DE1901248A1

DE1901248A1 - Radial piston machine

Info

Publication number: DE1901248A1
Application number: DE19691901248
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Gsching
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: Voith Getriebe KG
Priority date: 1969-01-11
Filing date: 1969-01-11
Publication date: 1970-07-30

Description

Kennwort: "Exzenterring" Radialkolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine Maschineneinheit mit zwei radial ineinander und exzentrisch zueinander, jeweils für sich in Wälzlagern gelagerten, unabhängig voneinander drehbaren Rotoren mit konstanter Exzentrizität, insbesondere eine Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor).Keyword: "eccentric ring" radial piston machine The invention relates to a machine unit with two radially nested and eccentric to each other, respectively for independently rotatable rotors mounted in roller bearings constant eccentricity, especially a radial piston machine (pump or motor).

Bei Maschinen, bei welchen zwei voneinander unabhangig drehbare Teile vorhanden sind, von denen der eine exzentrisch versetzt um den anderen Teil herum angeordnet ist - wie dies z.B. bei Radialkolbenmaschinen mit umlaufendem Exzenterring der Fall ist - muß jeder dieser drehbaren Teile fUr sich zweimal im gemeinsamen Gehäuse gelagert werden.-Wegen der exzentrischen Versetzung ist es nämlich nicht möglich, den äußeren drehenden Tei' unmittelbar auf der durch diesen hindurchgehenden Welle des innenliegenden Rotors lagernd abzustützen, wie dies belspie'sweise bei sogenannten Losradlagerungen von Zahnrädern auf eier durch das Zahnrad hindurchgehenden Welle üblich ist. In machines with two independently rotating parts are present, one of which is offset eccentrically around the other part is arranged - as is the case, for example, with radial piston machines with a rotating eccentric ring is the case - each of these rotatable parts must be shared twice for itself Housing are stored.-Because of the eccentric offset, it is not possible, the outer rotating part directly on the one passing through it Support the shaft of the inner rotor in stock, as is the case with so-called loose wheel bearings of gears on eggs passing through the gear Wave is common.

Es ist allgemein bekannt, die beiden Lagerpaare axlal ebene einander anzuordnen, wobei die Lager für den äußeren Rotor as grundsätzlichen Erwägungen axial innerhalb der Lager er anderer Rotors liegen müssen. Dabei kann der nicht rotierende Lagerring innen oder außen angeordnet werden (vergl. z.B. deutsche Paentschrift 848 888 oder USA-Patentschrift 3 280 757). Beide Möi hkeiten werden praktisch ausgeführt; diese bekannten Lösungen aber haben den Nachteil einer sehr großen axialen Baulänge (ier lagarbre4ten). It is well known that the two pairs of bearings are axially level with one another to arrange the bearings for the outer rotor as fundamental considerations must be axially within the bearings of the other rotor. He cannot do this rotating bearing ring can be arranged inside or outside (see e.g. German patent specification 848,888 or U.S. Patent 3,280,757). Both possibilities are carried out in practice; however, these known solutions have the disadvantage of a very large overall axial length (ier lagarbre4ten).

Ordnet man zur Verminderung dss axialen Platzbedarfes die beiden Lager Jeder Seite übereinander, d.h. Je ein Exzenterringlager und je ein Rotorlager in einer achsnormalen Ebene an, dann werden die Abmessungen des äußeren Lagers sehr groß (vgl. z.B. If one arranges the two to reduce the axial space requirement Bearings on each side, i.e. one eccentric ring bearing each and one rotor bearing each in a plane normal to the axis, then the dimensions of the outer bearing very large (see e.g.

russische Patentschrift 182 463). Die sehr nachteiligen Folgen sind: Vergrößerung der Umfangsgeschwindigkeit im äußeren Lager und bei Wälzlagern Einschränkung der maximal zulässigen Drehzahl. Dieser Nachteil ist besonders gravierend, da man bedenken muß, daß Verdrängerpumpen erst bei hohen Drehzahlen ihre volle Leistung entfalten.Russian patent specification 182 463). The very detrimental consequences are: Increase in the peripheral speed in the outer bearing and restriction in the case of roller bearings the maximum permissible speed. This disadvantage is particularly serious since one must bear in mind that positive displacement pumps only achieve their full performance at high speeds unfold.

