DE19959020A1

DE19959020A1 - Hydroaggregat mit zumindest einer Verdrängermaschine, insbsondere mit einer Radialkolbenmaschine (Pumpen oder Motor)

Info

Publication number: DE19959020A1
Application number: DE19959020A
Authority: DE
Inventors: Volkmar Leutner; Dieter Bertsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Moog GmbH
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2001-06-13
Also published as: US6464590B2; US20010003574A1; CN1184423C; CN1305062A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Hydroaggregat mit zumindest einer Verdrängermaschine (10), insbesondere Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor), die ein Triebwerk (12) und eine mit dem Triebwerk (12) über eine Ausgleichskupplung (14) verbundene An-/Abtriebswelle (16, 18) aufweist, und mit zumindest einer Maschineneinheit (20), die über ein Bauteil (22) wirkungsmäßig mit der An-/Abtriebswelle (16, 18) der Verdrängermaschine (10) verbunden ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß die Ausgleichskupplung (14) zwischen dem Triebwerk (12) und der An-/Abtriebswelle (16, 18) der Verdrängermaschine (10) einen radialen und/oder axialen Versatz zwischen der Verdrängermaschine (10) und der Maschineneinheit (20) ausgleicht.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Hydroaggregat mit zumindest einer Verdrängermaschine, insbesondere Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor), nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Allen Verdrängermaschinen, Hydropumpen und Motoren, gemeinsam ist das Verdrängerprinzip. Ein Fluid tritt zulaufseitig in einen sich vergrößernden Verdrängerraum ein, der Raum wird geschlossen, mit einer Ablaufseite verbunden und das Fluid wird aus dem sich verkleinernden Verdrängerraum ausgeschoben. Es kann zwischen Umlaufverdrängermaschinen und Hubverdränger maschinen unterschieden werden. Umlaufverdrängermaschinen fördern in Zellen, deren Volumen sich durch die geometrische Gestaltung der Begrenzungswände zyklisch ändert, beispiels weise Zahnradmaschinen, Schraubenmaschinen, Flügelzellenma schinen usw. Bei Hubverdrängermaschinen ändert sich das Zel lenvolumen durch eine hin- und hergehende Bewegung eines Kol bens in einem Zylinder, beispielsweise Axialkolbenmaschinen, Radialkolbenmaschinen usw.

Radialkolbenmaschinen (Pumpen oder Motoren) besitzen ein Triebwerk mit einer Kolben-Zylindereinheit und einem auf die Kolben wirkenden Stellelement. Die Kolben sind in der Regel in einem Zylinderstern radial verschiebbar geführt. Das Stel lelement kann beispielsweise von einem Hubring oder von einem Exzenter gebildet sein, der radial innerhalb der Kolben oder radial außerhalb der Kolben angeordnet werden kann. Grund sätzlich kann das Stellelement oder der Zylinderstern rotie rend ausgeführt werden.

Mit dem rotierenden Teil des Triebwerks ist eine An- Ab triebswelle wirkungsmäßig verbunden, die bei einer Pumpe ein Drehmoment von außen nach innen auf das Triebwerk und bei ei nem Motor ein Drehmoment vom Triebwerk nach außen überträgt. Die An- Abtriebswelle der Radialkolbenmaschine wird in der Regel durch einen Deckel nach außen geführt und wird entweder im Deckel und/oder im Gehäuse der Radialkolbenmaschine gela gert. Um einen axialen und/oder radialen Versatz zwischen dem Triebwerk und der Welle auszugleichen, ist bekannt, zwischen dem Triebwerk und der Welle eine Ausgleichskupplung anzuord nen.

Mit dem freien Ende der An- Abtriebswelle der Radialkolbenma schine ist ein Bauteil einer Maschineneinheit verbunden, und zwar insbesondere eine Welle, möglich ist jedoch auch ein Zahnrad usw. Die Maschineneinheit wird in der Regel bei einer Radialkolbenpumpe von einem Motor gebildet und bei einem Ra dialkolbenmotor von einem Verbraucher oder Generator. Um ei nen radialen und axialen Versatz zwischen der An- Abtriebs welle der Radialkolbenmaschine und dem Bauteil der Maschinen einheit auszugleichen, ist bekannt, zwischen dem Bauteil und der An- Abtriebswelle eine zweite Ausgleichskupplung anzuord nen.

