EP1573200A1 - Axialkolbenmaschine - Google Patents

Axialkolbenmaschine

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EP1573200A1
EP1573200A1 EP03782132A EP03782132A EP1573200A1 EP 1573200 A1 EP1573200 A1 EP 1573200A1 EP 03782132 A EP03782132 A EP 03782132A EP 03782132 A EP03782132 A EP 03782132A EP 1573200 A1 EP1573200 A1 EP 1573200A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
axial piston
cylinder
machine according
piston machine
sleeves
Prior art date
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Granted
Application number
EP03782132A
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English (en)
French (fr)
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EP1573200B1 (de
Inventor
Jörg Dantlgraber
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Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Bosch Rexroth AG
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Publication date
Application filed by Bosch Rexroth AG filed Critical Bosch Rexroth AG
Publication of EP1573200A1 publication Critical patent/EP1573200A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1573200B1 publication Critical patent/EP1573200B1/de
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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
    • F01B3/0032—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F01B3/0035—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block having two or more sets of cylinders or pistons
    • 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
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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
    • F04B1/20—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
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2035—Cylinder barrels
    • 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
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Definitions

  • the invention relates to an axial piston machine according to the preamble of patent claim 1.
  • Such an axial piston machine known for example from US Pat. No. 2,968,286, has a plurality of pistons which are arranged approximately in the axial direction and are guided in a cylinder drum. The end of the cylinder drum is supported on a swash plate, the angle of inclination of which determines the stroke of the pistons.
  • a swash plate the angle of inclination of which determines the stroke of the pistons.
  • two oppositely oriented rows of pistons are provided in a solution disclosed in US Pat. No. 2,968,286, so that the axial piston machine is correspondingly designed with two cylinder drums and two swash plates.
  • the pistons are connected to a shaft which, depending on the design of the axial piston machine, acts as an input or output shaft.
  • WO 81/03677 AI discloses a similar solution with oppositely directed rows of pistons, in which the pistons are connected in pairs by means of a connecting rod.
  • This connecting rod is supported by a ball joint and with play in the drive flange also allows the compensation of the transverse movements.
  • WO 94/10443 AI discloses a generic solution in which the pistons are rigidly connected to the drive flange and extend parallel to the axial direction (shaft). The transversal movements are compensated for by forming the cylinders with curved circumferential surfaces. A similar solution is also disclosed in US 5,636,561.
  • US 3,648,567 discloses an axial piston machine with only one row of pistons which is connected to the drive flange in a rotationally fixed manner.
  • the pistons projecting parallel to the axial direction are immersed in sleeves of the cylinder drum, which are slidably guided on the swash plate.
  • the invention is based on the object of creating an axial piston machine which transversal movements allowed with minimal technical expenditure.
  • the axial piston machine has a cylinder drum with a multiplicity of cylinder sleeves, which are supported directly or indirectly on a swash plate, this support takes place according to the invention by means of a joint which is designed in such a way that the transverse movements are compensated for by a tilting movement of the cylinder sleeves. Due to the articulated mounting of the cylinder sleeves with respect to the swashplate, the risk of forming grooves or other running grooves is minimal, so that the running time of the axial piston machine is considerably extended compared to conventional solutions.
  • the joint is designed as a universal or ball joint, which enables the cylinder sleeves to be pivoted on all sides in the desired area.
  • the ball joint has a joint pin which passes through a bottom of the cylinder sleeve and forms the ball joint with an inner circumferential region of the cylinder sleeve.
  • this hinge pin is designed as a spherical cap, on the crowned head of which a seal is formed which bears against the inner circumferential wall of the cylinder sleeve.
  • the joint is kinematically reversed by an axially from the bottom of the Cylinder sleeve protruding pin is formed, the free end portion of which is immersed in a receptacle of the swash plate or a component lying against the swash plate, for example a driver, and is sealed there.
  • the functional reliability of the axial piston machine according to the invention is improved if the cylinder sleeves are prestressed in the direction of the swash plate.
  • this spring pretensioning takes place by means of a spring that engages around the cylinder sleeve and engages on a radially projecting support edge of the cylinder sleeve on the foot side.
  • the bottom of the cylinder sleeve is spherical, so that it rolls on this spherical region when tilted.
  • the cylinder sleeves are preferably guided on a driver of the cylinder drum, which is supported with an end face on the swash plate and which is non-rotatably connected to the drive or output shaft. It is preferred if the driver has a driver disk with a flange part, on whose ring end face facing away from the swashplate, the cylinder sleeves are supported.
