DE2437688C3

DE2437688C3 - Axialstellvorrichtung für eine parallel- und innenachsige Rotationskolbenmaschine

Info

Publication number: DE2437688C3
Application number: DE2437688A
Authority: DE
Inventors: Nils Einar Chanhassen Minn. Swedberg
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1973-08-13
Filing date: 1974-08-05
Publication date: 1981-07-16
Also published as: DK146697C; JPS5076608A; BR7406694D0; DK146697B; IT1019890B; AU7224574A; DK428374A; CA1018783A; US3899270A; DE2437688B2; FR2241018A1; DE2437688A1; FR2241018B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialstellvorrichtung für eine parallel· und innenachsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem innenverzahnten Hohlrad und einem außenverzahnten Ritzel mit geraden Innenkeilzähnen, die mit balligen Außenkeilzähnen einer Gelenkwelle kämmen, die ihrerseits mit ihren am anderen Ende befindlichen balligen Außenkeil· zähnen mit geraden Innenkeilzähnen einer Maschinenwelle in Eingriff steht und mittels eines Anschlages an einer Verschiebung in der einen axialen Richtung gehindert ist

Es ist bei einer solchen Vorrichtung bekannt (DE-GM 13 840), die Gelenkwelle in Axialrichtung zwischen einer Drehschieberantriebswelle und einem in einer Bohrung der Maschinenwelle sitzenden Abstandshalter anzuordnen, der Schmiermittel zu der Keilverzahnung zwischen Gelenk· und Maschinenwelle gelangen läßt. Aufgrund von Fertigungstoleranzen, unterschiedlichen Wärmeausdehnungen und Abrieb ist es bei der bekannten Vorrichtung unvermeidlich, daß die Gelenkwelle zwischen der Drebschietierantriebswelle und dem Anschlag ein gewisses Axialspiel hat

Die Keil verzahnungen zwischen der Gelenkwelle und dem Ritzel sowie der Maschinenwelle sind oft

s erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt Ausfälle durch Bruch von abgenutzten Keilzähnen traten in der Praxis selbst dann auf, wenn die Keilverzahnungen aus hochlegiertem, einsatzgehärtetem Stahl gefertigt waren. Auch eine stärkere Dimensionierung der Keilver- zahnungen hat nur begrenzten Erfolg.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Rotationskolbenmaschine der eingangs genannten Art eine gleichmäßige Belastung der Keilzahnflanken der Gelenkwelle, der Maschinenwelle und des Ritzels bei möglichst geringem Verschleiß unabhängig von Größe -und Richtung des übertragenen Drehmoments sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst daß an dem dem Anschlag gegenüberliegenden Ende der Gelenkwelle eine die Gelenkwelle unabhängig von der Größe und Richtung des übertragenen Drehmoments an einer Verschiebung in der anderen axialen Richtung hindernde Vorspanneinrichtung in axialer Anlage an der Gelenkwelle gehalten ist

Die Erfindung beruht auf einer Klärung der Ursache für die häufigen Keilzahnbrüche. Es wurde nämliche festgestellt daß sich aufgrund der Geometrie der Antriebsanordnung an den Keilzähnen ein Verschleißmuster ausbildet wenn die Rotationskolbenmaschine als Kraftmaschine unter Last arbeitet Wirkt dagegen die Maschine als Arbeitsmaschine, wie dies beispielsweise beim dynamischen Bremsen der Fall ist kehrt sich die Richtung des Drehmoments um. Es wird eine Axialkraft entwickelt die die Gelenkwelle mit Bezug auf die Maschinenwelle und das Ritzel verschiebt wodurch sich ein zweites Verschleißmuster auszubilden sucht. Wird die Maschine erneut als Kraftmaschine belastet führen Fehlausrichtungen der Zahn Verschleißmuster zu einem Zahneingriff, bei dem nur wenige abgenutzte Keilzähne eine konzentrierte, punktartig aufgebrachte Last aufnehmen und infolgedessen leicht beschädigt werden. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß einem vorzeitigen Ausfall der Antriebsverbindungen entgegengewirkt werden kann, wenn die Gelenkwelle an Axialbewegungen mit Bezug auf die Maschinenwelle und das Ritzel dauernd gehindert wird, so daß sich an den Keilzähnen ein singuläres Verschleißmuster auszubilden vermag, bei dem alle Keilzähne im wesentlichen gleichmäßig belastet werden. Unerwünschte BeIa stungskonzentrationen werden daher auf überraschend einfache Weise vermieden.

