Hydrostatische Axial-Kolbenmaschine mit schwenkbarer Schiefscheibe

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Axial- Kolbenmaschine (1) mit einer in einem Gehäuse umlaufenden, auf einem Teilkreis angeordnete Kolben (12) aufnehmenden Zylindertrommel (9) und mit einer Schiefscheibe (16), die um eine außermittig zum Teilkreis verlaufende Schwenkachse (21) in einem Lager gelagert ist, das durch wenigstens ein Auflager (23) mit in Richtung auf die Kolben (12) freier Lagerfläche (26) gebildet ist, wobei die Schiefscheibe (16) lose zwischen dem Auflager (23) und den Kolben (12) angeordnet und durch ein Stellglied (28) schwenkbar ist. Es ist der Zweck der Erfindung, die Axial-Kolbenmaschine so auszugestalten, daß bei Gewährleistung eines einfachen konstruktiven Aufbaus und einer einfachen Montage bzw. Demontage der Schiefscheibe (16) und des Stellgliedes (28) eine definierte Begrenzung der Verstellbewegung der Schiefscheibe (16) in Richtung auf Nullstellung bzw. minimale Fördermenge möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß das Stellglied (28) auf der der Schwenkachse (21) gegenüberliegenden Seite der Schiefscheibe (16) sowie auf deren den Kolben (12) abgewandten Seite angeordnet und in der Stimwand des Gehäuses (2) geführt ist und daß die Verstellbewegung der Schiefscheibe (16) in Richtung auf die Kolben (12) durch einen Anschlag (31) begrenzt ist, der auf der Seite der Schiefscheibe (16), bezogen auf deren Schwenkachse (21), angeordnet ist, auf der sich auch das Stellglied (28) befindet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Axial-Kolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Eine Axial-Kolbenmaschine dieser Bauart ist in der GB-PS 866 661 beschrieben und dargestellt. Bei der bekannten Bauart wird das Stellglied durch einen hydraulischen Stellkolben gebildet, der auf der den Kolben zugewandten Seite der Schiefscheibe angeordnet ist und bezüglich der Zylindertrommelachse zu der Seite versetzt an der Schiefscheibe angreift, zu der auch deren Schwenkachse gegenüber derZylindertrommelachseversetzt ist. Der Stellkolben befindet sich radial neben der Zylindertrommel und ist in einem Zylinder gelagert, der vom Gehäuse der Axial-Kolbenmaschine radial nach innen vorspringt. Die Schiefscheibe weist einenradial nach außen vorspringenden Ansatz auf, an dem der Stellkolben angreift.

[0003] Eine besondere Begrenzung für die Verstellbewegung der Schiefscheibe in Richtung Nullstellung oder minimale Fördermenge ist nicht vorgesehen.

[0004] Bei der bekannten Ausgestaltung ist zum einen eine radial große Bauweise und zum anderen eine schwierige Montage bzw. Demontage der Schiefscheibe und des Stellkölbens vorgegeben. Die große Bauweise ist dadurch bedingt, daß der Stellkolben radial neben der Zylindertrommel angeordnet ist. Die Montage bzw. Demontage ist deshalb schwierig, weil der den Stellkolben aufnehmende Zylinder konstruktiv bedingt um ein beträchtliches Maß in den freien Innenraum des Gehäuses hineinragt und somit nicht nur das Einsetzen bzw. Herausnehmen der Schiefscheibe in bzw. aus dem Gehäuse erschwert, sondern auch die Verbindungsstelle verdeckt, an der der Stellkolben mit der Schiefscheibe zwecks Beaufschlagung verbunden ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Ausgestaltung ist darin zu sehen, daß diese Verbindung erst nach dem Einsetzen der Schiefscheibe in das Gehäuse hergestellt werden muß, was angesichts der vorhandenen Anordnung und der beengten Raumverhältnisse schwierig ist.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axial- Kolbenmaschine der eingangs beschriebenen Bauart so auszugestalten, daß bei Gewährleistung eines einfachen konstruktiven Aufbaus und einer einfachen Montage bzw. Demontage der Schiefscheibe und des Stellgliedes eine definierte Begrenzung der Verstellbewegung der Schiefscheibe in Richtung auf Nullstellung bzw. minimale Fördermenge erreicht wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

