[0001] Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an einer Axialkolbenmaschine entweder in
Schrägscheibenbauweise oder in Schrägachsenbauweise zur Verbesserung der Anlage der
Zylindertrommel an dem Steuerkörper.
[0002] Eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 ist beispielsweise aus der DE 196 45 580 C1 bekannt. Bei der aus dieser Druckschrift
hervorgehenden Axialkolbenmaschine ist eine in der Zylindertrommel zentrisch angeordnete
Spiralfeder vorgesehen, die sich über einen in die Zylindertrommel eingesetzten Ring
an der Zylindertrommel abstützt und über mehrere Stifte auf eine Rückzugkugel einwirkt.
Die Rückzugkugel übt über eine Rückzugplatte eine Niederhaltekraft auf die Gleitschuhe
aus, über welche sich die Kolben an der Schrägscheibe abstützen. Die Spiralfeder hat
daher zwei Funktionen: Zum einen werden die Gleitschuhe an der Schrägscheibe niedergehalten
und zum anderen wird die Zylindertrommel an der gegenüberliegenden Seite an einem
Steuerkörper in Anlage gehalten.
[0003] Insbesondere bei hohen Drehzahlen und niedrigem Betriebsdrücken der Axialkolbenmaschine
tritt jedoch das Problem auf, daß die von der Spiralfeder ausgeübte Andrückkraft zum
Andrücken des Zylinders gegen den Steuerkörper nicht ausreicht. Dieses Problem kann
nicht allein durch eine Erhöhung der Federkonstante der Spiralfeder behoben werden,
da dies gleichzeitig zu einer höheren Krafteinleitung in die Rückzugkugel und die
Rückzugplatte führen würde. Dem sind jedoch durch die zulässige Flächenpressung zwischen
den Stiften und der Rückzugkugel, zwischen der Rückzugkugel und der Rückzugplatte,
zwischen der Rückzugplatte und den Gleitschuhen sowie zwischen den Gleitschuhen und
der Schrägscheibe Grenzen gesetzt. Die maximal zulässige Gleitschuhniederhaltekraft
ist deshalb begrenzt.
[0004] Federandrücksysteme zum Andrücken der Gleitschuhe gegen die Schrägscheibe einerseits
und der Zylindertrommel gegen den Steuerkörper andererseits mit mehreren Federn sind
aus der DE-OS 21 30 514 und der DE-OS 19 45 434 zwar grundsätzlich bekannt, jedoch
zur Lösung des vorstehend genannten Problems nicht geeignet.
[0005] In der DE-OS 19 45 434 wird vorgeschlagen, die Krafteinleitung für die Gleitschuhniederhaltung
von der Krafteinleitung für die Andrückung der Zylindertrommel vollständig zu trennen.
Dazu sind in einem zentrischen Federaufnahmeraum der Zylindertrommel zwei getrennte
Federsysteme eingebaut. Eine erste Feder stützt sich an einem Lager ab und leitet
die Gleitschuhniederhaltekraft über ein komplexes System aus Hülsen, Ringen und Stiften
in die Rückzugkugel und somit in die Rückzugplatte ein. Eine davon getrennte zweite
Feder leitet ebenfalls über ein komplexes System aus Hülsen und Ringen eine Andrückkraft
in die Zylindertrommel ein. Zwar können die Federkonstanten für die beiden Federn
unterschiedlich gewählt werden, jedoch ist dieses System baulich sehr aufwendig. Da
sowohl für die Gleitschuhniederhaltung als auch die Andrückung der Zylindertrommel
nur jeweils eine einzige Spiralfeder verwendet wird, werden die Andrückkräfte durch
eine lineare Federkennlinie erzeugt. Dies ist jedoch für die Andrückung der Zylindertrommel
nicht befriedigend, da bei einem Abheben der Zylindertrommel von dem Steuerkörper
die entgegenwirkende Kraft mit zunehmender Abhebung nur linear anwächst und dadurch
der Abhebung der Zylindertrommel nicht ausreichend entgegengewirkt werden kann. Da
ein Endanschlag für das Abheben der Zylindertrommel nicht vorgesehen ist, ist dem
Abheben der Zylindertrommel im Prinzip keine Grenze gesetzt.