Als Vorspanneinrichtung kann zweckmäßig eine vorgespannte Druckfeder vorgesehen sein, die in einer Mittelbohrung der Maschinenwelle gehalten ist. Die Feder ist entsprechend dem höchsten Drehmoment ausgelegt das an der Maschinunwelle auftritt bzw. von der von Ritzel und Hohlrad gebildeten Verdrängervorrichtung erzeugt wird. Es ist zwar im Falle einer hydrostatischen Lenkein richtung, bei der die Drehbewegung eines in einem Hohlfad exzentrisch angeordneten Ritzels über eine beidseits Keilzähne tragende Gelenkwelle in eine Nachlaufbewegung einer Drehschieberhtilse umgesetzt wird, bereits bekannt (US-PS 36 13 364), in Axialrich tung zwischen der Gelenkwelle und der Lenksäule eine Druckfeder anzuordnen, welche die Gelenkwelle in axialer Anlage an einem Gehäusedeckel hält. Weil aber für das Verstellen der Drehschieberhülse nur ein

minimales Drehmoment erforderlich ist, stellt sich dort ias Problem von Keüzahnbrüchen nicht. Im übrigen kommt es bei der bekannten Lenkeinrichtung trotz der Druckfeder zu Änderungen der gegenseitigen Axialausrichtung zwischen der Gelenkwelle und der damit in Keilzahnverbindung stehenden Drehschieberhülse, weil der Druckmittelstrom durch Axialbewegungen der Drehschieberhülse gesteuert wird. Es wird daher keine Anregung dahingehend vermittelt, für die Ausbildung eines singulären Versehleißmusters an den Keilverzahnungen zu sorgen, indem etwa der Abstandshalter der bekannten Rotationskolbenmaschine (DE-GM 70 13 840) durch die Druckfeder der bekannten Lenkeinrichtung ersetzt wird.

Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist als Vorspanneinrichtung ein druckbeaufschlagter Kolben vorgesehen.

Es ist zwar bei einer parallel- und außenachsigen Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen schraubenförmigen Nuten- und Rippenrotoren, die mittels Axialdrucklagern im Gehäuse gelagert sind, bekannt (DE-AS 15 51 070), einen auf die Axialdrucklager einwirkenden, axial verschiebbaren Rkgkoiben vorzusehen, der von Druckmittel beaufschlagt ist Auch dabei geht es aber nicht um die Ausbildung eines singulären Verschleißmusters an Keilverzahnungen.

Bei einer Vorrichtung mit einem mit dem Ritzel über eine Schieberantriebswelle drehfest verbundenen Drehschieber, der einen Hochdruckraum von einem Niederdruckraum trennt, die jeweils axial bzw. radial in bezug auf den Drehschieber angeordnet sind, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem Kolben und der Drehschieberantriebswelle ein Stift vorgesehen, derart daß die Berührungsflächen von Kolben und Stift in dem sich der Drehschieberantriebswelle axial anschließenden Hochdruck- bzw. Niederdruckraum liegen und daß von einer den Kolben aufnehmenden Bohrung Verbindungskanäle zu dem zur Drehschieberantriebswelle radial gelegenen Niederdruck- bzw. Hochdruckraum führen. Durch eine solche Ausbildung wird einfach erreicht, daß die Vorspannkraft der Axialstellvorrichtung unmittelbar proportional dem Drehmoment ist, das an der Antriebsverbindung auftritt.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eiuen Längsschnitt einer Rotationskolbenmaschine mit Axialstellvorrichtung,

Fig.2 einen Längsschnitt einer Rotationskolbenmaschine mit einer abgewandelten Ausführungsform der Axialstellvorrichtung,

Fig.3 einen Längsschnitt, der den allgemeinen Aufbau der mit Keilzahnverbindungen versehenen Antriebsverbindung einer Rotationskolbenmaschine veranschaulicht,

Fig.4 einen Längsschnitt, der den gegenseitigen Eingriff der Keilweifenprofil und Keilnabenprofi! aufweisenden Glieder eines Teils der Antriebsverbindung erkennen läßt,

F i g. 5 eine Querschnittsprojektion des Keilzahneingriffes entsprechend der Linie 5-5 der F i g. 4,

Fig. 6 das Verschieißmuster an der Flanke eines Keilzahns,

Fig. 7 das Keilzahnverschlcißmuster entsprechend einem Schnitt entlang der Linie 7-7 der F i g. 6, und

Fig.8 einen das Verschleißmuster darstellenden Schnitt entlang der Linie 8-8 der F i g. 7.

