DE2163609A1

DE2163609A1 - Anordnung zum Festhalten der Kolben und zum Abstützen der Kolbentrommel einer Hydraulikpumpe oder eines Hydraulikmotors

Info

Publication number: DE2163609A1
Application number: DE19712163609
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. M Antrag
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1970-12-21
Filing date: 1971-12-21
Publication date: 1972-07-06
Also published as: FR2119107A5

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERUCH Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Dr. rer. nat. W. KORBER

PATENTANWÄLTE 70/45 9 65

21.Dezerat)er 197-L

REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT 8/10 Avenue Emile Zola

Billancourt (Seine) Frankreich " ί

Patentanme !dung

,Anordnung zum Festhalten der Kolben und zum Abstützen der Kolbentrommel einer Hydraulikpumpe oder eines Hydraulikmotors

Die Erfindung bezieht sich auf Hydraulikpumpen und.-motoren mit Kolbentrommel, insbesondere Axialpumpe "in Reihe", bei denen die Kolben eine Hin- und Herbewegung praktisch parallel zur Pumpen- oder Motorachse ausführen.

Es ist bekannt, daß bei hydraulischen Maschinen dieser Art die Hin- und Herbewegung von einer neigbaren Scheibe gesteuert wird, auf der die Kolbenköpfe, die allgemein mit Gleitschuhen versehen sind, verschoben werden und gegen die man die genannten Kolben mit ihren Gleitschuhen zurückdrücken muß, um während eines Teils der Bewegung ein Abheben, das unter dem Einfluß von Trägheitswirkungen und Reibungskräften zustande kommt, zu verhindern. Entsprechen-

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ORIGINAL INSf⁵ECTED

des gilt für die die Kolben aufnehmende Kolbentrommel, die gegen eine Steuerplatte unter der Wirkung des unter Druck stehenden Fluids gedrückt wird. Es ist dabei erforderlich, daß leim Ausbleiben von Druck diese Kolbentrommel immer gegen die Steuerplatte gedrückt wird, gegen etwaige Stöße und VibratXonsbewegungen oder einfach gegen die Schwerkraft,

Die nachstehend zu beschreibende Anordnung ist besonders geeignet für die Rückführung von Kolben gegen die neigbare Scheibe und gleichzeitig für das Abstützen der Kolbentrommel gegen die Steuerscheibe. -·'-"■"

Im folgenden Text wird immer nur auf Pumpen Bezug genommen, es versteht sich aber von selbst, daß alles bezüglich Pumpen Gesagte in gleicher Weise auf Motoren anwendbar ist·

Es sind Pumpen bekannt, bei denen die hydrostatischen Gleitschuhe gegen die Antriebsscheibe mit Hilfe einer Halteplatte gedrückt werden. Diese Halteplatte weist eine Aufnahme für eine sphärische Scheibe auf, die den Druck einer Feder auffängt, die druckausübend in eine Ausnehmung der Kolbentrommel eingelassen ist, und diese Feder drückt ausserdem die Kolhentrommel gegen den Steuer spiegel.

Diese Anordnung führt eine Andruckkraft der Kolbentrommel gegen den Steuerspiegel herbei, die zu loch ist im Vergleich zu der Kraft, die zum guten Arbeiten der Pumpe erforderlich ist, wenn diese in schneller Drehung begriff fen ist, denn die auf die Kolben wirkenden Trägheitskräfte sind erheblich. Der hohe Kraftangriff der Kolbentrommel an dem Steuerspiegel sind besonders schädlich beim Anlaufen der Pumpen.

Ferner sind Pumpen bekannt, bei denen die an den Kolben-

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köpfen angreifenden Gleitschuhe von einer Halteplatte gegen die Antriebsscheibe gedrückt werden, wobei die Halteplatte selbst mit auf die Antriebsscheibe geschraubten Daumen gehalten wird« Diese Anordnung hat den Nachteil, eine hohe Genauigkeit bei den Dickenmaßen der Halteplatte ₉ bei den Gleitschuhen und den aufgeschraubten Daumen zu erfordern, damit Klemmen oder übermässiges Spiel vermieden werden. Ausserdem müssen die einander berührenden Flächen an der Halteplatte und den Daumen gut bearbeitet sein, denn die Relativgeschwindigkeit zwischen Halteplatte und Daumen kann Verschleiß oder Heißlaufen verursachen.

