DD243732A5

DD243732A5 - Hydraulische schiefscheiben-axialkolbenmaschine

Info

Publication number: DD243732A5
Application number: DD85277691A
Authority: DD
Inventors: Ingo Valentin
Original assignee: Kk
Priority date: 1984-06-26
Filing date: 1985-06-24
Publication date: 1987-03-11
Also published as: MX165040B; AU4497785A; US4615257A; BR8507206A; DE3423467A1; ES287634Y; SU1731068A3; DE3563772D1; CA1242931A; JP2616764B2; WO1986000377A1; EP0220175B1; ES287634U; JPS61502551A; DE3423467C2; EP0220175A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schiefscheiben-Axialkolbenmaschine mit einer Zylindertrommel und in den Zylindern der Zylindertrommel angeordneten Kolben. Es ist Ziel der Erfindung, mit relativ geringem technisch-oekonomischem Aufwand eine kleine Bauform zu erreichen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abstuetzung der Zylindertrommel zu erhalten, ohne eine aeussere Umfassung der Schiefscheibe und der Kolbengleitschuhe durch Kragen und Lager. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Ebene des Lagers die Trommelachse mit Abstand vom Kraftangriffspunkt der Trommelquerkraft auf der Seite der Zylindertrommel schneidet und dass die Wirkungsgerade der Resultierenden aller auf der Fuehrungsbahn des Lagers senkrecht stehenden Lagerkraefte einen spitzen Winkel mit der Trommelachse einschliesst und die Trommelachse im Bereich des Antriffspunktes der Trommelquerkraft schneidet, wobei die Fuehrungsbahn von einer Ringflaeche gebildet ist, der Konusspitze in der Trommelachse auf derselben Seite des Kraftangriffspunktes der Trommelquerkraft, wie die Zylindertrommel liegt. Die hydraulische Schiefscheiben-Axialkolbenmaschine wird in Hydraulikanlagen eingesetzt. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

* Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schiefscheiben-Axialkolbenmaschine mit einer Zylindertrommel und in den Zylindern der Zylindertrommel angeordneten Kolben, deren Kolbenköpfe gegen die Schiefscheibe abgestützt sind, so daß die Kolbenkräfte neben dem auf die Trommelachse bezogenen nützlichen Drehmoment an der Zylindertrommel auch eine radial wirkende Trommelquerkraft mit in der Trommelachse liegendem Kraftangriffspunkt erzeugen, und mit einem die Zylindertrommel im Bereich der Trommelquerkraft am Maschinengehäuse abstützenden Lager.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen .

Bei einer aus der Praxis bekannten Maschine dieser Art besitzt die Zylindertrommel an ihrem äußeren Umfang einen Kragen, der über die Trommelstirnseite in Richtung zur Schiefscheibe axial bis über die zurTrommelachse senkrechte, den Angriffspunkt der Trommelquerkraft schneidende Ebene vorsteht. Zwischen dem Kragen und dem äußeren Gehäusemantel des Maschinengehäuses befindet sich das die Zylindertrommel abstützende Lage in Form eines hydrodynamischen Gleitlagers mit zylindrischen Lagerflächen. Dank dieses Kragens kann die Lagerebene, d. h. die Ebene des Lagerkreises, die Trommelachse unmittelbar im Bereich des Angriffspunktes der Trommelquerkraft schneiden, so daß hierauch die Abstützung des Trommelzylinders durch das Lager wirksam wird, obwohl der Angriffspunkt der Trommelquerkraft in der parallel zur Schiefscheibe durch die Mitten der Kolbenköpfe verlaufenden Ebene und damit axial außerhalb der Zylindertrommel erheblich vor ihrer der Schiefscheibe zugewandten Stirnseite liegt. Der Vorteil dieser Trommellagerung besteht darin, daß die Trommelquerkraft keine Kippmomente auf die Zylindertrommel auszuüben vermag, was ein störendes Kippen der Zylindertrommel auf der Steuerfläche einer Steuerscheibe ergeben könnte, welche die Zu- und Abfuhr des Druckmittels zu den Zylindern der Zylindertrommel steuert und an der der Schiefscheibe abgewandten Stirnfläche der Zylindertrommel unter Bildung von Spaltdichtungen anliegt. Jedoch ist bei einer solchen Lageranordnung nachteilig, daß der Kragen und das Lager der Schiefscheibe und die Reihe der die Kolbenköpfe an der Schiefscheibe abstützenden Kolbengleitschuhe außen umfassen müssen, was in radialer und axialer Richtung unerwünscht große Bauformen und insgesamt, auch im Hinblick auf die Verschwenkbarkeit der Schiefscheibe, aufwendige Konstruktionen und aufgrund des großen Durchmessers einen größeren Reibungsverlust bedingt.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, eine hydraulische Schiefscheiben-Axialkolbenmaschine zweckentsprechend so zu gestalten, daß mit relativ geringem technisch-ökonomischen Aufwand eine verhältnismäßig kleine Bauform der Lageranordnung erreicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schiefscheiben-Axialkolbenmaschine das Lager der Zylindertrommel so anzuordnen und auszubilden, daß auch ohne eine äußere Umfassung der Schiefscheibe und der Kolbengleitschuhe durch Kragen und Lager eine Abstützung der Zylindertrommel erhalten wird, die an der Zylindertrommel keine oder nur Kippmomente von so geringer Größe entstehen läßt, daß diese Restmomente ohne Nachteil von der Steuerscheibe aufgenommen werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wirkungsgerade die Trommelachse im Bereich des Angriffspunktes der Trommelquerkraft schneidet.