Ferner ist aus der EP 0886 067 Al ein Hydroaggregat mit einer Antriebseinheit und einer Pumpeneinheit bekannt. Die An triebseinheit und die Pumpeneinheit sind aneinander an geflanscht, wobei eine Eingangswelle der Pumpeneinheit als Zentrierung für eine Antriebswelle der Antriebseinheit dient. Die Antriebswelle ist direkt formschlüssig mit der Eingangs welle der Pumpeneinheit verbunden und ist über Lagestellen der Eingangswelle und über ein weiteres Lager im Gehäuse der Antriebseinheit abgestützt.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Hydroaggregat mit zumindest einer Verdrängermaschine, insbesondere Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor), die ein Triebwerk und eine mit dem Trieb werk über eine Ausgleichskupplung verbundene An- Abtriebswel le aufweist, und mit zumindest einer Maschineneinheit, die über ein Bauteil wirkungsmäßig mit der An- Abtriebswelle der Verdrängermaschine verbunden ist.

Es wird vorgeschlagen, daß die Ausgleichskupplung zwischen dem Triebwerk. und der An- Abtriebswelle der Verdrängermaschi ne einen radialen und/oder axialen Versatz zwischen dex Ver drängermaschine und der Maschineneinheit ausgleicht. Eine zu sätzliche Ausgleichskupplung zwischen der An- Abtriebswelle und dem Bauteil der Maschineneinheit kann eingespart und die Baulänge, der Montageaufwand und die Kosten können reduziert werden.

Ein erforderlicher Freiheitsgrad der An- Abtriebswelle wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß auf eine eigene Lagerung der An- Abtriebswelle verzichtet, diese mit dem Bauteil der Maschineneinheit fest verbunden und über Lagerstellen des Bauteils abgestützt wird. Zusätzliche Bauteile, wie insbeson dere Lager und ein Lagerdeckel, können eingespart, eine über stimmte Lagerung sowie unbestimmte Kräfte auf die Verdränger maschine bzw. auf das Triebwerk können vermieden und es kön nen vorteilhaft Standardmaschineneinheiten verwendet werden. Die Maschineneinheit kann beispielsweise von einem Standard elektromotor gebildet sein, dessen Antriebswelle über zwei Lager statisch bestimmt in einem Elektromotorengehäuse gela gert und mit der Antriebswelle der Verdrängermaschine fest verbunden ist. Die Maschineneinheit kann unabhängig von der Verdrängermaschine gefertigt und auf ihre Funktion überprüft werden.

Das mit der An- Abtriebswelle der Verdrängermaschine verbun dene Bauteil der Maschineneinheit ist besonders häufig als Welle ausgebildet, beispielsweise als Antriebswelle bei einem Elektromotor, als Eingangswelle bei einem Verbraucher oder einem Generator usw., kann jedoch auch von einem Zahnrad oder einem anderen, geeigneten Bauteil gebildet sein. Eine beson ders einfache und schnelle Verbindung zwischen der An- Ab triebswelle der Verdrängermaschine und einer Welle der Ma schineneinheit kann mit einer als Hohlwelle ausgebildeten An- Abtriebswelle der Verdrängermaschine erreicht werden, die auf der Welle der Maschineneinheit befestigt werden kann. Ferner kann eine Hohlwelle besonders kostengünstig an Standardwellen der Maschineneinheiten angepaßt werden.

Ferner kann die An- Abtriebswelle und das Bauteil der Maschi neneinheit auch einstückig ausgeführt sein, beispielsweise kann eine Antriebswelle eines Elektromotors oder eine Ein gangswelle eines Generators direkt über die Ausgleichskupp lung mit dem Triebwerk der Verdrängermaschine verbunden sein. Zusätzliche Bauteile, Baulänge, Montageaufwand und Kosten können eingespart werden.

Anstatt auf eine eigene Lagerung der An- Abtriebswelle voll ständig zu verzichten, kann diese vorteilhaft über ein Pen dellager in einem Gehäuseteil gelagert sein, über das gemein sam mit der Ausgleichskupplung Fluchtungsfehler ausgeglichen werden können, wie beispielsweise Radialversatz, Stirnlaufab weichungen usw. Die Verdrängermaschine kann besonders vor teilhaft mit Standardmaschinen verbunden werden, wie insbe sondere mit konventionellen Motorwellen von Standardelektro motoren, die auf der Abtriebsseite kein Lager aufweisen. Eine überbestimmte Lagerung kann vorteilhaft vermieden werden. Das Pendellager kann als Pendelkugellager oder Pendelrollenlager ausgeführt sein.