Ein anderer Nachteil dieser Lösungen ist, daß viele innerhalb enger Toleranzgrenzen zueinander fluchtende kreiszylindrische und ebene radial verlaufende Flächen rechts und links an ein Oehäuse und an die Gehäusedeckel oder Lagerschilde angedreht werden müssen und daß die Bearbeitung der zueinander exzentrischen Lagersitze in den beiden Gehäuseteilen bzw. in Gehäuse und Deckel große fertigungsmäßige Schwierigkeiten bereitet und >^mplizierte Vorrichtungen erfordert und demgemäß zeitraubend wird kostspielig ist. Another disadvantage of these solutions is that many are close within Tolerance limits aligned circular cylindrical and flat radially extending Areas on the right and left of a housing and the housing cover or end shields must be turned and that the machining of the mutually eccentric bearing seats in the two housing parts or in the housing and cover great manufacturing difficulties prepares and> ^ complicated devices required and is accordingly time consuming is costly.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch geeignete konstruktive Formgebung der Einzelteile der eingangs genannten Maschineneinheit die aufgezählten Nachteile zu vermeiden, d.h. die Fertigungskosten und die Fertigungszeit zu senken, Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die beiden Lager Jeder Maschinenseite in wenigstens annähernd derselben achssenkrechten Ebene ineinanderliegend angeordnet sind, und daß der Außenring des inneren Lagers und der Innenring des äußeren Lagers als gemeinsamer, einheitlicher; vom Gehäuse getragener Exzenterring ausgebildet sind. Dadurch wird bei etwa gleicher kleinster Wandstärke an der engsten Stelle zwischen den beiden exzentrischen Kreiszylindrtflächen die volle Stärke des inneren und äußeren Wälzlagerringes eingespart. Der Laufdurcbmesser des äußere Wälzlagers kann dadurch. wesentlich kleiner gehalten und eine E1" schränkung der zulässigen maximalen Lagerdrehzahl dadurch vermieden werden. The object of the invention is, through suitable structural design of the individual parts of the machine unit mentioned at the outset, the disadvantages listed to avoid, i.e. to reduce the production costs and the production time, These The object is achieved in that the two bearings each machine side in at least approximately the same plane perpendicular to the axis are arranged one inside the other, and that the outer ring of the inner bearing and the inner ring of the outer bearing as a common, more uniform; eccentric ring carried by the housing are formed. This will with approximately the same minimum wall thickness at the narrowest point between the two eccentric circular cylindrical surfaces the full strength of the inner and outer rolling bearing ring saved. The running diameter of the outer roller bearing can thereby. much smaller held and an E1 "restriction of the maximum permissible bearing speed be avoided.

Der aur solche Weise ausgebildete scheibenförmige exzentrisohe Doppellager-Ring mit gehärteten und geach1ine aufflächen fUr beide W§1zlagerungen läßt sich leicht und genau herstellen und in einfachster Weise entweder mittels Schrauben und Stirten seitlich an den beiden Lagerschilden befestigen; dieOehäuseteile weisen dann nur eine einfache den Lagerring innen oder außen aufnehmende Zentrierung und eine bearbeitete, ebene, seitliche Aufspannfläche auf. Oder der ganze Lagerschild bildet von vornherein mit dem Exzenterring ein einheitliches Werkstück. In diesem Fall kann selbst auf die Zer.trierflAche zwischen Lagerschild und Exzenterring verzichtet werden. Zwar muß dann der Lagerschild aus einem härtbaren, als Walzlagerwerkstoff geeignetem Stahl hergestellt werden, die Anzahl der sehr genau zu bearbeitenden Zetrierflächen ist dann Jedoch auf ein Minimum reduziert. The disc-shaped eccentric double bearing ring formed in this way with hardened and geach1ine surfaces for both bearings can be produced easily and precisely and in the simplest possible way either by means of Fasten screws and ends to the side of the two end shields; the housing parts then only have a simple centering that accommodates the bearing ring on the inside or outside and a machined, flat, lateral clamping surface. Or the whole end shield forms a uniform workpiece with the eccentric ring from the start. In this Case can even dispense with the dividing surface between the end shield and the eccentric ring will. It is true that the end shield must then be made of a hardenable roller bearing material suitable steel are made, the number of to be machined very precisely However, the display area is then reduced to a minimum.

