EP2100039A1 - Axialkolbenmaschine und steuerplatte für eine axialkolbenmaschine - Google Patents

Axialkolbenmaschine und steuerplatte für eine axialkolbenmaschine

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Publication number
EP2100039A1
EP2100039A1 EP07856525A EP07856525A EP2100039A1 EP 2100039 A1 EP2100039 A1 EP 2100039A1 EP 07856525 A EP07856525 A EP 07856525A EP 07856525 A EP07856525 A EP 07856525A EP 2100039 A1 EP2100039 A1 EP 2100039A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control plate
axial piston
piston machine
control
cylinder drum
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07856525A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Zug
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2100039A1 publication Critical patent/EP2100039A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F04B1/20—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
    • F04B1/2042—Valves
    • F04B1/205—Cylindrical
    • 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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    • 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
    • F04B1/2021—Details or component parts characterised by the contact area between cylinder barrel and valve plate
    • 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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    • 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
    • F04B1/2042—Valves

Definitions

  • the present invention relates to a
  • Axial piston machine and a control plate for such axial piston machine are axial piston machine and a control plate for such axial piston machine.
  • pistons which are arranged displaceably in longitudinal direction in cylinder bores of a cylinder drum execute a lifting movement during each revolution of the cylinder drum, which movement is composed of a suction stroke and a pressure stroke.
  • a so-called control plate in which usually kidney-shaped control openings for connecting the cylinder drum with a high pressure port and a low pressure port of the axial piston machine are formed ,
  • a classic control plate as known from the prior art and described for example in a similar form in DE 102 51 552 B3, is in the
  • the control plate 100 has an outer diameter which corresponds to the inner diameter of a corresponding housing part of the axial piston machine. In the direction of the ⁇ bgewandten from the cylinder drum side, the control plate 100 is supported on a housing cover, in which the high pressure port and the low pressure port of the axial piston machine are formed.
  • the control plate 100 has distributed over its circumference a plurality of control openings 101 and 102, which are provided for connecting the cylinder drum to the low pressure port and the high pressure port.
  • the control plate 100 In addition to these control openings 101, 102, the so-called suction kidney and the so-called pressure kidney, the control plate 100 also has a central recess which from a shaft of the axial piston machine, which is non-rotatably connected to the cylinder drum, penetrated. At this central recess to join two lateral savings 103, which form a passage for Leckol. Furthermore, a groove 104, which can be removed in particular from the illustration in FIG. 7, is formed in the edge region, which allows a rotationally secure positioning of the control plate 100.
  • this groove 104 cooperates with a mounted in the housing of the machine pin 110, so as to ensure that on the one hand, the plate 100 can not be installed rotated by 180 ° in the axial piston machine and on the other hand no rotation of the plate 100 occurs during operation.
  • control plates have often been preserved in the past, but must be prepared in a relatively laborious process, usually here the plates of bar sections or coarse stamped or forged parts machined, the corresponding parts are machined completely machined on all surfaces.
  • the suction kidney 101, the pressure kidneys 102, the leaking passages 103 and the groove 104 for anti-twist protection are worked out in this operation.
  • the present invention is based on the object to provide a novel distributor or control plate for an axial piston machine, which is on the one hand at least equivalent to the known control plates in terms of their operating characteristics, on the other hand, however, can be made easier and cheaper.
  • control plate for an axial piston machine having the features of claim 1 and an axial piston machine having the features of claim 11.
  • Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the solution according to the invention is based on the idea of configuring the control plate such that an outwardly extending extension surface is formed on a partial region of the outer circumference of the control plate, which is designed to achieve an anti-twist for the control plate such that it has a defined contact with a holding element allows the axial piston machine.
  • the extension surface have a straight edge region which is suitable for bearing against a flat wall of a corresponding holding element.
  • an edge-side recess in the extension surface would also be conceivable or a protrusion, which, for example, with an oval or cylindrical shaped
  • Retaining element or can cooperate with a corresponding recess in the holding element.
  • a control plate for an axial piston machine which has at least two control openings, by means of which cylinder bores rotatably mounted in a housing cylinder drum are connected during rotation of the cylinder drum alternately with a high pressure port and a low pressure port, which is provided according to the invention that at a portion of the Outer circumference of the control plate an outwardly extending extension surface is formed, which is designed to achieve an anti-rotation for the control plate * for defined contact with a holding element of the axial piston machine.
  • the advantage of the solution according to the invention is that can be dispensed with to achieve the anti-rotation on the known pin-groove connection.
  • the rotation is achieved by a special design of the outer periphery or the outer contour of the control plate, which brings with it the advantage that, for example, provided for this purpose continuous recesses throughout, ie can be performed over the entire thickness of the control plate.
  • This in turn means that it is possible to produce the control plate according to the invention in a simple manner by a stamping process, in which case the outer contour, the inner contour and the kidney regions of the control plate are created directly.
