(19)
(11)EP 2 705 250 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
04.03.2015  Patentblatt  2015/10

(21)Anmeldenummer: 12709590.9

(22)Anmeldetag:  13.03.2012
(51)Int. Kl.: 
F03C 1/06  (2006.01)
F04B 1/32  (2006.01)
F04B 1/24  (2006.01)
F16H 39/14  (2006.01)
(86)Internationale Anmeldenummer:
PCT/EP2012/054322
(87)Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 2012/150069 (08.11.2012 Gazette  2012/45)

(54)

AXIALKOLBENMASCHINE IN SCHRÄGACHSENBAUWEISE

AXIAL PISTON MACHINE OF THE BENT AXIS TYPE

MACHINE À PISTONS AXIAUX DU TYPE À AXE OBLIQUE


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

(30)Priorität: 02.05.2011 DE 102011075077

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
12.03.2014  Patentblatt  2014/11

(73)Patentinhaber: ZF Friedrichshafen AG
88038 Friedrichshafen (DE)

(72)Erfinder:
  • REBHOLZ, Wolfgang
    88605 Sauldorf-Krumbach (DE)
  • LEGNER, Jürgen
    88048 Friedrichshafen (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
EP-A1- 2 012 010
DE-A1- 2 612 270
DE-B3-102006 025 347
EP-A2- 1 008 748
DE-A1- 2 649 127
US-A1- 2010 199 837
  
      
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

    [0002] In der Praxis werden Axialkolbenmaschinen für den Antrieb verschiedenster hydraulisch betätigbarer Einrichtungen und die Wandlung von Drehmoment verwendet. Dies resultiert unter anderem aus der hohen Leistungsdichte von Axialkolbenmaschinen und der Möglichkeit, das Schluckvolumen stufenlos verstellen zu können.

    [0003] Axialkolbenmaschinen werden beispielsweise als hydraulische Antriebe für hydraulisch betätigte Maschinen, wie Baggerarme und Baggerschaufeln, Ladeeinrichtungen von Radladern, Telehändlern, Planierraupen, Lasthebevorrichtungen von Muldenkippern und dergleichen, vorgesehen. Darüber hinaus ist es auch bekannt, Axialkolbenmaschinen in Fahrantriebe solcher Maschinen zu integrieren, wobei die Axialkolbenmaschinen Teile hydrostatischer Getriebe von Einzelradantrieben oder leistungsverzweigten stufenlosen Getrieben darstellen.

    [0004] Dabei werden verstellbare Axialkolbenmaschinen bevorzugt in Schrägscheiben- oder Schrägachsenbauweise verwendet, wobei bei als Schrägscheibenpumpen ausgeführten Axialkolbenmaschinen bauartbedingt üblicherweise mit einem Verstellwinkel von maximal +/- 21 Grad realisiert sind. Aufgrund des bauartbedingt eingeschränkten Verstellwinkelbereiches sind Schrägscheibenmaschinen durch eine geringe Leistungsdichte gekennzeichnet und daher relativ groß auszuführen, um eine entsprechende Leistung zur Verfügung stellen zu können oder in gewünschtem Umfang wandeln zu können.

    [0005] Des Weiteren weisen Schrägscheibenmaschinen auch geringe Wirkungsgrade auf, da Kolbenelemente mittels Gleitschuhen auf einer Schrägscheibe gleiten und die Kolbenelemente dabei mit Querkräften beaufschlagt werden. Die an den Kolbenelementen angreifenden Querkräfte resultieren aus im Verbindungsbereich zwischen den Kolbenelementen und den den Kolbenelementen jeweils zugeordneten Zylindern im Betrieb auftretenden Reibungskräften, die den Wirkungsgrad nachteilig beeinflussen. Zusätzlich entstehen im Bereich von Spalten zwischen den Kolbenelementen und den jeweils zugeordneten Zylindern Leckageströme, die den volumetrischen Wirkungsgrad einer Schrägscheibenmaschine nachteilig beeinflussen.

    [0006] Axialkolbenmaschinen in Schrägachsenbauart sind im Vergleich zu Schrägscheibenmaschinen mit höheren Wirkungsgraden betreibbar, wobei bei herkömmlich ausgeführten Schrägachseneinheiten ein maximaler Verstellwinkel in etwa 25 Grad beträgt. Derartige Schrägachseneinheiten sind üblicherweise jedoch nicht durchschwenkbar.

