WO2009003922A1 - Axialkolbenmaschine mit drosselnut - Google Patents

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WO2009003922A1
WO2009003922A1 PCT/EP2008/058224 EP2008058224W WO2009003922A1 WO 2009003922 A1 WO2009003922 A1 WO 2009003922A1 EP 2008058224 W EP2008058224 W EP 2008058224W WO 2009003922 A1 WO2009003922 A1 WO 2009003922A1
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WO
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axial piston
piston machine
groove
bearing gap
machine according
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/058224
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Cichon
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2009003922A1 publication Critical patent/WO2009003922A1/de

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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
    • F04B1/2078—Swash plates
    • F04B1/2085—Bearings for swash plates or driving axles
    • 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
    • F01B3/007—Swash plate
    • F01B3/0073—Swash plate swash plate bearing means or driving or driven axis bearing means

Definitions

  • the invention relates to an axial piston machine according to the preamble of claim 1.
  • Axial piston machines are hydrostatic pumps or motors based on the positive displacement principle.
  • Known axial piston machines have a plurality of cylinder bores in a rotating cylinder block and on a pivoting cradle (swash plate) kinematically guided piston.
  • the pistons are acted upon by the fluid pressure on the fluid side of the axial piston machine, wherein the resulting forces on the opposite piston side, in particular via at least one sliding shoe, are supported on the pivoting rocker.
  • the force component which acts in the direction of the Gleit vomnormalen the pivoting cradle is supported indirectly via at least one pivot bearing either directly in the housing or at least one separate bearing shell on the housing.
  • Known axial piston machines have suitable actuators in order to steplessly pivot the pivoting cradle in its angle to the axis of rotation of the cylinder body. About the inclination angle of the pivoting cradle, the kinematic piston stroke is adjusted.
  • a major advantage of known axial piston machines lies in the rapid adjustment and change of the fluid flow rate at constant speed.
  • the pivoting bearings used for mounting the pivoting cradle in the housing are often designed as hydrostatically supported slide bearings. det, which means that the bearing gap is acted upon by a pressurized fluid, whereby the pivoting cradle is lifted from the housing or from the bearing shell, which in turn a fast, low-resistance pivoting angle adjustment is possible.
  • the fluid emerging from the pivoting rolling bearing is returned to a fluid tank as so-called leakage fluid.
  • the lubricating film (fluid) within the bearing gap is sufficiently thick to separate the pivoting cradle of the bearing shell and the housing.
  • the leakage current should be as low as possible, and the signal pressure pulsation should be kept as low as possible, which is decisive for low noise development of the machine.
  • the requirements for a sufficiently thick lubricating film and a low leakage current and a low Stelldruckpulsation are diametrically opposed.
  • the invention is therefore based on the object to propose an axial piston machine with a pivoting cradle, the storage is optimized in terms of a low leakage current and a large lubricating film thickness.
  • the invention has recognized that an enlargement of the bearing gap for mounting the pivoting cradle can be achieved by accumulating fluid in the bearing gap. Furthermore, the invention has recognized that by minimizing the flow rate of the fluid within the bearing gap, the amount of leakage, ie, the amount of fluid required to support the pivoting cradle, can be reduced.
  • the concept of the invention therefore provides at least one throttle groove open in the direction of the bearing gap, which has to be overflowed and / or flowed through by the fluid flowing through the at least one feed channel into the bearing gap on its way out of the bearing gap. In particular, caused by the throttle groove turbulence for a reduction of the flow velocity of the fluid and thus for a damming of the fluid in the flow direction before the at least one throttle groove.
  • Another fluid part is, in particular by emerging vortex, moved into the groove and can flow on the opposite side of the groove, either to a downstream throttle groove or directly into a discharge channel.
  • An axial piston machine designed according to the concept of the invention has a reduced leakage flow, whereby the efficiency of the axial piston machine is improved.
  • a thicker (higher) bearing gap is obtained, whereby wear phenomena are minimized, thereby significantly increasing the service life of the axial piston machine.
  • At least one throttle groove is arranged such that the fluid that flows over them partially and / or partially flows through the throttle groove at least approximately transversely to its longitudinal extent.
  • the throttling groove preferably extends at least approximately transversely to the flow direction of the fluid, starting from the feed channel in the direction of the bearing edge of the bearing or to a discharge channel associated with the bearing gap.
  • the groove thus forms a ring, preferably around the mouth opening of the at least one feed channel, wherein the contour of the ring is to choose depending on the application.
  • the self-contained throttle groove has a rectangular, circular or oval floor plan.
