DE1041362B

DE1041362B - Lagerung der Treibscheibe bei Axialkolbenmaschinen

Info

Publication number: DE1041362B
Application number: DEW20232A
Authority: DE
Inventors: Georg Wiggermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-01-24
Filing date: 1953-01-24
Publication date: 1958-10-16

Description

Lagerung der Treibscheibe bei Axialkolbenmaschinen Die Erfindung betrifft die Lagerung der Treibscheibe bei Axialkolbenmaschinen bzw. bei hydrostatischen Pumpen und Motoren, wobei Antriebswelle und Treibscheibe gleichachsig und fest miteinander verbunden sind und letztere im Gehäuse unschwenkbar gelagert ist.
Bei den üblichen Neigungswinkeln zwischen der Treibscheibenachse und der Zylindertrommelachse wird die Lagerung der Treibscheibe mit Axialkräften belastet, welche um ein Mehrfaches größer sind als die auftretenden Radialkräfte. Da aber nur die letzteren das gewünschte Drehmoment erzeugen, so wird der Wirkungsgrad solcher Triebwerke von der Qualität der Axiallagerung der Treibscheibe erheblich beeinflußt.
Um zwecks Geräuschminderung das Auftreten unerwünschter Elastizitäten des Gehäuses so klein als möglich zu halten, ist man bestrebt, das Gehäuse möglichst gedrängt zu bauen; dadurch ergibt sich auch die Forderung nach einem möglichst geringen Durchmesser der Treibscheibenlagerung.
Bei einer Berücksichtigung der angeführten Umstände stehen der Anwendung der üblichen Längslager zur Abstützung der Treibscheibe am Gehäuse Schwierigkeiten entgegen, da die entsprechend tragfähigen handelsüblichen Axiallager einen unerwünscht großen Durchmesser aufweisen.
Man hat auch schon versucht, die großen Axialkräfte mittells mehrerer parallelliegender Axiallager abzustützen. Neben den hohen Kosten einer solchen Ausführung hat es sich in der Praxis gezeigt, daß es schwierig ist, wirklich alle Kugelreihen gleichmäßig an der Abstützung zu beteiligen.
Ein weiterer Nachteil solcher Anordnungen besteht darin, daß bei einem vorhandenen oder eintretenden Lagerspiel des Querlagers die damit verbundene Querverlagerung der Welle die Laufeigenschaften der Axiallager nachteilig beeinflußt. Auch sind solche Axiallager bei Laufzuständen mit hoher Drehzahl und geringer Längsbelastung, wie sie beim Betrieb von Axialkolbenmaschinen oft auftreten, sehr störempfindlich.
In Erkenntnis dieser Sachlage wurde auch schon vorgeschlagen, die axiale Abstützung der Treibscheibe durch ein besonderes Planlager vorzunehmen, bei welchem zwischen zwei planparallelen Laufflächen Zylinderrollen eingelegt sind. Abgesehen von den unvollkommenen kinematischen Verhältnissen solcher Lager erfordern in diesem Falle die Rollen eine äußerst genaue Führung in solcher Lage, daß deren Drehachsen genau radial stehen, da bei jeder Abweichung von dieser Lage die Rollen zu Schränkungen und Klemmungen neigen.
Bei einer anderen bekannten Lagerung für die Treibscheibe wird ein als Ganzes einzubauendes handelsübliches Lager verwendet, dessen in einem Käfig geführte Wälzkörper in konzentrischen Rillen einer Lagerscheibe laufen. Dieser Lagerungsart fehlt die erwähnte, mit vorliegender Erfindung angestrebte Einstellbarkeit, welche die durch das Lagerspiel des Querlagers hervorgerufenen Nachteile bezüglich der Laufeigenschaften beseitigen soll. Auch verursacht die genaue Herstellung der konzentrischen Rillen bei derartigen Lagern zusätzliche Kosten.
Durch die Erfindung sollen die genannten Nachteile der bekannten Lagerungsarten beseitigt und außerdem noch besondere Vorteile für die Lagerung der Treibscheibe erzielt werden.
