DE2036868A1

DE2036868A1 - Swashplate pump or motor

Info

Publication number: DE2036868A1
Application number: DE19702036868
Authority: DE
Inventors: Eric Codsall Staffordshire Williams (Großbritannien)
Original assignee: Integral Ltd
Current assignee: Lucas Support Services Ltd
Priority date: 1970-07-24
Filing date: 1970-07-24
Publication date: 1972-01-27

Description

ilaumelscheibenpumpe oder -motor Die erfindung bezieht sich auf hydraulische Pumpen oder Motoren derjenigen Art, die eine im Anstellwinkel veränderbare Daumelscheibe, einen umlaufenden Zylinderblock und axial angeordnete Kolben aufweisen. Bei solchen hydraulischen Maschinen müssen sowohl der Zylinderblock als auch die Taumelscheibe in Lagern abgestützt sein. Die Zylinderblocklager nehmen die radialen Komponenten der durch die Kolben erzeugten Kräfte auf und die Uaumelscheibenlager stützen die axialen Komponenten dieser Krafte ab. Diese Lager bestehen gewöhnlich aus einfachen oder hydrodynamischen Walzlagern. swashplate pump or motor The invention relates to hydraulic ones Pumps or motors of the kind that have a swashplate with adjustable angle of attack, have a rotating cylinder block and axially arranged pistons. In such Hydraulic machines need both the cylinder block and the swash plate be supported in bearings. The cylinder block bearings take the radial components the forces generated by the pistons and the swash plate bearings support the axial components of these forces. These bearings usually consist of simple ones or hydrodynamic roller bearings.

Die erfindung schafft eine hydraulische Maschine der weiter oben angegebenen Art, bei welcher die radialen Komponenten der durch die Kolben erzeugten Reaktionskräfte durch ein hydrostatisches Lager aufgenommen werden, das innerhalb einer Verlängerung des Zylinderblockes symmetrisch mit Bezug auf das Konvergenzzentrum dieser radialenKomponenten angeordnet ist.The invention provides a hydraulic machine of the type set forth above Type in which the radial components of the reaction forces generated by the pistons be absorbed by a hydrostatic bearing that is within an extension of the cylinder block symmetrically with respect to the center of convergence of these radial components is arranged.

Vorzugsweise ist die Taumelscheibe durch zwei besondere hydrostatisch abgeglichene Lager abgestützt.Preferably, the swash plate is hydrostatic by two particular ones balanced bearings supported.

ba das hydrostatische Lager für den Zylinderblock gleich mäßig um denjenigen Punkt herum angeordnet ist, ui den die radialen Reaktionskrafte einwirken, wirkt unabhängig von Cer Kolbenbelastung kein Kräftepaar auf den Zylinderblock ein Die Verlängerung des Zylinderblockes kann einen kugelförmigen Sitz bilden, um die Kolbenmitnehmertaumelscheibe abzustiitzcn und zu zentrieren, welche eine Zwangsrückführung der Kolben bewirkt. Die hydrostatischen Lager für die Taumelscheibe sind vorzugsweise in Reihe mit den Kolben angeordnet, wodurch Biegebeanspruchungen auf die Taumelscheibe auf ein Minimum herabgesetzt werden. Darüber hinaus sichert der hydrostatische Ausgleich der Kolbenbelastung auf die Taumelscheibe einen minimalen Reibwiderstand, woraus sich eine Verringerung der jenigen: Kraft ergibt, die notwendig ist, um den Winkel der Taumelscheibe zu ändern.ba evenly around the hydrostatic bearing for the cylinder block is located around the point at which the radial reaction forces act, there is no force couple acting on the cylinder block regardless of the Cer piston load The extension of the cylinder block can form a spherical seat around the Piston drive swash plate to support and center, which is a forced return the piston causes. The hydrostatic bearings for the swash plate are preferred placed in series with the pistons, creating bending stresses on the swash plate be reduced to a minimum. In addition, the hydrostatic compensation ensures the piston load on the swash plate has a minimal frictional resistance, from which there is a reduction in those: force that is necessary to the angle results to change the swashplate.

