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Die
Erfindung betrifft eine hydrostatische Verdrängermaschine,
insbesondere Axialkolbenmaschine, mit einer um eine Drehachse drehbar
angeordneten Zylindertrommel, die mit Kolbenausnehmungen versehen
ist, in denen jeweils ein Kolben längsverschiebbar angeordnet
ist, wobei die Kolben mittels jeweils eines Wälzkörpers
an einer huberzeugenden Hubbahn abgestützt sind.
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Derartige
hydrostatische Verdrängermaschinen, können als
einhubige oder mehrhubige Verdrängermaschinen ausgebildet
sein und werden als Motoren eingesetzt, die beispielsweise in hydrostatischen
Fahrantrieben von mobilen Arbeitsmaschinen, beispielsweise einem
Flurförderzeug, einem Radlader oder einem Bagger, eingesetzt
werden. Eine gattungsgemäße Verdrängermaschine,
die als Radmotor und mehrhubige Axialkolbenmaschine ausgebildet
ist, ist aus der
DE
10 2005 058 323 A1 bekannt.
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Als
Motoren ausgebildete hydrostatische Verdrängermaschinen
arbeiten während eines Lastspiels in der Beschleunigungsphase
während des Antriebs eines Fahrzeugs als Motor und in der
Verzögerungsphase während des Abbremsens des Fahrzeugs
als Pumpe. Während des Pumpenbetriebs der Verdrängermaschine
in der Verzögerungsphase müssen die von den Kolbenausnehmungen
und den Kolben gebildeten Verdrängerräume während
des Saughubs der Kolben mit Druckmittel für den folgenden
Arbeitshub gefüllt werden. Sofern eine ausreichende Füllung
der Verdrängerräume im Saughub nicht erfolgt,
können die Kolben im folgenden Arbeitshub keinen ausreichenden
Druck aufbauen, wodurch der als Pumpe arbeitende Motor eine verringerte Bremswirkung
erzielt.
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Aus
der
DE 10 2005
058 323 A1 ist bereits bekannt, die Kolben mittels einer
Feder an die Hubbahn anzudrücken. Die als Druckfeder ausgebildete Feder
ist hierbei in dem von der Kolbenausnehmung der Zylindertrommel
und dem Kolben gebildeten Verdrängerraum angeordnet und
beaufschlagt den Kolben samt Wälzkörper in Richtung
der Hubbahn. Eine derartige kraftschlüssige Niederhalteeinrichtung
mittels entsprechender Federn weist jedoch einen hohen Bauaufwand
auf. Zudem besteht die Gefahr, dass eine Feder während
des Betriebs bricht, so dass ein zuverlässiger Betrieb
der Verdrängermaschine nicht gegeben ist.
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Um
die Kolben mit den Wälzkörpern während
des Saughubs im Pumpenbetrieb eines Motors während einer
Bremsphase an der Hubbahn zu halten und somit die Kolben samt Wälzkörper
an die Hubbahn anzudrücken, kann in der Saugleitung des Motors
ein Überdruck aufgebaut werden. Sofern jedoch dieser Überdruck
zeitweise auf einen niedrigen Wert abfällt, führt
dies zu einer unzureichenden Füllung der Verdrängerräume
und somit einem unzuverlässigen Bremsverhalten des als
Pumpe betriebenen Motors.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatische
Verdrängermaschine der eingangs genannten Gattung zur Verfügung
zu stellen, die mit geringem Bauaufwand im Pumpenbetrieb einen zuverlässigen
Betrieb ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass die Verdrängermaschine mit einer formschlüssigen
Niederhalteeinrichtung versehen ist, wobei die Niederhalteeinrichtung
eine Niederhaltehubbahn aufweist und die Kolben mit der Niederhaltehubbahn
in Wirkverbindung stehen.
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Die
erfindungsgemäße Niederhalteeinrichtung umfasst
eine Niederhaltehubbahn, mit der die Kolben direkt oder indirekt
formschlüssig verbunden sind. Bei der erfindungsgemäßen
Verdrängermaschinen mit einer formschlüssigen
Niederhalteeinrichtung der Kolben, bei der die Kolben direkt oder
indirekt über die Wälzkörper mit der
Niederhaltehubbahn in Verbindung stehen, werden die Kolben in der Bremsphase
bei einem Pumpenbetrieb des Motors in sicherer Weise mit den Wälzkörpern
in Anlage an die Hubbahn gehalten, so dass eine sichere Befüllung der
Verdrängerräume im Saughub mit Druckmittel sichergestellt
wird und somit die erfindungsgemäße Verdrängermaschine
im Pumpenbetrieb einen zuverlässigen Betrieb ermöglicht.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine
als Motor in einem Fahrantrieb wird somit eine hohe Bremswirkung
mit einem zuverlässigen Bremsverhalten erzielt. Gegenüber
einer Vorspannung der Saugleitung oder einer kraftschlüssigen
Niederhalteeinrichtung mittels der Kraft einer Feder weist eine
erfindungsgemäße formschlüssige Niederhalteeinrichtung
der Kolben auf der Hubbahn eine hohe Betriebssicherheit und eine
hohe Zuverlässigkeit auf. Als formschlüssige Niederhalteeinrichtung
im Sinne der Erfindung wird hierbei eine Niederhalteeinrichtung
angesehen, bei der ohne Federkraft oder hydraulische Anpressung
ein Halten und Anpressen der Wälzkörper samt Kolben
an der Hubbahn erzielt wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die
Hubkurve der Hubbahn und die Hubkurve der Niederhaltehubbahn einen
phasengleichen Verlauf und gleiche Hubhöhen auf. Durch
einen phasengleichen und identischen Verlauf der Hubkurven, d. h.
gleiche Phase und gleiche Hubhöhe der Hubkurven der Hubbahn
und der Niederhaltehubbahn, kann auf einfache Weise erzielt werden, dass
die Kolben mit dem zugeordneten Wälzkörper durch
die direkte oder indirekte Verbindung mit der Hubkurve der Niederhaltehubbahn
an die identische Hubkurve der Hubbahn gehalten werden und ein Abheben
der Kolben samt Wälzkörper von der Hubbahn vermieden
wird.
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Die
Niederhaltehubbahn kann gemäß einer Ausgestaltungsform
der Erfindung am Gehäuse der Verdrängermaschinen
angeformt oder an einem mit dem Gehäuse der Verdrängermaschine
drehfest verbundenen Bauteil ausgebildet sein. Das drehfest mit dem
Gehäuse verbundene Bauteil kann hierbei von einem separaten
Bauteil gebildet sein, an dem die Niederhaltehubbahn ausgebildet
ist, oder von einem bereits vorhandenen drehfest am Gehäuse
befestigten Bauteil gebildet sein, beispielsweise einem Steuerflächenkörper
der Verdrängermaschine.
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Sofern
das Bauteil als separates Bauteil ausgebildet ist, ist dieses vorteilhafterweise
als rohrförmiges Bauteil ausgebildet. An einem derartigen
Bauteil kann die Niederhaltehubbahn auf einfache Weise hergestellt
werden. Zudem kann ein derartiges Bauteil auf einfache Weise konzentrisch
zur Zylindertrommel und somit konzentrisch zu den Kolben angeordnet
werden.
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Besondere
Vorteile ergeben sich, wenn das Bauteil von dem Steuerflächenkörper
gebildet ist, der mit den Anschlusskanälen für
die Kolbenausnehmungen der Kolben versehen ist. An dem Steuerflächenkörper,
der am Gehäuse ausgebildet ist oder am Gehäuse
als Steuerboden drehfest befestigt kann, kann die Niederhaltehubbahn
mit geringem Bauaufwand hergestellt werden.
