Beschreibung

Axialkolbenmaschine

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige, beispielsweise aus der WO 2004/055369 Al bekannte Axialkolbenmaschine der Anmelderin hat zwei etwa in Axialrichtung entgegengesetzt zueinander gerichtete Kolbenreihen, die mit jeweils einer an einer Schrägscheibe stirnseitig abgestützten Zylindertrommel in Wirkverbindung stehen. Die Kolbenreihen haben jeweils eine Vielzahl von Kolben, die jeweils in einer Zylinderhülse der Zylindertrommeln geführt sind. Die Kolben sind mit einer Welle verbunden, die je nach Ausführung der Axialkolbenmaschine als Antriebs- oder Abtriebs welle wirkt. Aufgrund der Schrägstellung der Zylindertrommeln kommt es bei der Rotation der Kolben um die Wellenachse und einer entsprechenden Jaumelhewegung_der_ZyJLLndertromniehi_zu einer_Iransversalbewegung_zwischen_ den Kolben und den Zylindertrommeln, die dadurch ausgeglichen wird, dass die Zylinderhülsen jeweils mittels eines Gelenks schwenkbar an den Zylindertrommeln gelagert sind.

Die Gelenke weisen jeweils einen Gelenkbolzen auf, der in einen Durchbruch der Zylindertrommeln eingesetzt ist und einen balligen Kopf hat, mit dem er in die jeweilige Zylinderhülse eintaucht, wobei an seinem balligen Kopf eine an einer Innenumfangswandung der Zylinderhülse anliegende Dichtung ausgebildet ist. Weiterhin weist jede Zylinderhülse eine ballige fußseitige Stützringfläche auf, mit der sie sich an der Zylindertrommel stirnseitig abstützt. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die Ausbildung der Gelenkbolzen sowie die Ausbildung der balligen Stützringflächen der Zylinderhülsen einen hohen fertigungstechnischen Aufwand erfordert.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine zu schaffen, die einen Ausgleich transversaler Bewegungen mit minimalem fertigungstechnischen Aufwand erlaubt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine hat zumindest eine Schrägscheibe, an der eine Zylindertrommel abgestützt ist. Die Zylindertrommel weist eine Vielzahl von schwenkbar gelagerten Zylinderhülsen auf, die auf einer Stirnfläche eines Trommelbodens der Zylindertrommel abgestützt sind und in denen Kolben geführt sind, die mit einer Welle in Wirkverbindung stehen und dessen Drehachse zur Drehachse der Zylindertrommel angestellt ist. Erfindungsgemäß weist die Stirnfläche eine Vielzahl von balligen Vorsprüngen auf, auf denen jeweils eine Zylinderhülse mit ihrem Fuß abgestützt ist. Diese Lösung hat den Vorteil, dass auf den vorbeschriebenen Gelenkbolzen verzichtet werden kann. Weiterhin entfällt die vorbeschriebene ballige Ausbildung einer fußseitigen Stützringfläche der Zylinderhülsen, so dass die erfindungsgemäße schwenkbare Lagerung der Zylinderhülsen mit einem minimalen fertigungstechnischen Aufwand zu realisieren ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform tauchen die balligen Vorsprünge abschnittsweise in die Zylinderhülsen ein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Zylinderhülsen von der Stirnfläche beabstandet sind, so dass die Zylinderhülsen bei einer Transversalbewegung nicht auf diese Fläche auflaufen.

Die Zylinderhülsen sind insbesondere über eine Innenumfangskante dichtend auf den balligen Vorsprüngen abgestützt.

Bevorzugterweise sind die Zylinderhülsen gegen die balligen Vorsprünge vorgespannt, so dass auf zusätzliche Dichtelemente zwischen den Zylinderhülsen und den balligen Vorsprüngen verzichtet werden kann.

