WO2001094751A1 - Axialkolbenmaschine - Google Patents

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WO2001094751A1
WO2001094751A1 PCT/EP2001/002255 EP0102255W WO0194751A1 WO 2001094751 A1 WO2001094751 A1 WO 2001094751A1 EP 0102255 W EP0102255 W EP 0102255W WO 0194751 A1 WO0194751 A1 WO 0194751A1
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WO
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axial piston
tooth
piston machine
machine according
coupling
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Application number
PCT/EP2001/002255
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Stölzer
Original Assignee
Brueninghaus Hydromatik Gmbh
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Publication date
Priority to DE10028336A priority Critical patent/DE10028336C1/de
Application filed by Brueninghaus Hydromatik Gmbh filed Critical Brueninghaus Hydromatik Gmbh
Priority to DE50111740T priority patent/DE50111740D1/de
Priority to EP01915304A priority patent/EP1287232B1/de
Priority to PCT/EP2001/002255 priority patent/WO2001094751A1/de
Priority to US10/220,325 priority patent/US6796774B2/en
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Classifications

    • 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
    • F01B3/0044—Component parts, details, e.g. valves, sealings, lubrication
    • 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
    • F01B3/0082—Details
    • 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
    • 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
    • F04B1/2092—Means for connecting rotating cylinder barrels and rotating inclined swash plates

Definitions

  • the invention relates to an axial piston machine according to the preamble of claim 1.
  • the interior of the housing as an intermediate collecting container for leakage fluid.
  • the leakage fluid in the interior of the housing can be used to lubricate moving parts of the axial piston machine. It is also advantageous if the leakage fluid is present as a film between the contact surfaces of parts that are not moved relative to one another, as a result of which contact corrosion and abrasion resulting from vibrations are avoided or at least reduced. It is also advantageous if the hydraulic fluid can reach the desired lubrication points as freely as possible.
  • a barrier in the interior of the housing which prevents the desired supply of the fluid to the lubrication point.
  • a barrier forms a multi-tooth coupling between two parts of the axial piston machine in the housing interior.
  • the purpose of a multi-tooth coupling is to rigidly connect two parts together, e.g. B. against a relative rotation to each other.
  • Such a multi-tooth clutch can be provided in the axial piston machine of the type specified at the beginning between a drive shaft and a cylinder drum mounted thereon.
  • a multi-tooth clutch Since a multi-tooth clutch is to transmit considerable clutch forces, one is endeavors to shape the abutting surfaces of the multi-tooth coupling not only in the area of the flanks of the teeth and the tooth gaps so that they lie largely close to each other. As a result, the multi-tooth clutch forms a liquid barrier which prevents or at least reduces the access of the hydraulic fluid to both sides of the multi-tooth clutch.
  • the multi-tooth coupling forms a barrier which prevents the fluid from flowing from one side to the other side of the multi-tooth coupling.
  • This is particularly problematic in the known embodiment because the fluid is prevented from flowing into an annular space between the drive shaft and the cylinder drum.
  • a roller bearing arranged in the area of a control disk for the rotary mounting of the drive shaft on the relevant housing wall is hereby separated from the hydraulic fluid by intensive flow, lubrication and cooling.
  • the toothing is weakened when the bores for the pressure pins extend right through the teeth or a tooth is left out in the area of a pressure pin.
  • DE 198 28 429 AI describes an axial piston machine with a retraction device with pressure pins similar to the retraction device described above.
  • three pressure pins distributed around the circumference are each slidably mounted in a first through-channel, which is arranged in the foot region of a missing tooth of the cylinder drum.
  • the missing teeth form second through-channels for the fluid.
  • the stability or strength of the toothed ring coupling is impaired due to the lack of teeth.
  • the invention has for its object to design an axial piston machine of the type mentioned in such a way that, while ensuring a stable design, the multi-tooth coupling enables flow passage and / or mechanical implementation from one side to the other side of the multi-tooth coupling.
  • the at least one lead-through channel according to the invention is arranged in a tooth tip surface and / or in an opposite tooth space base surface, it is located in an area which is insensitive to weakening and the flanks of the teeth or tooth spaces are unaffected.
  • the inventive one Design therefore neither to a substantial weakening of the cross section of the teeth nor to a reduction in the surface pressure.
  • the stability and service life of the multi-tooth coupling is thus retained despite the presence of one or more through-channels arranged distributed around the circumference.
  • a plurality of feed-through channels preferably distributed uniformly over the circumference of the toothing. It is also possible to arrange the lead-through channel only in one of the opposing tooth tip surface and tooth space base surface or opposite one another in both surfaces. The latter leads to a common passage channel with an enlarged cross section.
  • the cross-sectional shape of the at least one feed-through channel can be different and can be adapted to structural conditions.
  • a rounded or semicircular or U-shaped cross-sectional shape is advantageous in order to avoid a notch effect.
  • the cross-sectional shape can also be angular or hollow-wedge-shaped, which is advantageous for reasons of production technology and reasons mentioned below.
  • the at least one feed-through channel according to the invention can, however, also serve to receive a pin as part of the axial piston machine, e.g. B. a prescribed pressure pin, which extends between two arranged on both sides of the multi-tooth coupling and axially movable components, for. B. between a compression spring and a support ring for a retraction device.
  • the pressure pin passes through the feed-through channel and can e.g. B. be slidably guided therein with little movement.
  • the feed-through channel does not serve to create a flow connection between both sides of the multi-tooth coupling, but rather serves to create a mechanical one that extends through the through-channel To enable connection, and also without significantly affecting the stability of the toothing.