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Die
Niederhaltehubbahn ist hierbei bevorzugt an einer Stirnseite des
Bauteils ausgebildet, wodurch die Niederhaltehubbahn durch eine
Drehbearbeitung mit geringem Bauaufwand herstellbar ist.
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Hinsichtlich
eines geringen Bauraumbedarfs ergeben sich Vorteile, wenn die Niederhaltehubbahn im
axialen Erstreckungsbereich der Zylindertrommel angeordnet ist.
Hierdurch kann ebenfalls mit geringem Bauaufwand die Verbindung
der in der Zylindertrommel angeordneten Kolben mit der Niederhaltehubbahn
erzielt werden.
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Die
Niederhaltehubbahn kann radial innerhalb der Kolbenausnehmungen
der Zylindertrommel angeordnet ist. Eine Anordnung der Niederhaltehubbahn
radial innerhalb der Zylindertrommel und somit eine Innen liegende
Niederhalteeinrichtung ermöglicht eine platzsparende Anordnung
der Niederhalteeinrichtung.
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Zudem
ist möglich, die Niederhaltehubbahn radial außerhalb
der Kolbenausnehmungen der Zylindertrommel angeordnet ist, wodurch
eine Außen liegende Niederhalteeinrichtung erzielt werden
kann.
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Darüber
hinaus kann die Niederhaltehubbahn im radialen Erstreckungsbereich
der Kolbenausnehmungen der Zylindertrommel angeordnet werden. Diese
Anordnung der Niederhaltehubbahn im Bereich der Anschlusskanäle
und somit der Steuerfläche ergibt bei der Ausbildung der
Niederhaltehubbahn an der Steuerbodenaufnahme eine günstige
Anordnung.
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Die
Kolben können direkt mit der Niederhaltehubbahn in Verbindung
stehen. Gemäß einer zweckmäßigen
Weiterbildung der Erfindung stehen hierzu die Kolben jeweils mittels
eines Verbindungsmittels mit der Niederhaltehubbahn in formschlüssiger
Verbindung. Mit einem Verbindungsmittel kann auf einfache Weise
eine formschlüssige Verbindung der Kolben mit der Niederhaltehubbahn
erzielt werden und sichergestellt werden, dass die Kolben der Hubkurve
der Niederhaltehubbahn folgen, um ein Abheben von der Hubbahn zu
vermeiden.
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Zudem
ist es möglich, dass die Kolben über die Wälzkörper
indirekt mit der Niederhaltehubbahn in Verbindung stehen. Hierzu
ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der
Erfindung vorgesehen, dass die Wälzkörper jeweils
in einer Ausnehmung des Kolbens, die den Wälzkörper
zumindest teilweise, insbesondere um mindestens 180°, umschließt, gehaltert
sind, wobei die Wälzkörper jeweils mittels eines
Verbindungsmittels mit der Niederhaltebahn in formschlüssiger
Verbindung stehen. Über die Wälzkörper,
die an den Kolben in einer entsprechenden Ausnehmungen gehaltert
sind, kann ebenfalls eine formschlüssige Verbindung der
Kolben mit der Niederhaltehubbahn erzielt werden und somit sichergestellt
werden, dass die Kolben der Hubkurve der Niederhaltehubbahn folgen,
um ein Abheben von der Hubbahn zu vermeiden.
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Das
Verbindungsmittel ist gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung als ein am Kolben oder am
Wälzkörper angeordneter Stift, insbesondere Zylinderstift,
ausgebildet, wodurch sich ein geringer Aufwand für das
Verbindungsmittel ergibt.
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Zudem
kann gemäß einer weiteren Ausführungsform
das Verbindungsmittel als eine am Kolben oder am Wälzkörper
ausgebildete Erweiterung, insbesondere eine zapfenförmige
oder nutsteinförmige Erweiterung, gebildet sein. Eine derartige
Erweiterung kann am Kolben oder am Wälzkörper
mit geringem zusätzlichen Bauaufwand hergestellt werden.
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Der
Stift oder die Erweiterung kann gemäß einer Ausführungsform
radial am Kolben oder am Wälzkörper angeordnet
sein, wodurch bei einer Innen liegenden oder einer Außen
liegenden Niederhalteeinrichtung die Verbindung der Kolben mit der innerhalb
oder außerhalb der Zylindertrommel angeordneten Niederhaltehubbahn
auf einfache Weise ermöglicht wird.
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Zudem
kann der Stift oder die Erweiterung axial am Kolben angeordnet ist,
wodurch bei einer Anordnung der Niederhaltehubbahn am Steuerflächenkörper
innerhalb der radialen Erstreckung der Kolbenausnehmungen und somit
im Bereich der Steuerfläche eine einfache Verbindung der
Kolben mit der Niederhaltehubbahn erzielt werden kann.
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Hinsichtlich
eines geringen Bauaufwands ergeben sich Vorteile, wenn das Verbindungsmittel
gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung von einem am Kolben angeordneten Wälzbewegungskörper
gebildet ist. Ein von einem Wälzbewegungskörper,
der am Kolben angeordnet ist, gebildetes Verbindungsmittel ermöglicht
eine besonders kostengünstige Aufbau einer erfindungsgemäßen Niederhalteeinrichtung.
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Darüber
hinaus kann gemäß einer zweckmäßigen
Ausgestaltungsform der Erfindung der Kolben als Stufenkolben ausgebildet
sein, wobei das Verbindungsmittel von dem Kolbenabsatz des Kolbens
gebildet ist. Ein Stufenkolben ermöglicht mit dem Kolbenabsatz
eine einfache Verbindung mit der Niederhaltehubbahn.
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Bei
Axialkolbenmaschinen mit einem als Rolle, beispielsweise Zylinderrolle,
Tonnenrolle oder Kegelrolle, ausgebildete Wälzkörper
zur Abstützung an der Hubbahn ist mit einer Verdrehsicherung
der Kolben sicherzustellen, dass die Rotationsachse der Wälzkörper
senkrecht und radial zur Drehachse der Zylindertrommel ausgerichtet
ist. Bei der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine
ist die Niederhaltebahn über die Verbindungsmittel in Drehmomentrichtung
mit der Hubbahn gekoppelt, so dass eine Verdrehung des Kolbens bzw.
des Wälzkörpers ohne zusätzliche Verdrehsicherung
lediglich im geringen Maße durch Spiel und Elastizitäten
möglich ist. Besondere Vorteile sind erzielbar, wenn gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung das Verbindungsmittel als zusätzliche Verdrehsicherung
des Kolbens ausgebildet ist. Mit dem Verbindungsmittel der Niederhalteeinrichtung
kann die Verdrehsicherung der Kolben und der Wälzkörper
auf einfache Weise erzielt werden.
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Das
Verbindungsmittel kann gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung direkt mit der Niederhaltehubbahn in Verbindung steht,
wodurch ein einfacher Aufbau der Niederhalteeinrichtung mit wenigen Bauteilen
erzielbar ist.
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Sofern
die hierbei zwischen der Niederhaltehubbahn und dem Verbindungsmittel
auftretende Gleitbewegung vermieden werden soll, kann gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung das Verbindungsmittel mittels eines
Wälzbewegungskörpers oder eines Gleitbewegungskörpers
mit der Niederhaltehubbahn in Verbindung steht. Hierdurch kann eine
Wälzbewegung zwischen dem Verbindungsmittel und der Niederhaltehubbahn
erzielt werden, die zu verringerten Reibungsverlusten und verringertem
Verschleiß führt.