  • kidney-shaped openings can be provided in the flange part, into which these hinge pins are inserted.
  • the part of the hinge pin that plunges into the kidney-shaped openings can then be positively fixed by means of flange.
  • the hinge pins or the pins used in the kinematic reversal are preferably hollow so that pressure medium can be passed through them.
  • the axial piston machine can be designed with two oppositely oriented rows of pistons, two cylinder drums and two swash plates.
  • the pistons are designed in pairs as double pistons and are connected in a rotationally fixed manner to a drive flange of the shaft.
  • the sections of the pistons which are immersed in the cylinder sleeve are conical and widen to form seals.
  • the construction according to the invention can be used particularly advantageously in axial piston pumps in which the shaft serves as a drive shaft for driving the pistons and the cylinder drums.
  • Figure 1 shows a section through a first embodiment of an axial piston pump according to the invention.
  • Fig. 2 is a detailed representation of the embodiment of Fig. 1 and Fig. 3 is a detailed representation of a further embodiment of an axial piston pump.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an axial piston pump 1.
  • This has a pump housing 2, on which a tank connection and a pressure connection, not shown, is formed.
  • a drive shaft 4 is rotatably mounted via a bearing arrangement 6.
  • a free end section of the drive shaft 4 protruding from the pump housing 2 is connected to a drive motor, not shown.
  • An inner bore 8 of the pump housing 2 receiving the drive shaft 4 is expanded radially to a pump chamber 10, in which two swash plates 12, 14 are rotatably mounted.
  • the two swash plates 12, 14 each have an oblique to the vertical in Fig. 1
  • each cylinder drum 18, 20 has a multiplicity of cylinder sleeves 22, 23, in each of which a piston 24, 26 is immersed.
  • the swash plates 12, 14 and correspondingly the cylinder drums 18, 20 are arranged symmetrically to the vertical central axis M.
  • the two pistons 24, 26 are each formed by the end sections of a double piston 28, which is inserted in a rotationally fixed manner in a radially projecting drive flange 30 of the drive shaft 4.
  • the cylinder drums 18, 20 are supported by self-aligning bearings 32, 34 which enable the wobble movement occurring due to the inclined position of the cylinder drums 18, 20 during the rotation of the shaft 4.
  • the cylinder drum 20 has a driver 36 which is supported on the drive shaft 4 via the joint 34 and which is supported with a radially widened flange part 40 on the inclined support surface 16 of the swash plate 14.
  • the self-aligning bearing 34 engages in an inner bore of a hub-shaped projection 38 of the driver 36.
  • the cylinder sleeves 23 of the cylinder drum 20, which are uniformly distributed over the circumference, are supported on an annular end face 42 of the flange part 40 which is distant from the support surface 16. These have a radially protruding, circumferential support edge 44 on the foot side, the bottom surface 46 of which rests on the annular end face 42 is spherical, so that the cylinder sleeve 23 can perform an all-round tilting movement, the spherical bottom surface 46 in each case ensuring a defined contact surface.
  • a tension spring 48 engages on the support edge 44, so that the cylinder sleeve 23 is biased into its contact position against the ring end face 42.
  • the tension spring 48 is in turn supported on a support ring 58 which engages around the outer circumference of the cylinder sleeves 23 and the hub-shaped projection 38 and is supported in the axial direction by means of a support device 52.
  • the cylinder sleeve 23 has a cylinder bore 54 into which the piston forming the end section of the double piston 28 is immersed.
  • the radial support of the cylinder sleeve 23 takes place by means of a spherical cap 56 designed as a hinge pin, which dips into the cylinder bore 54 with a spherical head 58 and bears sealingly against the inner circumferential wall of the cylinder bore 54 via a seal 60; the spherical cap 56 is in one of the following Insert 62 of the flange part 40 described in more detail.
  • the spherical cap 56 has a bore 64 which opens into an opening 66 in the flange part 40, so that pressure medium can flow from the cylinder space delimited by the cylinder sleeve 23 and the piston 26 to the swash plate 14 and in the opposite direction.
  • connection channels are formed, via which, depending on the rotational position (inner, outer dead center) of the cylinder drum 18, a connection is made to the tank or pressure connection in order to lead pressure medium to the cylinder space or pressure medium under high pressure to a consumer to lead.
  • the receptacle 62 has a bore section 66, into which the part of the spherical cap 56 which extends away from the head 58 is inserted.
