DE2101213A1

DE2101213A1 - Axialkolbenpumpe oder motor

Info

Publication number: DE2101213A1
Application number: DE19712101213
Authority: DE
Inventors: Donais C Huntington Beach Fla Connett (V St A ), Whited, Arthur R , Windsor, Ontario (Kanada) P
Original assignee: Sperry Rand Corp , Troy, Mich (V St A)
Priority date: 1970-01-16
Filing date: 1971-01-12
Publication date: 1971-09-16
Also published as: US3587403A; CA923760A; FR2075622A5; SE364757B; GB1299399A; JPS4816923B1

Description

SPERRY RAND CORPORATION
TROY, MICHIGAN /U.S.A.

Axialkolbenpumpe oder -motor.

Axialkolbenpumpen- oder Motoreinheiten einer Misch-(in-line) Art besitzen hydrostatische Lager zwischen den Drehflächen an dem Ende der Zylinderbüchse bzw. an den Enden der Kolben. Diese Lager machen durch eine sachgemässe Gestaltung von dem Fluidumsdruck Gebrauch, der in den Zylindern der Einheiten ausgebildet wird, um eine selbsttätige Schmierung verfügbar zu machen und um hydraulisch einen Gegenausgleich zu schaffen zu solchen statischen Kräften, die die Neigung haben, die Lagerflächen in metallische Berührung zu bringen. Ohne Rücksicht wie fein eine vorliegende Gestaltung dieses hydrostatische Gleichgewicht erreichen kann, bestehen nichtsdestoweniger dynamisch erzeugte Kräfte, die nicht in dieser Weise ausgeglichen werden können, da sie sich mit der Geschwindigkeit verändern,mit der die Einheit betrieben wird. Es ist daher notwendig, mechanische Kräfte zu den Kolben und der Zylinderbüchse zuzuführen, wobei die Kräfte normalerweise in ihrer Grosse festgelegt sind, beispielsweise durch die Verwendung von vorgespannten Federn,die die Neigung haben, die hydrostatischen Lager gegen eine Trennung zu halten. Solche Einrichtungen sind jedoch nur zufriedenstellend bis. zu einer bestimmten Geschwindigkeitsgrenze, bevor dynamische Kraft in der Lage sind, die festgelegten Haltekräfte zu überwinden. Wenn die Haltekraft in ihrem Bestreben eine

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höhere Geschwindigkeitsauslegung zu erreichen, grosser gemacht wird, treten Schwierigkeiten auf,die hydrostischen Lagerflächen während geringeren Geschwindigkeiten getrennt zu halten. Der Ausweg, positionsmässig festgelegte Haltemechanismen vorzusehen, ist sogar weniger zufriedenstellend bei irgend einer Geschwindigkeit, weil damit eigene Lagerprobleme verursacht werden, die nur durch kostspielige und aufwendige Anordnungen gelöst werden können.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese Schwierigkeiten zu überwinden und Haltemittel verfügbar zu machen, die nur eine leichte, im wesentlichen konstante Kraft zuführen, um die Lagerfläche zusammenzuhalten, wenn die dynamischen Kräfte gering sind und die eine Widerstandskraft eines Vielfachen dieser Grosse noch zuführt, wenn die dynamischen Kräfte hoch genug sind, um es zu erfordern. Auf diese Weise kann die erlaubte Spitzengeschwindigkeit einer gegebenen Pumpen- oder Motoreinheit erhöht werden, weit über die, welche bei herkömmlichen Einheiten möglich war.

Die Erfindung besteht aus einer Axialkolbenpumpen- oder Motoreinheit, die wenigstens eine hydrostatische Lagereinrichtung besitzt, die mit einem festen Drehflansch versehen ist, der Arbeitsflächen aufweist, die von dem Lager wegweisen, wobei eine Vielzahl von unter Federvorspannung stehender nicht-drehender Schuhe montiert ist, die eine Bewegung zu dem Flansch ausführen können und Flächen aufweisen, die einen schleifenden Kontakt mit dem Flansch haben und unter einem spitzen Winkel in Bezug auf die Richtung des Schuhbewegung

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angeordnet sind, wodurch eine Keilwirkung der Schuhe auf dem Flansch erzeugt wird.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer variablen Verdränger-Axialkolbenpumpen- oder Motoreinheit, die mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Λ versehen ist.