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Das
Verbindungsmittel kann gemäß einer Ausgestaltungsform
der Erfindung unter Zwischenschaltung eines Zusatzkolbens mit der
der Niederhaltehubbahn in Verbindung steht. Hierdurch kann ein axialer
Abstand zwischen dem Verbindungsmittel und der Niederhaltehubbahn
auf einfache Weise überbrückt werden.
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Der
Zusatzkolben kann direkt mit der Niederhaltehubbahn in Verbindung
stehen. Sofern die dadurch bedingte Gleitbewegung zwischen dem Zusatzkolben
und der Niederhaltehubbahn vermieden werden soll, kann gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung der Zusatzkolben mittels eines Wälzbewegungskörpers
oder eines Gleitbewegungskörpers mit der Niederhaltehubbahn
in Verbindung stehen, um eine Wälzbewegung zwischen dem
Zusatzkolben und der Niederhaltehubbahn zu erzielen.
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Das
Verbindungsmittel kann gemäß einer Ausgestaltungsform
der Erfindung am Kolben oder am Wälzkörper drehfest
befestigt ist, wodurch eine einfache Befestigung eines insbesondere
als radial angeordneten Stiftes ausgebildeten Verbindungsmittels
am Kolben bzw. am Wälzkörper erzielbar ist.
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Besondere
Vorteile ergeben sich, wenn das Verbindungsmittel am Kolben oder
an dem Wälzkörper drehbar gelagert ist. Hierdurch
kann insbesondere bei einem als radial angeordneten Stift ausgebildeten
Verbindungsmittels eine Wälzbewegung des Stiftes an der
Niederhaltehubbahn erzielt werden.
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Die
Verdrehsicherung des Kolbens und des Wälzkörpers
ist mit dem Verbindungsmittel auf einfache Weise erzielbar, wenn
das Verbindungsmittel gemäß einer bevorzugten
Weiterbildung der Erfindung in einer Längsausnehmung der
Zylindertrommel längsverschiebbar angeordnet und/oder seitlich
geführt ist.
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Die
Längsausnehmung kann gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung von einer mit der Kolbenausnehmung
in Verbindung stehenden Längsnut der Zylindertrommel gebildet
sein. In einer derartigen Längsnut kann ein radial angeordneter
Stift oder eine radiale Erweiterung des Kolbens bzw. des Wälzkörpers
auf einfache Weise geführt werden.
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Die
Längsausnehmung kann gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung von einer mit der Kolbenausnehmung
in Verbindung stehenden Längsbohrung der Zylindertrommel
gebildet sein. Ein als Kugel ausgebildeter Wälzbewegungskörper
oder ein als radialer Stift mit einem kugelförmigen Ende ausgebildetes
Verbindungsmittel kann in einer Längsbohrung auf einfache
Weise geführt werden. Zudem ist eine Längsbohrung
auf einfache Weise in der Zylindertrommel herstellbar.
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Die
Längsausnehmung kann als geschlossene Längsausnehmung
ausgebildet sein, die innerhalb der Axialerstreckung der Zylindertrommel
angeordnet ist. Eine vereinfachte Herstellung der Längsausnehmung
ist erzielbar, wenn die Längsausnehmung als einseitig geöffnete
Längsausnehmung ausgebildet ist, die in eine Stirnseite
der Zylindertrommel mündet, insbesondere die der Hubbahn
zugewandte Stirnseite der Zylindertrommel. Hierdurch kann die Längsausnehmung
als Bohrung oder Fräsung von der Stirnseite der Zylindertrommel
aus mit geringem Herstellaufwand in die Zylindertrommel eingearbeitet
werden.
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Sofern
bei einer derartigen Ausbildung der Längsausnehmung im
Bereich der Stirnseite der Zylindertrommel eine zumindest teilweise
im radialen Bereich der Niederhaltehubbahn angeordnete Durchgangsöffnung,
insbesondere eine Durchgangsbohrung, zur Montage des Verbindungsmittels
ausgebildet ist, die mit der Längsausnehmung in Verbindung
steht, kann ein von einem radialen Stift oder einer radialen Erweiterung
bzw. einem Wälzbewegungskörper gebildetes Verbindungsmittel
zusammen mit dem Kolben montiert werden, wodurch sich eine vereinfachte
Montage erzielen lässt.
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Besondere
Vorteile ergeben sich, wenn das Verbindungsmittel mittels eines
Wälzbewegungskörpers oder eines Gleitbewegungskörpers
mit der Längsausnehmung in Verbindung steht. Mit einem derartigen
Gleit- oder Wälzbewegungskörper kann insbesondere
bei einem als radialer Stift oder einem als radiale zapfenförmige
Erweiterung des Kolbens oder des Wälzkörpers ausgebildeten
Verbindungsmittel eine Wälzbewegung an der Längsausnehmung erzielt
werden.
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Sofern
ein als radialer Stift ausgebildetes Verbindungsmittel, das im Kolben
drehbar gelagert ist, mit einem kugelförmigen Bereich zur
Verbindung mit der Niederhaltehubbahn und/oder mit der Längsausnehmung
versehen ist, kann ebenfalls eine Wälzbewegung an der Niederhaltehubbahn
und/oder der Längsausnehmung auf einfache Weise erzielt werden
und durch eine an den kugelförmigen Bereich des Stiftes
angepasste Kontur der Niederhaltehubbahn und/oder der Längsausnehmung
eine Sicherung des Stiftes in axialer Richtung erzielt werden.
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Sofern
gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der kugelförmige
Bereich des radial angeordneten Verbindungsmittels einen mehrteiligen
Aufbau aufweist, wobei ein erster Kugelabschnitt an dem Verbindungsmittel
angeformt ist und ein weiterer Kugelabschnitt an einem kugelsegmentförmigen
Wälzbewegungskörper ausgebildet ist, der an dem
Verbindungsmittel drehbar gelagert ist, können bei einer Führung
eines im Kolben drehbar gelagerten Verbindungsmittels in einer als
Längsbohrung ausgebildeten Längsausnehmung Gleitbewegungen
zwischen dem kugelförmigen Bereich und der Niederhaltehubbahn
sowie der Längsausnehmung auf einfache Weise vermieden
werden.
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Sofern
der kugelförmige Bereich des radial angeordneten Verbindungsmittel
einen mehrteiligen Aufbau aufweist, wobei ein erster Kugelabschnitt
an einem ersten kugelsegmentförmigen Wälzbewegungskörper
und ein weiterer Kugelabschnitt an einem zweiten kugelsegmentförmigen
Wälzbewegungskörper ausgebildet ist, wobei die
kugelsegmentförmigen Wälzbewegungskörper
an dem Verbindungsmittel drehbar gelagert sind, können
bei einer Führung eines im Kolben drehfest befestigten Verbindungsmittels
in einer als Längsbohrung ausgebildeten Längsausnehmung
mittels der drehbaren kugelsegmentförmigen Wälzbewegungskörper Wälzbewegungen
an der Niederhaltehubbahn sowie der Längsausnehmung auf
einfache Weise erzielt werden.
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Zweckmäßigerweise
stehen hierbei der erste Kugelabschnitt mit der Längsausnehmung
und der weitere Kugelabschnitt mit der Niederhaltehubbahn in Wirkverbindung,
wodurch unterschiedliche Drehbewegungen an der Niederhaltehubbahn
und der Längsausnehmung auf einfache Weise ermöglicht werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung ist das Verbindungsmittel
als am Kolben ausgebildete radiale Erweiterung, insbesondere radiale nutsteinförmige
Erweiterung, ausgebildet und der Wälzbewegungskörper
als Kugel oder Rolle ausgebildet, wobei sich ein einfacher Aufbau
der Niederhalteeinrichtung erzielen lässt, wenn der Wälzbewegungskörper
in einer Vertiefung an einer der Niederhaltehubbahn zugewandten
Stirnseite der Erweiterung angeordnet ist.