  • Drosselelnutunterrisse be realized.
  • the design of the throttle groove cross-section it has proven to be advantageous if this is rectangular, U-shaped or V-shaped.
  • a rectangular cross-sectional contour profile has proven to be advantageous in terms of the size of the resulting turbulence and thus on the congestion behavior.
  • At least one throttling groove as seen in the direction of flow of the fluid, is positioned as far back as possible, ie. is arranged in the edge region of the bearing gap, in particular in the region of the outer 10 percent of the bearing splitter extension, in order to ensure that an accumulation of the fluid in the largest possible surface portion of the bearing gap is achieved. If only a single throttle groove is provided, then this is preferably arranged in this outer region of the bearing gap.
  • at least one of the throttle grooves is advantageously arranged in the edge region of the bearing gap.
  • the at least one throttle groove for example, directly in the pivoting cradle be provided. Additionally or alternatively, at least one throttle groove can be introduced directly into the housing relative to the pivoting cradle. In the event that the housing does not directly delimit the bearing gap, but rather that a bearing shell arranged on the housing is provided, in particular on this bearing shell, it is possible to introduce the throttle groove into this bearing shell. In particular, if a plurality of throttle grooves are provided, it is possible to insert all throttle grooves in a single component.
  • an embodiment is advantageous in which the feed channel flows into a groove-shaped, in particular centric recess.
  • this depression is introduced into the pivoting cradle or a bearing shell which is connected to the pivoting cradle so as to be non-rotatable.
  • the depth of this, in particular centric, depression at least approximately corresponds to the depth extensions of the throttle grooves.
  • the axial piston machine not only one, but preferably a plurality of spaced-apart in the radial direction throttle grooves, which must be preferably transversely through or overflowed by the fluid.
  • the Drosseluten grooves concentrically, in particular concentrically with respect to the mouth of the at least one feed channel arranged.
  • the throttle grooves closed in the circumferential direction ie, annular, in particular with a rectangular, circular or oval plan, form. If a plurality of radially spaced, circumferentially closed and preferably concentrically arranged throttle grooves are provided, they have a function comparable to a labyrinth seal.
  • Fig. 1 a schematic, sectional view of an axial piston machine with an inclined
  • FIG. 2 shows a rotated by 90 ° view of FIG. 1, but with not inclined pivoting cradle,
  • the axial piston machine 1 shown is equipped with a pivoting cradle 2, which is arranged pivotably within a housing 3.
  • the pivoting cradle 2 is infinitely adjustable between the inclined position shown in FIG. 1 and the non-pivoted, straight position shown in FIG.
  • a shaft 4 is rotatably supported by means of two bearings 5, 6 spaced apart in the axial direction.
  • the shaft 4 is rotatably connected to a cylinder body 7, wherein within the cylinder body 7 distributed over the circumference of the cylinder body 8 in the axial direction parallel to the shaft 4 movable piston 9 are arranged.
  • the pistons 9 rotate together with the shaft 4 and the cylinder body 7 in the circumferential direction and are supported by sliding shoes 10 on a sliding surface 11 of the pivoting cradle 2 from.
  • the cylinder body 7 is sprung against a control plate 13, in which a suction kidney 14 and a pressure kidney 15 are introduced.
  • the control plate 13 rests with the right side in the drawing plane on a connection plate 16 in such a way that the suction kidney 14 at a suction port 17 and the pressure kidney 15 at a pressure port 18 are.
  • the pivoting cradle 2 is shown in a slanting position, whereas the pivoting cradle 2 in Fig. 2 is a non-inclined, i. orthogonal to the shaft 4 arranged position occupies. If the shaft 4 is set in rotation in the latter position of the pivoting cradle 2, the pistons 9 do not move axially, but only in the circumferential direction, and there is no fluid delivery, but the pistons 9 are likely to pass over the suction kidney 14 or the pressure kidney 15 alternately applied with suction pressure or delivery pressure.
  • two piston-cylinder units 19, 20 are provided, which are supplied with delivery pressure.
  • the piston-cylinder unit 19 with a smaller cross-section is not controllable, which means that it is always acted upon by maximum delivery pressure.
  • the piston-cylinder unit 19 comprises a helical compression spring 21, which ensures that the pivoting cradle 2 is deflected even with little or no overpressure in the pressure connection 18 and / or in the cylinder of the piston-cylinder unit 19.
  • the control of the adjustment movement takes place via the second piston-cylinder unit 20, which has a larger diameter than the first piston-cylinder unit 19. If necessary, the adjustment of the pivoting cradle 2 takes place by means of the piston-cylinder unit 20 against the force exerted by the piston-cylinder unit 19 on the pivoting cradle 2 compressive force.