Ausserdem sind auch Pumpen bekannt, bei denen die Halterung der Kolben und der Gleitschuhe an der Antriebsplatte mittels einer Verbindung mit geringem Spiel erfolgt, das einstellbar und mit einem elastischen Bauelement nachstellbar ist. Eine derartige Halteanordnung liefert eine ausreichend hohe Andruckkraft der Kolben trommel der Pumpe dank einer Feder, die gegen eine Schulter an der Pumpenwelle gelegt ist. Andererseits bewirkt diese Anordnung auch relativ niedrige Andruckkräfte der Kolbengleitschuhe an der Antriebsscheibe, wodurch eine ständige Haftung erreicht wird, die ein merkliches Abheben der Gleitschuhe von der Antriebsscheibe verhindert, wenn einmal der Sättigungsdruck ausbleibt. Auch Reibung und die Gefahr des Heißlaufens beim Anlaufen der Pumpe wird vermieden. Für diese Anordnung muß die axiale Lage der Pumpenwelle bei der Montage,einsteilbar sein. Soll die Pumpe durch ein schraubenverzahntes Ritzel angetrieben werden (wie es häufig der Fall ist bei hydrostatischen Übersetzungen für Transporteinrichtungen oder bewegliche Einrichtungen), muß ein besonderer Aufbau für das Pumpenantriebsritzel vorgesehen werden, um das Ritzel unabhängig von der Pumpe zu machen« Wegen der Kosten eines solchen Aufbaus läßt

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sich eine, derartige Pumpe bei preiswerten Einrichtungen nicht verwenden.

Schließlich ist auch eine Kolbenhalterung bekannt, bei der die stärkste Kraft von einer Feder geliefert wird, die sich unmittelbar oder mittelbar gegen eine Scheibe stützt, die diese Kraft über eine Halteplatte auf die Kolbenschuhe überträgt. Diese Feder stützt sich mit ihrem anderen Ende unmittelbar oder mittelbar an der Kolbentrommel ab und drückt diese gegen die Steuerplatte. Da die für das Andrücken der Kolbentrommel gegen die Steuerplatte erforderliche Kraft geringer sein muß als die Federkraft, wird zwischen der Pumpenwelle und der Kolbentrommel eine zweite Feder ausgespannt, die schwächer ist als die erste. Diese letztere Feder stützt sich gegen die Welle und sucht die Kolbentrommel von der Steuerplatte abzuheben. Die Kraft, mit der die Kolbentrommel angedrückt wird, ist demnach gleich dem Unterschied der von den beiden Federn ausgeübten Kräfte. Da die zweite Feder sehr wenig flexibel ist, muß der Anbringungsort der Federenden sehr genau festgelegt werden, wenn eine bestimmte Andruckkraft zwischen Kolbentrommel und Steuerpiatte gewährleistet sein soll. Man sieht, daß eine derartige Pumpe erst nach Einstellung der Feder spannungen in Betrieb genommen werden kann. Eine derartige Einstellung ist nur mit Schwierigkeiten durchzuführen und setzt kompliziertes und kostspieliges Werkzeug voraus.

Die Erfindung hat sich die Schaffung einer Anordnung zum Festhalten der Kolben und zum Abstützen der Kolbentrommel in einer Hydraulikpumpe oder einem Hydraulikmotor zur Aufgabe gemacht, bei der die genannten Nachteile vermieden werden.

Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf eine Axial-

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pumpe, bei der die Kolben eine hin und hergehende Bewegung praktisch parallel zur Pumpenachse ausführen und bei der ein elastisches Organ die Druckkräfte auf die Kolbentrommel zu differenzieren gestattet, damit die Trommel in Kontakt mit der Steuerplatte bleibt und die Gleitschuhe der Kolben Kontakt mit der Antriebsscheibe behalten.

