DE1653357C - Axialgleitlager für die Taumelscheibe einer Axialkolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Axialgleitlager für die Taumelscheibe einer Axialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Derartige Axialgleitlager, wie sie beispielsweise aus der britischen Patentschrift 773 560 und der deutschen Auslegeschrift 1113 635 bekannt sind, sind in Axialkolbenmaschinen sehr hohen Kräften ausgesetzt, so daß es Schwierigkeiten bereitet, im Lagerspalt einen ausreichenden Schmierfilm aufrechtzuerhalten. Bei anderen Anwendungsfällen ist es in der Technik bekannt, Axialgleitlager als Segmentlager auszuführen, d. h. einen Lagerring in einzelne Segmente aufzuteilen, die sich jeweils über ein Druckstück abstützen. Hierbei tritt jedoch die Schwierigkeit auf, die Gleitflächen der einzelnen Segmente mit großer Genauigkeit in derselben Ebene anzuordnen, um ein gleichmäßiges Abstützen des Lagergegenringes zu erreichen.

Aus der USA-Patentschrift 1421208 ist es bekannt, die Druckstücke auf einem gemeinsamen Druckpolster abzustützen, um Druckkraftunterschiede der einzelnen Druckstücke auszugleichen. Diese Lösung ist jedoch bei Axialgleitlagern für die Taumelscheibe von Axialkolbenmaschinen nicht anwendbar, weil die auf die Taumelscheibe ausgeübte hohe Axialkraft einseitig auftritt, nämlich nur auf der Druckseite der Axialkolbenmaschine, wo in den Zylindern der hohe Druck herrscht, während auf der Saugseite der Druck wesentlich geringer ist.

Unter der Wirkung dieser einseitigen Belastung würde sich eine Taumelscheibe, die auf einem Lager gemäß der USA.-Patentschrift 1421208 abgestützt wäre, völlig schief stellen; denn der unter den Druckstücken auf der Druckseite de( Axialkolbenmaschine auftretende Druck würde sich über das verformbare Material den Druckstücken auf der Saugseite der Axialkolbenmaschine mitteilen, die mangels einer entsprechenden Gegenkraft die zugehörigen Segmente hochdrücken würden. Ein solches Lager, das eine sehr genaue Führung des abzustützenden Bauteiles in axialer Richtung voraussetzt, ist also für die Anwendung bei einer Axialkolbenmaschine ungeeignet

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Axialgleitlager für die Taumelscheibe einer Axialkolbenmaschine so auszubilden, daß auch bei einseitiger Verteilung der Axialkräfte eine gleichmäßige Lagerabstützung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Segmente jeweils über ein in einer Vertiefung des Segments ruhendes Druckstück in einer Ausnehmung einer ringförmigen Stützscheibe aus weicherem Werkstoff als der der Dnickstücke abgestützt sind.

Da die Stützscheibe mit den Ausnehmungen leichter verformbar ist als die Druckstücke, ist es in einfacher Weise möglich, alle Segmente beim Einbau des Lagers genau auf die gleiche Höhe zu bringen, J h. genau in eine Ebene zu legen, so daß die Abstützung der Taumelscheibe gleichmäßig erfolgt.

Im Gegensatz zu dem bekannten Segmentgleitlager erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Axialgleitlager während des Betriebes keine Verformung mehr, so daß unter der Wirkung der einseitig auftretenden Axialkraft, deren Scheitelpunkt mit der Taumelscheibe umläuft, kein Ausweichen einzelner Segmente aus der vorgegebenen Lage erfolgen kann, so daß eine genaue Führung der Taumelscheibe, wie es für eine Axialkolbenmaschine wichtig ist, sichergestellt ist.

In einer einfach herzustellenden Ausführungsform sind die Ausnehmungen in der Stützscheibe als Bohrungen ausgeführt. Zweckmäßigerweise bestehen die Segmente aus Gußeisen, das härter als der Werkstoff der Stützscheibe ist. Besonders vorteilhaft ist es, die Druckstücke als Kugeln auszuführen, die einfach herzustellen sind, eine allseitige zwangsfreie Einstellbarkeit der Segmente ermöglichen und zur Verformung der Ausnehmungen gut geeignet sind. Dann können in noch weiterer Ausbildung der Erfindung die Vertiefungen der Segmente als Kugeikalotten ausgeführt

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines solchen Axialgleitlagers sieht vor, daß nach dem Zusammenbau der Axialkolbenmaschine über deren Kolben eine über der Betriebsdruckkraft liegende axiale Druckkraft auf das Lager ausgeübt wird, bis die Lagerflächen der Segmente in einer Ebene liegen.

