DE102007059435A1

DE102007059435A1 - Hydrostatische Axialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE102007059435A1
Application number: DE200710059435
Authority: DE
Inventors: Martin Bergmann; Lukas Krittian
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: LHY Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2009-06-18
Also published as: FR2924743B1; FR2928403B1; FR2928403A1; FR2924743A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine (1) mit einer um eine Drehachse (D) angeordneten Zylindertrommel (2), die mit konzentrisch zur Drehachse (D) angeordneten Kolbenausnehmungen (3) versehen ist, in denen jeweils ein Kolben (4) längsverschiebbar angeordnet ist, wobei die Kolben (4) mittels jeweils eines als Rolle (5) ausgebildeten Wälzkörpers an einer huberzeugenden Laufbahn (6) abgestützt sind und wobei die Rolle (5) in einer Ausnehmung (16) des Kolbens (5) mittels eines Gleitlagers (17) gelagert ist, die an einer der Laufbahn (6) zugewandten Stirnseite des Kolbens (4) angeordnet und als bohrungsförmige Ausnehmung (16) ausgebildet ist, die die Rolle (5) zumindest teilweise umschließt, insbesondere um zumindest 180° umschließt. Die Aufgabe, mit geringem Bauaufwand eine höhere Leistungsdichte und eine erhöhte Lebensdauer der Axialkolbenmaschine zu erzielen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gleitlager (17) als hydrostatisch entlastetes Gleitlager ausgebildet ist, wobei zur hydrostatischen Entlastung des Gleitlagers (17) mindestens eine Drucktasche (20a; 20b) an der Ausnehmung (16) im äußeren Umschlingungsbereich der Rolle (5) beabstandet von der Kolbenlängsachse (K) angeordnet ist, die mit einem zwischen dem Kolben (4) und der Kolbenausnehmung (3) ausgebildeten Verdrängerraum (9) mittels eines in dem Kolben (4) angeordneten Verbindungskanals (22a; 22b) in Verbindung steht. Zudem kann die Rolle (5) und/oder die Ausnehmung (16) des ...

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einer um eine Drehachse angeordneten Zylindertrommel, die mit konzentrisch zur Drehachse angeordneten Kolbenausnehmungen versehen ist, in denen jeweils ein Kolben längsverschiebbar angeordnet ist, wobei die Kolben mittels jeweils eines als Rolle ausgebildeten Wälzkörpers an einer huberzeugenden Laufbahn abgestützt sind und wobei die Rolle in einer Ausnehmung des Kolbens mittels eines Gleitlagers gelagert ist, die an einer der Laufbahn zugewandten Stirnseite des Kolbens angeordnet und als bohrungsförmige Ausnehmung ausgebildet ist, die die Rolle zumindest teilweise umschließt, insbesondere um zumindest 180° umschließt.
Eine gattungsgemäße, in Schrägscheibenbauweise ausgebildete mehrhubige Axialkolbenmaschine ist aus der DE 10 2005 058 323 A1 bekannt.
Bei derartigen Axialkolbenmaschinen sind die Rollen, mit denen die Kolben an der Laufbahn abgestützt sind, in dem entsprechenden Kolben in einer Ausnehmung gelagert, wobei die Ausnehmung des Kolbens die Rolle käfigartig umschließt und zwischen dem Kolben und der Rolle ein Gleitlager ausgebildet ist.