  • the pivoting cradle 2 is mounted in the housing 3 via a pivot bearing 22 designed as a sliding bearing.
  • a bearing shell 23 is fixedly arranged within the housing 3.
  • a bearing gap 24 is provided, is pumped through the conveying fluid. This has the advantage that in addition to the conveying fluid no additional bearing fluid is needed.
  • the provision of the bearing shell 23 is optional.
  • the bearing gap 24 may for example also be provided directly between the pivoting cradle 2 and the housing 3 or between two opposite bearing shells, wherein in the latter case one of the bearing shells is non-rotatably connected to the pivoting cradle 2.
  • the fluid flows into the bearing gap 24 via a feed channel 25, which is introduced into the pivoting cradle 2, substantially under delivery pressure.
  • the feed channel 25 opens into a groove-shaped recess 26 with the surface extent shown in FIG. 4. Starting from the centric feed channel 25, the fluid flows radially outwards in the direction of a peripheral edge 27 of the bearing gap 24.
  • the leakage fluid stream flowing out of the bearing gap 24 flows through a gap-shaped discharge channel 39 into a die to be recognized in FIG Cylinder body surrounding annular space 28 and can flow from there via a port 29 which is closed in the illustrated embodiment with a stopper 30, to a conveyor fluid tank, not shown, from where the Fluid in which in the embodiment shown operating as a pump axial piston is sucked again.
  • the delivery fluid can flow off via a leakage fluid connection which is not located in the plane of the drawing.
  • the bearing gap 24 fluctuates in operation approximately between a height of 1 .mu.m to 30 .mu.m.
  • the depression 26 and thus the mouth region of the feed channel 25 are surrounded concentrically by throttle grooves 31, 32 closed in the circumferential direction.
  • the throttling grooves 31, 32 are arranged concentrically with the recess 26 and extend from the bearing gap 24 in the axial direction into the pivoting cradle 22.
  • the depth of the throttle grooves 31, 32 corresponds to the depth of the recess 26 and is about 1 to 4 mm.
  • the extent of the throttle grooves 31, 32 in the radial direction is about 2 to 5 mm.
  • the throttle grooves 31, 32 have a rectangular cross-sectional profile
  • the throttling grooves closed in the circumferential direction have a rectangular ring plan view.
  • the fluid flowing from the supply channel 25 into the recess 26 flows radially outward and is throttled by the throttle grooves 31, 32 on its way in the direction of the peripheral edge 27 and thus dammed up, so that a comparatively thick (high) bearing gap 24 and a small Leakage results.
  • a portion of the delivery volume flows directly along the surface extension of the bearing shell 23, wherein another fluid part through the in the grooves 31, 32 in the groove openings 33, 34 forming turbulence on its way in the radial direction outwardly into the throttle grooves 31, 32nd being drawn in. It can be seen that the throttle grooves 31, 32 are flowed through and flowed through by their annular arrangement in the transverse direction of the fluid.

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Abstract

Axialkolbenmaschine (1) mit einem Gehäuse (3) und mit in Zylinderbohrungen (8) eines rotierbaren Zylinderkörpers (7) angeordneten Kolben (9), die sich auf einer Schwenkwiege (2) abstützen, wobei die Schwenkwiege (2) über ein Schwenklager (22) mit einem mit Fluid beaufschlagten Lagerspalt (24) gelagert ist, und wobei mindestens ein Zuführkanal (25) zum Zuführen des Fluids in den Lagerspalt (24) vorgesehen ist. Im Bereich des Lagerspaltes (24) ist mindestens eine Drosselnut (31, 32) vorgesehen, die derart angeordnet ist, dass das von dem Zuführkanal (25) zum Umfangsrand (27) des Lagerspaltes (24) strömende Fluid die Drosselnut (31, 32) überströmt und/oder durchströmt.