    [0007] Werden Schrägachseneinheiten als Pumpen betrieben, werden diese üblicherweise in offenen Kreisläufen eingesetzt. Um eine wechselnde Ölförderrichtung im Bereich einer Schrägachseneinheit darstellen zu können, ist die Drehrichtung einer Schrägachseneinheit zu ändern. Sind Axialkolbenpumpen in Schrägachsenbauart ohne ein einen Drehmoment führenden Bereich und eine Zylindereinrichtung verbindendes Synchrongelenk ausgeführt, sind von Kolbenelementen nachteilhafterweise Querkräfte zwischen der Zylindereinrichtung und dem Drehmoment führenden Bereich zu übertragen, um zwischen der Zylindereinrichtung und einer Ventilplatte auftretende Reibkräfte abstützen zu können. Kolbenenden der Kolbenelemente sind meist in Kalotten gefangen und übertragen dort die Kolbenkraft in eine Axialkraft und in eine Umfangskraft.

    [0008] Obwohl die Wirkungsgrade solcher Schrägachseneinheiten höher als die Wirkungsgrade der vorbeschriebenen Schrägscheibeneinheiten sind, liegt eine Leistungsdichte von Schrägachseneinheiten aufgrund der nachfolgend kurz erläuterten konstruktiven Gegebenheiten immer noch unterhalb eines gewünschten Bereiches.

    [0009] Bekannte Schrägachseneinheiten, insbesondere Schrägachsenpumpen, sind üblicherweise mit feststehender Triebwellenachse und verschwenkbar ausgeführter Zylindereinrichtung ausgeführt. Eine Ölführung zwischen einem stehenden Gehäuse und der verschwenkbar ausgeführten Zylindereinrichtung erfolgt meist über einen Gleitschlitten. Um die Ölführung mit möglichst geringen Leckagevolumenströmen gewährleisten zu können, ist eine entsprechende Abdichtung vorzusehen. Die Abdichtung begrenzt jedoch einen maximalen Schwenkwinkel der Zylindereinrichtung, von dem ein maximales Schluckvolumen und damit eine Leistungsdichte einer Schrägachseneinheit abhängig ist, derart, dass eine Leistungsdichte gering ist.

    [0010] Aus der DE 10 2007 033 008 A1 ist eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauart bekannt, deren Gesamtschwenkwinkelbereich 90 Grad beträgt, wobei eine Zylindereinrichtung aus einer Nulllage heraus, in der ein Schluckvolumen der Axialkolbenmaschine gleich Null ist, jeweils um +/- 45 Grad verschwenkbar ausgeführt ist. Die Zylindereinrichtung ist in einem schwenkbaren Jochgehäuse gelagert. Der Zylindereinrichtung zuzuführendes und aus der Zylindereinrichtung abströmendes Öl wird jeweils im Bereich einer Jochlagerung in aufwändiger Art und Weise einem gehäuseseitig ausgebildetem Hydrauliksystem entnommen oder diesem zugeführt. Dabei ist das von Kolbenelementen in der Zylindereinrichtung jeweils geförderte oder angesaugte Öl zwischen der Zylindereinrichtung bzw. zwischen von der Zylindereinrichtung und den Kolbenelementen jeweils begrenzten Kolbenräumen und einem Jochlager über relativ lange Ölkanäle zu führen, die jedoch unerwünscht hohe Druckverluste verursachen und somit einen Wirkungsgrad verschlechtern.

    [0011] Zusätzlich ist im Bereich der Schnittstelle zwischen dem schwenkenden Joch und einem stehenden Lagerbügel, d. h. im Bereich der Jochlagereinrichtung, eine für hohe Betriebsdrücke ausgelegte Dichtung vorzusehen, die eine Schwenkbewegung des Jochgehäuses und auch der Zylindereinrichtung bzw. der Zylindertrommel gegenüber einem Drehmoment führenden Bereich bzw. einem Triebflansch der Axialkolbenmaschine zulässt.

    [0012] Derartige Schrägachseneinheiten weisen zwar bessere Wirkungsgrade als die mit einem Schwenkwinkel von ca. 25 Grad ausgeführten Schrägachsenmaschinen auf, jedoch sind die Fertigungskosten höher als die der wirkungsgradschlechteren Schrägachsenmaschinen.