Die Anordnung zum Festhalten der Kolben mit Gleitschuhen und zum Abstützen der Kolbentrommel einer Hydraulikpumpe oder eines Hydraulikmotors, mit einer mit Umfangsausnehmungen, versehenen Halteplatte, die die Gleitschuhe der Kolben in Verbindung mit der Druckkraft eines ersten Anschlags mit sphärischer Auflagerfläche gegen eine Schrägfläche drückt, wobei sich ein zweiter Anschlag an der Antriebswelle und an der Kolbentrommel abstützt, und mit mindestens einer zwischen den ersten und den zweiten Anschlag geschalteten Druckfeder, ist dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anschlag mindestens drei Auflagerρunkte aufweist, die der Steuerplatte gegenüberliegen und gleichen Abstand von der Drehachse der Kolbentrommel in einer senkrecht zu dieser Achse verlaufenden Ebene haben und daß diese Punkte ein Organ mit zu vernachlässigender Steifigkeit berühren, das zwei am Umfang befindliche Auflagerflächen aufweist» die mit eniq>rechenden Auflagerflächen der Antriebswelle und der Kolbentrommel zusammenwirken und innerhalb bzw. aus serhalb der Zone liegen, die durch den Kreis begrenzt wird, der durch die genannten Auflagerpunkte verläuft.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnun-

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gen, die folgendes darstellen:

Fig, 1 einen Längsschnitt durch eine mit der Halteanordnung ausgestatteten Pumpe|

Fig· 2 bis M- Ansichten des mit dem zweiten Anschlag zusammenwirkenden Abstützorgans;

Fig« 5 eine Seitenansicht des Organs nach Fig« t;

Fig. 6 eine Ansicht des zweiten Anschlags in gröseerem Maßstab;

Fig· 7 einen Längsschnitt durch eine Pumpe, die mit einer abgewandelten Form der Halteanordnung ausgestattet ist·

Gemäß Fig. 1 weist die Pumpe eine Antriebswelle 1 auf, die die Kolbentrommel 2 in Drehung versetzt, in deren zylindrischen Bohrungen 3 Kolben H hin und herbewegt werden· An dem einen Ende dieser Kolben ist jeweils ein Gleitschuh 5 vorgesehen, der an dem Kolben dadurch angebracht ist, daß der Kolbenkopf als Kugelkopf 6 ausgebildet ist, der in einer entsprechenden Ausnehmung im Inneren des Gleitschuhs aufgenommen ist« .

Die Gleitschuhe 5 werden von einer Halteplatte 9 gegen die Platte 7 einer neigbaren Antriebsplatte 8 gehalten· Die Neigung der Antriebsplatte läßt sich durch eine Schwenkung um die Achse A-A¹ der Wälzlager 10, 11 einstellen» Die Halteplatte 9 weist an ihrer Hantelfläche Ausnehmungen 12 auf, in denen die Gleitschuhe 5 mit Spiel aufgenommen

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sind und steht ihrerseits unter der Druckwirkung eines ersten, an der Welle 1 angebrachten Anschlags 13 mit sphärischer Aufleyrflache 14. Dieser Anschlag wiederum ist der Druckwirkung von vorzugsweise drei Stiften 15 ausgesetzt, die in Bohrungen 16 in der Kolbentrommel 2 frei beweglich angeordnet sind· Die Stifte 15 stützen sich auf einer auf der Welle 1 verschiebbaren Scheibe ab und stehen unter der Druckkraft des einen Endes einer die Welle 1 umgebenden Feder 18.

Das andere Ende der Feder 18 stützt sich, wie Fig. 6 genauer erkennen läßt, gegen eine Fläche eines zweiten Anschlags, der die Form einer Unterlegscheibe 19 hat, die auf der Welle 1 frei verschiebbar ist. Mit einem zy-1 indrischesi Wulst 20 auf dieser Seite der Scheibe und deren Mittelbohrung umrandend, läßt sich die Feder 18 zentrieren« Auf der anderen Seite der Scheibe 19 befindet sich ein zylindrischer Vorsprung 21 mit einer Ausnehmung in Form eines Drehkörpers, die am Ende des Vorsprungs eine Kreiskante 23 bildet, die sich gegen eine weitere Scheibe 24 legt; die Scheibe 19 überträgt auf diese Weise ihre Reaktionswirkung auf die Scheibe 24 auf einem Kreis vom Durchmesser 2r.