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Bei
einer Ausführungsform der Erfindung mit einem als Wälzbewegungskörper
ausgebildeten Verbindungsmittel, ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau
mit geringem Bauaufwand, wenn der Wälzbewegungskörper
in einer an der Mantelfläche des Kolbens ausgebildeten
Vertiefung angeordnet ist.
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Hinsichtlich
eines günstigen Aufbaus und mit geringem Bauaufwand herzustellenden
Niederhalteeinrichtung ergeben sich hierbei Vorteile, wenn der Wälzbewegungskörper
als Kugel ausgebildet ist, der in einer kalottenförmigen
Vertiefung des Kolbens angeordnet ist, und die Kugel in einer als
Längsbohrung ausgebildeten Längsausnehmung der
Zylindertrommel geführt ist.
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Sofern
das Verbindungsmittel unter Zwischenschaltung eines Zusatzkolbens
mit der Niederhaltehubbahn in Verbindung steht, ergibt sich ein
einfacher Aufbau, wenn der Zusatzkolben in einer parallel zur Ausnehmung
des Kolbens angeordneten und als Längsbohrung ausgebildeten
Längsausnehmung der Zylindertrommel längsverschiebbar
angeordnet ist.
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Der
Kolben oder der in der Ausnehmung des Kolbens gehalterte Wälzkörper
ist hierbei zweckmäßigerweise mit dem Zusatzkolben
formschlüssig verbunden. Eine derartige formschlüssige
Verbindung ist mit einfachem Bauaufwand erzielbar, wenn zur formschlüssigen
Verbindung des Kolbens mit dem Zusatzkolben ein Radialstift vorgesehen
ist, der in einer nutförmigen Längsausnehmung
der Zylindertrommel geführt ist. Eine formschlüssige
Verbindung des in der Ausnehmung des Kolbens gehalterten Wälzkörpers
kann mit einfachem Bauaufwand erzielt werden, wenn der Wälzkörper
mit einer auskragenden zapfenförmigen Erweiterung versehen
ist, die in einer nutförmigen Längsausnehmung
der Zylindertrommel geführt ist.
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Sofern
das Verbindungsmittel gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung von einem im Kolben axial angeordneten Stift oder
einer axialen stiftförmigen Erweiterung des Kolbens gebildet
ist, kann eine Verbindung des Verbindungsmittels mit der an dem Steuerspiegelkörper
ausgebildeten Niederhaltehubbahn auf einfache Weise erzielt werden,
wenn die Längsausnehmung von einer axialen Durchgangsbohrung
der Kolbenausnehmung gebildet ist.
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Die
Durchgangsbohrung ist hierbei mit besonderem Vorteil als eine in
dem der Steuerfläche zugewandten Bereich exzentrisch zur
Kolbenausnehmung des Kolbens angeordnet. Durch diese exzentrische
Anordnung des axialen Stiftes bzw. der axialen Erweiterung des Kolbens
in der Kolbenausnehmung kann weiterhin auf einfache Weise die Verdrehsicherung
des Kolbens erzielt werden.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den
schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Hierbei zeigen
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1 eine
erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine in einem Längsschnitt,
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2 einen
Schnitt entlang der Linie A-A der 1,
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3 eine
Abwicklung der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine,
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4 eine
zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine in einem Längsschnitt,
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5 eine
dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine,
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6 eine
vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine,
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7a, 7b eine
fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine in einem Längsschnitt und einer
Draufsicht auf die Zylindertrommel,
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8 eine
sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine,
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9 eine
Draufsicht auf die Zylindertrommel der Verdrängermaschine
gemäß der 8,
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10 eine
siebte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine,
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11 eine
Draufsicht auf die Zylindertrommel der Verdrängermaschine
gemäß der 10,
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12 eine
achte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine,
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13 eine
neunte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine,
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14 eine
zehnte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine,
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15 eine
elfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine,
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16 eine
zwölfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine,
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17 eine
dreizehnte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine,
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18 eine
vierzehnte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine und
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19 eine
fünfzehnte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine.
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In
der 1 ist eine beispielsweise als Axialkolbenmaschine 1 ausgebildete
erfindungsgemäße Verdrängermaschine in
einem Längsschnitt dargestellt.
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Die
Axialkolbenmaschine 1 weist eine um eine Drehachse D drehbar
gelagerte Zylindertrommel 2 auf, die mit mehreren konzentrisch
zur Drehachse D angeordneten Kolbenausnehmungen 3 versehen
ist, in denen jeweils ein Kolben 4 längsverschiebbar
gelagert ist.
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Die
Kolben 4 stützen sich mittels jeweils eines als
Rolle ausgebildeten Wälzkörpers 5, dessen Rotationsachse
R senkrecht zur Drehachse D angeordnet ist, auf einer gehäusefesten,
als nockenförmige Hubscheibe 6 ausgebildeten Hubbahn 7 ab.
Die Hubbahn 7 ist hierbei bevorzugt mehrhubig ausgebildet
und weist mehrere als nockenförmige Erhebungen ausgebildete
Axialnocken auf.
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Die
Zylindertrommel 2 stützt sich in axialer Richtung
an einer gehäusefesten Steuerfläche 8 ab, die
mit beispielsweise nierenförmigen Steuerschlitzen versehen
ist, die einen Einlassanschluss 9 und einen Auslassanschluss 10 der
Axialkolbenmaschine 1 bilden. Die Zylindertrommel 2 ist
für jede Kolbenausnehmung 3 mit einem Verbindungskanal 11 versehen,
der bei einer Drehung der Zylindertrommel 2 eine Verbindung
des von der Kolbenausnehmung 3 und dem Kolben 4 gebildeten
Verdrängerraums 12 mit dem Einlassanschluss 9 sowie
dem Auslassanschluss 10 ermöglicht. Die Steuerfläche 8 ist
an einem Steuerflächenkörper 13 ausgebildet,
der von einem Gehäusedeckel der Axialkolbenmaschine 1 gebildet
ist. Es ist ebenfalls möglich, den Steuerflächenkörper 13 als
scheibenförmiges Bauteil auszubilden, das an dem Gehäusedeckel
drehfest befestigt ist.
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Die
Zylindertrommel 2 ist weiterhin mit einer konzentrisch
zur Drehachse D angeordneten Triebwelle 15 drehfest verbunden,
beispielsweise mittels einer Verzahnung 16.
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Zur
Beaufschlagung der Zylindertrommel 2 in Richtung der Steuerfläche 8 ist
neben einem hydrostatischen Kraftüberhang eine Feder 17 vorgesehen.
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Die
Kolben 4 sind an der der Hubscheibe 6 zugewandten
Stirnseite mit jeweils einer käfigförmigen Ausnehmung 18 versehen,
in der der Wälzkörper 5 angeordnet und
gehaltert ist. Die Ausnehmung 18 ist hierbei als eine senkrecht
zur Kolbenlängsachse angeordnete bohrungsförmige
Ausnehmung ausgebildet und derart angeordnet, dass der Wälzkörper 5 in
seitlichen Abschnitten der Ausnehmung 18 des Kolbens 4,
die jeweils den Rollenäquator übergreifen, drehbar
um die Rotationsachse R gehaltert ist. Aus der 2 sind
die seitlichen Abschnitte 18a, 18b der Ausnehmung 18 ersichtlich,
die den Wälzkörper 5 in Unfangsrichtung
um zumindest 180° umschließen und somit den Wälzkörper 5 in
der Ausnehmung 18 käfigartig haltern.
