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Verfahren und Anordnung zur Schmierung von zwei einer gegenseitigen
Hochdruckbelastung und gleichzeitigen Verschiebung ausgesetzten Flächen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Schmierung von zwei einer gegenseitigen Hochdruckbelastung
und gleichzeitigen Verschiebung, z. B. Verdrehung, ausgesetzten Flächen. Dies Verfahren
soll insbesondere bei einer beispielsweise Bestandteil eines hydrostatischen Getriebes
bildenden Axialkolbeneinheit zur Schmierung der feststehenden Steuerspiegelfläche
angewendet werden, die der mit gesteuerten Anschlußbohrungen versehenen Stirnfläche
eines Zylinderblockes unmittelbar gegenüberliegt. Dabei soll die zusätzliche Ölschmierung
getrennt von der Hauptschmierung beispielsweise mittels einer besonderen Ölpumpe
für sich regelbar erfolgen. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung
zur Durchführung des Schmierverfahrens.
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Bei der Schmierung zweier gegenseitig durch Hochdruck belasteten und
gleichzeitig beispielsweise gegeneinander verdrehten Flächen ist es erforderlich,
daß zwischen die genannten Flächen mindestens eine so große Olmenge geleitet wird,
daß eine trockene Reibung insbesondere beim Anfahren oder bei geringen Drehzahlen
oder -sonst ungünstigen, z. B. durch eine besonders große Druckbelastung hervorgerufenen
Umständen möglichst vermieden wird. Demnach ist für eine ausreichende Schmierung
im wesentlichen der ungünstigste Betriebszustand maßgebend, während oft bereits
bei normalen Betriebszuständen und insbesondere höheren Drehzahlen ein Schmiermittelüberfluß
vorhanden ist, der sich in einer unerwünscht großen Leckölmenge und in einem verringerten
Wirkungsgrad der Gesarntanlage auswirkt. Es sind zwar Schmiereinrichtungen für Verbrennungsmaschinen
oder für Dampfturbinen bekannt, durch die während des Anlaßvorganges zusätzlich
geringe, dosierte Ölmengen den Lagerstellen durch eine von Hand bedienbare Pumpe
zugeführt werden. Diese Einrichtungen dienen aber hauptsächlich dazu, gewölbten
Lagerschalen und den im OOuerschnitt runden Achsen mit gewölbter Lagerfläche den
beim Stillstand vor dem Anfahren und beim Anfahren benötigten zusätzlichen Schmierstoff
zuzuführen. Weiterhin ist es bekannt, zur zusätzlichen Schmierung eine besondere
Ölpumpe zu benutzen, die auch noch teilweise das Schmieröl an solche Stellen fördert,
die von der Hauptölleitung nicht direkt versorgt werden. Mit den bekannten Einrichtungen
ist es aber nicht möglich, unter Hochdruckbelastung stehende, ebene Flächen an solchen
Stellen, die bisher überhaupt noch nicht zur Schmierung vorgesehen waren, an wechselnde
Druckverhältnisse anzupassen.
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Der Beseitigung der vorgenannten Mängel dient der Anmeldungsgegenstand.
Die Erfindung besteht darin, daß den ebenen Hochdruckdichtflächen neben einer auf
den mittleren Betriebszustand abgestimmten Ölschmierung beim Anfahten und während
des Betriebes unter sonst ungünsfigen Gleit- und belastungsverhältnissen zusätzlich
=dosierte Ölmengen unter Druck zugeführt werden und das Schmieröl für die zusätzliche
Schmierung vorzugsweise intermittierend von dem Ölkreislauf des# hydrostatischen
Getriebes abgezweigt wi.d und der Druck und damit die Menge des zusätzlich zugeführtem
Schmieröls von dem an der Steuerspiegelfläche der zugehörigen Axialkolbenein= heit
auftretenden Öldruck abhängt. Dieses Schmierverfahren bietet gegenüber den bekannten
Einrichtungen den Vorteil, daß damit sowohl beim Anfahren .als auch während des
Betriebes unter sonst ungünstigen Bedingungen eine Schmierung durchgeführt werden'
kann, die automatisch den sehr unterschiedlichen Betriebsbedingungen angepaßt wird.