Description

Beschreibung
Titel
Axialkolbenmaschine mit Drosselnut
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Axialkolbenmaschinen sind hydrostatische Pumpen oder Motoren, die auf dem Verdrängerprinzip beruhen. Bekannte Axialkolbenmaschinen weisen mehrere in Zylinderbohrungen in einem rotierenden Zylinderblock sowie an einer Schwenkwiege (Schrägscheibe) kinematisch geführte Kolben auf. Die Kolben werden auf der Fluidseite der Axialkolbenmaschine durch den Fluiddruck beaufschlagt, wobei die dadurch entstehenden Kräfte auf der gegenüberliegenden Kolbenseite, insbesondere über jeweils mindestens einen Gleitschuh, an der Schwenk- wiege abgestützt werden. Die Kraftkomponente, die in Richtung der Gleitflächennormalen der Schwenkwiege wirkt, wird über mindestens ein Schwenklager entweder unmittelbar im Gehäuse oder über mindestens eine separate Lagerschale mittelbar am Gehäuse abgestützt. Bekannte Axialkolbenmaschinen weisen geeignete Stellglieder auf, um die Schwenkwiege in ihrem Winkel zur Drehachse des Zylinderkörpers stufenlos zu verschwenken. Über den Schrägstellungswinkel der Schwenkwiege wird der kinematische Kolbenhub eingestellt. Ein großer Vorteil bekannter Axialkolbenmaschinen liegt in der schnellen Einstellung und Änderung des Fluiddurchsatzes bei konstanter Drehzahl begründet. Die zur Anwendung kommenden Schwenklager zur Lagerung der Schwenkwiege im Gehäuse sind häufig als hydrostatisch unterstützte Gleitlager ausgebil- det, was bedeutet, dass der Lagerspalt mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt ist, wodurch die Schwenkwiege vom Gehäuse bzw. von der Lagerschale abgehoben wird, wodurch wiederum eine schnelle, widerstandsarme Schwenkwinkelverstellung möglich ist. Das aus dem Schwenkwiegenlager austretende Fluid wird als sogenanntes Leckflu- id einem Fluidtank wieder zugeführt. Bei der konstruktiven Auslegung einer Axialkolbenmaschine wird einerseits darauf geachtet, dass der Schmierfilm (Fluid) innerhalb des Lager- Spaltes ausreichend dick ist, um die Schwenkwiege von der Lagerschale bzw. dem Gehäuse zu trennen. Andererseits soll der Leckagestrom möglichst gering ausfallen, und die Stelldruckpulsation soll möglichst gering gehalten werden, was für eine geringe Geräuschentwicklung der Maschine aus- schlaggebend ist. Dabei liegen die Forderungen nach einem ausreichend dicken Schmierfilm und einem geringen Leckagestrom sowie einer geringen Stelldruckpulsation diametral gegenüber .
Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine mit einer Schwenkwiege vorzuschlagen, deren Lagerung hinsichtlich eines geringen Leckagestroms und einer großen Schmierfilmdicke optimiert ist.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen.
Die Erfindung hat erkannt, dass eine Vergrößerung des La- gerspaltes zur Lagerung der Schwenkwiege durch ein Anstauen von in dem Lagerspalt befindlichem Fluid erreicht werden kann. Ferner hat die Erfindung erkannt, dass durch eine Minimierung der Fließgeschwindigkeit des Fluids innerhalb des Lagerspaltes die Leckagemenge, d.h. die zum Lagern der Schwenkwiege benötigte Fluidmenge, reduziert werden kann. Das Konzept der Erfindung sieht daher mindestens eine in Richtung des Lagerspaltes offene Drosselnut vor, die von dem durch den mindestens einen Zuführkanal in den Lagerspalt strömenden Fluid auf seinem Weg aus dem Lagerspalt heraus über- und/oder durchströmt werden muss. Dabei sorgen insbesondere durch die Drosselnut verursachte Turbulenzen für eine Reduzierung der Fließgeschwindigkeit des Fluids und damit für ein Anstauen des Fluids in Fließrichtung vor der mindestens einen Drosselnut. Ein Teil des Fluids, wel- ches in den Bereich der mindestens einen Drosselnut gelangt, überströmt die Drosselnut, ohne in die Drosselnut hineinbewegt zu werden. Ein anderes Fluidteil wird, insbesondere durch entstehende Wirbel, in die Nut hineinbewegt und kann auf der gegenüberliegenden Nutseite abströmen, entweder zu einer dahinterliegenden Drosselnut oder unmittelbar in einen Abführkanal. Eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Axialkolbenmaschine hat einen reduzierten Leckagestrom, wodurch der Wirkungsgrad der Axialkolbenmaschine verbessert wird. Zudem wird ein dickerer (höherer) Lagerspalt erhalten, wodurch Verschleißerscheinungen