Die Hauptelemente der dargestellten Pumpe können von herkömmlicher Bauart sein und umfassen beispielsweise ein Gehäuse 1o, das eine Welle 12 trägt, die mit einer Kupplung 14 an ihrem aussenliegenden Ende versehen ist. Mit der Welle 12 verkeilt ist eine Zylinderbüchse 16, die eine Vielzahl hin- und herbewegbarer Kolben 18 trägt. Die rechte Endfläche der Zylinderbüchse 16 liegt an einer Verschleissplatte 2o auf, die wiederum an dem Endabschlussteil 22 des Gehäuses 1o anliegt. Jeder ^ Kolben 18 hat einen Schuh 24, der an seinem äusseren Ende eingezogen ist, um frei auf der Kugel 26 zu verschwenken. Die Schuhe 24 gleiten um eine flache Taumelscheibe 28, die an einem Joch 3o befestigt ist. Das Joch 3o schwingt in dem Gehäuse 1o hin und her, mittels seiner Auflager 32,die wiederum in Lagern 34 sitzen. Pumpeneinheiten dieser allgemeinen Konstruktion sind bekannt. Die Konstruktion der hydrostatischen Lager zwischen den Kolbenschuhen 24 und der

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Taumelscheibe 28 einerseits und zwischen der Zylinderbüchse 16 und der Ventilplatte 2o andererseits kann leicht so angeordnet werden, dass eine gewünschte Annäherung erzeugt wird, um ein hydraulisches Gleichgewicht auszubilden, soweit es die Kräfte, die durch den hydrostatischen Druck innerhalb der Zylinder erzeugt werden, betrifft.

Die verbesserte Halteeinrichtung der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise an den Kolbenschuhen und an der Zylinderbüchse vorgesehen, obgleich die eine ohne die andere vorgesehen sein kann, falls sich das als wünschenswert erweist. An den Kolbenschuhen ist ein Ring oder Flansch 36 vorgesehen, der eine Reihe von Bohrungen aufweist, durch welche ein jeder Kolbenschuh und Kolben geht. Die rechte oder rückwärtige Fläche des Ringes 36 kann mit einem grossen Radius an seiner Aussenkante versehen sein, um entweder eine kugelartige oder wulstförmige Fläche zu bilden. Die Auflager 32 haben mittige Bohrungen 38, in denen Haltestössel 4o verschiebbar montiert sind und nach innen zum Flansch 36 durch Federn vorgespannt sind. Die Haltestössel 4o haben geneigte Schrägflächen 44, welche in schleifender Berührung auf der gewölbten Fläche des Flanschs 36 sich abstützen.

Die verbesserte Halteeinrichtung an der Zylinderbüchse 16 umfasst einen Flansch 46, der aussen an der Zylinderbüchse ausgebildet ist und eine Fläche aufweist, die von dem hydrostatischen Lager zwischen der Zylinderbüchse und der

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Ventilplatte 2o wegweist. Diese Fläche kann an ihrem

zu
äusseren gleichartig/der Rückfläche des Rings 36 gewölbt sein.

Das Gehäuse 1o ist mit einer Vielzahl von Bohrungen 48, passend zu den Bohrungen 38, versehen, und diese tragen Stangen 5o und Feder 52 gleich den Stangen 4o und Feder 42. Diese sind vorzugsweise so um den Umfang der Zylinderbüchse angeordnet, dass sie am wirkungsvollsten an dem Punkt reagieren, wo die Kippkräfte zuerst die Neigung haben, eine Lagertrennung zu bewirken. Der Keilwinkel der auf den Stangen 4o und 5o reibenden Flächen ist als ein Winkel gewählt, der in Bezug auf die Richtung der Bewgung der Stangen spitz ist. Vorzugsweise wird er jedoch weniger spitz gewählt werden als es notwendig sein würde, um eine Festklemmungswirkung der Keile zu erzielen.

Während des Betriebs wird die Welle 12 gedreht, wobei sie die Zylinderbüchse 16 mitdreht. Die Kolben 18 bewegen sich innerhalb ihrer Zylinder hin und her mittels der Wirkung der Taumelscheibe 28 auf den Kolbenschuhen 24. Der Hub der Kolben wird begrenzt durch den Winkel, mit dem das Joch 3o eingestellt ist, und das Fluidum wird wahlweise eingesaugt und ausgestossen durch die ümschaltungswirkung an der Ventilplatte 2o. Die hydrostatischen Lagern an den Schuhen und der Zylinderbüchse sind normalerweise so gestaltet, dass sie eine leichte trennende Kraft erzeugen aufgrund des hydrostatischen Drucks, der innerhalb der Zylinder existiert, und der Kraft wird entgegengewirkt durch die Kraft, die erzeugt wird durch