Die die geometrische Form der Winkelantriebsver

bindung darstellenden Zeichnungen sind, um die Erläuterungen zu erleichtern, nicht maßstabsgerecht, sondern stark übertrieben, Die Rotationskolbenmaschine 10 in F i g. 1 weist einen Deckel 12, ein Wellengehäuse 13, eine Verdrängervorrichtung 14, eine Verteilerplatte 15 und ein Drehschiebergehäuse 16 auf. Die Verdrängervorrichtung 14 ist mit einem außenverzahnten Ritzel 20 versehen, das exzentrisch innerhalb eines innenverzahn ten Hohlrades 21 sitzt Die Exzentrizität e (Fig.3) ist der Abstand zwischen der mit der Längsmittelachse 22 der Maschine zusammenfallenden Hohlradachse und der Achse 23 des Ritzels. Die Zähne des Hohlrads 21 werden von N in gleichmäßigen Abständen verteilten Walzen 24 gebildet, die mit N — 1 Zähnen 25 des Ritzels unter Bildung von N Verdrängerzellen 26 zusammenwirken. Beim Einsatz der Maschine 10 als Kraftmaschine erfolgt der Abtrieb von dem Ritzel 20 über Innenkeilzähne 27, die um eine Mittelöffnung 28 des

Ri tzels verteilt sind.

An der einen Seite der Verdrängervorrichtung 14 kann ein Verteilerventil beliebiger Art angeordnet sein, das bestimmten Zellen 26 nacheinander Arbeitsmittel unter einem gewünschten Druck zuführt, während andere Zellen zum Rücklauf hin geleert werden. Das Verteilerventil kann als Scheibenventilanordnung ausgelegt sein, wobei ein Drehschieber, der mit der Umlaufdrehzahl des Ritzels angetrieben wird, für die erwünschte Druckmittelverteilung sorgt Statt dessen

jo kann aber auch, wie vorliegend veranschaulicht eine Kommutatorventilanordnung verwendet werden, bei der die erwünschte Arbeitsmittelverteilung mit Hilfe eines Drehschiebers erzielt wird, der mit der Drehzahl des Ritzels angetrieben ist

Die Kommutatorventilanordnung umfaßt die Verteilerplatte 15 (F i g. 1) und das Drehschiebergehäuse 16. Die Verteilerplatte 15 ist mit N Durchlässen 23' ausgestattet, von denen jeder mit einer Zelle 26 ausgerichtet ist Eine Mittelausnehmung 29 des Dreh schiebergehäuses 16 steht mit Ein- und Auslaßkanälen 30 bzw. 31 in Verbindung, die ihre Funktion vertauschen können. Sie nimmt einen Drehschieber 34 auf, der mittels eines Drehschiebersitzes 35 in Richtung auf die Verteilerplatte 15 vorgespannt ist Der Drehschieber 34 trennt einen Niederdruckraum 37, der sich zwischen der Umfangsfläche des Drehschiebers und der Wandung der Mittelausnehmung 29 befindet und mit dem Auslaßkanal 31 in Verbindung steht, von einem mit dem Einlaßkanal 30 in Verbindung stehenden Hochdruck raum 38 am hinteren Ende des Drehschiebers 34. Der Drehschieber 34 weist N— 1 in Umfangsrichtung verteilte Einlaßkanäie 39 auf, die mit Durchlässen 23' der Verteilerplatte radia! ausgerichtet sind und mit dem Hochdruckraum 38 in Verbindung stehen. N— 1 Auslai5kanäle 40, die in Umfangsrichtung verteilt zwischen den Einlaßkanälen 39 sitzen und mit Durchlässen 23' der Verteilerplatte radial ausgerichtet sind, sind mit dem Niederdruckraum 37 verbunden. Die Drehschieberkanäle 39, 40 können ebenso wie die Räume 37, 38 ihre Funktion vertauschen. Der Antrieb des Drehschieber 34 erfolgt über eine Keilwelienprofil aufweisende SchiebefäntHebsWelle 42, die am einen Ende in Keilverzahnung mit dem Ritzel 20 steht und am anderen Ende in eine Keilnabenprofil aufweisende mittlere Ausnehmung 43 des Drehschiebers 43 eingreift.

