DE4022858A1 - Axialkolbenmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschi­ ne mit mehreren im wesentlichen parallel zueinander sowie konzentrisch um eine gemeinsame Mittelachse verteilt ange­ ordneten Kolbenzylindereinheiten, die sich zur Oszillation einendig auf einer Nockenbahn abstützen, wobei die Kolben­ zylindereinheiten und die Nockenbahn relativ zueinander drehbar angeordnet sind, und wobei Arbeitsräume der Kol­ benzylindereinheiten während der relativen Drehung jeweils abwechselnd mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein ins­ besondere hydraulisches Medium verbunden sind.

Derartige Axialkolbenmaschinen können entweder als Motor oder als Pumpe wirken. Axialkolbenmaschinen sind aus zahl­ reichen Veröffentlichungen bekannt; es seien hier bei­ spielsweise die US-PS 30 74 345, die US-PS 22 80 875, das DE-GM 19 55 765, die DE-OS 26 25 730 und die DE-OS 26 42 900 genannt. Bekannte Axialkolbenmaschinen besitzen als Taumelscheiben oder Schrägscheiben ausgebildete Nocken­ bahnen, was aber zu dem entscheidenden Nachteil führt, daß sehr große, außermittige Axialkräfte und hierdurch Kipp­ momente auftreten, was sehr hohe Anforderungen an die La­ gerungen der jeweils rotierenden Teile stellt, wenn lange Standzeiten gewährleistet sein sollen. Zudem treten starke Vibrationen und hierdurch starke Laufgeräusche auf. Von weiterem Nachteil ist, daß die Kolben im Bereich der an­ steigenden Flanke der Nockenbahn, d.h. während der Druck­ phase, sehr große Querkräfte aufzunehmen haben, wodurch die Kolben mit Kippmomenten beaufschlagt werden, die die Führungen der Kolben in den Zylindern außerordentlich stark belasten, was sehr schnell zu Verschleiß und einem für die Funktion nachteiligen Spiel führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gat­ tungsgemäße Axialkolbenmaschine so zu verbessern, daß auch mit vereinfachten Lagerelementen lange Standzeiten sowie ein ruhiger, verschleißarmer Lauf erreicht werden können.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht,daß die Nocken­ bahn als Mehrfachhubkurve mit jeweils mindestens zwei sich in Umfangsrichtung abwechselnden Minima und Maxima ausge­ bildet ist. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung werden die auftretenden Axialkräfte umfänglich derart verteilt, daß Kippmomente zumindest deutlich reduziert, in bestimm­ ten Fällen sogar absolut eliminiert werden können. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn die Mehrfachhubkurve mit jeweils einer geraden Anzahl von Minima und Maxima ausgebildet ist, wobei sich dann jeweils die Maxima und jeweils die Minima diametral gegenüberliegen. Hierdurch werden erfindungsgemäß die Kippmomente absolut eliminiert, da die jeweils diametral gegenüberliegenden Druckverhält­ nisse innerhalb der Axialkolbenmaschine stets absolut gleich sind und sich daher kompensieren. Hierdurch sind auch einfachere Lagerelemente, wie insbesondere Gleitla­ ger, ausreichend, da diese praktisch nur noch Führungs­ funktion haben. Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine ist aufgrund der ausgewogenen Druck- und Kräfteverteilung zudem besonders laufruhig und vibrationsarm.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Mehrfachhubkurve als Doppelhubkurve mit zwei Minima und zwei Maxima ausgebildet, wobei die beiden Minima ebenso wie die beiden Maxima jeweils um 180° zueinander versetzt angeordnet sind. Hierbei sind die Minima gegenüber den Maxima um jeweils 90° versetzt angeordnet. Bei dieser besonders vorteilhaften Ausführung durchlaufen die Kolben­ zylindereinheiten während einer Umdrehung um 360° jeweils zwei obere sowie zwei untere Totpunkte. Demzufolge wird zusätzlich zu den oben bereits genannten Vorteilen auch der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine verbessert.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Kolbenzylinderein­ heiten als relativ zu der feststehenden Nockenbahn um die Mittelachse drehbar gelagerte Zylindertrommel mit in axia­ len Zylinderbohrungen geführten Kolben ausgebildet sind, wobei sich dann die Kolben vorzugsweise über mit der Zy­ lindertrommel umlaufende Kugeln auf der Nockenbahn abstüt­ zen. Dieses Merkmal trägt vorteilhafterweise dazu bei, daß der Verschleiß und die Laufgeräusche reduziert werden kön­ nen. Zudem ist es hierbei zweckmäßig, wenn die Nockenbahn als kreisförmig verlaufende Rille in einer vorzugsweise senkrecht zu der Mittelachse der Zylindertrommel angeord­ neten Gehäusefläche und mit einer sich in Umfangsrichtung jeweils zwischen den Minima und den Maxima verändernden Tiefe sowie mit einem an die Kugeln angepaßten Querschnitt ausgebildet ist. Die zur Abstützung der Kolben vorgesehe­ nen Kugeln laufen äußerst verschleißarm in der Rille ab.