Bei einer Ausführungsform begrenzen die balligen Vorsprünge zumindest abschnittsweise mit ihren Oberflächen Zylinderräume der Zylinderhülsen. Zur Herstellung eine Druckmittelverbindung zwischen den Zylinderräumen und einem Saug- bzw. Druckanschluss der Axialkolbenmaschine können die balligen Vorsprünge jeweils eine zum Zylinderraum hin offene Bohrung aufweisen, die in einen Durchbruch des Trommelbodens mündet, der in überdeckung mit Steuernieren der Schrägscheiben bringbar ist.

Die balligen Vorsprünge können einteilig mit dem Trommelboden ausgebildet sein oder in Aufnahmen der Zylindertrommeln eingesetzte, insbesondere einge- presste, Kugelkopfelemente.

Die Kolben können jeweils einen zum Zylinderraum hin offenen Kolbenraum aufweisen, so dass sich die Kolben bei einem Verdichtungshub radial aufweiten können. In die Kolbenräume kann jeweils zur Kompressions- bzw. Torvolumensreduzierung ein Einsatz eingesetzt sein, der bei einem Verdichtungshub der Kolben eine radiale Aufweitung der Kolben erlaubt.

Sonstige vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine und

Figur 2 eine Detaildarstellung der Ausführungsform aus Figur 1.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine 2, die sowohl als Hydromotor als auch als Pumpe betrieben werden kann.

Die Axialkolbenmaschine 2 hat ein gestrichelt angedeutetes Gehäuse 4, an dem ein nicht dargestellter Sauganschluss und ein nicht dargestellter Druckanschluss ausgebildet sind. Das Gehäuse 4 ist mehrteilig ausgebildet und hat zwei Deckel 6, 8, zwischen denen ein gestrichelt angedeutetes, hülsenartiges Mittelteil 10 zur Begrenzung eines Innenraums 12 eingespannt ist. Der Innenraum 12 wird von einer Antriebswelle 14 durchsetzt, die über ein Wälzlager 16, das in eine Innenbohrung 18 des Deckels 6 eingesetzt ist, und durch ein Wälzlager 20, das sich in einer Innenbohrung 22 des Deckels 8 befindet, in dem Gehäuse 4 gelagert ist. Ein aus dem Gehäuse 4 vorstehender freier Endabschnitt der Antriebswelle 14 ist mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbindbar.

In dem Innenraum 12 sind an den Deckeln 6, 8 drehfest oder verstellbar zwei Schrägscheiben 24, 26 mit jeweils einer schräg zur Wellenachse W der Antriebswelle 14 verlaufenden Stützfläche 28, 30 angeordnet. An den Stützflächen 28, 30 ist jeweils eine auf der Antriebswelle 14 gelagerte Zylindertrommel 32, 34 abgestützt. Die Zylindertrommeln 32, 34 haben jeweils eine Vielzahl von Zylinderhülsen 36, 38, in die jeweils ein Kolben 40, 42 einer Kolbenreihe eintaucht, die stirnseitig an einem radial vorspringenden Antriebsflansch 44 der Antriebswelle 14 ausgebildet sind. Gemäß Figur 1 sind die Schrägscheiben 24, 26 symmetrisch zur in Figur 1 vertikal verlaufenden Mittelebene M angeordnet, wobei die Stützflächen 28, 30 jeweils zur Mittelebene M schräg angestellt sind.

Die Zylindertrommeln 32, 34 sind schwenkbar an der Antriebswelle 14 gelagert, so dass aufgrund ihrer Schrägstellung während einer Rotation der Antriebswelle 14 eine Taumelbewegung bewirkt wird. Dabei werden die Zylindertrommeln 32, 34 jeweils über zwei an einem Mantelteil 46, 48 der Zylindertrommeln 32, 34 angreifende Mitnehmerstifte 50, 51 bzw. 52, 53 in Drehrichtung mitgenommen, die jeweils in eine einen kugeligen Lagerabschnitt 54, 56 der Antriebswelle 14 durchsetzende Querbohrung 58, 60 abschnittsweise eingesetzt sind.