[0006] In der DE-OS 21 30 514 wird vorgeschlagen, neben der üblichen, zwischen der Zylindertrommel
und den mit der Rückzugkugel verbundenen Stiften eingespannten ersten Feder eine sich
an einem Lager abstützende zweite Feder vorzusehen, die die auf die Rückzugkugel und
somit auf die Gleitschuhe ausgeübte Niederhaltekraft erhöht, ohne die Andrückkraft
der Zylindertrommel gegen den Steuerkörper zu beeinflussen. Dadurch entsteht ein Niederhaltesystem,
bei welchem die auf die Zylindertrommel gegen den Steuerkörper ausgeübte Andrückkraft
noch geringer ist, als die ohnehin schon begrenzte Andrückkraft der Gleitschuhe. Da
die Federkennlinien der verwendeten Federn linear sind, wächst die auf die Zylindertrommel
ausgeübte Andrückkraft auch hier nur linear mit dem Abhebeweg.
[0007] Eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 ist beispielsweise aus der DE 196 53 165 C1 bekannt. Bei Axialkolbenmaschine in
Schrägachsenbauweise ist es üblich die Zylindertrommel durch eine Spiralfeder anzudrücken,
die in einem in die Zylindertrommel eingesetzten Mittelzapfen integriert ist. Hierbei
tritt grundsätzlich ebenfalls das vorstehend beschriebene Problem auf, nämlich daß
die auf die Zylindertrommel ausgeübte Andrückkraft nur linear mit dem Abhebeweg der
Zylindertrommel von dem Steuerkörper anwächst, was sich in der Praxis als ungenügend
erwiesen hat. Ferner ist kein Anschlag vorgesehen, der den Abhebeweg der Zylindertrommel
begrenzt.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine zu schaffen bei
welcher die Andrückung der Zylindertrommel gegen den Steuerkörper verbessert ist.
[0009] Die Aufgabe wird bei einer Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und bei einer Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 6 jeweils in Verbindung mit den gattungsbildenden
Merkmalen gelöst.
[0010] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, auf die Zylindertrommel neben der bislang
üblichen ersten Feder eine zweite Feder mit einer progressiven Federkennlinie einwirken
zu lassen, so daß die auf die Zylindertrommel in Richtung auf den Steuerkörper ausgeübt
Federkraft mit der Verschiebung der Zylindertrommel gegen den Steuerkörper überproportional
zunimmt. Beim Auftreten von Druckspitzen wird bei der erfindungsgemäßen Ausbildung
ein nur geringfügiges Abheben der Zylindertrommel von dem Steuerkörper, das aufgrund
des sich einstellenden Leckspalts zu einem Abbau der Druckspitzen führt, in geringem
Umfang toleriert. Hebt die Zylindertrommel jedoch weiter von dem Steuerkörper ab,
so daß bei dem Zurückprallen der Zylindertrommel auf den Steuerkörper die Gefahr einer
Schädigung der Kontaktfläche zwischen der Zylindertrommel und dem Steuerkörper besteht,
erhöht sich jedoch überproportional die auf die Zylindertrommel ausgeübte Gegenkraft,
so daß einem weiteren Abheben der Zylindertrommel von dem Steuerkörper entgegengewirkt
wird. Da diese zweite Feder nur die Andrückung der Zylindertrommel gegen den Steuerkörper,
nicht jedoch die Andrückung der Gleitschuhe gegen die Schrägscheibe, beeinflußt, wird
die zulässige Flächenpressung an den der Gleitschuhniederhaltung dienenden Bauteilen,
insbesondere an der Rückzugkugel, der Rückzugplatte und den Gleitschuhen, nicht überschritten.
[0011] Die Ansprüche 2 bis 5 und 7 bis 12 betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
[0012] Entsprechend den Ansprüchen 2 und 7 kann es sich bei der zweiten Feder um eine Tellerfeder
handeln, die entsprechend Anspruch 3 und 8 in ihrer flachgedrückten Blockstellung
einen Anschlag zur Begrenzung der axialen Verschiebung der Zylindertrommel gegenüber
dem Steuerkörper bilden kann. Die Tellerfeder kann entsprechend Anspruch 4 bei einer
Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise zwischen einem Vorsprung der Welle und
einem Vorsprung der Zylindertrommel eingespannt sein. Bei einer Axialkolbenmaschine
in Schrägachsenbauweise kann die zweite Feder entsprechend Anspruch 9 zwischen der
Stirnfläche des Mittelzapfens und dem Boden einer Zentralbohrung der Zylindertrommel
bzw. einem in die Zentralbohrung eingesetzten Bodenkörper integriert sein.
