DE29503060U1 - Axialkolbenmaschine - Google Patents
AxialkolbenmaschineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Axi alkoibenmaschi ne
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
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5
Bei hydrostatischen Maschinen dieser Art, wie sie beispielsweise aus der
DE-PS 36 38 890 bekannt sind, ist die im Betrieb auftretende innere Leckage
dafür verantwortlich, daß das Gehäuse ständig mit Lecköl gefüllt ist, das
über eine mit dem Leckölanschluß verbundene Leckölieitung zum Tank hin
abgeführt wird. Das Lecköl steht aufgrund der Strömungswiderstände in dieser Leckölleitung im Gehäuse unter Überdruck, so daß die sich im Lecköl
drehenden Triebwerksteile, insbesondere die wie ein Laufgitter einer
Strömungsmaschine wirkenden Kolbenabschnitte zwischen der Zylindertrommel
und der Hubscheibe, entsprechende Planschverluste hervorrufen.
Aus der DE-OS 41 28 615 und DE-OS 42 15 869 ist je eine Axialkolbenmaschine
bekannt, bei der mittels konstruktiv aufwendiger Pumpeinrichtungen in der
Leckölleitung bzw. im Gehäuse Lecköl abgesaugt wird, um die Planschverluste
zu reduzieren.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Axialkolbenmaschine der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, daß die Planschverluste mit geringerem
konstruktiven Aufwand reduziert werden.
! 25 Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in
Verbindung mit dessen gattungsbildenden Merkmalen gelöst. Die bei Betrieb
der Axialkolbenmaschine aus den Zylinderbohrungen austretende axiale
Leckölströmung wird durch die Hülse von dem umgebenden Lecköl getrennt und
durch die im Raum zwischen der Hubscheibe und der Zylindertrommel drehenden
Kolben mitgenommen, d.h. ebenfalls in Drehung versetzt. Auf diese Weise drehen sich die aus den Zylinderbohrungen herausragenden Kolbenabschnitte
nicht mehr in, sondern mit dem Lecköl, so daß Planschverluste nicht mehr auftreten. Es ergibt sich in der Hülse eine beruhigte Leckölströmung mit
einer Strömungskomponente in Umfangsrichtung, die mit gleicher Geschwindigkeit
wie die Kolbenabschnitte rotiert und somit das Auftreten von Planschverlusten verhindert, und einer Strömungskomponente mit allgemein
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axialer Richtung. Die zwischen dem axial strömenden Lecköl und den aus den
Zylinderbohrungen herausragenden Kolbenabschnitten einerseits und der Hülse
andererseits auftretende Flüssigkeitsreibung ist vernachlässigbar.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind an der inneren Wandungsfläche
der Hülse radial verlaufende Flügel angebracht, die sich vorzugsweise zwischen den aus den Zylinderbohrungen herausragenden Kolbenabschnitten bis
zu einem Teilkreis erstrecken, der den gleichen oder einen kleineren Durchmesser als der Innenkreis der aus den Zylinderbohrungen herausragenden
Kolbenabschnitte aufweist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den verbleibenden
Unteransprüchen.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Axialkolbenmaschine im Axialschnitt, an deren Zylindertrommel
eine Hülse in einer ersten Ausgestaltung befestigt ist,
Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte Zylindertrommel im Axialschnitt, an der eine
Hülse in einer zweiten Ausgestaltung befestigt ist, und
Fig. 3 die in Figur 2 gezeigte Zylindertrommel bei Betrachtung von rechts in
2b Figur 2.
Die in Figur 1 dargestellte Axialkolbenmaschine ist eine reversierbare
Schrägachsenmaschine mit verstellbarem Verdrängungsvolumen und umfaßt in
bekannter Weise als wesentliche Bauteile ein Gehäuse 1, eine Gehäuse-Abschlußplatte
2, eine Triebwelle 3, eine Trieb- oder Hubscheibe 4, einen Steuerkörper 5 mit zugeordneter Verstelleinrichtung 6 und eine Zylindertrommel
7, an der eine Hülse 8 gemäß der Erfindung befestigt ist.