Zur Lösung der obigen Aufgabe ist es ferner besonders vor­ teilhaft, wenn die Kolbenzylindereinheiten derart schräg zu der gemeinsamen Mittelachse ausgerichtet sind, daß ihre Zylinderachsen in der entsprechenden relativen Drehstel­ lung im wesentlichen senkrecht zu einer ansteigenden Flanke der Nockenbahn angeordnet sind. Dies bedeutet, daß vorteilhafterweise auf jeden sich im Bereich der anstei­ genden Flanke befindenden Kolben praktisch keinerlei Quer­ kräfte mehr einwirken, die die Tendenz hätten, den Kolben in der Zylinderbohrung zu kippen. Die Führungen der Kolben in den Zylinderbohrungen werden somit wesentlich entla­ stet, so daß verschleißbedingtes Spiel vermieden werden kann. Aufgrund der erfindungsgemäßen Schrägstellung der Kolbenzylindereinheiten schließen diese, wenn sie sich im Bereich der abfallenden Flanke der Nockenbahn befinden, mit dieser das Doppelte des jeweiligen Steigungswinkels der Flanke ein. Dies ist jedoch ebenfalls von Vorteil, da dieses "Gefälle" die Bewegung des Kolbens in Richtung seines unteren Totpunktes unterstützt. Besonders vorteil­ haft ist es, wenn die Zylinderachsen im wesentlichen senk­ recht zu dem an die abfallende Flanke angrenzenden An­ fangsbereich der ansteigenden Flanke der Nockenbahn ange­ ordnet sind. In dieser Stellung, die nahezu dem unteren Totpunkt entspricht, erstrecken sich nämlich die Kolben sehr weit aus den Zylinderbohrungen in Richtung der Nok­ kenbahn, so daß sie relativ lange Hebel bilden, die bei Beaufschlagung mit Querkräften große Kippmomente verursa­ chen würden. Daher ist es gerade im Anfangsbereich der ansteigenden Flanke von erfindungswesentlicher Bedeutung, Querkräfte zu vermeiden und hierzu die Zylinderachsen senkrecht zu dem Anfangsbereich der ansteigenden Flanken anzuordnen. Dies ist insbesondere von Bedeutung bei Nockenbahnen, deren Flanken nicht geradlinig sondern bei­ spielsweise sinusförmig gekrümmt verlaufen. In diesem Fall würde zwar jeweils die Zylinderachse im mittleren Bereich sowie im Endbereich der ansteigenden Flanke keinen rechten Winkel mehr mit dieser einschließen, was jedoch insofern von untergeordneter Bedeutung wäre, als ja in diesen Kolbenstellungen die wirksame Hebellänge jeweils sehr viel kürzer als im Anfangsbereich der ansteigenden Flanke ist.

Ein weiteres, zur Lösung der obigen Aufgabe wesentliches Merkmal ist, daß sich die Kolbenzylindereinheiten mit ihren Kolben über jeweils eine Kugel auf der Nockenbahn abstützen, wobei jede Kugel in einer axialen Vertiefung des Kolbens sitzt und zwischen dem Grund der Vertiefung und der Kugel eine elastische Zwischenlage angeordnet ist. Durch dieses vorteilhafte Merkmal wird erreicht, daß sich im Bereich des Vertiefungsgrundes stets eine optimal an die Kugel angepaßte Vertiefung selbständig bilden kann. Als elastische Zwischenlage eignet sich insbesondere eine Scheibe aus Teflon, da dieses Material selbstschmierende Eigenschaften besitzt. Jede Kolben-Vertiefung besitzt vorzugsweise eine axiale Tiefe, die größer als die Summe aus dem Radius der Kugel plus der Dicke der elastischen Zwischenlage ist. Daher wird jede Kugel in seitlicher Richtung in der Kolben-Vertiefung geführt. Die Kolben- Vertiefung besitzt hierbei zweckmäßigerweise eine zylin­ drische Innenumfangswandung, die die Kugel mit geringem Umfangsspiel umgibt. Durch diese erfindungsgemäße Ausge­ staltung wird erreicht, daß die Kugeln in jedem Fall auf der Nockenbahn abrollen, wodurch Verschleiß sowie Lauf­ geräusche wesentlich reduziert werden können.