Die Scheibe 24 wiederum ist gegen die Welle 1 durch einen Haltering 25 und gegen die Kolbentrommel 2 durch einen weiteren Haltering 2 6 abgestützt. Die Kolbentrommel 2 liegt an dem Spiegel einer Steuerplatte 27; die Welle ist in Wälzlager 28 aufgenommen.

Die Scheibe 21 kann in unterschiedlicher Weise verwirklicht werden; nachstehend⁴ werden drei Formen beschrieben, aber natürlich sind im Rahmen der Erfindung auch noch andere Ausführungen denkbar. Auch kann der Rand 23 durch

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einen Pünktkontakt mit mindestens drei Punkten ersetzt werden, die in gleichem Abstand von der Achse der Kolbentrommel 2 in einer zu dieser Achse senkrechten Ebene angeordnet sind.

Gemäß Fig. 2 besteht die Scheibe 24 aus starren Kreissektoren 29 aus Stahl, zwischen denen weniger breite Verbindungselemente 30 aus einem elastischen oder plastischen Material angeordnet sind. Dieser elastische Werkstoff dient dazu, alle Sektoren 29 zusammenzuhalten, ohne jedoch eine Verformung der Scheibe 24 zu einem Kegel zu unterbinden. Um eine solche Scheibe herzustellen, kann zum Beispiel eine Stahlscheibe derart aufgeschnitten werden, daß alle Sektoren 29 durch Spalte getrennt, aber durch einen umlaufenden zylindrischen Rand zusammengehalten werden. Dann wird Kautschuk in die Spalte eingebracht und anschiiessend der Rand, der die Sektorenanordnung zusammengehalten hatte, weggeschnitten.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Scheibe Sie kann aus einem Metalldraht hergestellt werden, der so stark ist, daß er die Kraftwirkung der Feder 18 aushält. Der Metalldraht ist in ebenen Windungen derart geführt, daß das Organ 24 bei dem Versuch, es zu einem Kegel zu verformen, indem man die inneren und äusseren Randteile in axialer Richtung voneinander entfernt, nur eine zu vernachlässigende Steifigkeit zeigt«

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Möglichkeit, zu dem gleichen Ergebnis zu gelangen» Das Organ besteht aus einer abgeflachten Wickelfeder 32, deren Enden zu einem Kreisring zusammengeführt sind. Man erhält auf diese Weise einen abgeflachten Kreisring, dessen radiale Abschnitte 33 jeweils gleich dem Abschnitt des Drahts sind,

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der die Feder bildet,

Fig. 6 verdeutlicht die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Anordnung*

Die Kante 23 der Scheibe 19 stützt sich auf einem Kreis ·■ mit dem Radius r auf der Scheibe 2k ab, während die Scheibe 24 den Haltering 25 auf einem Kreis mit dem Radius r. und den Haltering 2 6 auf einem Kreis mit dem Radius r₂ berührt,

F_Q sei die von der Scheibe 19 auf die Scheibe 24 übertragene Kraft der Feder 18; da die Scheibe 21 keine Steifigkeit haben soll, ergibt sich eine Reaktionskraft F₁ auf den sich gegen die Welle 1 abstützenden Ring 25 und eine Reaktionskraft F₂ auf den sich gegen die Kolbentrommel 2 abstützenden Ring 26. Aus den Gleichgewichtsbedingungen der Anordnung

- ^F2'^r2

^Fo - ^Fl "" ^F2

ergibt sich

r - ν_Λ

=F χ -2 -

ο ^X r_o - r^

=Fx
ο ^x

ο V₂-V₁

Man sieht, daß man nur r , d.h. den Durchmesser der

ο ·

Kante 23 zu verändern braucht, ohne r. und r₂ zu ändern, wenn die auf die Kolbentrommel 2 einwirkende Kraft F₂ verändert werden soll. Man sieht ferner, daß man in Ab-

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hängigkeit von der Kraft F_Q der Feder 18 und der für die Kolben trommel verlangten Auflagekraft F« immer einen Wert für r finden kann, der zwischen ν_Λ und r«

O X JL

liegt, unabhängig von der Grosse dieser beiden letzteren Werte (vorausgesetzt natürlich, daß F₂ immer kleiner als F- ist).

Die Kraft F. wird von den Wälzlagern 28 der Welle 1 aufgenommen (Fig. 1).

