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Axialkolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine,
insbesondere Axialkolbenpumpe, die ein Gehäuse aufweist, in dem eine Antriebswelle
drehbar gelagert ist, auf der ein Träger drehfest angeordnet ist, der eine Vielzahl
von in Zylindern geführte Kolben aufweist, deren Hubrichtung parallel zur Drehachse
des Trägers ist und in deren Gehäuse ferner zur Relativverstellung von Kolben und
Zylindern sowie zur Kolbenhubverstellung eine auf der Antriebswelle mittels eines
Gelenkes drehfest) jedoch um eine zur Antriebswellenachse senkrechte Achse schwenkbar
und in der eingestellten Winkelstellung feststellbar angeordnete Triebscheioe vorgesehen
ist, die zur Verschwenkung eines im Gehäuse schwenkbar gelagerten Schwenkkörpers
drehbar gehalten ist.
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Es sind Axailkolbenmaschinen, und zwar Axialkolbenpumpen, bekann,
bei denen sich die Förderleistung stufenlos bis zu
einem Maximalwert
dadurch regeln Iässt, dass der die Kolben und Zylinder tragende Träger,in einem
durch ein Gehäuseteil gebildeten Schwenkkörper unabhängig von der Antriebswelle
drehbar-gelagert, samt dem erwähnten Gehäuseteil relativ zur Antriebswelle verschwenkbar
und in einer beliebigen Schrägstellung feststellbar ist. Die Antriebswelle ist mit
einem sogenannten Triebflansch ausgestattet, mit dem die im Träger geführten Kolben
form- und kraftschlüssig zusammenwirken.
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Bei dieser bekannten Bauart ist die Antriebsverbindung zwischen der
Antriebswelle und dem zu ihr unter einem Winkel angeordneten Träger durch ein homokinetisches
Festgelenk bewerkstelligt. Mit Hilfe eines derartigen Gelenkes wird eine Gleich£drmigkeit
in der Drehbewegung von Antriebswelle und des unter einem Winkel zu ihr angeordneten
Trägers erreicht, so dass keine zusätzliche Beanspruchung der Bauteile durch Beschleunigungs-
und Verzögerungskräfte auftreten kann, wie es der Fall wäre, wenn ein übliches Kreuzgelenk
zum Antrieb des Trägers eingesetzt würde. Die Verwendung des homokinetischen Festgelenkes
macht es jedoch erforderlich, dasselbe über ein kardanisches Hilfsgelenk mit einer
Antriebswelle zu kuppeln. Erst dadurch kann ein Verzwängen dieses Gelenkes infolge
mit Sicherheit vorhandener Einbau- und Fertigungstoleranzen verhindert werden. Diese
Konstruktion ist demgemäss aufwendig, in.ihren Abmessungen ungünstig und entsprechend
teuer (s. AS 1 220 735).
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Bei einer weiteren, zum Stande der Technik gehörenden Konstruktion
ist, analog zur eingangs erwähnten Axialkolbenmaschine, auf der Antriebswelle sowohl
ein eine Vielzahl von in Zylinderbohrungen geführte Kolben auAzeisender Träger als
auch. eine in einem Schwenkkörper drehbar gelagertes
mittels eines
Gelenkes um eine zur Achse der Antriebswelle senkrechte Achse verstellbare und in
der eingestellten Winkelstellung feststellbare Triebscheibe vorgesehen, die eine
Relativbewegung zwischen den Kolben und der Wandung der sie aufnehmenden Zylinderbohrung
bewirkt. Bei dieser bekannten Bauart ist ausserdem die Konstruktion so getroffen,
dass auf die vom Träger gehaltenen und mit der Triebscheibe zusammenwirkenden Teile
der Zylinderkolbenaggregate während der Pendelbewegung der Trieb-scheibe keine Querkräfte
sondern ausschliesslich in Achsrichtung wirkende Druckkräfte wirksam werden können.