Aus der DE 10 2005 058 323 A1 ist bereits bekannt, an dem Gleitlager zwischen der Rolle und der Ausnehmung eine hydrostatische Entlastung vorzusehen, die eine zentral in der Ausnehmung angeordnete Drucktasche aufweist, die konzentrisch zur Kolbenlängsachse angeordnet ist und über einen in dem Kolben angeordneten Verbindungskanal mit dem druckbeaufschlagten Verdrängerraum in Verbindung steht. Im Betrieb der Axialkolbenmaschine mit niedrigen Drehzahlen der Rolle bildet sich hierbei im Bereich der Drucktasche eine hydrostatische Entlastungskraft, die die Reibung zwischen den Rolle und dem Kolben an dem Gleitlager vermindert. Mit zunehmender Drehzahl der Rolle bildet sich zwischen dem Kolben und der Rolle ein hydrodynamischer Schmierkeil, wobei der sich einstellende Druck den in dem Verdrängerraum anstehenden Druck weit übersteigen kann. Sofern die Drucktasche hierbei im Bereich des minimalen Spaltes zwischen der Rolle und der Ausnehmung angeordnet ist, kann es jedoch vorkommen, dass bei hohen Drehzahlen der Rolle Druckmittel durch die Schleppströmung von der Drucktasche in den Verdrängerraum gefördert wird. Hierdurch wird der hydrodynamische Druckaufbau stark vermindert, wodurch sich eine ungenügende hydrostatische Entlastung des Gleitlagers ergibt. Hierdurch ergeben sich an dem Gleitlager zwischen dem Kolben und der Rolle hohe Reibungsverluste, die zu hohen Temperaturbelastungen des Gleitlagers führen, die die Lebensdauer der Axialkolbenmaschine stark herabsetzen. Aufgrund dieser Effekte sind derartige Axialkolbenmaschinen lediglich mit Drücken im sogenannten Mitteldruckbereich im Bereich von ca. 200 bis ca. 300 bar belastbar, wobei weiterhin hohe Drehzahlen zu vermeiden sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine zur Verfügung zu stellen, die mit geringem Bauaufwand eine höhere Leistungsdichte und eine erhöhte Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gleitlager als hydrostatisch entlastetes Gleitlager ausgebildet ist, wobei zur hydrostatischen Entlastung des Gleitlagers mindestens eine Drucktasche an der Ausnehmung im äußeren Umschlingungsbereich der Rolle beabstandet von der Kolbenlängsachse angeordnet ist, die mit einem zwischen dem Kolben und der Kolbenausnehmung ausgebildeten Verdrängerraum mittels eines in dem Kolben angeordneten Verbindungskanals in Verbindung steht. Erfindungsgemäß ist somit zumindest eine Drucktasche der hydrostatischen Entlastung im äußeren Umschlingungsbereich der Rolle und somit beabstandet zur Kolbenlängsachse angeordnet. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Drucktasche in Umfangsrichtung hinter dem Berührbereich der Rolle in der Ausnehmung und somit hinter dem Bereich des minimalen Spaltes zwischen der Rolle und der Ausnehmung angeordnet werden kann. Durch diese Anordnung der Drucktasche außerhalb des minimalen Spaltes zwischen der Rolle und der Ausnehmung wird erzielt, dass sich bei niedrigen Drehzahlen der Rolle eine hydrostatische Entlastungskraft einstellt, die die Reibung zwischen der Rolle und dem Kolben vermindert. Bei hohen Drehzahlen der Rolle wird durch diese Anordnung der Drucktasche am äußeren Umschlingungsbereich der Rolle außerhalb des minimalen Spaltes zwischen der Rolle und der Ausnehmung erzielt, dass sich ein hydrodynamischer Druckkeil aufgrund der Schleppströmung im wesentlichen ungestört aufbauen kann, der zu einer hydrodynamischen Druckkraft führt, die eine entsprechende Entlastung der Rolle bewirkt. Hierdurch kann ebenfalls bei hohen Drehzahlen der Rolle eine ausreichende hydrostatische Entlastung erzielt werden. An dem Gleitlager treten somit ebenfalls bei hohen Drehzahlen geringe Reibungsverluste auf, die zu einer geringen Temperaturbelastung des Gleitlagers führen. Insgesamt kann somit die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine mit einer höheren Drehzahl und höheren Drücken betrieben werden, wodurch die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine eine höhere Leistungsdichte und einen verbesserten Wirkungsgrad sowie aufgrund der geringeren Temperaturbelastung des Gleitlagers weiterhin eine hohe Lebensdauer aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ausnehmung zwei Seitenabschnitte auf, wobei in jedem Seitenabschnitt zumindest eine Drucktasche angeordnet ist. Durch eine derartige Anordnung von zwei Drucktaschen kann auf einfache Weise eine hydrostatische Entlastung der Rolle sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Drehzahlen sichergestellt werden.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Drucktasche gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung als nutförmige Aussparung ausgebildet ist, die parallel zur Rotationsachse der Rolle angeordnet ist. Eine derartige Drucktasche kann auf einfache Weise in der Ausnehmung am äußeren Umschlingungsbereich der Rolle hergestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung steht die Drucktasche mit einer Drosseleinrichtung in Verbindung. Durch eine beispielsweise als Blende oder Drossel ausgebildete Drosseleinrichtung kann der Leckölstrom zwischen der Drucktasche und der Rolle bei einem sich vergrößerndem Spalt zwischen der Drucktasche und der Rolle auf einfache Weise verringert werden. Bei sich ändernden Wirkrichtungen der Kontaktkraft zwischen der Rolle und der Hubbahn wird hierdurch erzielt, dass sich die hydrostatische Entlastungskraft in Richtung der Anlagefläche der Rolle in der Ausnehmung verschiebt, wodurch einer durch die Kontaktkraft bedingten Verlagerung der Rolle in der Ausnehmung entgegengewirkt werden kann und somit der Leckölstrom an der Drucktasche verringert werden kann.