    [0013] Die CH 228045 A offenbart eine Axialkolbenmaschine, wie im Oberbegriff von Patentanspruch 1 definiert ist. Die DE 26 12 270 A1 offenbart eine Regeleinrichtung für Axialkolbenpumpen und/oder Axialkolbenmotoren, bei welchen das innere Drehmoment entweder durch die Axialkolben in den schwenkbaren Träger oder das schwenkbare Gehäuse oder aber durch minestens einen Hilfskolben oder Hilfszylinder in einen schwenkbaren Hilfsträger eingeleitet wird. Die DE 10 2006 025 347 B3 offenbart ein Hydromodul mit zwei integrierten Schrägscheiben oder Schrägachsentriebwerken. Die Schleifscheibentriebwerke sind in einem gemeinsamen Gehäuse mit parallelen Triebwellen gelagert. Die Doppelschrägscheibe ist zur zwangsgekoppelten gemeinsamen Verstellung des Volumenstroms beider Triebwerke ausgebildet.

    [0014] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig herstellbare Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise zur Verfügung zu stellen, die mit hohem Wirkungsgrad betreibbar ist und durch eine hohe Leistungsdichte gekennzeichnet ist.

    [0015] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

    [0016] Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise ist mit mehreren in einer drehbaren Zylindereinrichtung längsbeweglich geführten Kolbenelementen und mit einem mit den Kolbenelementen wirkverbundenen und drehmomentführenden Bereich ausgeführt.

    [0017] Erfindungsgemäß ist der Drehmoment führende Bereich um eine Schwenkachse verschwenkbar ausgeführt und ein Schluckvolumen der Axialkolbenmaschine variiert in Abhängigkeit der Schwenkbewegung des drehmomentführenden Bereiches, womit einen Wirkungsgrad der Axialkolbenmaschine beeinträchtigende Ölführungen und Fertigungskosten erhöhende Dichtmaßnahmen bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine nicht vorzusehen sind. Dies resultiert aus der Tatsache, dass zu- und abströmendes Öl zwischen der Zylindereinrichtung und einem feststehenden Gehäuse ohne Zwischenschaltung langer und große Druckverluste erzeugender Ölkanäle austauschbar ist und nicht über gegenüber dem feststehenden Gehäuse drehbar ausgeführte Bauteilkomponenten, in deren Bereich dann aufwändige und kostenintensive Abdichtmaßnahmen vorzusehen sind, auszutauschen ist.

    [0018] Zusätzlich ist ein Schwenkwinkelbereich der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine durch die nicht erforderliche aufwändige Dichtung in geringerem Umfang eingeschränkt, womit die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine mit einer höheren Leistungsdichte ausführbar ist als bekannte Axialkolbenmaschinen.

    [0019] Bei einer konstruktiv einfachen sowie bauraum- und kostengünstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine ist der Drehmoment führende Bereich ein Kegelrad, das mit einem weiteren Kegelrad in Eingriff bringbar ist.

    [0020] Eine ebenfalls konstruktiv einfache und kostengünstige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmoment führende Bereich über eine Axial- und Radialkräfte aufnehmende Lagereinrichtung in einem um die Schwenkachse schwenkbaren Käfig drehbar gelagert ist, in dessen Bereich vorzugsweise eine die Schwenkbewegung generierende Einrichtung eine Schwenkkraft einleiten kann.

    [0021] Bei weiteren bauraumgünstigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine ist die Schwenkachse des Drehmoment führenden Bereiches senkrecht zu einer Drehachse der Zylindereinrichtung angeordnet und/oder eine Drehachse des Drehmoment führenden Bereiches bei einem Schluckvolumen der Axialkolbenmaschine gleich Null in Deckung mit der Drehachse der Zylindereinrichtung.

    [0022] Ist die Zylindereinrichtung in einem Gehäuse über eine Axial- und Radialkräfte aufnehmende Lagereinrichtung drehbar gelagert, ist die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine mit einer wirkungsgradgünstigen Zwangsschmierung ausführbar, über welche lediglich begrenzte Bereiche mit Schmier- und Kühlfluid zu versorgen sind. Damit ist die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine im Vergleich zu bekannten Axialkolbenmaschinen, bei welchen rotierende Bauteile komplett im Ölbad angeordnet sind, auf konstruktiv einfache Art und Weise mit einem höheren Wirkungsgrad betreibbar.

    [0023] Gehäuseseitige Hydraulikkanäle sind bei einer weiteren mit geringem Steuer- und Regelaufwand betreibbaren Ausführungsform der Axialkolbenmaschine in Abhängigkeit der Drehbewegung der Zylindereinrichtung jeweils von mit den Kolbenelementen und der Zylindereinrichtung begrenzten Kolbenräumen in Wirkverbindung bringbar.