Die Erfindung kann sowohl bei Axialkolbenmaschinen mit konstantem Fördervolumen (Pumpenausführung) bzw. konstan­ tem Schluckvolumen (Motorausführung) angewendet werden, als aber auch bei Axialkolbenmaschinen mit steuerbarem Förder- bzw. Schluckvolumen. Ferner ist die Erfindung für Axialkolbenmaschinen mit radialer Ölverteilung sowie auch für Axialkolbenmaschinen mit axialer Ölverteilung anwend­ bar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschrei­ bung enthalten.

Anhand der beiliegenden Zeichnung soll im folgenden die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei zei­ gen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Axialkolbenmaschine in der Schnittebene II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Steuerschema einer steuerbaren Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einer Stellung für maximales Schluck/Förder­ volumen und

Fig. 4 einen Axialschnitt durch einen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform.

In den verschiedenen Zeichnungsfiguren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Gemäß Fig. 1 besitzt eine erfindungsgemäße Axialkolbenma­ schine 2 innerhalb eines Gehäuses 4 mehrere, und zwar im dargestellten Beispiel zwölf Kolbenzylindereinheiten 6, die parallel zueinander sowie konzentrisch und symmetrisch um eine gemeinsame Mittelachse 8 verteilt (siehe Fig. 2) angeordnet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Kolbenzylindereinheiten 6 Teile einer Zylindertrommel 10, die innerhalb von axialen Zylinderboh­ rungen 12 jeweils einen axialverschiebbar gelagerten Kol­ ben 14 aufweist. Die Kolben 14 stützen sich zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung zwischen einem oberen Totpunkt OT und einem unteren Totpunkt UT (Fig. 3) einendig auf einer in Fig. 1 nur gestrichelt eingezeichneten Nockenbahn 16 ab, wozu sie über Druckfedern 18 in Richtung der Nok­ kenbahn 16 vorgespannt sind und so in Anlage gehalten werden. Die Zylindertrommel 10 ist im dargestellten Bei­ spiel zusammen mit den Kolben 14 relativ zu der in dem Gehäuse 4 feststehend angeordneten Nockenbahn 16 drehbar gelagert, wozu sie drehfest mit einem axial aus dem Gehäu­ se 4 ragenden Antriebszapfen 19 verbunden ist, jedoch liegt es ebenfalls im Rahmen der Erfindung, dies umgekehrt vorzusehen, d.h. die Kolbenzylindereinheiten 6 feststehend und die Nockenbahn 16 angetrieben auszubilden. Jede Kol­ benzylindereinheit 6 besitzt auf der der Nockenbahn 16 abgekehrten Seite des Kolbens 14 einen Arbeitsraum 20. Diese Arbeitsräume 20 sind im dargestellten Beispiel da­ durch vergrößert, daß die Kolben 14 als Hohlkolben ausge­ bildet sind. Während der relativen Drehung der Zylinder­ trommel 10 gegenüber der Nockenbahn 16 sind nun die volu­ menveränderlichen Arbeitsräume 20 jeweils abwechselnd mit einem Einlaß 22 und einem Auslaß 24 für ein insbesondere hydraulisches Medium verbunden. Hierdurch wird bei einer Ausführung als Pumpe eine Pumpwirkung von dem Einlaß 22 zu dem Auslaß 24 erreicht, während bei einer Ausführung als Motor vorzugsweise über den dann als Einlaß fungierenden Auslaß 24 das Medium mit Druck eingeführt wird, wodurch über die Kolbenzylindereinheiten 6 eine Drehbewegung der Zylindertrommel 10 bewirkt wird, wobei das Medium nachfol­ gend aus dem dann an sich einen Auslaß darstellenden Ein­ laß 22 ausströmt. Die Strömungsrichtung bei Motorbetrieb kann jedoch auch umgekehrt vorgesehen sein, d.h. wie beim Pumpenbetrieb vom Einlaß 22 zum Auslaß 24.