  • control plate could also be made by means of laser cutting, in which case a post-processing of the flat surfaces is eliminated, since a high-quality starting material with the required surface quality can be used. Both methods are only conditionally applicable to the control plate according to the prior art, since the preparation of the groove for the rotation can be created only by a machining of the plate.
  • Control opening is reduced in the radial direction.
  • the radially inner edge of the control plate may be formed as a centering surface, which centers the control plate on a housing-side centering.
  • This centering surface may consist of a plurality of partial surfaces, which are formed on radially inwardly extending into the passage opening segments of the inner edge of the control plate.
  • the radial extent of the individual recesses is preferably so great that a gap arises in the region of the recesses between the control plate and the centering body, which gap is suitable for letting accumulated leakage fluid accumulate in the interior of the cylinder drum.
  • an axial piston machine is further proposed with a cylinder drum rotatably mounted in a housing, wherein in the cylinder drum cylinder bores are introduced, in which axially displaceable pistons are arranged, wherein the
  • Cylinder bores to an end face of the cylinder drum have openings that are alternately in connection with a high-pressure port and a low-pressure port with a rotation of the cylinder drum via at least two control ports of a control plate, wherein the control plate is formed according to the inventive idea described above.
  • the machine is designed as a swash plate machine, in which case the holding element for the rotationally secure positioning of
  • Control plate may be formed by the actuating piston guide.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an inventively designed axial piston machine
  • Fig. 2 is an illustration of a first
  • Fig. 3 shows the arrangement of the invention
  • Fig. 4 shows the arrangement of an alternative embodiment of an inventive
  • the axial piston machine according to the invention shown in FIG. 1 and generally designated by the reference numeral 1 is largely identical to the axial piston machine known from DE 102 51 552 B3. Accordingly, the structure and function of the known components of the machine 1 will be briefly summarized below.
  • the axial piston machine 1 has a rotatably mounted in a housing 2 shaft 3, on which a cylinder drum 4 is arranged, wherein the
  • the shaft 3 penetrates the cylinder drum 4 and is supported on both sides of the cylinder drum 4 by means of a respective rolling bearing 5 and 6, wherein the lower roller bearing 6 in particular has an outer bearing ring 7 which is inserted into a corresponding recess of a housing cover 8 of the axial piston machine 1 ,
  • a plurality of cylinder bores 9 are formed, wherein the central axes of the cylinder bores 9 extend parallel or inclined to the central axis of the shaft 3.
  • these holes 9 are axially displaceable piston 10 is used, which on the side facing away from the housing cover 8 side have a spherical head 11 which cooperates with a corresponding recess of a shoe 12 to a hinge connection.
  • the piston 10 is supported on a chafing disk 13, so that upon rotation of the
  • Cylinder drum 4 the piston 10 accordingly perform an alternate stroke.
  • the height of the stroke is determined here by the position of the chafing disk 13, which is a perpendicular to the longitudinal axis of the Shaft 3 extending tilting axis can be adjusted.
  • an adjusting device 14 is provided with a piston 50, which cooperates with its two ends on the one hand with the swash plate 13 and on the other hand with a control piston guide 51.
  • the configuration, in particular, of this cylinder-like or pot-type actuating piston guide 51 will be explained in more detail later.
  • the cylinder drum 4 has a central opening 15, in which a compression spring 16 is arranged, which is stretched between a first spring bearing 17 and a second spring bearing 18.
  • the first spring bearing 17 is fixed by the shaft 3 in the axial direction, while the second spring bearing 18 by a in a groove of the
  • Cylinder drum 4 used Seeger ring is formed.
  • the cylinder drum 4 is shifted in the axial direction so far that it rests sealingly with its end face 19 on the control plate 20.
  • the control openings 20 of the control plate 20, which are not visible in the sectional view according to FIG. 1, are in permanent contact with at least one high-pressure connection and a low-pressure connection of the axial piston machine 1 on each side remote from the cylinder drum.
  • the cylinder bores 9 of the drum 4 are connected to the end face 19 via corresponding openings 21 the cylinder drum 4 open, these openings 21 sweep the control plate during rotation of the drum 4 and thereby alternately connected to the control ports for the high pressure or low pressure connection.
  • a passage opening of the control plate 20 has for this purpose a radial extent, which with the outer radial extent of a Zentrierkorpers, which is connected to a Gehausebauteil corresponds.
  • the Zentrierkorper is formed by the outer bearing ring 7 of the rolling bearing 6.
  • the control plate 20 is supported on the housing cover 8, wherein to prevent leakage, the control plate 20 has a sealing environment 28 which is formed on the side remote from the cylinder drum 4 side of the control plate 20 and sealing with the surface of the housing cover 8 interacts.
  • the central passage opening 30 in this case has a diameter which corresponds to the outer circumference of the bearing ring 7 of the rolling bearing 6.
  • the inner edge 33 of the through-opening 30 accordingly forms the aforementioned centering surface 29.
  • the passage opening 30 is further extended by two recesses 34 and 35, between which segments are formed, so that the centering surface 29 ultimately by the partial surfaces 29.1 and 29.2 to the Segments is formed.