Die Drosseleinrichtung kann hierbei gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung in dem Verbindungskanal angeordnet werden. Hierdurch ergibt sich ein geringer Bauaufwand für die Anordnung der Drosseleinrichtung.
Besondere Vorteile sind erzielbar, wenn der Verbindungskanal mittels einer Verbindungsöffnung, insbesondere einer Radialbohrung, mit der Mantelfläche des Kolbens in Verbindung steht. Die Drosseleinrichtung ist hierbei von dem Dichtspalt zwischen dem Kolben und der Kolbenausnehmung gebildet. Durch die axiale Bewegung des Kolbens in der Kolbenausnehmung werden Schmutzpartikel von der Drosseleinrichtung weitgehend ferngehalten, wodurch eine derartige Drosseleinrichtung trotz eines kleinen Querschnitts eine geringe Schmutzempfindlichkeit aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kolben als Stufenkolben mit einem ersten, mit der Ausnehmung zur Lagerung der Rolle versehenen Kolbenabschnitt und einen zweiten, mit einer kleineren Querschnittsfläche versehen und hydraulisch beaufschlagten Kolbenabschnitt ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, die hydraulisch beaufschlagte Querschnittsfläche des zweiten Kolbenabschnittes im Verhältnis zur Gleitlagerfläche zu verkleinern, wodurch eine vollständige hydrostatische Entlastung des Gleitlagers erzielbar ist und somit die Axialkolbenmaschine mit höheren Drücken betrieben werden kann.
Die Aufgabe wird weiterhin dadurch gelöst, dass die Zylinderrolle und/oder die Ausnehmung des Kolbens und/oder die Laufbahn mit einer Hartstoffschicht versehen ist. Durch die Beschichtung der Ausnehmung und/oder des Kolbens mit einer Hartstoffschicht kann ebenfalls die Reibung an dem Gleitlager zwischen der Ausnehmung des Kolbens und der Rolle vermindert werden. Hierdurch ergibt sich im Betrieb einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine ebenfalls eine geringere Temperaturbelastung des Gleitlagers. Zudem kann mit einem beschichteten Gleitlager auf einfache Weise eine temperaturbeständige Werkstoffpaarung im Bereich des Gleitlagers hergestellt werden, die gegenüber einem Gleitlager des Standes der Technik, das von einem Metall-Kunststoff-Verbundwerkstoff gebildet ist, eine erhöhte Temperaturfestigkeit aufweist. Durch die Hartstoffbeschichtung des Gleitlagers kann somit ebenfalls auf einfache Weise die Axialkolbenmaschine mit höheren Drücken und höheren Drehzahlen betrieben werden, wobei auf einfache Weise eine erhöhte Leistungsdichte und aufgrund der erhöhten Temperaturfestigkeit des beschichteten Gleitlagers eine erhöhte Lebensdauer erzielen lässt. Bei einer Beschichtung der Laufbahn mit einer Hartstoffschicht kann weiterhin die Reibung und der Verschleiß zwischen der Rolle und der Laufbahn verringert werden.