Der Rollbahndurchmesser der Wälzlager kann noch weiter reduziert werden, wenn, wie nach einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgesehen, die Wälzlager als Nadel-Rollenlager ausgebildet sind und für Jeden Rotorteil ein axiales Führungslager vorgesehen ist. The roller track diameter of the rolling bearings can be further reduced if, as provided according to a further concept of the invention, the roller bearings are designed as needle roller bearings and an axial guide bearing for each rotor part is provided.

Man wird zweckmäßigerweise dann dem itotorteil mit dem nach außen führenden An- bzw. Abtriebswellenzapfen ein unmittelbar im Gehäuse gelagert Axial-Führungslager zur Aufnahme der on außen über die An- bzw. Abtriebsweile au diesen Rotorteil wS»kenden axt Kräfte geben und den anderen Rotorteil sich am ersten in axialer Richtung lose abstützen lassen.You will then expediently the itotorteil with the outside leading input and output shaft journals an axial guide bearing mounted directly in the housing for receiving the on the outside via the drive shaft or output shaft on this rotor part ax forces and the other part of the rotor loosens itself on the first in the axial direction let support.

Die Erfindung ist an Hand von einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel im folgenden etwas näher erläutert. The invention is illustrated by means of one in the drawings Embodiment explained in more detail below.

Es zeigen: Fig. 1 einen LXngsschntSt durch die Achse eines hydrostatischen Aggregats mit schwimmendem Steuerzapfe@ und doppeltem Satz von Verdrängerkörpern und Aus> 1 dung der Lagerung der Rotoren nach der Erfindung Fig. 2 einen einzelnen Exzenterring für die Rotorlagerung in dem hydrostatischen Aggregat nach Fig. 1 in axialer Ansicht.They show: FIG. 1 a longitudinal section through the axis of a hydrostatic one Unit with floating control pin @ and double set of displacers and Aus> 1 tion of the bearing of the rotors according to the invention Fig. 2 a single Eccentric ring for the rotor bearing in the hydrostatic unit according to FIG. 1 in axial view.

Fig. s eine andere Art der "Befestigung" des Exzenterringes art: Lagerschild, nUmlieh derart, daß er mit ihm ein einneitliches Tcil bildet. Fig. S another type of "attachment" of the eccentric ring: End shield, nUmlieh in such a way that it forms a single part with it.

Das in Figur 1 dargestellte hydrostatische Aggregat ist nach Belieben als Pumpe oder als Motor verwendbar, Je nachdem, ob seine An- oder Abtriebswelle 1 an eine Kraftquelle angeschlossen und angetrieben oder ob der Zulaufanschluß 2 des Aggregates an eine Druckquelle angeschlossen wird. Mit der Welle 1 ist der die in zwei Reihen angeordneten, radial stehenden Zylinder 3 aufweisende und die Verdrängerkölbchen 4 aufnehmende und diese in Umfangsrichtung sowie in axialer Richtung führende Rotor 5 verbunden, der1 getragen von den Hälsen 8 und 9,in den beiden inneren Lagern 6 und 7 gelagert ist. Das Rotationszentrum des eben genannten Rotors und der Lager ist nit 12 gekennzeichnet. Um das feste Maß e exzentrisch zur Achse 12 ist der ebenfalls mit dem Rotor 5 umlaufende Radialführungsrotor 13 für die radiale Führung der Kölbchen 4 Aihtelß5der Lager 14 und 15 gelagert. The hydrostatic unit shown in Figure 1 is optional Can be used as a pump or as a motor, depending on whether its input or output shaft 1 connected to a power source and driven or whether the inlet connection 2 of the unit is connected to a pressure source. With wave 1 that's the one arranged in two rows, having radially standing cylinders 3 and the displacement bulbs 4 receiving and this leading in the circumferential direction and in the axial direction rotor 5 connected, der1 carried by the necks 8 and 9, in the two inner bearings 6 and 7 is stored. The center of rotation of the aforementioned rotor and bearings is not marked with 12. Eccentric to the axis 12 by the fixed amount e is also with the rotor 5 revolving radial guide rotor 13 for the radial guidance of the flask 4 Aihtelß5der bearings 14 and 15 supported.