  • a gap 22 is partially formed on the circumference of the outer bearing ring 7, which is passable by a leakage fluid.
  • the special feature of the control disk 20 consists in an extension surface 40 extending outward in the upper region of the outer circumference.
  • This extension surface 40 is designed in a special manner in its edge region 41 in order to allow a defined abutment against a retaining element of the axial piston machine. In this way, despite dispensing with the pin-and-groove connection, a rotationally secure arrangement of the control disk 20 is made possible.
  • the extension surface 40 has a straight edge portion 41, which can accordingly cooperate with a flat wall of a holding element. According to the illustration in FIG. 3, it is preferably provided for this purpose that as
  • the previously mentioned actuator piston guide 51 is used.
  • This has a cylinder 52 which rests with its lower end on a pulley 53.
  • this disk 53 is likewise cut straight in its edge region 54, so that the edge region 41 of the extension 40 of the control plate 20 can lie flush against the edge region of the disk 54, as shown in FIG. In this way, a rotation of the control disk 20 during the operation of the axial piston machine 1 is effectively prevented.
  • control disk 20 The advantage of the inventive design of the control disk 20 is that the corresponding configuration of the edge portion 41 of the extension 40 over the entire height or thickness of
  • Control disc 20 may extend. This makes it possible to produce the control disk 20 in a relatively simple and cost-effective manner. For example, a simple punching out of the control disk 20 would be conceivable, wherein At the same time the outer contour, the inner contour and the kidney areas could be created. In this case, only a post-processing on the two plan contact surfaces of the control disk 20 would be required. Alternatively, however, a correspondingly shaped blank could be processed by means of laser cutting, in which case a reworking of the flat surfaces is no longer necessary, since already a high-quality starting material with the necessary surface quality can be used. Both variants are much easier to carry out than previously required for the production of control discs machining machining of bar sections or coarse stamped or forged parts. At the same time, however, the functionality of the control disk is fully respected, as is still achieved by the appropriate design of the edge portion 41 of the extension 40, the desired rotation.
  • Design of the control disk 20 are removed, through which the cost of materials and space requirements is further optimized.
  • the outer edge region 42 of the control plate is reduced in the radial direction in the region of the low-pressure control opening 31.
  • the cost of materials is reduced.
  • 20 openings can be formed by corresponding savings 43 and 44 in the edge region 41 of the expansion surface and / or in one of the extension surface 40 opposite edge region of the control plate, which serve for the lossless discharge of Pumplecköls.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of a control plate 20 according to the invention, which in the
  • the control piston guide 51 is formed only as upwardly extending cylinder 52, in which case the edge region 41 of Extension surface 40 has an edge-side recess 45 which cooperates with the cylindrical outer contour of the cylinder 52. Again, a rotation of the control disk 20 during operation of the axial piston machine is excluded by this configuration. Furthermore, it would be conceivable to design the extension surface in the edge region with a protrusion or a projection, which then interacts with a corresponding recess or recess in the holding element.
  • the present invention opens the possibility to produce control discs for axial piston machines easier and cheaper. At the same time, however, an exact arrangement and alignment of the control disk in the axial piston machine is still guaranteed.

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Abstract

Bei einer Steuerplatte für eine Axialkolbenmaschine mit zumindest zwei Steueröffnungen (31, 32), mittels derer Zylinderbohrungen (9) einer drehbar in einem Gehäuse (2) gelagerten Zylindertrommel (4) bei Rotation der Zylindertrommel (4) alternierend mit einem Hochdruckanschluss und einem Niederdruckanschluss verbunden sind, ist an einem Teilbereich des Aussenumfangs der Steuerplatte (20) eine sich nach aussen erstreckende Erweiterungsfläche (40) ausgebildet, welche zum Erzielen einer Verdrehsicherung für die Steuerplatte (20) zur definierten Anlage an einem Halteelement (52, 53) der Axialkolbenmaschine (1) ausgebildet ist.

Description

Axialkolbenmaschine und Steuerplatte für eine Axialkolbenmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Axialkolbenmaschine sowie eine Steuerplatte für eine derartige Axialkolbenmaschine.
Bei Axialkolbenmaschinen führen Kolben, die in Zylinderbohrungen einer Zylindertrommel in Längsrichtung verschiebbar angeordnet sind, bei jeder Umdrehung der Zylindertrommel eine Hubbewegung aus, welche sich aus einem Saughub sowie einem Druckhub zusammensetzt. Um eine drehsynchrone Verbindung zwischen der Zylindertrommel und der entsprechenden A-rbeitsleitung der Axialkolbenmaschine sicherzustellen, befindet sich an der Stirnseite der Zylindertrommel eine so genannte Steuerplatte, in welcher in der Regel nierenförmige Steueröffnungen zum Verbinden der Zylindertrommel mit einem Hochdruckanschluss sowie einem Niederdruckanschluss der Axialkolbenmaschine ausgebildet sind.