Zweckmäßigerweise ist die Hartstoffschicht von einem reibungsarmen kohlenstoffhaltigen Material gebildet. Ein derartiges Material weist günstige tribologische Eigenschaften sowie eine geringe Reibung und eine hohe Verschleißbeständigkeit auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hartstoffschicht von einer Chrom-Nitrid-Verbindung gebildet. Eine Chrom-Nitrid-Verbindung weist eine hohe Haftfestigkeit und geringe Reibwerte auf, wodurch an dem beschichteten Gleitlager eine hohe Verschleißbeständigkeit und eine geringe Reibung erzielbar sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hartstoffschicht von einer Chrom-Carbid-Verbindung gebildet. Eine Chrom-Carbid-Verbindung weist ebenfalls eine hohe Haftfestigkeit und geringe Reibung auf. Bei einer Beschichtung mit diesem Material ist somit ebenfalls ein Gleitlager mit einer hohen Verschleißbeständigkeit und einer geringen Reibung auf einfache Weise herstellbar.
Zweckmäßigerweise weist die Hartstoffschicht eine Dicke im Bereich von 1 μm bis 15 μm auf.
Besondere Vorteile sind erzielbar, wenn die Hartstoffschicht durch ein vakuumbasiertes Beschichtungsverfahren, insbesondere einem PVD-Verfahren, aufbringbar ist. Mit einem PVD-Verfahren (physikalische Dampfphasenabscheidung) kann eine Dünnschicht-Hartstoffschicht auf einfache Weise an der Rolle und/oder der bohrungsförmigen halbkreisartigen Ausnehmung aufgebracht werden.
Besondere Vorteile ergeben sich bei der Kombination einer hydrostatischen Entlastung des Gleitlagers in Verbindung mit einem mit einer Hartstoffschicht versehenen Gleitlager. Hierbei wird eine temperaturbeständige Werkstoffpaarung im Bereich des Gleitlagers zwischen der Rolle und der Ausnehmung erzielt, wobei das Gleitlager eine geringe Reibung und eine hohe Verschleißbeständigkeit aufweist sowie mit hohen Drehzahlen und hohen Drücken belastbar ist, wodurch mit geringem Bauaufwand eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine mit einer hohen Leistungsdichte und einer hohen Lebensdauer zur Verfügung gestellt werden kann.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine kann hierbei als Schrägscheibenmaschine mit einer um die Drehachse drehbar angeordneten Zylindertrommel oder als Taumelscheibenmaschine mit einer drehbar um die Drehachse angeordneten Laufbahn ausgebildet sein.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen die
1 eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt,
2 einen Kolben einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einer vergrößerten Darstellung,
3 einen Schnitt entlang der Linie A-A der 2,
4 einen Schnitt entlang der Linie B-B der 2,
5 einen Kolben gemäß 1 mit den im Betrieb wirkenden Kräften,
6 eine Weiterbildung der Erfindung in einer Darstellung gemäß der 5,
7 eine zweite Weiterbildung der Erfindung und
8 eine dritte Weiterbildung der Erfindung.
In der 1 ist eine beispielsweise als Schrägscheibenmaschine ausgebildete, erfindungsgemäße hydrostatische Axialkolbenmaschine 1 in einem Längsschnitt dargestellt.
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.
Die Kolben 4 stützen sich hierbei mittels jeweils eines als Rolle 5 ausgebildeten Wälzkörpers auf einer gehäusefesten, als Hubscheibe ausgebildeten Laufbahn 6 ab, wobei zwischen dem Kolben 4 und der Rolle 5 ein Gleitlager 17 ausgebildet ist.
Die Zylindertrommel 2 stützt sich in axialer Richtung an einer gehäusefesten Steuerfläche 7 ab, die mit nierenförmigen Steuerschlitzen versehen ist, die einen Einlassanschluss 10 und einen Auslassanschluss 11 der Axialkolbenmaschine 1 bilden. Die Zylindertrommel 2 ist für jede Kolbenausnehmung 3 mit einem Verbindungskanal 12 versehen, die bei einer Drehung der Zylindertrommel 2 eine Verbindung des von der Kolbenausnehmung 3 und dem Kolben gebildeten Verdrängerraums 9 mit dem Einlassanschluss 10 sowie dem Auslassanschluss 11 ermöglichen.
Die Zylindertrommel 2 ist weiterhin mit einer konzentrisch zur Drehachse D angeordneten Triebwelle 13 drehfest verbunden, beispielsweise mittels einer Verzahnung 14.
Zur Beaufschlagung der Zylindertrommel 2 in Richtung der Steuerfläche 7 ist eine Feder 15 vorgesehen.