Erfindungsgemäß ist nun die Nockenbahn 16 als Mehrfachhub­ kurve mit jeweils mindestens zwei sich in Umfangsrichtung abwechselnden, die Totpunkte UT, OT der Kolben 14 erzeu­ genden Minima 26, 27 und Maxima 28, 29 ausgebildet (siehe hierzu auch Fig. 3). Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Mehrfachhubkurve als Doppelhubkurve 30 ausgebil­ det, wobei die beiden Minima 26 und 27 ebenso wie die bei­ den Maxima 28 und 29 jeweils um 180° zueinander versetzt angeordnet sind, d.h. sich jeweils diametral gegenüberlie­ gen. Die Minima 26, 27 sind hierbei gegenüber den jeweils benachbarten Maxima 28, 29 um jeweils 90° versetzt ange­ ordnet. Bedingt durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Nockenbahn 16 durchläuft jeder Kolben 14 bei seiner Umdrehung um 360° jeweils nacheinander das erste Maximum 28, das erste Minimum 26, das zweite Maximum 29, das zwei­ te Minimum 27 und dann wieder das erste Maximum 28, wie sich dies aus Fig. 3 ergibt. Dementsprechend durchläuft jeder Kolben 14 bei einer Umdrehung der Zylindertrommel 10 jeweils zweimal seinen oberen Totpunkt OT und seinen unte­ ren Totpunkt UT. Dabei befinden sich vorteilhafterweise die einander jeweils diametral gegenüberliegenden Kolben 14 in jeweils der gleichen Hubstellung, so daß auch deren Druckverhältnisse stets identisch sind. Es treten hier­ durch vorteilhafterweise keinerlei Kippmomente innerhalb der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 2 auf.

In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform stützen sich die Kolben 14 über mit der Zylindertrommel 10 umlau­ fende Kugeln 32 auf der Nockenbahn 16 ab. Kolbenseitig sind die Kugeln 32 jeweils in einer entsprechenden Kugel­ kalotten-Vertiefung 34 geführt. Die Nockenbahn 16 ist hierbei vorteilhafterweise als kreisförmig verlaufende Rille 36 in einer vorzugsweise senkrecht zu der Mittelach­ se 6 der Zylindertrommel 10 angeordneten Gehäuseinnenflä­ che 38 und mit einer sich in Umfangsrichtung jeweils zwi­ schen den Maxima 28, 29 und den Minima 26, 27 verändernden Tiefe sowie mit einem an die Kugeln 32 angepaßten Quer­ schnitt ausgebildet (siehe Fig. 1). Die Abstützung der Kolben 14 über die Kugeln 32 führt zu einem besonders ver­ schleißarmen, reibungsfreien und damit auch geräuscharmen Laufverhalten der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 2.

Aufgrund der durch die Erfindung erreichten, ausgewogenen Druckverhältnisse ist es möglich, die Zylindertrommel 10 im Bereich ihres Außenmantels 40 über vorzugsweise zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete, einfache Gleitlager-Ringe 42 in dem Gehäuse 4 zu lagern. Die Gleit­ lager 42 sind hierbei durch das Fördermedium hydrodyna­ misch geschmiert. Der der Nockenbahn 16 abgekehrte Gleit­ lagerring 42 besitzt gemäß Fig. 2 mehrere, im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel vier Schlitzausnehmungen 44 zur Bildung von axialen Strömungspassagen für das über den Einlaß 22 einströmende Medium. Vorteilhafterweise ist auf­ grund der Erfindung die Belastung der Gleitlager 42 außer­ ordentlich gering; sie brauchen praktisch nur Führungs­ funktionen für die Zylindertrommel 10 zu übernehmen.

Die Zylindertrommel 10 weist in ihrer der Nockenbahn 16 abgekehrten, zur Mittelachse 8 senkrechten Stirnfläche 46 für jede Kolbenzylindereinheit 6 bzw. für jeden Arbeits­ raum 20 eine Öffnung 48 auf. Mit der Stirnfläche 46 ist die Zylindertrommel 10 gleitend, d.h. verdrehbar, auf einer Steuerfläche 50, einem sog. Steuerspiegel, abge­ stützt. In dieser Steuerfläche 50 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel vier nierenförmige Öffnungen angeord­ net, und zwar zwei mit dem Einlaß 22 verbundene Saugöff­ nungen 52 und zwei mit dem Auslaß 24 verbundene Drucköff­ nungen 54 (siehe auch Fig. 3). Bei der Rotation der Zylin­ dertrommel 10 werden somit die Öffnungen 48 der Arbeits­ räume 20 auf einer Kreisbahn über die auf einer entspre­ chenden Kreisringfläche angeordneten Saug- und Drucköff­ nungen 52, 54 bewegt. Analog zu der Anordnung der Minima und Maxima der Doppelhubkurve 30 sind dabei die beiden Saugöffnungen 52 und die beiden Drucköffnungen 54 sich jeweils diametral gegenüberliegend sowie die Saugöffnungen 52 gegenüber den Drucköffnungen 54 um jeweils 90° versetzt angeordnet. Durch diese Ausgestaltung wird eine Steuerung des hydraulischen Mediums derart bewirkt, daß bei einer Pumpenausführung das Medium über den Einlaß 22 angesaugt und mit Druck aus dem Auslaß 24 ausgestoßen wird, und bei einer Motorausführung das mit Druck vorzugsweise über den dann als Einlaß dienenden Auslaß 24 zugeführte und über den dann als Auslaß dienenden Einlaß 22 ausströmende Medium eine Rotation der Zylindertrommel 10 bewirkt.