Als Ausgleichskupplung können verschiedene, dem Fachmann als geeignet erscheinende Vorrichtungen verwendet werden. Beson ders vorteilhaft wird jedoch die Ausgleichskupplung von einer Kreuzscheibenkupplung gebildet. Die Kreuzscheibenkupplung baut besonders kurz, kann radiales und axiales Spiel ausglei chen und ist häufig bereits standardmäßig zwischen dem Trieb werk und der An- Abtriebswelle der Verdrängermaschine vorge sehen, wie insbesondere bei Radialkolbenmaschinen. Eine Neu konstruktion kann weitgehend vermieden und für die Verdrän germaschine können technisch ausgereifte und kostengünstige Standardbaugruppen verwendet werden.

An der An- Abtriebswelle kann ein Teil der Ausgleichskupplung befestigt oder die An- Abtriebswelle kann vorteilhaft zumin dest mit einem Teil der Ausgleichskupplung einstückig ausge führt werden, beispielsweise mit einer sogenannten Schleife einer Kreuzscheibenkupplung, in der ein Kreuzschieber der Kreuzscheibenkupplung geführt wird usw.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Verdrängermaschine und die Maschineneinheit über ein se parates Zwischengehäuse verbunden sind. Das separate Zwi schengehäuse kann besonders flexibel und kostengünstig an verschiedene Maschineneinheiten angepaßt werden, wodurch eine Verdrängermaschine bzw. ein Gehäuse einer Baureihe, bei spielsweise Radialkolbenpumpen mit unterschiedlich Fördervo lumina, besonders flexibel und kostengünstig über das Zwi schengehäuse an verschiedenen Maschinentypen befestigt werden kann, beispielsweise an Elektromotoren mit unterschiedlichen Leistungen und/oder unterschiedlichen Abmessungen. Grundsätz lich kann jedoch das Zwischengehäuse auch einstückig mit ei nem Gehäuse der Verdrängermaschine oder mit einem Gehäuse der Maschineneinheit ausgeführt sein.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß das Zwischengehäuse die Verdrängermaschine nach außen abdichtet.

Ein zusätzlicher Deckel der Verdrängermaschine kann einge spart werden.

Die Verdrängermaschine kann in Richtung Maschineneinheit über eine Wand der Maschineneinheit und möglicherweise über eine spezielle Wellendichtung einer Welle der Maschineneinheit ab gedichtet sein. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Verdrän germaschine über eine Dichtung an der An- Abtriebswelle der Verdrängermaschine in Richtung Maschineneinheit abgedichtet. Eine spezielle Abdichtung der Maschineneinheit kann vermieden und die Maschineneinheit kann als kostengünstiges Standard bauteil ausgeführt werden. Ferner ist die Verdrängermaschine mit einem an der An- Abtriebswelle abdichtenden Zwischenge häuse eine in sich geschlossene Einheit, die separat gefer tigt und auf ihre Funktion überprüft werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Lösung, die Ausgleichskupplung zwischen dem Triebwerk und der An- Abtriebswelle für einen Versatzausgleich zwischen der Verdrängermaschine und der Ma schineneinheit zu nutzen, ergibt sich ein erforderlicher Freiheitsgrad, die Verdrängermaschine und die Maschinenein heit gegenseitig vom Körperschall weitgehend zu entkoppeln. Dies kann nur einem Dämpfungselement erreicht werden, das beispielsweise zwischen dem Zwischengehäuse und einem Gehäuse der Maschineneinheit angeordnet wird. Besonders vorteilhaft ist jedoch das Dämpfungselement einstückig mit dem Zwischen gehäüse ausgeführt, wodurch zusätzliche Bauteile, Baulänge und Montageaufwand eingespart werden können. Dies kann bei spielsweise mit einem Zwischengehäuse aus einem schwingungs dämpfenden Kunststoff oder Metall erreicht werden.

Die erfindungsgemäße Lösung kann bei verschiedenen, dem Fach mann als sinnvoll erscheinenden Hydroaggregaten eingesetzt werden, besonders vorteilhaft jedoch bei Radialkolbenmaschi nen, bei denen häufig das Triebwerk und die An- Abtriebswelle getrennt ausgeführt und mit einer Ausgleichskupplung verbun den werden.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe schreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen fassen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch ei ne Radialkolbenpumpe und einen Elektromotor,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausgleichskupplung in Fig. 1,

Fig. 3 eine Variante nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Variante nach Fig. 3 mit einem mit einer Maschineneinheit fest verbundenen Flansch und

Fig. 5 eine Variante nach Fig. 3 mit einem Pendelrol lenlager.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein Hydroaggregat mit einer Radialkolbenpumpe 10, die in einem Gehäuse 32 ein Triebwerk 12 aufweist. Das Triebwerk 12 besitzt einen auf einem Steuerzapfen 34 gelager ten, rotierenden Zylinderstern 36, in dem über den Umfang symmetrisch verteilt sieben Kolben 38 radial verschiebbar an geordnet sind. Die Kolben 38 sind über Gleitschuhe 40 radial nach außen an einem verstellbaren Hubring 42 abgestützt.