Ferner ergibt sich als weiterer Fortschritt gegenüber dem Bekannten, daß die Schmierung
ohne zusätzliche Aggregate durchgeführt werden kann, da das benötigte Schmieröl
aus dem sowieso vorhandenen Ölkreislauf des hydrostatischen Getriebes abgezweigt
wird. Die zusätzliche Ölzufuhr von dem an der Steuerspiegelfläche herrschenden Öldruck
abhängig zu machen und zu steuern, bietet eine weitere, bisher nicht bekannte Vereinfachung.
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In Verbindung mit einem auf einem gemeinsamen Kreisbogen liegende
Steuernuten aufweisenden und in axialer Richtung belasteten Steuerspiegelkörper
einer Axialkolbeneinheit, von deren Steuernuten aus, in Verbindung mit den Anschlußbohrungen
des benachbarten Zylinderblockes, die normale Schmierung der Hochdruckdichtfläche
bewirkt wird, dienen zur Zuführung
des zusätzlichen Schmieröls
zweckmäßig den die Steuernuten enthaltenden Kreisbogen vorzugsweise beiderseits
einschließende Ringnuten, welche die seitlich der Steuernuten befindlichen ringförmigen
Hochdruckdichtflächen im Querschnitt vorzugsweise halbieren.
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In einer besonders einfachen und zweckmäßigen Anordnung der erfindungsgemäßen
zusätzlichen Schmierung sind die Ringnuten in zeitlich z. B. mittels eines Drehschiebers
gesteuerten Intervallen an den Hochdruckkreislauf angeschlossen.
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Einzelheiten und weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind
der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
an Hand der Zeichnung veranschaulicht ist. Es zeigt Fig.1 eine mit dem erfindungsgemäßen
Steuerspiegelkörper versehene Axialkolbeneinheit in einem Längsschnitt entlang der
Schwenkachse seines schwenkbaren Gehäuses, Fig.2 eine Draufsicht auf die Steuerspiegelfläche
des Steuerspiegelkörpers der Axialkolbeneinheit gemäß Fig. 1, Fig.3 einen Querschnitt
durch den Steuerspiegelkörper nach der Linie III-III der Fig. 2, Fig.4 einen Teilquerschnitt
durch den Steuerspiegelkörper nach der Linie IV-IV der Fig. 2 Fig. 5 einen Längsschnitt
durch eine Drehschieberv erteileranordnung für die Zuteilung des Zusatzöls, Fig.6
einen Teillängsschnitt durch die Drehschieberverteileranordnung gemäß Fig.5 nach
der Linie VI-VI der Fig. 5.
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Eine Axialkolbeneinheit besteht im wesentlichen aus einer Hauptwelle
1, die an ihrem einen Ende in einen Triebflansch 2 übergeht und unmittelbar vor
dem Triebflansch in einem feststehenden Gehäuse 3 mittels eines Rollenlagers 4 vierdrehbar
gelagert ist. An den Triebflansch schließt ein um eine in der Ebene desselben liegende
Querachse 5 schwenkbarer Zylinderblock 6 an, dessen Längsachse 7 in seiner dargestellten
Mittelstellung koaxial zur Achse 7' der Hauptwelle 1 liegt und der konzentrisch
zu seiner Längsachse 7 mit nach dem Triebflansch 2 hin ausmündenden Zylinderbohrungen
8 versehen ist, in denen je ein mit seiner Kolbenstange 9 am Triebflansch 2 angelenkter
Kolben 10 geführt ist. In Fig. 1 ist von den verschiedenen Zylinderbohrungen nur
eine sichtbar und nur die aus dieser herausragende Kolbenstange 9 dargestellt.
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Der Zylinderblock 6 ist von einem am feststehenden Gehäuse 3 um die
genannte Querachse 5 vorzugsweise beiderseits der Hauptwellenachsrichtung ausschwenkbar
gelagerten weiteren Gehäure 11 umgeben, in welchem eine zugleich zur Lagerung des
Zylinderblockes 6 dienende Welle 12 derart gelagert ist, daß sich die Längsachse
7 des Zylinderblockes 6 bei nicht ausgeschwenktem Gehäuse 11 koaxial zur Achse 7'
der Hauptwelle 1 befindet. Dabei ist die Welle 12 nicht direkt am Gehäuse 11, sondern
an einem Einsatzkörper 13 gehalten, der seinerseits die Stirnwand 14 des Gehäuses
11 nach außen durchsetzt und an dieser mittels einer Mutter 15 festgespannt ist.
