A1 EP97910399A EP97910399A EP0953111A1 EP 0953111 A1 EP0953111 A1 EP 0953111A1 EP 97910399 A EP97910399 A EP 97910399A EP 97910399 A EP97910399 A EP 97910399A EP 0953111 A1 EP0953111 A1 EP 0953111A1
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EP
European Patent Office
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swash plate
damping
axial piston
piston machine
cylinder
Prior art date
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EP97910399A
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EP0953111B1 (de
Inventor
Rainer Stölzer
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Brueninghaus Hydromatik GmbH
Original Assignee
Brueninghaus Hydromatik GmbH
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Publication date
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Publication of EP0953111B1 publication Critical patent/EP0953111B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F04B1/26—Control
    • F04B1/30—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks
    • F04B1/32—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block
    • F04B1/324—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block by changing the inclination of the swash plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/06—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F03C1/0678—Control
    • F03C1/0686—Control by changing the inclination of the swash plate

Definitions

  • the invention relates to an axial piston machine according to the preamble of claim 1.
  • Such an axial piston machine is e.g. known from DE 34 28 591 AI.
  • a plurality of cylinder bores in which pistons are movably guided are formed in a rotating cylinder block in a known manner.
  • the pistons are supported by sliding shoes on a non-rotating swash plate.
  • the inclination of the swash plate, which determines the displacement volume of the axial piston machine can be adjusted by means of a hydraulic adjusting piston, in that the swash plate can be swiveled around a swivel axis within a certain angular range.
  • the invention is based on the knowledge that the swiveling back of the swashplate or swashplate can be controlled by providing a damping element engaging the swashplate or swashplate.
  • the damping piston is movably arranged in a damping cylinder which is connected to a pressure fluid reservoir via a throttle element and a check valve arranged parallel to the throttle element.
  • the check valve ensures an unthrottled inflow of the pressure fluid from the pressure fluid reservoir into the damping cylinder and prevents an unthrottled outflow of the pressure fluid from the damping cylinder bypassing the throttle element.
  • the return spring can act on the damping piston in such a way that this pressure fluid draws in from the pressure fluid reservoir via the check valve and possibly the throttle element as soon as the damping piston is freely movable in the direction of increasing the volume of the damping cylinder. This ensures that the damping cylinder is instantly refilled with pressurized fluid and thus immediately follows the swiveling movement of the swashplate or swashplate.
  • the pressure medium reservoir can be a leakage fluid collection chamber in the vicinity of the damping element, wherein the leakage fluid collection chamber is usually formed by the housing interior of the axial piston machine.
  • the swash plate or swash plate can be a first according to claim 5
  • the axial piston machine can also be designed according to claim 6 in a swash plate design, wherein the
  • Claim 9 can be arranged in a stationary counterpart opposite the swash plate.
  • the return spring holds the damping piston on the
  • the swash plate can also have a first and a second stop surface on the side facing away from the piston, each of which form a stop for the first and the second swivel position of the swash plate.
  • FIG. 1 shows a partial axial section through a first embodiment of the axial piston machine further developed according to the invention in a first swivel position of the swash plate;
  • Fig. 2 shows the first embodiment shown in Fig. 1 of the axial piston machine according to the invention in a second pivot position
  • Fig. 3 is a schematic representation of the operation of the damping element
  • FIG. 4A shows the force distribution on the embodiment of the axial piston machine further developed according to the invention shown in FIG. 1;
  • FIG. 4B shows a side view of the illustration according to FIG. 4A
  • 4C is a plan view of the representation corresponding to FIG. 4A;
  • Fig. 5 is a partial, axial section through a second embodiment of the axial piston machine according to the invention in a second
  • FIG. 6 shows the second exemplary embodiment of the axial piston machine which is further developed according to the invention in a second swivel position of the swash plate.
  • FIGS. 1 and 2 show an axial longitudinal section through an axial piston machine 1 which is only partially shown and which is further developed according to the invention.
  • the axial piston machine 1 shown by way of example in FIGS. 1 and 2 is constructed in a swash plate construction and comprises a cylinder block 2, in which several cylinder bores 3, 4 arranged uniformly distributed in a pitch circle. Pistons 5, 6 are arranged movably in the cylinder bores 3, 4. The cylinder bores 3, 4 are connected via connection channels 7, 8 to the kidney-shaped control openings 9, 10 of a stationary control disk 11.
  • the cylinder block 2 rotates about the cylinder block axis 12, so that the cylinder bores 3, 4 are cyclically connected to a low-pressure line, not shown, connected to the control opening 9 and to a high-pressure line, not shown, connected to the control opening 10.
  • the pistons 5, 6 are formed at the ends facing away from the control disk 11 to spherical heads 13, 14, which are mounted in spherical bearings 15, 16 by the pistons 5, 6 associated slide shoes 17, 18.