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Erfindungsgemäß ist
die Axialkolbenmaschine 1 mit einer formschlüssigen
Niederhalteeinrichtung N versehen, die ein Abheben der Kolben 4 samt Wälzkörper 5 von
der Hubbahn 7 verhindert.
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Die
Niederhalteeinrichtung N umfasst eine Niederhaltehubbahn 20,
mit der die Kolben 4 direkt oder indirekt in Wirkverbindung
stehen. Die Niederhaltehubbahn 20 gemäß der 1 ist
an der Stirnseite eines rohrförmigen Bauteils 21 ausgebildet,
das an dem Steuerflächenkörper 13 und
somit dem Gehäuse der Verdrängermaschine 1 drehfest
befestigt ist. Die Niederhaltehubbahn 20 ist innerhalb
der axialen Erstreckung der Zylindertrommel 2 angeordnet
und als Innen liegende Niederhalteeinrichtung N ausgebildet. Hierzu
ist das Bauteil 21 radial innerhalb der Zylindertrommel 2 angeordnet,
wodurch die Niederhaltehubbahn 20 radial innerhalb der
Kolbenausnehmungen 3 der Zylindertrommel 2 angeordnet
ist
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Die
Niederhaltehubbahn 20 weist hierbei – wie aus
den 2 und 3 ersichtlich ist – eine Hubkurve
auf, die hinsichtlich des Phasenverlaufs und der Hubhöhe
identisch mit der Hubkurve der Hubbahn 7 ist. Die Niederhaltehubbahn 20 ist
somit mit der Hubbahn 7 hinsichtlich der von den Axialnocken
gebildeten Hubkurven identisch.
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Die
Kolben 4 stehen mittels jeweils eines Verbindungsmittels
V mit der Niederhaltehubbahn N in formschlüssiger Verbindung.
Das Verbindungsmittel V gemäß der 1 ist
von einem an dem Kolben 4 radial angeordneten und als Zylinderstift
ausgebildeten Stift 25 gebildet. Der Stift 25 ist
hierbei in einer bohrungsförmigen Querausnehmung 26 des
Kolbens 4 angeordnet und erstreckt sich nach radial Innen
in den Bereich der Niederhaltehubbahn 20, an der der Stift 25 mit
der Mantelfläche anliegt. An der Zylindertrommel 2 ist
eine von einer Längsnut 27 gebildeten Längsausnehmung
L ausgebildet, in der der Stift 25 geführt und
seitlich abgestützt ist. Die Längsnut 27 ist hierbei
als geschlossene Längsnut ausgebildet, die im radial inneren
Bereich angrenzend und mit der Kolbenausnehmung 3 in Verbindung
stehend angeordnet ist.
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Im
Betrieb der Verdrängermaschine 1 bei einer Rotation
der Zylindertrommel 2 um die Drehachse D wälzen
die Wälzkörper 5 auf der Hubkurve der Hubbahn 7 der
Hubscheibe 6 ab. Gleichzeitig stehen die Kolben 4 mittels
des von dem Stift 25 gebildeten Verbindungsmittels V mit
der zur Hubbahn 7 phasengleichen und mit identischen Axialnocken
versehenen Niederhaltehubbahn 20 in formschlüssiger
Verbindung und werden an der Niederhaltehubbahn 20 gemäß der
Arbeitshubbewegung geführt. Der axiale Abstand der Hubbahn 7 von
der Niederhaltehubbahn 20 kann hierbei derart bemessen
sein, dass das Verbindungsmittel V im Motorbetrieb der Verdrängermaschine 1 nicht
an der Niederhaltehubbahn 20 anliegt. Gelangt die Verdrängermaschine
in den Pumpenbetrieb gelangen die Verbindungsmittel V mit der Niederhaltehubbahn 20 in
Verbindung und werden an der Niederhaltehubbahn 20 gemäß der
Arbeitshubbewegung geführt, wodurch im Pumpenbetrieb der Verdrängermaschine 1 ein
Abheben der Kolben 4 samt Wälzkörper 5 von
der Hubbahn 7 sicher und mit hoher Betriebssicherheit vermieden
werden kann.
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Wie
aus der 3 ersichtlich ist, erzeugt die zwischen
dem als Stift 25 ausgebildeten Verbindungsmittel V und
der Niederhaltehubbahn 20 auftretende Kontaktkraft FN eine wirksame axiale Niederhaltekraft Fax, mittels der die Kolben 4 an
der Hubbahn 7 gehalten werden, und eine tangentiale Kraft Ft. Die tangentiale Kraft Ft wird
hierbei an den seitlichen Nutwangen der als Längsnut 27 ausgebildeten Längsausnehmung
L abgestützt, wodurch das als Stift 25 ausgebildete
Verbindungsmittel V gleichzeitig die Funktion einer Verdrehsicherung
der Kolben 4 aufweist, die sicherstellt, dass der als Rolle
ausgebildete Wälzkörper 5 bei der Rotation
der Zylindertrommel 2 um die Drehachse D mit der Rotationsachse
R senkrecht und radial zur Drehachse D der Zylindertrommel 2 ausgerichtet
ist.
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Bei
der 1 ist der Stift 25 in der Querausnehmung 26 drehfest
befestigt. Zwischen dem Stift 25 und der Niederhaltehubbahn 20 sowie
zwischen dem Stift 25 und der Längsnut 27 treten
Gleitbewegungen auf.
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Bei
der in der 4 dargestellten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine
ist gegenüber der 1 die Niederhalteeinrichtung
N als Außen liegende Niederhalteeinrichtung ausgebildet.
Das mit der Niederhaltehubbahn 20 versehene Bauteil 21 ist
hierbei radial außerhalb der Zylindertrommel 2 angeordnet
und an dem Gehäuse der Verdrängermaschine 1 drehfest
befestigt, wodurch die Niederhaltehubbahn 20 radial außerhalb der
Kolbenausnehmungen 3 der Zylindertrommel 2 angeordnet
ist. Die als Längsnut 27 ausgebildete Längsausnehmung
L zur Führung und seitlichen Abstützung des von
dem Stift 25 gebildeten Verbindungsmittels V ist hierbei
im radial äußeren Bereich angrenzend und mit der
Kolbenausnehmung 3 in Verbindung stehend angeordnet.
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Bei
der in der 5 dargestellten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine 1 ist
das von dem radialen Stift 25 gebildete Verbindungsmittel
V an dem Kolben 4 drehfest befestigt, beispielsweise in
der Querausnehmung 26 des Kolbens 4 eingepresst.
Zur Vermeidung der Gleitbewegungen zwischen dem als Stift 25 ausgebildeten Verbindungsmittel
V und der von der Längsnut 27 gebildeten Längsausnehmung
L und zwischen dem Verbindungsmittel V und der Niederhaltehubbahn 20 sind
an dem Stift 25 im Bereich der Längsausnehmung
L ein hülsenförmiger Gleitbewegungskörper 30 und
im Bereich der Niederhaltehubbahn 20 ein weiterer hülsenförmiger
Gleitbewegungskörper 31 angeordnet. Der Stift 25 ist
am auskragenden Ende mit einem Bund 32 zur axialen Sicherung
der Gleitbewegungskörper 30, 31 versehen.
An dem Bauteil 21 ist eine axiale Erweiterung 33 ausgebildet,
die mit dem Bund 32 in Wirkverbindung steht, um den Stift 25 in axialer
Richtung zu sichern. Die Gleitbewegungskörper 30, 31 ermöglichen
hierbei voneinander unabhängige Drehbewegungen und wälzen
auf der Niederhaltehubbahn 20 bzw. den Nutwangen der Längsausnehmung
L ab, wodurch verschleißbewirkende Gleitbewegungen vermieden
werden können.