Das Gehäuse 1 umfaßt einen durch eine Gehäuse-Stirnwand 9 einseitig
3^ verschlossenen zylindrischen Gehäuseabschnitt und einen an diesen angrenzen-
den ellipsenförmigen Gehäuseabschnitt, der ein der Gehäuse-Stirnwand 9
abgewandtes offenes Ende aufweist, das durch die Gehäuse-Abschlußplatte 2
verschlossen ist. Der Radius der in Figur 1 rechten Querschnittshälfte des ellipsenförmigen Gehäuseabschnitts nimmt bei konstantem Radius der linken
Gehäusequerschnittshälfte in Richtung der Gehäuse-Abschlußplatte 2 ständig
zu; der konstante Radius der linken Gehäusequerschnittshälfte ist gleich dem Radius des zylindrischen Gehäuseabschnitts. In den unmittelbar an diesen
zylindrischen Gehäuseabschnitt angrenzenden Bereich des ellipsenförmigen
Gehäuseabschnitts ist ein Leckölanschluß 10 ausgebildet, den eine Leckölleitunq
mit dem Tank (beide nicht gezeigt) verbindet.
Die Triebwelle 3 durchsetzt eine in der Gehäuse-Stirnwand 9 ausgebildete
Durchgangsbohrung und ist mittels zweier Kegelrollen-Lager 11, 12 im
zylindrischen Gehäuseabschnitt drehbar gelagert. Das im Gehäuse 1 befindliehe
freie Ende der Triebwelle 3 ist mit einer einteilig angeformten
flanschartigen Erweiterung versehen, die die Hubscheibe 4 bildet.
Der Steuerkörper 5 ist eine sog. Steuerlinse von bikonvexer Form, die in
einem kreisbahnförmigen Stütz- und Schwenklager 13 in der Gehäuse-Abschlußplatte
2 verschiebbar angeordnet ist und innerhalb dieses Lagers mittels der Verstelleinrichtung 6 in jeder gewünschten Stellung fixiert werden kann.
Verstellbare Anschläge 14, 15 begrenzen den Verstell bereich des Steuerkörpers
5. Im Steuerkörper 5 sind in bekannter Weise zwei einander auf einem Teilkreis gegenüberliegende, nicht gezeigte Steuernieren ausgebildet, die
mit dem Druckstutzen und dem Saugstutzen (ebenfalls nicht gezeigt) der
Axialkolbenmaschine verbunden sind.
Die Verstelleinrichtung 6 ist zur Veränderung des Verdrängungsvolumens der
Axialkolbenmaschine vorgesehen und umfaßt einen Zapfen 16 sowie eine nicht
go gezeigte Stellstange, die in einer ebenfalls nicht gezeigten Radialbohrung
in der Gehäuse-Abschlußplatte 2 verschiebbar geführt ist. Der Zapfen 16 ist
an der Stellstange befestigt und greift in eine Durchgangsbohrung 17 im
Steuerkörper 5 ein.
Die Zylindertrommel 7 ist zwischen der Hubscheibe 4 und dem Steuerkörper 5
angeordnet. Sie stützt sich, in bekannter Weise hydrostatisch gelagert, mit
einer konkaven Lagerfläche an der zugeordneten konvexen Steuerfläche des
Steuerkörpers 5 drehbar ab und kann sich somit auf letzterem kinematisch frei einstellen, so daß eine hohe Parallelität zwischen ihrer Lagerfläche
und der Steuerfläche des Steuerkörpers 5 erreicht wird.
Axial verlaufende und gleichmäßig auf einem Teilkreis verteilte Zylinderbohrungen
18 sind in bekannter Weise in der Zylindertrommel 7 ausgebildet und
münden an deren der Hubscheibe 4 zugewandten ebenen Stirnfläche aus. An der konkaven Lagerfläche der Zylindertrommel 7 münden diese Zylinderbohrungen 18
über Mündungskanäle 19 auf dem Teilkreis der Steuernieren aus. In den Zylinderbohrungen 18 sind Kolben 20 hin- und herbewegbar angeordnet. Ihre
aus den Zylinderbohrungen 18 herausragenden freien Enden sind über
Kugelgelenke drehmitnehmbar mit der Hubscheibe 4 verbunden. Jedes Kugelgelenk
besteht aus einem am freien Ende des zugeordneten Kolbens 20 ausgebildeten Kugelkopf 21 und einem in der Hubscheibe 4 ausgebildeten
Hohl kugel abschnitt, in dem der Kugelkopf 21 drehbeweglich aufgenommen ist.