Die Zylindertrommeln 32, 34 stützen sich jeweils über einen Trommelboden 62, 63 an der jeweiligen Stützfläche 28, 30 ab, wobei sie mittels einer Spannfeder 64, 65, die sich zwischen jeweils einem auf dem Lagerabschnitt 54, 56 verschwenkbaren Stützring 66, 67 und einem in einer inneren Umfangsnut 68, 69 des Trommelbodens 62, 63 aufgenommenen Sicherungsring 70, 71 erstreckt, gegen die jeweilige Stützfläche 28, 30 vorgespannt sind. Weitere Einzelheiten der Axialkolbenmaschine 2 werden anhand der Detaildarstellung der Zylindertrommel 34 in Figur 2 erläutert.

Die Zylinderhülsen 36, 38 haben jeweils eine Zylinderbohrung 72, in die je- weils ein Kolben 40, 42 eintaucht und die fußseitig radial zurückgestuft ist, so dass eine sich radial nach innen erstreckende Schulter 74 gebildet ist. Die Zylinderhülsen 36, 38 sind jeweils an einer von der Stützfläche 28, 30 abgewandten Ringstirnfläche 76 des Trommelbodens 62, 63 verschwenkbar gelagert, wobei sie sich jeweils mit einer Innenumfangskante 78 der Schulter 74 auf einer Oberfläche 80 eines balligen Vorsprungs 82 abstützen, der an der Ringstirnfläche 76 ausgebildet ist. Die Zylinderhülsen 36, 38 sind über eine Feder 83, die sich am Antriebsflansch 44

abstützt und stirnseitig an ihnen angreift, gegen die balligen Vorsprünge 82 vorgespannt und auf diesen derart abgestützt, dass sie von der Ringstirnfläche 76 beabstandet sind, so dass die Zylinderhülsen 36, 38 bei einer Transversalbewegung nicht auf die Ringstirnfläche 76 auflaufen und von den balligen Vorsprüngen 82 abgehoben werden.

Die balligen Vorsprünge 82 tauchen zumindest abschnittsweise in die Zylinderbohrung 72 der Zylinderhülsen 36, 38 ein und begrenzen dabei jeweils mit ihrer Oberfläche 80 einen Zylinderraum 73. Sie können, wie dargestellt, einteilig als kuppelartige Erhebungen des Trommelbodens 62, 63 ausgebildet sein oder zum Beispiel als Kugelkopfelemente, die in entsprechende Aufnahmen des Trommelbodens 62, 63 eingesetzt, insbesondere eingepresst, sind. Die balligen Vorsprünge 82 sind jeweils von einer zum Zylinderraum 73 hin offenen Bohrung 84 durchsetzt, die jeweils in einen Durchbruch des Trommelbodens 62 mündet, so dass, wie dargestellt, die Bohrung 84 durch den Trommelboden 62 verlängert erscheint und jeweils mit nicht dargestellten Steuernieren der Schrägscheiben 28, 30 in überdeckung bringbar ist, so dass in Abhängigkeit von der Drehposition (innerer, äußerer Totpunkt) der Zylindertrommel 36, 38 eine Verbindung mit dem Saug- oder dem Druckanschluss hergestellt wird um Druckmittel in den Zylinderraum 73 nachzusaugen oder mit Hochdruck beaufschlagtes Druckmittel zu einem Verbraucher zu leiten.

Die Kolben 40, 42 haben eine im Wesentlichen kegelige Gestalt und bilden jeweils voneinander abgewandte Endabschnitte eines Doppelkolbens 86, der mit einem Mittelabschnitt 88 in eine Innengewindedurchgangsbohrung 90 des Antriebsflansches 44 eingeschraubt ist. Die Einschraubtiefe des Mittelabschnittes 88 wird über eine Radialschulter 92 des Doppelkolbens 86 begrenzt, die in Endstellung mit einer Schulterfläche 94 stirnseitig an dem Antriebsflansch 44 anliegt.