Zu diesem Zweck ist der Träger auf der Antriebswelle über die mit der Triebscheibe
zusammenwirkenden Teile parallel zur Triebscheibe verschwenkbar. Dadurch ist sichergestellt,
dass in jeder Schräglage der Triebscheibe eine achsparallele Führung der Zylinderkolbenaggregate
des Trägers gewährleistet ist. Obgleich bei dieser Konstruktion die funktionswesentlichen
Teile in einer Achse fluchtend hintereinander angeordnet und demgemäss eine verhältnismässig
günstige Raumform der Axialkolbenpumpe erzielt werden konnte, weist sie jedoch den
entscheidenden Nachteil au£S dass die Drehbewegung der Antriebswelle, aufgrund der
zwischen ihr und der Triebscheibe vorhandenen kardanischen Gelenkverbindung sich
eine ungleichförmige Drehbewegung der Triebscheibe bei der Rotation der Antriebswelle
einstellt, woraus erhöhte Pulsation des Förderstromes resultiert und eine entsprechend
starke Beanspruchung des Trebwerkes infolge der Verzögerungs-und Beschleunigungskräfte
auftritt.
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Der Erfindung liegt m*un die Aufgabe zugrunde, Axialkolbonmaschinen,
bei denen die Triebscheibe und der Träger der Zylinderkolbenaggregate auf der fzttriebswelle
drehfest angeordnet sind@so zu verbessern, dass bei geringstem technischen Aufwand
ein
Gleichlauf zwischen Triebscheibe und Träger und damit Iie Nachteile der bekannten
Axialkolbenmaschinen dieser Art wirksam vermieden werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäßs
dadurch gelöst, dass das Gelenk der Triebscheibe ein an sich bekanntes Gleichlaufgelenk
ist, das einen äusseren, in der Triebscheibe und einen inneren, auf der Antriebswelle
angeordneten Gelenkring aufweist, die über Kugeln kraftschlüssig miteinander verbunden
und relativ zueinander in Achsrichtung verschiebbar sind. Ein derartiges, unter
der Bezeichnung homokinetisches Verschiebegelenk bekanntes Gleichlaufgelenk bietet
ausser der Möglichkeit, Triebscheibe und Träger gleich förmig anzutreiben, den weiteren
Vorteils dass durch die relative Beweglichkeit zwischen beiden Gelenkringen ein
selbsttätiger Ausgleich der bedingt durch die Herstellungstoleranzen sich einstellenden
Verschiebungen zur theoretisch fest gelegten Schwenkmitte des die Triebscheibe haltenden
Schwenkkörpers im Gehäuse erfolgte indem sich der axial beweglich ge haltene Gelenkring
beim Durchfahren des maximalen Schwenkwinkels des Schwenkkörpers im Gehäuse nach
seiner Montage selbsttätig so einstellt, dass die beim Einbau vorhandenes nicht
in der exakten Ebene auf der Achse der Antriebswelle liegende Schwenkmitte des Gelenkes
sich durch die mögliche Relativ bewegung zwischen beiden Gelenkringen selbsttätig
so dass sie zusammenfällt mit dem Schnittpunkt der Schwenkachse des Schwenkkörpers
und der Triebwellenachse. Es können dadurch zeitraubende und teure und in den meisten
Fällen nicht exakt durchführbare Justierarbeiten entfallen.
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Die Konstruktion kann verschiedenartig ausgelegt sein. Es kann vorteilhaft
sein, den äusseren Gelenkring in der Triebscheibe entsprechend beweglich anzuordnen
und den inneren Gelenkring
auf der Antriebswelle axial unverstellbar
vorzusehen. Es kann genau so gut aber auch der innere-Gelenkring auf der Antriebswelle
axial beweglich und dementsprechend der äussere Gelenkring in der Triebscheibe fest
angeordnet sein.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es stellt eine Axialkolbenpumpe dar, die teilweise der Länge nach aufgeschnitten
ist.
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Das Pumpengehäuse lo setzt sich aus einem vorderen Gehäuse teil 12
und einem hinteren Gehäuseteil 14 zusammen, die flüssigkeitsdicht miteinander verbunden
sind. Im vorderen Gehäuseteil 12 ist in einem Wälzlager 16 eifle Antriebswelle 18
drehbar gelagert, die mit ihrem einen Endstück 22 aus einem das Kugellager haltenden
Dichtflansch 20 herausragt. Das aus dem Gehäuse herausragende Endstück der Antriebswelle
dient zum Ankuppeln an einem Antriebsmotor.
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Die Antriebswelle 18 erstreckt sich innerhalb des Gehäuses bis in
das hintere Gehäuseteil 14, wo sie mit ihrem inneren Endstück in einem Wälzlager
24 drehbar gelagert ist. Im Bereich des hinteren Gehäuseteils 14 ist auf der Antriebswelle
18 drehfest ein Kolbenträger 26 angeordnet. Er weist eine Vielzahl von achsparallelen
Zylinderbohrungen auf, in denen jeweils ein Kolben 28 verschiebbar. angeordnet ist.