  • the pin can be slidably guided in the lead-through channel with little movement so that there is no fluid feedthrough.
  • the at least one feed-through channel is designed with a sufficiently larger cross section than the pin, then the configuration according to the invention can form a passage both for the mechanical connection and for the fluid.
  • the feed-through channel is open to the tooth tip surface or tooth space base surface.
  • the advantage of this embodiment is that the at least one bushing can be produced as a groove simply and inexpensively, for. B. by machining with a shaping tool, a broaching tool, a roller hammer tool or a milling tool, especially when the profile is included in the milling cutter geometry.
  • FIG. 1 shows an axial piston machine according to the invention in axial section
  • Fig. 2 shows the partial section II-II in Fig. 1 with several modified configurations
  • FIG. 4 shows an axial piston machine according to the invention in axial section in a further modified embodiment
  • Fig. 5 shows the partial section VV in Fig. 4;
  • Fig. 6 is a section corresponding to the partial section V-V in modified configurations
  • the axial piston machine 1 shown by way of example has a closed housing 2 with a cup-shaped housing part 3, the housing interior 4 of which is releasably closed by a so-called connecting part 5, which is screwed in the sense of a cover on the free edge of the housing part 3 by means of screws 6 which are indicated.
  • a drive shaft 7 is rotatably mounted, which passes through the bottom wall 3a of the cup-shaped housing 3 in a bearing hole 8 and is directly or indirectly supported by roller bearings 9, 11 on the bottom wall 3a of the cup-shaped housing 3 and on the connecting part 5.
  • a control disk 13 On the inside of the connection part 5, a control disk 13 is arranged with control channels 14 running approximately parallel to the axis of rotation 7a of the drive shaft 7, each of which is connected to a feed line 15 and a discharge line 16 in the connection part 5.
  • a plurality of piston bores 21 extending approximately axially parallel are arranged in the cylinder drum 17, which are connected at their ends facing the control channels 14 by tapered feed and discharge channels 22 to the control channels 14 and on the side facing away from the control disk 13 from the Open cylinder barrel 17.
  • pistons 23 are mounted so as to be axially displaceable, the ends of the working chambers 24 in the piston bores 21 with their ends facing the control disk 13 and with their head ends facing away from the control disk 13 projecting out of the cylinder drum 17 and by means of support joints 25, in particular ball joints, are axially supported on a swash plate 26 in an oblique transverse plane.
  • the swash plate 26 is formed by a so-called swash plate, which is rigid in an axial piston machine 1 with a constant throughput volume and is pivotable in an axial piston machine 1 with a variable throughput volume about a pivot axis 27 extending at right angles to the axis of rotation 7a and by itself
  • Known and not shown adjusting device is adjustable and lockable in the respectively set position.
  • Hollow cylinder-section-shaped bearing surfaces 31a on the swivel plate and a swivel bearing can serve this purpose.
  • the swash plate On its side facing the cylinder drum 17, the swash plate has an inclined surface 26a, on which the pistons 23 are supported by sliding shoes 29, which are pivotally connected to the head ends of the pistons 23 by the supporting joints 25.
  • the swash plate 26 is mounted on the bottom wall 3a, for which purpose a bearing ring 31 can be provided which is supported on the bottom wall 3a and has a bearing hole in which the associated roller bearing 9 is mounted.
  • An axial through hole is arranged in the swash plate 26, through which the drive shaft 7 extends with play.
  • the drive shaft 7 and the cylinder drum 17 rotate together about the axis of rotation 7a, the pistons being in due to the inclined plane on the swash plate 26, here on the inclined surface 26a the piston bores 21 are moved back and forth.
  • the axial piston machine 1 can work in pump mode or in motor mode.
  • the sliding shoes 29 are assigned a retraction device 33 which holds the sliding shoes 29 in contact with the inclined surface 26a and, in the present exemplary embodiment, is formed by a retraction disc 33 which has 35 flanges 29a with perforated edges the sliding shoes 29 engage in a manner known per se.
  • the retraction plate 33 is axially supported with a spherical-zone-shaped concave bearing surface 37 on a corresponding spherical-zone-shaped convex bearing surface 38 on a support ring 39 which is axially displaceably mounted on the drive shaft 7 with a bearing hole 41 and is supported with a force in the direction of the cylinder drum 17, which is greater than the lifting forces.
  • the support ring 39 is preferably connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft 7 by a second multi-tooth coupling 19a, the teeth 43a being provided jointly for both multi-tooth clutches and can be correspondingly long.
  • the multi-tooth coupling 19 consists of a plurality of teeth 43a, 44a and tooth gaps 43b, 44b which are arranged on the lateral surface of the drive shaft 7 or on the inner lateral surface of the cylinder drum 13 and follow one another regularly in the circumferential direction whose main shape and size are each designed so that the teeth Fill in tooth gaps essentially.
  • the teeth are each loaded in the circumferential direction during rotary driving in the functional mode, effective compressive forces being transmitted in the circumferential direction, which generate a specific surface pressure on the tooth flanks 43c, 44c delimiting the teeth 43a, 44a.
  • the surfaces extending between the flanks 43c, 44c are designated with top surfaces 43d, 44d and tooth space base surfaces 43e, 44e.
  • the multi-tooth coupling 19 forms a barrier wall or barrier due to the relatively tight contact, which prevents flow of the fluid between the interior sections 4a, 4b arranged on both sides of the multi-tooth coupling 19.