  • the bore section 66 opens into a kidney-shaped opening 68, which extends along a radial segment of the pitch circle along which the cylinder sleeves 23 are arranged.
  • the axial length of the part of the spherical cap 56 inserted in the bore section 66 is selected such that an end section 70 projects into the opening 68.
  • the spherical cap 56 is then attached by flanging these end sections projecting into the kidney-shaped projection 68 (see section X-Y in FIG. 1).
  • kidney-shaped openings 68 create space in order to enable a positive connection between the spherical cap 56 and the driver 36.
  • the width b of the kidney-shaped opening 68 corresponds to the diameter of the bore section 66.
  • the piston 26 is of approximately conical design, its diameter starting from a waist 72 being conically widened to form a piston ring 74 arranged on the foot side and acting as a seal, and then tapering to an end face 76 following the piston ring 74 is.
  • the cone angle is chosen so that the circumferential surfaces of the piston 26 do not collide with the inner circumferential surfaces of the cylinder sleeves 22, 23 and straight at the two dead centers (see FIG. 1 above: outer dead center; FIG. 1 below: inner dead center) abut against these, the sealing via the piston ring 74 also having to be ensured in these end positions.
  • the geometry of the arrangement according to the invention is selected such that the cylinder sleeves 22, 23 are each aligned vertically at the inner dead center with respect to the end face 16 of the swash plate, so that the tilt angle at the inner dead center, ie. H. minimal when building up pressure and thus a symmetrical support of the cylinder sleeves 22, 23 is ensured.
  • FIG. 3 shows a partial view of a further exemplary embodiment of an axial piston pump 1, in which only one cylinder drum 18 is shown.
  • the further cylinder drum 20 is designed in a corresponding manner.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 3 differs from the previously described exemplary embodiments essentially in the mounting of the cylinder sleeves 22.
  • the structure of the double pistons 28, the swash plates 12, 14 and the basic structure of the driver 36 is essentially identical, so that only the different components are discussed below.
  • the cylinder sleeve 22 has a flat bottom surface 78, from which a pin 80 projects in the axial direction toward the swash plate 12.
  • the pin 80 has at its free end section a head 58 with a seal 60, the structure of which essentially corresponds to that of the exemplary embodiment described above.
  • the head 58 is immersed in a bearing receptacle 82 designed as a ball socket and is pretensioned via the tension spring 48 into this engagement position, in which the spherical sections of the head 58 and the bearing receptacle 82 abut one another and thus form a universal joint.
  • the end face 78 is arranged at a distance from the adjacent ring end face 42 of the driver 36, so that the sleeve can tilt about the universal joint (82, 58) to compensate for the transverse movement.
  • a swash plate 12, 14 is shown with a constant angle of attack.
  • this angle of attack can also be designed to vary the stroke.
  • the construction described above can also be used with an axial piston motor or also with a hydraulic transformer with an axial design.
  • the articulated mounting of the cylinder sleeves 22 is shown Can also be used for variants with only one swash plate and one cylinder drum.
  • an axial piston machine with at least one swash plate and a cylinder drum supported thereon, which has a multiplicity of cylinder sleeves.
  • a row of pistons is assigned to the cylinder sleeves and is connected to a shaft.
  • the cylinder sleeves are articulated in the cylinder drum.

Landscapes

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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

Beschreibung
Axialkolbenmaschine
Die Erfindung betrifft eine Äxialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige, beispielsweise aus der US 2,968,286 bekannte Axialkolbenmaschine hat eine Vielzahl von etwa in Axialrichtung angeordneten Kolben, die in einer Zylindertrommel geführt sind. Die Zylindertrommel ist stirnseitig an einer Schrägscheibe abgestützt, deren Neigungswinkel den Hub der Kolben bestimmt. Zur Minimierung der in Axialrichtung auftretenden Kräfte sind bei einer in der US 2,968,286 offenbarten Lösung zwei entgegengesetzt ausgerichtete Kolbenreihen vorgesehen, so dass die Axialkolbenmaschine entsprechend mit zwei Zylindertrommeln und zwei Schrägscheiben ausgebildet ist. Die Kolben sind mit einer Welle verbunden, die je nach Ausführung der Axialkolbenmaschine als Antriebs- oder Abtriebswelle wirkt. Aufgrund der Schrägstellung der Zylindertrommel kommt es bei der Rotation der Kolben um die Wellenachse und der entsprechenden Drehbewegung der Zylindertrommel zu einer Transversalbewegung zwischen Kolben und Zylindertrommel. Diese Transversalbewegung wird bei der bekannten Lösung dadurch ausgeglichen, dass die Kolben über ein Universalgelenk (Kugelgelenk) in einem drehfest mit der Welle verbundenen Antriebsflansch gelagert sind.