Der Zylinderstern 36 ist über eine Kreuzscheibenkupplung 14 mit einer Antriebswelle 16 der Radialkolbenpumpe 10 verbun den, und zwar bildet die Antriebswelle 16 einen Teil der Kreuzscheibenkupplung 14, indem die Antriebswelle 16 mit zwei Zapfen 44, 46 in Ausnehmungen 48, 50 eines Kreuzschiebers 52 greift (Fig. 1 und 2). Ferner bildet der Zylinderstern 36 ei nen Teil der Kreuzscheibenkupplung 14, indem dieser mit zwei Zapfen 54, 56 in Ausnehmungen 58, 60 des Kreuzschiebers 52 greift (Fig. 2).

Die Antriebswelle 16 ist als Hohlwelle ausgeführt und ist über eine Paßfederverbindung 62 auf einer Motorwelle 22 eines Elektromotors 20 befestigt. In axialer Richtung ist die An triebsvielle 16 über eine Schraube 64 auf der Motorwelle 22 fixiert. Die Antriebswelle 16 ist über nicht näher darge stellte Lagerstellen der Motorwelle 22 statisch bestimmt ab gestützt.

Erfindungsgemäß wird über die Kreuzscheibenkupplung 14 radia ler und axialer Versatz zwischen der Radialkolbenpumpe 10 und dem Elektromotor 20 ausgeglichen. Durch die Schraube 64 kann bei der Montage ein gewünschtes Axialspiel in der Kreuzschei benkupplung 14 eingestellt werden.

Die Radialkolbenpumpe 10 und der Elektromotor 20 sind über ein separates Zwischengehäuse 24 verbunden, das die Radial kolbenpumpe 10 auf der dem Elektromotor 20 zugewandten Seite nach außen abdichtet. Ein vom Zwischengehäuse 24 zwischen der Radialkolbenpumpe 10 und dem Elektrornötor 20 eingeschlossener Zwischenraum 66 ist in Richtung der Radialkolbenpumpe 10 of fen, so daß ein zu förderndes Fluid in den Zwischenraum 66 gelangen kann. Der Elektromotor 20 ist über eine spezielle Wellendichtung 68 gegenüber dem Zwischenraum 66 abgedichtet, die in einem Deckel 70 des Elektromotorengehäuses angeordnet ist. Die Dichtung könnte auch direkt im Elektromotorengehäuse angeordnet sein.

In Fig. 3 ist eine Variante zu dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 mit einem alternativen Zwischengehäuse 26 und einer Antriebswelle 18 dargestellt. Im wesentlichen gleichbleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Das Zwischengehäuse 26 dichtet die Radialkolben pumpe 10 an der Antriebswelle 18 über eine Dichtung 28 nach außen ab. Der vom Zwischengehäuse 26 eingeschlossene Zwi schenraum 66 ist in Richtung Radialkolbenpumpe 10 abgedich tet, wodurch der Elektromotor 20 über eine Standardwellen dichtung 72 im Deckel 70 abgedichtet werden kann.

Um eine Übertragung von Körperschall von der Radialkolbenpum pe 10 über das Zwischengehäuse 26 auf den Elektromotor 20 und umgekehrt weitgehend zu vermeiden, ist das Zwischengehäuse 26 über einen Dämpfungsring 30 aus schwingungsdämpfendem Kunst stoff am Deckel 70 des Elektromotors 20 befestigt. Anstatt einem schwingungsdämpfenden Kunststoff könnte auch ein ande rer, dem Fachmann als sinnvoll erscheinender schwingungsdämp fender Werkstoff verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel in Fig. 1 sind dagegen Dämpfungselement und Zwischengehäuse 24 einstückig ausgeführt, indem das Zwischengehäuse 24 aus einem schwingungsdämpfenden Metall hergestellt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung bleibt eine Durchtriebsmög lichkeit bzw. die Möglichkeit erhalten, mehrere Verdrängerma schinen (Pumpen oder Motoren) mit einer Maschineneinheit, beispielsweise mit einem Elektromotor oder mit einem Genera tor, zu verbinden. Die Antriebswelle 18 kann beispielsweise mit einer durch die Radialkolbenpumpe 10 durchgeführten und mit weiteren Radialkolbenpumpen verbundenen Welle 74 verbun den sein (Fig. 3).