Eine klassische Steuerplatte, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist und beispielsweise in ähnlicher Form in der DE 102 51 552 B3 beschrieben ist, ist in den
Figuren 5 bis 7 dargestellt. Die Steuerplatte 100 weist einen äußeren Durchmesser auf, welcher mit dem Innendurchmesser eines entsprechenden Gehäusebauteils der Axialkolbenmaschine korrespondiert. In Richtung der von der Zylindertrommel βbgewandten Seite stützt sich die Steuerplatte 100 an einem Gehäusedeckel ab, in dem der Hochdruckanschluss sowie der Niederdruckanschluss der Axialkolbenmaschine ausgebildet sind. Die Steuerplatte 100 weist über ihren Umfang verteilt mehrere Steueröffnungen 101 bzw. 102 auf, welche zum Verbinden der Zylindertrommel mit dem Niederdruckanschluss bzw. dem Hochdruckanschluss vorgesehen sind. Neben diesen Steueröffnungen 101, 102, der sog. Saugniere und den sog. Drucknieren, weist die Steuerplatte 100 ferner eine zentrale Ausnehmung auf, die von einer Welle der Axialkolbenmaschine, die drehfest mit der Zylindertrommel verbunden ist, durchdrungen ist. An diese zentrale Ausnehmung schließen sich zwei seitliche Einsparungen 103 an, die einen Durchlass für Leckol bilden. Ferner ist im Randbereich eine insbesondere der Darstellung in Figur 7 entnehmbare Nut 104 ausgebildet, welche eine verdrehsichere Positionierung der Steuerplatte 100 ermöglicht. Gemäß der Darstellung in Figur 6 wirkt diese Nut 104 mit einem in dem Gehäuse der Maschine gelagerten Stift 110 zusammen, so dass sichergestellt ist, dass einerseits die Platte 100 nicht um 180° verdreht in die Axialkolbenmaschine eingebaut werden kann und andererseits auch keine Verdrehung der Platte 100 wahrend des Betriebs auftritt.
Derartige Steuerplatten haben sich in der Vergangenheit vielfach bewahrt, müssen allerdings in einem verhältnismäßig aufwandigen Arbeitsprozess hergestellt werden, üblicherweise werden hierbei die Platten aus Stangenabschnitten oder groben Stanz- oder Schmiedeteilen zerspanend hergestellt, wobei die entsprechenden Teile vollständig zerspanend an allen Flachen bearbeitet werden. Insbesondere werden in diesem Arbeitsvorgang die Saugniere 101, die Drucknieren 102, die Leckoldurchlasse 103 sowie die Nut 104 für die Verdrehsicherung herausgearbeitet.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Verteiler- oder Steuerplatte für eine Axialkolbenmaschine anzugeben, welche einerseits hinsichtlich ihrer Betriebseigenschaften zumindest gleichwertig zu den bekannten Steuerplatten ist, andererseits allerdings einfacher und kostengünstiger hergestellt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemaß durch eine Steuerplatte für eine Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelost. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhangigen Ansprüche. Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Idee, die Steuerplatte derart auszugestalten, dass an einem Teilbereich des Außenumfangs der Steuerplatte eine sich nach außen erstreckende Erweiterungsfläche ausgebildet ist, welche zum Erzielen einer Verdrehsicherung für die Steuerplatte derart gestaltet ist, dass sie eine definierte Anlage an einem Halteelement der Axialkolbenmaschine ermöglicht. Beispielsweise kann hierzu die Erweiterungsfläche einen geraden Randbereich aufweisen, der zur Anlage an einer ebenen Wand eines entsprechenden Halteelements geeignet ist. Ferner wäre auch eine randseitige Ausnehmung in der Erweiterungsfläche denkbar oder eine Vorwölbung, welche beispielsweise mit einem ovalen oder zylinderförmig ausgestalteten
Halteelement bzw. mit einer entsprechenden Ausnehmung in dem Halteelement zusammenwirken kann.
Erfindungsgemäß wird dementsprechend eine Steuerplatte für eine Axialkolbenmaschine angegeben, welche zumindest zwei Steueröffnungen aufweist, mittels derer Zylinderbohrungen einer drehbar in einem Gehäuse gelagerten Zylindertrommel bei Rotation der Zylindertrommel alternierend mit einem Hochdruckanschluss und einem Niederdruckanschluss verbunden sind, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass an einem Teilbereich des Außenumfangs der Steuerplatte eine sich nach außen erstreckende Erweiterungsfläche ausgebildet ist, die zum Erzielen einer Verdrehsicherung für die Steuerplatte* zur definierten Anlage an einem Halteelement der Axialkolbenmaschine ausgebildet ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, das zur Erzielung der Verdrehsicherung auf die bekannte Stift-Nut-Verbindung verzichtet werden kann. Im Gegensatz zu der in den Figuren 5 bis 7 dargestellten Nut wird bei der erfindungsgemäßen Steuerplatte die Verdrehsicherung durch eine spezielle Gestaltung des Außenumfangs bzw. der Außenkontur der Steuerplatte erzielt, was den Vorteil mit sich bringt, dass die beispielsweise hierfür vorgesehenen randseitigen Ausnehmungen durchgehend, d.h. über die gesamte Dicke der Steuerplatte ausgeführt werden können. Dies wiederum bedeutet, dass es möglich ist, die erfindungsgemäße Steuerplatte in einfacher Weise durch einen Stanzprozess herzustellen, wobei hierbei unmittelbar die Außenkontur, die Innenkontur und die Nierenbereiche der Steuerplatte erstellt werden. Es ist dann lediglich noch eine Nachbearbeitung der beiden Plan-Anlageflächen der Steuerplatte erforderlich, was deutliche Vorteile in der Herstellung mit sich bringt. Alternativ hierzu könnte die Steuerplatte auch mittels Laserschneiden hergestellt werden, wobei dann eine Nachbearbeitung der Planflächen entfällt, da ein hochwertiges Vormaterial mit der erforderlichen Oberflächengüte eingesetzt werden kann. Beide Verfahren sind bei der Steuerplatte gemäß dem Stand der Technik nur bedingt einsetzbar, da die Ausarbeitung der Nut für die Verdrehsicherung nur durch eine zerspanende Bearbeitung der Platte erstellt werden kann.