Dazu schlägt die Erfindung vor, daß zur axialen Abstützung der Kolbenkräfte an der Treibscheibe zwischen deren dem Gehäuse zugekehrter Rückseite und einer am Gehäuse anliegenden gehärteten Stützplatte eine Vielzahl von gleich großen Lagerkugeln vorgesehen ist, die in einer gemeisamen, drehbaren Lochplatte so geführt werden, daß sie auf mehreren konzentrischen Rollkreisen abrollen. Ferner sind nach der Erfindung die Laufflächen für die Lagerkugeln an der Stützplatte und an der Treibscheibe als planparallele Flächen ausgebildet.
Da die beiderseitigen Rollebenen für die Kugeln nur aus Planflächen bestehen, ist der Lauf der Kugeln nicht an bestimmte Rollbahnen gebunden. Deshalb können die- Bohrungen für die Kugeln in beliebiger Weise verteilt und- so angeordnet sein, daß eine mög= lichst große Kugelzahl erreicht wird.
Ferner ist erreicht, daß sich das Axiallager nach den vom Radiallager bestimmten Laufzuständen mit der Lagerluft entsprechender Exzentrizität einstellen kann, so daß deren nachteilige Wirkungen aufgehoben sind. Die Vielzahl der Lagerkugeln gewährleistet eine hohe Belastbarkeit des Lagers und entspricht dadurch der mehrfachen Anordnung üblicher Axiallager bei Einhaltung einer sehr kurzen Baulänge.
Es ist demnach bei der neuen Lagerung z. B. nicht nötig, den Käfig bzw. die Lochplatte sehr genau radial zu führen. Die Lochplatte kann sogar eine exzentrische Eigenbewegung ausführen, ohne daß dadurch die Rollbewegungen der Kugeln gestört werden. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß die mechanische Beanspruchung der Lochplatte sehr gering ist und daher die Trennwände der Lochplatte zwischen den Kugeln sehr dünn ausgeführt werden können und dadurch eine sehr große Anzahl von Kugeln über die Kreisfläche der Lochplatte verteilt werden kann.
Im Gegensatz zu den bekannten Planrollenlagern weist das erfindungsgemäße Plankugellager eine kinematisch bedeutend bessere Abwälzung der Kugeln an den Planflächen auf, und da jede Kugel in einer Bohrung des Käfigs geführt ist, wird einem übermäßigen Verschleiß von Kugeln und Lochplatte durch die auftretende Fliehkraft wirksam entgegengetreten. Im Gegensatz zu den eingangs erwähnten Mehrfachlagerungen ist bei dem erfindungsgemäßen Plankugellager die Aufteilung der Stützkräfte auf die einzelnen Kugeln dadurch gesichert, daß es fertigungstechnisch keine Schwierigkeiten bereitet, die mit den Kugeln zusammenarbeitenden Laufflächen mit ausreichender Genauigkeit und billig herzustellen.
Eine vorteilhafte Einsparung an Bauraum in radialer Richtung ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Lagerung dadurch, daß der Umfang der Treibscheibe als innere Lauffläche für die Wälzkörper eines Radiallagers ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist dabei die Treibscheibe mit einem Führungsbord für die Wälzkörper dieses Radiallagers versehen, derart, daß durch diesen die Treibscheibe am Längslager in Anlage gehalten wird.
Um die unvermeidlichen Lagerungsgenauigkeiten der Antriebsmaschine (Elektromotor), die sich ebenfalls auf die Lagerung der Treibscheibe schädlich auswirken können, auszugleichen, schlägt die Erfindung vor, daß die formschlüssige Antriebsverbindung zwischen Antriebswelle und Treibscheibe zur Ermöglichung einer kardanischen Beweglichkeit dieser Teile gegeneinander ein geringes Spiel aufweist.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Aufriß der Treibscheibenlagerung, teilweise im Schnitt; Fig. 2 zeigt die Lochscheibe in Ansicht.