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Das
Verbindungsmittel V der in der 6 dargestellten
Verdrängermaschine 1 ist als radialer Stift 25 ausgebildet,
der in der Querausnehmung 26 des Kolbens 4 drehbar
gelagert ist. Der Stift 25 ist an dem auskragenden Ende
mit einem kugelförmigen Bereich K versehen, mittels dem
der Stift 25 an der Niederhaltehubbahn 20 abwälzt.
Die Niederhaltehubbahn 20 weist einen an die kugelförmigen
Bereich K des Verbindungsmittels V angepasste Kontur auf, wodurch
der Stift 25 in axialer Richtung gesichert werden kann.
Zur Vermeidung von Gleitbewegungen zwischen dem Stift 25 und
den Nutwangen der als Längsnut 27 ausgebildeten
Längsausnehmung L kann an dem Stift 25 im Bereich
der Längsausnehmung L ein hülsenförmiger
Gleitbewegungskörper 30 angeordnet werden.
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Bei
der Verdrängermaschine 1 gemäß den 7a und 7b ist
gegenüber den 1 bis 6 die von
der Längsnut 27 gebildete Längsausnehmung
L, innerhalb der das Verbindungsmittel V angeordnet und geführt
ist, als einseitig geöffnete Längsausnehmung L
ausgebildet, die in die der Hubbahn 7 zugewandte Stirnseite
der Zylindertrommel 2 mündet. Die Längsausnehmung
L kann somit von der Stirnseite der Zylindertrommel 2 aus
wie die Kolbenausnehmung 3 eingearbeitet werden, wodurch
sich ein geringer Fertigungsaufwand ergibt. Angrenzend an die Längsausnehmung
L ist im radialen Bereich der Niederhaltehubbahn N an der Stirnseite
der Zylindertrommel 2 eine Durchgangsöffnung 35 eingearbeitet,
die ebenfalls von der Stirnseite aus mit geringem Fertigungsaufwand
in die Zylindertrommel 2 eingearbeitet werden kann. Die
Durchgangsöffnung 35 ermöglicht die Montage
des Verbindungsmittels V zusammen mit dem Kolben 4, so
dass der Kolben 4 mit dem Verbindungsmittel V als Vormontagegruppe ausgebildet
werden kann. Die Durchgangsöffnung 35 ist im dargestellten
Ausführungsbeispiel, bei der der Stift 25 am Ende
mit einem kugelförmigen Bereich K versehen ist, als Durchgangsbohrung
ausgebildet. Sofern der Stift 25 als Zylinderstift ausgebildet
ist, kann die Durchgangsöffnung von einer entsprechenden
Radialnut in der Zylindertrommel 2 gebildet werden.
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Bei
der Verdrängermaschine 1 gemäß den 8 und 9 ist
das Verbindungsmittel V von einem radialen Stift 25 mit
einem kugelförmigen Bereich K am auskragenden Ende ausgebildet,
der in der Querausnehmung 26 des Kolben 4 drehbar
gelagert ist. Durch eine entsprechende Kontur der Niederhaltehubbahn 20 ist
der Stift 25 in axialer Richtung gesichert. Gegenüber
den 7a, 7b, bei denen zusätzlich
zu der als Längsnut 27 ausgebildeten Längsausnehmung
L die Durchgangöffnung 35 zur Montage des Stiftes
erforderlich ist, ist bei den 8 und 9 die
Längsausnehmung L von einer einzigen, parallel zur Kolbenausnehmung 3 angeordneten und
mit der Kolbenausnehmung 3 in Verbindung stehenden Längsbohrung 28 gebildet,
die von der Stirnseite der Zylindertrommel 2 eingearbeitet
werden kann. Für die Niederhalteeinrichtung N ist somit
in der Zylindertrommel 2 lediglich eine zusätzliche Längsbohrung 28 je
Kolben 4 erforderlich. Die tangentiale Kraft Ft wird über
den kugelförmigen Bereich K des Stiftes an der Längsbohrung 28 abgestützt,
um eine Verdrehsicherung des Kolbens 4 zu erzielen.
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Um
die bei der Verdrängermaschine 1 gemäß den 8 und 9 durch
die unterschiedlichen Geschwindigkeiten des kugelförmigen
Bereichs K an der Niederhaltehubbahn 20 und der von der Längsbohrung 28 gebildeten
Längsausnehmung L auftretenden Gleitbewegungen zu vermeiden,
weist gemäß der Weiterbildung der 10 und 11 der kugelförmige
Bereich K des Verbindungsmittels V einen mehrteiligen Aufbau auf.
Ein erster Kugelabschnitt des kugelförmigen Bereichs K
ist an dem von dem Stift 25 gebildeten Verbindungsmittel
V angeformt und bildet einen kugelsegmentförmigen Wälzbewegungskörper 40.
Ein zweiter Kugelabschnitt des kugelförmigen Bereichs K
ist von einem kugelsegmentförmigen Wälzbewegungskörper 41 gebildet, der
an dem Stift 25, beispielsweise einem zapfenförmigen
Fortsatz, drehbar gelagert ist. Bei dem in den 10 und 11 dargestellten
Ausführungsbeispiel wälzt der an dem Stift 25 angeformte
kugelsegmentförmige Wälzbewegungskörper 40 an
der von der Längsbohrung 28 gebildeten Längsausnehmung L
ab. Der drehbare kugelsegmentförmige Wälzbewegungskörper 41 steht
mit der Niederhaltehubbahn 20 in Verbindung und wälzt
an dieser ab. Durch den drehbaren Wälzbewegungskörper 41 werden
unterschiedliche Drehbewegungen an der Niederhaltehubbahn 20 und
der Längsausnehmung L ermöglicht und verschleißverursachende
Gleitbewegungen vermeiden. Es ist ebenfalls möglich, dass
der drehbare kugelsegmentförmige Wälzbewegungskörper 41 mit der
Längsausnehmung L in Verbindung steht und der an dem Stift 25 angeformte
kugelsegmentförmige Wälzbewegungskörper 40 mit
der Niederhaltehubbahn 20 in Verbindung steht.
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Bei
der in der 12 dargestellten Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine 1 ist
das Verbindungselement V von einer an dem Kolben 4 ausgebildeten
und angeformten radialen Erweiterung 50 in Form eines nach
radial Innen weisenden Zapfens gebildet. Das von der zapfenförmigen
Erweiterung 50 gebildete Verbindungsmittel V kann direkt
mit der Niederhaltehubbahn 20 in Verbindung stehen. Um
Gleitbewegungen zu vermeiden, ist zur Verbindung der Erweiterung 50 mit
der Niederhaltehubbahn 20 ein kugelförmiger Bereich
K vorgesehen, der einen mehrteiligen Aufbau aufweist. Ein erster
Kugelabschnitt des kugelförmigen Bereichs K ist von einem
drehbar am Zapfen angeordneten kugelsegmentförmige Wälzbewegungskörper 40 gebildet,
der mit der Längsausnehmung L in Verbindung steht, die
im Ausführungsbeispiel der 12 als
zur Stirnseite der Zylindertrommel 2 geöffnete
Längsbohrung 28 ausgebildet ist. Ein zweiter Kugelabschnitt
des kugelförmigen Bereichs K ist von einem ebenfalls drehbar
am Zapfen gelagerten zweiten kugelsegmentförmige Wälzbewegungskörper 41 gebildet,
der mit der Niederhaltehubbahn 20 in Verbindung steht.