Dieser Einsatzkörper 13 trägt an seiner dem Zylinderblock 6 zugewandten Stirnseite
einen Steuerspiegelkörper 16. der z. B. angeschraubt sein kann.
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Der Steuerspiegelkörper 16, der gegenüber dem während des Betriebes
der Axialkolbeneinheit sich drehenden Zylinderblock 6 im Gehäuse 11 feststehend
gehalten ist, wirkt mit Ölanschlußbohrungen 17 des Zvlinderblockes 6 zusammen, von
denen je eine zu einer Zylinderbohrung 8 führt. Dabei werden die Ölanschlußbohrungen
17 von zwei Steuernuten 18, 19 des Steuerspiegelkörpers 16 gesteuert (vgl. Fig.
2), die an der Steuerspiegelfläche 20 des Steuerspiegelkörpers 16 auf einem gemeinsamen
Kreisbogen gegenüber einer Längsmittelebene 21 des Steuerspiegelkörpers symmetrisch
angeordnet sind und je einen Ringabschnitt des Kreisbogens bilden (vgl. Fig. 2 und
3). Während des Betriebes der Axialkolbeneinheit werden die Ölanschlußbohrungen
17 intermittierend über die Steuernuten 18, 19 und darauffolgende Anschlußbohrungen
22, 23 mit je einer Anschlußstelle 24 bzw. 25 der Axialkolbeneinheit und damit in
nicht besonders dargestellter Weise z. B. an den Ölkreislauf eines die Axialkolbeneinheit
enthaltenden hydrostatischen Getriebes angeschlossen.
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Wie insbesondere aus Fig.4 hervorgeht, mündet eine von einer an der
Rückseite 26 des Steuerspiegelkörpers 16 befindlichen Anschlußstelle 27 ausgehende
und konzentrisch zur Achsrichtung des Steuerspiegelkörpers verlaufende Bohrung 28
in eine weitere etwa radial von außen in den Steuerspiegelkörper 16 führende Bohrung
29 ein, die an ihrem äußeren Ende verschlossen sein kann. Außerdem ist die Steuerspiegelfläche
20 innerhalb und außerhalb des die Steuernuten 18, 19 enthaltenden Kreisbogens auf
der jeweils anschließenden ringförmigen Dichtfläche 30 bzw. 31 des Steuerspiegels
(vgl. Fig.3) mit je einer gegenüber den Steuernuten 18, 19 verhältnismäßig kleinen
Ringnut 32, 33 versehen, von denen je eine parallel zur Achsrichtung des Steuerspiegelkörpers
verlaufende Ölzuführungsbohrung 34 bzw. 35 bis zu der Bohrung 29 führt.
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Wie aus den Fig. 2 und 4 hervorgeht, befinden sich entlang dem'die
Steuernuten 18, 19 enthaltenden Kreisbogen jeweils zwischen den Steuernuten in radialer
Richtung 'und damit quer zur Gleitbewegung angeordnete und durch Vertiefungen gebildete
schmale Ölkammern 36, die lediglich durch dünne Stege 37 voneinander getrennt sind.
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Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel werden während des Betriebes
zwei auf der Rückseite des Steuerspiegelkörpers 16 befindliche Anschlußstellen,
von denen die eine Anschlußstelle 27 in Fig. 4 sichtbar ist, intermittierend z.