    [0024] Ist der Drehmoment führende Bereich über Kolbenschuhe mit den Kolbenelementen verbunden und sind die Kolbenelemente in den Kolbenschuhen schwenkbar gelagert, ist die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine mit einem eine große Leistungsdichte ermöglichenden Schwenkwinkelbereich ausführbar.

    [0025] Sind der Drehmoment führende Bereich und die Zylindereinrichtung zur Drehzahlsynchronisierung über ein wellenartiges Element gelenkig miteinander wirkverbunden, sind die Kolbenelemente im Betrieb der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine im Wesentlichen frei von Querkräften, womit eine hohe Dichtwirkung im Bereich zwischen den Kolbenelementen und der Zylindereinrichtung bei gleichzeitig geringem Aufwand gewährleistbar ist.

    [0026] Liegt die Zylindereinrichtung mit einer dem Drehmoment führenden Bereich abgewandten Seite an einer gehäuseseitig festgelegten Ventilplatte an, in deren Bereich die Hydraulikkanäle jeweils in vorzugsweise nierenförmige Bereiche münden, ist die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine mit hohem Wirkungsgrad betreibbar, da die Zylindereinrichtung über einen zwischen der Ventilplatte und der Zylindereinrichtung sich im Betrieb der Axialkolbenmaschine einstellenden dünnen Ölfilm mit geringen Reibkräften gegenüber der Ventilplatte drehbar ist.

    [0027] Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.

    [0028] Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.

    [0029] Es zeigt:
    Fig. 1
    eine stark schematisierte Darstellung eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise in einem ersten Betriebszustand; und
    Fig. 2
    eine Fig. 1 entsprechende Darstellung der Axialkolbenmaschine in einem zweiten verschwenkten Betriebszustand eines drehmomentführenden Bereiches.


    [0030] Fig. 1 zeigt ein Funktionsschema einer Ausführungsform einer verstellbaren Axialkolbenmaschine 1 in Schrägachsenbauweise. Die Axialkolbenmaschine 1 ist mit mehreren in einer drehbaren Zylindereinrichtung 2 längsbeweglich geführten Kolbenelementen 3 und mit einem mit den Kolbenelementen 3 wirkverbunderien und Drehmoment führenden Bereich 4 ausgeführt. Die Kolbenelemente 3 sind in der Zylindereinrichtung 2 durch geeignete Dichtungen abgedichtet. Die Axialkolbenmaschine 1 ist vorliegend als Axialkolbenpumpe in Schrägachsenbauweise ausgebildet, die in einem geschlossenen Kreislauf zu betreiben ist. Die Zylindereinrichtung 2 ist um eine Drehachse 5 drehbar in einem Gehäuse 6 gelagert, wobei die Zylindereinrichtung 2 in dem Gehäuse 6 über eine Axial- und Radialkräfte aufnehmende Lagereinrichtung 7 drehbar gelagert ist. Die Axialkräfte der Zylindereinrichtung 2 werden zum Gehäuse 6 übertragen. Die Lagereinrichtung 7 ist vorliegend radial zwischen von den Kolbenelementen 3 und der Zylindereinrichtung 2 begrenzten Kolbenräumen 8 auf günstige Art und Weise angeordnet.

    [0031] Der Drehmoment führende Bereich 4 ist vorliegend als ein Kegelrad ausgeführt, das mit einem weiteren Kegelrad 9 kämmt und um eine Schwenkachse 10 aus der in Fig. 1 dargestellten Nulllage in eine erste in Fig. 2, die die Axialkolbenmaschine 1 aus einer in Fig. 1 durch den Pfeil II näher gekennzeichneten Ansicht darstellt, gezeigte Schwenklage verschwenkbar ist. In der Nulllage des Tellerrades 4 ist ein Hub der Kolbenelemente 3 in der Zylindereinrichtung 2 und ein Schluckvolumen der Axialkolbenmaschine 1 im Wesentlichen gleich Null. Ein Schwenkwinkel zwischen der Drehachse 5 der Zylindereinrichtung 2 und einer Drehachse 11 des drehmomentführenden Bereiches 4 entspricht in dem in Fig. 2 dargestellten Betriebszustand der Axialkolbenmaschine 1 im Wesentlichen etwa + 45 Grad.

    [0032] Darüber hinaus ist der Drehmoment führende Bereich 4 um die Schwenkachse 10 aus der in Fig. 1 dargestellten Nulllage in eine zweite in der Zeichnung nicht gezeigte Schwenklage um einen Schwenkwinkel von -45 Grad verschwenkbar.