Durch entsprechende Anpassung der Kontur der Niederhaltehubbahn 20 an
den zweiten kugelsegmentförmigen Wälzbewegungskörper 41 werden
die beiden Kugelsegmente an dem Zapfen in axialer Richtung gesichert.
Durch die beiden drehbaren kugelsegmentförmige Wälzbewegungskörper 40, 41 können
unterschiedliche Gleitbewegungen an der Niederhaltehubbahn 20 und
der Längsausnehmung L erzielt werden und Gleitbewegungen
vermieden werden. Anstelle der am Kolben 4 angeformten
zapfenförmigen radialen Erweiterung 50 kann das
Verbindungsmittel V ebenfalls ein drehfest im Kolben 4 befestigter
Stift oder ein einstückig, beispielsweise durch eine Fügeverbindung,
beispielsweise Reibscheißen, mit dem Kolben 4 verbundener
Zapfen gebildet sein.
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Bei
der in der 13 dargestellten Ausführungsform
der Verdrängermaschine 1 ist das Verbindungsmittel
V von einer an dem Kolben 4 ausgebildeten bzw. angeformten
nutsteinförmigen radialen Erweiterung 51 gebildet.
Zur Führung der Erweiterung 51 und Abstützung
der tangentialen Kräfte Ft ist
die Längsausnehmung L von einer in der Zylindertrommel 2 zur
Stirnseite geöffneten Längsnut 27 gebildet. Die
Erweiterung 51 kann direkt unter einer Gleitbewegung mit
der Niederhaltehubbahn 20 in Verbindung stehen. Zur Vermeidung
von Gleitbewegungen und Erzielung einer Abwälzbewegung
ist zwischen der Erweiterung und der Niederhaltehubbahn 20 bei der 13 ein
Wälzbewegungskörper 60 angeordnet, mittels
dem das Verbindungsmittel V mit der Niederhaltehubbahn 20 in
Verbindung steht. Der Wälzbewegungskörper 60 kann
als Kugel oder Rolle ausgebildet sein, der in einer kalottenförmigen
Vertiefung 61 angeordnet ist, die an einer der Niederhaltehubbahn 20 zugewandten
Stirnseite der Erweiterung 51 ausgebildet ist.
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In
der 14 ist eine erfindungsgemäße Verdrängermaschine 1 mit
einem Verbindungsmittel V gezeigt, das von einem am Kolben 4 angeordneten Wälzbewegungskörper 65 gebildet
ist. Der Wälzbewegungskörper 65 ist als
Kugel ausgebildet, die in einer kalottenförmigen Vertiefung 66 an
der Mantelfläche des Kolbens 4 angeordnet ist.
Der als Kugel ausgebildete Wälzbewegungskörper 65 ist
einer als Längsbohrung 28 ausgebildeten Längsausnehmung L
angeordnet, die in die Stirnseite der Zylindertrommel 2 mündet.
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Bei
der Verdrängermaschine 1 gemäß der 15 ist
das Verbindungsmittel V von einem parallel zur Kolbenausnehmung 3 und
somit parallel zum Kolben 4 angeordneten Zusatzkolben 67 gebildet, der
mit dem Kolben 4 formschlüssig verbunden ist. Der
Zusatzkolben 67 ist in einer parallel zur Kolbenausnehmung 4 angeordneten,
als Längsbohrung 28 ausgebildeten Längsausnehmung
L geführt und steht mittels eines Radialstiftes 68 mit
dem Kolben 4 in Verbindung. Der an dem Kolben 4 und
am Zusatzkolben 67 befestigte Radialstift 68 ist
in einer nutförmigen Längsausnehmung 69 der
Zylindertrommel 2 angeordnet. Die Längsbohrung 28 mündet
in die Stirnseite der Zylindertrommel 2. Die Längsausnehmung 69 kann – wie
in der 15 dargestellt – als geschlossene
Längsnut ausgebildet sein oder zur vereinfachten Bearbeitung
in die Stirnseite münden. Der Zusatzkolben 67 kann
mit der Niederhaltehubbahn 20 direkt in Verbindung stehen.
Um die dadurch bedingte Gleitbewegung zu vermeiden, ist gemäß der 15 ein
von einer Kugel oder einer Rolle gebildeter Wälzbewegungskörper 60 auf
der Niederhaltehubbahn 20 abgestützt.
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Bei
der Verdrängermaschine 1 gemäß der 16 ist
gegenüber der 15 der Zusatzkolben 67 mit
dem Wälzkörper 5 formschlüssig
verbunden, der in der Ausnehmung 18 käfigartig
gehaltert ist. Der Wälzkörper 5 ist hierbei
mit einem radial nach Innen auskragenden Stift 25 bzw.
einer nach Innen auskragenden zapfenförmigen Erweiterung 50 versehen, wobei
der Stift 25 oder die Erweiterung 50 mit dem Zusatzkolben 67 verbunden
ist. Die Längsausnehmung 69 mündet in
die Stirnseite der Zylindertrommel 2. Der Kolben 4 steht
bei der Ausführungsform der 16 indirekt über
den Wälzkörper 5 mit der Niederhaltehubbahn 20 in
Verbindung, so dass die axiale Mitnahme des Kolbens 4 über
den in der Ausnehmung 18 gehalterten Wälzkörper 5 erfolgt,
der mit der Niederhaltehubbahn 20 in Verbindung steht.
Eine derartige indirekte Verbindung des Kolbens 4 mit der Niederhaltehubbahn 20 über
den Wälzkörper 5 ist ebenfalls bei einer
Niederhalteeinrichtung N gemäß den 1 oder 12 möglich,
wobei der Stift 25 bzw. die zapfenförmige Erweiterung 50 des
Wälzkörpers 5 direkt an der Niederhaltehubbahn 20 abwälzt. Zudem
ist eine derartige indirekte Verbindung des Kolbens 4 mit
der Niederhaltehubbahn 20 über den Wälzkörper 5 bei
einer Außen liegenden Niederhalteeinrichtung N erzielbar,
wenn der Stift 25 bzw. die zapfenförmige Erweiterung 50 des
Wälzkörpers 5 nach radial außen
auskragt und mit der Niederhaltehubbahn 20 entsprechend
der 4 in Verbindung steht. Durch die Wälzbewegung
des Wälzkörpers 5 wird hierbei ebenfalls
ein Abwälzen des Stiftes 25 bzw. der Erweiterung 50 an
der Niederhaltehubbahn 20 auf einfache Weise erzielt. Zur
Vermeidung von Gleitbewegung zwischen der Erweiterung 50 bzw.
eines Stiftes 25 des Wälzkörpers 5 und
der Längsausnehmung L können an der Erweiterung 50 des
Wälzkörpers 5 bzw. einem an dem Wälzkörper 5 angeordneten
Stift 25 Gleit- und/oder Wälzbewegungskörper gemäß den 5–7 angeordnet werden.
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Bei
der Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verdrängermaschine 1 gemäß 17 ist das
Verbindungsmittel V von einer an dem Kolben 4 ausgebildeten
bzw. angeformten axialen zapfen- bzw. stiftförmigen Erweiterung 50 gebildet.
Die Niederhaltehubbahn 20 ist direkt an dem Steuerflächenkörper 13 und
somit dem Gehäuse der Verdrängermaschine 1 im
radialen Erstreckungsbereich der Kolbenausnehmung 3 und
somit im Bereich der Steuerfläche 8 ausgebildet.