In der dargestellten, besonders vorteilhaften Ausführungs­ form der Axialkolbenmaschine 2 ist das Förder- bzw. Schluckvolumen vorteilhafterweise steuerbar. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Steuerfläche 50 relativ zu der Nockenbahn 16 verdrehbar angeordnet ist. Hierdurch kann eine relative Verdrehung der umfänglichen Totpunkt­ verteilung der Kolbenzylindereinheiten 6 gegenüber den in der Steuerfläche 50 angeordneten Saug- und Drucköffnungen 52, 54 erfolgen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch er­ reicht, daß die Steuerfläche 50 zusammen mit den Saug- und Drucköffnungen 52, 54 an bzw. in einem in dem Gehäuse 4 drehbar gelagerten Steuerkörper 56 gebildet ist. Dieser Steuerkörper 56 besitzt Verbindungskanäle 58 zur Verbin­ dung einerseits der Saugöffnungen 52 mit dem Einlaß 22 und andererseits der Drucköffnungen 54 mit dem Auslaß 24. Zur manuellen und/oder motorischen Verdrehung des Steuerkör­ pers 56 besitzt dieser einen axial aus dem Gehäuse 4 ragenden Drehzapfen 59.

Die Funktion dieser Fördervolumen-Verstellung ist nun wie folgt: In Fig. 3 ist die Einstellung des Steuerkörpers 56 für maximales Fördervolumen dargestellt. Hierbei ist der Steuerkörper 56 mit den Saug- und Drucköffnungen 52, 54 relativ zu der umfänglichen Anordnung der Totpunkte OT, UT so angeordnet, daß die Saugöffnungen 52 jeweils den Be­ reich überdecken, in dem sich die Kolben 14 gerade aus ihrem oberen Totpunkt OT in den unteren Totpunkt UT bewe­ gen. Die Drucköffnungen 54 überdecken demgegenüber die Bereiche, in denen sich die Kolben 14 aus dem unteren Tot­ punkt UT in den oberen Totpunkt OT bewegen. Hierdurch wird jeweils die gesamte Hubbewegung der Kolben 14 zum Saugen und Ausstoßen ausgenutzt. Wird aus dieser Stellung heraus der Steuerkörper 56 in Doppelpfeilrichtung 60 ver­ dreht, so gelangen die Saugöffnungen 52 und die Drucköff­ nungen 54 in Bereiche, in denen sich die Kolbenbewegungen bereits jeweils umkehren, d.h. in Bereiche, in denen die oberen Totpunkte OT und die unteren Totpunkte UT überdeckt werden. Hierdurch wird das über den Einlaß 22 angesaugte Medium zumindest teilweise auch wieder zurück in den Ein­ laß 22 ausgestoßen. Andererseits wird auch zumindest ein Teil des bereits aus dem Auslaß 24 ausgestoßenen Mediums wieder zurück angesaugt. Insgesamt verändert sich hier­ durch das gesamte, geförderte Volumen des Mediums. Dabei kann auch eine Stellung des Steuerkörpers 56 erreicht werden, in der das Fördervolumen gleich Null ist.