Eine sog. Rückhalteeinrichtung 22 hält die Kugelköpfe innerhalb der Hohl kugel abschnitte.
In einer zentralen, abgestuften Durchgangsbohrung 23 in der Zylindertrommel
7 sitzt eine Druckfeder 24, die einen ebenfalls mittels eines Kugelgelenkes
in der Hubscheibe 4 gelagerten, in die Durchgangsbohrung 23 hineinragenden
und die Zylindertrommel 7 führenden Mittelzapfen 25 an der Hubscheibe 4
abstützt und somit die Zylindertrommel 7 in Anlage an den Steuerkörper 4
hält, wenn keine Öldruckkräfte auftreten.
Bei Betrieb der Axialkolbenmaschine z.B. als Pumpe wird über die Triebwelle
3 die Zylindertrommel 7 mitsamt den Kolben 20 in Drehung versetzt. Wenn
durch Betätigung der Verstelleinrichtung 6 die Zylindertrommel 7 gegenüber
der Hubscheibe 4 in eine Schrägstellung verschwenkt worden ist, so daß sie
beispielsweise den in Figur 1 gezeigten, dem maximalen Verdrängungsvolumen
der Axialkolbenmaschine entsprechenden maximalen Schwenkwinkel ei mav,
einnimmt, so vollführen sämtliche Kolben 20 Hubbewegungen; bei Drehung der
Zylindertrommel 7 um 360° durchläuft jeder Kolben 20 einen Saug- und einen
Kompressionshub, wobei entsprechende Ölströme erzeugt werden, deren Zu- und
Abführung über die Mündungskanäle 19, die Steuernieren und den Saug- und
5
Druckkanal erfolgt. ——-
Druckkanal erfolgt. ——-
Dabei tritt infolge des (die sog. Leckspalte bedingenden) Spiels zwischen
den bewegten Teilen Lecköl aus den Leckspalten, insbesondere während des
Kompressionshubes aus den Zylinderbohrungen 18, aus, füllt den freien Raum,
den sog. Lecköl raum, des Gehäuses 1 und strömt über den Leckölanschluß 10
und die Leckölleitung zum Tank hin ab. Vor allem aufgrund der Strömungswiderstände
in dieser Leckölleitung steht das Lecköl im Leckölraum unter
Überdruck, so daß die in ihm drehenden Teile, insbesondere die wie das Laufgitter einer Strömungsmaschine wirkenden Kolbenabschnitte zwischen der
Hubscheibe 4 und der Zylindertrommel 7 entsprechend hohe Planschverluste
hervorrufen, die den Wirkungsgrad der Axialkolbenmaschine verringern.
Bei Einstellung der Zylindertrommel 7 auf einen Schwenkwinkel dC - 0
vollführen die Kolben 20 bei Drehung der Triebwelle 3 keine Hubbewegungen
und fördern somit kein Öl. Die Axialkolbenmaschine ist auf Null-Verdrängungsvolumen
eingestellt.
Zur Vermeidung der vorerwähnten Planschverluste ist die Hülse 8 vorgesehen.
Sie besteht aus Teflon, weist einen kreisrunden Querschnitt sowie eine allseits geschlossene Wandung mit glatter äußerer Wandungsfläche 26 auf und
umfaßt einen zylindrischen Hülsenabschnitt 27, der an der äußeren,
zylindrischen Umfangsflache der Zylindertrommel 7 in deren der Hubscheibe 4
zugewandten Endbereich befestigt ist, sowie einen über die Zylindertrommel 7
überstehenden, sich in Richtung Hubscheibe 4 kegelförmig erweiternden Hülsenabschnitt 28. Dieser erstreckt sich bei einem Schwenkwinkel von cC= o°
bis zur Hubscheibe 4, so daß er den zwischen dieser und der Zylindertrommel
7 befindlichen Raum 29 im wesentlichen völlig überdeckt. Die Ausbildung des Hülsenabschnitts 28 mit in Richtung Hubscheibe 4 stetig zunehmendem
Durchmesser ist gewählt, um im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei den vorhandenen Raumverhältnissen innerhalb des Gehäuses 1 das Verschwenken der
Zylindertrommel 7 in beiden Schwenkrichtungen bis zu dem durch den
jeweiligen Anschlag 14 bzw. 15 definierten maximalen Schwenkwinkel zu
ermöglichen; aus gleichem Grunde liegt der der Hubscheibe 4 zugewandte freie Rand des Hülsenabschnitts 28 in einer zur Hülsenachse senkrechten Ebene.