[0013] Wenn die Blockstellung der Tellerfeder für den Anschlag der Zylindertrommel nicht
ausreicht, kann ein zusätzlicher Anschlag bei einer Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise
entsprechend Anspruch 5 dadurch geschaffen werden, daß der Vorsprung der Welle mit
dem Vorsprung der Zylindertrommel radial überlappt und so einen Festanschlag bildet.
In ähnlicher Weise kann bei einer Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise entsprechend
Anspruch 10 der Festanschlag zwischen dem Mittelzapfen und dem Boden bzw. dem Bodenkörper
der Zentralbohrung gebildet sein.
[0014] Entsprechend Anspruch 11 kann sich die im wesentlichen lineare Federkennlinie der
ersten Feder mit der progressiven Federkennlinie der zweiten Feder zu einer resultierenden
Federkennlinie überlagern, die im Bereich einer geringen Verschiebung der Zylindertrommel
gegenüber dem Steuerkörper eine im wesentlichen lineare Charakteristik und im Bereich
einer größeren Verschiebung der Zylindertrommel gegenüber dem Steuerkörper eine progressive
Charakteristik hat. Einem nur geringfügigen Abheben der Zylindertrommel von dem Steuerkörper
wird dabei mit einer vergleichsweise geringeren und linear wachsenden Gegenkraft begegnet,
während einem nicht mehr tolerierbaren größeren Abheben der Zylindertrommel von dem
Steuerkörper eine überproportional an steigende Gegenkraft entgegengesetzt wird. Die
resultierende Federkennlinie hat vorzugsweise eine Asymptote an einer vorgegebenen
maximalen Verschiebung der Zylindertrommel entsprechend Anspruch 12 aufweisen. Diese
Asymptote ergibt sich bei Verwendung einer Tellerfeder bei Annähern an die flachgedrückte
Blockstellung.
[0015] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise gemäß dem Stand
der Technik;
- Fig. 2
- eine auszugsweise Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine;
- Fig. 3
- eine vergrößerte Darstellung im Bereich III in Fig. 2 entsprechend einem gegenüber
Fig. 2 etwas abgewandelten Ausführungsbeispiel;
- Fig. 4
- einen Schnitt durch eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise gemäß dem Stand
der Technik;
- Fig. 5
- einen Ausschnitt aus Fig. 4 im Bereich X mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung;
und
- Fig. 6
- ein Diagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Federkennlinie.
[0016] Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch eine in Schrägscheibenbauweise ausgebildete
Axialkolbenmaschine 1 gemäß dem Stand der Technik. Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen
Weiterbildung werden nachfolgend die wesentlichen Elemente dieser bekannten Axialkolbenmaschine
1 kurz beschrieben.
[0017] In einem Gehäuse 2 ist eine Welle 3 an zwei Wälzlagern 4 und 5 drehbar gelagert.
Über eine Keil/Nut-Verbindung 6 ist eine Zylindertrommel 7 mit der Welle 3 drehtest
aber axial verschiebbar verbunden. In der Zylindertrommel 7 sind mehrere als Zylinderbohrungen
ausgebildete Zylinder 8 vorgesehen, in welchen Kolben 9 axial verschiebbar sind. Die
Kolben 9 stützen sich über Gleitschuhe 10 an einer Schrägscheibe 11 ab. Die Zylinder
8 sind über Verbindungsöffnungen 12 mit Steueröffnungen 13 und 14 eines im Ausführungsbeispiel
scheibenförmig ausgebildeten Steuerkörpers 15 verbunden. Der Steuerkörper 15 dient
mit seinen Steueröffnungen 13 und 14 zum zyklischen Verbinden der Zylinder 8 mit nicht
dargestellten Druckleitungen und ist über einen Zapfen 16 an einem mit dem Gehäuse
2 verbundenen Anschlußblock 17 verdrehungsgesichert. Die Welle 3 ist gegenüber dem
Gehäuse 2 über eine Dichtung 18 abgedichtet.