In Fig. 5 ist eine Variante zu dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 dargestellt, bei dem eine Antriebswelle 78 einer Ra dialkolbenpumpe 10 über ein Pendelrollenlager 80 in einem Zwischengehäuse 82 abgestützt ist. Über das Pendelrollenlager 80 und über die Kreuzscheibenkupplung 14 können Fluchtungs fehler zwischen einer nicht näher dargestellten Motorwelle und der Antriebswelle 78 ausgeglichen werden. Die Antriebs welle 78 ist mit einer Standardmotorwelle verbindbar, die auf der Abtriebsseite kein Lager aufweisen.

In Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Dichtung 28 in einem mit der Maschineneinheit 20 fest verbundenen Flansch 76 und das Dämpfungselement 30 auf der der Verdrän germaschine 10 zugewandten Seite des Flansches 76 angeordnet ist. Durch den zusätzlichen Flansch 76 kann vorteilhaft er reicht werden, daß Schwingungen der Verdrängermaschine 10 durch das Dämpfungselement 30 ausgeglichen werden, ohne daß sich die Ausgleichsbewegungen des Dämpfungselements 30 auf die Dichtung 28 auswirken.

Claims

1. Hydroaggregat mit zumindest einer Verdrängermaschine (10), insbesondere Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor), die ein Triebwerk (12) und eine mit dem Triebwerk (12) über eine Ausgleichskupplung (14) verbundene An- Abtriebswelle (16, 18) aufweist, und mit zumindest einer Maschineneinheit (20), die über ein Bauteil (22) wirkungsmäßig mit der An- Ab triebswelle (16, 18) der Verdrängermaschine (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskupplung (14) zwischen dem Triebwerk (12) und der An- Abtriebswelle (16, 18) der Verdrängermaschine (10) einen radialen und/oder axia len Versatz zwischen der Verdrängermaschine (10) und der Ma schineneinheit (20) ausgleicht.

2. Hydroaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die An- Abtriebswelle (16, 18) fest mit dem Bauteil (22) der Maschineneinheit (20) verbunden und über Lagerstellen des Bauteils (22) abgestützt ist.

3. Hydroaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die An- Abtriebswelle (16, 18) der Verdrängermaschine (10) als Hohlwelle und das Bauteil (22) der Maschineneinheit (20) als Welle ausgebildet und die An- Abtriebswelle (16, 18) der Verdrängermaschine (10) auf der Welle der Maschinenein heit (20) befestigt ist.

4. Hydroaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die An- Abtriebswelle der Verdrängermaschine (10) und das Bauteil der Maschineneinheit (20) einstückig ausgeführt sind.

5. Hydroaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die An- Abtriebswelle (78) der Verdrängermaschine (10) über zumindest ein Pendellager (80) in einem angrenzenden Bauteil (82) abgestützt ist.

6. Hydroaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskupplung (14) eine Kreuzscheibenkupplung ist.

7. Hydroaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die An- Abtriebswelle (16, 18) der Verdrängermaschine (10) mit zumindest einem Teil der Aus gleichskupplung (14) einstückig ausgeführt ist.

8. Hydroaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängermaschine (10) und die Maschineneinheit (20) über ein separates Zwischengehäuse (24, 26) verbunden sind.

9. Hydroaggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengehäuse (24, 26) die Verdrängermaschine (10) nach außen abdichtet.

10. Hydroaggregat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengehäuse (26) die Verdrängermaschine (10) über eine Dichtung (28) an der An- Abtriebswelle (18) nach außen abdichtet.

11. Hydroaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängermaschine (10) und die Maschineneinheit (20) über ein Dämpfungselement (24, 30) verbunden sind.

12. Hydroaggregat nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dichtung (28) in einem mit der Maschinen einheit (20) fest verbundenen Flansch (76) und das Dämpfungs element (30) auf der der Verdrängermaschine (10) zugewandten Seite des Flansches (76) angeordnet ist.

13. Hydroaggregat nach einem der Ansprüche 8 bis 10 und nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement einstückig mit dem Zwischengehäuse (24) ausgeführt ist.