DE1915735C3 - Hydraulische Axialkolbenmaschine der Schwenkscheiben-Bauart - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Axialkolbenmaschine der .Schwenkscheiben-Bauart mit einem Steuerkörper, der einen Steuerspiegcl und Zu- und Abführkanale für das Druckmittel aufweist, und mit einem das Schwenklagcr für die Schwenkscheibe tragenden Lagerbock, der zusammen mit dem Steuerkörper ein Gehäuse bildet, an dessen beiden F.nden Lager für die einseitig nach außen geführte Welle der Zylindertrommel angeordnet sind.

Bekannte Axialkolbenmaschinen dieser Art (GB-PS 8 66 661) geben starke Geräusche ab und sind zur Wartung nicht einfach zu demontieren, da die cine Zu- bzw. Abführungsleitung im Stcuerkörper und die andere im Lagerbock befestigt ist. Ferner ist die Abstüzung der Schwenkscheibc am Boden des lopfförmig ausgebildeten Lagerbockes schwingungstechnisch ungünstig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß eine verbesserte Geräuschdämpfung mit leichter Demontagemöglichkeit, beispielsweise zu Wartungszwecken, erzielt wird.

Die Kapselung von Maschinen zur Lärmabwehr ist an sich bekannt (»Technische Lärmabwehr« von W. Zeller, Alfred Kroner Verlag Stuttgart, 1950, S. 124. 125). Solche Maßnahmen setzen aber einen größeren Zwischenraum zwischen Kapselung und Maschine voraus, was zu einer bedeutenden Vergrößerung des Bauvolumens lühn und auch die Zugänglichkeit ins

Innere der Maschine erschwert. _ _

Die Kapselung und Federaufhängung ist auch jm Zusammenhang mit einem Motorverdichter bekannt fFR PS 15 12 788). und zwar umgibt die Kapselung vo'lständig das Gehäuse des Motorverdichters und hält diesen im Inneren mittels besonders ausgebildeter, sniralförmig gewickelter Bandfedera Eine Erleichterung der Demontagemöglichkeit des Motorverdichters kann durch die Kapselung nicht erzielt werden.

Zur Geräuschdämpfung von hydraulischen Getrieben die aus einer Axialkolbenpumpe und einem Axialkolbenmotor zusammengesetzt sind, ist es bekannt iUS PS ⁹6 62 375), ein äußeres und ein inneres Gehäuse vorzusehen, zwischen denen ein Kühlluftspali verbleibt.¹ der mit einem schalldämpfenden Material ausgekleidet ist Ein Lüftender auf einer nach außen geführten Welle angebracht ist, fördert Lmft durch diesen Kühlspalt, und die mit dem Luftstrom mitgeführten Geräusche können durch den Belag etwas abgemildert werden, bevor sie nach außen dringen. Die das gesamte Getriebe tragenden Füße sind am Getriebegehäuse über elastische Lagerpuffer angeschraubt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt aufgrund der im Kennzeichen des Anspruchs aufgeführten

Maßnahmen. . · , .

Bei der neuen Axialkolbenmaschine ist eine solche Ausbildung der Einzelteile getroffen, daß die Schwingungsanregung im Bereich des Steuerspiegels nicht zu großen Schwingungsamplituden der davon betroffenen Einzelteile führt, welche zudem möglichst kleinflächig ausgebildet sind, so daß der Übertritt akustischer Energie auf die berührende Luft entsprechend gering ist. Die Ausbreitung der akustischen Schwingungen der Luft im Gehäuseinneren wird durch die besondere Ausbildung des Gehäuses behindert, wobei dafür Sorge getragen ist, daß diese Gehäuseteile möglichst nicht durch Körperschall von den unmittelbar schwingungsangeregten Teilen bei >ffen sind. Trotz der zum Teil doppelwandigen Ausbildung des Gehäuses ist die Baugröße der neuen Axialkolbenmaschine nicht größer als die bekannter Maschinen, und auch die Zugänglichkeit zum Inneren der Maschine ist nicht erschwert, da lediglich Hauben und ein Lagertopl gelöst werden müssen, um an die zu wartenden Teile heranzugelangen. ohne daß im allgemeinen die Druckmittel-l.eitungsanschlüsse oder die Wellenankupplung gelöst werden müssen. Vergleichsversuche zwischen bekannten Axialkolbenmaschinen und der neuen Bauart haben ergeben, daß bei vergleichbaren Druckmittelfördermengen, Betriebsgeschwindigkeiten. Drücken und Temperaturen die abgegebenen Geräusche nur ein Drittel bis ein Zehntel von bekannten Pumpen wann.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Axialkolbenma schine längs der Linie 1-1 in Fig. 3.