Der Deckel 12 um! das Wellengehäuse 13 bilden eine

abgestufte zylindrische öffnung 45, in die eine in einer

Kegelrollenlageranordnung 48 gelagerte Maschinen-

welle 47 hineinreicht. Die Maschinenwelle 47 wird an einer Ax'albewegung durch einen vorderen und einen hinteren Federring 49, 50 gehindert, die in Nuten der Welle 47 sitzen und sich gegen den Innenring der Lager 51,52 der Lageranordnung 48 anlegen.

Eine Bohrung 54 reicht von dem der Verdrängervorrichtung benachbarten Wellenende 55 aus bis zu einer Wand 56. Eine mit der Bohrung 54 in Verbindung stehende und dazu konzentrische Mittelbohrung 57 reicht weiter in die Welle 47 hinein. In der Bohrung 54 befinden sich Innenkeilzähne 58. Eine Gelenkwelle 60, an deren beiden Enden AuQenkeilzähne 61, 62 vorgesehen sind, sorgt für eine Antriebsverbindung /wischen der Maschinenwelle 47 und dem Ritzel 20. Die Außenkeilzähne 61, 62 wirken mit den Innenkeilzähnen 58 der Maschinenwelle 47 bzw. den Innenkeilzähnen 27 des Ritzels 20 zusammen. Bei der Ausführungsform nach F ι g. I weist die Axialstellvorrichtung für die keilverzahnten Antriebsverbindungen eine in der rviiueibohrung 57 untergebrachten Druckfeuei 63 auf.

F i g. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Axialstellvorrichtung für einer Rotationskolbenmaschine 10' ähnlich der Maschine 10 nach Fig. I. Entsprechende Bauteile beider Ausführungsformen sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, wobei im Falle der F i g. 2 zusätzlich ein Strich vorgesehen ist. Bei der Axialstellvorrichtung gemäß F i g. 2 weist der Drehschieber 34 eine zentrale Bohrung 67 auf, die am einen Ende mit dem Hochdruckraum 38' und am anderen Ende mit der Ausnehmung 43' in Verbindung steht. In der Bohrung 67 ist ein Stift 68 unter Abdichtung verschiebbar gelagert. Das vordere Ende 69 des Stifts 68 kann sich gegen die Drehschieberantriebswelle 42' anlegen, während das hintere Ende 70 in den Hochdruckraum 38 hineinreicht.

F.me Bohrung 72 des Drehschiebergehäuses 16' ist mit der Bohrung 67 axial ausgerichtet. Die Bohrung 72 steht .im \orderen Ende mit dem Hochdruckraum 38' und am hinteren Ende mit einem Verbindungskanal 73 in Verbindung, der seinerseits mit dem Niederdruckraum 37 \erbunden ist. In der Bohrung 72 ist ein Kolben 74 unter Abdichtung verschiebbar gelagert. Das vordere F.nde 75 dieses Kolbens kann sich eeeen das hintere F.nde 70 des Stifts 68 anlegen, während das hintere F.nde 76 des Kolbens 74 mit dem Verbindungskanal 73 in Verbindung steht. Bei der veranschaulichten Ausführungsform wird die Gleitdichtwirkung zwischen dem Stift 68 bzw. dem Kolben 74 und den zugehörigen Bohrungen 67, 72 durch entsprechend enge Passungen erreicht. Statt dessen können für diesen Zweck auch O-Ringe vorgesehen sein, die in Nuten von Stift und Kolben oder der Bohrungen sitzen.

Die Innenkeilzähne 27 bzw. 58 des Ritzels 20 bzw. der Maschinenwelle 47 (Fig. 1) sind gerade Zähne mit EvoKentenflanken. Die Zähne der Gelenkwelle 60 sind gleichfalls Evolventenzähne: die Zahnflanken sind jedoch in der von dem Teiikreisdurchmesser bestimmten zylindrischen Ebene ausgehend von dem Scheitel 80 (Fig. 4) in Zahnmitte ballig gestaltet. Dabei verjüngen sich die Keilzähne vom Scheitel 80 aus kegelstumpfförmig mit in F ι g. 4 mit A bezeichneten Winkel zu inneren abgewinkelten Zahnabschnitten 614. 624 und äußeren abgewinkelten Zahnabschnitten 61B. 62S(Fig. 3). Der Zahnflankenwölbungswinkel in der durch den Teilkreisdurchmesser bestimmten zylindrischen Ebene ist eine Funktion des Winkels A. jedoch wesentlich kleiner als der Winkei 4.