Die Fig. 1 zeigt den antriebsseitigen Teil einer Axialkolbenmaschine, beispielsweise mit schwenkbarer Zylindertrommel 1. Die in der Zylindertrommel geführten Kolben 2 stehen über Pleuelstangen 3 und und Kugeln 4 mit der Treibscheibe 5 in gelenkiger Antriebsverbindung.
Das Radiallager für die Treibscheibe sitzt im Gehäuse 6 und besteht aus dem Außenlaufring 7 und den Wälzkörpern 8, welchen der Umfang der Treibscheibe 5 als innere Lauffläche dient. Der Außenlaufring wird durch einen Sicherungsring 9 gehalten.
Zwischen der rückseitigen Planfläche der Treibscheibe 5 und der gehärteten, im Gehäuse 6 festsitzenden Stützplatte 10 ist eine mitumlaufende Lochplatte 11 angeordnet. Diese dient einer möglichst großen Zahl von gleich großen Lagerkugeln 12 als Käfig, welche auf mehrere Radien verteilt sind und den Axialschub der Treibscheibe auf das Gehäuse gleichmäßig übertragen.
Die Treibscheibe 5 ist mit einem Führungsbord 13 versehen, der an den Wälzkörpern 8 anliegt und dadurch auch die Anlage der Treibscheibe an den Lagerkugeln sichert.
Zu ihrer Antriebsverbindung besitzt die Treibscheibe eine Mittelbohrung 14 mit Keilwellenprofil 15. Die nicht gezeichnete Antriebswelle kann durch die Gehäusebohrung 16 und das als Schutz gegen das Eindringen von Schmutz in das Längskugellager angeordnete Zwischenrohr 17 hindurch in die Mittelbohrung 14 eingeführt werden.
Zum Ausgleich von Ungenauigkeiten in der Lagerung der Antriebsmaschine ist die formschlüssige Verbindung der Antriebswelle mit dem Keilwellenprofil 15 so ausgeführt, daß eine beringe kardanische Beweglichkeit dieser Teile gegeneinander möglich ist.
Die Lochscheibe 11 ist entweder in ihrer inneren Bohrung am Zwischenrohr 17 oder an ihrem äußeren Umfang im Gehäuse 6 geführt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Lagerung der Treibscheibe bei Axialkolbenmaschinen, wobei Antriebswelle und Treibscheibe gleichachsig und fest miteinander verbunden sind und letztere im Gehäuse unschwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Abstützung der Kolbenkräfte an der Treibscheibe (5) zwischen deren dem Gehäuse (6) zugekehrter Rückseite und einer am Gehäuse (6) anliegenden gehärteten Stützplatte (10) eine Vielzahl von gleich großen Lagerkugeln (12) vorgesehen ist, die in einer gemeinsamen drehbaren Lochplatte (11) so geführt werden, daß sie auf mehreren konzentrischen Rollkreisen abrollen.
2. Lagerung der Treibscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen für die Lagerkugeln (12) an der Stützplatte (11) und an der Treibscheibe (5) als planparallele Flächen ausgebildet sind.
3. Lagerung der Treibscheibe nach den Ansprüchen 1 und 2, bei welcher der Umfang der Treibscheibe als innere Lauffläche für die Wälzkörper eines Radiallagers ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibscheibe (5) mit einem Führungsbord (13) für die Wälzkörper (8) dieses Radiallagers versehen ist, derart, daß durch diesen die Treibscheibe (5) am Längslager in Anlage gehalten wird.
4. Lagerung der Treibscheibe nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Antriebsverbindung (15) zwischen Antriebswelle (16) und Treibscheibe (5) zur Ermöglichung einer kardanischen Beweglichkeit dieser Teile gegeneinander ein geringes Spiel aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 840 229; britische Patentschrift Nr. 302 357; USA.-Patentschrift Nr. 2 331694.