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die vorgespannten Federn 42 und 52, die durch die Stössel 4o und 5o auf den Planschen 36 und 46 wirken. Die Federn können die hydrostatischen Lagerflächen in eine engere Beziehung bringen, beispielsweise, wenn die Ölviskosität abnimmt. Ihre Kraft wird dann vervielfacht durch die Keilwirkung der schrägverlaufenden Flächen 44 und 45. Die vorgespannten Federkräfte können so gewählt werden, dass sie an dem hydrostatischen Lager eine schliessende Kraft erzeugen, die nicht nur die geringe hydrostatische trennende Kraft überwindet, sondern auch die dynamischen trennenden Kräfte, die bei einer niedrigen oder Mediumsgeschwindigkeit existiert. Jedoch bei hohen oder sehr hohen Geschwindigkeiten, wenn die dynamischen Kräfte der Trennung sehr stark ansteigen, müssen diese Kräfte in umgekehrter Richtung durch die Keil- und Flanschzwischenfläche wirken. Somit sprechen sie auf die Federn mit einem mechanischen Nachteil an, der natürlich bestimmt wird durch den Winkel der Keilfläche. Zusätzlich bewirkt die ansteigende trennende Kraft unter diesen Bedingungen eine hohe seitliche Kraft zwischen den Stösseln 4o und 5o und deren Bohrungen 38 und 48,und somit wird eine erhöhte Reibungskraft erzeugt, die überwunden werden muss, damit eine Trennung stattfinden kann.

Die Erfindung macht somit Haltemittel für hydrostatische Lager verfügbar, in denen den hohen trennenden Kräften der Beharrungs- und Lagerkräfte, die bei hohen Geschwindigkeiten existieren, wirksam entgegengewirkt wird durch vorgespannte

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Federn, ohne dass jedoch mehr als ein geringer Teil dieser Kräfte an den hydrostatischen Lagern bei sehr langsamen Geschwindigkeiten auftritt. Dadurch wird auch die Reibung an den hydrostatischen Lagern verringert und somit der Dreh- und Gesamtwirkungsgrad verbessert.

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Claims

Patentansprüche

ry Axialkolbenpumpe oder -motor mit einer Zylinderbüchse, die drehbare relativ zur stationäre umschaltenden Ventilplatte ist, mit einer Antriebswelle in Linie mit und antriebsmässig verbunden mit der Zylinderbuchse, mit einem Satz von in der Zylinderbüchse hin- und herbewegbaren Kolben, mit einer Taumelplatte, die die Hin- und Herbewegung der Kolben verursacht, mit einem hydrostatischen Lager zwischen den Kolben und der Taumelplatte und einem anderen hydrostatischen Lager, das die Zylinderbüchse an der Ventilplatte lagert, gekennzeichnet durch eine Haltekonstruktion zum Verhindern der Trennung wenigstens einer der Lager mit einem festen Drehflansch, der eine Arbeitsfläche aufweist, die von dem Lager wegweist, mit einer Vielzahl von unter Federvorspann stehenden, nicht-drehender Schuhe, die für eine Bewegung zum Flansch montiert sind und FläVchen aufweisen, die in reibendem Kontakt mit dem Flansch stehen und mit einem spitzen Winkel in Bezug auf die Richtung der Schuhbewegung angeordnet sind, wobei eine Keilwirkung erzielt wird, um eine schnelle positive Berührung zwischen den Schuhen und dem Flansch zu bewirken, und um ein Zurückziehen der Schuhe zu verhindern durch Kräfte, die wirken, um die Lager zu trennen.

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2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung in der Nähe der Lager zwischen den Kolben und der Taumelplatte angeordnet ist.
3) Vorrichtung nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelplatte hin und her schwingt auf einer Achse, die quer zur Welle verläuft, und dass die Schuhe für eine Bewegung längs dieser Achse montiert sind.
4) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ™

gekennzeichnet, dass die Taumelplatte Auflager aufweist,

davon

die sich axial/nach aussen erstrecken und mit nach innenweisenden Bohrungen auf der Achse der Hin- und Herbewegung versehen sind, und dass die Schuhe in diesem Bohrungen hin- und herbewegbar sind.
5) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schuhe als zylindrische Stössel ausgebildet sind, dass die Lager für die Stössel radiale m Bohrungen sind, in denen die Stössel gleiten in einer Richtung radial zur Welle und sich drehen, um ihren Flächen die Freiheit zu erlauben, sich der Fläche des Flanschs anzupassen.
6) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung benachbart dem Lager zwisehen der Zylinderbüchse und der Ventilplatte angeordnet ist.

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7) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung einen ersten Satz von Schuhen benachbart dem Lager zwischen den Kolben und der Taumelplatte und einen zweiten Satz von Schuhen benachbart dem Lager zwischen der Zylinderbüchse und der Ventilplatte- umfasst. .

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