Wenn sich das Ritzel 20 bewegt, kreist seine Achse 23 antriebslos um die Achse 22 des Hohlrades, wobei sie einen Kreis vom Radius e beschreibt. Daher bildet entsprechend Fig. 3 die Achse 81 der Gelenkwelle 60 mit der Achse der Maschinenwelle einen Winkel B, der gleich dem ebenfalls mit B bezeichneten Winkel zwischen der Gelenkwellenachse 81 und der Ritzelachse 23 ist. Der Winkel B wird in Abhängigkeit von der Länge der Gelenkwelle und der Exzentrizität e der Maschine bestimmt und bleibt in jeder Stellung der Kreisbewegung des Ritzels konstant.

Wenn das Ritzel in seiner obersten Stellung mit Bezug auf die Mittelachse der Maschine steht, wie dies in F i g. 4 veranschaulicht ist. soll der Außendurchmesser MD des oberen kegelstumpfförmigen Abschnitts 62S und des unteren kegelstumpfförmigen Abschnitts 624 des oberen und unteren Zahnes der Gelenkwelle 60 parallel zu dem Außendurchmesser der Keilzähne des Ritzels verlaufen, um einen einwandfreien Zahneingriff sicherzustellen, wenn das Verschleißmuster der Keil-/di'mc rtüsgcbiluCi iai. Befindet Sich dsS ϊί J*Zc! 20 !Γί der ΙΓ!

F i g. 3 veranschaulichten untersten Stellung, sollen der obere Abschnitt 624 und der untere Abschnitt 62ßder oberen und unteren Zähne der Gelenkwelle in entsprechender Weise mit den Keilzähnen des Ritzels ausgerichtet sein. Entsprechend ist der Winkel 4 gleich dem Winkel B veranschaulicht. Die in F i g. 4 mit 108 bezeichnete Teilkreislinie ist als die Kontur zweier konischer Ebenen definiert, die sich rechts und links des Scheit'». 80 erstrecken und Zahnflankcnpunkte mit gleichem Keilzahnabsland entlang der Keil/ahnlange schneiden, während am Scheitel 80 Zahnflankenpunkte mit einem dem Tiilkreisdurchm^sscr entsprechenden Zahnabstand geschnitten werden. Um eine Endbelnstung der Keilzähne zu verhindern, wird der Winkel C etwas größer, und zwar etwa 30' größer, als der Winkel öoder der Winkel 4 gemacht.

Die F i g. 3 und 4 zeigen nur die oberen und unteren relativen Keilzahnstellungen. Die Lagen der übrigen Keilzähne für die obere und die untere Stellung des Ritzels werden durch die Lage einer Line V- Vbestimmt. die entsprechend F i g. 4 senkrecht zur Achse 81 der Gelenkwelle durch den Scheitel 80 läuft und die sich für Kcilzähne. die von den in F i g. 4 veranschaulichten Zähnen 90' entfernt liegen, um den Winkel fldreht und mit der Linie 5-5 zusammenfällt, worauf sich die Linie V->' erneut um den Winkel B in die unterste Keilkontaktstellung dreht.

Dies folgt deutlicher aus F i g. 5. die die relativen Keilzahnstellungen in nicht abgenutztem Zustand erkennen läßt. Die balligen Keilzähnc sind in F i g. 5 von der kreisförmigen Ebene V-V in die Ebene 5-5 projiziert, die infolgedessen als Ellipse erscheir:. Weil eine Ellipse einen Kreis nur an zwei Punkten berührt, werden anfangs nur die Zähne 101 und 102, die jeweils 90^c von dem oberen Zahn 103 entfernt und in der Schnittlinie der Ebene V-V mit der Ebene 5-5 liegen, in einem Linienkontakt belastet. Der obere Keilzahn 103 befindet sich infolgedessen um eine Strecke D entfernt zwischen seinem Teilkreis und demjenigen des ihm gegenüberstehenden Innenkeilzahns sowie in einem Abstand E zwischen der Flanke des Keilzahns 103 und der Flanke des betreffenden Innenkeilzahns. Der Abstand Ehängt entsprechend den F i g. 4 und 5 von den Winkeln B und F ab. Die den Zähnen 101, 102 vorausgehenden Zähne haben proportional geringere Abstände, die gleichfalls eine Funktion der Winkel B