Nach der Erfindung liegen die zur Führungsbahn senkrecht stehenden Lagerkräfte in der Mantelfläche eines Kegels, dessen Spitze als Angriffspunkt der Resultierenden aller Lagerkräfte gedacht werden kann. Der Grundkreis des Kegels ist vom Lagerkreis des Lagers gebildet und die in der Trommelachse liegende Kegelspitze fällt mit dem Angriffspunkt der Trommelquerkraft entweder zusammen oder liegt doch so dicht neben ihm, daß der geringe Abstand zwischen der Trommelquerkraft und der resultierenden Lagerkraft keine störenden Kippmomente auf die Zylindertrommel entstehen läßt. Die Höhe des Kegels zwischen der Kegelspitze und dem Grundkreis des Kegels ist gleich dem Maß, um das die Lagerebene axial vom Angriffspunkt der Trommelquerkraft weg zur Zylindertrommel hin verlagert werden kann, ohne daß sich der Angriffspunkt der resultierenden Lagerkraft auf der Trommelachse entsprechend verschiebt und vom Angriffspunkt der Trommelquerkraft entfernt. Im Ergebnis kann unter Beibehaltung der im Bereich des Angriffspunktes der Trommelquerkraft wirksam werdenden Lagerabstützung der Zylindertrommel das Lager selbst axial so weit vom Angriffspunkt der Trommelquerkraft und von der Schiefscheibe entfernt zur Zylindertrommel hin verlegt werden, daß es axial weit vor der Schiefscheibe und im Bereich der Zylindertrommel selbst liegt, und daß daher das Lager die Schiefscheibe nicht mehr radial außen zu umfassen braucht und auch kein das Lager tragender Kragen mehr benötigt wird, weil das Lager unmittelbar an der Zylindertrommel selbst sitzen kann. Das ermöglicht geringe axiale und radiale Bauabmessungen und einen insgesamt geringeren konstruktiven und baulichen Aufwand.

Zu dem Bereich, innerhalb dem die Trommelquerkraft und die resultierende Lagerkraft axial auseinander liegen können, ist noch anzumerken, daß der Angriffspunkt der Trommelquerkraft tatsächlich immer eine geringfügige periodische Verlagerung auf der Trommelachse in Abhängigkeit vom Umlauf der Zylindertrommel zeigt, so daß er mit der Kegelspitze immer nur vorübergehend exakt zusammenfallen kann. Jedoch, ist dieser Bereich, in dem der Angriffspunkt der Trommelquerkraft und die Kegelspitze auf der Trommelachse mindestens auseinander liegen können, so klein, daß hierdurch bedingte Kippmomente auf die Zylindertrommel vernachlässigt werden können.

Da die zur Trommelachse geneigte Resultierende der Lagerkraft selbstverständlich nur mit ihrer radialen Kraftkomponente der Trommelquerkraft das Gleichgewicht halten kann, muß die axiale Kraftkomponente an der Zylindertrommel selbst aufgefangen werden. Das aber ist unschwer möglich, da diese axiale Kraftkomponente bei den in der Praxis in Frage kommenden Winkeln von immer mehr als 60° zwischen der Resultierenden der Lagerkräfte und der Trommelachse nur wenige Prozent der ohnehin an der Zylindertrommel aufzunehmenden und auszugleichenden Axialkräfte beträgt, die vom Druck des Fördermittels auf die Zylindertrommel direkt ausgeübt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn von einer konischen Ringfläche gebildet ist, deren Konusspitze in der Trommelachse auf derselben Seite des Kraftangriffspunktes der Trommelquerkraft wie die Zylindertrommel liegt und die so breit ist, daß der Angriffspunkt der Trommelquerkraft innerhalb oder zumindest dicht neben der Projektion der konischen Ringfläche in Richtung ihrer Flächennormalen auf die Trommelachse liegt. Die konische Ringfläche sollte daher mindestens so breit sein, daß ihre Projektion auf die Trommelachse jedenfalls die schon erwähnte periodische Axialverlagerung des Angriffspunktes der Trommelquerkraft auf der Trommelachse einschließt. Dann geht jede in diesem Angriffspunkt ansetzende Lagerstützkraft immer durch die konische Ringfläche des Lagers. Im einzelnen besteht die Möglichkeit, das Lager unmittelbar zwischen der äußeren Umfangsfläche der Zylindertrommel und dem Gehäusemantel des Maschinengehäuses im Bereich der der Schiefscheibe zugewandten Stirnseite der Zylindertrommel anzuordnen. Das ergibt vorteilhaft große Winkel zwischen der Trommelachse einerseits und der Resultierenden der Lagerkräfte andererseits. Anstelle einer solchen Außenlagerung der Zylindertrommel besteht aber auch die Möglichkeit einer Innenlagerung. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinengehäuse einem am Maschinengehäuse festen, mit der Trommelachse koaxialen Zapfen aufweist, und daß das Lagerzwischen diesem Zapfen und der Zylindertrommel angeordnet ist. Dabei kann der Zapfen die Schiefscheibe zur Zylindertrommel hin durchsetzen und hohl ausgebildet sein, so daß er eine mit der Zylindertrommel verbundene Welle aufnehmen kann. Der Zapfen kann aber auch vom anderen Ende des Maschinengehäuses her durch eine zentrale Bohrung der Zylindertrommel greifen. In allen Fällen kann das Lager als hydrodynamisch oder hydrostatisch wirkendes Gleitlager oder als Kegelrollenlager ausgebildet sein.

Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: eine Schiefscheiben-Axialkolbenmaschine nach der Erfindung in einem Axialschnitt mit einer in der Teilfigur 1 a dargestellten weiteren Lagerausführung,

Fig.2: eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung, Fig.3: eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Die in den Fig. dargestellten Axialkolbenmaschinen besitzen eine mit einer Welle 1 verbundene Zylindertrommel 2 und in den Zylindern 3 angeordnete Kolben 4. Die Kolbenköpfe 5 sind über Gleitschuhe 6 auf der Gleitfläche einer Schiefscheibe 7 abgestützt, die bezüglich ihres Neigungswinkels verstellbar im Maschinengehäuse 8 gelagert ist. Durch die Neigung der Schiefscheibe 7 erzeugen die bei Druck des Fördermediums entstehenden Kolbenkräfte an jedem Kolben 4 eine zur Gleitebene der Schiefscheibe 7 senkrecht stehende Kraft, die mit ihrer axialen Kraftkomponente der Kolbenkraft das Gleichgewicht hält und im übrigen eine Kolbenquerkraft Pks zur Folge hat, die — summiert über alle Kolben 4 — neben dem auf die Trommelachse 9 bezogenen nützlichen Drehmoment an der Zylindertrommel 2 auch eine radial wirkende Trommelquerkraft PkRes mit in der Trommelachse 9 liegendem Kraftangriffspunkt 10 zur Folge hat. Die Welle 1 ist je nach Verwendung der Maschine eine Antriebswelle im Fall einer Pumpe und eine Abtriebswelle im Fall eines Motors. Sie ist mittels eines Lagers 11 im. Maschinengehäuse 8 gelagert. Außerdem ist die Zylindertrommel 2 am Maschinengehäuse 8 in einem weiteren Lager 12 abgestützt. Die Ebene 13 dieses Lagers 12 schneidet die Trommelachse 9 in einem Abstand vom Kraftangriffspunkt 10 der Trommelquerkraft PkRes auf der Seite der Zylindertrommel 2. Die Wirkungsgerade 14 der auf der Führungsbahn 15 des Lagers 12 senkrecht stehenden resultierenden Lagerkräfte schließt mit der Trommelachse 9 einen spitzen Winkel 26 ein und schneidet die Trommelachse 9 im Bereich des Angriffspunktes 10 der Trommelquerkraft PkRes. Der Winkel 26 ist in der Praxis größer als etwa 60°.