    [0033] Des Weiteren ist der Drehmoment führende Bereich bzw. das Kegelrad 4 über eine Axial- und Radialkräfte aufnehmende Lagereinrichtung 12 in einem um die Schwenkachse 10 schwenkbaren Käfig 13 drehbar gelagert, wobei die Lagereinrichtung 12 vorliegend ein Kegelrollenlager 14 und ein Zylinderrollenlager 15 umfasst.

    [0034] In der in Fig. 1 näher dargestellten Nulllage des Drehmoment führenden Bereiches 4 und des Käfigs 13 sind die Drehachse 5 der Zylindereinrichtung 2 und die Drehachse 11 des Drehmoment führenden Bereiches 4 in Deckung bzw. verlaufen in gleicher Richtung. Bei drehendem Tellerrad 4 und damit verbundener Kolbenschuhe 16, in deren Bereich die Kolbenelemente 3 mit dem Tellerrad 4 verbunden und schwenkbar gelagert sind, wird die Zylindereinrichtung 2 über ein wellenartiges Element 17 bzw. ein Synchrongelenk mitgenommen, über das der Drehmoment führende Bereich 4 und die Zylindereinrichtung 2 zur Drehzahlsynchronisierung gelenkig miteinander wirkverbunden sind.

    [0035] Das wellenartige Element 17 bzw. das Synchrongelenk, das zur Drehzahlsynchronisierung zwischen dem Tellerrad 4 mit den Kolbenschuhen 16 und der Zylindereinrichtung 2 vorgesehen ist, hilft im Bereich zwischen der gehäuseseitig festgelegten Ventilplatte 18 und der Zylindereinrichtung 2 auftretende Reibkräfte abzustützen und die Kolbenelemente 3 in der Zylindereinrichtung 2 im Wesentlichen querkraftfrei zu bewegen. Das bedeutet, dass über das wellenartige Element 17 vorliegend lediglich eine zwischen der Zylindereinrichtung 2 und einer gehäuseseitig festgelegten Ventilplatte 18 im Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 wirkende Reibkraft überwunden wird, an der die Zylindereinrichtung 2 mit einer den Drehmoment führenden Bereich 4 abgewandten Seite 19 an der gehäuseseitig festgelegten Ventilplatte 18 anliegt, in deren Bereich gehäuseseitige Hydraulikkanäle 20 in nierenförmigen Bereichen 21 münden.

    [0036] Die Ventilplatte 18 ist drehfest zum Gehäuse 6 wirkverbunden.

    [0037] Die Ventilplatte 18 ist vorliegend als Gleit- und Dichtfläche vorgesehen, wobei der Ölfluss zwischen dem Gehäuse 6 und der Zylindereinrichtung 2 über die beiden zumindest bereichsweise nierenförmig ausgeführten ventilplattenseitigen Bereiche 21 und die Hydraulikkanäle 20 erfolgt. In dem vorliegend stehend ausgeführten Gehäuse 6 sind die Hydraulikkanäle 26 und 27 hinsichtlich eines geringen Druckverlustes optimal ausführbar. Die ventilplattenseitigen Hydraulikkanäle 20 stehen in Abhängigkeit der Drehbewegung der Zylindereinrichtung 2 jeweils mit den von den Kolbenelementen 3 und der Zylindereinrichtung 2 begrenzten Kolbenräumen 8 wechselweise in Wirkverbindung, um beispielsweise einen hydraulisch betätigbaren Baggerarm in gewünschtem Umfang mit Hydraulikdruck zu versorgen.

    [0038] Wird das Tellerrad 4 ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Nulllage in Richtung der ersten in Fig. 2 gezeigten maximalen Schwenkstellung um die Schwenkachse 2 herum verschwenkt, vergrößert sich ein Hub der Kolbenelemente 3 in der Zylindereinrichtung 2 bis hin zu einem maximalen Hubwert, der äquivalent zu einem maximalen Schluckvolumen der Axialkolbenmaschine 1 ist. In der in Fig. 2 gezeigten ausgeschwenkten Stellung des Käfigs 13 und auch des Tellerades 4 schließen die Drehachse 5 der Zylindereinrichtung 2 und die Drehachse 12 des Drehmoment führenden Bereiches 4 bzw. des Tellerrades einen Winkel von 45 Grad ein. Bei drehendem Tellerrad 4 und der damit verbundenen Kolbenschuhe 16 wird die Zylindertrommel 2 durch das wellenartige Element 17 mitgenommen und die Kolbenelemente 3 führen über der Drehbewegung ihren maximalen Hub aus.