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Bleiben die axialen Stellungen der Innen- und

Außenkeilzähne ungeändert, bildet sich auf den Keilzähnen ein im wesentlichen kugeliges Verschleißmuster aus. Der Spalt E wird in Antriebsrichtung zu Null gemacht, so daö alle Keilzähne aneinander anliegen und die an der Welle auftretenden Kräfte proportional aufgeteilt werden. Liegt dagegen die Stellung der Gelenkwelle in Axialrichtung nicht fest, wird der Abstand E nie zu Null, was zur Folge hat, daß zu einem behtoigen Zeitpunkt jeweils wenige abgenutzte Keilzähne dem vollen Drehmoment ausgesetzt sind, das in Form einer konzentrierten Flankenbelastung auftritt.

Das ausgebildete VerschleiDmuster isi in den F i g. 6. 7 und 8 veranschaulicht. Fig. 6 zeigt das Flankenverschleißmuster 105, das an einem Innenkeilzahn erhalten wird. Die Abnutzung an einem Außenkeilzahn stellt das Spiegelbild des VerschleiBmusters des Innenkeilzahns dar. Das Flankenverschleißmuster nach F i g. 6 weist eine auf der einen Seite der Linie 7-7 liegende Fläche X auf. die die äußerste Zahnkontaktfläche des zugehörigen Keiizahnabschnitis Ö2ödarsteiit. die beispielsweise in der Stellung des Keilzahns 102 im Ritzel entsprechend F i g. 5 auftreten kann. Ein ähnliches, als Fläche Y angedeutetes Verschleißmuster liegt auf der anderen Seite der Linie 7-7 vor; dieses Verschleißmuster kann auf den Keilzahnabschnitt 62,4 zurückzuführen sein: es kann beispielsweise in der Stellung des Keilzahns 101 im Ritzel entsprechend F i g. 5 auftreten. Die F i g. 7 und 8 lassen erkennen, daß der stärkste Verschleiß in der Mitte 106 der Keilzahnflanke entlang einer Linie auftritt, die koplanar zur Linie 5-5 liegt, und daß die Tiefe des Verschleißmusters ausgehend von der Mitte Ifto in Form einer kugeligen Verjüngung abnimmt (F ig. 8).

Versuche ergaben, daß die Verschleißmuster Ausfällen der Keilzahnverbindung entgegenwirken, wenn die Gelenkwelle gegenüber den Innenkeilzähnen in Axialrichtung festgehalten wird, daß das sich ausbildende Verschleißmuster unmittelbar von der Größe des Winkels B abhängt, der bei der veranschaulichten Ausführungsform bei 2^C bis 3° liegt, sowie daß das Bestreben der Gelenkwelle, sich gegenüber dem Ritzel und der Maschinenwelle zu verschieben, von dem auf Λί» Moc^hinAnu/pHp aiiconiihtpn HrphrnnmAnl unH Hpi*

Größe des Winkels Sabhängt.

Zur Erläuterung sei angenommen, daß der Winkel A auf 2' bis 3" festgelegt ist und daß die Rotationskolbenmaschine benutzt wird, um ein Rad eines geländegängigen Fahrzeuges anzutreiben. Beim Antrieb des Rads arbeitet die Maschine als Kraftmaschine. Der Antriebswiderstand bewirkt, daß die Verdrängervorrichtung ein Drehmoment auf die Maschinenwelle ausübt; die Keilzähne kommen miteinander in Eingriff, wodurch sich das beschriebene Verschleißmuster auszubilden sucht. Wenn der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nimmt, erfährt das Fahrzeug eine dynamische Bremsung. Das Rad sucht die Maschine als Arbeitsmaschine anzutreiben: das auf die Maschinenwelle ausgeübte Bremsmoment hat eine Richtung, die der Richtung des Drehmoments entgegengesetzt ist. das auf die Maschinenwelle einwirkt, wenn die Maschine als Kraftmaschine arbeitet. Ohne Vorspanneinrichtung führt das Bremsdrehmoment zu einer axialen Verschiebung der Gelenkwelle aus der anfänglichen Stellung heraus; es kommt zu einer hochkonzentrierten Belastung einiger weniger Keilzähne. Wenn das Motordrehmoment wieder angelegt wird, wird das ursprünglich ausgebildete Zahnverschleißmuster zerstört; ein neues günstiges Verschleißmuster wird sich nicht ausbilden können.