  • the toothing preferably has a lead-through channel 45 in the center in at least one tooth tip surface 43d, 44d and / or in at least one tooth space base surface 43e, 44e of the drive shaft 7 and / or the cylinder drum 17 which thus connects the two interior sections 4a, 4b with one another so that a flow can take place.
  • the feed-through channel also serves to connect the other interior section 4b to the leakage drain.
  • the at least one feed-through channel 45 has, because of its opening to the associated head or base surface 43d, 44d, 43e, 44e, a groove which can be produced in one work step with the tooth profile, e.g. B. by a broaching, impact or roller hammer tool.
  • a groove which can be produced in one work step with the tooth profile, e.g. B. by a broaching, impact or roller hammer tool.
  • Feed-through channel 45 can be rounded (FIGS. 2 and 5) or curved in the form of a circular arc (FIG. 7) or angular
  • Figs. 3 and 6 for. B. be square or triangular.
  • the feed-through channels 45 in the tooth tip surfaces 43d, 44d and / or in the tooth gap base surfaces 43e, 44e of the drive shaft 7 and / or the cylinder drum 17 can follow one another directly in the circumferential direction or if one or more Zannkopf surfaces 43d, 44d and / or tooth gap base surfaces 43e, are omitted, 44e may be arranged.
  • the above-mentioned and still to be described exemplary embodiments can be used either in combination or individually.
  • the spring 42 is arranged on the side of the multi-tooth clutch 19 facing the control disk 13 in an annular space arranged between the cylinder drum 17 and the drive shaft 7 and preferably formed by a helical spring which, with its end facing the control disk 13, presses against an inner shoulder surface 47 on the cylinder drum 17 and prestresses it against the control disk 13.
  • the end of the spring 42 facing away from the control disk 13 pretensions the retraction device 33 with a plurality of axial pressure pins 48 arranged opposite one another, each of which extends through a feed-through channel 45 to the support ring 39.
  • a pressure ring 49 can be arranged between the pressure pins 48 and the spring 42.
  • the length of the pressure pins 48 is larger than the axial length of the multi-tooth coupling 19, so that they protrude into the annular space 46.
  • the feed-through channels 45 form axial guides for the pressure pins 48. If the cross-sectional shape and size of the feed-through channels 45 are adapted to the cross-sectional shape and size of the pressure pins 48 with a slight amount of movement, the feed-through channels 45 only perform a guide function for the pressure pins 48 In such a case, another flow passage can ensure that the fluid passes from one housing interior section 4a to the other 4b, here in the annular space 46 and to the roller bearing 11, in order to lubricate this area and possibly also to cool it and / or to rinse.
  • An adapted cross-sectional shape results, for. B. if two z. B. semicircular feed-through channels 45 are arranged opposite each other, in which a common round or square pressure pin 48 surrounds with little movement, as shown in FIG. 7 on the right.
  • the feed-through channels 45 in such a way that they both form a guide function for the pressure pins 48 and also form at least one passage for the fluid.
  • This can be achieved in that the number of feed-through channels 45 is greater than the number of pressure pins 48 and thus at least one feed-through channel 45 can serve as a free passage.
  • this can also be achieved in that the cross-sectional shape of the feed-through channels 45 and that of the pressure pins 48 are different.
  • a square shape for the feed-through channels 45 and a round shape for the pressure pins 48 are appropriate.
  • opposing, e.g. B. in cross section angular feed-through channels 45 a common pressure pin 48 different, for. B. round cross-sectional shape, as shown in Fig. 7 left.
  • the feed-through channels 45 can have a guiding function on the Apply pressure pins 48 by guiding them linearly and leaving free passage cross sections 45a through which a fluid flow can take place.
  • All the exemplary embodiments according to the invention have in common that a weakening of the tooth flanks 43c and 44c is avoided. Since there are no teeth 43a, 44a, an effective connection between the drive shaft 7 and the cylinder drum 17 is created despite the feed-through channels 45.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine (1) mit einem Gehäuse (2), in dessen Gehäuseinnenraum (4) eine Zylindertrommel (17) und eine axial neben ihr angeordnete Schrägscheibe (26) angeordnet sind, wobei in der Zylindertrommel (17) mehrere, sich etwa parallel zu ihrer Mittelachse erstreckende Kolbenbohrungen (21) angeordnet sind, in denen Kolben (23) verschiebbar geführt sind, deren der Schrägscheibe (26) zugewandte Kolbenenden an der Schrägscheibe (26) abgestützt sind, wobei im Gehäuse (2) eine Triebwelle (7) drehbar gelagert ist, die durch eine Vielzahnkupplung (19) mit in Umfangsrichtung regelmässig abwechselnd angeordneten und ineinandergreifenden Zähnen (43a, 44a) und Zahnlücken (43b, 44b) drehfest mit einem Maschinenteil verbunden ist, und wobei im Bereich der Vielzahnkupplung (19) wenigstens ein sich im wesentlichen parallel zur Drehachse der Triebwelle (7) und von der einen Seite bis zur anderen Seite der Vielzahnkupplung (19) erstreckender Durchführungskanal (45) angeordnet ist. Um bei Gewährleistung einer stabilen und einfach herstellbaren Vielzahnkupplung eine Strömungsdurchführung und/oder eine mechanische Durchführung von der einen Seite zur anderen Seite der Vielzahnkupplung zu erhalten, ist der Durchführungskanal (45) zwischen zumindest einer Zahnkopffläche (43d) und einer ihr gegenüberliegenden Zahnlückengrundfläche (44d) angeordnet.

Description

Axialkolbenmaschine
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Axialkolbenmaschine dieser Art ist in der DE 32 22 210 AI beschrieben.