Die Kolben 4 sind an der der Laufbahn 6 zugewandten Stirnseite mit jeweils einer Ausnehmung 16 versehen, in der die Rolle 5 angeordnet ist. Die Ausnehmung 16 ist hierbei als eine senkrecht zur Kolbenlängsachse K angeordnete bohrungsförmige, halbkreisartige Ausnehmung ausgebildet und derart angeordnet, dass die Rolle 5 – wie aus der 2 gezeigt ist – in zwei Seitenabschnitten 16a, 16b der Ausnehmung 16 des Kolbens 4, die jeweils den Rollenäquator übergreifen, drehbar um eine Rotationsachse R gehaltert ist. Die Ausnehmung 16 umschließt somit die Rolle 5 um zumindest 180° Grad.
Erfindungsgemäß ist das zwischen der Ausnehmung 16 und der Rolle gebildete Gleitlager 17 mit einer hydrostatischen Entlastung versehen. Zur hydrostatischen Entlastung sind in den Seitenabschnitten 16a, 16b der Ausnehmung 16 – wie aus den 2 bis 4 ersichtlich ist – jeweils eine Drucktasche 20a, 20b angeordnet, die im äußeren Umschlingungsbereich der Rolle 4 beabstandet von der Kolbenlängsachse K angeordnet ist. Die Drucktaschen 20a, 20b sind hierbei von nutförmigen Aussparungen 21a, 21b gebildet, die parallel zur Rotationsachse R der Rolle 5 in den entsprechenden Seitenabschnitten 16a, 16b der Ausnehmung 16 angeordnet sind. Die Drucktaschen 20a, 20b stehen hierbei mittels jeweils eines bohrungsförmigen Verbindungskanals 22a, 22b mit der in der 3 bzw. 4 rechten Stirnseite des Kolbens 4 und somit dem Verdrängerraum 9 der Axialkolbenmaschine 1 in Verbindung.
In der 2 sind die sich einstellenden Kräfte (Entlastungskraft F_e und Anlagekraft F_l) bei einer in Richtung der Kolbenlängsachse K wirkenden Kontaktkraft F_n zwischen der Rolle 5 und der Laufbahn 6 dargestellt.
Durch die Anordnung der beiden Drucktaschen 20a, 20b am äußeren Umschlingungsbereich der Rolle 5 wird insbesondere bei stehender und langsam drehender Rolle 5 eine hydrostatische Entlastungskraft zur Entlastung der Rolle 5 erzeugt. Durch diese Anordnung der Drucktaschen 20a, 20b wird zudem erzielt, dass sich bei einer schnell drehenden Rolle aufgrund der Schleppströmung ein hydrostatischer Druckkeil im wesentlichen ungestört ausbilden kann, der zu einer entsprechenden hydrodynamische Entlastung der Rolle 5 führt.
Aufgrund der beiden Drucktaschen 20a, 20b ergibt sich somit eine hydrostatische Entlastung und bei einer drehenden Rolle 5 durch die von der Schleppströmung sich einstellenden hydrodynamischen Entlastung eine aus einem hydrostatischen Anteil und einem hydrodynamischen Anteil zusammengesetzte Entlastungskraft F_e, deren Wirklinie der Wirklinie der Kontaktkraft F_n und der Wirklinie der zwischen der Rolle 5 und der Ausnehmung 16 im Berührbereich auftretenden Anlagekraft F_l entspricht.
Sofern sich die Kontaktkraft F_n bei einer Bewegung der Rolle 5 entlang der Laufbahn ändert, stellen sich die in der 5 dargestellten Kräfte ein. Die Kontaktkraft F_n verschiebt sich hierbei zu einer Seite der Kolbenlängsachse K, beispielsweise in Richtung der Seitenabschnittes 16a. Hierdurch wird die Rolle 5 in der Ausnehmung nach in der 5 unten beaufschlagt. Der Berührbereich der Rolle 5 mit der Ausnehmung 16, an dem Anlagekraft F_l angreift, verschiebt sich hierbei überproportional zu der gegenüberliegenden Seite der Kolbenlängsachse K, beispielsweise in Richtung zum Seitenabschnitt 16b. Die Drucktasche 20b ist hierbei im Berührbereich der Rolle 5 mit der Ausnehmung 16 angeordnet und somit in Umfangsrichtung hinter dem Bereich des minimalen Spaltes zwischen der Rolle 5 und Ausnehmung 16, so dass sich durch die Schleppströmung bei drehender Rolle 5 ein hydrodynamischer Druckkeil ungestört ausbilden kann.