In der WO 81/03677 AI ist eine ähnliche Lösung mit entgegengesetzt gerichteten Kolbenreihen offenbart, bei der die Kolben paarweise mittels einer Verbindungsstange verbunden sind. Diese Verbindungsstange ist über ein Kugelgelenk und mit Spiel im Antriebsflansch gelagert und erlaubt ebenfalls den Ausgleich der transversalen Bewegungen.
In der WO 94/10443 AI ist eine gattungsgemäße Lösung offenbart, bei der die Kolben starr mit dem Antriebsflansch verbunden sind und sich parallel zur Axialrichtung (Welle) erstrecken. Der Ausgleich der Transversalbewegungen erfolgt durch eine Ausbildung der Zylinder mit gekrümmten Umfangsflachen. Eine ähnliche Lösung ist auch in der US 5,636,561 offenbart.
Die vorgeschriebenen Lösungen haben den Nachteil gemeinsam, dass ein erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand zum Ausgleich der Transversalbewegungen erforder- lieh ist.
In der US 3,648,567 ist eine Axialkolbenmaschine mit nur einer Kolbenreihe offenbart, die drehfest mit dem Antriebsflansch verbunden ist. Die parallel zur Axial- richtung vorstehenden Kolben tauchen in Hülsen der Zylindertrommel ein, die gleitend auf der Schrägscheibe geführt sind.
Der Nachteil einer derartigen Lösung besteht darin, dass die Anlageflächen zwischen den Hülsen und der Schrägscheibe äußerst exakt bearbeitet werden müssen. Des Weiteren kann es durch das Abgleiten der Hülsen bei ungünstigen Betriebsbedingungen zu der Ausbildung von Riefen in der Schrägscheibe oder in den Hülsen kommen. Insbesondere bei schnellen Lastwechseln können die Hülsen kippen, so dass die Gefahr einer Beschädigung besteht und so Leistungsverluste in Kauf genommen werden müssen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun- de, eine Axialkolbenmaschine zu schaffen, die den Aus- gleich transversaler Bewegungen mit minimalem vorrichtungstechnischem Aufwand erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch eine Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß hat die Axialkolbenmaschine eine Zylindertrommel mit einer Vielzahl von Zylinderhülsen, die direkt oder mittelbar an einer Schrägscheibe abgestützt sind, diese Abstützung erfolgt erfindungsgemäß mittels eines Gelenks, das derart ausgestaltet ist, dass die Transversalbewegungen durch eine Kippbewegung der Zylinderhülsen ausgeglichen werden. Durch die gelenkige Lagerung der Zylinderhülsen mit Bezug zur Schrägscheibe ist die Gefahr des Ausbildens von Riefen oder sonstiger Laufrillen minimal, so dass die Laufzeit der Axialkolbenmaschine gegenüber herkömmlichen Lösungen wesentlich verlängert ist.
Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn das Gelenk als Universal- oder Kugelgelenk ausgebildet ist, das eine allseitige Verschwenkung der Zylinderhülsen im gewünschten Bereich ermöglicht.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das Kugelgelenk einen Gelenkbolzen, der einen Boden der Zylinderhülse durchsetzt und mit einem Innenumfangs- bereich der Zylinderhülse das Kugelgelenk ausbildet.
Bei einer besonders einfachen Variante ist dieser Gelenkbolzen als Kugelkalotte ausgeführt, an deren balligem Kopf eine an der Innenumfangswandung der Zylinderhülse anliegende Dichtung ausgebildet ist.
Bei einer alternativen Variante wird das Gelenk in kinematischer Umkehrung durch einen axial vom Boden der Zylinderhülse vorstehenden Zapfen gebildet, dessen freier Endabschnitt in eine Aufnahme der Schrägscheibe oder eines an der Schrägscheibe anliegenden Bauelementes, beispielsweise eines Mitnehmers eintaucht und dort dich- tend gelagert ist.
Die Funktionssicherheit der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine wird verbessert, wenn die Zylinderhülsen in Richtung zur Schrägscheibe vorgespannt sind.