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gedankens betreffen insbesondere Maßnahmen, durch die der Materialaufwand sowie der Raumbedarf der Steuerplatte zusätzlich reduziert werden kann. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der äußere Randbereich der Platte im Bereich der zumindest einen mit dem Niederdruckanschluss verbunden
Steueröffnung in Radialrichtung reduziert ist. Ferner kann der radial innere Rand der Steuerplatte als Zentrierfläche ausgebildet sein, welche die Steuerplatte auf einem gehäuseseitigen Zentrierkörper zentriert. Diese Zentrierfläche kann aus mehreren Teilflächen bestehen, welche auf sich radial nach innen in die Durchgangsöffnung erstreckenden Segmenten des inneren Rands der Steuerplatte ausgebildet sind. Die radiale Ausdehnung der einzelnen Ausnehmungen ist dabei vorzugsweise so groß, dass im Bereich der Ausnehmungen zwischen der Steuerplatte und dem Zentrierkörper ein Spalt entsteht, der dazu geeignet ist, dass im Inneren der Zylindertrommel angesammelte Leckagefluid passieren zu lassen. Erfindungsgemäß wird ferner eine Axialkolbenmaschine mit einer drehbar in einem Gehäuse gelagerten Zylindertrommel vorgeschlagen, wobei in die Zylindertrommel Zylinderbohrungen eingebracht sind, in denen axialverschieblich Kolben angeordnet sind, wobei die
Zylinderbohrungen zu einer Stirnseite der Zylindertrommel hin Öffnungen aufweisen, die bei einer Rotation der Zylindertrommel über zumindest zwei Steueröffnungen einer Steuerplatte alternierend in Verbindung mit einem Hochdruckanschluss und einem Niederdruckanschluss stehen, wobei die Steuerplatte entsprechend dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Gedanken ausgebildet ist. In vorteilhafter Weiße ist die Maschine als Schrägscheibenmaschine ausgebildet, wobei dann das Halteelement zur verdrehsicheren Positionierung der
Steuerplatte durch die Stellkolbenführung gebildet sein kann.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgestalteten Axialkolbenmaschine;
Fig. 2 eine Darstellung eines ersten
Ausführungsbeispiels einer erfiηdungsgemäßen Steuerplatte;
Fig. 3 die Anordnung der erfindungsgemäßen
Steuerplatte von Figur 2 in der Axialkolbenmaschine;
Fig. 4 die Anordnung einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Steuerplatte in einer Axialkolbenmaschine und Fig. 5 bis 7 die Ausgestaltung und Anordnung einer
Steuerplatte einer Axialkolbenmaschine gemäß dem Stand der Technik.
Die in Figur 1 dargestellte und allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehene erfindungsgemaße Axialkolbenmaschine ist in weiten Teilen identisch zu der aus der DE 102 51 552 B3 bekannten Axialkolbenmaschine ausgestaltet. Der Aufbau und die Funktion der bekannten Bestandteile der Maschine 1 sollen dementsprechend im Folgenden lediglich kurz zusammengefasst werden.
Die Axialkolbenmaschine 1 weist eine in einem Gehäuse 2 drehbar gelagerte Welle 3 auf, auf der eine Zylindertrommel 4 angeordnet ist, wobei die
Zylindertrommel 4 und die Welle 3 drehfest miteinander verbunden sind. Die Welle 3 durchdringt die Zylindertrommel 4 und ist auf beiden Seiten der Zylindertrommel 4 mit Hilfe jeweils eines Walzlagers 5 und 6 gelagert, wobei das untere Walzlager 6 insbesondere einen äußeren Lagerring 7 aufweist, der in eine entsprechende Ausnehmung eines Gehausedeckels 8 der Axialkolbenmaschine 1 eingesetzt ist.