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Der Kolbenträger wirkt an seiner, gemäss der Zeichnung, rechten Stirnfläche
in an sich bekannter Weise mit einer nicht näher gezeigten Steuerfläche zusammen.
In die Steuerfläche münden die Druck- und Sauganschlüsse der Pumpe, die mit den
Zylinderbohrungen des Kolbenträgers über sogenannte Steuerniere in Verbindung stehen.
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Der Kolbenträger wird durch ein auf die Antriebswelle aufgesetztes
Tellerfederpaket 30, das sich an auf die Antriebswelle 18 aufgesetzte Anlageringen
32,33 abstützt, mit Vorspannung an die Steuerfläche angepresst.
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Zum Antrieb der Kolben 28 dient eine als Ganzes mit 36 bezeichnete
Triebscheibe, die in einem im vorderen Gehäuseteil 12 um eine Achse schwenkbar gelagerten
Schwenkkörper 38 drehbar gelagert ist. Die Triebscheibe weist je Kolben eine in
einer Lagerpfanne 40 gehaltene Abstützkugel 42 auf, auf der sich unter Zwischenschaltung
eines Druckstückes 44 der entsprechende Kolben 28 an der Triebscheibe querkraftfrei
abstatt. Mit 46 ist eine in jeder Zylinderbohrung des Kolbenträgers angeordnete
Druckfeder bezeichnet, die die kraftschlüssige Verbindung zwischen Kolben 28 und
Triebscheibe 36 bzw. Abstützkugel 42 bewirkt. Im Betriebszustand werden die Kolben,
aufgrund der wirksamen hydraulischen Kräfte, wenn sie mit dem Kolbenträger den Druckbereich
durchfahren, selbsttätig hydraulisch an die Triebscheibe angepresst. Der dadurch
auf die Triebscheibe wirksam werdende Druck wird mit Hilfe eines zwischen Trieb
scheibe und Schwenkkörper vorgesehenen Axiallagers 48 vom Schwenkkörper aufgenommen.
Zur Lagerung der Triebscheibe dient ausserdem ein am Scheibenumfang anliegendes
Wälzlager 5s. Mit Hilfe beider Lager 48,50 werden die Komponenten der KolbenkrSfte,
die an der Triebscheibe wirksam werden, auf den Schwenkkörper übertragen.
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Erfindungsgemäss ist die Konstruktion so getroffen, dass in jeder
Schwenkstellung des Schwenkkörpers 38 bzw. der Triebscheibe 36 zwischen Triebscheibe
und Antriebswelle bzw Kolbenträger eine konstante Winkelgeschwindigkeit gewShrleistets
ist.
Dies wird erzielt mit Hilfe eines als Ganzes mit 52 bezeichneten, an sich bekannten
Gleichlaufverschiebegelenkes, du einen äusseren, in die Triebscheibe eingesetzten
Gelenkring 54 und einen auf der Antriebswelle angeordnetena inneren Gelenkring 56
aufweist, die mittels Kugeln 58 miteinander kraftschlüssig verbunden sind. Beide
Gelenkringe sind relativ zueinander axial verschiebbar. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der äussere Gelenkring fest in die Triebscheibe eingesetzt, während der innere
Gelenkring 56 auf der Antriebswelle axial verschiebbar angeordnet ist.
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Er ist vorzugsweise mit Hilfe eines Zahnwellenprofiles drehfest mit
der Antriebswelle verbunden. In gleicher Weise konnte der innere Gelenkring auf
der Antriebswelle axial unverschiebbar und der äussere Gelenkring in der Triebscheibe
axial beweglich vorgesehen sein.
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Dieses Gleichlaufverschiebegelenk gewährleistet nicht nur übereinstimmende
Winkelgeschwindigkeit zwischen Triebscheibe und Antriebswelle bzw. Kolbenträger,
sondern es stellt auch selbsttätig die Schwenkmitte des Verschiebegelenkes in den
durch die Schwenkachse des Schwenkkörpers und die Achse der Antriebswelle definierten
Schnitt-punkt ein, so dass irgendwelche Verzwängungen im Gelenk bei Schrägstellen
der Triebscheibe vermieden und Justierarbeiten zum Einstellen des Gelenkes entfallen
können.