B. über einen nachstehend noch näher beschriebenen Verteilerdrehschieber gemäß den
Fig. 5 und 6 mit der durch Drucköl beaufschlagten Steuernut 18 des Steuerspiegelkörpers
in Verbindung gebracht, so daß auch die zusätzlichen Ringnuten 32, 33 während des
normalen Betriebes der zugehörigen Axialkolbeneinheit intermittierend mit Drucköl
beliefert werden. Durch die Zufuhr des zusätzlichen Schmieröls tritt ein geringes
Abheben der Steuerspiegelfläche 20 ein, wodurch schon vom ersten Augenblick des
Anfahrens ab eine Selbstschmierung durch Hochdrucköl aus den Steuernuten 32, 33
eingeleitet wird. Da der axiale Aripreßdruck an der Steuerspiegelfläche 20 einer
Axialkolbeneinheit proportional dem Öldruck auf der Druckseite des beispielsweise
einem hydrostatischen Getriebe angehörenden Ölkreislaufes ist, ist mit der dargestellten
einfachen Zusatzschmierung zugleich ein zweckmäßiger Schutz vor einer trockenen
Reibung an der Steuerspiegelfläche 20 gegeben, die durch einen überhöhten, bekanntlich
durch den Öldruck des Kreislaufes hervorgerufenen axialen Anpreßdruck hervorgerufen
sein könnte.
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Die im wesentlichen aus einem Gehäuse 38 und einem über eine Antriebsriemenscheibe
39 antreihbaren Drehschieber 40 (vgl. Fig. 5 und 6) bestehende
Verteileranordnung
für die Zuteilung des Zusatzöls weist außer einem unten am Gehäuse befindlichen
Leckölanschluß 41 einen Ölzulaufanschluß 42 zum Anschluß an den Hochdruckölkreislauf
der Axialkolbeneinheit, z. B. von dem durch die Steuernut 18 geförderten Ölstrom
ausgehend, und zwei Ölabflußanschlüsse 43 und 44 auf, die durch nicht dargestellte
Druckleitungen mit den am Steuerspiegelkörper 16 befindlichen Anschlußstellen, von
denen in Fig. 4 die eine Anschlußstelle 27 sichtbar ist, in Verbindung stehen. Die
im Gehäuse 38 nebeneinander befindlichen Anschlußstellen 42, 43 und 44 führen mit
parallel zueinanderliegenden Anschlußbohrungen 45, 46, 47 alle in horizontaler Richtung
senkrecht auf die Achse des Drehschiebers 40 zu, der an der Stelle der Anschlußbohrung
45 eine Querbohrung 48 und an der Stelle der beiden Anschlußbohrungen 46, 47 je
zwei innerhalb der dortigen Querebenen von außen in einem rechten Winkel zueinander
bis zur Längsachse des Drehschiebers führende Verteilerbohrungen 49, 50 bzw. 51,
52 aufweist. Dabei sind die beiden je rechtwinklig abgewinkelten Verteilerbohrungen
49, 50 bzw. 51, 52 in ihrer gegenseitigen Lage so angeordnet, daß sie sich, wenn
sie sich in einer Ebene befänden, gemeinsam zu zwei in dieser Ebene aufeinander
senkrecht stehenden, sich kreuzenden, vollständigen Durchbohrungen des Drehschiebers
40 ergänzen würden, von denen die eine Durchbohrung parallel zur Querbohrung 48
verlaufen würde.
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Die Anschlußbohrung 45 ist jenseits des Drehschiebers 40 noch ein
kurzes Stück weitergeführt und mündet dort in eine senkrecht nach oben führende
weitere Bohrung 53 ein, die in einen oberen Speicherraum 54 des Gehäuses 38 führt.
Dieser Speicherraum steht außerdem über je eine weitere Bohrung 55, 56 mit den beiden
Ebenen der Steuerbohrungen 49, 50 bzw. 51, 52 derart in Verbindung, daß sie innerhalb
der senkrechten, den Drehschieber 40 in sich aufnehmenden Längsmittelebene des Gehäuses
38 an den Stellen dieser genannten Ebenen von oben an den Steuerschieber 40 führen.
