DE2448594B2

DE2448594B2 - Axialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE2448594B2
Application number: DE2448594A
Authority: DE
Inventors: Cecil E. Adams; Ellis H. Born; Gary C. Oregon Smith Jun.
Original assignee: Abex Corp
Current assignee: PepsiAmericas Inc
Priority date: 1974-01-31
Filing date: 1974-10-11
Publication date: 1980-07-24
Also published as: FR2259975A1; DE2448594C3; SU579938A3; CA997961A; IN143372B; DE2448594A1; JPS5410362B2; US3898917A; JPS50108604A; FR2259975B1; GB1482964A

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Bauart. Bei dieser bildet das Druckmittel sowohl auf der Gleitfläche unter den Schuhen als auch an der Rotationsfläche, mit der sich die Schiefscheibe am Maschinengehäuse abstützt, Flüssigkeitslager, die ein reibungsarmes Gleiten der Schuhe auf der Schiefscheibe und eine reibungsarme Verstellung der Schiefscheibe im Maschinengehäuse ermöglichen, wobei die Drosselkanäle Gewähr dafür bieten, daß in den Fliissigkeitslager der erforderlichen Flüssigkeitsdruck aufrechterhalten bleibt.

Für die Betriebssicherheit der Maschine ist es dabei von besonderer Bedeutung, daß sich die Strömung in den Drosselkanälen jedesmal dann wendet, wenn die Mündungen von denen diese Kanäle ausgehen, vorübergehend von den über sie hinwegfahrenden Gleitschuhen froiiif»<T^Kf»n ii/prrlpn Πρηη riiirrh rlpn sirh laufend wiederholenden Wechsel der Strömungsrichtung wird verhindert, daß sich die Drosselkanäle im Lauf der Zeit durch unvermeidliche Verunreinigungen der Betriebsflüssigkeit verstopfen.

Bei einer bekannten Axialkolbenmaschine dieser Bauart (DE-PS 2101078, Fig. 3) besteht jede der Mündungen aus den Mündungen zweier Drosselkanäle 50,51, die durch jeden Gleitschuh gleichzeitig verdeckt, danach nacheinander mit dem Druckmittel gespeist und

ίο dann wieder nacheinander verdeckt und schließlich wieder freigegeben werden. Durch das ständig sich wiederholende Überfahren der Gleitschuhe über die Mündungen dieser Drosselkanäle vermag sich in den hydrostatischen Lagertaschen, die in der Rotationsfläehe des die Schiefscheibe abstützenden Körpers vorgesehen sind, ein hydrostatisches Tragfeld aufzubauen. Wenn kein Gleitschuh die Mündungen der Drosselkanäle überdeckt, entweicht wegen der Drosselung die Druckflüssigkeit der hydrostatischen Lagertasehe nur zum Teil; dennoch führt dieses Entweichen dazu, daß der in der hydrostatischen Lagertasche der Rotationsfläche aufgebaute Druck zwischen dem Höchstweit und einem niedrigen Wert schwankt, also sehr ungleichmäßig ausfällt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Maschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Bauart so auszugestalten, daß eine Vergleichmäßigung der Versorgung des hydrostatischen Lagers zwischen der Rotationsfläche der

jo Schrägscheibe und dem Gehäuse erreicht wird, ohne daß indessen auf das die Betriebssicherheit fördernde Hin- und Herfließen des Druckmittels durch die Drosselstelle verzichtet würde.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Ausgestaltung gelöst. Es sind also mehrere, nicht nur zwei, Mündungen von Drosselkanälen vorhanden, welche gleichmäßig auf den Umfang der Schrägscheibe verteilt sind und über eine der jeweils zugeordneten Drosselstellen dem Sammelkanal versorgen. Dieser Sammelkanal nimmt also die gedrosselten Ströme der Mündungen der zugeordneten Seite der Axialkolbenmaschine auf. Es überwiegt daher die Versorgung das mögliche Entweichen von Druckflüssigkeit.