Die Erweiterung 50 ist in einer in der Zylindertrommel 2 ausgebildeten
Durchgangsbohrung 52 dichtend geführt, die exzentrisch
zur der Kolbenausnehmung 3 in dem der Steuerfläche 8 zugewandten
Bereich der Zylindertrommel 2 angeordnet ist und die Längsausnehmung
L bildet, wodurch eine Verdrehsicherung des Kolbens 4 erzielt
werden kann. Die Erweiterung 50 kann direkt mit der Niederhaltehubbahn 20 in
Verbindung stehen. Bei der in der 17 dargestellten
Ausführungsform steht die Erweiterung unter Zwischenschaltung
eines Wälzbewegungskörpers 60, beispielsweise
einer Kugel oder einer Rolle, mit der Niederhaltehubbahn 20 in
Wirkverbindung. Die Erweiterung 50 kann ebenfalls von einem
am Kolben 4 befestigten axialen Zylinderstift gebildet
werden.
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Bei
der Verdrängermaschine 1 gemäß der 18 ist
vergleichbar zu der 4 die Niederhalteeinrichtung
N als Außen liegende Niederhalterung ausgebildet. Das Verbindungsmittel
V ist von einer radial nach Außen weisenden zapfenförmigen
oder nutsteinförmigen Erweiterung 50 gebildet,
die direkt mit der Niederhaltehubbahn 20 in Verbindung
steht. Die Erweiterung 50 ist an dem Kolben 4 angeformt. Es
ist jedoch ebenfalls möglich, die Erweiterung 50 an
dem Wälzkörper 5 anzuformen. Zur Führung
der Erweiterung 50 und zur Abstützung der tangentialen Kräfte
Ft ist an der Zylindertrommel 2 im
radial äußeren Bereich eine mit der Kolbenausnehmung 3 in
Verbindung stehende und als Längsnut 27 ausgebildete Längsausnehmung
L ausgebildet, die in die Stirnseite der Zylindertrommel 2 mündet,
um die Montage des Kolben 4 bzw. der Wälzkörpers 5 mit
der Erweiterung zu ermöglichen. Um die dadurch bedingte Gleitbewegung
an der Längsausnehmung 27 und/oder der Niederhaltehubbahn 20 zu
vermeiden, können hülsenförmige Gleitbewegungskörper 30, 31 gemäß der 5 oder 6 bzw.
kugelsegmentförmige Wälzbewegungskörper 40, 41 gemäß der 12 vorgesehen
werden.
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Bei
den 1 bis 18 weist das in der Längsausnehmung
L geführte Verbindungsmittel V zusätzlich die
Funktion einer Verdrehsicherung der Kolben 4 bzw. der Wälzkörper 5 auf,
die mittels eines als Rolle ausgebildeten Wälzkörpers 5 an
der Hubbahn 7 abgestützt sind.
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In
der 19 ist eine erfindungsgemäße Verdrängermaschine 1 mit
einer Ausbildung der Wälzkörper 5 als
Kugeln dargestellt. Der Kolben 4 ist als Stufenkolben mit
einem den Verdrängerraum 12 bildenden ersten Kolbenabschnitt 4a und
einem im Durchmesser vergrößerten Kolbenabschnitt 4b ausgebildet,
wobei der Wälzkörper 5 im Kolbenabschnitt 4b gehaltert
ist. Die Kolbenausnehmung 3 ist als Stufenbohrung ausgebildet.
Das Verbindungsmittel V der Niederhalteeinrichtung N ist von dem
Kolbenabsatz 80 des Kolbens 4 gebildet, der mit
der Niederhaltehubbahn 20 in Verbindung steht. Die Längsausnehmung
L zur Führung des Verbindungsmittels V ist von dem äußeren
Bereich der Kolbenausnehmung 3 mit größerem
Durchmesser gebildet. Der Kolbenabsatz 80 kann hierbei
direkt und gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Wälzbewegungskörpers
mit der Niederhaltehubbahn 20 in Verbindung stehen. Bei
der Ausführungsform der 19 ist
ein Zusatzkolben 67 gemäß der 15 vorgesehen,
der in einer parallel zur Kolbenausnehmung 3 des Kolbens 4 angeordneten
Längsbohrung 28 der Zylindertrommel 2 angeordnet
ist und sich an dem Kolbenabsatz 80 abstützt.
Der Zusatzkolben 67 kann mit der Niederhaltehubbahn 20 direkt
in Verbindung stehen oder zur Vermeidung einer Gleitbewegung gemäß der 18 unter
Zwischenschaltung eines Wälzbewegungskörpers 60 an
der Niederhaltehubbahn 20 abgestützt sein. Durch
die Verwendung einer Kugel als Wälzkörper 5 zur
Kolbenabstützung an der Hubbahn 7 ist keine Verdrehsicherung
für den Kolben 4 erforderlich.
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Die
in der 19 gezeigte Niederhalteeinrichtung
N mit dem Kolbenabsatz 80 als Verbindungsmittel V kann
ebenfalls bei einer Abstützung der Kolben 4 an
der Hubbahn 7 mittels einer Rolle gemäß den 1 bis 17 verwendet
werden, wobei für die Kolben 4 eine geeignete
Verdrehsicherung vorzusehen ist.
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Die
in den 1 bis 19 dargestellten Ausführungsbeispiele
mit einer Innen liegenden Niederhalteeinrichtung N sind ebenfalls
bei einer Außen liegenden Niederhalteeinrichtung N anwendbar.
Umgekehrt sind die Ausführungsbeispiele gemäß den 1 bis 19 mit
einer Außen liegenden Niederhalteeinrichtung N ebenfalls
bei einer Innen liegenden Niederhalteeinrichtung N verwendbar. Zudem sind
die Ausführungsbeispiele mit einer Anordnung des Verbindungsmittels
V an dem Kolben 4 zur direkten formschlüssigen
Verbindung des Kolbens 4 mit der Niederhaltehubbahn 20 auf
die Anordnung des Verbindungsmittels V auf den in der Ausnehmung 18 des
Kolbens 4 gehalterten Wälzkörper 5 zur
indirekten formschlüssigen Verbindung des Kolbens 4 mit der
Niederhaltehubbahn 20 übertragbar.
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Mit
der erfindungsgemäßen formschlüssigen Niederhalteeinrichtung
N, bei der die Kolben 4 bzw. die in der Ausnehmung 18 der
Kolben 4 gehalterten Wälzkörper 5 mit
der Niederhaltehubbahn 20 in Verbindung stehen und mittels
des Verbindungsmittels V formschlüssig entlang der Niederhaltehubbahn
N geführt werden, wird auf einfache Weise und in zuverlässiger
Weise erzielt, dass auch bei einem geringen Druck in den Verdrängerräumen 12 die
Kolben 4 mitsamt der Wälzkörpers 5 durch
die Niederhaltehubbahn 20 formschlüssig gemäß der
Arbeitshubbewegung an der Hubbahn 7 geführt werden.
Die Kolben 4 mit den Wälzkörpern 5 können
somit auf einfache Weise in Anlage an die Hubbahn 7 gehalten
werden, wodurch ein Abheben der Kolben 4 mit den Wälzkörpern 5 von
der Hubbahn 7 wirksam und mit geringem Bauaufwand bei hoher
Betriebszuverlässigkeit erzielt wird. Bei einer erfindungsgemäßen
Axialkolbenmaschine, die als Motor, insbesondere eines Fahrantriebs,
verwendet wird, wird somit eine sichere Füllung der Verdrängerräume 12 im
Pumpenbetrieb zuverlässig sichergestellt und ein sicheres
Bremsverhalten und ein sicheren Bremsbetrieb des Fahrzeugs ermöglicht.
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Die
erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine kann hierbei
einhubig oder mehrhubig ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005058323
A1 [0002, 0004]