Der Zylinderblock kann an seinem äußeren eine frei drehbare Hülse aufweisen. Während der Drehung des Zylinderblocks läuft die Hülse mit einer geringeren Geschwindigkeit mit, die durch die Flüssigkeitsreibung bestimmt ist, woraus sich eine Verminderung der Energieverluste ergibt, die auf wirbelbildungen des Öls in dem Maschinengehäuse zurückzuführen sind.The cylinder block can have a freely rotatable sleeve on its outer surface exhibit. During the rotation of the cylinder block, the sleeve runs with a smaller one Speed with which is determined by the fluid friction, from which there is a reduction in energy losses due to vortex formation in the oil in can be traced back to the machine housing.

Die Anordnung hydrostatischer Lager in der beschriebenen Weise gestattet eine wesentliche Verringerung des Gewichtes und der Große der hydraulischen Maschine und bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß das von den Lagern kommende Öl für eine wirksame Kühlung insbesondere einer mechanischen Wellendichtung verwendet werden kann.The arrangement of hydrostatic bearings in the manner described is permitted a substantial reduction in the weight and size of the hydraulic machine and has the further advantage that the oil coming from the bearings for effective cooling, in particular of a mechanical shaft seal, can be used can.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Pumpengehäuse; Eig. 2 einen Längsschnitt durch die Maschine in einer zum Schnitt gemäß Fig. l senkrechten ebene; Fig. 3 einen Teilschnitt nach der Linie III-III der Fig. l.An embodiment of the invention is shown in the drawing, for example shown. It shows: 1 shows a longitudinal section through a pump housing; Prop. 2 shows a longitudinal section through the machine in a perpendicular to the section according to FIG level; 3 shows a partial section along the line III-III of FIG.

In der Zeichnung ist eine Pumpe mit einem Gehäuse 10 und einem Gehäuse 34 dargestellt, wobei das Gehäuse 34 einen Einlaß 12 und einen Förderauslaß 11 sowie einen Gehäuseauslaß 13 aufweist.In the drawing is a pump with a housing 10 and a housing 34 shown, the housing 34 having an inlet 12 and a delivery outlet 11 as well has a housing outlet 13.

Innerhalb der Gehause ist ein umlaufender Zylinderblock 14 gelagert, der durch Kerbverzahnung mit einer Antriebswelle 15 verbunden ist Es ist ersichtlich, daß die Welle 15 die angetriebene Welle bildet, wenn die Maschine als Hydraulikmotor betrieben wird. Innerhalb des Zylinderblockes 14 sind neun Zylinder eingeformt, die jeweils einen Kolben 16 aufnehmen, der einen Gleitklotz 20 trägt, welcher mit einer r£aumelscheibe 19 zusammenwirkt. Der Kolben 16 nnd der Gleitklotz 20 werden zwangsweise durch die Wirkung einer Kolbenmitnehmertaumelscheibe 17 zuruckgefiiiirt, welche auf einen kugelförmigen Sitz 18 auf einer Verlängerung 39 des Zylinderblockes 14 einwirkt. Aus dem Auslaß 11 strömt Öl mit Pumpenförderdruck und außerdem strömt Öl durch Kanäle,von denen einer bei 27 dargestellt, zu den Gleitklötzen 20,um eine Sciimierung dieser Gleitklötze zu bewirken.A rotating cylinder block 14 is mounted within the housing, which is connected by serration to a drive shaft 15 It can be seen that the shaft 15 forms the driven shaft when the machine is a hydraulic motor is operated. Nine cylinders are molded into the cylinder block 14, each receiving a piston 16 which carries a sliding block 20, which with a pulley 19 cooperates. The piston 16 and the slide block 20 become forced back by the action of a piston drive swash plate 17, which on a spherical seat 18 on an extension 39 of the cylinder block 14 acts. Oil flows out of the outlet 11 at pump delivery pressure and also flows Oil through channels, one of which is shown at 27, to the slide blocks 20 to a To bring about Sciimierung these sliding blocks.

Öl mit Pumpenförderdruck strömt auch durch ein Filter 35 nach einwärts, wie dies durch Pfeile angedeutet ist, zu einem Kanal 21 in einem stationären Lagerteil 22 und von dort durch eine Drossel 23 in eine Ausnehmung 40 in der Verlängerung 39 des Zylinderblockes. Das Hochdrucköl, das in Abhängigkeit von der Strömung durch die Drossel 23 mit einem unterhalb des Börderdruckes liegenden Druck in die Ausnehmung 40 gelangt, gleicht in wirksamer Weise die radialen Kräfte aus, welche auf den Zylinderblock 14 im Zentrum des Konvergenzpunktes P einwirken, so daß der Zylinderblock 14 su Jeder Zeit auf einem Ölfilm abgesttitzt ist. Die Ausnehmung 40 ist mit Bezug auf den Punkt P symmetrisch angeordnet. Das Öl strömt kontinuierlich von der Ausnehmung 40 durch einen Spalt zwischen dem Lagerteil 22 und der Welle 15, durch ein Lager 24, welches die Welle 15 absttitzt und durch einen Kanal 25 zu dem Gehäuseauslaß 13.Oil with pump delivery pressure also flows inwards through a filter 35, as indicated by arrows, to a channel 21 in a stationary bearing part 22 and from there through a throttle 23 into a recess 40 in the extension 39 of the cylinder block. The high pressure oil, which depends on the flow through the throttle 23 enters the recess with a pressure below the conveyor pressure 40 reached equals effectively removing the radial forces, which act on the cylinder block 14 at the center of the convergence point P, so that the cylinder block 14 su every time is braced on a film of oil. The recess 40 is arranged symmetrically with respect to the point P. The oil flows continuously from the recess 40 through a gap between the bearing part 22 and the shaft 15, through a bearing 24, which supports the shaft 15, and through a channel 25 to the housing outlet 13.

Dieser Ölstrom bewirkt eine angemessene Kühlung der drehenden Teile. Bür den Fall eines Anstieges der Lagerbelastung bewegt sidn der Zylinderblock 14 näher an das Lagerteil 22 heran, wodurch eine Vergrößerung der Drosselung des Ölstromes durch das Lager und ein höherer Druck in der Ausnehmung 40 entsteht, um die gestiegene Belastung aufzunehmen.This flow of oil provides adequate cooling of the rotating parts. In the event of an increase in the bearing load, the cylinder block 14 is moved closer to the bearing part 22, thereby increasing the throttling of the oil flow through the bearing and a higher pressure in the recess 40 arises to the increased Take up load.

Öl mit Förderdruck strömt auch durch gedrosselte Kanäle, von denen einer bei 32 in Fig. 3 gezeigt ist und welcher von dem Sanal 21 ausgehend zu zwei besonderen Lagerflächen 28 zwischen der Taumelscheibe 19 und dem stationären Lagerteil 22 führt, wobei die Lagerflächen ihr Zentrum außerhalb des Punktes P aufweisen. Das zu diesen Lagerflächen zugeftihrte IRochdrucköl nimmt in wirksamer Weise die auf die Taumelscheibe 19 durch die Kolben 16 ausgeübten Kräfte auf, so daß die Taumelscheibe zu jeder Zeit auf einem Ölfilm abgestützt ist. Belastungsänderungen werden in gleicher Weise aufgenommen, wie dies bei dem Lager für den Zylinderblock der Fall ist.Oil at delivery pressure also flows through throttled channels, one of which one is shown at 32 in FIG. 3 and which starting from the Sanal 21 to two special bearing surfaces 28 between the swash plate 19 and the stationary bearing part 22 leads, the bearing surfaces having their center outside the point P. The high pressure oil supplied to these bearing surfaces effectively absorbs the forces exerted on the swash plate 19 by the pistons 16, so that the swash plate is supported at all times on a film of oil. Changes in load will be in the same Manner added, as is the case with the bearing for the cylinder block.

Der Hebelarm 29, welcher eine Verlängerung der Taumelscheibe 19 darstellt, bildet eine Handhabe zur Veränderung des Lurchsatzes durch die Maschine. Jeder der Kolben 16 übt eine Kraft auf die Taumelscheibe 19 Uber seinen Gleitklotz 20 aus.The lever arm 29, which is an extension of the swash plate 19, forms a handle for changing the flow rate through the machine. Everyone who Piston 16 exerts a force on swash plate 19 via its slide block 20.

Die Größe dieser Kräfte hängt von der Formgebung der Öffnungen in der Platte 26 ab. Diese Gifte üben Momente auf die Daumelscheibe 19 um den Punkt P aus. Ebenso werden Momente auf die Taumelscheibe 19 aufgrund von Kolbenmassenkräften ausgeübt.The size of these forces depends on the shape of the openings in the plate 26 from. These poisons exert moments on the swash plate 19 around the point P off. Likewise, moments are on the Swash plate 19 due to Piston mass forces exerted.

Um die Art der Steuerung einer solchen Maschine darzustellen, wird vorausgesetzt, daß diese Maschine als Pumpe arbeitet, um einen konstanten Förderdruck zu erzeugen. Um einen konstanten Druck zu erzeugen, muß der Börderstrom in Abhängigkeit von den Förderkreisbedingungen eingestellt werden.To illustrate the type of control of such a machine, provided that this machine works as a pump, to a constant delivery pressure to create. In order to generate a constant pressure, the delivery flow must be dependent on can be set by the conditions of the Förderkreis.

Wie in Fig. 3 dargestellt,Ubt eine Feder 36 eine Kraft über einen Kolben 31 auf den Hebelarm 29 aus, um sicherzustellen, daß die Taumelscheibe 19 beim Anfahren in der Stellung mit der größten Förderung steht. Wenn der Druck in dem Förderkreis den vorbestimmten Wert erreicht, wird ein Steuerdruck der aus einer nicht dargestellten Steuervorrichtung stammt, auf einen Kolben 38 aufgebracht, der der Belastung der Feder 36 entgegenwirkt, um die Neigung der vaumelscheibe 19 und den Förderstrom zu verringern. Die Steuervorrichtung kann ein druckbelastetes Ventil mit Federrückführung sein. Jede Änderung in der Größe des Förderdruckes wird in eine Änderung des Steuerdruckes überführt, welcher den Förderdruck auf seinen vorbestimmten Wert zurückbringt.As shown in Fig. 3, a spring 36 exerts a force on a Piston 31 on the lever arm 29 to ensure that the swash plate 19 is in the position with the greatest conveyance when starting up. When the pressure is in the conveyor circuit reaches the predetermined value, a control pressure of a control device, not shown, is applied to a piston 38 which the load on the spring 36 counteracts the inclination of the swash plate 19 and to reduce the flow rate. The control device can be a pressure-loaded valve be with spring return. Any change in the size of the delivery pressure is reflected in a change in the control pressure transferred, which the delivery pressure to its predetermined Returns value.

- Patentansprüche - claims

Claims

PATENT CLAIMS 1. Swash plate pump or motor with an angle of attack changeable swash plate, a rotating cylinder block and axially arranged Piston, characterized in that the radially directed components of the through the piston generated forces are absorbed by a hydrostatic bearing (40), that within an extension (39) of the cylinder block (14) symmetrically with reference is arranged on the center of convergence (P) of these radial force components.

2. Hydraulic machine according to claim l, characterized in that that the swash plate (19) in two special, hydrostatically balanced bearings (28) is supported.

3. Hydraulic machine according to claim 1 or 2, characterized by a piston drive swash plate (17) mounted on a spherical seat (18) of the Extension (38) of the cylinder block (14) is arranged0

4. Hydraulic machine according to claim 29, characterized in that the bearings (28) of the swash plate (19) lie in series with the piston (16).