Bei eines besonders einfach herstellbaren Variante der Erfindung erfolgt diese Federvorspannung mittels einer die Zylinderhülse umgreifenden Feder, die an einem fußseitigen, radial vorstehenden Stützrand der Zylinder- hülse angreift.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Boden der Zylinderhülse ballig ausgeführt, so dass diese beim Kippen auf diesem balligen Bereich abrollt.
Die Zylinderhülsen sind vorzugsweise an einem Mitnehmer der Zylindertrommel geführt, der mit einer Stirnfläche an der Schrägscheibe abgestützt ist und der drehfest mit der Antriebs- oder Abtriebswelle verbunden ist. Dabei wird es bevorzugt, wenn der Mitnehmer eine Mitnehmerscheibe mit einem Flanschteil hat, an dessen von der Schrägscheibe abgewandten Ringstirnfläche die Zylinderhülsen abgestützt sind.
Für den Fall, dass die Zylinderhülsen mittels Gelenkbolzen gelagert sind, können im Flanschteil nierenförmige Durchbrüche vorgesehen werden, in die diese Gelenkbolzen eingesetzt werden. Der in die nierenförmigen Durchbrüche eintauchende Teil der Gelenkbolzen kann dann durch Umbör- dein formschlüssig festgelegt werden. Die Gelenkbolzen oder die bei der kinematischen Umkehr verwendeten Zapfen werden vorzugsweise hohl ausgebildet, so dass durch diese Druckmittel geführt werden kann.
Zur Minimierung der in Axialrichtung auftretenden Kräfte kann die Axialkolbenmaschine mit zwei entgegengesetzt ausgerichteten Kolbenreihen, zwei Zylindertrommeln und zwei Schrägscheiben ausgeführt sein.
Bei einer erfindungsgemäßen Lösung wird es bevorzugt, wenn die Kolben paarweise als Doppelkolben ausgeführt sind und drehfest mit einem Antriebsflansch der Welle verbunden sind. Die in die Zylinderhülse eintauchenden Abschnitte der Kolben sind konisch, sich zu Dichtungen hin vergrößernd ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Konstruktion lässt sich besonders vorteilhaft bei Axialkolbenpumpen einsetzen, bei denen die Welle als Antriebswelle zum Antrieb der Kolben und der Zylindertrommeln dient.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe;
Fig. 2 eine Detaildarstellung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 und Fig. 3 eine Detaildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Axialkolbenpumpe.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Axial- kolbenpumpe 1. Diese hat ein Pumpengehäuse 2, an dem ein nicht dargestellter Tank- und ein Druckanschluss ausgebildet ist. Im Pumpengehäuse 2 ist eine Antriebswelle 4 über eine Lageranordnung 6 drehbar gelagert. Ein aus dem Pumpengehäuse 2 vorstehender freier Endabschnitt der Antriebswelle 4 ist mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden.
Eine die Antriebswelle 4 aufnehmende Innenbohrung 8 des Pumpengehäuses 2 ist radial zu einem Pumpenraum 10 erweitert, in dem zwei Schrägscheiben 12, 14 drehfest gelagert sind. Die beiden Schrägscheiben 12, 14 haben jeweils eine schräg zur Vertikalen in Fig. 1 verlaufende
Stützfläche 16, an der jeweils eine Zylindertrommel 18,
•20 abgestützt ist. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, hat jede Zylindertrommel 18, 20 eine Vielzahl von Zylinderhülsen 22, 23 in die jeweils ein Kolben 24, 26 eintaucht. Wie der Darstellung gemäß Fig. 1 entnehmbar ist, sind die Schrägscheiben 12, 14 und entsprechend die Zylindertrommeln 18, 20 symmetrisch zur vertikal verlau- fenden Mittelachse M angeordnet. Die beiden Kolben 24, 26 sind dabei jeweils durch die Endabschnitte eines Doppelkolbens 28 gebildet, der drehfest in einen radial vorspringenden Antriebsflansch 30 der Antriebswelle 4 eingesetzt ist. Die Lagerung der Zylindertrommeln 18, 20 erfolgt über Pendellager 32, 34 die die aufgrund der Schrägstellung der Zylindertrommeln 18, 20 während der Rotation der Welle 4 auftretende Taumelbewegung ermöglichen. Weitere Einzelheiten der Anordnung werden anhand der Detaildarstellung der Zylindertrommel 20 in Fig. 2 erläutert. Erfindungsgemäß hat die Zylindertrommel 20 einen über das Gelenk 34 an der Antriebswelle 4 abgestützten Mitnehmer 36, der mit einem radial erweiterten Flanschteil 40 auf der schräg angestellten Stützfläche 16 der Schräg- scheibe 14 gleitend abgestützt ist. Die Pendellagerung 34 greift in einer Innenbohrung eines nabenförmigen Vorsprungs 38 des Mitnehmers 36 an.