Ein weiteres Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung ist, daß die Zylindertrommel 10 und der Steuerkörper 56 jeweils durch das Medium mit aufeinanderzu gerichteten Kräften F₁, F₂ beaufschlagt sind, daß die die Zylindertrommel 10 in Richtung des Steuerkörpers 56 beaufschlagende Kraft F₁ gleich der, vorzugsweise aber geringfügig größer als die den Steuerkörper 56 in Richtung der Zylindertrommel 10 beaufschlagende Kraft F₂ ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Zylindertrommel 10 vorteilhafterweise "schwimmend" in dem Gehäuse 4 gelagert ist, d.h. es kann sich vorteilhaf­ terweise ein Axiallager - abgesehen von der Anlage zwi­ schen der Stirnfläche 46 und der Steuerfläche 50 - erübri­ gen. Erfindungsgemäß wird die in Richtung der Zylinder­ trommel 10 auf den Steuerkörper 56 wirkende Kraft F₂ über vorzugsweise drei um jeweils 120° versetzt angeordnete, von dem Medium beaufschlagte Ausgleichskolben 62 aufge­ bracht. Die auf die Zylindertrommel 10 in Richtung des Steuerkörpers 56 wirkende Kraft F₁ entsteht dadurch, daß die Zylinderbohrungen 12 der Zylindertrommel 10 sich aus­ gehend von den Arbeitsräumen 20 jeweils über eine Stufen­ fläche 64 in Richtung der Öffnungen 48 im Querschnitt reduzieren. Bei Beaufschlagung dieser Stufenflächen 64 mit dem Medium entsteht die Kraft F₁. Dabei entspricht erfindungsgemäß die gesamte beaufschlagte Fläche der Aus­ gleichskolben 62 etwa der gesamten beaufschlagten Fläche aller Stufenflächen 64, so daß sich die gegeneinander gerichteten Kräfte F₁, F₂ folglich gegenseitig aufheben.

Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn der gesamte Innenraum der Axialkolbenmaschine 2 mit dem Fördermedium gefüllt ist. Insbesondere bei hydraulischen Medien, wie beispielsweise Mineralölen, führt dies zu dem Vorteil, daß zusätzliche Maßnahmen zur Schmierung entfallen können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Kolben 14 mit ihren aus den Zylinderbohrungen 12 ragenden Enden 66 sowie mit den Kugeln 32 in einer Gehäusekammer 68 angeordnet sind, die über mindestens eine Passageöffnung 70 mit dem Einlaß 22 für das Medium verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine 2 kann - wie bereits erwähnt - sowohl als Motor als auch als Pumpe ein­ gesetzt werden. Ein wesentlicher Vorteil hierbei ist, daß durch die Abstützung der Kolben 14 auf den Kugeln 32 das Losbrechmoment wesentlich reduziert ist.

In Fig. 4 ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine veranschaulicht. Ein erstes wesentliches Merkmal dieser Ausführungsform ist, daß hier die Kolbenzylindereinheiten 6 derart schräg zu der Mittelachse 8 ausgerichtet sind, daß ihre Zylinder­ achsen 72 im wesentlichen senkrecht zu der ansteigenden Flanke 74 der Nockenbahn 16 angeordnet sind, und zwar dann, wenn die Kolbenzylindereinheiten 6 in diesen Bereich der Nockenbahn 16 gelangen. Hierzu erstrecken sich die Zylinderbohrungen 12 entsprechend schräg in die Zylinder­ trommel 10 hinein. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung wird erreicht, daß bei Verdrehung der Kolbenzylinderein­ heiten 6 bzw. der Zylindertrommel 10 in Pfeilrichtung 76 die Kolben 14 praktisch ausschließlich mit axialen, in Pfeilrichtung 78 wirkenden Kräften beaufschlagt werden, so daß Kippmomente vermieden werden. Bei einer Nockenbahn, deren ansteigende Flanke 74 und abfallende Flanke 75 nicht - wie beispielhaft in Fig. 3 dargestellt - geradlinig verlaufen sondern beispielsweise einen sinusförmig gekrümm­ ten Verlauf besitzen, sind die Zylinderachsen 72 vorzugswei­ se im wesentlichen senkrecht zu dem Anfangsbereich der ansteigenden Flanke 74 der Nockenbahn 16 angeordnet. Die Vorteile dieser Ausgestaltung sind eingangs bereits be­ schrieben worden.

Ein zweites wesentliches Merkmal der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist, daß sich hier die Kolben 14 wiederum jeweils über die Kugel 32 auf der Nockenbahn 16 abstützen, wobei hier allerdings jede Kugel 32 erfindungsgemäß in einer axialen Vertiefung 80 des Kolbens 14 sitzt und zwischen dem Grund der Vertiefung 80 und der Kugel 32 eine Zwischenlage 82 aus einem insbesondere elastisch verformbaren Material angeordnet ist. Vorzugsweise besteht die Zwischenlage 82 aus einer Scheibe aus Teflon. Dieses Material besitzt vorteilhafterweise selbstschmierende Eigenschaften. Die Scheibe weist einen mittigen, in eine im Grund der Kolben- Vertiefung 80 gebildete Ausnehmung 84 ragenden Ansatz 86 auf. Durch diese Ausgestaltung wird die Verformbarkeit der Zwischenlage 82 in ihrem mittigen Bereich, in dem die Kugel 32 aufliegt, vergrößert, so daß bei Beaufschlagung der Kugel 32 mit einer Axialkraft in Pfeilrichtung 78 selbsttätig eine konkave Lagervertiefung für die Kugel 32 gebildet wird, die exakt ihrer Oberflächenkrümmung entspricht. Die Kugel 32 ist in seitlicher Richtung in der Vertiefung 80 geführt, wozu die Vertiefung 80 eine insbesondere zylindrische Innenumfangswandung sowie eine axiale Tiefe aufweist, die größer als die Summe Radius der Kugel 32 plus Dicke der Zwischenlage 82 ist. Zwischen der Kugel 32 und der Innenum­ fangswandung der Vertiefung 80 ist hierbei ein geringes Umfangsspiel derart vorhanden, daß eine Drehung der Kugel 32 in der Vertiefung 80 möglich ist. Das seitliche Umfangs­ spiel beträgt beispielsweise 5/100 mm.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschrie­ benen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsfor­ men.