minimiert werden und dadurch die Bestandzeit der A- xialkolbenmaschine wesentlich erhöht wird. Von Vorteil ist eine Ausführungsform der Axialkolbenmaschine, bei der das Schwenkwiegenlager mit Förderfluid beaufschlagt wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass mindestens eine Drosselnut derart angeordnet ist, dass das Fluid, das diese teilweise überströmt und/oder teilweise durchströmt, die Drosselnut zumindest näherungsweise quer zu ihrer Längserstreckung überströmt. Anders ausgedrückt erstreckt sich die Drosselnut bevorzugt zumindest näherungsweise quer zur Strömungsrichtung des Fluids ausgehend von dem Zuführkanal in Richtung des Lagerspaltrandes bzw. zu einem dem Lagerspalt zugeordneten Abführkanal.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform der Axial- kolbenmaschine, bei der die Drosselnut derart angeordnet ist, dass sich ihre Tiefenerstreckung im Wesentlichen senkrecht zur Flächenerstreckung des Lagerspaltes erstreckt, wobei die Drosselnut in Richtung des Lagerspaltes offen ist. Hierdurch entstehende Toleranzen im Lagerfluidstrom bewirken ein Abbremsen und Anstauen des Fluids innerhalb des Lagerspaltes.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die Drosselnut in Umfangsrichtung geschlossen ist, die Nut also einen Ring, vorzugsweise um die Mündungsöffnung des mindestens einen Zuführkanals, bildet, wobei die Kontur des Rings je nach Anwendungsfall zu wählen ist. Beispielsweise ist es möglich, dass die in sich geschlossene Drosselnut einen rechteckigen, kreisrunden oder ovalen Grundriss auf- weist. Daneben sind jedoch auch andere, insbesondere asymmetrische, Drosselnutgrundrisse realisierbar. Bezüglich der Ausbildung des Drosselnutquerschnitts hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser rechteckig, U-förmig oder V-förmig ausgebildet ist. Insbesondere ein rechteckiger Querschnittskonturverlauf hat sich als vorteilhaft im Hinblick auf die Größe der entstehenden Turbulenzen und damit auf das Stauverhalten erwiesen.
Zur Ausbildung bzw. Ausformung der sich in Längsrichtung der Nut erstreckenden Nutseitenkanten hat es sich als vor- teilhaft erwiesen, diese im Hinblick auf eine große Drosselwirkung kantig, d.h. eckig, insbesondere rechtwinklig, auszuformen. Selbstverständlich ist es möglich, insbesondere zum Abschwächen der Drosselwirkung für spezielle Anwendungen, die sich in Längsrichtung erstreckenden Kanten der Drosselnut zumindest teilweise abzurunden.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn zumindest eine Drosselnut in Fließrichtung des Fluids gesehen möglichst weit hinten, d.h. im Randbereich des Lagerspaltes, insbesondere im Bereich der äußeren 10 Prozent der Lagerspalterstreckung, angeordnet ist, um zu bewirken, dass eine Anstauung des Fluids in einem möglichst großen Flächenabschnitt des Lagerspaltes erzielt wird. Wird nur eine einzige Drosselnut vorgesehen, so ist diese bevorzugt in diesem äußeren Be- reich des Lagerspaltes angeordnet. Bei dem Vorsehen mehrerer, vorzugsweise in radialer Richtung beabstandeter Drosselnuten ist mit Vorteil zumindest eine der Drosselnuten, vorzugsweise mindestens zwei der Drosselnuten, im Randbereich des Lagerspaltes angeordnet.
Bezüglich der Platzierung der mindestens einen Drosselnut gibt es mehrere Möglichkeiten. Die mindestens eine Drosselnut kann beispielsweise unmittelbar in der Schwenkwiege vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann mindestens eine Drosselnut unmittelbar in das Gehäuse gegenüber der Schwenkwiege eingebracht werden. Für den Fall, dass nicht unmittelbar das Gehäuse den Lagerspalt begrenzt, sondern dass eine an dem Gehäuse angeordnete, insbesondere an diesem festgelegte Lagerschale vorgesehen ist, ist es möglich, die Drosselnut in diese Lagerschale einzubringen. Insbesondere dann, wenn mehrere Drosselnuten vorgesehen sind, ist es möglich, sämtliche Drosselnuten in einem einzigen Bau- teil einzubringen. Alternativ ist es denkbar, die Drosselnuten in einander gegenüberliegenden Bauteilen der Axialkolbenmaschine, beispielsweise in der Schwenkwiege und dem Gehäuse oder in der Schwenkwiege und einer gegenüberliegenden Lagerschale, einzubringen, entweder dergestalt, dass sich die Drosselnuten unmittelbar gegenüberliegen oder dass sie in radialer Richtung voneinander beabstandet sind. Insbesondere um eine gleichmäßige Verteilung des Fluids innerhalb des Lagerspaltes und damit eine gleichmäßige Abstützung der Schwenkwiege zu realisieren, ist eine Ausführungs- form von Vorteil, bei der der Zuführkanal in eine nutförmi- ge, insbesondere zentrische Vertiefung einströmt. Bevorzugt ist diese Vertiefung in der Schwenkwiege bzw. einer drehfest mit der Schwenkwiege verbundenen Lagerschale eingebracht. Fertigungstechnisch ist es von Vorteil, wenn die Tiefe dieser, insbesondere zentrischen, Vertiefung zumindest näherungsweise den Tiefenerstreckungen der Drosselnuten entspricht.