  • the pistons 5, 6 are designed as hollow pistons and each have one
  • the piston recesses 19, 20 are via connecting channels 21, 22 of the pistons 5, 6 and further via connecting channels 23, 24 of the
  • Sliding shoes 17, 18 for hydrostatic relief connected to pressure pockets provided on the sliding shoes 17, 18.
  • the pistons 5, 6 are supported on the sliding shoes 17, 18 on a sliding surface 26 of the swash plate 25.
  • the swash plate 25 is pivotally mounted about a pivot axis 27 and has a first stop surface 28 and a second stop surface 29 on the side facing away from the pistons 5, 6. If the swash plate, as shown in FIG. 1, bears against a stationary counterpart 30 on its first stop surface 28, the swash plate or its sliding surface 26 is inclined at a first, relatively large angle of inclination with respect to the cylinder block axis 12.
  • the swash plate as shown in Fig. 2, however, on its second stop surface 29 on the stationary counterpart
  • the swash plate or its sliding surface 26 is inclined with respect to the cylinder block axis 12 with a second inclination angle with respect to the cylinder block axis 12, which angle is smaller than the first angle of inclination.
  • the inclination of the swash plate 25 is therefore in the exemplary embodiment between two discrete pivot positions by means of a pivot device which is only indicated schematically
  • the pivot device 31 can be swung back and forth.
  • the pivot device 31 can e.g. comprise a hydraulically actuated actuating piston which non-positively engages the swash plate 25.
  • the damping piston 40 of a damping element also acts on the swash plate 25.
  • the damping element 41 is integrated in the swash plate 25.
  • the damping piston 40 is movably arranged in a damping cylinder 42 provided in the swash plate 25 in the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2.
  • the damping cylinder 42 is designed as a blind bore which opens out on the second stop surface 29 of the swash plate 25.
  • the damping piston 40 is also by means of a in the damping cylinder 42 arranged return spring 43 on the stationary
  • the stationary counterpart 30 can e.g. act as a housing end plate.
  • the damping cylinder 42 is connected via a check valve 44 and an inlet channel 45 to the housing interior 46 surrounding the swash plate 25 and the cylinder block 2, which serves as a leakage fluid collecting space and is accordingly filled with leakage fluid.
  • the damping cylinder 42 is additionally connected to the housing interior 46 of the axial piston machine 1 via a throttle element 47.
  • the throttle element 47 is designed in the illustrated embodiment as a bore with a relatively small cross section.
  • the inlet channel 45 and the check valve 44 are thus arranged parallel to the throttle element 47.
  • the damping element 41 according to the invention works as follows:
  • the check valve 44 closes the inlet channel 45 and the pressure fluid located in the damping cylinder 42 can only flow out of the damping cylinder 42 via the throttle element 47.
  • the desired damping is achieved and it is prevented that the swiveling movement of the swash plate 25 occurs abruptly and the stop surface 29 strikes the stationary counterpart 30 hard. The latter would to a relatively quick wear of the swash plate 25 and the stationary
  • Swinging movement is subjected to a shock load, which is undesirable.
  • the damping element 41 provided according to the invention, the pivoting process is therefore slightly delayed and a continuous, non-abrupt pivoting movement of the swash plate 25 is achieved. Furthermore, the damping element 41 according to the invention in the second swivel position shown in FIG. 1 and during the swiveling from the first swivel position shown in FIG. 1 to the second swivel position shown in FIG. 2 ensures a certain support of the one in FIG. 1 above the swivel axis 27 Section of the swash plate 25, so that the loads to which the swash plate 25 is exposed are advantageously reduced by the development according to the invention.
  • FIG. 3 illustrates the mode of operation of the damping element 41 according to the invention on the basis of a hydraulic equivalent circuit diagram. Elements already described are labeled with the same reference numerals in order to facilitate the assignment.
  • the suction of the pressure fluid takes place from a pressure fluid reservoir 48, which e.g. the housing interior 46 can be via the inlet channel 45 and the check valve 44 arranged between the inlet channel 45 and the damping cylinder 42.
  • the throttle element 47 is arranged parallel to the check valve 44 and the inlet channel 45, which means that the check valve 44 is closed for a throttled outflow of the pressure fluid from the pressure fluid cylinder 42 into the pressure fluid reservoir 48.
  • FIGS. 4A to 4C illustrate the distribution of forces on the axial piston machine 1 further developed according to the invention in accordance with the exemplary embodiment already explained with reference to FIGS. 1 and 2.
  • 4A shows a representation corresponding to FIG. 1
  • FIG. 4B shows a side view looking towards the side of the swash plate 25 facing away from the pistons 5
  • FIG. 4C shows a top view of the arrangement shown in FIG. 4A.