    [0039] Die Schwenkachse 10 des Tellerrades 4 und auch des Käfigs 13 steht senkrecht zur Drehachse 5 der Zylindereinrichtung 2. In der Darstellung gemäß Fig. 1 entspricht die Schwenkachse 10 des Tellerades 4 gleichzeitig einer Drehachse des weiteren Tellerades 9 bzw. einer damit drehfest verbundenen Welle 22, die mit einem nicht näher dargestellten mechanischen Getriebe über ein Stirnrad 23 verbunden ist und die vorliegend in einem Hauptgehäuse 24 über eine ebenfalls Axial- und Radialkräfte aufnehmende Lagereinrichtung 25 drehbar gelagert ist.

    [0040] Das bedeutet, dass im Pumpenbetrieb der Axialkolbenmaschine 1 über die Welle 22 mechanische Leistung bzw. Drehmoment auf das Tellerrad 4 geführt wird und in einem motorischen Betrieb der Axialkolbenmaschine über die Welle 22 mechanische Leistung entnommen wird.

    [0041] Dadurch, dass der Käfig 13 um die Schwenkachse 10 verschwenkbar ausgeführt ist und die Drehachse der Welle 22, mit der das weitere Tellerrad 9 drehfest verbunden ist, der Schwenkachse 10 entspricht, ist der Antrieb des Tellerades 4 durch das weitere Tellerrad 9 ohne Beeinträchtigung der Kraftübertragung über die Zähne des Tellerrades 4 und des weiteren Tellerrades 9 auch beim Verschwenken des Käfigs 13 durchführbar.

    [0042] In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht auch die Möglichkeit, anstatt des Stirnrades 23 eine andere geeignete Wellenverbindung, wie eine Flanschverbindung oder dergleichen, vorzusehen, um ein am Tellerrand 4 anliegendes Drehmoment in das mechanische Getriebe einzuleiten oder vom mechanischen Getriebe auf das Tellerrad 4 zu übertragen.

    [0043] Die Umfangskraft im Zahneingriff der beiden Kegelräder 4 und 9 ist durch die Verstelleinrichtung des Käfigs 13 abzustützen. Außer dieser Umfangskraft muss die Verstelleinrichtung auch die nicht zu 100 % ausgeglichenen Kolbenkräfte abstützen.

    Bezugszeichen



    [0044] 
    1
    Axialkolbenmaschine
    2
    Zylindereinrichtung
    3
    Kolbenelement
    4
    Drehmoment führender Bereich, Kegelrad
    5
    Drehachse der Zylindereinrichtung
    6
    Gehäuse
    7
    Lagereinrichtung
    8
    Kolbenraum
    9
    weiteres Kegelrad
    10
    Schwenkachse des Drehmoment führenden Bereiches
    11
    Drehachse des Drehmoment führenden Bereiches
    12
    Lagereinrichtung des Drehmoment führenden Bereiches
    13
    Käfig
    14
    Kegelrollenlager
    15
    Zylinderrollenlager
    16
    Kolbenschuh
    17
    wellenartiges Element, Synchrongelenk
    18
    Ventilplatte
    19
    Seite der Zylindereinrichtung
    20
    Hydraulikkanal
    21
    nierenförmiger Bereich
    22
    Welle
    23
    Stirnrad
    24
    Hauptgehäuse
    25
    Lagereinrichtung
    26
    nierenförmiger Bereich gehäuseseitig
    27
    Hydraulikkanal gehäuseseitig



    Ansprüche

    1. Axialkolbenmaschine (1) in Schrägachsenbauweise mit mehreren in einer drehbaren Zylindereinrichtung (2) längsbeweglich geführten Kolbenelementen (3) und mit einem mit den Kolbenelementen (3) wirkverbundenen und Drehmoment führenden Bereich (4), wobei der Drehmoment führende Bereich (4) um eine Schwenkachse (10) verschwenkbar ausgeführt ist und ein Schluckvolumen der Axialkolbenmaschine (1) in Abhängigkeit der Schwenkbewegung des Drehmoment führenden Bereiches (4) variiert und die Zylindereinrichtung (2) in einem Gehäuse (6) über eine Axial- und Radialkräfte aufnehmende erste Lagereinrichtung (7) drehbar gelagert ist, wobei die Axialkräfte der Zylindereinrichtung (2) vom Gehäuse (6) aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Axial- und Radialkräfte aufnehmende zweite Lagereinrichtung (12) des Drehmoment führenden Bereiches (4) ein Kegelrollenlager (14) und ein Zylinderrollenlager (15) umfasst, wobei das Kegelrollenlager (14) und das Zylinderrollenlager (15) entlang einer Drehachse (11) des Drehmoment führenden Bereiches (4) beginnend an einem Schnittpunkt der Drehachse (11) mit der Schwenkachse (10) des Drehmoment führenden Bereiphs (4) in der Reihenfolge Kegelrollenlager (14), Zylinderrollenlager (15) angeordnet sind und lediglich begrenzte Bereiche mit Schmier- und Kühlfluid mittels einer Zwangsschmierung versorgt sind, wodurch rotierende Bauteile nicht komplett im Ölbad angeordnet sind.
     