Aufgrund dieses letzteren Merkmals vergrößert sich beim Ausschwenken der
Zylindertrommel 7 auf größeren Schwenkwinkel die axiale Abmessung des Raums
29 auf der der Schwenkrichtung entsprechenden Querschnittshälfte (vgl. Fig. 1), so daß ein mit zunehmendem Schwenkwinkel zunehmender Überdeckungsfreier
Bereich entsteht. Andererseits kann bei entsprechenden räumlichen Verhältnissen innerhalb des Gehäuses 1 die Hülse 8 so ausgebildet sein, daß sie
auch bei maximalem Schwenkwinkel den Raum 29 ausreichend überdeckt: Bei nicht reversierbaren, also nur in einer Schwenkrichtung ausschwenkbaren
Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauweise mit an der Schräg- oder
Hubscheibe befestigter Hülse oder bei Schrägscheibenmaschinen mit konstantem Verdrängungsvolumen kann zwecks Vermeidung des Überdeckungsfreien Bereichs
das freie Ende der Hülse 8 schräg angeschnitten sein, so daß es in einer dem maximalen bzw. dem konstanten Schwenkwinkel entsprechenden schrägen Ebene
liegt.
Die bei Betrieb der Axialkolbenmaschine aus den Zylinderbohrungen 18
austretende axiale Leckölströmung wird durch die Hülse 8 von dem umgebenden
Lecköl getrennt und durch die sich drehenden Kolbenabschnitte im Raum 29 mitgenommen, d.h. ebenfalls in Drehung versetzt. Auf diese Weise drehen sich
die aus den Zylinderbohrungen 18 herausragenden Kolbenabschnitte nicht mehr
in, sondern mit dem Lecköl, so daß Planschverluste nicht mehr auftreten. Es
ergibt sich in der Hülse 8 eine beruhigte Leckölströmung mit einer
Strömungskomponente in Umfangsrichtung, die mit gleicher Geschwindigkeit wie
die Kolbenabschnitte rotiert und somit das Auftreten von Planschverlusten
verhindert, und einer Strömungskomponente mit allgemein axialer Richtung.
Die zwischen dem axial strömenden Lecköl und den aus den Zylinderbohrungen
18 herausragenden Kolbenabschnitten einerseits und der Hülse 8 andererseits auftretende FlUssigkeitsreibung ist vernachlässigbar. Der Überdeckungsfreie
Bereich des Raums 29 erleichtert das Austreten des Lecköls aus der Hülse 8.
Um bei Drehzahl änderungen der Zylindertrommel 7 das Nacheilen oder Voreilen
der aus den Zylinderbohrungen 18 herausragenden Kolbenabschnitte gegenüber
dem Lecköl und damit das Auftreten von Planschverlusten zu vermeiden, d.h.
eine sofortige Mitnahme des Lecköls zu gewährleisten, sind an der inneren Wandungsfläche 30 des Hülsenabschnitts 28 radial verlaufende Flügel 31
angebracht, die sich zwischen den aus den Zylinderbohrungen 18 herausragen-
1 den Kolbenabschnitten radial bis zu einem Teilkreis mit einem gegenüber dem
Innenkreis der Kolbenabschnitte etwas kleineren Durchmesser und axial vom freien Rand des Hülsenabschnitts 28 bis nahe zur Zylindertrommel 7
erstrecken.