Bei Axialkolbenmaschinen ist es bekannt, den Gehäuseinnenraum als Zwischensammelbehälter für Leckfluid zu benutzen. Im Funktionsbetrieb der Axialkolbenmaschine sammelt sich im Gehäuseinnenraum eine gewisse Menge Lecköl an, das unter einem Niederdruck steht und durch einen Abführungsspalt oder einen Abführungskanal zu einem Tank abfließt. Das im Gehäuseinnenraum befindliche Leckfluid kann der Schmierung von bewegten Teilen der Axiakolbenmaschine dienen. Es ist außerdem vorteilhaft, wenn das Leckfluid als Film zwischen den Anlageflächen von nicht relativ zueinander bewegten Teilen vorhanden ist, wodurch Kontaktkorrosion und aus Vibrationen resultierender Abrieb vermieden oder zumindest vermindert werden. Es ist im übrigen vorteilhaft, wenn das hydraulische Fluid möglichst ungehindert zu den gewünschten Schmierstellen gelangen kann. Dies ist dann nicht gewährleistet, wenn im Gehäuseinnenraum eine Barriere vorhanden ist, die eine gewünschte Zuführung des Fluids zur Schmierstelle verhindert. Eine solche Barriere bildet eine Vielzahnkupplung zwischen zwei Teilen der Axialkolbenmaschine in deren Gehäuseinnenraum. Zweck einer Vielzahnkupplung ist es, zwei Teile starr miteinander zu verbinden, z. B. gegen eine relative Verdrehung zueinander. Eine solche Vielzahnkupplung kann bei der Axialkolbenmaschine der eingangs angegebenen Art zwischen einer Triebwelle und einer darauf gelagerten Zylindertrommel vorgesehen sein. Da eine Vielzahnkupplung beträchtliche Kupplungskräfte übertragen soll, ist man bestrebt, die aneinanderliegenden Flächen der Vielzahnkupplung nicht nur im Bereich der Flanken der Zähne und der Zahnlücken so zu formen, daß sie weitgehend dicht aneinanderliegen. Hierdurch bildet die Vielzahnkupplung eine Flüssigkeitsbarriere, die den Zugang des hydraulischen Fluids zu beiden Seiten der Vielzahnkupplung verhindert oder zumindest vermindert .
Es ist aus der vorgenannten DE 32 22 210 AI auch bekannt, einen auf der Triebwelle gelagerten Stützring mit einer kugelabschnittsförmigen Stützfläche für eine Halteplatte zum Zurückhalten von Gleitschuhen durch am Umfang der Triebwelle einander gegenüberliegende und axial angeordnete Druckstifte in der Arbeitsstellung zu positionieren, wobei die Druckstifte gleitend verschiebbar in Bohrungen gelagert sind, die sich im Bereich der Vielzahnkupplung zwischen dem Stützring auf der einen Seite der Vielzahnkupplung und einem Druckring auf der anderen Seite der Vielzahnkupplung erstrecken. Der Druckring ist durch eine Druckfeder gegen die Druckstifte und gegen den Stützring vorgespannt, wobei das dem Druckring abgewandte Ende der Druckfeder die Zylindertrommel gegen eine Steuerscheibe elastisch vorspannt. Auch bei dieser Ausgestaltung bildet die Vielzahnkupplung eine Barriere, die das Fluid daran hindert, von der einen Seite zur anderen Seite der Vielzahnkupplung zu strömen. Dies ist bei der bekannten Ausgestaltung deshalb besonders problematisch, weil das Fluid daran gehindert ist, in einen Ringfreiraum zwischen der Triebwelle und der Zylindertrommel zu strömen. Ein im Bereich einer Steuerscheibe angeordnetes Wälzlager zur Drehlagerung der Triebwelle an der betreffenden Gehäusewand ist hierdurch von einer intensiven Durchströmung, Schmierung und Kühlung vom hydraulischen Fluid getrennt.
Außerdem ist die Verzahnung dann geschwächt, wenn sich die Bohrungen für die Druckstifte mitten durch die Zähne erstrecken oder im Bereich eines Druckstiftes ein Zahn ausgelassen wird. In der DE 198 28 429 AI ist eine Axialkolbenmaschine mit einer der vorbeschriebenen Rückzugvorrichtung ähnlichen Rückzugvorrichtung mit Druckstiften beschrieben. Bei dieser vorbekannten Ausgestaltung sind drei auf dem Umfang verteilt angeordnete Druckstifte jeweils in einem ersten Durchführungskanal verschiebbar gelagert, der im Fußbereich eines fehlenden Zahns der Zylindertrommel angeordnet ist. Bei dieser nicht gattungsgemäßen Ausgestaltung bilden die fehlenden Zähne zweite Durchführungskanäle für das Fluid. Auch bei dieser Ausgestaltung ist die Stabilität bzw. Festigkeit der Zahnringkupplung wegen des Fehlens von Zähnen beeinträchtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß bei Gewährleistung einer stabilen Ausgestaltung die Vielzahnkupplung eine Strδmungsdurchführung und/oder eine mechanische Durchführung von der einen Seite zur anderen Seite der Vielzahnkupplung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bei der erfindurigsgemäßen Ausgestaltung ist eine Fluidströmung durch den Durchführungskanal von der einen Seite zu der anderen Seite der Vielzahnkupplung möglich, so daß im Funktionsbetrieb das Fluid zu beiden Seiten der Vielzahnkupplung gelangt und die Schmierung in diesen Bereichen gewährleistet ist. Da der wenigstens eine erfindungsgemäße Durchführungskanal in einer Zahnkopffläche und/oder in einer gegenüberliegenden Zahnlückengrundfläche angeordnet ist, befindet er sich in einem Bereich, der bezüglich einer Schwächung unempfindlich ist und die Flanken der Zähne bzw. Zahnlücken unbeeinträchtigt sind.
