DE2424336A1

DE2424336A1 - Hydrostatische kolbenmaschine

Info

Publication number: DE2424336A1
Application number: DE19742424336
Authority: DE
Inventors: Anton Steiger
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1974-05-14
Filing date: 1974-05-18
Publication date: 1975-11-20
Also published as: FR2271411A1; JPS50158904A; ATA315775A; NL7407436A; CH578115A5; FR2271411B3; ES437328A1; SE7505423L; GB1454734A; AT334207B; IT1038115B

Description

P. 4799 Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft·,, Winterthur/Schweiz

Hydrostatische Kolbenmaschine

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Kolbenmaschine mit einem auf einem Steuerzapfen mit Steuerkanälen drehbar gelagerten Zylinderblock, in welchem in radialen Bohrungen Kolben geführt sind, die.an ihren äusseren Enden zu den Kolbenachsen senkrechte Stützflächen aufweisen, welche entlang von ebenen Führungsflächen geführt sind, die in einem Führungsteil ausgebildet sind, der in einem Gehäuse drehbar gelagert ist.

Eine derartige Kolbenmaschine ist z.B. aus der US-PS 1.696.139 bekannt. Andererseits ist es aus der CH-PS 540.427 bekannt, eine hydrostatische Kolbenmaschine, die nach dem gleichen Prinzip arbeitet, mit hydrostatischer Lagerung zu versehen. Bei dieser Maschine bestehen jedoch

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Schwierigkeiten mit der Deformation des Steuerzapfens, welcher gleichzeitig zur Lagerung der rotierenden Teile der Maschine dient. Die Deformationen des Steuerzapfens können dabei in beträchtlichem Mass die Funktion der hydraulischen Lagerung störend beeinflussen.

Die Erfindung hat die Schaffung einer hydrostatischen Kolbenmaschine der erwähnten Art zum Ziel, bei welcher der Steuerzapfen schwimmend in der Maschine angeordnet ist, wobei die auf ihn wirkenden Kräfte möglichst symmetrisch wirken, so dass eine einwandfreie hydrostatische Lagerung der rotierenden Teile am Zapfen möglich ist.

Die erfindungsgemässe Kolbenmaschine, durch welche dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerzapfen koaxiale Lagerflächen, mit deren Hilfe er mit einem Lagerspiel im Führungsteil gelagert ist, eine zu den Lagerflächen exzentrische Lagerfläche für den Zylinderblock, welche zwischen den Lagerflächen für den Führungsteil angeordnet ist, sowie eine im wesentlichen zylindrische Anschlussfläche auf v/eist, die sich in einer Bohrung des Gehäuses mit grösserem Spiel als dem Lagerspiel befindet, und dass eine Haltevorrichtung zur drehfesten, jedoch radial nachgiebigen Verbindung des Steuerzapfens mit dem Gehäuse vorgesehen ist, welche Bewegungen des Teiles des Steuerzapfens mit der Anschlussfläche gegenüber dem Gehäuse zulässt.

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Bei einer derartigen Ausfiihrungsform kann sich
der Steuerzapfen den betreffenden Deformationen frei anpassen, wobei sein im Gehäuse befindliches Ende frei beweglich ist. Die Haltevorrichtung verhindert eine Drehung des Steuerzapfens im Gehäuse, behindert jedoch übrige Bewegungen ,nicht oder nur unwesentlich.

Der in der Bohrung des Gehäuses befindliche Teil des Steuerzapfens kann mit durchgehenden, die Achse des
Zapfens kreuzenden Bohrungen für die Zufuhr und die Ableitung des hydraulischen Druckmittels der Maschine versehen sein, die sich an Kanäle im Gehäuse anschliessen, wobei die Enden der Bohrungen des Zapfens mit ihre Mündungen umgebenden Dichtungen versehen sind, die zur Abdichtung des Spaltes zwischen dem Zapfen und der Bohrung des Gehäuses angeordnet sind. Dadurch wird ein Anschluss an Kanäle im Gehäuse ermöglicht, bei welchem der ia Gehäuse schwimmend angeordnete Zapfen von radialen Kräften des hydraulischen Mediums aus den Leitungen entlastet ist, da in jeder Bohrung an der Stelle der Mündungen Kräfte auftreten, die sich im wesentlichen gegenseitig aufheben.