I ig 2 einen Längsschnitt entlang der Linie 2 2 in

F i g. 3. und

F i p. 3 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Pumpe 10 der Axialkolben-Bauart. Ein äußeres Gehäuse 12 der Pumpe 10 umfaßt eine äußere glockenartige Haube 14 und über ein Abstandteil 16 einen Lagertopf 18, die durch Schrauben miteinander verbunden sind. Zur Halterung der Maschine weist der Lagertopf 18 einen Flansch mit Bohrungen 21 auf.

Das äußere Gehäuse 12 umschließt ein inneres Gehäuse 22, das eine innere glockenartige Haube 24, ein

Verstellgehäusc 26. einen Stcucrkörper 28 und einen Lagerdeckel 30 umfaßt. Die Haube 24 sitzt mil ihrem inneren offenen Ende auf dem Verstellgehau.se 26. wobei eine Schnurringdichtung 34 eine druckmitteldichte Verbindung zwischen den beiden Teilen sicherstellt. S Das Verstellgehäuse 26 und der Lagerdeckel 30 sind jeweils an entgegengeset/ten Seiten des Stei-c-körpers 28 angebracht und mittels zugankerartiger Schrauben 36,38 miteinander verbunden. Weitere Schnur-ingdichtungen 40,41,42 sorgen für eine Abdichtung der Spalte zwischen den Teilen 26,28,30.

Die Enden der glockenartigen Hauben 14 und 24 sind nabenartig gestaltet, wobei die innere Nabe das Bezugszeichen 5© und die äußere Nabe das Bezugszeichen 58 trägt. Im Bereich dieser Naben 50, 58 ist ein axial ausgerichteter nachgiebiger Pufferring 44 angebracht, der aus einer Hülse 48 und einem Gummiring 52 besieht, der auf einem Aufsatz 54 der Hülse 48 befestigt ist. Der Außenumfang des Gummiringes 52 liegt an einer Schulter 56 der Nabe 58 an.

Am anderen Ende der Maschine sind drei weitere nachgiebige Lagerpuffer 46 angebracht, die den Lagertopf 18 des äußeren Gehäuses 12 gegenüber dem Steuerkörper 28 des inneren Gehäuses 22 abstützen. Jeder Lagerpuffer 46 besteht aus einem Gummiring 47, einer in diesem befestigten Metallhülse 65 und einem in der Metallhülse geführten Bolzen 64. Der Gummiring 47 sitzt in einer Bohrung 60 des l^gcrtopfes 18. wählend der Bolzen 64 in einer Bohrung 62 des Steuerkörpers 28 befestigt ist.

Das äußere Gehäuse 12 trägt also das innere Gehäuse 22 über den Pufferring 44 und die Lagerpuffer 46. Hierbei bleibt ein Luftspalt 66 /wischen den beiden Gehäusen 12 und 22 frei, so daß eine begrenzte Bewegung der innenliegenden Maschine gegenüber dem äußeren Gehäuse möglich ist.