Claims (17)

1. Axialkolbenmaschine mit mehreren um eine gemeinsame Mittelachse verteilt sowie im wesentlichen parallel zu der Mittelachse angeordneten Kolbenzylindereinheiten, die sich zur Oszillation zwischen einem oberen und einem unteren Totpunkt einendig auf einer Nockenbahn abstützen, wobei die Kolbenzylindereinheiten und die Nockenbahn relativ zueinander um die Mittelachse drehbar angeordnet sind, und wobei Arbeitsräume der Kolbenzylindereinheiten während der relativen Drehung jeweils abwechselnd mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein insbesondere hydraulisches Medium verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (16) als Mehrfachhubkurve mit jeweils minde­ stens zwei sich in Umfangsrichtung abwechselnden, die Totpunkte (UT, OT) erzeugenden Minima (26, 27) und Maxima (28, 29) ausgebildet ist.

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfachhubkurve als Doppelhubkurve (30) mit zwei Minima (26, 27) und zwei Maxima (28, 29) ausgebildet ist, wobei die beiden Minima (26, 27) und die beiden Maxima (28, 29) sich jeweils diametral gegenüberliegen und die Minima (26, 27) gegenüber den Maxima (28, 29) um jeweils 90° versetzt angeordnet sind.

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenzylindereinheiten (6) als relativ zu der fest­ stehenden Nockenbahn (16) um die Mittelachse (8) dreh­ bar in einem Gehäuse (4) gelagerte Zylindertrommel (10) mit in im wesentlichen axialen Zylinderbohrungen (12) geführten Kolben (14) ausgebildet sind, wobei sich die Kolben (14) vorzugsweise über mit der Zylin­ dertrommel (10) umlaufende Kugeln (32) auf der Nocken­ bahn (16) abstützen.

4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (16) als kreisförmig verlaufende Rille (36) in einer vorzugsweise senkrecht zu der Mittelachse (8) der Zylindertrommel (10) angeordneten Gehäuseinnen­ fläche (38) und mit einer sich in Umfangsrichtung je­ weils zwischen den Maxima (28, 29) und den Minima (26, 27) verändernden Tiefe sowie mit einem an die Kugeln (32) angepaßten Querschnitt ausgebildet ist.

5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindertrommel (10) im Bereich ihres Außenmantels (40) über vorzugsweise zwei in axialer Richtung von­ einander beabstandete, insbesondere hydrodynamisch geschmierte Gleitlager (42) in dem Gehäuse (4) gela­ gert ist.

6. Axialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindertrommel (10) in ihrer der Nockenbahn (16) ab­ gekehrten, zur Mittelachse (8) senkrechten Stirnfläche (46) für jeden Arbeitsraum (20) eine Öffnung (48) auf­ weist und mit der Stirnfläche (46) gleitend auf einer Steuerfläche (50) abgestützt ist, in der zwei Saugöff­ nungen (52) und zwei Drucköffnungen (54) angeordnet sind, wobei die beiden Saugöffnungen (52) und die bei­ den Drucköffnungen (54) sich jeweils diametral gegen­ überliegen und die Saugöffnungen (52) gegenüber den Drucköffnungen (54) um jeweils 90° versetzt angeordnet sind.

7. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfläche (50) relativ zu der Nockenbahn (16) ver­ drehbar angeordnet ist.

8. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfläche (50) an einem in dem Gehäuse (4) drehbar gelagerten Steuerkörper (56) gebildet ist, wobei der Steuerkörper (56) Verbindungskanäle (58) zur Verbin­ dung der Saug- bzw. Drucköffnungen (52, 54) mit dem Einlaß (22) bzw. dem Auslaß (24) aufweist.

9. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindertrommel (19) und der Steuerkörper (56) jeweils derart durch das insbesondere hydraulische Medium mit aufeinanderzu gerichteten Kräften (F₁, F₂) beaufschlagt sind, daß die die Zylindertrommel (10) in Richtung des Steuerkörpers (56) beaufschlagende Kraft (F₁) gleich der, vorzugsweise geringfügig größer als die den Steu­ erkörper (56) in Richtung der Zylindertrommel (10) beaufschlagende Kraft (F₂) ist.

10. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung der Zylindertrommel (10) wirkende Kraft (F₂) über vorzugsweise drei um jeweils 120° versetzt angeordnete, von dem Medium beaufschlagte Ausgleichs­ kolben (62) auf den Steuerkörper (56) aufgebracht wird.

11. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbohrungen (12) der Zylindertrommel (10) sich ausgehend von den Arbeitsräumen (20) jeweils derart über eine Stufenfläche (64) in Richtung der Öffnungen (48) im Querschnitt reduzieren, daß bei Beaufschlagung der Stufenflächen (64) mit dem Medium die in Richtung des Steuerkörpers (56) wirkende Kraft (F₁) erzeugt wird.

12. Axialkolbenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Zylindertrommel (10) und den Steuerkörper (56) aufnehmender Innenraum des Gehäuses (4) sowie eine die Kolben-Enden (66) und die Kugeln (32) aufnehmende Gehäusekammer (68) mit dem Einlaß (22) oder dem Aus­ laß (24) für das insbesondere hydraulische Medium verbunden sind.

13. Axialkolbenmaschine mit mehreren um eine gemeinsame Mittelachse verteilt sowie im wesentlichen parallel zu der Mittelachse angeordneten Kolbenzylindereinheiten, die sich zur Oszillation zwischen einem oberen und einem unteren Totpunkt einendig auf einer mindestens eine ansteigende Flanke und mindestens eine abfallende Flanke aufweisenden Nockenbahn abstützen, wobei die Kolbenzylindereinheiten und die Nockenbahn relativ zu­ einander um die Mittelachse drehbar angeordnet sind, und wobei Arbeitsräume der Kolbenzylindereinheiten während der relativen Drehung jeweils abwechselnd mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein insbesondere hydraulisches Medium verbunden sind, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenzylindereinheiten (6) derart schräg zu der Mit­ telachse (8) ausgerichtet sind, daß ihre Zylinder­ achsen (72) in der entsprechenden relativen Drehstel­ lung im wesentlichen senkrecht zu der ansteigenden Flanke (74) der Nockenbahn (16) angeordnet sind.

14. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderachsen (72) im wesentlichen senkrecht zu dem an die abfallende Flanke (75) angrenzenden Anfangs­ bereich der ansteigenden Flanke (74) der Nockenbahn (16) angeordnet sind.

15. Axialkolbenmaschine mit mehreren um eine gemeinsame Mittelachse verteilt sowie im wesentlichen parallel zu der Mittelachse angeordneten Kolbenzylindereinheiten, die sich zur Oszillation zwischen einem oberen und einem unteren Totpunkt einendig auf einer Nockenbahn abstützen, wobei die Kolbenzylindereinheiten und die Nockenbahn relativ zueinander um die Mittelachse drehbar angeordnet sind, und wobei Arbeitsräume der Kolbenzylindereinheiten während der relativen Drehung jeweils abwechselnd mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein insbesondere hydraulisches Medium verbunden sind, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kolbenzylindereinheiten (6) mit ihren in jeweils einer Zylinderbohrung (12) geführten Kolben (14) über jeweils eine Kugel (32) auf der Nockenbahn (16) ab­ stützen, wobei jede Kugel (32) in einer axialen Ver­ tiefung (80) des Kolbens (14) sitzt und zwischen dem Grund der Vertiefung (80) und der Kugel (32) eine verformbare Zwischenlage (82) angeordnet ist.

16. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die insbesondere elastisch verformbare Zwischenlage (82) aus einer Scheibe aus Teflon besteht, die vorzugsweise einen mittigen, in eine im Grund der Kolben-Vertiefung (80) gebildete Ausnehmung (84) ragenden Ansatz (86) aufweist.

17. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede insbesondere eine zylindrische Innenumfangswandung aufweisende Kolben-Vertiefung (80) eine axiale Tiefe aufweist, die größer als die Summe Radius der Kugel (32) plus Dicke der Zwischenlage (82) ist, wobei zwischen der Kugel (32) und der Innenumfangswandung der Vertiefung (80) ein geringes Umfangsspiel vorhan­ den ist.