Die Drucktasche 20a sowie die Drucktasche 20b sind hierbei im wesentlichen von gleich hohen Drücken beaufschlagt, so dass die Entlastungskraft F_e weiterhin in Richtung der Kolbenlängsachse K angreift. Hierdurch entsteht zwischen dem Seitenabschnitt 16a und der Rolle 5 im Bereich der Drucktasche 20a ein erhöhter Spalt auf, der zu einem Zunahme des Leckölstromes Q_l an der Drucktasche 20a führt.
Gemäß der Weiterbildung der 6 ist in den Verbindungskanälen 22a, 22b jeweils eine Drosseleinrichtung 25a, 25b angeordnet, beispielsweise ein Drossel bzw. eine Blende. Durch den an der Drosseleinrichtungen 25a, 25b auftretenden Druckabfall sinkt der Druck an der Drucktasche 20a, 20b ab, die bei entsprechender Lage der Kontaktkraft F_n den größeren Spalt zur Rolle 5 aufweist, ab. Hierdurch wird erzielt, dass gemäß der 6 die Drucktasche 20b von einem höheren Druck als die Drucktasche 20a beaufschlagt ist, wodurch sich die Entlastungskraft F_e in Richtung der Anlagekraft F_l verschiebt und somit der Verlagerung der Rolle 5 entgegenwirkt. Hierdurch wird erzielt, dass der Spalt zwischen der Rolle 5 und der Drucktasche 20a abnimmt und somit der Leckölstrom Q_l an der Drucktasche 20a verringert wird.
Gemäß der 7 zweigt von dem Verbindungskanal 22a, 22b jeweils eine in dem Kolben 4 angeordnete Radialbohrung 26a, 26b ab, die in der Mantelfläche des Kolbens 4 eine Verbindungsöffnung 27a, 27b bildet. Hierdurch bildet der Spalt zwischen dem Kolben 4 und der Kolbenausnehmung 3 eine Drosseleinrichtung 25a, 25b, die der entsprechenden Drucktasche 20a, 20b zugeordnet ist. Aufgrund der axialen Bewegung des Kolbens 4 in der Kolbenausnehmung 3 im Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 weist hierbei die Drosseleinrichtung 25a, 25b eine hohe Schmutzunempfindlichkeit auf.
In der 8 ist ein als Stufenkolben ausgebildeter Kolben 4 gezeigt, der einen ersten Kolbenabschnitt 4a, der mit der Ausnehmung 16 zur Lagerung der Rolle 5 versehenen ist, und einen zweiten Kolbenabschnitt 4b aufweist, der in dem Verdrängerraum 9 angeordnet ist und hydraulisch beaufschlagt ist. Der zweite Kolbenabschnitt 4b weist hierbei eine kleinere Querschnittsfläche als der erste Kolbenabschnitt 4a auf, wodurch an dem Gleitlager 17 zwischen dem Kolben 4 und der Rolle 5 aufgrund einer gegenüber der Gleitlagerfläche verkleinerten druckbeaufschlagten Fläche des Kolbens 4 eine erhöhte hydrostatische Entlastung erzielbar ist. Bei einem derartigen Stufenkolben kann das Gleitlager 17 vollständig entlastet werden, wodurch die Reibungsverluste zwischen der Rolle 5 und der Ausnehmung 16 des Kolbens 4 weiter verringert werden können und die Axialkolbenmaschine mit einem höheren Druck betrieben werden kann.
Zudem kann erfindungsgemäß die Rolle 5 und/oder die Ausnehmung 16 mit einer Dünnschicht-Hartstoffschicht versehen werden, beispielsweise eine Chrom-Nitrid-Schicht oder einer Chrom-Carbid-Schicht mit einer Dicke von 1 μm bis 15 μm, die insbesondere in einem PVD-Verfahren aufgebracht wird. Hierbei ist es möglich, lediglich die Rolle 5 oder lediglich die Ausnehmung 16 zu beschichten. Es können jedoch ebenfalls die Rolle 5 und die Ausnehmung 16 beschichtet werden. Darüber hinaus kann die Laufbahn 6 mit einer Dünnschicht-Hartstoffschicht versehen werden.