In der Zylindertrommel 4 sind über den Umfang verteilt mehrere Zylinderbohrungen 9 ausgebildet, wobei die Mittelachsen der Zylinderbohrungen 9 parallel oder geneigt zur Mittelachse der Welle 3 verlaufen. In diesen Bohrungen 9 sind axialverschieblich Kolben 10 eingesetzt, welche an der von dem Gehausedeckel 8 abgewandten Seite einen kugelförmigen Kopf 11 aufweisen, der mit einer korrespondierenden Ausnehmung eines Gleitschuhs 12 zu einer Gelenkverbindung zusammenwirkt. Mittels des Gleitschuhs 12 stutzt sich der Kolben 10 an einer Schragscheibe 13 ab, so dass bei einer Drehung der
Zylindertrommel 4 die Kolben 10 dementsprechend eine alternierende Hubbewegung ausfuhren. Die Hohe des Hubs wird hierbei durch die Stellung der Schragscheibe 13 vorgegeben, welche um eine senkrecht zur Langsachse der Welle 3 verlaufende Kippachse verstellt werden kann. Hierzu ist eine Stellvorrichtung 14 mit einem Kolben 50 vorgesehen, der mit seinen beiden Enden einerseits mit der Schrägscheibe 13 und andererseits mit einer Stellkolbenführung 51 zusammenwirkt. Die Ausgestaltung insbesondere dieser zylinderartigen oder topfartigen Stellkolbenführung 51 wird zu einem späteren Zeitpunkt noch näher erläutert.
Die Zylindertrommel 4 weist eine zentrale Öffnung 15 auf, in der eine Druckfeder 16 angeordnet ist, welche zwischen einem ersten Federlager 17 und einem zweiten Federlager 18 gespannt ist. Das erste Federlager 17 ist dabei seitens der Welle 3 in axialer Richtung fixiert, während hingegen das zweite Federlager 18 durch einen in eine Nut der
Zylindertrommel 4 eingesetzten Seegerring gebildet ist. Durch die Kraft der Druckfeder 16 wird die Zylindertrommel 4 in axialer Richtung soweit verschoben, dass sie mit ihrer Stirnfläche 19 an der Steuerplatte 20 dichtend anliegt.
Die in der Schnittdarstellung gemäß Figur 1 nicht erkennbarer Steueröffnungen der Steuerplatte 20 stehen auf jeder von der Zylindertrommel abgewandten Seite in permanentem Kontakt mit zumindest einem Hochdruckanschluss und einem Niederdruckanschluss der Axialkolbenmaschine 1. Die Zylinderbohrungen 9 der Trommel 4 sind über entsprechende Öffnungen 21 zu der Stirnfläche 19 der Zylindertrommel 4 hin offen, wobei diese Öffnungen 21 bei einer Rotation der Trommel 4 die Steuerplatte überstreichen und hierdurch alternierend mit den Steueröffnungen für den Hochdruck- bzw. Niederdruckanschluss verbunden werden.
Die Festlegung der Position der Steuerplatte 20 bezüglich der Welle 3 erfolgt zunächst durch eine Zentrierfläche 29, deren Ausgestaltung nachfolgend noch näher erläutert wird. Eine Durchgangsöffnung der Steuerplatte 20 weist hierzu eine radiale Ausdehnung auf, welche mit der äußeren radialen Ausdehnung eines Zentrierkorpers, der mit einem Gehausebauteil verbunden ist, korrespondiert. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel wird der Zentrierkorper durch den äußeren Lagerring 7 des Walzlager 6 gebildet. In axialer Richtung stutzt sich die Steuerplatte 20 an dem Gehausedeckel 8 ab, wobei zur Vermeidung von Leckage die Steuerplatte 20 eine dichtende Umgebung 28 aufweist, welche auf der von der Zylindertrommel 4 abgewandten Seite der Steuerplatte 20 ausgebildet ist und mit der Oberflache des Gehausedeckels 8 dichtend zusammenwirkt.
Für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 ist neben einer zentrierten Anordnung der Steuerplatte 20 auch eine entsprechende Orientierung erforderlich, wobei sichergestellt sein muss, dass auch wahrend des
Betriebs der Maschine 1 keine Verdrehung der Steuerplatte 20 erfolgt. Wahrend beim Stand der Technik hierzu die eingangs beschriebene Stift-Nut-Verbindung verwendet wird, wird nunmehr erfindungsgemaß vorgeschlagen, die Steuerplatte 20 in spezieller Weise auszugestalten, sodass wiederum eine verdrehsichere Anordnung erzielt wird, allerdings auf die Stift-Nut-Verbindung verzichtet und dementsprechend die Herstellung der Steuerplatte 20 vereinfacht werden kann. Ein erstes Ausfuhrungsbeispiel einer entsprechend ausgestalteten Steuerplatte soll nunmehr anhand der Figuren 2 und 3 erläutert werden.