Der Rotor 13 ist zentrisch ffi em Gehäusering 50 gelagert.The rotor 13 is mounted centrally on the housing ring 50.

Das wesentliche Teil der vorliegenden Erfindung ist der in Fig. 2 einzeln dargestellte Exzenterring 10. Dieser Exzenterring ist der gemeinsame innere- bzw. äußere Wälzlagerlaufring von den beiden axial in dieselbe Ebene gerückten Lagern 7 und 15 bzw. 6 und 14. Er wird an die Lagerschilde 11 und 17 angeschraubt und über die Zentrierschultern 16 zentriert. Er kann auch, wie in Fig. 3 gezeigt (Ring 101), mit dem Lagerschild 111 zu einem Stück 110 vereinigt werden. Die Zcrtrierschultern 16 brauchen dann nicht mehr hergestellt zu werden. Das Anschlußgehäuse 41 kann dann über eine relativ einfach herzustellende Zentrierung in dem Lagerschild 110 zentriert und an dieses angeschraubt werden. The essential part of the present invention is that in FIG. 2 individually shown eccentric ring 10. This eccentric ring is the common inner or outer roller bearing race of the two axially moved bearings in the same plane 7 and 15 or 6 and 14. It is screwed to the end shields 11 and 17 and over the centering shoulders 16 centered. It can also, as shown in Fig. 3 (ring 101), be combined with the end shield 111 to form one piece 110. The Zcrtrier Shoulders 16 then no longer need to be produced. The connection housing 41 can then Centered in the bearing plate 110 via a centering that is relatively easy to produce and screwed to this.

Durch di Au bildur.g der Wälzlager als Nadelrollenlager kann deren radiale Bauhörle ohne Beeinträchtigung der Tragfähigkeit besonders klein gehalten werden.Zwar können diese Lager den Rotor axial nicht führen; doch kann eine Axialführung erreicht werden, indem der mit der Welle @ verbundene Rotor 5 beispielsweise durch das im Lagerschild @@ angeordnete Kugellager 50 so axial fixiert wird, während der andere Rotor 13 am Rotor 5 sich durch dic Gleitlager- Flächenpaare 51/52 axial abstützt.Etwaige von außen auf die Welle 1 wirkende Schubkräfte nimmt das Lager 50 auf. By designing the roller bearings as needle roller bearings, their Radial Bauhörle kept particularly small without impairing the load-bearing capacity It is true that these bearings cannot guide the rotor axially; but can an axial guide can be achieved by the rotor 5 connected to the shaft @, for example by the ball bearing 50 arranged in the end shield @@ is axially fixed while the other rotor 13 on the rotor 5 by the sliding bearing Pairs of surfaces 51/52 is axially supported. Any thrust forces acting on the shaft 1 from the outside are reduced the camp 50 on.

Eine weitere Vereinfachung der Fertigung und eine Verminderung des radialen Platzbedarfes und damit des Gewichtes wird dadurch erreicht, daß der Außenlaufring 54 des Lagers 14 bzw. 15 mit dem Befestigungsflansch 53 vereinigt wird, der über die Zentrierung 55 am Rotor 13 zentriert und an diesen angeschraubt ist. (Einsparung eines besonderen Lageraußenringes). Dank dieser Anordnung, nSmlich des im AuBenrotor vereinigten Laufringes können ohne Gefahr einer unzulässigen Uberschreitung der fUr Wälzlager maßgebenden maximalen Umfangsgeschwindigkeit bei vorgegebener Drehzahl die beiden Lager ineinander geschoben werden. Dadurch und durch die Tatsache, daß je eine Lauffläche zweier exzentrisch liegender Lager auf einem einheitlichen Teil befestigt sind, ergeben sich folgende Vorteile: a) Verminderung des Lagerabstandes am Rotor 5 und damit Verminderung der axialen Baulänge des Rotors und des gesamten Aggregates. Bei gleichem axialen Bauvolumen können statt nur einer zwei Reihen von Verdrängerkolben untergebracht werden und die Fördermenge bei gleichem Bauvolumen verdoppelt werden. A further simplification of the production and a reduction of the radial space requirement and thus the weight is achieved in that the outer race 54 of the bearing 14 or 15 is combined with the mounting flange 53, which is about the centering 55 is centered on the rotor 13 and screwed to it. (Saving a special bearing outer ring). Thanks to this arrangement, namely that in the outer rotor united race can without risk of impermissible exceeding the For roller bearings, the decisive maximum circumferential speed at a given speed the two bearings are pushed into each other. By this and by the fact that One running surface each of two eccentric bearings on a single part are attached, the following advantages result: a) Reduction of the bearing distance on the rotor 5 and thus a reduction in the overall axial length of the rotor and the whole Aggregates. With the same axial volume, two rows of Displacement pistons are accommodated and the delivery rate with the same construction volume to be doubled.