Wie bereits erwähnt, bilden die Teile 24,26,28 und 30 ein inneres Gehäuse 22, welches u. a. einen hauptsächlich im Bereich der Haube 24 liegenden Raum 68 umschließt. Hiervon bilden das ringförmige Verstellgehäusc 26, eine hieran befestigte Brücke 146 sowie die innere, diese beiden Teile umgebende glockenartige Haube 24 einen dreiteiligen Lagerbock.

Innerhalb des Raumes 68 ist eine Zylindertrommel 70 angeordnet, die eine Vielzahl von Zylindern 72 mit Kolben 74 aufweist. Jeder Zylinder 72 ist über einen Kanal 76 mit der Vorderfläche 78 der Zylindertrommel 70 verbunden, wo sich der ebene Steuerspiegel 88 des Steuerkörpers 28 befindet. Die Kolben 74 stüt/cn sich über Kugelköpfe 80 und Kugclpfannenlager 82 auf einer Druckplatte 86 ab, die zusammen mit einer lochplatte 153 die Schwenkscheibe der Maschine bilden. Im Steuerkörper 28 sind Zu und Abführungskanäle 94 bzw. % für das Druckmittel vorgesehen, die im Bereich des Steuerspiegcls 88 bogenförmige öffnungen 90 und 92 (Tig.2) bilden. Bei der Drehung der Zylindertrommel 70 wird das Druckmittel aus dem Zufüh -jngskanal 94 über die öffnung 90 angesaugt und bei der weiteren Drehung unter Druck gesetzt und über die öffnung 92 in den Abführungskanal % gefördert. Die Kanäle 94 und 96 führen zu den Druckmittelanschlüsscn für den Einlaß 98 und den Auslaß 100, die an stiit/.enförniigcn Fortsetzungen 102 bzw. 104 des Steucrkörpers 28 angebracht sind.

Die Kugelpfanncnlager 82 weisen jeweils einen Flansch 106 auf und werden daran von einem ringförmigen Käfig 108 geführt. Dieser Käfig 108 besitzt je eine Aussparung 110 für jedes Kugclpfannenlager 82 und in der Mitte eine Aussparung 116 mit Kugcloberflächenstück. In der Aussparung 116 sitzt ein Ring 120. dessen Außenfläche 118 passecd gewölbt ist. so daß die Schwenkscheibe 86, 153 verschwenkl und eine axiale Kraft auf den Käfig 108 ausgeübt werden kann. Hierzu ist der Ring 120 in einer Keilnutverzahnung 122 dei Antriebswelle 124 geführt und steht unter dem Druck einer Feder 126, die in einer mitügen Ausnehmung 128 der Zylindertrommel 70 sitzt und mit einem Ende über eine Scheibe 130 und einen Sprengring 132 sich an der Zylindertrommel 70 abstützt und mit dem anderen Ende über eine Scheibe 134, einer Vielzahl von Stößeln 136 und einer Scheibe 140 an dem Ring 120 angreift. Auf diese Weise werden die Zylindertrommel 70 gegen den Steuerspiegel 88 und die Kugelpfannenlager 82 gegen die Schwenkscheibe 86, 153 gedrängt. Um zu verhindern, daß sich die Kugelpfannenlager 82 bei sehr hohen Arbeitsgeschwindigkeiten abheben, wird der Käfig 108 in einem Ringraum zweier im Querschnitt L-förmiger Segmente 142 und 144 geführt

Die Schwenkscheibe 86,153 ist mittels Schwenklager zapfen 154 und 156 in dem Verstellgehäuse 26 gelagert, das hierzu Spurzapfenlager ISS und 160 aufweist Diese Spurzapfenlager werden wiederum durch Halter 164 und 166 in ihrer Lage gehalten. Die Schwenkscheibe 86, 153 kann durch" eine Verstelleinrichtung 165 verschwenkt werden, um zu unterschiedlichen Hüben der Arbeitskolben 74 zu gelangen. Die Verstelleinrichtung enthält einen Kolben 168, der in einer Bohrung 166 des Verstellgehäuses 26 geführt ist und durch eine leder 174 in Anlage mit der Schwenkseheibc 86. 153 gehalten wird. Wird die Maschine als Pumpe für konstanten Förderdruck betrieben, ist eine Regeleinrichtung 170 vorgesehen, die den Kolben 168 über einen Kanal 172 beaufschlagt.