Da die Hauptbelastungszone der Vielzahnkupplung sich im Bereich der Flanken befindet, führt die erfindungsgemäße Ausgestaltung somit weder zu einer wesentlichen Schwächung des Querschnitts der Zähne noch zu einer Verringerung der Flächenpressung. Die Stabilität und Lebensdauer der Vielzahnkupplung bleibt somit trotz des Vorhandenseins eines oder mehrerer auf dem Umfang verteilt angeordneter Durchführungskanäle erhalten.
Es ist aus strömungstechnischen Gründen vorteilhaft, mehrere Durchführungskanäle vorzugsweise gleichmäßig auf dem Umfang der Verzahnung verteilt anzuordnen. Es ist auch möglich, den Durchführungskanal nur in einer der einander gegenüberliegenden Zahnkopffläche und Zahnlückengrundfläche oder einander gegenüberliegend in beiden Flächen anzuordnen. Letzteres führt zu einem gemeinsamen Durchführungskanal vergrößerten Querschnitts.
Die Querschnittsform des wenigstens einen Durchführungskanals kann unterschiedlich und an konstruktive Gegebenheiten angepaßt sein. Eine gerundete oder halbrunde oder U-förmige Querschnittsform ist zwecks Vermeidung einer Kerbwirkung vorteilhaft. Die Querschnittsform kann jedoch auch eckig oder hohlkeilförmig ausgebildet sein, was aus fertigungstechnischen und weiter unten noch genannten Gründen vorteilhaft ist.
Der erfindungsgemäße wenigstens eine Durchführungskanal kann jedoch auch dazu dienen, einen Stift als Teil der Axialkolbenmaschine aufzunehmen, z. B. einen vorbeschriebenen Druckstift, der sich zwischen zwei auf beiden Seiten der Vielzahnkupplung angeordneten und axial bewegbaren Bauteilen erstreckt, z. B. zwischen einer Druckfeder und einem Stützring für eine Rückzugeinrichtung. Der Druckstift durchfaßt den Durchführungskanal und kann z. B. darin mit geringem Bewegungsspiel gleitend geführt sein. In diesem Fall dient der Durchführungskanal nicht dazu, eine Strδmungsverbindung zwischen beiden Seiten der Vielzahnkupplung zu schaffen, sondern er dient dazu, eine sich durch den Durchgangskanal erstreckende mechanische Verbindung zu ermöglichen, und zwar ebenfalls ohne die Stabilität der Verzahnung wesentlich zu beeinträchtigen.
In diesem Falle kann der Stift im Durchführungskanal mit geringem Bewegungsspiel gleitbeweglich geführt sein, so daß eine Fluiddurchführung nicht vorhanden ist. Wenn der wenigstens eine Durchführungskanal mit einem hinreichend größeren Querschnitt ausgebildet ist als der Stift, dann kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung einen Durchgang sowohl für die mechanische Verbindung als auch für das Fluid bilden.
Der Durchführungskanal ist zur Zahnkopffläche bzw. Zahnlückengrundfläche hin offen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß sich der wenigstens eine Durchführungskanal als Nut einfach und kostengünstig herstellen läßt, z. B. durch eine spanabhebende Bearbeitung mit einem Stoßwerkzeug, einem Räumwerkzeug, einem Rollhämmerwerkzeug oder einem Fräswerkzeug, insbesondere bei Einbeziehung des Profils in die Fräsergeometrie.
Nachfolgend werden die Erfindung und weitere durch sie erzielbare Vorteile anhand von bevorzugten Ausgestaltungen eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine im axialen Schnitt;
Fig. 2 den Teilschnitt II-II in Fig. 1 mit mehreren abgewandelten Ausgestaltungen;
Fig. 3 einen dem Teilschnitt entsprechenden Schnitt in weiter abgewandelter Ausgestaltung;
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine im axialen Schnitt in weiter abgewandelter Ausgestaltung; Fig. 5 den Teilschnitt V-V in Fig. 4;
Fig. 6 einen dem Teilschnitt V-V entsprechenden Schnitt in abgewandelten Ausgestaltungen und
Fig. 7 einen dem Teilschnitt V-V entsprechenden Schnitt in weiter abgewandelten Ausgestaltungen.
Die beispielhaft dargestellte Axialkolbenmaschine 1 weist ein geschlossenes Gehäuse 2 auf mit einem topfförmigen Gehäuseteil 3, dessen Gehäuseinnenraum 4 durch ein sogenanntes Anschlußteil 5 lösbar verschlossen ist, das im Sinne eines Deckels am freien Rand des Gehäuseteils 3 durch andeutungsweise dargestellte Schrauben 6 verschraubt ist. Im Gehäuse 2 ist eine Triebwelle 7 drehbar gelagert, die die Bodenwand 3a des topfförmigen Gehäuses 3 in einem Lagerloch 8 durchsetzt und durch Wälzlager 9, 11 mittelbar oder unmittelbar an der Bodenwand 3a des topfförmigen Gehäuses 3 und am Anschlußteil 5 frei drehbar gelagert ist. An der Innenseite des Anschlußteils 5 ist eine Steuerscheibe 13 mit etwa parallel zur Drehachse 7a der Triebwelle 7 einander gegenüberliegend verlaufenden Steuerkanälen 14, die jeweils mit einer Zuführungsleitung 15 und einer Abführungsleitung 16 im Anschlußteil 5 verbunden sind, angeordnet. An der Innenseite der Steuerscheibe 13 liegt eine Zylindertrommel 17 an, die mit einem Längsloch 18 auf der Triebwelle 7 sitzt und damit durch eine Vielzahnkupplung 19 drehfest verbunden ist, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel nur in einem der Steuerscheibe 13 abgewandten Endbereich der Zylindertrommel 17 und einem diesem radial benachbarten Längsbereich der Triebwelle 7 angeordnet ist.