Fig. 7 zeigt eine Variante der gleichen Anordnung, anfe gewendet bei einer Pumpe, deren erster Kugelkopfanschlag 113 die Druckkraft mehrerer Federn 118 aufnimmt, die in Bohrungen 116 der Kolbentrommel 102 stecken. Diese Federn stützen sich mit ihren entgegengesetzten Enden gegen den zweiten Anschlag 119, der eine Kante 123 aufweist, die sich gegen die nachgiebige Scheibe 124 legt.

Die Feder 18 nach Fig. 1 und die Federn 118 nach Fig. werden so gewählt, daß sie die Gleitschuhe 5.der Kolben mit ausreichend hoher Kraft gegen die Platte 7 der Antriebsscheibe 8 drücken. Der Radius r der Kante 23

oder 123 wird so gewählt, (mit den Radien r. und r₂, die durch andere konstruktive Besonderheiten der Pumpe P bestimmt werden, kann kaum operiert werden) daß zwischen der Kolbentrommel 102 und dem Steuerspiegel 2 7, 127 nur die erforderliche Mindestauflagekraft auftritt.

Da die axiale Lage der Ringe 25 und 26 wegen fehlender Steifigkeit der elastischen Scheibe 2t, praktisch keinen Einfluß auf die Auflagekraft der Kolbentrommel 2 hat, wird jegliche Einstellarbeit bei der Montage der Pumpe vermieden.

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- li -

Unabhängig von den Eigenschaften der angegebenen Anordnung kann man natürlich das Abheben der Gleitschuhe der Kolben H(beim Anlaufen der Pumpe) verhindern, indem man ein geringes oder einstellbares Axialspiel 3h zwischen dem sphärischen Anschlag 13 (oder 113) und der Kblbentrommel 2(oder 102) vorsieht«

Die beschriebene Anordnung läßt sich bei allen hydraulischen Axialkolbenpumpen mit Kolbentrommel verwenden, in denen insbesondere zähflüssige Medien gefördert werden,

Ansprüche:

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Claims

Ansprüc he

Anordnung zum Halten von Kolben mit Gleitschuhen und zum Abstützen der Ko Ib en trommel, einer Hydraulikpumpe oder eines Hydraulikmotors, deren Kolben eine Hin- und Herbewegung in einer praktisch parallel zur Achse der Antriebswelle der Pumpe oder des Motors verlaufenden Richtung ausführen und deren Kolbentrommel sich auf einer Steuerplatte abstützt, mit einer mit Umfangsausnehmungen versehenen Halteplatte, die die Gleitschuhe der Kolben in Verbindung mit der Druckkraft eines ersten Anschlags mit sphärischer Auflagerfläche gegen eine Schrägscheibe drückt, wobei sich ein zweiter Anschlag an der Antriebswelle und an der Kolbentrommel abstützt, und mit mindestens einer zwischen den ersten und den zweiten Anschlag geschalteten Druckfeder,

dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anschlag (19) mindestens drei Auflagerpunkte (23) aufweist, die der Steuerplatte (2 7) gegenüberliegen und gleichen Abstand von der Drehachse der Kolbentrommel (2) in einer senkrecht zu dieser Achse verlaufenden Ebene haben₉ und daß diese Punkte ein Organ (24) mit zu vernachlässigender Steifigkeit berühren, das zwei am Umfang befindliche Auflagerflächen aufweist, die mit entsprechenden Auflagerflächen der Antriebswelle (1) bzw. der Kolbentrommel (2) zusammenwirken und innerhalb bzw. ausserhalb der Zone liegen, die durch den Kreis begrenzt wird, der durch die genannten Auflagerpunkte verläuft«

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ (2¹O mit zu vernachlässigender Steifigkeit als Scheibe mit starren Sektoren (29) ausgebildet ist, zwischen denen sich Verbindungselemente (30) mit zu vernachlässigender Steifigkeit te finden-, und daß die Breite der starren Sektoren grosser ist als die der Verbindungselemente,

Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des durch die Auflagerpunkte (23) des zweiten Anschlags (19) verlaufenden Kreises von der Andruckkraft (F₂) der Kolbentrommel (2) auf der Steuerplatte (2 7) und von anderen konstruktiven Besonderheiten der Pumpe oder des Motors abhängt.

Der Patentanwalt

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