An einer von der Stützfläche 16 entfernten Ringstirn- fläche 42 des Flanschteils 40 sind die gleichmäßig über den Umfang verteilten Zylinderhülsen 23 der Zylindertrommel 20 abgestützt. Diese haben fußseitig einen radial vorstehenden, umlaufenden Stützrand 44, dessen auf der Ringstirnfläche 42 aufliegende Bodenfläche 46 ballig ausgeführt ist, so dass die Zylinderhülse 23 eine allseitige Kippbewegung ausführen kann, wobei durch die ballige Bodenfläche 46 jeweils eine definierte Auflagefläche gewährleistet ist.
An dem Stützrand 44 greift eine Spannfeder 48 an, so dass die Zylinderhülse 23 in ihre Anlageposition gegen die Ringstirnfläche 42 vorgespannt ist. Die Spannfeder 48 ist ihrerseits an einem Stützring 58 abgestützt, der den Außenumfang der Zylinderhülsen 23 und den nabenförmigen Vorsprung 38 umgreift und in Axialrichtung mittels einer Stützeinrichtung 52 abgestützt ist. Die Zylinderhülse 23 hat eine Zylinderbohrung 54, in die der den Endabschnitt des Doppelkolbens 28 ausbildende Kolben eintaucht.
Die radiale Abstützung der Zylinderhülse 23 erfolgt mittels einer als Gelenkbolzen ausgebildeten Kugelkalotte 56, die mit einem balligen Kopf 58 in die Zylinderbohrung 54 eintaucht und über eine Dichtung 60 dichtend an der Innenumfangswandung der Zylinderbohrung 54 anliegt, die Kugelkalotte 56 ist in eine im Folgenden, noch näher beschriebene Aufnahme 62 des Flanschteils 40 eingesetzt. Die Kugelkalotte 56 hat eine Bohrung 64, die in einem Durchbruch 66 des Flanschteils 40 mündet, so dass Druckmittel von dem von der Zylinderhülse 23 und dem Kolben 26 begrenzten Zylinderraum zur Schrägscheibe 14 und in umgekehrter Richtung strömen kann. In dieser sind nicht dargestellte Verbindungskanäle ausgebildet, über die in Abhängigkeit von der Drehposition (innerer, äußerer Totpunkt) der Zylindertrommel 18 eine Verbindung mit dem Tank- oder dem Druckanschluss hergestellt wird, um Druckmittel zum Zylinderraum zu führen oder mit Hochdruck beaufschlagtes Druckmittel zu einem Verbraucher zu leiten.
Einzelheiten der Aufnahme 62 werden anhand der Ansichten "A" und "X-Y" in Fig. 1 erläutert.
Gemäß der Ansicht "X-Y" hat die Aufnahme 62 einen Bohrungsabschnitt 66, in den der sich von dem Kopf 58 weg erstreckende Teil der Kugelkalotte 56 eingesetzt ist. Der Bohrungsabschnitt 66 mündet in einem nierenförmig erweiterten Durchbruch 68, der sich entlang eines Radialsegments desjenigen Teilkreises erstreckt, entlang dem die Zylinderhülsen 23 angeordnet sind. Die Axiallänge des in dem Bohrungsabschnitt 66 eingesetzten Teils der Kugelkalotte 56 ist dabei so gewählt, dass ein Endabschnitt 70 in den Durchbruch 68 vorsteht. Die Befestigung der Kugelkalotte 56 erfolgt dann durch Umbördeln dieser in den nierenför igen Vorsprung 68 vorstehenden Endabschnitte (s. Schnitt X-Y in Fig. 1) .
Das heißt, durch diese nierenförmigen Durchbrüche 68 wird Raum geschaffen, um eine formschlüssige Verbindung der Kugelkalotte 56 mit dem Mitnehmer 36 zu ermöglichen. Die Breite b des nierenförmigen Durchbruchs 68 entspricht dabei dem Durchmesser des Bohrungsabschnitts 66.
Gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist der Kolben 26 etwa kegelförmig ausgeführt, wobei sich sein Durchmesser von einer Taille 72 ausgehend zu einem fußseitig angeordneten, als Dichtung wirkenden Kolbenring 74 konisch erweitert und im Anschluss an den Kolbenring 74 zu einer Stirnfläche 76 wieder ballig verjüngt ist.