  • FIG. 5 and 6 show an axial longitudinal section through a second exemplary embodiment of an axial piston machine 1 which has been further developed according to the invention. Elements already described are provided with the same reference numerals, so that a repeated description in this regard is unnecessary.
  • FIGS. 5 and 6 differs from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that the damping element 41 according to the invention is not in the swash plate 25, but on the stationary counterpart 30 opposite the swash plate 25, for example in a housing end plate is arranged.
  • the damping element 41 essentially has the structure already described with reference to FIG. 1.
  • the damping piston 40 is movably arranged in the damping cylinder 42 and is acted upon by the return spring 43 so that the Damping piston 40 on the swash plate 25, preferably on the second
  • Stop surface 29 is present.
  • the suction of the pressure fluid from the housing interior 46 takes place via the inlet channel 49 and the check valve 44 opened in the suction phase.
  • the pressure fluid is pressed out of the damping cylinder 42 via the throttle element 47, which is also designed as a small-diameter bore in this exemplary embodiment, and the adjoining outlet channel 48, which results in the intended damping of the movement of the swash plate 25 and the support of the swash plate 25 during pivoting.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments shown. As mentioned at the beginning, the present invention can also be used in the case of axial piston machines in a swashplate design.
  • the damping arrangement can also be arranged at any other point, provided that it is ensured that the damping piston 40 engages in a suitable manner on the swash plate 25 or the swash plate.
  • additional damping elements can be provided in the area of the first stop surface 28 in order to ensure sufficient damping for the other pivoting direction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine (1) mit einem Zylinderblock (2), in welchem Zylinderbohrungen (3, 4) vorgesehen sind, in denen Kolben (5, 6) bewegbar geführt sind, die sich zur Ausführung einer Hubbewegung an einer Schräg- oder Taumelscheibe (25) abstützen, und mit einer Schwenkeinrichtung (31), um die Neigung der Schräg- oder Taumelscheibe (25) durch Verschwenden um eine Schwenkachse (27) zu verändern. Entsprechend der erfindungsgemäßen Weiterbildung ist ein Dämpfungselement (41) vorgesehen. Das Dämpfungselement (41) umfaßt einen an der Schräg- oder Taumelscheibe (25) angreifenden Dämpfungskolben (40), der in einem Dämpfungszylinder (42) beweglich angeordnet ist, welcher über ein Drosselelement (47) und ein parallel zu dem Drosselement (47) angeordnetes Rückschlagventil (44) mit einem Druckfluid-Reservoir (48) verbunden ist. Das Rückschlagventil (44) ermöglicht den ungedrosselten Zufluß des Druckfluids von dem Druckfluid-Reservoir (48) in den Dämpfungszylinder (42) und verhindert den ungedrosselten Abfluß des Druckfluids aus dem Dämpfungszylinder (42) unter Umgehung des Drosselelements (47). Auf diese Weise wird eine gedämpfte Schwenkbewegung der Schräg- bzw. Taumelscheibe (25) erzielt.

Description

Axialkolbenmaschine mit Dämpfungselement für die Schräg- oder Taumelscheibe
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Axialkolben maschine ist z.B. aus der DE 34 28 591 AI bekannt. Bei dieser Axialkolbenmaschine sind in einem rotierenden Zylinderblock in bekannter Weise mehrere Zylinderbohrungen ausgebildet, in welchen Kolben beweglich geführt sind. Die Kolben stützen sich über Gleitschuhe an einer nicht rotierenden Schrägscheibe ab. Die Neigung der Schrägscheibe, die das Verdrängungsvolumen der Axialkolbenmaschine bestimmt, ist mittels eines hydraulischen Stellkolbens verstellbar, indem die Schrägscheibe um eine Schwenkachse in einem gewissen Winkelbereich schwenkbar ist. Beim Zurückschwenken der Schrägscheibe von der Hubstellung in Richtung auf die Null-Hubstellung wird der an dem hydraulischen Stellkolben angreifende Stelldruck erhöht und die Schrägscheibe schwenkt zurück, bis sie beim Anschlag an einer Anschlagfläche die Null-Hubstellung erreicht. Die Bewegung der Schrägscheibe ist dabei jedoch relativ unkontrolliert, so daß die Schrägscheibe bei Erreichen der Null-Hubstellung an der An schlag fläche hart anschlägt. Dies ist unerwünscht, da dies den Verschleiß des Anschlags und der Schrägscheibe erhöht und zudem zu einer mechanischen Stoßbelastung der gesamten Axialkolbenmaschine führt.