[0006] Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist das Stellglied auf der den Kolben abgewandten Seite der Schiefscheibe angeordnet, wo es sich in einer Position befindet, die die Demontage bzw. Demontage der Schiefscheibe nicht behindert. Die Schiefscheibe kann aus- und eingebaut werden, ohne daß es einer Entfernung oder einer Verstellung des Stellgliedes bedarft. Eine Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus ist dadurch gegeben, daß das Stellglied in der erfindungsgemäßen Position erheblich leichter angeordnet werden kann als wie es bei der bekannten Ausgestaltung der Fall ist. Dies ist insbesondere hinsichtlich der Führungsflächen für das Stellglied von Bedeutung, die bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung quer anstatt längs zur vorgegebenen Gehäusewand verlaufen. Außerdem ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Verschwenkbewegung der Schiefscheibe in Richtung Nullstellung oder minimale Fördermenge durch einen Anschlag in einfacher Weise nicht nur eindeutig begrenzt, sondern die Schiefscheibe ist in der Anschlagstellung zwischen dem Stellglied und dem Anschlag auch fixiert.

[0007] Im Gegensatz zur bekannten Ausgestaltung führt die erfindungsgemäße Ausgestaltung zu einer raumsparenden Bauweise. In radialer Richtung brauchtdas Gehäuse nicht größer bemessen zu werden, als wie es zur Aufnahme der Zylindertrommel notwendig ist. Die axiale Vergrößerung des Gehäuses, die durch die erfindungsgemäße Lagerung des Stellgliedes in der Stirnwand des Gehäuses bedingt ist, ist unbedeutend.

[0008] Die in den Ansprüchen 2 und 3 enthaltenen Merkmale führen zu einfachen und praktischen Ausgestaltungen. Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 erleichtert die Montage bzw. Demontage, weil der Anschlag nach der Montage der Schiefscheibe in Arbeitsposition gebracht werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß verstellbare Anschläge verwirklicht werden können, z.B. dadurch, daß die Schraube oder ein drehbarer Nocken exzentrische Anschlagflächen aufweisen oder die Schraube einen konischen Anschlagabschnitt aufweist oder die Schraube schräg angeordnet ist, so daß eine gegenüber der Axial-Kolbenmaschine axiale Verstellung der Schraube möglich ist.

[0009] Die Ausbildung nach Anspruch 4 ermöglicht eine einfache Ausgestaltung der das Stellglied umfassenden Verstellvorrichtung und ist für solche Fälle gedacht, in denen nur zwei Fördermengeneinstellungen erwünscht sind. In einem solchen Fall bedarf es keiner Arretierungen des Verstellgliedes in seinen Zwischenstellungen.

[0010] Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 5 ist gewährleistet, daß die Schiefscheibe immer mit einem Drehmoment belastet wird, das gegen das Stellglied wirkt. Infolgedessen kann ein Stellglied eingesetzt werden, das nur einseitig wirksam ist, z.B. ein einseitig wirksamer hydraulischer Kolben. Es bedarf auch keiner mechanischen Verbindung im üblichen Sinne zwischen der Schiefscheibe und dem Stellglied, sondern letzteres braucht lediglich gegen die Oberfläche der Schiefscheibe zu drücken. Die Rückstellbewegung des Stellgliedes wird jeweils durch das vorbeschriebene Drehmoment erzwungen.

[0011] Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Axialkolbenmaschine im Längsschnitt;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.

[0012] Die in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnete Axialkolbenmaschine weist ein zweiteiliges, aus einem topfförmigen Gehäuseteil 2 und einem Gehäusedeckel 3 bestehendes Gehäuse auf, in dem eine sich längs der Mittelachse 4 erstreckende Antriebswelle 5 in Wälzlagern 6, 7 gelagert ist. Auf der Antriebswelle 5 ist auf einem mit 8 bezeichneten Vielkeilabschnitt eine Zylindertrommel 9 gelagert, die auf einem Teilkreis gleichmäßig verteilt eine Mehrzahl Zylinderbohrungen 11 aufweist, in denen Kolben 12 aufgenommen sind. Die Kolben 12 weisen Kugelköpfe 13 auf, die Gleitschuhe 14 hinterfassen, die an der Gleitfläche 15 einer Schiefscheibe 16 anliegen. Die Anlage an der Gleitfläche 15 wird durch eine Rückzugplatte 17 bewerkstelligt, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer kugelabschnittförmigen Ausnehmung auf einem kugelkopfförmigen Trägerstück 18 gelagert ist. Das Trägerstück 18 ist längs verschieblich auf der Antriebswelle 5 gelagert und wird mittels einer andeutungsweise dargestellten Druckfeder 19, die an der Zylindertrommel 9 abgestützt ist, in Richtung auf die Schiefscheibe 16 beaufschlagt.