Dabei kann die Haltevorrichtung mindestens einen membranartigen Teil enthalten, der in seiner Mitte einen zentralen Ring aufweist, welcher am Zapfen befestigt ist. Auf diese Weise wird eine einfache Ausführungsform der Halte-

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vorrichtung erhalten, die trotzdem die auf sie gestellten Anforderungen in vollem Umfang erfüllt.

Bei einer Ausführungsform kann der membranartige Teil nach der Art einer Wellmembran ausgebildet sein. Eine derartige Membran ist in Umfangsrichtung steif, behindert hingegen übrige Bewegungen des mit ihr verbundenen Zapfenendes praktisch nicht.

Der membranartige Teil kann jedoch auch zwei konzentrische Membranringe aufweisen, von denen ein innerer Membranring an seinem inneren Umfang mit dem zentralen Ring verbunden ist und ein äusserer Membranring an seinem äusseren Umfang mit dem Gehäuse, wobei die beiden Ringe durch einen Zwischenring grösserer Dicke miteinander verbunden sind, an dessen entgegengesetzten Seiten, in axialer Richtung des Zapfens betrachtet, sie mit gegenseitig sich überlappenden Durchmessern befestigt sind. Auf diese Weise wird ebenfalls eine einfache Ausführungsform erhalten, welche die gestellten Anforderungen erfüllt.

Bei allen Ausführungen der Haltevorrichtung mit einem zentralen Ring kann dieser am Zapfen durch einen Scherstift befestigt sein. Durch diese Massnähme wird mit einfachen Mitteln eine Sicherheitsvorrichtung erhalten,, welche die Maschine gegen Ueberlast durch ein übermässiges Drehmoment schützt.

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Es versteht sich jedoch, dass die Haltevorrichtung auch einen am Umfang des Gehäuses abgestützen, mit dem Zapfen verbundenen Drehmomentarm oder eine Kupplung nach der Art eines Kardankreuzes sein kann.

Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen: die

Fig.1a und 1b axiale Schnitte der erfindungsgemässen

Maschine mit zwei verschiedenen Haltevorrichtungen

Fig.2 den Schnitt II - II aus der Fig.1a Fig.3 einen Ausschnitt aus der Fig.1a mit einer

anderen Ausführungsform der Haltevorrichtung,

Fig.4 eine Ansicht mit Teilschnitt in der Richtung des Pfeiles IY in der Fig.3,

Fig.5 eine Teilansicht entsprechend der Fig.3

einer weiteren Ausführungsform der Haltevorrichtung und

Fig.6 eine .Ansicht der Haltevorrichtung aus der

Fig.5 in der Richtung des Pfeiles VI in der Fig.5 betrachtet.

In der Fig.lader Zeichnung ist eine hydrostatische Kolbenmaschine dargestellt, welche einen Steuerzapfen 1 mit Steuerkanälen 2, 3 (Fig.2) enthält, die in an sich bekannter Weise zur Zufuhr und zur Ableitung eines Druckmediums dienen.

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Der Steuerzapfen 1 ist mit einer exzentrischen Lagerfläche 4 versehen, auf welcher ein Zylinderblock 5 drehbar gelagert ist. Der Zylinderblock 5 enthält radiale Bohrungen 6, von denen aus Anschaulichkeitsgründen nur eine dargestellt ist. In den Bohrungen sind Kolben 7 mit äusseren Stützflächen 8 dichtend geführt, die sich auf ebenen FUhrungsflächen 10 eines Führungsteiles 11 abstützen. Der Führungsteil 11 ist mit der Hilfe von Wälzlagern 12 in einem Gehäuse 13 drehbar gelagert. Am rechten Ende des Führungsteiles 11 befindet sich in der Fig.iaein Zapfen 14 zur Abnahme der mechanischen Leistung, wenn es sich bei der Maschine um einen hydrostatischen "Motor handelt, bzw. zum Antrieb des Führungsteiles 11, falls die Maschine als Pumpe arbeitet.