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D ie vo.rbeschriebene Drehschieberverteileranordnung wirkt folgendermaßen:
In der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Stellung des Drehschiebers 40 steht das vom
Hochdruckölkreislauf der Axialkolbeneinheit zugeführte Öl über die Anschlußbohrung
45, die Querbohrung 48 des Drehschiebers 40 und die senkrechte Bohrung 53 mit dem
Speicherraum 54 in Verbindung, so daß das 01 mit einem dem Druck des Ölkreislaufes
entsprechenden Druck in den Speicherraum 54 gepreßt wird. Hierbei besteht für das
Öl keine Abflußmöglichkeit, da, wie aus einem Vergleich der Fig.5 und 6 hervorgeht,
einerseits die Anschlußbohrung 46 nicht mit den Verteilerbohrungen 49, 50 und andererseits
die Bohrung 56 nicht mit den Verteilerbohrungen 51, 52 in Verbindung steht. Wird
nun der Drehschieber 40 im Verlauf seines Antriebs von der Riemenscheibe 39 her
um 90° weitergedreht, so wird einerseits der Ölzufluß durch die Unterbrechung der
Zuflußverbindung an der Stelle der Querbohrung 48 abgeriegelt und andererseits der
Ölanschluß zur Anschlußstelle 43 vom Speicherraum 54 aus über die Bohrung 55, die
Verteilerbohrungen 49, 50 des Drehschiebers 40 und die Anschlußbohrung 46 hergestellt.
Ein Anschluß des Speicherraumes 54 zu der Anschlußstelle 44 des Gehäuses 38 besteht
jedoch nicht, da die Verteilerbohrungen 51, 52 in dieser Drehschieberstellung keine
Verbindung mit der Bohrung 56 zur Anschlußbohrung 57 herstellen. Nach einer weiteren
Drehung des Dreh-Schiebers 40 um 90° ist wiederum die Anschl.ußstelle 42 zur Zuführung
des Hochdrucköls und nach einer nochmaligen weiteren Drehung um 90°, d. h. bei einer
Drehung um 270° gegenüber der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Stellung des Drehschiebers
40, schließlich die Anschlußstelle 44 über die Anschlußbohrung 47, die Verteilerbohrungen
51, 52 und die Bohrung 56 mit dem Speicherraum 54 verbunden.
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Aus der vorstehenden Beschreibung der Wirkungsweise des VerteilerDrehschiebers
geht hervor, daß die Anschlußstellen 43, 44 und damit auch die zusätzlichen Ringnuten
32, 33 nie unmittelbar mit dem Hochdruckölkreislauf in Verbindung stehen, sondern
daß die zusätzlichen Ringnuten 32, 33 lediglich intermittierend mit einer jeweils
genau dosierten Expansionsölmenge beliefert werden, die in ihrer Größe sowohl von
der Größe des Speicherraumes 54 als auch von dem Druckunterschied zwischen dem Öldruck
des Hochdruckölkreislaufes und dem Öldruck in den zusätzlichen Ringnuten 32; 33
abhängt.
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Die Erfindung ist nicht an das vorbeschriebene und gezeigte Ausführungsbeispiel
gebunden. Selbstverständlich kann die Zuführung der zusätzlichen Ölschmierung insbesondere
in Fällen anders zusammenwirkender, ebenfalls einer gegenseitigen Hochdruckbelastung
ausgesetzter Flächen auch in einer anderen Weise, z. B. von einer besonderen Ölpumpe
aus erfolgen undvorzugsweisewahlweise ein- oder abschaltbar oder sonst regelbar
sein.
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In Verbindung mit einer umsteuerbaren, d. h. mit einem beiderseits
einer axial zur Antriebswelle befindlichen Mittelstellung ausschwenkbaren Zylinderblock
versehenen Axialkolbeneinheit, bei welcher die verschiedenen Steuernuten der Steuerspiegelfläche
je nach der Umsteuerung entweder mit Drucköl oder mit drucklosem Öl beaufschlagt
sind, kann es schließlich auch zweckmäßig sein, beiderseits des die Steuernuten
enthaltenden Kreisbogens je zwei zur zusätzlichen Schmierung dienende Ringnuten
vorzusehen, von denen jeweils die eine intermittierend an die den Ölzufluß (bzw.
Ölabfluß) und die andere intermittierend an die den Olabfluß (bzw. Ölzufluß) steuernde
Steuernut bzw. Steuernutengruppe angeschlossen ist. Durch eine derartige Anordnung
ist auch bei umsteuerbaren Axialkolbeneinheiten jederzeit eine ausreichende zusätzliche
Schmierung ermöglicht.