[0018] Um bei dem Saughub der Kolben 9 die Gleitschuhe 10 in Anlage an der Schrägscheibe
11 zu halten, sind die Gleitschuhe 10 von einer Rückzugplatte 19 umfaßt, die sich
an einer Rückzugkugel 20 abstützt. Eine als Spiralfeder ausgebildete erste (beim Stand
der Technik einzige) Feder 21 ist in einem zentrischen Hohlraum 22 zwischen der Welle
3 und der Zylindertrommel 7 angeordnet und zwischen der Zylindertrommel 7 einerseits
und der aus der Rückzugplatte 19 und der Rückzugkugel 20 bestehenden Rückzugeinrichtung
19, 21 andererseits eingespannt. Dazu ist in die Zylindertrommel 7 ein Seegerring
23 eingesetzt, an welchem sich ein erstes Ende 24 der ersten Feder 21 abstützt. Ein
zweites Ende 25 der ersten Feder 21 stützt sich über einen Ring 26 an mehreren umfänglich
verteilt angeordneten Stiften 27 ab, die an der Rückzugkugel 20 anliegen.
[0019] Durch die erste Feder 21 wird einerseits eine Anlagekraft über den Ring 26, die Stifte
27, die Rückzugkugel 20 und die Rückzugplatte 19 auf die Gleitschuhe 10 ausgeübt,
so daß die Gleitschuhe 10 an der Schrägscheibe 11 in Anlage gehalten werden. Andererseits
wird auf die Zylindertrommel 7 eine in entgegengesetzter Richtung gerichtete Gegenkraft
ausgeübt, die die Zylindertrommel 7 an dem Steuerkörper 15 in Anlage hält.
[0020] Wie bereits beschrieben, ist bei dieser Konfiguration nachteilig, daß die Anlagekraft,
mit welcher die Zylindertrommel 7 an dem Steuerkörper 15 in Anlage gehalten wird,
von der Anlagekraft unmittelbar abhängig ist, mit welcher die Gleitschuhe 10 an der
Schrägscheibe 11 in Anlage gehalten werden. Bedingt durch die maximal zulässige Flächenpressung
zwischen den Bauteilen Ring 26, Stifte 27, Rückzugkugel 20, Rückzugplatte 19 und Gleitschuhe
10 ist die maximal auf diese Bauteile ausübbare Kraft begrenzt. Dadurch ergibt sich
eine Begrenzung der Andrückkraft, mit welcher die Zylindertrommel 7 an dem Steuerkörper
15 in Anlage gehalten wird. Diese Andrückkraft ist für viele Anwendungen ungenügend.
[0021] Ferner ist nachteilig, daß aufgrund der linearen Federkennlinie der einzigen, als
Spiralfeder ausgebildeten Feder 21 die auf die Zylindertrommel 7 ausgeübte Anpreßkraft
linear von der axialen Verschiebung der Zylindertrommel 7 gegen den Steuerkörper 15
abhängt. Dies ist nachteilig, da in der Praxis zwar geringfügige Abhebungen der Zylindertrommel
7 von dem Steuerkörper 15 zum Ausgleich von Druckspitzen toleriert werden können,
jedoch größere Abhebungen, die zu einer Schädigung der Zylindertrommel 7 oder des
Steuerkörpers 15 führen können, verhindert werden müssen. Dies ist jedoch mit einer
linearen Federkennlinie nur begrenzt möglich.
[0022] Weiterhin ist nachteilig, daß die maximal mögliche Verschiebung der Zylindertrommel
7 gegenüber dem Steuerkörper 15 in keinster Weise begrenzt ist.
[0023] Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen weitergebildeten
Axialkolbenmaschine als auszugsweise Schnittdarstellung im Bereich des Steuerkörpers
15. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen,
so daß sich insoweit eine wiederholende Beschreibung erübrigt.
[0024] Die erfindungsgemäße Besonderheit liegt darin, daß neben der bereits beschriebenen
ersten Feder 21 eine auf die Zylindertrommel 7 zusätzlich einwirkende zweite Feder
30 vorgesehen ist, die zwischen einem Vorsprung 31 der Welle 3 und einem Vorsprung
32 der Zylindertrommel 7 eingespannt ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Vorsprung
31 der Welle 3 an einem auf die Welle 3 aufgesetzten, im Ausführungsbeispiel stufenförmig
ausgebildeten Ring 33 ausgebildet. Dagegen ist der Vorsprung 32 der Zylindertrommel
7 durch einen in eine Nut der Zylindertrommel 7 eingesetzten Seegerring 34 gebildet.