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die Axialkolbenmaschine nicht nur eine, sondern bevorzugt mehrere in radialer Richtung voneinander beabstandete Drosselnuten aufweist, die vorzugsweise quer von dem Fluid durch- bzw. überströmt werden müssen. Vorzugsweise sind die Drosselnuten konzentrisch, insbesondere konzentrisch in Bezug auf die Mündung des mindestens einen Zuführkanals, angeordnet. Weiterhin ist es von Vorteil, die Drosselnuten in Umfangsrichtung geschlossen, d.h. ringförmig, insbesondere mit rechteckigem, kreisrundem oder ovalem Grundriss, auszubilden. Werden mehrere, radial beabstandete, umfangsge- schlossene und vorzugsweise konzentrisch angeordnete Drosselnuten vorgesehen, so haben diese eine mit einer Labyrinthdichtung vergleichbare Funktion.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
Fig. 1: eine schematische, geschnittene Darstellung einer Axialkolbenmaschine mit einer schräg gestellten
Schwenkwiege,
Fig. 2: eine um 90° gedrehte Ansicht von Fig. 1, jedoch mit nicht geneigter Schwenkwiege,
Fig. 3: eine mögliche Anordnung von Drosselnuten im Bereich des Lagerspaltes in einer geschnittenen Seitenansicht und
Fig. 4: eine geschnittene Draufsicht der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 3. Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekenn- zeichnet.
Die gezeigte Axialkolbenmaschine 1 ist mit einer Schwenkwiege 2 ausgestattet, die schwenkbar innerhalb eines Gehäuses 3 angeordnet ist. Die Schwenkwiege 2 ist zwischen der in Fig. 1 gezeigten, geneigten Position und der in Fig. 2 gezeigten, nicht verschwenkten, geraden Position stufenlos verstellbar .
Innerhalb des Gehäuses 3 ist eine Welle 4 mit Hilfe zweier in axialer Richtung beabstandeter Wälzlager 5, 6 drehbar gelagert. Die Welle 4 ist mit einem Zylinderkörper 7 drehfest verbunden, wobei innerhalb von über den Umfang des Zylinderkörpers 7 verteilten Zylinderbohrungen 8 in axialer Richtung parallel zur Welle 4 bewegbare Kolben 9 angeordnet sind. Die Kolben 9 rotieren zusammen mit der Welle 4 und dem Zylinderkörper 7 in Umfangsrichtung und stützen sich dabei mit Gleitschuhen 10 auf einer Gleitoberfläche 11 der Schwenkwiege 2 ab.
Mit Hilfe einer Schraubendruckfeder 12 wird der Zylinderkörper 7 gegen eine Steuerplatte 13 angefedert, in der eine Saugniere 14 und eine Druckniere 15 eingebracht sind. Die Steuerplatte 13 liegt mit der in der Zeichnungsebene rechten Seite an einer Anschlussplatte 16 in der Weise an, dass sich die Saugniere 14 an einem Sauganschluss 17 und die Druckniere 15 an einem Druckanschluss 18 befinden. Durch die Rotation des Zylinderkörpers 7 um die nicht eingezeichnete Zylinderachse und durch die kinematische Führung der Kolben 9 in den Zylinderbohrungen 8 und an der Schwenkwiege 2 führen die Kolben 9 periodische Bewegungen in axialer Richtung parallel zur Welle 4 aus, wobei das Fluid in der Bewegungsrichtung von der Steuerplatte 13 weg von der Saug- niere 14 angesaugt wird und in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung der Kolben 9 in die Druckniere 15 gefördert wird (Pumpenbetrieb) .
In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist die Schwenkwiege 2 in einer Schrägposition dargestellt, wohingegen die Schwenkwiege 2 in Fig. 2 eine nicht geneigte, d.h. orthogonal zur Welle 4 angeordnete Position einnimmt. Wird die Welle 4 in letzterer Position der Schwenkwiege 2 in Rotation versetzt, bewegen sich die Kolben 9 nicht axial, sondern nur in Um- fangsrichtung, und es erfolgt keine Fluidförderung, wohl aber werden die Kolben 9 bei Überstreichen der Saugniere 14 bzw. der Druckniere 15 abwechselnd mit Saugdruck bzw. Förderdruck beaufschlagt.