Der Konuswinkel ist dabei so gewählt, dass die Um- fangsflachen des Kolbens 26 in den beiden Totpunkten (s. Fig. 1 oben: äußerer Totpunkt; Fig. 1 unten: innerer Totpunkt) nicht mit den Innenumfangsflachen der Zylinderhülsen 22, 23 kollidieren und gerade an diesen anliegen, wobei auch in diesen Endpositionen die Abdichtung über den Kolbenring 74 gewährleistet sein muss.
Die Geometrie der erfindungsgemäßen Anordnung ist so gewählt, dass die Zylinderhülsen 22, 23 jeweils im inneren Totpunkt vertikal mit Bezug zur Stirnfläche 16 der Schrägscheibe ausgerichtet sind, so dass der Kippwinkel im inneren Totpunkt, d. h. beim Druckaufbau minimal und somit eine symmetrische Abstützung der Zylinderhülsen 22, 23 gewährleistet ist.
Fig. 3 zeigt eine Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Axialkolbenpumpe 1, bei dem lediglich eine Zylindertrommel 18 dargestellt ist. Die weitere Zylindertrommmel 20 ist in entsprechender Weise ausgeführt. Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen im wesentlichen in der Lagerung der Zylinderhülsen 22. Der Aufbau der Doppelkolben 28, der Schrägscheiben 12, 14 und der Grundaufbau des Mitnehmers 36 ist im wesentlichen identisch, so dass im Folgenden nur auf die unterschiedlichen Bauelemente eingegangen wird.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Zylinderhülse 22 eine eben ausgebildete Bodenfläche 78, von der ein Zapfen 80 in Axialrichtung zur Schrägscheibe 12 hin auskragt. Der Zapfen 80 hat an seinem freien Endabschnitt einen Kopf 58 mit einer Dich- tung 60, dessen Aufbau im wesentlichen demjenigen des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels entspricht. Der Kopf 58 taucht in eine als Kugelpfanne ausgebildete Lageraufnahme 82 ein und wird über die Spannfeder 48 in diese Eingriffposition vorgespannt, in der die balligen Abschnitte des Kopfes 58 und der Lageraufnahme 82 aneinander anliegen und somit ein Universalgelenk ausbilden.
Die Stirnfläche 78 ist dabei im Abstand zur benachbarten Ringstirnfläche 42 des Mitnehmers 36 angeordnet, so dass die Hülse zum Ausgleich der Transversalbewegung um das Universalgelenk (82, 58) kippen kann.
Im übrigen entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorbeschriebenen, so dass weitere Erläuterungen entbehr- lieh sind.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Schrägscheibe 12, 14 mit konstantem Anstellwinkel dargestellt. Selbstverständlich kann dieser Anstellwinkel zur Veränderung des Hubs auch variabel ausgebildet sein.
Die vorbeschriebene Konstruktion lässt sich auch bei einem Axialkolbenmotor oder auch bei einem Hydrotransfor- mator in Axialbauweise einsetzen. Prinzipiell ist die dargestellte gelenkige Lagerung der Zylinderhülsen 22 auch bei Varianten mit nur einer Schrägscheibe und einer Zylindertrommel einsetzbar.
Offenbart ist eine Axialkolbenmaschine mit zumindest einer Schrägscheibe und einer daran abgestützten Zylindertrommel, die eine Vielzahl von Zylinderhülsen hat. Den Zylinderhülsen ist eine Kolbenreihe zugeordnet, die mit einer Welle verbunden ist. Erfindungsgemäß sind die Zylinderhülsen gelenkig in der Zylindertrommel gelagert.