In der Zylindertrommel 17 sind auf dem Umfang verteilt mehrere sich etwa achsparallel erstreckende Kolbenbohrungen 21 angeordnet, die an ihren den Steuerkanälen 14 zugewandten Enden durch verjüngte Zuführungs- und Abführungskanäle 22 mit den Steuerkanälen 14 verbunden sind und an der der Steuerscheibe 13 abgewandten Seite aus der Zylindertrommel 17 ausmünden. In den Kolbenbohrungen 21 sind Kolben 23 axial hin und her verschiebbar gelagert, die mit ihren der Steuerscheibe 13 zugewandten Enden Arbeitskammern 24 in den Kolbenbohrungen 21 begrenzen und mit ihren der Steuerscheibe 13 abgewandten Kopfenden aus der Zylindertrommel 17 herausragen und mittels Stützgelenken 25, insbesondere Kugelgelenken, in einer schrägverlaufenden Querebene an einer Schrägscheibe 26 axial abgestützt sind. Bei einer vorliegenden Axialkolbenmaschine 1 in Schrägscheibenbauweise ist die Schrägscheibe 26 durch eine sogenannte Schrägscheibe gebildet, die bei einer Axialkolbenmaschine 1 unveränderlichen Durchsatzvolumens starr und bei einer Axialkolbenmaschine 1 veränderlichen Durchsatzvolumens um eine sich rechtwinklig zur Drehachse 7a erstreckende Schwenkachse 27 schwenkbar gelagert ist und durch eine an sich bekannte und nicht dargestellte Versteilvorrichtung verstellbar und in der jeweils eingestellten Position feststellbar ist. Hierzu können hohlzylinderabschnittsförmige Lagerflächen 31a an der Schwenkscheibe und einem Schwenklager dienen. Die Schrägscheibe weist an ihrer der Zylindertrommel 17 zugewandten Seite eine Schrägfläche 26a auf, an der die Kolben 23 mittels Gleitschuhen 29 abgestützt sind, die durch die Stützgelenke 25 mit den Kopfenden der Kolben 23 allseitig schwenkbar verbunden sind.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schrägscheibe 26 an der Bodenwand 3a gelagert, wobei hierzu ein Lagerring 31 vorgesehen sein kann, der an der Bodenwand 3a abgestützt ist und ein Lagerloch aufweist, in dem das zugehörige Wälzlager 9 gelagert ist. In der Schrägscheibe 26 ist ein axiales Durchgangsloch angeordnet, durch das sich die Triebwelle 7 mit Bewegungsspiel hindurch erstreckt.
Im Funktionsbetrieb der Axialkolbenmaschine 1 rotieren die Triebwelle 7 und die Zylindertrommel 17 gemeinsam um die Drehachse 7a, wobei die Kolben aufgrund der schrägen Ebene an der Schrägscheibe 26, hier an der Schrägfläche 26a, in den Kolbenbohrungen 21 hin und her verschoben werden. Dabei kann die Axialkolbenmaschine 1 im Pumpenbetrieb oder im Motorbetrieb arbeiten. Um ein Abheben der Gleitschuhe 29 von der Schrägfläche 26a zu verhindern, ist den Gleitschuhen 29 eine Rückzugvorrichtung 33 zugeordnet, die die Gleitschuhe 29 in Anlage an der Schrägfläche 26a hält und beim vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Rückzugscheibe 33 gebildet ist, die mit Lochrändern 35 Flansche 29a der Gleitschuhe 29 in an sich bekannter Weise hintergreift. Die Rückzugscheibe 33 ist mit einer kugelzonenförmigen konkaven Lagerfläche 37 an einer entsprechend kugelzonenförmigen konvexen Lagerfläche 38 an einem Stützring 39 axial abgestützt, der mit einem Lagerloch 41 axial verschiebbar auf der Triebwelle 7 gelagert ist und in Richtung auf die Zylindertrommel 17 mit einer Kraft abgestützt ist, die größer ist, als die Abhebekräfte . Der Stützring 39 ist vorzugsweise durch eine zweite Vielzahnkupplung 19a drehfest mit der Triebwelle 7 verbunden, wobei die Zähne 43a gemeinsam für beide Vielzahnkupplungen vorgesehen und entsprechend lang sein können.
Um eine gute Abdichtung zwischen der Zylindertrommel 17 und der Steuerscheibe 13 zu erreichen, ist es vorteilhaft, die Zylindertrommel 17 mit einer axialen elastischen Kraft gegen die Steuerscheibe 13 vorzuspannen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 werden für die Gleitschuhe 29 und die Zylindertrommel 17 Andruckkräfte durch eine gemeinsame axial wirksame Feder 42 erzeugt, die z. B. zwischen dem Stützring 39 und der Zylindertrommel 17 angeordnet sein kann und diese Teile auseinanderdrückt .