Zum Verschwenken der Schwenkwiege 2 sind zwei Kolben- Zylindereinheiten 19, 20 vorgesehen, die mit Förderdruck versorgt werden. Dabei ist die Kolben-Zylindereinheit 19 mit geringerem Querschnitt nicht ansteuerbar, das bedeutet, dass diese immer mit maximalem Förderdruck beaufschlagt ist. Die Kolben-Zylindereinheit 19 umfasst eine Schraubendruckfeder 21, die sicherstellt, dass die Schwenkwiege 2 auch bei geringem oder gar keinem Überdruck im Druckan- schluss 18 und/oder im Zylinder der Kolben-Zylindereinheit 19 ausgelenkt wird. Die Steuerung der Verstellbewegung er- folgt über die zweite Kolben-Zylindereinheit 20, welche einen größeren Durchmesser aufweist als die erste Kolben- Zylindereinheit 19. Gegebenenfalls erfolgt die Verstellung der Schwenkwiege 2 mittels der Kolben-Zylindereinheit 20 entgegen der von der Kolben-Zylindereinheit 19 auf die Schwenkwiege 2 ausgeübten Druckkraft.
Um eine möglichst widerstandsarme Verstellbewegung der Schwenkwiege 2 innerhalb des Gehäuses 3, beispielsweise von der in Fig. 2 gezeigten Position in die in Fig. 1 gezeigte Position, zu ermöglichen, ist die Schwenkwiege 2 über ein als Gleitlager ausgebildetes Schwenklager 22 im Gehäuse 3 gelagert. Hierzu ist innerhalb des Gehäuses 3 eine Lager- schale 23 fest angeordnet. Zwischen der Lagerschale 23 und der Schwenkwiege 2 ist ein Lagerspalt 24 (vergleiche Fig. 3) vorgesehen, durch den Förderfluid gepumpt wird. Dies hat den Vorteil, dass zusätzlich zum Förderfluid kein zusätzliches Lagerfluid benötigt wird. Das Vorsehen der Lagerschale 23 ist fakultativ. Der Lagerspalt 24 kann beispielsweise auch unmittelbar zwischen der Schwenkwiege 2 und dem Gehäuse 3 oder zwischen zwei gegenüberliegenden Lagerschalen vorgesehen sein, wobei im letzteren Fall eine der Lagerschalen drehfest mit der Schwenkwiege 2 verbunden ist. Das Fluid strömt über einen Zuführkanal 25, der in die Schwenkwiege 2 eingebracht ist, im Wesentlichen unter Förderdruck stehend in den Lagerspalt 24 hinein. Dabei mündet der Zuführkanal 25 in eine nutförmige Vertiefung 26 mit der aus Fig. 4 ersichtlichen Flächenerstreckung. Ausgehend von dem zentrischen Zuführkanal 25 strömt das Fluid in radialer Richtung nach außen in Richtung eines Umfangsrandes 27 des Lagerspalts 24. Der randseitig aus dem Lagerspalt 24 herausströmende Leckagefluidstrom strömt durch einen spaltför- migen Abführkanal 39 in einen in der Fig. 1 zu erkennenden, den Zylinderkörper umgebenden Ringraum 28 und kann von dort aus über einen Anschluss 29, der im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Stopfen 30 verschlossen ist, zu einem nicht gezeigten Förderfluidtank strömen, von wo aus das Fluid, bei der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Pumpe arbeitenden Axialkolbenmaschine wieder angesaugt wird. Bei der gezeigten Axialkolbenmaschine kann das För- derfluid über ein nicht in der Zeichnungsebene gelegenen Leckfluidanschluß abströmen. Durch das durch den Lagerspalt 24 hindurchströmende, unter Druck stehende Förderfluid wird das Schwenklager 22 hydrostatisch unterstützt. Ein Aufsitzen der Schwenkwiege 2 auf der Lagerschale 23 und damit ein Fressen des Schwenklagers 22 wird somit mit Vorteil vermie- den.