solange axiale Verschiebungen der Gelenkwelle stattfinden. Die wenigen Keile, die ständig konzentrierten Belastungen ausgesetzt sind, ermüden; es kommt zu vorzeitigen Ausfällen.

Durch Versuche wurde der Zusammenhang zwischen dem auf die Maschinenwelle 47 ausgeübten Drehmoment und der Axialkraft bestimmt, die die Gelenkwelle 60 zu verschieben sucht, wenn eine Richtungsumkehr des Drehmoments erfolgt (dynamisches Bremsen). Bei

in einem Winkel B von 2°45' übt beispielsweise ein Motordrehmoment von 113Nm das zu einem Pumpendrehmoment von 113Nm umgekehrt wird, eine axiale Verschiebekraft von 334 N auf die Gelenkwelle 60 aus, die die Gelenkwelle 60 gegenüber der

ü Maschinenwelle 47 und dem Ritzel 20 zu verschieben sucht. Ein maximales Motornenndrehmoment von 795 Nm führt bei einer Richtungsumkehr des Drehmoments zu einer axialen Verschiebekraft auf dir Gelenkwelle 60 von ungefähr 814 N.

.'(1 Auf Giuiiu tier uuigcii Kiiicficii isi üic Druckfeder &5 nach Fig. I so zu bemessen, daß sie eine Mindestvorspannkraft von 893 N auf die Gelenkwelle 60 ausübt. Statt der veranschaulichten Schraubenfeder können auch andere Federn vorgesehen sein, beispielsweise

.'■■. elastische Blöcke aus einem ölbeständigen gummiartigen Werkstoff. Die Druckfeder 65 spannt die Gelenkwelle 60 derart vor, daß sie in Kontakt mit der Schieberantriebswelle 42 gehalten wird, die ihrerseits mit den Enden der Keilzähne an der Stirnfläche 107 der

in Verteilerplatte 15 anstößt. Um für einen einwandfreien Kontakt zwischen den Enden von Gelenkwelle und Schieberantriebswelle zu sorgen, verjüngen sich die Enden der Gelenkwelle ausgehend von der Achse der Welle kegelstumpfförmig mit einem Winkel, der

)5 geringfügig größer als der Winkel B ist; je nach dem Antricbswinkel des Drehschiebers ist der Winkel der Schieberantriebswelle ähnlich groß bemessen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 dient zur Vorspannung der Arbeitsmitteleinlaßdruck der Maschine. Wird beispielsweise dem Kanal 3Γ unter hohem Druck stehendes Arbeitsmittel zugeführt, um für ein* Drehung des Ritzels 20' in der einen Richtung zu sorgen, u/irrf Her ΠγπγΙγ vom Kanal 11' aus 7iim Hochdruckraum 37' und von dort zum Verbindungskanal 73 übertragen.

Der im Verbindungskanal 73 herrschende Druck wirkt auf das hintere Ende 76 des Kolbens 74. wodurch der Kolben gegen das hintere Ende 70 des Stifts 68 gepreßt wird. Der Stift 68 wird in Kontakt mit der Schieberantriebswelle 42' gedruckt, die ihrerseits das eine

so kegelstumpfförmige Ende der Gelenkwelle 60' gegen die Endwand 56' der Maschinenwelle 47' preßt. Wird dagegen der Kanal 30' mit unter hohem Druck stehendem Arbeitsmittel beaufschlagt, damit sich das Ritzel in der entgegengesetzten Richtung dreht, wird der Raum 38' zum Hochdruckraum. Weil der Verbindungskanal 73 auf niedrigem Druck liegt, wirkt der im Hochdruckraum 38' herrschende hohe Druck auf das vordere Ende 75 des Kolbens 74 ein; der Kolben wird in der Bohrung 72 nach hinten geschoben. Gleichzeitig drückt der auf das hintere Ende 70 des Stifts 68 einwirkende hohe Druck in dem Hochdruckraum 38' den Stift 68 gegen die Schieberantriebswelle 42', die ihrerseits die Gelenkwelle 60' in Kontakt mit der Wand 56' der Maschinenwelle 47' hält. Um für eine ausreichende hydraulische Vorspannkraft zu sorgen, sind die Durchmesser von Stift und Kolben so bemessen, daß eine genügende Fläche erhalten wird um bei dem niedrigsten Nenneinlaßdruck der Maschine die höchste

Vorspannkraft zu erzeugen.