[0013] Die Schiefscheibe 16 ist um eine Schwenkachse 21 in einem Schwenklager gelagert, das durch zwei längs der Schwenkachse 21 hintereinanderliegende, allgemein mit 22 bezeichnete Auflager gebildet wird, bestehend aus zwei Kugeln 23, die in sphärischen Ausnehmungen 24 im topfförmigen Gehäuseteil 2 und in sphärischen Ausnehmungen 25 in der Schiefscheibe 16 lagern. Die den Kolben zugewandten Flächen der Kugeln 23 und die sphärischen Flächen der Ausnehmungen 25 in der Schiefscheibe 16 bilden somit die gehäuseseitigen und schiefscheibenseitigen Lagerflächen 26, 27.

[0014] Die Verstellung der Schiefscheibe 16 erfolgt durch einen hydraulischen Kolben 28, der parallel zur Antriebswelle 5 im Flanschteil des topfförmigen Gehäuseteils 2 verschiebbar geführt und in Richtung des Pfeils 29 hydraulisch ausfahrbar ist. In der dargestellten Position befindet sich die Schiefscheibe 16 in ihrer Position maximalen Kolbenhubs. Durch ein Ausfahren des hydraulischen Kolbens 28 kann die Schiefscheibe 16 um die Schwenkachse 21 verstellt werden, bis sie gegen einen Anschlag 31 stößt, der durch eine Gewindeschraube gebildet ist, die seitlich in das Gehäuse 2 eingeschraubt ist. In der Anschlagstellung ist die Axialkolbenmaschine auf minimalen Kolbenhub eingestellt. Um die dargestellte Schiefstellung zu ermöglichen, ist die Schiefscheibe 16 auf ihrer den Auflagern 22 zugewandten Seite abgeschrägt. Diese Schrägfläche ist mit 32 bezeichnet.

[0015] Die Auflager 22 und der Kolben 28 stellen drei Abstützungspunkte dar (siehe Fig. 2), die eine Abstützungsebene E definieren, die in der in Fig. 1 dargestellten Position etwa rechtwinklig zur Antriebswelle 5 gerichtet ist. Die Kugeln 23 sind durch in sie und in das Gehäuseteil 2 einfassende Stifte 33 gegen Verdrehen um die Schwenkachse 21 gesichert. Die sphärischen Ausnehmungen 25 in der Schiefscheibe 16 sind in kugelförmigen Lagerschalen 34 eingearbeitet, die mit einem Kragen 35 an der den Auflagern 22 zugewandten Seite der Schiefscheibe 16 anliegen.

[0016] Die Auflager 22 sind durch Leitungen 36 mit dem ölführenden System der Axialkolbenmaschine 1 verbunden und somit ölgeschmiert.

[0017] Es ist der Zweck der Druckfeder 19, die Schiefscheibe 16 in Anlage an den Auflagern 22 zu halten. Der gleiche Zweck könnte in vorteilhafter Weise durch Druckfedern erreicht werden, die in den Zylinderbohrungen 11 angeordnet sein könnten und die Kolben 12 in Richtung auf die Schiefscheibe 16 beaufschlagen.

[0018] Im Betrieb wird die Zylindertrommel 9 durch die Antriebswelle 5 in Rotation versetzt. Dabei geraten die Zylinderbohrungen 11 wechselweise mit auf dem Umfang nierenförmigen Steueröffnungen 37 in einer Steuerplatte 38 in Verbindung, von denen eine mit einer Zuführungsleitung und die andere mit einer Abführungsleitung für das hydraulische Medium verbunden sind. Die Strömungsrichtung des hydraulischen Mediums ist für Pumpbetrieb mit dem Pfeil 39 und für Motorbetrieb mit dem Pfeil 40 gekennzeichnet. Die Abdichtung zwischen der Zylindertrommel 9 und der Steuerplatte 38 ist durch eine Druckfeder 41 gewährleistet, die sich an der Antriebswelle 5 abstützt und die Zylindertrommel 9 gegen die Steuerplatte 38 beaufschlagt. Dabei greift die Druckfeder 41 an einem Innenring 42 an. Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht auch darin, gleichzeitig auch die Schiefscheibe 16 mittelbar oder unmittelbar durch die Druckfeder 41 gegen die Auflager 22 zu beaufschlagen. Hierdurch käme die Druckfefer 19 in Fortfall. Die Druckfeder 41 kann dabei gegen das Trägerstück 18 wirken.