Aus der DE 44 40 452 AI geht eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise hervor, bei welcher für die Variation der Neigung der Schrägscheibe zwei getrennte Hydraulikzylinder vorgesehen sind. Dabei dient einer der Hydraulikzylinder dem Ausschwenken der Schrägscheibe und der zweite Hydraulikzylinder dem Zurückschwenken der Schrägscheibe. Die Schrägscheibe wird zwar bei dieser Lösung während des gesamten Bewegungsablaufs kontrolliert geführt, jedoch erfordert der zweite Hydraulikzylinder einen vergleichsweise großen konstruktiven Aufwand, der sich in relativ hohen Fertigungskosten niederschlägt. Ferner ist eine getrennte hydraulische Ansteuerung der beiden Hydraulikzylinder notwendig. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine in Schräg- oder Taumelscheibenbauweise so weiterzubilden, daß der Bewegungsablauf beim Verschwenken der Schräg- oder Taumelscheibe nicht schlagartig, sondern kontinuierlich erfolgt.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch Vorsehen eines an der Schräg- oder Taumelscheibe angreifenden Dämpfungselements das Zurückschwenken der Schrägoder Taumelscheibe kontrolliert werden kann. Der Dämpfungskolben ist in einem Dämpfungszylinder beweglich angeordnet, welcher über ein Drosselelement und ein parallel zu dem Drosselelement angeordnetes Rückschlagventil mit einem Druckfluid- Reservoir verbunden ist. Dabei sorgt das Rückschlagventil für einen ungedrosselten Zufluß des Druckfluids von dem Druckfluid-Reservoir in den Dämpfungszylinder und verhindert einen ungedrosselten Abfluß des Druckfluids aus dem Dämpfungszylinder unter Umgehung des Drosselelements.
Die Ansprüche 2 bis 12 beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Entsprechend Anspruch 2 oder 3 kann die Rückstellfeder den Dämpfungskolben so beaufschlagen, daß dieser Druckfluid aus dem Druckfluid-Reservoir über das Rückschlagventil und ggfs. das Drosselelement nachsaugt, sobald der Dämpfungskolben in Richtung einer Vergrößerung des Volumens des Dämpfungszylinders frei beweglich ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Dämpfungszylinder instantan mit Druckfluid nachgefüllt wird und somit der Schwenkbewegung der Schräg- oder Taumelscheibe unmittelbar folgt. Das Druckmittel-Reservoir kann nach Anspruch 4 ein Leckfluid- Auffangraum in der Umgebung des Dämpfungselements sein, wobei der Leckfluid- Auffangraum in der Regel durch den Gehäuse-Innenraum der Axialkolbenmaschine gebildet wird. Die Schräg- oder Taumelscheibe kann entsprechend Anspruch 5 eine erste
Schwenkstellung mit einem größeren Neigungswinkel und eine zweite Schwenkstellung mit einem kleineren Neigungswinkel aufweisen und zwischen diesen beiden
Schwenkstellungen hin- und herschwenkbar sein. Die Axialkolbenmaschine kann ferner entsprechend Anspruch 6 in Schrägscheibenbauweise ausgebildet sein, wobei das
Dämpfungselement entsprechend Anspruch 7 in der Schrägscheibe oder entsprechend
Anspruch 9 in einem der Schrägscheibe gegenüberliegenden, stationären Gegenstück angeordnet sein kann. Dabei hält die Rückstellfeder den Dämpfungskolben an der
Schrägscheibe entsprechend Anspruch 10 bzw. an dem stationären Gegenstück entsprechend Anspruch 8 auf Aufschlag.
Die Schrägscheibe kann ferner entsprechend Anspruch 11 auf der den Kolben abgewandten Seite eine erste und eine zweite Anschlagfläche aufweisen, die jeweils einen Anschlag für die erste und die zweite Schwenkstellung der Schrägscheibe bilden.