    2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmoment führende Bereich (4) ein Kegelrad ist, das mit einem weiteren Kegelrad (9) in Eingriff bringbar ist.
     
    3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmoment führende Bereich (4) über eine Axial- und Radialkräfte aufnehmende zweite Lagereinrichtung (12) in einem um die Schwenkachse (10) schwenkbaren Käfig (13) drehbar gelagert ist.
     
    4. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (10) des Drehmoment führenden Bereiches (4) senkrecht zu einer Drehachse (5) der Zylindereinrichtung (2) angeordnet ist.
     
    5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse (11) des Drehmoment führenden Bereiches (4) bei einem Schluckvolumen der Axialkolbenmaschine (1) gleich Null in Deckung mit der Drehachse (5) der Zylindereinrichtung (2) ist.
     
    6. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ventilplattenseitige Kanäle (20) in Abhängigkeit der Drehbewegung der Zylindereinrichtung (2) jeweils mit von den Kolbenelementen (3) und der Zylindereinrichtung (2) begrenzten Kolbenräumen (8) in Wirkverbindung bringbar sind.
     
    7. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmoment führende Bereich (4) über Kolbenschuhe (16) mit dem Kolbenelementen (3) verbunden ist, wobei die Kolbenelemente (3) in den Kolbenschuhen (16) schwenkbar gelagert sind.
     
    8. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmoment führende Bereich (4) und die Zylindereinrichtung (2) zur Drehzahlsynchronisierung über ein wellenartiges Element (17) gelenkig miteinander wirkverbunden sind.
     
    9. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindereinrichtung (2) mit einer dem Drehmoment führenden Bereich (4) abgewandten Seite an einer gehäuseseitig festgelegten Ventilplatte (18) anliegt, in deren Bereich die Hydraulikkanäle (20) jeweils in vorzugsweise nierenförmige Bereiche (21) münden.
     


    Claims

    1. Axial piston machine (1) of oblique axis construction, having multiple piston elements (3) which are guided in longitudinally movable fashion in a rotatable cylinder device (2) and having a torque-conducting region (4) which is operatively connected to the piston elements (3), wherein the torque-conducting region (4) is designed to be pivotable about a pivot axis (10) and varies a swept volume of the axial piston machine (1) in a manner dependent on the pivoting movement of the torque-conducting region (4), and the cylinder device (2) is mounted rotatably in a housing (6) by means of a first bearing device (7) which absorbs axial and radial forces, wherein the axial forces of the cylinder device (2) are absorbed by the housing (6), characterized in that a second bearing device (12), which absorbs axial and radial forces, of the torque-conducting region (4) comprises a tapered-roller bearing (14) and a cylindrical-roller bearing (15), wherein the tapered-roller bearing (14) and the cylindrical-roller bearing (15) are arranged along an axis of rotation (11) of the torque-conducting region (4), starting at a point of intersection of the axis of rotation (11) with the pivot axis (10) of the torque-conducting region (4), in the sequence tapered-roller bearing (14) then cylindrical-roller bearing (15), and only restricted regions are supplied with lubricating and cooling fluid by forced lubrication, whereby rotating components are not arranged completely in the oil bath.
     
    2. Axial piston machine according to Claim 1, characterized in that the torque-conducting region (4) is a bevel gear which can be placed in engagement with a further bevel gear (9).
     
    3. Axial piston machine according to Claim 1 or 2, characterized in that the torque-conducting region (4) is, by means of a second bearing device (12), which absorbs axial and radial forces, mounted rotatably in a cage (13) which is pivotable about the pivot axis (10).
     
    4. Axial piston machine according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the pivot axis (10) of the torque-conducting region (4) is arranged perpendicular to an axis of rotation (5) of the cylinder device (2).
     
    5. Axial piston machine according to Claim 4, characterized in that an axis of rotation (11) of the torque-conducting region (4) coincides with the axis of rotation (5) of the cylinder device (2) when a swept volume of the axial piston machine (1) is equal to zero.
     