Die zweite Feder 30 ist im Ausführungsbeispiel als ringförmige Tellerfeder ausgebildet,
die in Richtung auf den Steuerkörper 15 konkav gekrümmt ist. Die als Tellerfeder ausgebildete
zweite Feder 30 erlaubt bis zu ihrer flachgedrückten Blockstellung ausgehend von der
in Fig. 2 dargestellten Grundstellung eine maximale axiale Verschiebung der Zylindertrommel
7 gegenüber dem Steuerkörper 15, die in Fig. 2 mit a gekennzeichnet ist.
[0025] Wesentlich ist, daß die zweite Feder 30 eine progressive Federkennlinie derart hat,
daß die von der zweiten Feder 30 auf die Zylindertrommel 7 in Richtung auf den Steuerkörper
15 ausgeübte Federkraft mit dem Federweg, die die zweite Feder 30 bei einer Verschiebung
der Zylindertrommel 7 gegen den Steuerkörper 15 erfährt, überproportional zunimmt.
Dadurch wird gewährleistet, daß bei einem nur geringen Abheben der Zylindertrommel
7 von dem Steuerkörper 15 auf die Zylindertrommel 7 zunächst eine noch vergleichsweise
geringe Rückstellkraft ausgeübt wird. Dabei wird ein sich ausbildender sehr schmaler
Leckspalt zwischen der Zylindertrommel 7 und dem Steuerkörper 15 toleriert, so daß
sich in den Zylindern 8 aufbauende Druckspitzen über diesen Leckspalt zu dem die Zylindertrommel
7 umgebenden Leckraum 35 entweichen können. Dies führt zu einem raschen Abbau der
unerwünschten Druckspitzen. Durch die überproportionale Federkennlinie der als Tellerfeder
ausgebildeten zweiten Feder 30 wird einer weiter zunehmenden axialen Verschiebung
des Zylinderblocks 7 jedoch mit einer überproportional zunehmenden Rückstellkraft
entgegengewirkt. Große Verschiebungen der Zylindertrommel 7 gegenüber dem Steuerkörper
15 sind zu verhindern, da bei einem Zurückprallen der Zylindertrommel 7 auf den Steuerkörper
15 die Oberfläche des Steuerkörpers 15 oder die Oberfläche der Zylindertrommel 7 geschädigt
werden können. Ferner entstehen zu hohe Leckageverluste die zu einer Druckerhöhung
in dem Leckraum 35 führen und die sichere Anlage der Gleitschuhe 10 an der Schrägscheibe
11 gefährden können.
[0026] Die progressive Federkennlinie der zweiten Feder 30 entsteht durch die stetige Verkürzung
des Hebelarms bei der Krafteinleitung in die als Tellerfeder ausgebildete zweite Feder
30 infolge der Abwälzung der Tellerfeder auf dem Ring 33 und dem Seegerring 34. Wenn
sich die Verformung der als Tellerfeder ausgebildeten zweiten Feder 30 ihrer flachgedrückten
Blockstellung annähert, so nimmt die von der zweiten Feder 30 ausgeübte Kraft drastisch
zu, so daß die flachgedrückte Blockstellung praktisch nicht überwindbar ist. Dadurch
bildet die zweite Feder 30 einen effektiven Endanschlag, der die maximale axiale Verschiebung
a der Zylindertrommel 7 begrenzt.
[0027] Fig. 3 zeigt zum besseren Verständnis der Erfindung einen Ausschnitt im Bereich III
in Fig. 2 in einer vergrößerten Darstellung, wobei auch hier bereits beschriebene
Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen bezeichnet sind.
[0028] Ein Unterschied zu dem anhand von Fig. 2 bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel
besteht insofern, als sich der an der Zylindertrommel 7 ausgebildete Vorsprung 32
und der an der Welle 3 ausgebildete Vorsprung 31 bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.
3 radial überlappen. Dadurch bilden die Vorsprünge 31 und 32 unter Zwischenlage der
flachgedrückten Feder 30 einen zusätzlichen Festanschlag, wenn der sich durch die
flachgedrückte Blockstellung der als Tellerfeder ausgebildeten zweiten Feder 30 ergebende
Endanschlag zur Begrenzung der maximalen axialen Verschiebung a der Zylindertrommel
7 allein nicht ausreichen sollte.
[0029] Durch die zusätzliche zweite Feder 30 kann die von der ersten Feder 21 ausgeübte
Gleitschuhniederhaltekraft auf das zur Niederhaltung der Gleitschuhe 10 erforderliche
Maß reduziert werden. Dadurch können insbesondere die Stifte 27 mit geringem Durchmesser
ausgelegt werden und der Hals des Zylinderblocks 7 kann in diesem Bereich verstärkt
werden.