Dabei wird keine gesonderte Vorrichtung zur Verformung der Ausnehmungen in der StUtzscheibe benötigt.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Taumelscheibenseite einer Axialkolbenmaschine,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der F i g. 1 und

F i g. 4 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des Axialgleitlagers.

In den Figuren sind Teile einer Axialkolbenmaschine dargestellt, die beispielsweise als Pumpe zur Förderung von Flüssigkeiten Anwendung findet.

Die Axialkolbenmaschine besteht aus einem Gehäuseteil 12, welches an einem Ende durch ein Endstück 14 begrenzt wird. Innerhalb eines zylindrischen Teües 15 des Gehäuseteiles 12 befinde;, sich eine Flüssigkeitseinlaßkammer 16. Das Endstück 14 besitzt eine mittige Öffnung IS zur Aufnahme einer Antriebswelle 20, die in einem Lager 21 gelagert und abgedichtet ist.

Das andere Ende des Gehäuseteiles 12 wkd durch ein zweites, den Zylinderblock bildendes Gehäuseteil 22 (teilweise abgebrochen dargestellt) abgeschlossen, das mit seinem inneren Ende im zylindrischen Teil 15 aufgenommen ist Eine ringförmige Abdichtung 26 ist zwischen dem Gehäuseteil 12 und dem Gehäuseteil 22 vorgesehen. Die Gehäuseteile 12 und 22 sind am Umfang miteinander verschraubt. Das Zylinderblockteil 22 weist mittige Bohrungen auf, um das Ende der Antriebswelle 20 drehbar aufzunehmen.

In mehreren am Umfang des ZyHnderblockteiles 22 angeordneten Zylinderbohrungen befindet sich jeweils ein hin- und herbeweglicher hohler Kolben 32. Die äußeren Enden der Kolben 32 sind mit Kugelköpfen 34 versehen, um die Gleitschuhe 36 gelegt sind. Die äußeren En Jen der Gleitschuhe haben ebene Flächen 42, die mit der geneigten Oberfläche 46 einer Taumelscheibe 44 in Berührung stehen. Die Gleitschuhe 36 werden mittels eines Halteringes 37 mit Kunststoffeinsätzen 37' in den den Schuh aufnehmenden öffnungen gegen die Taumelscheibe gehalten. Der Haltering ist an der Taumelscheibe und der Welle mittels eines zentral angeordneten ringförmigen Bauteils befestigt. Die Taumelscheibe 44 ist'an der Welle 20 mittels einer halbrunden Paßfeder 48 befestigt und dreht sich mit der Welle.

Die während des Betriebes der Axialkolbenmaschine auftretenden, in axialer Richtung wirkenden Kräfte weiden gemäß der Erfindung von einem Axialgleitlager aufgenommen, das eine ringförmige Stützscheibe 50 aufweist, die aus kaltgewalztem niedriggekohltem Stahl besteht und eine zentrale Bohrung 52 hat, die auf den Umfang eines sich in das Gehäuseteil erstreckenden Ansatzes 54 paßt. Mehrere Ausnehmungen 56 in Form von Bohrungen sind im Abstand um die Bohrung 52 angeordnet und bilden Sitze 58 für mehrere Druckstücke 60, die als Kugeln ausgeführt sind. Der Werkstoff der Stützscheibe 50 ist weicher als der der Druckstücke 60. Über jedem der Druckstücke 60 befinden sich einzelne, eine Ringscheibe bildende Segmente 62 aus einem Metall, welches härter als das der StUtzscheibe 50 ist. Die Segmente 62 sind mit flachen konkaven Vertiefungen 64 versehen, die weniger als die Hälfte jedes Druckstückes 60 in sich aufnehmen und hier als Kugelkalotten ausgeführt sind. Die Segmente 62 weisen Flächen 66 auf, die mit der hinteren Fläche 68 der Taumelscheibe 44 in Berührung stehen. Die Stützscheibe 50 ist an dem Endstück 14 des Gehäuseteiles 12 durch Stifte 51 befestigt.

Es ist bei Axialkolbenmaschmen dieser Art wichtig, daß die Oberflächen 66 der zu einer Ringscheibe zusammengefaßten Segmente 62 sich in einer gemeinsamen Ebene befinden, die senkrecht zur Längsachse der Maschine steht. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Druckkräfte gleichförmig auf jedes der Lagersegmente verteilt werden.

Wegen der Toleranzen, die bei der Herstellung der Ausnehmungen 56, der Druckstücke 60 und der Seg-

mente 62 vorkommen, kann das oben angegebene Erfordernis der Lage in einer gemeinsamen Ebene durch übliche Herstellungsverfahren nicht wirtschaftlich erfüllt werden.
Nachfolgend werden zwei Verfahren beschrieben,

mittels deren bei der Herstellung der Axialgleitlager Sitze 58 für die Druckstücke 60 an den Ausnehmun-

* gen 56 wirtschaftlich erzeugt werden können.

Die Stützscheibe 50 wird, wie zuvor angegeben, aus kaltgewalztem, niedriggekohltem Stahl herge-

ao stellt, die Druckstücke 60 werden aus einem hochgekohlten, sehr harten Stahl gefertigt, und die Segmente 62 können aus Gußeisen bestehen. Der Verfahrensschritt zum Ausrichten der Oberflächen 66 in einer gemeinsamen Ebene erfolgt vor dem Einsetzen der

as Taumelscheibe 44 in das Gehäuseteil 12 bzw. vor der Befestigung des Gehäuseteiles 22. Die innere Oberfläche 69 des Endstückes 14 ist sehr genau bearbeitet. Die Stützscheibe 50 ist auf dem Ansatz 54 befestigt, und die Druckstücke 60 sind über jeder Ausnehmung 56 angeordnet. Dann wird über jedes Druckstück 60 ein Segment 62 gelegt. Dabei variiert die Höhe der

. Oberflächen 66 auf Grund von Herstellungstoleranzen etwas. Ein KolbenP (Fig.4), der sich senkrecht zur inneren Oberfläche 69 erstreckt, wird in das Gehäuseteil 12 herabgelassen und darauf eine Druckkraft ausgeübt, die größer als die normale Arbeitsdruckkraft der Axialkolbenmaschine ist. Durch diese Druckkraft werden die Ausnehmungen 56 deformiert, und zwar derart, daß Sitze 58 solcher Größe gebildet werden, daß die Oberflächen 56 der Segmente in einer gemeinsamen Ebene liegen. Dabei variieren die Sitze 58 in ihrer Größe von Ausnehmung zu Ausnehmung so, daß Differenzen im Rahmen der Herstellungstoleranzen ausgeglichen werden.

Ein anderes Verfahren zur Deformierung der Ausnehmungen 56 zur Bildung der Sitze 58 wird bei bereits zusammengebauten Axialkolbenmaschinen ausgeführt. Dabei wird die Welle 20 und eine Kammer 16 der Maschine einem Druck ausgesetzt, der weit größer als der normale Arbeitsdruck ist. Der übermäßige Druck spiegelt sich in starken Kolbenkräften wider, die durch die Druckstücke 60 aufgenommen werden müssen. Daher deformieren die Druckstücke 60 ihre Sitze 58 so lange, bis eine gemeinsame Höhe der Ober-

flächen 66 erreicht ist. Danach wird diese Höhe bei normalen Arbeitsdrücken unverändert gehalten. Dann wird die Pumpe vollständig zusammengebaut.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Axialgleitlager für die Taumelscheibe einer Axialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor), dadurch gekennzeichnet, daß Segmente (62) jeweils über ein in einer Vertiefung (64) des Segments (62) ruhendes Druckstück (60) in einer Ausnehmung (56) einer ringförmigen Stützscheibe (50) aus weicherem Werkstoff als der der Druckstücke (60) abgestützt sind.

2. Axialgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen in der Stützscheibe (50) Bohrungen (56) sind.

3. Axialgleitlager nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (62) aus Gußeisen bestehen, das härter als der Werkstoff der Stützscheibe (50) ist.

4. Axialgleitlager nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (60) Kugeln sind.

5. Axialgleitlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen der Segmente (62) Kugelkalotten (64) sind.

6. Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers nach Anspruch 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, as daß nach dem Zusammenbau der Axialkolbenmaschine über deren Kolben eine über der Betriebsdruckkraft liegende axiale Druckkraft auf das Lager ausgeübt wird, bis die Lagerflächen der Segmente in einer Ebene liegen.