Der Lagerspalt 24 schwankt im Betrieb in etwa zwischen einer Höhe von 1 μm bis 30 μm. Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, ist die Vertiefung 26 und damit der Mün- dungsbereich des Zuführkanals 25 konzentrisch von in Um- fangsrichtung geschlossenen Drosselnuten 31, 32 umgeben. Die Drosselnuten 31, 32 sind konzentrisch zu der Vertiefung 26 angeordnet und erstrecken sich ausgehend von dem Lagerspalt 24 in axialer Richtung in die Schwenkwiege 22 hinein. Die Tiefe der Drosselnuten 31, 32 entspricht der Tiefe der Vertiefung 26 und beträgt etwa 1 bis 4 mm. Die Erstreckung der Drosselnuten 31, 32 in radialer Richtung beträgt etwa 2 bis 5 mm.
Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, haben die Drosselnuten 31, 32 ein rechteckiges Querschnittsprofil, wobei die die Drosselnuten 31, 32 bzw. die in Richtung des Lagerspaltes 24 gerichteten Nutöffnungen 33, 34 begrenzenden, und sich in Längsrichtung der Nuten 31, 32 erstreckenden Kanten 35 bis 38 scharfkantig, in diesem Ausführungsbeispiel rechtwinklig ausgeformt sind, um die Drosselwirkung zu erhöhen. Wie sich insbesondere aus Fig. 4 ergibt, weisen die sich in Umfangsrichtung geschlossenen Drosselnuten einen rechteckigen Ring-Grundriss auf.
Das aus dem Zuführkanal 25 in die Vertiefung 26 strömende Fluid strömt nach radial außen und wird durch die Drosselnuten 31, 32 auf seinem Weg in Richtung des Umfangrandes 27 gedrosselt und damit aufgestaut, so dass sich ein vergleichsweise dicker (hoher) Lagerspalt 24 und eine geringe Leckagemenge ergibt. Ein Teil des Fördervolumens strömt dabei unmittelbar entlang der Flächenerstreckung der Lagerschale 23, wobei ein anderer Fluidteil durch die sich in den Nuten 31, 32 im Bereich der Nutöffnungen 33, 34 bildenden Turbulenzen auf seinem Weg in radialer Richtung nach außen in die Drosselnuten 31, 32 hereingezogen wird. Zu erkennen ist, dass die Drosselnuten 31, 32 durch ihre ringförmige Anordnung in Querrichtung von dem Fluid an- und über- bzw. durchströmt werden.

Claims

Ansprüche
1. Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse (3) und mit in Zylinderbohrungen (8) eines rotierbaren Zylinderkörpers (7) angeordneten Kolben (9), die sich auf einer Schwenkwiege (2) abstützen, wobei die Schwenkwiege (2) über ein Schwenklager (22) mit einem mit Fluid beaufschlagten Lagerspalt (24) gelagert ist, und wobei mindestens ein Zuführkanal (25) zum Zuführen des Fluids in den Lagerspalt (24) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich des Lagerspaltes (24) mindestens eine Drosselnut (31, 32) vorgesehen ist, die derart angeordnet ist, dass das von dem Zuführkanal (25) in Richtung des Umfangsrand (27) des Lagerspaltes (24) strömende Fluid die Drosselnut (31, 32) überströmt und/oder durchströmt .
2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselnut (31, 32) derart angeordnet ist, dass das Fluid diese zumindest näherungsweise quer zu ihrer Längserstreckung überströmt und/oder durchströmt.
3. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefenerstreckung der Drosselnut (31, 32) zu- mindest näherungsweise senkrecht zur Flächenerstreckung des Lagerspaltes (24) verläuft und die Drosselnut (31, 32) in Richtung des Lagerspaltes (24) offen ist.
4. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselnut (31, 32) in Umfangsrichtung ge- schlössen ist.
5. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselnut (31, 32) einen rechteckigen, runden oder ovalen Verlauf aufweist.
6. Axialkolbenmaschine nach einem der oberen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Drosselnut (31, 32) rechteckig, U-förmig oder V-förmig ist.
7. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Drosselnutöffnung (33, 34) seitlich begrenzenden, sich in Längsrichtung der Drosselnut (31, 32) erstreckenden Kanten (35, 36, 37, 38) gerundet oder eckig, vorzugsweise rechtwinklig ausgeformt sind.
8. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselnut (31, 32) im Randbereich des Lager- spaltes (24) angeordnet ist.
9. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselnut (31, 32) in die Schwenkwiege (2) und/oder in das Gehäuse (3) und/oder mindestens eine Lagerschale (23) eingebracht ist.
10. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführkanal (25) in eine, insbesondere zentri- sehe, nutförmige Vertiefung (26) mündet.
11. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise in Umfangsrichtung geschlossene, insbesondere konzentrisch angeordnete, in radialer Richtung voneinander beabstandete Drosselnuten (31, 32) vorgesehen sind.
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