    6. Axial piston machine according to one of Claims 1 to 5, characterized in that ducts (20) in a valve plate can be operatively connected, in a manner dependent on the rotational movement of the cylinder device (2), in each case to piston chambers (8) that are delimited by the piston elements (3) and the cylinder device (2).
     
    7. Axial piston machine according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the torque-conducting region (4) is connected to the piston elements (3) by means of piston shoes (16), wherein the piston elements (3) are mounted pivotably in the piston shoes (16).
     
    8. Axial piston machine according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the torque-conducting region (4) and the cylinder device (2) are, for rotational speed synchronization, articulatedly operatively connected to one another by means of a shaft-like element (17).
     
    9. Axial piston machine according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the cylinder device (2) bears, by way of a side facing away from the torque-conducting region (4), against a valve plate (18) which is fixed to the housing and in the region of which the hydraulic ducts (20) issue in each case into preferably kidney-shaped regions (21).
     


    Revendications

    1. Machine à pistons axiaux (1) du type à axe oblique comprenant plusieurs éléments de piston (3) guidés de manière déplaçable longitudinalement dans un système de cylindres rotatif (2) et une région (4) en liaison fonctionnelle avec les éléments de piston (3) et guidant le couple, la région (4) guidant le couple étant réalisée de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe de pivotement (10) et un volume d'absorption de la machine à pistons axiaux (1) variant en fonction du mouvement de pivotement de la région (4) guidant le couple et le système de cylindres (2) étant monté à rotation dans un boîtier (6) par le biais d'un premier système de paliers (7) recevant des forces axiales et radiales, les forces axiales du système de cylindres (2) étant reçues par le boîtier (6), caractérisée en ce qu'un deuxième système de paliers (12) recevant des forces axiales et radiales de la région (4) guidant le couple comprend un palier à rouleaux coniques (14) et un palier à rouleaux cylindriques (15), le palier à rouleaux coniques (14) et le palier à rouleaux cylindriques (15) étant disposés le long d'un axe de rotation (11) de la région (4) guidant le couple en commençant au niveau d'un point d'intersection de l'axe de rotation (11) avec l'axe de pivotement (10) de la région (4) guidant le couple dans l'ordre de succession palier à rouleaux coniques (14), palier à rouleaux cylindriques (15), et seulement des régions limitées étant alimentées en fluide de lubrification et de refroidissement au moyen d'une lubrification forcée, de sorte que des composants rotatifs ne soient pas complètement disposés dans un bain d'huile.
     
    2. Machine à pistons axiaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que la région (4) guidant le couple est un pignon conique qui peut être amené en prise avec un pignon conique supplémentaire (9).
     
    3. Machine à pistons axiaux selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la région (4) guidant le couple est montée à rotation par le biais d'un deuxième système de paliers (12) recevant des forces axiales et radiales dans une cage (13) pouvant pivoter autour de l'axe de pivotement (10).
     
    4. Machine à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'axe de pivotement (10) de la région (4) guidant le couple est disposé perpendiculairement à un axe de rotation (5) du système de cylindres (2).
     
    5. Machine à pistons axiaux selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un axe de rotation (11) de la région (4) guidant le couple, lorsque le volume d'absorption de la machine à pistons axiaux (1) est nul, est en coïncidence avec l'axe de rotation (5) du système de cylindres (2).
     
    6. Machine à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que des canaux (20) du côté de la platine de soupape peuvent être amenés en liaison fonctionnelle, en fonction du mouvement de rotation du système de cylindres (2), à chaque fois avec des espaces de piston (8) limités par les éléments de piston (3) et le système de cylindres (2).
     
    7. Machine à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la région (4) guidant le couple est connectée aux éléments de piston (3) par le biais de sabots de piston (16), les éléments de piston (3) étant montés de manière pivotante dans les sabots de piston (16).
     
    8. Machine à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la région (4) guidant le couple et le système de cylindres (2) sont en liaison fonctionnelle de manière articulée l'un à l'autre par le biais d'un élément de type arbre (17) en vue de la synchronisation des vitesses de rotation.
     
    9. Machine à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que le système de cylindres (2) s'applique avec un côté opposé à la région (4) guidant le couple contre une platine de soupape (18) fixée du côté du boîtier, dans la région de laquelle les canaux hydrauliques (20) débouchent à chaque fois dans des régions (21) de préférence en forme de haricot.
     




    Zeichnung









    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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    In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente