DE10081556B4

DE10081556B4 - Schrägscheiben-Schwenklager

Info

Publication number: DE10081556B4
Application number: DE10081556T
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 91074 Becker; Boris Dipl.-Ing. 63456 Baumann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2020-05-17
Also published as: DE19925834A1; DE10081556D2; US6719460B1; WO2000075511A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schrägscheiben-Schwenklager für eine hydraulische Axialkolbenmaschine, bei der zwischen einer hohlzylindrischen Lagerfläche (12) in einem Gehäuse (4) und einer zylindrischen Lagerfläche (11) an der Schrägscheibe (10) zumindest ein bogenförmiges Käfigsegment (14) angeordnet ist, in dem eine Vielzahl von Wälzkörpern (15) in Wälzkörpertaschen (16) gehalten sind, wobei das Käfigsegment (14) als Massivkäfig ausgebildet ist und einen parallel zu den Wälzkörpertaschen (16) verlaufenden, über die Käfigbreite hinausragenden und mit einer Rückführeinrichtung verbunden Stützzapfen (17) aufweist, der einstückig mit dem Käfigsegment (14) ausgebildet und zur Rückstellung des Käfigsegmentes (14) bei Abweichung aus einer Sollage vorgesehen ist. Erfindungsgemäß sind sowohl das Käfigsegment (14) als auch der Stützzapfen (17) aus einem polymeren Werkstoff gefertigt und der Stützzapfen (17) ist zumindest über einen Teil seiner axialen Länge von einem Metallring (18) umschlossen, der wenigstens über einen Teil seines Umfanges eine Einbauchung (19) aufweist, durch welche einerseits eine formschlüssige Verbindung zwischen Stützzapfen (17) und Metallring (18) herstellbar und in der andererseits die Rückführeinrichtung auf der Mantelfläche des Metallringes (18) führbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Schrägscheiben-Schwenklager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, welches insbesondere vorteilhaft in Axialkolbenmaschinen anwendbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Aus der DE 28 26 928 A1 ist ein Schrägscheiben-Schwenklager für eine hydraulische Axialkolbenmaschine bekannt, bei der zwischen einer hohlzylindrischen Lagerfläche in einem Gehäuse und einer zylindrischen Lagerfläche an der Schrägscheibe ein bogenförmiges Käfigsegment angeordnet ist, in dem eine Vielzahl von Wälzkörpern in Wälzkörpertaschen gehalten sind. Das Käfigsegment ist dabei als Massivkäfig ausgebildet und weist einen parallel zu den Wälzkörpertaschen verlaufenden Stützzapfen auf, der über die Käfigbreite hinausragt und einstückig mit dem Käfigsegment ausgebildet ist. Dieser Stützzapfen ist mit einer Rückführeinrichtung zur Rückstellung des Käfigsegmentes bei Abweichung aus einer Sollage verbunden, die verhindert, dass das die Wälzkörper aufnehmende bogenförmige Käfigsegment aus seinem ihm vorgegebenen Bewegungsbereich beziehungsweise aus seiner im Schwenklager günstigsten Lage zur Lastrichtung verrutscht, da die Wälzkörper im Betrieb der Axialkolbenmaschine nicht nur Rollbewegungen sondern auch Gleitbewegungen ausführen, die von schnellen Schwenkbewegungen und/oder Erschütterung und/oder der Massenträgheit des Käfigsegments verursacht werden.
Nachteilig bei diesem Schrägscheiben-Schwenklager ist es jedoch, dass das die Wälzkörper aufnehmende Käfigsegment als Massivkäfig aus einem Metall ausgebildet ist, da derartige Metallmassivkäfige in Material und Herstellung relativ kostenintensiv sind und zudem eine hohe Eigenmasse aufweisen, durch welche die nachteiligen Gleitbewegungen des Käfigsegmentes im Betrieb der Axialkolbenmaschine begünstigt werden.
Ähnliche Schrägscheiben-Schwenklager mit Metallmassivkäfigen mit einstückig angeformten Stützzapfen sind auch aus der US 5,630,352 A und aus der US 5,390,584 A bekannt, diese weisen jedoch die gleichen Nachteile wie bei der vorbeschriebenen Lösung auf.
Aus der DE 87 10 514 U1 ist es darüber hinaus auch bekannt, das Käfigsegment eines Schrägscheiben-Schwenklagers als Massivkäfig aus einem polymeren Werkstoff herzustellen und an einer Stelle mit einer axialen Bohrung zu versehen, in die ein beidseitig die Breite des Käfigsegmentes überragender und mit der Rückführeinrichtung in Kontakt stehender Metallstift eingesetzt wird.
Bei dieser Ausführung ist es jedoch von Nachteil, dass bei radial klein bauenden Käfigsegmenten dieser Metallstift aus Platzgründen nicht mehr im Käfigsegment untergebracht werden kann.
Aufgabe der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Schrägscheiben-Schwenklager so weiter zu bilden, dass dessen Käfigsegment eine möglichst geringe Eigenmasse aufweist und mit einem Stützzapfen ausgebildet ist, der kostengünstig und zuverlässig am Käfig angeordnet werden kann und gegenüber den auftretenden Rückstellkräften keinen Verschleiß aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Schrägscheiben-Schwenklager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass sowohl das Käfigsegment als auch der Stützzapfen aus einem polymeren Werkstoff gefertigt sind und der Stützzapfen zumindest über einen Teil seiner axialen Länge von einem Metallring umschlossen ist, der wenigstens über einen Teil seines Umfanges eine Einbauchung aufweist, durch welche einerseits eine formschlüssige Verbindung zwischen Stützzapfen und Metallring herstellbar ist und in der andererseits die Rückführeinrichtung auf der Mantelfläche des Metallringes sicher führbar ist.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Käfigsegmentes und des Stützzapfens als einstückiges Kunststoffspritzteil sorgt somit dafür, dass einerseits an der Kontaktstelle Käfigsegment und Rückführeinrichtung das Käfigsegment eine ausreichende Festigkeit gegenüber der Kontaktpressung hat und dass andererseits das Käfigsegment insgesamt eine geringe Eigenmasse aufweist, die zur Verringerung der nachteiligen Gleitbewegungen des Käfigsegmentes im Betrieb der Axialkolbenmaschine beiträgt. Die Ummantelung des Stützzapfens mit dem Metallring hat dabei den Vorteil, dass dieser eine ausreichende Verschleißfestigkeit gegenüber der Gleitbewegung zwischen Stützzapfen und Rückführeinrichtung aufweist. Der Metallring dient also vor allem dem Verschleißschutz, da bei einem direkten Kontakt des polymeren Werkstoffs des Stützzapfens mit der Rückführeinrichtung mit einem erheblichen Verschleiß an der Kontaktstelle zu rechnen wäre. Besonders von Vorteil ist zudem die Befestigung des Metallringes durch Formschluss über eine umlaufende Einbauchung, da diese zugleich zur Befestigung bzw. Führung der Rückführeinrichtung am Stützzapfen genutzt werden kann
Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Schrägscheiben-Schwenklagers werden in den Unteransprüchen beschrieben.
So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, daß der Metallring aus einem Stahlwerkstoff besteht und einer Wärmebehandlung unterworfen ist. Durch diese Wärmebehandlung kann der Stahlwerkstoff mit erheblich gesteigerten Festigkeitswerten versehen werden.
Aus Anspruch 3 geht schließlich noch hervor, dass der Metallring an seiner innenliegenden Stirnfläche von Käfigmaterial umspritzt sein soll.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine hydraulische Axialkolbenmaschine,
2 einen Radialschnitt durch ein bogenförmiges Käfigsegment,
3 den Schnitt A-A nach 2,
4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z in 3 in einer ersten Ausführungsform,
5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z in 3 in einer zweiten Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Gemäß 1 besteht die Axialkolbenmaschine aus der Zylindertrommel 1, die auf der Welle 2 angeordnet ist, wobei die Welle 2 je nach Verwendung der Axialkolbenmaschine als Pumpe oder als Motor Antriebs- oder Abtriebswelle ist. Die Welle 2 ist in einem nur mit den Gehäuseteilen 3 und 4 zusammengesetzten Gehäuse über die Lager 5 und 6 gehalten. Innerhalb der Zylindertrommel 1 sind in Zylinderbohrungen 7 Kolben 8 angeordnet, die sich über Gleitschuhe 9 an der Schrägscheibe 10 abstützen. Die Schrägscheibe 10 weist die zylindrische Lagerfläche 11 auf, die der hohlzylindrischen Lagerfläche 12 im Gehäuseteil 4 gegenüber liegt. Der Hub der Kolben 8 in den Zylinderbohrungen 7 wird nun in bekannter Weise durch Veränderung der Winkelstellung α der Schrägscheibe 10 gegenüber der Achse 13 der Welle 2 verändert. Dazu greift beispielsweise an einem nicht gezeichneten fest mit der Schrägscheibe 10 verbundenen Hebel eine ebenfalls nicht dargestellte Verstellvorrichtung an.
In dem Lagerspalt zwischen den Lagerflächen 11 und 12 ist das in 2 dargestellte bogenförmige Käfigsegment 14 angeordnet, dessen Wälzkörper 15 in den Wälzkörpertaschen 16 geführt und gehalten sind. Wie insbesondere 3 zeigt, ist an das aus einem polymeren Werkstoff bestehende Käfigsegment 14 rechtseitig der Stützzapfen 17 angeformt und dieser Stützzapfen 17 ist über einen Teil seiner axialen Ausdehnung von dem Metallring 18 umgeben. Dieser Metallring 18 ist gemäß 4 mit einer radial nach innen gerichteten umlaufenden Einbauchung 19 versehen, so dass einerseits eine formschlüssige Verbindung zwischen Metallring 18 und Stützzapfen 17 gebildet ist und andererseits eine nicht näher dargestellte Rückführeinrichtung befestigt werden kann.
Schließlich ist in 5 noch eine alternative Ausführung des Metallrings 18 dargestellt, dessen Befestigung auf dem Stützzapfen 17 neben der Einbauchung 19 durch Umspritzen seiner linksseitig liegenden, inneren Stirnfläche mit Käfigmaterial erfolgt.
Bezugszeichenliste

1: Zylindertrommel
2: Welle
3: Gehäuse
4: Gehäuse
5: Lager
6: Lager
7: Zylinderbohrung
8: Kolben
9: Gleitschuh
10: Schrägscheibe
11: zylindrische Lagerfläche
12: hohlzylindrische Lagerfläche
13: Achse
14: Käfigsegment
15: Wälzkörper
16: Wälzkörpertaschen
17: Stützzapfen
18: Metallring
19: Einbauchung

Claims

Schrägscheiben-Schwenklager für eine hydraulische Axialkolbenmaschine, bei der zwischen einer hohlzylindrischen Lagerfläche (12) in einem Gehäuse (4) und einer zylindrischen Lagerfläche (11) an der Schrägscheibe (10) zumindest ein bogenförmiges Käfigsegment (14) angeordnet ist, in dem eine Vielzahl von Wälzkörpern (15) in Wälzkörpertaschen (16) gehalten sind, wobei das Käfigsegment (14) als Massivkäfig ausgebildet ist und einen parallel zu den Wälzkörpertaschen (16) verlaufenden, über die Käfigbreite hinausragenden und mit einer Rückführeinrichtung verbunden Stützzapfen (17) aufweist, der einstückig mit dem Käfigsegment (14) ausgebildet und zur Rückstellung des Käfigsegmentes (14) bei Abweichung aus einer Sollage vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Käfigsegment (14) als auch der Stützzapfen (17) aus einem polymeren Werkstoff gefertigt sind und der Stützzapfen (17) zumindest über einen Teil seiner axialen Länge von einem Metallring (18) umschlossen ist, der wenigstens über einen Teil seines Umfanges eine Einbauchung (19) aufweist, durch welche einerseits eine formschlüssige Verbindung zwischen Stützzapfen (17) und Metallring (18) herstellbar und in der andererseits die Rückführeinrichtung auf der Mantelfläche des Metallringes (18) sicher führbar ist.
Schrägscheiben-Schwenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallring (18) aus einem Stahlwerkstoff besteht und einer Wärmebehandlung unterworfen ist.
Schrägscheiben-Schwenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallring (18) an seiner innen liegenden Stirnfläche von Käfigmaterial umspritzt ist.