In entsprechenden Bohrungen 15 des Führungsteiles 11 ist der Steuerzapfen 1 mit Lagerflächen 16 drehbar gelagert. Zwischen den Lagerflächen 16 und den Bohrungen 15 besteht ein radiales Spiel S. Ein verlängertes Ende 17 des Zapfens 1 ist mit einer Anschlussfläche 18 versehen und befindet sich in einer Bohrung 20 des Gehäuses 13. Zwischen der Anschlussfläche 18 des Zapfens 1 und der Bohrung 20 im Gehäuse 13 befindet sich ein Spiel T, das grosser ist als das Spiel S. Die Lagerflächen 16 und die Anschlussfläche 18 haben einen gleichen Durchmesser.

Das Ende 17 des Zapfens 1 ist mit einem Zapfen 21 versehen, auf welchem mittels eines Scherstiftes 22 ein zentraler Eing 23 einer Haltevorrichtung 19 befestigt ist. Die

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Haltevorrichtung hat die Aufgate, den Steuerzapfen 1 im Gehäuse 13 gegen eine Drehung festzuhalten, wobei sie jedoch übrige Bewegungen des Zapfens im Rahmen des Spieles T in der Bohrung 20 zulässt.

-Nach der Fig. 1a enthält die

Haltevorrichtung ausser dem Ring 23 noch eine Wellenmembran 24 mit ringförmigen, zur Achse A des Führungsteiles 11 konzentrischen Wellen. Die Wellenmembran 24 ist einerseits am zentralen Ring 23, andererseits an einem Aussenring 25 befestigt, der seinerseits durch nicht dargestellte Schrauben am Gehäuse 13 befestigt ist.

Die Inder Fig. 1b dargestellte

Ausführungsform der Haltevorrichtung enthält zwei konzentrische Membranringe 26, 27. Die Membranringe 26 und 27 sind miteinander durch einen Zwischenring 28 verbunden. Der Zwischenring 28 ermöglicht bei dieser Ausführungsform radiale Bewegungen des Zapfens 1 gegenüber dem Gehäuse 13 im Rahmen des Spieles T.

Die Zufuhr und die Ableitung des hydraulischen Mediums erfolgt bei der Ausführungsform nach den Fig.1 a, 1b und

2 durch Kanäle 30, 31 im Gehäuse 13. Die "Kanäle 30, 31 haben die Form von Bohrungen, an welche sich durchgehende Bohrungen 32, 33 des Zapfens 1 anschliessen, die mit den Kanälen 2,

3 verbunden sind. Wie aus der Fig.2 hervorgeht, sind die

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Mündungen der Bohrungen 32, 33 von O-Ringen 34 umgeben, die sich im Spalt zwischen dem Zapfen 1 und der Bohrung des Gehäuses befinden.

Die Ausführungsform der Haltevorrichtung nach den Fig.3 und 4 enthält einen Drehmomentarm 40, der einen elastischen Teil 41 aufweist und dessen Ende durch einen Zapfen am Umfang des Gehäuses 13 befestigt ist. Das innere Ende des Armes 40 ist gleitend durch eine Bohrung 43 im Zapfen 1 durchgeführt.

Bei der Ausführungsform der Haltevorrichtung nach den Fig.5 und 6 ist zwischen dem Zapfen 1 und dem Gehäuse eine kardanisch^ Kupplung vorgesehen, welche eine innere Kupplungsscheibe 50,die am Zapfen 1 befestigt ist, sowie eine äussere Kupplungsscheibe 51, die durch Gleitteile am Gehäuse 13 geführt ist, enthält. Die Scheiben 50, 51 sind in bekannter Weise durch Vorsprünge 53 und Schlitze miteinander verbunden.