b) Die Verminderung des Lagerabstandes hat eine Verminderung der DurchDiegung des Rotors zur Folge, was im Hinblick auf den äußerst geringen Spalt zwischen Rotor 5 und Steuerzapfen 28 sehr wichtig ist.b) The reduction in the distance between the bearings results in a reduction in the deflection of the rotor, which in view of the extremely small gap between the rotor 5 and control pin 28 is very important.

c) Keine oder höchstens eine unwesentliche Vergrößerung des Wälzkreisdurchmessers für die exzentrisch zur Wellenachse liegenden Wälzlager des Rotors 13 gegenüber herkömmlichen axial versetzt angeordneten Lagern der Rotoren 5 und 13 und deshalb keine Verringerung der zulässigen maximalen Betriebsdrehzahl.c) No or at most an insignificant increase in the pitch circle diameter for the roller bearings of the rotor 13 located eccentrically to the shaft axis conventional axially offset bearings of the rotors 5 and 13 and therefore no reduction in the maximum permissible operating speed.

d) Einfache Herstellbarkeit des gemeinsamen scheibenförmigen Doppel-Lager-Körpers (Exzenterring 10) für das innere und äußere Lager. Dieser Exzenterring 10 kann für das rechte und das linke Lagerpaar verwendet werden.d) Simple manufacturability of the common disk-shaped double bearing body (Eccentric ring 10) for the inner and outer bearing. This eccentric ring 10 can be used for the right and left pair of bearings can be used.

e) Einfachere Bearbeitung der Gehäuseteile.e) Easier processing of the housing parts.

f) Einsparung von Je zwei äußeren und inneren Wälzlagerlaufringen.f) Saving of two outer and two inner roller bearing races.

g) Dadurch Verminderung der Zahl der mit hohen Passungsgenauigkeiten herzustellenden Sitzflächen; damit ist eine engere Toleranzsumme erreichtbar.g) This reduces the number of those with high accuracy of fit seats to be produced; this allows a tighter total tolerance to be achieved.

Claims

Password "eccentric"

Claims 4 1) Machine unit with two radially inside one another and eccentric - to each other, each independently mounted in roller bearings mutually rotatable rotor with constant eccentricity, in particular radial piston machine (Pump or motor), characterized in that the two bearings (7 and 15 or 6 and 14) on each side of the machine in at least approximately the same axial direction Level are arranged one inside the other, and that each of the outer ring of the inner Bearing and the inner ring of the outer bearing as a common unitary, from the housing (End shield 11) carried eccentric ring (10 or 10 ') are formed.

2) Unit according to claim 1, characterized in that the rolling bearings are designed as needle roller bearings and that an axial guide bearing for each rotor part is provided.

3) Unit according to claim 2, characterized in that the rotor (5) with the outwardly leading input or output shaft journal (1) a direct Axial guide bearing (50) mounted in the housing for receiving the axially thereon Has rotor part acting forces and the other rotor is on the first in the axial Direction supported (plain bearing 51/52).

4) Unit according to any preceding claim, characterized in that that in each case the outer ring (54) of the outer roller bearing (14 or 15) has a mounting flange (53) and a centering shoulder (55) for fastening in the outer rotor (13) having.

5). Unit according to one of the preceding claims, characterized in that that the eccentric ring (10 ') with the associated bearing plate (11') is a uniform Component (110) forms (Fig. 3).

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