Zunächst ist in Figur 2 die Steuerplatte 20 mit der zentralen Öffnung 30 sowie der Steueroffnung 31 für den Niederdruckanschluss und drei Steueroffnungen 32 für den Hochdruckanschluss erkennbar. Die zentrale Durchgangsoffnung 30 weist dabei einen Durchmesser auf, der dem Außenumfang des Lagerrings 7 des Walzlagers 6 entspricht. Der innere Rand 33 der Durchgangsoffnung 30 bildet dementsprechend die zuvor erwähnte Zentrierflache 29. Die Durchgangsoffnung 30 ist ferner durch zwei Ausnehmungen 34 und 35 erweitert, zwischen denen jeweils Segmente gebildet werden, so dass die Zentrierflache 29 letztendlich durch die Teilflachen 29.1 und 29.2 an den Segmenten gebildet ist. Durch die Ausnehmungen 34 und 35 wird am Umfang des äußeren Lagerrings 7 teilweise ein Spalt 22 (siehe Figur 1) ausgebildet, der von einem Leckagefluid passierbar ist.
Die erfindungsgemäße Besonderheit der Steuerscheibe 20 besteht in einer im oberen Bereich des Außenumfangs sich nach außen erstreckenden Erweiterungsfläche 40. Diese Erweiterungsfläche 40 ist in ihrem Randbereich 41 in spezieller Weise ausgestaltet, um eine definierte Anlage gegenüber einem Halteelement der Axialkolbenmaschine zu ermöglichen. Auf diese Weise wird trotz Verzichts auf die Stift-Nut-Verbindung eine verdrehsichere Anordnung der Steuerscheibe 20 ermöglicht.
In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 3 weist die Erweiterungsfläche 40 einen geraden Randbereich 41 auf, der dementsprechend mit einer ebenen Wand eines Halteelements zusammenwirken kann. Gemäß der Darstellung in Figur 3 ist hierzu vorzugsweise vorgesehen, dass als
Halteelement die bereits zuvor erwähnte Stellkolbenführung 51 genutzt wird. Diese weist einen Zylinder 52 auf, der mit seinem unteren Ende an einer Scheibe 53 aufliegt. Diese Scheibe 53 ist hierbei in ihrem Randbereich 54 ebenfalls gerade abgeschnitten, sodass der Randbereich 41 der Erweiterung 40 der Steuerplatte 20 plan an dem Randbereich der Scheibe 54 anliegen kann, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Auf diese Weise wird ein Verdrehen der Steuerscheibe 20 während des Betriebs der Axialkolbenmaschine 1 in effektiver Weise verhindert.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Steuerscheibe 20 besteht darin, dass sich die entsprechende Ausgestaltung des Randbereichs 41 der Erweiterung 40 über die gesamte Höhe bzw. Dicke der
Steuerscheibe 20 erstrecken kann. Dies ermöglicht es, die Steuerscheibe 20 auf verhältnismäßig einfache und kostengünstige Weise herzustellen. Beispielsweise wäre ein einfaches Ausstanzen der Steuerscheibe 20 denkbar, wobei hierbei gleichzeitig die Außenkontur, die Innenkontur und die Nierenbereiche erstellt werden könnten. In diesem Fall wäre lediglich noch eine Nachbearbeitung auf den beiden Plan-Anlageflächen der Steuerscheibe 20 erforderlich. Alternativ hierzu könnte allerdings auch ein entsprechend gestalteter Rohling mittels Laserschneiden bearbeitet werden, wobei in diesem Fall dann eine Nachbearbeitung der Planflächen nicht mehr erforderlich ist, da bereits ein hochwertiges Vormaterial mit der notwendigen Oberflächengüte verwendet werden kann. Beide Varianten sind deutlich einfacher auszuführen als das bisher zur Herstellung von Steuerscheiben erforderliche zerspanende Bearbeiten von Stangenabschnitten oder groben Stanz- oder Schmiedeteilen. Gleichzeitig ist allerdings die Funktionalität der Steuerscheibe voll gewahrt, da durch die entsprechende Ausgestaltung des Randbereichs 41 der Erweiterung 40 nach wie vor die gewünschte Verdrehsicherung erzielt wird.
Den Figuren 2 und 3 können weitere Maßnahmen zur
Gestaltung der Steuerscheibe 20 entnommen werden, durch welche der Materialaufwand und der Raumbedarf zusätzlich optimiert wird. So kann einerseits vorgesehen sein, dass der äußere Randbereich 42 der Steuerplatte im Bereich der Niederdruck-Steueröffnung 31 in Radialrichtung reduziert ist. Hierdurch wird also einerseits der Platzbedarf und andererseits der Materialaufwand reduziert. Ferner können durch entsprechende Einsparungen 43 und 44 im Randbereich 41 der Erweiterungsfläche und/oder in einem der Erweiterungsfläche 40 gegenüberliegenden Randbereich der Steuerplatte 20 Öffnungen gebildet werden, die zur verlustlosen Abführung des Pumplecköls dienen.