[0030] Die Fig. 4 und 5 verdeutlichen die erfindungsgemäße Weiterbildung bei einer Axialkolbenmaschine
1 in Schrägachsenbauweisen. Dazu ist in Fig. 4 zunächst eine Axialkolbenmaschine 1
gemäß dem Stand der Technik in Schrägachsenbauweise dargestellt, während anhand von
Fig. 5, die einen Ausschnitt im Bereich X in Fig. 4 darstellt, die erfindungsgemäße
Modifikation beschrieben wird. In den Fig. 4 und 5 sind Bauteile, die mit Bauteilen
der Fig. 1 bis 3 vergleichbar sind, mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen,
um die Zuordnung zu erleichtern.
[0031] Bei der in Fig. 4 dargestellten Axialkolbenmaschine 1 in Schrägachsenbauweise ist
eine Welle 3 in einem Gehäuse 2 in Wälzlagern 4 und 5 drehbar gelagert und mittels
einer Abdichtung 18 abgedichtet. Die Welle 3 weist einen Triebwellenflansch 40 auf,
mit welcher ein in eine Zylindertrommel 7 zentrisch eingesetzter Mittelzapfen 42 über
ein Kugelgelenk 41 schwenkbar verbunden ist. In der Zylindertrommel 7 sind mehrere
Zylinder 8 bildende Zylinderbohrungen ausgebildet, in welchen Kolben 9 axial verschiebbar
sind. Die Kolben 9 sind an Kugelgelenken 43 an dem Triebwellenflansch 40 angelenkt.
[0032] Das Gehäuse 2 wird von einem Anschlußblock 17 abgeschlossen, in welchem sich die
Anschlüsse für die nicht dargestellten Druckleitungen befinden. Zwischen der Zylindertrommel
7 und dem Anschlußblock 17 befindet sich ein linsenförmig ausgebildeter Steuerkörper
15, in welchem Steueröffnungen 44 zyklischen zum Verbinden der Druckleitungen über
Verbindungsöffnungen 12 mit den Zylindern 8 vorgesehen sind. Der Steuerkörper 15 ist
mittels eines Bolzens 45 an dem Anschlußblock 17 arretiert. Durch den Bolzen 45, die
Zylindertrommel 7 und dem Mittelzapfen 42 verläuft ein Schmierkanal zur hydrostatischen
Entlastung und Schmierung sowohl des Kugelgelenks 41 als auch der Wälzlager 4 und
5 über eine Schmierbohrung 46.
[0033] In einer Bohrung 47 des Mittelzapfens 42 befindet sich eine als Spiralfeder ausgebildete
erste (beim Stand der Technik einzige) Feder 21, die die Zylindertrommel 7 gegen den
Steuerkörper 15 vorspannt.
[0034] Auch bei dieser Axialkolbenmaschine 1 in Schrägachsenbauweise besteht grundsätzlich
das anhand der Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, die in Fig. 1 dargestellt
ist, bereits beschriebene Problem, daß die durch die erste Feder 21 bei einer Verschiebung
des Zylinderblocks 7 gegenüber dem Steuerkörper 15 hervorgerufene Rückstellkraft linear
von dem Verschiebungsweg der Zylindertrommel 7 abhängig ist. Wie bereits beschrieben
ist dies ungünstig, da einem zu großen Abheben der Zylindertrommel 7 nicht ausreichend
entgegengewirkt wird.
[0035] Fig. 5 zeigt den Bereich X in Fig. 4 vergrößert unter gleichzeitiger Darstellung
der erfindungsgemäßen Besonderheit. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden
Bezugszeichen versehen.
[0036] Die erfindungsgemäße Weiterbildung besteht in einer auf die Zylindertrommel 7 zusätzlich
einwirkenden, zweiten Feder 30 mit einer progressiven Federkennlinie derart, daß die
von der zweiten Feder 30 auf die Zylindertrommel 7 in Richtung auf den Steuerkörper
15 ausgeübte Federkraft mit dem Federweg, den die zweite Feder 30 bei einer Verschiebung
der Zylindertrommel 7 entgegen den Steuerkörper 15 erfährt, überproportional zunimmt.
Auch bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Feder 30 als
Tellerfeder ausgebildet. Die Tellerfeder ist zwischen einer Stirnfläche 50 des Mittelzapfens
42 und einem Bodenkörper 52, der in eine den Mittelzapfen 42 aufnehmende Zentralbohrung
51 eingesetzt ist, eingespannt. Selbstverständlich kann die zweite Feder 30 auch unmittelbar
zwischen dem Mittelzapfen 42 und dem Boden 53 der Zentralbohrung 51 eingespannt sein.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Bodenkörper 52 eine zentrale Durchlaßöffnung
54 für den Schmierkanal und eine Stufe 55, in welche ein Federteller 56 eingesetzt
ist, an welchem sich die erste Feder 21 abstützt. Der Federteller 56 hat ebenfalls
eine Zentralbohrung 57 für den Schmierkanal.
[0037] Die erfindungsgemäße Konfiguration entsprechend dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel
erlaubt nur eine maximale Verschiebung a der Zylindertrommel 7 bis die Stufenfläche
58 des Bodenkörpers 52 unter Zwischenlage der zweiten Feder 30 oder die Stirnfläche
59 direkt an der Stirnfläche 50 des Mittelzapfens 42 anschlägt.
[0038] Auch hier ergeben sich die bereits diskutierten erfindungsgemäßen Vorteile, nämlich
daß einer Verschiebung der Zylindertrommel 7 gegen den Steuerkörper 15 eine überproportional
anwachsende Rückstellkraft entgegenwirkt, die ein übermäßiges Abheben der Zylindertrommel
7 von dem Steuerkörper 15 verhindert. Dadurch wird einer Schädigung der Zylindertrommel
oder des Steuerkörpers 15 entgegengewirkt. Ferner werden übermäßige Leckageverluste
durch einen übermäßig großen Leckspalt zwischen der Zylindertrommel 7 und dem Steuerkörper
15 vermieden.
[0039] Fig. 6 veranschaulicht zum besseren Verständnis der Erfindung in einem Diagramm die
durch die Überlagerung der Federkennlinie der ersten Feder 21 mit der Federkennlinie
der zweiten Feder 30 resultierende Federkennlinie. Wie bereits ausgeführt ist die
Federkennlinie der ersten Feder 21 zumindest annähernd linear, während die Federkennlinie
der zweiten Feder 30 progressiv ist. In dem Bereich 60 bis zum Erreichen der Verschiebung
x
1 dominiert die lineare Charakteristik der ersten Feder 21, so daß die von den Federn
21 und 30 resultierend auf die Zylindertrommel 7 ausgeübte Federkraft F im wesentlichen
linear mit der Verschiebung x der Zylindertrommel 7 anwächst. Im Bereich 61 hingegen
dominiert die progressive Charakteristik der zweiten Feder 30 und die von den Federn
21 und 30 resultierend auf die Zylindertrommel 7 übertragene Federkraft F wächst mit
zunehmender Verschiebung x überproportional an. Dabei hat die resultierende Kraft
F beim Annähern an die Verschiebung x
2, an welcher die zweite Feder 30 in ihrem flachgedrückten Blockzustand vorliegt, eine
Asymptote, so daß die zweite Feder 30 gleichzeitig eine Anschlagsfunktion hat, da
der flachgedrückte Blockzustand der zweiten Feder 30 nur schwer überschritten werden
kann.
[0040] Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise
kann die zweite Feder 30 nicht nur aus einer Tellerfeder sondern aus mehreren gestapelt
angeordneten Tellerfedern gebildet werden. Auch die erste Feder 21 kann durch eine
oder mehrere Tellerfedern ersetzt werden, die dann jedoch in ihrem linearen Bereich
betrieben werden.
1. Axialkolbenmaschine (1) in Schrägscheibenbauweise mit einer drehbar gelagerten Welle
(3),
einer an der Welle (3) angeordneten Zylindertrommel (7), in welcher Kolben (9) in
Zylindern (8) verschiebbar sind, die sich über Gleitschuhe (10) an einer Schrägscheibe
(11) abstützen,
einer an den Gleitschuhen (10) angreifenden Rückzugeinrichtung (19, 20), einem Steuerkörper
(15) zum zyklischen Verbinden der Zylinder (8) mit Druckleitungen, und
einer zwischen der Zylindertrommel (7) und der Rückzugeinrichtung (19, 20) eingespannten
ersten Feder (21), um gleichzeitig die Zylindertrommel (7) gegen den Steuerkörper
(15) und die Gleitschuhe (10) gegen die Schrägscheibe (11) vorzuspannen,
gekennzeichnet durch,
eine auf die Zylindertrommel (7) zusätzlich einwirkende zweite Feder (30) mit einer
progressiven Federkennlinie derart, daß die von der zweiten Feder (30) auf die Zylindertrommel
(7) in Richtung auf den Steuerkörper (15) ausgeübte Federkraft mit dem Federweg, den
die zweite Feder (30) bei einer Verschiebung der Zylindertrommel (7) entgegen den
Steuerkörper (15) erfährt, überproportional zunimmt.
2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei der zweiten Feder (30) um eine Tellerfeder handelt.
3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Tellerfeder in ihrer flachgedrückten Blockstellung einen Anschlag für die
axiale Verschiebung der Zylindertrommel (7) gegenüber dem Steuerkörper (15) bildet.
4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die als Tellerfeder ausgebildete zweite Feder (30) zwischen einem Vorsprung (32)
der Welle (3) und einem Vorsprung (31) der Zylindertrommel (7) eingespannt ist.
5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorsprünge (31, 32) radial überlappen und unter Zwischenlage der flachgedrückten
Tellerfeder einen Anschlag für die axiale Verschiebung der Zylindertrommel (7) gegenüber
dem Steuerkörper (15) bilden.
6. Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise mit
einer drehbar gelagerten Welle (3),
einem an der Welle (3) vorgesehenen Triebwellenflansch (40), einer Zylindertrommel
(7), in welcher Kolben (9) in Zylindern (8) verschiebbar sind, die an dem Triebwellenflansch
(40) angelenkt sind, und die einen Mittelzapfen (42) aufweist, der in dem Triebwellenflansch
(40) ebenfalls angelenkt ist,
einem Steuerkörper (15) zum zyklischen Verbinden der Zylinder (8) mit Druckleitungen,
und
einer zwischen der Zylindertrommel (7) und dem Mittelzapfen (42) eingespannten ersten
Feder (21), um die Zylindertrommel (7) gegen den Steuerkörper (15) vorzuspannen,
gekennzeichnet durch,
eine auf die Zylindertrommel (7) zusätzlich einwirkende zweite Feder (30) mit einer
progressiven Federkennlinie derart, daß die von der zweiten Feder (30) auf die Zylindertrommel
(7) in Richtung auf den Steuerkörper (15) ausgeübte Federkraft mit dem Federweg, den
die zweite Feder (30) bei einer Verschiebung der Zylindertrommel (7) entgegen den
Steuerkörper (15) erfährt, überproportional zunimmt.
7. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei der zweiten Feder (30) um eine Tellerfeder handelt.
8. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Tellerfeder in ihrer flachgedrückten Blockstellung einen Anschlag für die
axiale Verschiebung der Zylindertrommel (7) gegenüber dem Steuerkörper (15) bildet.
9. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die als Tellerfeder ausgebildete zweite Feder (30) zwischen einer Stirnfläche
(50) des Mittelzapfens (42) und dem Boden (53) einer Zentralbohrung (51) der Zylindertrommel
(7) oder einem in die Zentralbohrung (51) eingesetzten Bodenkörper (52) eingespannt
ist.
10. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mittelzapfen (42) mit dem Boden (53) der Zentralbohrung (51) bzw. dem Bodenkörper
(52) einen Anschlag für die axiale Verschiebung der Zylindertrommel (7) gegenüber
dem Steuerkörper (15) bildet.
11. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Feder (21) eine im wesentlichen lineare Federkennlinie aufweist und
die Überlagerung der Federkennlinie der ersten Feder (21) mit der Federkennlinie der
zweiten Feder (30) eine resultierende Federkennlinie ergibt, die im Bereich (60) einer
geringen Verschiebung (x) der Zylindertrommel (7) gegenüber dem Steuerkörper (15)
eine im wesentlichen lineare Charakteristik und im Bereich (61) einer größeren Verschiebung
(x) der Zylindertrommel (7) gegenüber dem Steuerkörper (15) eine progressive Charakteristik
aufweist.
12. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die resultierende Federkennlinie eine Asymptote an einer vorgegebenen maximalen
Verschiebung (x2) der Zylindertrommel (7) gegenüber dem Steuerkörper (15) aufweist.