Das Lager 12 kann, wie in Fig. 1 a dargestellt, ein Kugellager sein, wobei die Führungsbahn 15 zu einer linienhaften Berührung zwischen der Kugelreihe 16 einerseits und den Kugellaufbahnen 17 andererseits verengt sein kann. Zumeist aber wird die Führungsbahn 15 von einer konischen Ringfläche gebildet sein, wie es in den Fig. 1,2 und 3 dargestellt ist. Die Konusspitze 18 dieser konischen Ringfläche liegt in der Trommelachse 9 auf derselben Seite des Kraftangriffspunktes 10 wie die Zylindertrommel 2. Die konische Ringflächeistim übrigen so breit, daß der Angriffspunkt 10 der Trommelquerkraft PkRes innerhalb der in Fig. 1 mit X bezeichneten Projektion der konischen Ringfläche in Richtung ihrer Flächennormalen 19 auf die Trommelachse 9 liegt. Das Lager 12 kann als hydrodynamisch oder hydrostatisch wirkendes Gleitlager, wie in den Fig. jeweils in der rechten Figurenhälfte dargestellt, oder als Kegelrollenlager, wie in Fig. links dargestellt, ausgebildet sein. In Fig. 1 ist das Lager 12 unmittelbar zwischen der äußeren Umfangsfläche 20 der Zylindertrommel 20 der Zylindertrommel 2 und dem Gehäusemantel 21 des Maschinengehäuses 8 im Bereich der der Schiefscheibe 7 zugewandten Stirnseite 22 der Zylindertrommel 2 angeordnet. Die Fig. 2 und 3 dagegen zeigen den Fall, daß das Maschinengehäuse 8 einen am Maschinengehäuse 8 festen, zur Trommelachse 9 koaxialen Zapfen 23 aufweist, zwischen dem und der Zylindertrommel 2 das Lager 12 angeordnet ist. In Fig. 2 steht der hohl ausgebildete Zapfen 23 vom unteren Teil des Maschinengehäuses 8 durch die Schiefscheibe 7 zur Zylindertrommel 2 hin vor und nimmt die Welle 1 auf. In Fig. 3 dagegen greift der entgegengesetzt zu Rg. 2 angeordnete Zapfen 23 durch eine zentrale Bohrung der Zylindertrommel 2. In allen Fällen liegt die Zylindertrommel 2 an ihrer der Schiefscheibe 7 abgewandten Stirnseite der Steuerfläche einer die Zu- und Abfuhr des Fördermittels zu den Zylindern 3 steuernden Steuerscheibe 24 an. Die Zu- und Abfuhr des Fördermittels erfolgt an den Anschlüssen 25.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Hydraulische Schiefscheiben-Axialkolbenmaschine mit einer Zylindertrommel und in den Zylindern der Zylindertrommel angeordneten Kolben, deren Kolbenköpfe gegen die Schiefscheibe abgestützt sind, so daß die Kolbenköpfe neben dem auf die Trommelachse bezogenen nützlichen Drehmomentan der Zylindertrommel auch eine radial wirkende Trommelquerkraft mit in der Trommelachse liegendem Kraftangriffspunkt erzeugen und mit einem die Zylindertrommel gegen die Trommelquerkraft am Maschinengehäuse abstützenden Lager, dessen Ebene die Trommelachse mit Abstand vom Kraftangriffspunkt der Trommelquerkraft auf der Seite der Zylindertrommel schneidet, wobei die Wirkungsgerade der Resultierenden aller auf der Führungsbahn des Lagers senkrecht stehenden Lagerkräfte einen spitzen Winkel mit der Trommelachse einschließt, gekennzeichnet dadurch, daß die Wirkungsgerade (14) die Trommelachse (9) im Bereich des Angriffspunktes (10) der Trommelquerkraft (PkRes) schneidet.
2. Axialkolbenmaschine nach Punkt ^gekennzeichnet dadurch, daß die Führungsbahn (15) von einer konischen Ringfläche gebildet ist, deren Konusspitze (18) in der Trommelachse (9) auf derselben Seite des Kraftangriffspunktes (10) der Trommelquerkraft (PkRes) wie die Zylindertrommel (2) liegt und so breit ist, daß der Angriffspunkt (10) der Trommelquerkraft (PkRes) innerhalb oder zumindest dicht neben der Projektion (X) der konischen Ringfläche in Richtung ihrer Flächennormalen (19) auf die Trommelachse (9) liegt.
3. Axialkolbenmaschine nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Lager (12) unmittelbar zwischen der äußeren Umfangsfläche (20) der Zylindertrommel (2) und dem Gehäusemantel (21) des Maschinengehäuses (8) im Bereich der der Schiefscheibe (7) zugewandten Stirnseite (22) der Zylindertrommel (2) angeordnet ist.
4. Axialkolbenmaschine nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Maschinengehäuse (8) einen am Maschinengehäuse (8) festen, mit der Trommelachse (9) koaxialen Zapfen (23) aufweist, und daß das Lager (12) zwischen diesem Zapfen (23) und der Zylindertrommel (2) angeordnet ist.
5. Axialkolbenmaschine nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Zapfen (23) die Schiefscheibe (7) zur Zylindertrommel (2) hin durchsetzt und hohl ausgebildet ist, und daß der Zapfen (23) eine mit der Zylindertrommel (2) verbundene Welle (1) aufnimmt.
6. Axialkolbenmaschine nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Zapfen (23) durch eine zentrale Bohrung der Zylindertrommel (2) greift.
7. Axialkolbenmaschine nach Punkt 2 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Lager (12) als Gleit- oder Kegelrollenlager ausgebildet ist.