Bei einem Antriebswinkel B von 2°45' und einer maximalen Nennkraft von 893 N haben die Kolben einen Durchmesser von 8,9 mm. Außerdem können die Rnden 70, 75 konisch verlaufen, um ein Aneinanderheften von Stift und Kolben zu verhindern, wenn sich der Stift 68 gegenüber Jem Kolben 74 dreht.

Die Axialstellvorrichtung nach F i g. 2 läßt sich mit minimalem Aufwand in vorhandene Rotationskolbenmaschinen einbauen. Anstelle des Stifts 68 und des Kolbens 74 kann auch ein Kolben allein vorgesehen werden. Dann ist ein zweiter Kanal erforderlich, der zur Rückseite des Kolbens führt; in beide Kanäle sind Rückschlagventile einzusetzen. Außerdem muß dafür gesorgt werden, daß die Bohrungen 67, 72 genau

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miteinander ausgerichtet sind, während dies bei der Ausführungsform nach Kig. 2 nicht kritisch ist. Aus ähnlichen Gründen ist es wirtschaftlich weniger günstig, die Kolbenanordnung in das Wellengehäuse 13'

-, einzubauen. Gleichwohl können diese Abwandlungen durchaus getroffen werden.

Die beschriebene Axialstellvorrichtung legt die Gelenkwelle derart fest, daß sich auf Grund der geometrischen Ausbildung der Antriebsverbindung ein

in Verschleißmuster auf den Keilzähnen ausbilden kann, das bewirkt, daß Drehmomentbelastungen auf alle Keilzähne gleichmäßig verteilt werden. Die l.ebensdauererwartiing der Antriebsverbindungen wird dadurch erheblich vergrößert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Axialstellvorrichtung für eine parallel- und innenachsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem innenverzahnten Hohlrad und einem außenverzahnten Ritzel mit geraden Innenkeilzähnen, die mit balligen Außenkeilzähnen einer Gelenkwälle kämmen, die ihrerseits mit ihren am anderen Ende befindlichen balligen Außenkeilzähnen mit geraden Innenkeilzähnen einer Maschinenwelle in Eingriff steht und mittels eines Anschlages an einer Verschiebung in der einen axialen Richtung gehindert ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Anschlag (42, 56') gegenüberliegenden Ende der Gelenkwelle (60, 60') eine die Gelenkwelle unabhängig von der Größe und Richtung des übertragenen Drehmoments an einer Verschiebung in der anderen axialen Richtung hindernde Vorspanneinrichtung (65, 74) in axialer Anlage an der Gelenkwelle gehalten ist.

2. Axialsteilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ais Vorspanneinrichtung eine vorgespannte Druckfeder (65) vorgesehen ist, die in einer Mittelbohrung (57) der Maschinenwelle (47) gehalten ist.

3. Axialstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorspanneinrichtung ein druckbeaufschlagter Kolben (74) vorgesehen ist

4. Axialstellvorrichtung nach Anspruch 3 mit einem mit dem Ritzel über eine Schieberantriebswelle drehfest verbundenen Drehschieber, der einen Hochdrucknvjm von einem Niederdruckraum trennt, die jeweils axial bzw. radial in bezug auf den Drehschieber angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kalben (74) und der Drehschieberantriebswelle (42') ein Stift (68) vorgesehen ist, derart, daß die Berührungsflächen von Kolben (74) und Stift (68) in dem sich der Drehschieberantriebswelle axial anschließenden Hochdruck- bzw. Niederdruckraum (38') liegen, und daß von einer den Kolben (74) aufnehmenden Bohrung (72) Verbindungskanäle (73) zu dem zur Drehschieberantriebswelle (42') radial gelegenen Niederdruck* bzw. Hochdruckraum (37') führen.