Zur Verbindung der Kupplungsscheibe 50 mit dem Zapfen 1 ist eine Feder 55 vorgesehen, Die Gleitteile 52 sind durch Schrauben 56 und Stifte 57 am Gehäuse 13 befestigt.

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Claims

Patentansprüche

1/ Hydrostatische Kolbenmaschine mit einem auf einem Steuerzapfen mit Steuerkanälen drehbar gelagerten Zylinderblock, in welchem in radialen Bohrungen Kolben geführt sind, die an ihren äusseren Enden zu den Kolbenachsen senkrechte Stützflächen aufweisen, welche entlang von ebenen Führungsflächen geführt sind, die in einem Führungsteil ausgebildet sind, der in einem Gehäuse drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerzapfen (1) koaxiale Lagerflächen (16) mit gleichem Durchmesser, mit deren Hilfe er mit einem Lagerspiel (S) im Führungsteil (11) gelagert ist,■' eine zu den Lagerflächen exzentrische Lagerfläche (4) für den Zylinderblock (5), welche zwischen den Lagerflächen (16) für den Führungsteil (11) angeordnet ist, sowie eine im wesentlichen zylindrische Anschlussfläche (18) aufweist, die sich in einer Bohrung (20) des Gehäuses (13) mit grösserem Spiel (T) als dem Lagerspiel (S) befindet, und dass eine Haltevorrichtung (19)zur drehfesten, jedoch radial nachgiebigen Verbindung des Steuerzapfens (1) mit dem Gehäuse (13) vorgesehen ist, welche Bewegungen des Teiles (17) des Steuerzapfens (1) mit der Anschlussfläche (18) gegenüber dem Gehäuse (13) zulässt.

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2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Bohrung (20) des Gehäuses (13) befindliche Teil (17) des Steuerzapfens (1) mit durchgehenden, die Achse (A) des Zapfens (1) kreuzenden Bohrungen (32, 33) für die Zufuhr und die Ableitung des hydraulischen Druckmittels der Maschine versehen ist, die sich an Kanäle (30, 31) im Gehäuse (13) anschliessen, wobei die Enden der Bohrungen (32, 33) des Zapfens (1) mit ihre Mündungen umgebenden Dichtungen (34) versehen sind, die zur Abdichtung des Spaltes (T) zwischen dem Zapfen (1, 17) und der Bohrung (20) des Gehäuses (13) dienen.
3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (19) mindestens einen membranartigen Teil (24, 26, 27) enthält, der in seiner Mitte einen zentralen Ring (23) aufweist, welcher am Zapfen (1, 21) befestigt ist.
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der membranartige Teil nach der Art einer WeIlmembran (24) ausgebildet ist.
5. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der membranartige Teil zwei konzentrische Membranringe (27, 28) aufweist, von denen ein innerer Membranring (27) an seinem inneren Umfang mit dem zentralen Ring (23) verbunden ist und ein äusserer Membranring (26) an seinem äusseren Umfang mit dem Gehäuse (13), wobei die beiden Ringe (27, 28) durch einen Zwischenring (28) grosserer Dicke mit-

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einander verbunden sind, an dessen entgegengesetzten Seiten, in axialer Richtung des Zapfens (1) betrachtet, sie mit gegenseitig sich überlappenden Durchmessern befestigt sind.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Ring (23) am Zapfen (1) durch einen Scherstift (22) befestigt ist.
' . 7. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung einen Drehmomentarm(40) enthält, welcher den Zapfen (1) mit dem Gehäuse (13) verbindet (Fig.3, 4).
8.. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung nach der Art einer kardanischen Kupplung (50, 51) ausgebildet ist (Fig.5, 6).

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