Die Regeleinrichtung 170 ist auf einen Ansatz 171 des Steuerkörpers 28 mittels Schrauben 175 am äußeren Umfang der Maschine aufgesetzt (vgl. auch F i g. 3). Zu der Verstelleinrichtung gehört noch eine Feder 176. die einerseits am Verstellgehäuse 26 und andererseits an einer Federführung 178 mit halbkugelförmigem Kopf 179 angreift und die Schwenkscheibe 86, ISl entgegen der Wirkung des Kolbens 168 zu verschwenken sucht. Die Wirkung der Feder 176 wird durch einen Hilfskolben 182 unterstützt, der in einer ßoiirung 184 des Verstellgehäuses 26 sitzt und vom Druckmittel entsprechend dessen Ausgangsdruck über einen Kanal 186 beaufschlagt wird. Die an der Schwenkscheibe 86,

153 anliegenden Teile 168 und 178 stehen somit immer unter einem gewissen Druck, so daß die Vibrationen der Schwenkscheibe 86, 153 nicht zu einem Klappergeräusch infolge Abhcbens dieser Teile führt. Die Verstellung durch die Feder 176 erfolgt im übrigen im Sinne größerer Förderleistung, während die Verstellung durch den Kolben 168 die Fördermenge verringert.

An dem im großen und ginzcn ringförmig ausgebildeten Verstellgehäuse 26 ist im Bereich der .Schwenklager

154 und 156 eine Brücke 146 durch Schraubbolzen 150 (F i g. 3) unter Verwendung von Paßstiften 152 zur Ausfluchtung befestigt. Die Brücke 146 weist einen Lageransatz 147 auf, der sich in den Innenraum der Nabe 50 der inneren glockenartigen Haube 24 erstreckt. Die Haube 24 und die Brücke 146 sind mittels Schrauben 148 unter Verwendung von Dichtungen 149 so miteinander verbunden, daß kein öl nach außen dringen k.inn.

Die Welle 124 ist an drei Stellen gelagert, nämlich an den Lagern 190, 192 und 194. Das Lager 190 am freien

Ende der Welle 124 sitzt in einer Ausnehmung 198 des Lageransatzes 147 und wird dort mittels eines Sprengringes 200 gehalten. Das Lager 192 ist in einer Ausnehmung 202 des Lagerdeckel 30 untergebracht und wird dort durch einen Sprengring 204 gehalten. Line Dichtung 206 verhindert, daß öl aus dem Inneren des Gehäuses aus den Teilen 24, 26, 28, 30 nach außen gelangen kann.

Das dritte Lager 194 dient dazu, die Durchbiegung der Welle 124 möglichst gering zu halten. Dadurch wird gleichzeitig die Radialbcwegung der Zylindertrommel 70, der Kolben und anderer Drehteile beträchtlich verringert, d. h. die Amplituden der unvermeidlichen Vibrationen werden verkleinert. Dadurch wird gleichzeitig der Geräuschpegel erniedrigt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Lager 190 und 194 als Rollen bzw. Nadellager ausgebildet, wobei das Lager 190 einen Innenlaufring besetzt, während beim Lager 194 die gehärtete Oberfläche der Welle 124 als Innenlaufring verwendet wird.

Zwischen dem Steuerkörper 28 und dem Lagerdeckel 30 ist ein Vorverdichler 208 untergebracht, der von der Welle 124 über einen Keil 210 angetrieben wird und das Druckmittel vorverdichtet. Diese Maßnahme verringert die Kavitationsneigung des Druckmittels am Steuerspiegel 88 und führt somit ebenfalls zu einer Verringerung des Geräuschpegels.