Wie insbesondere aus Fig. 2 zu entnehmen ist, besteht die Vielzahnkupplung 19 aus einer Mehrzahl von an der Mantelfläche der Triebwelle 7 bzw. an der Innenmantelfläche der Zylindertrommel 13 angeordneten und jeweils in Umfangsrichtung einander regelmäßig abwechselnd folgenden Zähnen 43a, 44a und Zahnlücken 43b, 44b deren Hauptform und Größe jeweils so ausgebildet ist, daß die Zähne die Zahnlücken im wesentlichen ausfüllen. Bei der Drehmitnahme im Funktionsbetrieb werden die Zähne jeweils in Umfangsrichtung belastet, wobei in Umfangsrichtung wirksame Druckkräfte übertragen werden, die eine bestimmte Flächenpressung an den die Zähne 43a, 44a begrenzenden Zahnflanken 43c, 44c erzeugen. Die sich zwischen den Flanken 43c, 44c erstreckenden Flächen sind mit Kopfflächen 43d, 44d und Zahnlückengrundflächen 43e, 44e bezeichnet.
Aufgrund der soweit beschriebenen Formgebung bildet die Vielzahnkupplung 19 aufgrund der verhältnismäßig dichten Anlage eine Sperrwand bzw. Barriere, die eine Strömung des Fluids zwischen den zu beiden Seiten der Vielzahnkupplung 19 angeordneten Innenraumabschnitten 4a, 4b verhindert. Um eine Strömung und somit einen Fluidaustausch zwischen dem Innenraumabschnitten 4a, 4b zu ermöglichen, weist die Verzahnung vorzugsweise mittig in wenigstens einer Zahnkopffläche 43d, 44d und/oder in wenigstens einer Zahnlückengrundfläche 43e, 44e der Triebwelle 7 und/oder der Zylindertrommel 17 einen Durchführungskanal 45 auf, der somit die beiden Innenraumabschnitte 4a, 4b miteinander verbindet, so daß eine Strömung stattfinden kann. Hierdurch werden die Schmierung jeweils zugehöriger Flächen verbessert und Verschleiß, Abrieb und Kontaktkorrosion verhindert oder zumindest vermindert . Wenn ein Innenraumabschnitt 4a, 4b an einem Leckageabfluß angeschlossen ist, dient der Durchführungskanal auch dazu, den anderen Innenraumabschnitt 4b mit dem Leckageabfluß zu verbinde .
Der wenigstens eine Durchführungskanal 45 hat wegen seiner Ausmündung zur zugehörigen Kopf- oder Grundfläche 43d, 44d, 43e, 44e eine Nut, die sich in einem Arbeitsschritt mit dem Zahnprofil herstellen läßt, z. B. durch ein Räum-, Stoß- oder Rollhammer-Werkzeug. Um die Querschnittsfläche des Durchgangskanals 45 zu vergrößern, ist es vorteilhaft, Durchführungskanäle 45 in beiden einander gegenüberliegenden Zahnkopfflächen 43d und/oder 44d und Zahnlückengrundflächen 43e und/oder 44e einander radial gegenüberliegend anzuordnen. Wenn mehrere Durchführungskanäle 45 einander gegenüberliegend oder allein auf dem Umfang verteilt angeordnet sind, läßt sich der wirksame Strömungsquerschnitt weiter vergrößern.
Die Querschnittsform des wenigstens einen
Durchführungskanals 45 kann gerundet (Fig. 2 und 5) oder kreisbogenabschnittförmig gekrümmt (Fig. 7) oder eckig
(Fig. 3 und 6) sein, z. B. viereckig oder dreieckig geformt sein. Dabei können die Durchführungskanäle 45 in den Zahnkopfflächen 43d, 44d und/oder in den Zahnlückengrundflächen 43e, 44e der Triebwelle 7 und/oder der Zylindertrommel 17 einander in Umfangsrichtung direkt folgend oder bei Auslassung einer oder mehrerer Zannkopfflächen 43d, 44d und/oder Zahnlückengrundflächen 43e, 44e angeordnet sein. Die vorgenannten und noch zu beschreibenden Ausführungsbeispiele können wahlweise in Kombination oder jeweils für sich angewandt werden.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 4 bis 7, bei denen gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist die Feder 42 auf der der Steuerscheibe 13 zugewandten Seite der Vielzahnkupplung 19 in einem zwischen der Zylindertrommel 17 und der Triebwelle 7 angeordneten Ringraum angeordnet und vorzugsweise durch eine Wendelfeder gebildet, die mit ihrem der Steuerscheibe 13 zugewandten Ende gegen eine innere Schulterfläche 47 an der Zylindertrommel 17 drückt und diese gegen die Steuerscheibe 13 vorspannt . Das der Steuerscheibe 13 abgewandte Ende der Feder 42 spannt mit mehreren einander gegenüberliegend angeordneten axialen Druckstiften 48, die sich durch jeweils einen Durchführungskanal 45 bis zum Stützring 39 erstrecken, die Rückzugvorrichtung 33 vor. Zwischen den Druckstiften 48 und der Feder 42 kann ein Druckring 49 angeordnet sein. Die Länge der Druckstifte 48 ist größer bemessen, als die axiale Länge der Vielzahnkupplung 19, so daß sie in den Ringraum 46 hineinragen. Es sind mehrere, auf dem Umfang verteilt angeordnete Druckstifte 48 und diese aufnehmende Durchführungskanäle 45 vorhanden, um die axiale Andruckkraft auf dem Umfang zu verteilen.