Die Rolle 5 kann hierbei als Zylinderrolle ausgebildet sein. Zudem ist es möglich, die Rolle 5 als Tonnenrolle ausgebildet werden.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine kann hierbei einhubig oder mehrhubig ausgebildet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005058323 A1 [0002, 0004]

Claims

Hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einer um eine Drehachse angeordneten Zylindertrommel, die mit konzentrisch zur Drehachse angeordneten Kolbenausnehmungen versehen ist, in denen jeweils ein Kolben längsverschiebbar angeordnet ist, wobei die Kolben mittels jeweils eines als Rolle ausgebildeten Wälzkörpers an einer huberzeugenden Laufbahn abgestützt sind und wobei die Rolle in einer Ausnehmung des Kolbens mittels eines Gleitlagers gelagert ist, die an einer der Laufbahn zugewandten Stirnseite des Kolbens angeordnet und als bohrungsförmige Ausnehmung ausgebildet ist, die die Rolle zumindest teilweise umschließt, insbesondere um zumindest 180° umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (17) als hydrostatisch entlastetes Gleitlager ausgebildet ist, wobei zur hydrostatischen Entlastung des Gleitlagers (17) mindestens eine Drucktasche (20a; 20b) an der Ausnehmung (16) im äußeren Umschlingungsbereich der Rolle (5) beabstandet von der Kolbenlängsachse (K) angeordnet ist, die mit einem zwischen dem Kolben (4) und der Kolbenausnehmung (3) ausgebildeten Verdrängerraum (9) mittels eines in dem Kolben (4) angeordneten Verbindungskanals (22a; 22b) in Verbindung steht.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (16) zwei Seitenabschnitte (16a, 16b) aufweist, wobei in jedem Seitenabschnitt (16a, 16b) zumindest eine Drucktasche (20a, 20b) angeordnet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucktasche (20a; 20b) als nutförmige Aussparung (21a; 21b) ausgebildet ist, die parallel zur Rotationsachse (R) der Rolle (5) angeordnet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucktasche (20a; 20b) mit einer Drosseleinrichtung (25a; 25b) in Verbindung steht.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (25a; 25b) in dem Verbindungskanal (22a; 22b) angeordnet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (22a; 22b) mittels einer Verbindungsöffnung (27a; 27b), insbesondere einer Radialbohrung (26a; 26b), mit der Mantelfläche des Kolbens (4) in Verbindung steht.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) als Stufenkolben mit einem ersten, mit der Ausnehmung (16) zur Lagerung der Rolle (5) versehenen Kolbenabschnitt (4a) und einen zweiten, mit einer kleineren Querschnittsfläche versehen und hydraulisch beaufschlagten Kolbenabschnitt (4b) ausgebildet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einer um eine Drehachse angeordneten Zylindertrommel, die mit konzentrisch zur Drehachse angeordneten Kolbenausnehmungen versehen ist, in denen jeweils ein Kolben längsverschiebbar angeordnet ist, wobei die Kolben mittels jeweils eines als Rolle ausgebildeten Wälzkörpers an einer huberzeugenden Laufbahn abgestützt sind und wobei die Rolle in einer Ausnehmung des Kolbens mittels eines Gleitlagers gelagert ist, die an einer der Laufbahn zugewandten Stirnseite des Kolbens angeordnet und als bohrungsförmige Ausnehmung ausgebildet ist, die die Rolle zumindest teilweise umschließt, insbesondere um zumindest 180° umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (5) und/oder die Ausnehmung (16) des Kolbens (4) und/oder die Laufbahn (6) mit einer Hartstoffschicht versehen ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht von einem reibungsarmen kohlenstoffhaltigen Material gebildet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht von einer Chrom-Nitrid-Verbindung gebildet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht von einer Chrom-Carbid-Verbindung gebildet ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht eine Dicke im Bereich von 1 μm bis 15 μm aufweist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht durch ein vakuumbasiertes Beschichtungsverfahren, insbesondere einem PVD-Verfahren, aufbringbar ist.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 8 bis 13.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14 gekennzeichnet durch die Ausbildung als Schrägscheibenmaschine.
Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14 gekennzeichnet durch die Ausbildung als Taumelscheibenmaschine.