Wie sich aus Fig.3 ergibt, ist die Regeleinrichtung 170 zur Konstanthaltung des Fördermitteldruckes zu Wartungs- oder Einstellungszwecken leicht zugänglich. Im Lagertopf 18 ist im Bereich des Durchlritts 171 der Regeleinrichtung 170 eine geräuschdämmcnde Dichlung 212 vorgesehen, durch die der Austritt von im Zwischenraum 66 erzeugtem Geräusch behindert wird. Die Befestigung der Dichtung 212 erfolgt am Lagertopf 18 mittels einer Platte 214 sowie Schrauben 216. Die Durchtrittsöffnungen der Druckmittdanschlüsse 98 und 100 bzw. deren Ansätze werden ebenfalls durch geräuschdämmendc Dichtungen 218 bzw. 220 abgedichtet, die an dem Lagertopf 18 mittels Platten222,224 und Schrauben 226 und 228 befestigt sind. Die Wellendurchführung erfolgt über eine geräuschdämmende Dichtung 230, die in einer Nut 232 des Lagertopfcs 18 sitzt, den Raum zwischen äußerem Gehäuse 12 und innerem Gehäuse 22 im Bereich des Lagerdeckels 30 abdichtet und an der Stelle 234 bis nahe an die Welle 124 heranreicht.

Die Betriebsweise der neuen Axialkolbenmaschine unterscheidet sich nicht von derjenigen bekannter Art. Allerdings ist die neue Axialkolbenmaschine wesentlich geräuscharmer, was darauf zurückzuführen ist, daß die Vibrationen durch steife Konstruktionsweise in ihrer Amplitude beschränkt werden, daß das Verstellgehäuse 26 die innere glockenartige Haube 24 wenig zu Schwingungen anregt, so daß die Geräuschabstrahlung des inneren Gehäuses gegenüber dem äußeren Gehäuse entsprechend verringert ist mit der Folge der geringen Geräuschabstrahlung nach außen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Palentanspruch:

   Hydraulische Axialkolbenmaschi nc der Schwenkscheiben-Bauart mit einem Steuerkörper, der einen Steuerspiege! und Zu- und Abführkanäle fur das Druckmittel aufweist, und mil einem das Schwcnklager für die Schwenkscheibe tragenden Lagerbock, der zusammen mit dem Sieuerkörper ein Gehäuse bildet, an dessen beiden Enden Lager für die einseitig nach außen geführte Welle der Zylindertrommel angeordnet sind, gekennzeichnet durch

   a) einen air Zylindertrommel (70) hin offenen Lagertopf (18), der den Steuerkörper (28) umgibt und mittels nachgiebiger Lagerpuffor (46) trägt sowie mit geräuschdämmenden Dichtungen (212, 218, 220 230) versehene Durchtrittsöffnungen für die Welle (124), die Druckminelanschlüsse (98, 100) und gegebenenfallseine Regeleinrichtung (170) auf weist. *>

   b) eine Aufteilung des Lagerbocks in drei Teile, nämlich ein am Steuerkörper (28) befestigtes, ringförmiges, die Schwenklager (154, 156) der Schwenkscheibe (86, 153) aufnehmendes Verstellgehäuse (26). eine Brücke (146). die von dem *5 Verstellgehäuse gehalten wird und aas Lager (190) am freien Ende der Welle (124) aufnimmt, sowie eine innere glockenariige Haube (24), die mit ihrem offenen Ende (32) auf dem Verstellgehäuse (26) sitzt und die Brücke (146) umschließt,

   c) eine am Lagertopf (18) befestigte und mit diesem zusammen ein äußeres Gehäuse (12) bildende glockenartige äußere Haube (14), die die innere Haube (24) unter Freilassung eines Luftspaltes (66) umschließt und durch einen nachgiebigen Pufferring (44) abstüt/t.