Entsprechend Anspruch 12 ist es besonders vorteilhaft, den Angriffspunkt, an welchem der Dämpfungskolben an der Schrägscheibe angreift, so gegenüber der Zylinderblock-Achse zu versetzen, daß die resultierende Kraft, die sich aus der von dem Dämpfungskolben auf die Schrägscheibe ausgeübten Kraft, der von der Schwenkeinrichtung während des Schwenkvorgangs auf die Schrägscheibe ausgeübten Kraft und der von den Kolben auf die Schrägscheibe ausgeübten Kraft zusammensetzt, in einem Kräfteschwerpunkt angreift, der sich auf der Zylinderblock-Achse befindet. Auf diese Weise werden unsymmetrische Lagerkräfte vermieden und eine Aushebelung des Lagers verhindert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen auszugsweisen, axialen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß weitergebildeten Axialkolbenmaschine in einer ersten Schwenkstellung der Schrägscheibe; Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß weitergebildeten Axialkolbenmaschine in einer zweiten Schwenkstellung der
Schrägscheibe;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise des Dämpfungselements;
Fig. 4A die Kräfteverteilung an dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß weitergebildeten Axialkolbenmaschine;
Fig. 4B eine Seitenansicht der Darstellung nach Fig. 4A;
Fig. 4C eine Aufsicht auf die Darstellung entsprechend Fig. 4A;
Fig. 5 einen auszugsweise, axialen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß weitergebildeten Axialkolbenmaschine in einer zweiten
Schwenkstellung der Schrägscheibe;
Fig. 6 das in Fig. 5 dargestellte zweite Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäß weitergebildeten Axialkolbenmaschine in einer zweiten Schwenkstellung der Schrägscheibe.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen einen axialen Längsschnitt durch eine nur teilweise dargestellte, erfindungsgemäß weitergebildete Axialkolbenmaschine 1. Die in Fig. 1 und Fig. 2 beispielhaft dargestellte Axialkolbenmaschine 1 ist in Schrägscheibenbauweise ausgebildet und umfaßt einen Zylinderblock 2, in welchem mehrere, auf einem Teilkreis gleichmäßig verteilt angeordnete Zylinderbohrungen 3, 4 vorgesehen sind. In den Zylinderbohrungen 3, 4 sind Kolben 5, 6 bewegbar angeordnet. Die Zylinderbohrungen 3, 4 sind über Verbindungskanäle 7, 8 mit den nierenförmigen Steueröffnungen 9, 10 einer stationären Steuerscheibe 11 verbunden. Der Zylinderblock 2 rotiert um die Zylinderblockachse 12, so daß die Zylinderbohrungen 3, 4 zyklisch mit einer an der Steueröffnung 9 angeschlossenen, nicht dargestellten Niederdruckleitung und einer an der Steueröffnung 10 angeschlossenen, nicht dargestellten Hochdruckleitung verbunden werden. Die Kolben 5, 6 sind an den der Steuerscheibe 1 1 abgewandten Enden zu Kugelköpfen 13, 14 ausgeformt, die in sphärischen Lagern 15, 16 von den Kolben 5, 6 zugeordneten Gleitschuhen 17, 18 gelagert sind. Die Kolben 5, 6 sind als Hohlkolben ausgebildet und weisen jeweils eine
Kolbenausnehmung 19, 20 auf. Die Kolbenausnehmungen 19, 20 sind über Verbindungskanäle 21 , 22 der Kolben 5, 6 und weiter über Verbindungskanäle 23, 24 der
Gleitschuhe 17, 18 zur hydrostatischen Entlastung mit an den Gleitschuhen 17, 18 vorgesehenen Drucktaschen verbunden.
Die Kolben 5, 6 stützen sich über die Gleitschuhe 17, 18 an einer Gleitfläche 26 der Schrägscheibe 25 ab. Die Schrägscheibe 25 ist um eine Schwenkachse 27 schwenkbar gelagert und weist auf der den Kolben 5, 6 abgewandten Seite eine erste Anschlagfläche 28 und eine zweite Anschlagfläche 29 auf. Wenn die Schrägscheibe, wie in Fig. 1 dargestellt, an ihrer ersten Anschlagfläche 28 an einem stationären Gegenstück 30 anliegt, ist die Schrägscheibe bzw. deren Gleitfläche 26 mit einem ersten, relativ großen Neigungswinkel gegenüber der Zylinderblock-Achse 12 geneigt. Wenn die Schrägscheibe, wie in Fig. 2 dargestellt, hingegen an ihrer zweiten Anschlagfläche 29 an dem stationären Gegenstück
30 anliegt, ist die Schrägscheibe bzw. deren Gleitfläche 26 gegenüber der Zylinderblock- Achse 12 mit einem zweiten, gegenüber dem ersten Neigungswinkel kleineren Neigungswinkel gegenüber der Zylinderblock-Achse 12 geneigt. Die Neigung der Schrägscheibe 25 ist daher im Ausführungsbeispiel zwischen zwei diskreten Schwenkstellungen mittels einer lediglich schematisch angedeuteten Schwenkeinrichtung
31 hin- und herschwenkbar. Die Schwenkeinrichtung 31 kann z.B. einen hydraulisch beaufschlagbaren Stellkolben umfassen, der an der Schrägscheibe 25 kraftschlüssig angreift.