[0019] Die Schwenkachse 21 befindet sich in einem Abstand a von der Wirklinie der aus den Kräften der wirksamen Kolben 12 resultierenden Kolbenkraft 44. Die Schwenkachse 21 ist zur dem Kolben 28 abgewandten Seite hin zur resultierenden Kolbenkraft 44 versetzt. Der Abstand a beträgt etwa 16 mm. Die resultierende Kolbenkraft 44 wird von den sich auf der Druckseite 43 befindlichen Kolben 12 erzeugt. Aufgrund des Abstands a wird die Schiefscheibe 16 mit einem Drehmoment im Gegen-Uhrzeigersinn belastet. Hierdurch ist die Anlage der Schiefscheibe 16 am als Stellglied fungierenden Kolben 28 gewährleistet.

[0020] Es bedarf einer genauen Übereinstimmung des in Fig. 2 mit b bezeichneten Abstandes zwischen den Auflagern 22 und des gleichen Abstandes zwischen den Ausnehmungen 25 in der Schiefscheibe 16. Da eine genaue Übereinstimmung aus herstellungstechnischen Gründen nur mit einem sehr großen Aufwand erreicht werden kann, kann zur Vermeidung dieses Aufwandes ein Auflager 22 als ein sog. Loslager ausgebildet werden, was in Fig. 2 dargestellt ist. Die in Fig. 2 rechte Kugel 23 ist in einer bevorzugt runden Längsnut 45 aufgenommen, die sich zur linken Kugel 23 hin erstreckt. Die rechte Kugel 23 ist somit längs der Schwenkachse 21 beweglich gehalten, wodurch geringe Maßtoleranzen im Abstand b unschädlich sind.

[0021] Die Montage bzw. Demontage der Schiefscheibe ist sehr einfach, weil sie sowohl einzeln als auch schon auf der Antriebswelle 5 montiert von der offenen Seite her in das Gehäuseteil 2 eingesetzt und in entgegengesetzter Richtung auch wieder entnommen werden kann.

[0022] Eine bevorzugte Ausführungsform der Axialkolbenmaschine 1 besteht darin, ihr Schluckvolumen nur einstufig zu verstellen. D.h., die Möglichkeit der Einstellung auf minimales und maximales Schluckvolumen zu beschränken. Hierzu dient ein nicht dargestelltes Schaltventil, mit dem der Kolben 28 entweder in seine rechte Hubendstellung, in der die Schiefscheibe 16 am Anschlag 31 anliegt (minimales Schluckvolumen) oder in seine linke Hubendstellung zu verschieben, in der er an einer gehäuseseitigen Anschlagfläche 47 anliegt (maximales Schluckvolumen).

[0023] Zur hydraulischen Beaufschlagung des Kolbens 28 ist das mit 51 bezeichnete Flanschteil des Gehäuses 2 im Sinne eines allgemein mit 52 bezeichneten Zylinders ausgebildet, der eine Zylinderbohrung 53 und einen Arbeitsraum 54 aufweist. Der Arbeitsraum 54 steht durch eine Anschlußbohrung 55 mit einer nicht dargestellten hydraulischen Steuerleitung in Verbindung, die an die Anschlußbohrung 55 anschließbar ist.

Ansprüche

1. Hydrostatische Axial-Kolbenmaschine mit einer in einem Gehäuse angeordneten, auf einem Teilkreis angeordneten Kolben aufnehmenden und umlaufenden Zylindertrommel und mit einer Schiefscheibe, die um eine außermittig zum Teilkreis verlaufende Schwenkachse in einem Lager gelagert ist, das durch wenigstens ein Auflager mit in Richtung auf die Kolben freier Lagerfläche gebildet ist, wobei die Schiefscheibe lose zwischen dem Auflager und den Kolben angeordnet und durch ein Stellglied schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (28) auf der der Schwenkachse (21) gegenüberliegenden Seite der Schiefscheibe (16) sowie auf deren den Kolben (12) abgewandten Seite angeordnet und in der Stirnwand des Gehäuses (2) geführt ist und daß die Verstellbewegung der Schiefscheibe (16) in Richtung auf die Kolben (12) durch einen Anschlag (31) begrenzt ist, der auf der Seite der Schiefscheibe (16), bezogen auf deren Schwenkachse (21), angeordnet ist, auf der sich auch das Stellglied (28) befindet.

2. Axial-Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (31) durch einen vom Gehäuse (2) in den Bewegungsraum der Schiefscheibe (16) vorspringenden Nocken gebildet ist.

3. Axial-Kolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken von außen einsetzbar und bevorzugt durch eine Schraube gebildet ist.

4. Axial-Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiefscheibe (16) nur einstufig zwischen minimaler und maximaler Fördermengeneinstellung verstellbar ist.

5. Axial-Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (21) in einem Abstand (a) von der Wirklinie der resultierenden Kolbenkraft (44) zur dem Stellglied (28) abgewandten Seite versetzt angeordnet ist.

Zeichnung