Bezugszeichenliste
1 Axial olbenpumpe
2 Pumpengehäuse
4 Antriebswelle
6 Lager
8 Innenbohrung
10 Pumpenraum
12 Schrägscheibe
14 Schrägscheibe
16 Stützfläche
18 Zylindertrommel
20 Zylindertrommel
22, 23 Zylinderhülse
24 Kolben
26 Kolben
28 Doppelkolben
30 Antriebsflansch
32 Pendellager
34 Pendellager
36 Mitnehmer
38 Vorsprung
40 Flanschteil
42 Ringstirnfläche
44 Stützrand
40 Bodenfläche
48 Spannfeder
50 Stützring
52 Stützeinrichtung
54 Zylinderbohrung
56 Kugelkalotte
58 Kopf
60 Dichtung
62 Aufnahme
64 Bohrung
66 Bohrungsabschnitt 68 Durchbruch
70 Endabschnitt
72 Taille
74 Kolbenring
76 Stirnfläche
78 Bodenfläche
80 Zapfen
82 Lageraufnahme

Claims

Patentansprüche
1. Axialkolbenmaschine mit zumindest einer Schrägscheibe (12, 14), an der eine Zylindertrommel (18, 20) abgestützt ist, in der Kolben (24, 26) geführt sind, die mit einer Welle (4) in Wirkverbindung stehen, wobei die Drehachse der Zylindertrommel (18, 20) zur Drehachse der Kolben (24, 26) angestellt ist und wobei die Zylindertrommel (18, 20) eine Vielzahl von mittelbar oder unmit- telbar an der Schrägscheibe (12, 14) abgestützten Zylinderhülsen (22, 23) hat, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zylinderhülse, (22, 23) mittels eines Gelenks (58, 54; 58, 82) schwenkbar gelagert ist.
2. Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 1, wobei das Gelenk (58, 54; 58, 82) ein Kugelgelenk ist.
3. Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei ein Gelenkbolzen (56) einen Boden der Zylinderhülse (22, 23) durchsetzt und mit einem Innenumfangsbe- reich (54) der Zylinderhülse (22, 23) das Gelenk ausbildet.
4. Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 3, wobei der Gelenkbolzen eine Kugelkalotte (56) ist, an deren balligem Kopf (58) eine an der Innenumfangswandung (54) der Zylinderhülse (22, 23) anliegende Dichtung (60) ausgebildet ist.
5. Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei ein Gelenkbolzen des Gelenks durch einen axial vom Boden der Zylinderhülsen (22, 23) vorspringenden, eine Dichtung (60) tragenden Zapfen (80) gebildet ist.
6. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Zylinderhülsen (22, 24) in eine Anlageposition vorgespannt sind.
7. Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 6, wobei die Zylinderhülsen (22, 23) fußseitig einen radial vorstehenden Stützrand (44) aufweisen, an dem eine Spannfeder (48) angreift.
8. Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 3 oder 4, wobei jede Zylinderhülse (22, 24) eine ballig ausgebildete Bodenfläche (46) hat.
9. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehen- den Patentansprüche, wobei die Zylinderhülsen (22, 23) in einem Mitnehmer (36) der Zylindertrommeln (18, 20) geführt sind, der mit einer Stirnfläche an der Schrägscheibe (12, 14) abgestützt ist und der drehfest und eine Taumelbewegung erlaubend mit der Welle (4) verbunden ist.
10. Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 8, wobei der Mitnehmer (36) eine Mitnehmerscheibe mit einem Flanschteil (40) hat, an dessen Ringstirnfläche (42) die Zylinderhülsen (22, 23) abgestützt sind.
11. Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 10 und 3 oder 4, wobei im Flanschteil (40) etwa axial fluchtend zur Zylinderhülse (22, 23) Durchbrüche (66, 68) angeordnet sind, in denen jeweils ein Gelenkbolzen (56) festge- legt ist.
12. Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 11, wobei der Durchbruch (68) abschnittsweise nierenförmig ausgebildet ist und der Gelenkbolzen (56) durch Umbördeln der an diese nierenförmigen Abschnitte (68) angrenzenden Bereiche formschlüssig festgelegt ist.
13. Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 3 oder 5, wobei der Gelenkbolzen (56) oder der Zapfen (80) von einer Bohrung (64) durchsetzt sind.
14. Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 5 oder einem auf diesen zurückbezogenen Patentansprüche, wobei ein balliger Kopf (58) des Zapfens (80) in einer Lageraufnahme (82) des Flanschteils (40) gelagert ist.
15. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche mit zwei entgegengesetzt ausgerichteten Kolbenreihen (24, 26), denen jeweils eine Zylindertrommel (18, 20) und eine Schrägscheibe (12, 14) zugeord- net ist.
16. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Kolben als Doppelkolben mit zwei entgegengesetzt ausgerichteten Kolben (24, 26) ausgebildet ist, die drehfest mit der Welle (4) verbunden sind und deren in die Zylinderhülsen (22, 23) eintauchende Abschnitte sich von einer Taille (72) zu den Kolbenringen (74) hin konisch vergrößern.
17. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei diese als Axialkolbenpumpe ausgeführt ist.
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