Erfindungsgemäß greift an der Schrägscheibe 25 ferner der Dämpfungskolben 40 eines allgemein mit 41 bezeichneten Dämpfungselements an. Im in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungselement 41 in der Schrägscheibe 25 integriert. Der Dämpfungskolben 40 ist in einem im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 in der Schrägscheibe 25 vorgesehenen Dämpfungszylinder 42 beweglich angeordnet. Der Dämpfungszylinder 42 ist als Sackbohrung ausgebildet, die an der zweiten Anschlagfläche 29 der Schrägscheibe 25 ausmündet. Der Dämpfungskolben 40 wird mittels einer ebenfalls in dem Dämpfungszylinder 42 angeordneten Rückstellfeder 43 an dem stationären
Gegenstück 30 zur Anlage gebracht. Bei dem stationären Gegenstück 30 kann es sich z.B. um eine Gehäusestirnplatte handeln. Der Dämpfungszylinder 42 ist über ein Rückschlagventil 44 und einen Zulaufkanal 45 mit dem die Schrägscheibe 25 und den Zylinderblock 2 umgebenden Gehäuse-Innenraum 46 verbunden, der als Leckfluid- Auffangraum dient und entsprechend mit Leckfluid gefüllt ist. Der Dämpfungszylinder 42 ist über ein Drosselelement 47 zusätzlich mit dem Gehäuse-Innenraum 46 der Axialkolbenmaschine 1 verbunden. Das Drosselelement 47 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Bohrung mit relativ geringem Querschnitt ausgebildet. Der Zulaufkanal 45 und das Rückschlagventil 44 sind somit parallel zu dem Drosselelement 47 angeordnet.
Das erfindungsgemäße Dämpfungselement 41 arbeitet dabei wie folgt:
Wenn die Schrägscheibe 25 aufgrund einer Entlastung der Schwenkeinrichtung 31 von der in Fig. 2 dargestellten zweiten Schwenkstellung in Richtung auf die in Fig. 1 dargestellte erste Schwenkstellung hin verschwenkt, wird der Dämpfungskolben 40 mittels der Rückstellfeder 43 an dem stationären Gegenstück 30 in Anlage gehalten. Dabei wird Druckfluid über den Zulaufkanal 45 und das geöffnete Rückschlagventil 44 und parallel über das Drosselelement 47 aus dem mit Leckfluid gefüllten Gehäuse-Innenraum 46 angesaugt. Die Befüllung des Dämpfungszylinders 42 erfolgt dabei über den Zulaufkanal 45 und das Rückschlagventil 44 so zügig, daß der Dämpfungskolben 40 an dem stationären Gegenstück 30 in fortwährender Anlage gehalten wird.
Wenn umgekehrt die Schwenkscheibe 25 aufgrund einer Beaufschlagung mit der Schwenkeinrichtung 31 von der in Fig. 1 dargestellten ersten Schwenkstellung in die in Fig. 2 dargestellte zweite Schwenkstellung verschwenkt wird, schließt das Rückschlagventil 44 den Zulaufkanal 45 ab und das sich in dem Dämpfungszylinder 42 befindliche Druckfluid kann ausschließlich über das Drosselelement 47 aus dem Dämpfungszylinder 42 ausströmen. Dabei wird die gewünschte Dämpfung erzielt und es wird verhindert, daß die Schwenkbewegung der Schrägscheibe 25 schlagartig erfolgt und die Anschlagfläche 29 an dem stationären Gegenstück 30 hart anschlägt. Letzteres würde zu einem relativ schnellen Verschleiß der Schwenkscheibe 25 und des stationären
Gegenstücks 30 führen. Außerdem würde die gesamte Axialkolbenmaschine 1 bei dieser
Schwenkbewegung einer Stoßbelastung ausgesetzt, was unerwünscht ist.
Aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen Dämpfungselements 41 wird der Schwenkvorgang daher geringfügig verzögert und eine kontinuierliche, nicht abrupte Schwenkbewegung der Schrägscheibe25 erzielt. Weiterhin gewährleistet das erfindungsgemäße Dämpfungselement 41 in der in Fig. 1 dargestellten zweiten Schwenkstellung und während des Verschwenkens von der in Fig. 1 dargestellten ersten Schwenkstellung in die in Fig. 2 dargestellte zweite Schwenkstellung eine gewisse Abstützung des in Fig. 1 oberhalb der Schwenkachse 27 gelegenen Abschnitts der Schrägscheibe 25, so daß die Belastungen, welchen die Schrägscheibe 25 ausgesetzt ist, durch die erfindungsgemäße Weiterbildung vorteilhaft verringert werden.
Fig. 3 verdeutlicht die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Dämpfungselements 41 anhand eines hydraulischen Ersatzschaltbildes. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen bezeichnet, um die Zuordnung zu erleichtern. Wie bereits beschrieben, erfolgt das Ansaugen des Druckfluids aus einem Druckfluid-Reservoir 48, welches z.B. der Gehäuse-Innenraum 46 sein kann, über den Zulaufkanal 45 und das zwischen dem Zulaufkanal 45 und dem Dämpfungszylinder 42 angeordnete Rückschlagventil 44. Parallel zu dem Rückschlagventil 44 und dem Zulaufkanal 45 ist das Drosselelement 47 angeordnet, was bei geschlossenem Rückschlagventil 44 für ein gedrosseltes Ausströmen des Druckfluids aus dem Druckfluid-Zylinder 42 in das Druckfluid-Reservoir 48 sorgt.