Figur 4 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuerplatte 20, welche sich in der
Ausgestaltung des Randbereichs der Erweiterungsfläche 40 unterscheidet. In diesem Fall ist die Steuerkolbenführung 51 lediglich als sich nach oben erstreckender Zylinder 52 ausgebildet, wobei dann der Randbereich 41 der Erweiterungsfläche 40 eine randseitige Ausnehmung 45 aufweist, die mit der zylinderförmigen Außenkontur des Zylinders 52 zusammenwirkt. Wiederum wird durch diese Ausgestaltung eine Verdrehung der Steuerscheibe 20 im Betrieb der Axialkolbenmaschine ausgeschlossen. Ferner wäre es denkbar, die Erweiterungsfläche im Randbereich mit einer Vorwölbung bzw. einem Vorsprung auszugestalten, der dann mit einer entsprechenden Vertiefung bzw. Ausnehmung in dem Halteelement zusammen wirkt.
Insgesamt gesehen eröffnet dementsprechend die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, Steuerscheiben für Axialkolbenmaschinen einfacher und kostengünstiger herzustellen. Gleichzeitig ist allerdings nach wie vor eine exakte Anordnung und Ausrichtung der Steuerscheibe in der Axialkolbenmaschine gewährleistet.

Claims

Ansprüche
1. Steuerplatte für eine Axialkolbenmaschine mit zumindest zwei Steueroffnungen (31, 32), mittels derer Zylinderbohrungen (9) einer drehbar in einem Gehäuse (2) gelagerten Zylindertrommel (4) bei Rotation der Zylindertrommel (4) alternierend mit einem Hochdruckanschluß und einem Niederdruckanschluß verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Teilbereich des Außenumfangs der Steuerplatte (20) eine sich nach außen erstreckende Erweiterungsflache (40) ausgebildet ist, welche zum
Erzielen einer Verdrehsicherung für die Steuerplatte (20) zur definierten Anlage an einem Halteelement (52, 53) der Axialkolbenmaschine (1) ausgebildet ist.
2. Steuerplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterungsflache (40) einen geraden Randbereich (41) zur Anlage an einer ebenen Wand des Halteelements (52, 53) aufweist.
3. Steuerplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterungsflache (40) eine randseitige Ausnehmung (45) aufweist.
4. Steuerplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (45) zum Zusammenwirken mit einem ovalen oder zylinderförmigen Haltelement (52) ausgebildet ist.
5. Steuerplatte nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Randbereich der Erweiterungsfläche (40) und/oder in einem der Erweiterungsfläche (40) gegenüberliegenden Randbereich der Steuerplatte (20) eine Einsparung (43, 44) ausgebildet ist.
6. Steuerplatte nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerplatte (20) eine Durchgangsöffnung (30) ausgebildet ist, wobei der radial innere Rand (33) der Steuerplatte (20) als Zentrierfläche (29) ausgebildet ist, welche die Steuerplatte (20) auf einem gehäuseseitigen Zentrierkörper (7) zentriert.
7. Steuerplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierfläche (29) aus mehreren Teilflächen (29.1, 29.2) besteht, welche auf sich radial nach innen in die Durchgangsöffnung (30) erstreckenden Segmenten des inneren Rands (30) der Steuerplatte (20) ausgebildet sind, die durch Ausnehmungen (34, 35) voneinander getrennt sind.
8. Steuerplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Ausdehnung der einzelnen Ausnehmungen (34, 35) so groß ist, dass im Bereich der Ausnehmungen (34, 35) zwischen der Steuerplatte (20) und dem Zentrierkörper (7) ein Spalt (22) entsteht.
9. Steuerplatte nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Randbereich (42) der Steuerplatte (20) im Bereich der zumindest einen mit dem Niederdruckanschluß verbundenen Steueröffnung (31) in Radialrichtung reduziert ist.
10. Steuerplatte nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese durch ein. Stanzteil gebildet ist.
11. Axialkolbenmaschine (1) mit einer drehbar in einem Gehäuse gelagerten Zylindertrommel (4), in die Zylinderbohrungen (9) eingebracht sind, in denen axialverschieblich Kolben (10) angeordnet sind, wobei die Zylinderbohrungen (9) zu einer Stirnseite (19) der Zylindertrommel (4) hin Öffnungen (21) aufweisen, die bei einer Rotation der Zylindertrommel (4) über zumindest zwei Steueröffnungen (31,.32) einer Steuerplatte (20) alternierend in Verbindung mit einem Hochdruckanschluß und einem Niederdruckanschluß stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerplatte (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.
12. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine als Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist, wobei das Halteelement (52, 53) durch eine Stellkolbenführung (14) gebildet ist.
13. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerplβtte (20) eine Durchgangsöffnung (30) ausgebildet ist, und dass die Zylindertrommel (4) drehfest auf einer Welle (3) angeordnet ist, wobei die Welle (3) auf der Seite der Steuerplatte (20) in dem Gehäuse (8) gelagert ist und die Steuerplatte (20) mit einer am inneren Rand (33) der Steuerplatte (20) ausgebildeten Zentrierfläche (29) auf einem äußeren Lagerring (7) eines Wälzlagers (6) zentriert ist .
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