Es ist nun auch die Axialkolbenmaschine bekannt (DE-OS 19 00 965), deren Hubvolumen durch Verschwenken einer Schiefscheibe verstellbar ist, welche die Gleitfläche für an den Kolben kugelgelenkig befestigte Schuhe bildet und sich am Gehäuse mit einer zur Schwenkachse gleichachsigen Rotationsfläche abstützt, in der hydrostatische Lagertaschen 30 vorgesehen sind. Diese Lagertaschen werden aber im Gegensatz zur eingangs erläuterten bekannten Axialkolbenmaschine nicht durch Mündungen gespeist, die

v-, von den Gleitschuhen überfahren werden, sondern vielmehr je über eine enge Bohrung 31 und eine äußere Rohrleitung der Maschine von dem Austrittskanal 27 der Axialkolbenmaschine aus, der unter dem vollen Förderdruck der Maschine steht. Zwar ergibt diese

M> Anordnung eine vollständige Vergleichmäßigung der Versorgung des hydrostatischen Lagers zwischen der Rückseite der Schrägscheibe und dem Gehäuse; jedoch wird dieser Vorteil nur durch Verzicht auf eine die Betriebssicherheit gewährleistende Hin- und Herströ-

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Versorgung des hydraulischen Lagers zwischen der Rückseite der Schrägscheibe und dem Gehäuse erreicht ist, ohne daß hierzu auf das Hin- und Herfließen des Druckmittels in der Drosselstelle verziehtet werden müßte.

Ein weiterer Vorteil gegenüber der bekannten Maschine nach DE-OS 19 OO 965 besteht im Fortfall der äußeren Leitung, die unter dem vollen FörderGruck steht Denn erfahrungsgemäß sind solche äußeren Leitungen wegen der hohen Zugbelastung ihres Werkstoffs sehr empfindlich gegen Beschädigung, etwa bei Verwendung an Baggern durch das Auftreffen von Felsstücken oder Trümmern. Solche äußeren Leitungen müssen daher besonders geschützt werden, v/as sich beim Gegenstand der Erfindung erübrigt

Die Unteransprüche beziehen sich auf zweckmäßige Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung.

In den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht sind, zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Axialkolbenmaschine,

F i g. 2 die die Schiefscheibe aufnehmende Stirnfläche des die Rotationsfläche bildenden Stützkörpers in Richtung der Pfeile 2 der F i g. 1 betrachtet,

F i g. 3 diesen Stützkörper in der entgegengesetzten Richtung betrachtet und

Fig.4—7 verschiedene Ausführungsforn en der Schiefscheibe in Richtung der Pfeile 4 der F i g. 1 betrachtet.

Im inneren Hohlraum 15 des zylindrischen Gehäuses 12, 13 der als Pumpe wirkenden Axialkolbenmaschine ist auf Rollenlagern 17 die um die Achse des zylindrischen Gehäuses umlaufende Trommel 16 gelagert, deren ausgebuchste achsparallele Bohrungen 28 die Kolben 29 aufnehmen und mit nierenförmigen J5 öffnungen einer den Steuerspiegel bildenden Stirnfläche des Gehäuses 12 kommunizieren. Eine dieser nierenförmigen öffnungen steht mit dem Druckstutzen und die andere mit dem Saugstutzen der Maschine in Verbindung. Die Trommel 16 ist auf einer gleichachsig zu ihr angeordneten, motorisch antreibbaren Keilwelle 22, 23 aufgeschoben und an dieser durch einen Schraubenbolzen 24, einen Federteller 26 und eine Schraubendmckfeder 25 derart befestigt, daß sich die Trommel 16 auf der Motorwelle 22 um ein geringes Maß ·*■> verschieben kann, das zur Bildung der nachstehend näher erläuterten hydrostatischen Lager ausreicht.

Um eine Achse, welche die Umlaufachse der Trommel 16 rechtwinklig kreuzt, ist eine Schiefscheibe 31 verschwenkbar, die von der ebenen Stirnfläche eines Stützkörpers 37 getragen wird. Dieser Stützkörper bildet eine zur Schwenkachse der Schiefscheibe 31 gleichachsige Rotationsfläche 59, die sich an eine entsprechend gestaltete Gegenfläche 57 des Gehäuseteils 13 anschmiegt und auf ihr gleiten kann. ^r>5

Der Verschwenkung des Stützkörpers 37 und der darauf sitzenden Schiefscheibe 31 dient eine am Stützkörper 37 befestigte Gabel 52, die über einen Querzapfen eines hydraulisch verschiebbaren Kolbens 55 greift, der in einer Zylinderbohrung des Gehäuseteils ^h0 13 verschiebbar geführt ist. An jedem Kolben 29 ist ein Schuh 30 kugelgelenkig befestigt, der an der ebenen vorderen Stirnfläche der Schiefscheibe 31 gleitend anliegt und sowohl eine axiale Bohrung 62 als auch eine in der Gleitfläche 4es Schuhs vorgesehene Aussparung ^ 63 aufweist, die mit der Bohrung 62 kommuniziert. Diese Bohrung kommuniziert ihrerseits mit einer Längsbohrung 61, die uürcil V¹CpI Kügcigcicfikköpf dcS KöibcfiS 59 hindurchgeht und mit dem Hubraum des Kolbens 29 in Verbindung steht