Bei diesen Ausführungsbeispielen bilden die Durchführungskanäle 45 axiale Führungen für die Druckstifte 48. Wenn die Querschnittsform und -große der Durchführungskanäle 45 mit einem geringen Bewegungsspiel an die Querschnittsform und -große der Druckstifte 48 angepaßt ist, erfüllen die Durchführungskanäle 45 ausschließlich eine Führungsfunktion für die Druckstifte 48. In einem solchen Fall kann durch einen anderen Strömungsdurchgang dafür gesorgt sein, daß das Fluid von dem einen Gehäuseinnenraumabschnitt 4a zu dem anderen 4b, hier in den Ringraum 46 und zum Wälzlager 11, gelangt, um diesen Bereich zu schmieren und ggf. auch zu kühlen und/oder zu spülen. Eine angepaßte Querschnittsform ergibt sich z. B. dann, wenn zwei z. B. halbrunde Durchführungskanäle 45 einander gegenüberliegend angeordnet sind, in die ein gemeinsamer runder oder viereckiger Druckstift 48 mit geringem Bewegungsspiel einfaßt, wie es Fig. 7 rechts zeigt .
Es ist vorteilhaft, die Durchführungskanäle 45 so auszugestalten, daß sie sowohl eine Führungsfunktion für die Druckstifte 48 bilden als auch wenigstens einen Durchgang für das Fluid bilden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Anzahl der Durchführungskanäle 45 größer ist als die Anzahl der Druckstifte 48 und somit wenigstens ein Durchführungskanal 45 als freier Durchgang dienen kann. Dies kann aber auch dadurch erreicht werden, daß die Querschnittsform der Durchführungskanäle 45 und die der Druckstifte 48 unterschiedlich ist. Hierzu bietet sich eine eckige Form für die Durchführungskanäle 45 und eine runde Form für die Druckstifte 48 an. Auch in diesem Fall können einander gegenüberliegende, z. B. im Querschnitt eckige Durchführungskanäle 45 einen gemeinsamen Druckstift 48 unterschiedlicher, z. B. runder Querschnittsform, aufnehmen, wie es Fig. 7 links zeigt. Dabei können die Durchführungskanäle 45 eine Führungsfunktion auf die Druckstifte 48 ausüben, indem Letztere linienförmig geführt sind und freie Durchführungskanalquerschnitte 45a verbleiben, durch die ein Fluidstrom stattfinden kann.
Allen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß eine Schwächung der Zahnflanken 43c und 44c vermieden wird. Da keine Zähne 43a, 44a entfallen, wird trotz der Durchführungskanäle 45 eine effektive Verbindung zwischen Triebwelle 7 und Zylindertrommel 17 geschaffen.

Claims

Ansprüche
1. Axialkolbenmaschine (1) mit einem Gehäuse (2), in dessen Gehäuseinnenraum (4) eine Zylindertrommel (17) und eine axial neben ihr angeordnete Schrägscheibe (26) angeordnet sind, wobei in der Zylindertrommel (17) mehrere, sich etwa parallel zu ihrer Mittelachse erstreckende Kolbenbohrungen
(21) angeordnet sind, in denen Kolben (23) verschiebbar geführt sind, deren der Schrägscheibe (26) zugewandte
Kolbenenden an der Schrägscheibe (26) abgestützt sind, wobei im Gehäuse (2) eine Triebwelle (7) drehbar gelagert ist, die durch eine Vielzahnkupplung (19) mit in Umfangsrichtung regelmäßig abwechselnd angeordneten und ineinandergreifenden Zähnen (43a, 44a) und Zahnlücken (43b, 44b) drehfest mit einem Maschinenteil verbunden ist, und wobei im Bereich der Vielzahnkupplung (19) wenigstens ein sich im wesentlichen parallel zur Drehachse der Triebwelle (7) und von der einen Seite bis zur anderen Seite der Vielzahnkupplung (19) erstreckender Durchführungskanal (45) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchführungskanal (45) zwischen zumindest einer Zahnkopffläche (43d, 44d) und einer ihr gegenüberliegenden Zahnlückengrundfläche (43e, 44e) angeordnet ist.
2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des Durchgangskanals (45) gerundet oder U-förmig ist.
3. Axialkolbenmaschien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des Durchführungskanals (45) eckig z. B. drei- oder viereckför ig ist.
4. Axialkolbenmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchführungskanal (45) sich in beiden einander gegenüberliegenden Zahnkopfflächen (43d) und Zahnlückengrundflächen (44d) erstreckt.
5. Axialkolbenmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Durchführungskanäle (45) auf dem Umfang verteilt jeweils in einer Zahnkopffläche (43d, 44d) und/oder Zahnlückengrundfläche (43e, 44e) angeordnet ist.
6. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren auf dem Umfang verteilt angeordneten Durchführungskanälen (45) jeweils ein Druckstift (48) als Teil einer mechanischen Durchführungs- bzw. Verbindungsvorrichtung angeordnet ist, der vorzugsweise länger bemessen ist als die Vielzahnkupplung (19) .
7. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstifte (28) durch die Kraft einer Feder (42) gegen eine Rückzugvorrichtung (39) für Gleitschuhe (29) vorgespannt sind.
8. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch, gekennzeichnet, daß die Querschnittsform und -große der Durchführungskanäle (45) an die Querschnittsform und -große der Druckstifte (48) angepaßt ist.
9. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangskanäle (45) und die darin angeordneten Druckstifte (48) unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen.
10. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstifte (48) eine runde Querschnittsform aufweisen.
11. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den der Rückzugvorrichtung (33) abgewandten Enden der Druckstifte (48) und einer insbesondere durch eine Wendelfeder gebildete Druckfeder (42) ein Druckring (49) angeordnet ist.
12. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (49) und die Druckstifte (48) einstückig ausgebildet sind.
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