Die Fig. 4A bis 4C verdeutlichen die Kräfteverteilung an der erfindungsgemäß weitergebildeten Axialkolben maschine 1 entsprechend dem bereits anhand der Fig. 1 und 2 erläuterten Ausführungsbeispiel. Dabei zeigt Fig. 4A eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, während Fig. 4B eine Seitendarstellung mit Blickrichtung auf die den Kolben 5, 6 abgewandte Seite der Schrägscheibe 25 zeigt und Fig. 4C eine Aufsicht auf die in Fig. 4A dargestellte Anordnung darstellt. Wie aus den Fig. 4A bis 4C zu ersehen, greift an der Schrägscheibe 25 während der Verstellung derselben die von der Schwenkeinrichtung 31 ausgeübte Kraftkomponente Fv, die auf die Lagerung der Schwenkachse 27 ausgeübte Lagerkaft FÜR, die durch die im Ausführungsbeispiel zweifach vorhandenen Dämpfungskolben 40a und 40b jeweils einwirkende Kraft FDR und die von den Kolben 5, 6 in Gegenrichtung ausgeübte Kraft F L an. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Angriffspunkt, an welchem der jeweils rechts bzw. links wirkende Dämpfungskolben 40b bzw. 40a an der Schrägscheibe 25 angreift, so gegenüber der Zylinderblock-Achse versetzt ist, daß die resultierende Kraft, die sich aus der von dem entsprechenden Dämpfungskolben 40b bzw. 40a auf die Schrägscheibe 25 ausgeübten Kraft FDR, der von der Schwenkeinrichtung 31 während des Schwenkvorgangs auf die Schrägscheibe 25 ausgeübten Kraft Fv und der von den Kolben 5, 6 auf die Schrägscheibe 25 ausgeübten Kraft FKL zusammensetzt, in einem Kräfteschwerpunkt (S) angreift, der sich auf der Zylinderblock-Achse 12 befindet. Somit wird eine symmetrische Aufteilung der auf die Lagerung des Zylinderblocks 2 wirkenden Lagerkräfte bewirkt und Deviationsmomente werden verhindert. Auf diese Weise wird einer Aushebelung der Lagerung des Zylinderblocks 2 entgegengewirkt. Ein der Fig. 4B entsprechendes Kräftedreieck ließe sich auch für den linksseitigen Dämpfungskolben 40a einzeichnen, was aus Vereinfachungsgründen weggelassen ist.
Die Fig. 5 und 6 zeigen einen axialen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß weitergebildeten Axialkolbenmaschine 1. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich eine diesbezügliche wiederholende Beschreibung erübrigt.
Das in den Fig. 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, daß das erfindungsgemäße Dämpfungselement 41 nicht in der Schrägscheibe 25, sondern an dem der Schrägscheibe 25 gegenüberliegenden stationären Gegenstück 30, also z.B. in eine Gehäusestirnplatte, angeordnet ist. Das Dämpfungselement 41 weist im wesentlichen den bereits anhand von Fig. 1 beschriebenen Aufbau auf. Der Dämpfungskolben 40 ist in dem Dämpfungszylinder 42 beweglich angeordnet und wird mittels der Rückstellfeder 43 so beaufschlagt, daß der Dämpfungskolben 40 an der Schrägscheibe 25, vorzugsweise an der zweiten
Anschlagfläche 29, anliegt. Das Ansaugen des Druckfluids aus dem Gehäuse-Innenraum 46 erfolgt über den Zulaufkanal 49 und das in der Ansaugphase geöffnete Rückschlagventil 44. Wenn die Schrägscheibe 25 aus der in Fig. 5 dargestellten ersten Schwenkstellung in die in Fig. 6 dargestellte zweite Schwenkstellung verschwenkt wird, wird das Druckfluid über das auch in diesem Ausführungsbeispiel als Bohrung mit geringem Durchmesser ausgebildete Drosselelement 47 und den sich daran anschließenden Ablaufkanal 48 aus dem Dämpfungszylinder 42 herausgedrückt, wodurch sich die beabsichtigte Dämpfung der Bewegung der Schrägscheibe 25 und die Abstützung der Schrägscheibe 25 während des Verschwenkens ergibt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Wie eingangs erwähnt, kann die vorliegende Erfindung auch bei Axialkolben maschinen in Taumelscheibenbauweise zur Anwendung kommen. Die Dämpfungsanordnung kann auch an beliebiger anderer Stelle angeordnet sein, sofern gewährleistet ist, daß der Dämpfungskolben 40 in geeigneter Weise an der Schrägscheibe 25 bzw. der Taumelscheibe angreift. Ferner können zusätzliche Dämpfungselemente im Bereich der ersten Anschlagfläche 28 vorgesehen sein, um auch für die andere Schwenkrichtung eine ausreichende Dämpfung zu gewährleisten.