Die Kolben 40, 42 haben jeweils einen sich von dem Mittelabschnitt 88 erstreckenden Schaft 96, der in einen kegeligen Kolbenkopf 98 übergeht, der in die Zylinderbohrung 72 eintaucht und dichtend an einer Innenumfangswandung 100 der Zylinderhülse 36, 38 anliegt, so dass über den balligen Vorsprung 82, den Kolbenkopf 98 und die Innenumfangswandung 100 der Zylinderraum 73 begrenzt ist.

In dem Kolbenkopf 98 ist jeweils stirnseitig ein kelchartiger, zum Zylinderraum 73 hin offener Kolbenraum 102 ausgebildet, der in eine mit einem Innengewinde 104 versehene Sacklochbohrung 106 übergeht und ermöglicht, dass bei einem Verdichtungshub die Innenumfangswandung 100 des Kolbenkopfes 98 mit Hochdruck beaufschlagbar ist, so dass sich der Kolbenkopf 98 geometrisch an die sich bei einem Verdichtungshub des Kolbens 40, 42 radial aufweitende Zylinderhülse 36, 38 anpassen kann und somit in jeder Arbeitsposition dichtend an der Innenumfangswandung 100 der Zylinderhülsen 36, 38 anliegt.

Zum Verkleinern des von dem Zylinderraum 73 und dem Kolbenraum 102 gebildeten Kompressionsvolumens und zur Reduzierung des Totvolumens kann in den Kolbenraum 102 ein Einsatz 108 eingesetzt sein, der über eine ihn durchsetzende und mit dem Innengewinde 104 in Wirkeingriff stehende Schraube 110 gesichert ist. Der Einsatz 108 hat einen Spalt, so dass sich selbst bei in dem Kolbenraum 102 eingesetzten Einsatz 108 bei einem Verdichtungshub der Kolbenkopf 98 radial aufweiten kann, um eine Leckage zu verhindern.

Der Einsatz 108 und die Schraube 110 können, wie dargestellt, stirnseitig über den Kolbenkopf 98 hervorstehen, wobei jedoch eine Kollision des Einsatzes 108 bzw. der Schraube 110 mit der Innenumfangswandung 100 der Zylinderhülse 36, 38 bzw. der Oberfläche 80 des balligen Vorsprungs 82 nicht erfolgt.

Offenbart ist eine Axialkolbenmaschine mit zumindest einer Schrägscheibe, an der eine Zylindertrommel abgestützt ist, die mehrere schwenkbar gelagerte Zylinderhülsen aufweist, in denen Kolben dichtend geführt sind, die mit einer Welle in Wirkverbindung stehen, wobei die Zylinderhülsen jeweils fußseitig an balligen Vorsprüngen einer Stirnfläche der Zylindertrommel abgestützt sind.

Bezuεszeichenliste:

2 Axialkolbenmaschine

4 Gehäuse

6 Deckel

8 Deckel

10 Mittelteil

12 Innenraum

14 Antriebswelle

16 Wälzlager

18 Innenbohrung 0 Wälzlager 2 Innenbohrung 4 Schrägscheibe 6 Schrägscheibe 8 Stützfläche 0 Stützfläche 2 Zylindertrommel 4 Zylindertrommel 6 Zylinderhülse 8 Zylinderhülse 0 Kolben 2 Kolben 4 Antriebsflansch 6 Mantelteil 8 Mantelteil 0 Mitnehmerstift 1 Mitnehmerstift 2 Mitnehmerstift 3 Mitnehmerstift 4 Lagerabschnitt 6 Lagerabschnitt 8 Querbohrung 0 Querbohrung 2 Trommelboden 3 . Trommelboden

Spannfeder

Spannfeder

Stützring

Stützring

Umfangsnut

Umfangsnut

Sicherungsring

Sicherungsring

Zylinderraum

Zylinderbohrung

Schulter

Ringstirnfläche

Innenumfangskante

Oberfläche balliger Vorsprung

Feder

Bohrung

Doppelkolben

Mittelabschnitt

Innengewindedurchgangsbohrung

Radialschulter

Schulterfläche

Schaft

Kolbenkopf

Innenumfangswandung

Kolbenraum

Innengewinde

Sacklochbohrung

Einsatz

Schraube