Claims (10)
- MITSCHERLICH & PARTN-6'R'"' *"*"" "'—* PATENTANWÄLTEEUROPEAN PATENTATTORNEYSDipl.-Ing. H. Mitscherlich Dipl.-Ing. K. Gunschmann (1960-90) Dipl.-Ing. Dr. rer. nat. W. Körber,, . ..„,,, Dipl.-Ine. T. Schmidt-EversBrueninghaus Hydromatik GmbH Dipl-Ing W. MelzerGlockeraustraße 2 ^. , n,6^ „ c , ,Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. R. Schulz_ ___-,,- _, , . auch RechtsanwaltD-89275 ElchingenRECHTSANWALTDr. jur. Markus Graf23. Februar 1995 Dr. Kö/pgb/ayANSPRÜCHE1. Axialkolbenmaschine mit einem Lecköl aufnehmenden Gehäuse, das über einen Leckölanschluß mit dem Tank verbunden ist, mit einer im Gehäuse auf einem Steuerkörper drehbar gelagerten und sich kinematisch frei einstellbaren Zylindertrommel mit axialen Zylinderbohrungen, in denen jeweils ein Kolben verschiebbar aufgenommen ist, und mit einer Hubscheibe, an der die aus den Zylinderbohrungen herausragenden freien Enden der Kolben abgestützt sind,gekennzeichnet durcheine an der Zylindertrommel (7) oder an der Hubscheibe (4) befestigte, sich axial erstreckende Hülse (8), die den Raum (29) zwischen der Zylindertrommel (7) und der Hubscheibe (4) zumindest teilweise überdeckt und eine allseits geschlossene, die Lecköl Strömung in dem Raum (29) beruhigende Wandung aufweist.
- 2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Hülse (8) eine glatte äußere Wandungsfläche (26) aufweist.
- 3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,daß die Hülse (8) aus Teflon besteht.Postadresse: Büroadresse: .*TüefcflT8?^ 51231«-&dgr; · j ·.. Koijtenfür Amtsgebühren:Postfach 330609 Sonnenstraße33 ·&Sgr;··&Tgr;&bgr;1·&iacgr;83&idiagr;<&bgr;&iacgr;9)&ohacgr;50^435·.,· ·,t* tostbankMünchen, Kto. 19575-803 (BLZ 700 10080)D-80066 München D-80331 München Telex 523155 mitsh d EP-A-KtO. 28000 206"L - 4. Axialkolbenmaschine nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,daß an der inneren Wandungsfläche (30) der Hülse (8) radial verlaufende Flügel (31) angebracht sind. - 5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet,daß die Flügel (31) sich zwischen den aus den Zylinderbohrungen (18) herausragenden Kolbenabschnitten erstrecken.
- 6. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet,daß die freien Enden der Flügel (31) auf einem Teilkreis angeordnet sind, der den gleichen oder einen kleineren Durchmesser als der Innenkreis der aus den Zylinderbohrungen (18) herausragenden Kolbenabschnitte aufweist.
- 7. Axialkolbenmaschine nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,daß die Hülse (8) in Richtung ihres freien Endes einen stetig zunehmenden Durchmesser aufweist. - 8. Axialkolbenmaschine nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,daß der freie Rand der Hülse (8) in einer zur Hülsenachse senkrechten ■ Ebene liegt. - 9. Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise mit einer Stromrichtung und verstellbarem Verdrängungsvolumen nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7,dadurch gekennzeichnet,daß die Hülse (8) an der Hubscheibe (4) befestigt ist und ihr der Zylindertrommel (7) zugewandter freier Rand in einer zur Hülsenachse schrägen Ebene liegt, die mit zunehmender Verstellung der Axialkolbenmaschine in Richtung des maximalen Verdrängungsvolumens zunehmend inRichtung einer zur Radialebene der Zylindertrommel (7) parallelen Lage 35schwenkt.
- 10. Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise mit einer Stromrichtung und konstantem Verdrängungsvolumen nach wenigstens einem der Ansprüche bis 7, 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) an der Hubscheibe {4) befestigt ist und ihr der Zylindertrommel (7) zugewandter freier Rand in einer zur Hülsenachse schrägen Ebene liegt, die ihrerseits in der Radialebene der Zylindertrommel (7) liegt.
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
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R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
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R071 | Expiry of right |