Claims

A N S P R U C H E
1. Axialkolbenmaschine (1) mit einem Zylinderblock (2), in welchem Zylinderbohrungen (3, 4) vorgesehen sind, in denen
Kolben (5, 6) bewegbar geführt sind, die sich zur Ausführung einer Hubbewegung an einer Schräg- oder Taumelscheibe (25) abstützen, und einer Schwenkeinrichtung (31), um die Neigung der Schräg- oder Taumelscheibe (25) durch Verschwenken um eine Schwenkachse (27) zu verändern, gekennzeichnet durch zumindest ein Dämpfungselement (41) mit einem an der Schräg- oder Taumelscheibe (25) angreifenden Dämpfungskolben (40), der in einem Dämpfungszylinder (42) beweglich angeordnet ist, welcher über ein Drosselelement (47) und ein parallel zu dem
Drosselelement (47) angeordnetes Rückschlagventil (44) mit einem Druckfluid-Reservoir
(48) verbunden ist, wobei das Rückschlagventil (44) den ungedrosselten Zufluß des Druckfluids von dem
Druckfluid-Reservoir (48) in den Dämpfungszylinder (42) ermöglicht und den ungedrosselten Abfluß des Druckfluids aus dem Dämpfungszylinder (42) unter Umgehung des Drosselelements (47) verhindert.
2. Axialkolben m aschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellfeder (43) den Dämpfungskolben (40) so beaufschlagt, daß dieser Druckfluid aus dem Druckfluid-Reservoir (48) über das Rückschlagventil (44) nachsaugt, sobald der Dämpfungskolben (40) in Richtung einer Vergrößerung des Volumens des Dämpfungszylinders (42) frei beweglich ist.
3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfluid zusätzlich über das Drosselelement (47) nachgesaugt wird.
4. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfluid-Reservoir (48) ein Leckfluid-Auffangraum, insbesondere der Gehäuse- Innenraum (46) der Axialkolben maschine (1), ist.
5. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräg- oder Taumelscheibe (25) mittels der Schwenkeinrichtung (31) zwischen einer ersten Schwenkstellung (Fig. 1 , Fig. 5) entsprechend einem größeren Neigungswinkel und einer zweiten Schwenkstellung (Fig. 2, Fig. 6) entsprechend einem kleineren Neigungswinkel hin- und herschwenkbar ist, wobei das Dämpfungselement (41) die Schwenkbewegung beim Verschwenken der Schräg- oder Taumelscheibe (25) von der ersten in die zweite Schwenkstellung aufgrund des gedrosselten Abflusses des Druckfluids aus dem Dämpfungszylinder (42) dämpft.
6. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkolben maschine (1) in Schrägscheibenbauweise ausgebildet ist und die Kolben (5, 6), die in den Zylinderbohrungen (3, 4) des um eine Zylinderblock- Achse (12) rotierenden Zylinderblocks (2) angeordnet sind, sich an einer ortsfesten Schrägscheibe (25) abstützen.
7. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (41) in oder an der Schrägscheibe (25) angeordnet ist.
8. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (40) durch die Rückstellfeder (43) an einem der Schrägscheibe (25) gegenüberliegenden, stationären Gegenstück (30) auf Anschlag gehalten wird.
9. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (41) in oder an einem der Schrägscheibe (25) gegenüberliegenden, stationären Gegenstück (30) angeordnet ist.
10. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (40) durch die Rückstellfeder (43) an der Schrägscheibe (25) auf Anschlag gehalten wird.
11. Axialkolben maschine nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägscheibe (25) auf der den Kolben (5, 6) abgewandten Seite eine erste (28) und eine zweite (29) An schlag fläche aufweist und die Schrägscheibe bei Anschlag an der ersten Anschlagfläche (28) die erste Schwenkstellung (Fig. 1, Fig. 5) mit größerem Neigungswinkel und bei Anschlag an der zweiten Anschlagfläche (29) die zweite Schwenkstellung (Fig. 2, Fig. 6) mit kleinerem Neigungswinkel einnimmt.
12. Axialkolben maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt, an welchem der bzw. jeder Dämpfungskolben (40a;40b) an der Schrägscheibe (25) angreift, so gegenüber der Zylinderblock-Achse (12) versetzt ist, daß die resultierende Kraft, die sich aus der von dem Dämpfungskolben (40a; 40b) auf die Schrägscheibe (25) ausgeübten Kraft (FDR), der von der Schwenkeinrichtung (31) während des Schwenkvorgangs auf die Schrägscheibe (25) ausgeübten Kraft (Fv) und der von den Kolben (5, 6) auf die Schrägscheibe (25) ausgeübten Kraft (FKL) zusammensetzt, in einem Kräfteschwerpunkt (S) angreift, der sich auf der Zylinderblock- Achse (12) befindet.
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