Die Schuhe 30 werden durch folgende Einrichtung 32 stärdig in Anlage an der Schiefscheibe 31 gehalten: Eine Haltescheibe 34 ist mit einem Kranz von Löchern 25 versehen, die so groß bemessen sind, daß man die Scheibe über die Kolben 29 hinweg bis in Anlage an einen Flansch 36 eines jeden Schuhs 30 schieben kann. Diese Scheibe 34 ist am Stützkörper 37 durch eine Schraube 38, eine Unterlegscheibe 39, einen Federteller 45, eine Mutter 46 und eine Schraubendruckfeder 44 federnd verankert Diese Federung gestattet es den Schuhen 30, sich von der auf dem Stützkörper 37 sitzenden Schiefscheibe 31 so weit abzuheben, daß dazwischen hydrostatische Lager entstehen können.

Das Hubvolumen der Axialkolbenmaschine ist also durch Verschwenken der Schiefscheibe 31 verstellbar, welche die Gleitfläche für die an den Kolben kugelgelenkig befestigten Schuhe 30 bildet und sich am Gehäuseteil 13 mit einer zur Schwenkachse gleichachsigen Rotationsfläche 59 abstützt

In dieser Rotationsfläche sind zur Schmierung und Druckentlastung des Stützkörpers 37 Lagertaschen 71 ausgespart (Fig.3), in denen Sammelkanäle 67, 70 münden. Jeder dieser Sammelkanäle besteht aus einer zur Schraube 38 parallelen Bohrung 70 des Stützkörpers 37 und aus einer bogenförmigen Nut 67, die ir. der Stirnfläche 68 des Stützkörpers 37 ausgespart ist.

Beim Umlauf der Trommel 16 tritt der Hubraum eines jeden Kolbens 29 nacheinander mit den nierenförmigen öffnungen in Verbindung, deren eine mit dem Druckstutzen und deren andere mit dem Saugstutzen der Maschine kommuniziert. Daher wird jeder Kolben 29 beim Umlauf der Trommel abwechselnd dem Hochdruck, der einige hundert Bar betragen kann und dem Niederdruck ausgesetzt. Diese Kraft wird über den Kolben 29 und seinen Schuh 30 auf die Schiefscheibe 31 übertragen und drückt den Stützkörper 37 gegen die Lagerfläche 57. Dadurch wird eine starke Reibung erzeugt, die überwunden werden muß, wenn der Stützkörper 37 verschwenkt wird.

Um nun diese Reibung zu verringern, sind die hydrostatischen Lagertaschen 71 vorgesehen. Während nämlich beim Umlauf der Trommel 16 jeder Kolben 29 unter dem hohen Förderdruck steht, fließt das Druckmittel durch die Bohrungen 61 und 62 der Aussparung 63 im Schuh 30 zu und gelangt durch eine Mündung 65 der Schiefscheibe 31 zu einer radialen flachen Nut 66 in der Rückseite der Schiefscheibe 31 und durch diese hindurch in die Nut 67 und damit in den Sammelkanal 67, 70, der zu der Lagertasche 71 führt. Beim Umlauf der Trommel 16 wird also eine erste Gruppe von Mündungen 65 jeweils von den unter Förderdruck stehenden Gleitschuhen 30 und eine zweite Gruppe von Mündungen 65 von den unter Saugdruck stehenden Gleitschuhen 30 überfahren. Die druckbelastete Hälfte der Rotationsfläche 59 wird mit dem Druckmittel nur durch die Mündungen der ersten Gruppe beliefert. Wie Fig. 1 zeigt, haben die Mündungen 65 von der Mitte der Schiefscheibe 31 einen größeren Abstand, als die Sammelkanäle 67, 70. Ve^rbunden wird jede Mündung 65 mit dem Sammelkanal 67, 70 durch radiale flache Nuten 66, die als Drosselstellen wirken. Dabei gehört jeder 67, 70 nur zu der einen Gruppe von Mündungen 65, also entweder zu der unter Hochdruck stehenden Gruppe oder zu der unter Saugdruck stehenden Gruppe.

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Rotationsfläche 59 so gelegen, daß das unter hohem Druck stehende Druckmittel an einer Stelle zur Wirkung kommt, die unmittelbar der Stelle gegenüberliegt, an der die Kraft der Kolben 59 auf die Schiefscheibe 31 wirkt. Das gilt für jede beliebige Winkelstellung der Schiefscheibe 31.

Wenn nun die Schuhe 30 den Kranz der Mündungen 65 überfahren, dann strömt das Druckmittel also über die Mündungen 65 und die als Drosselstellen wirkenden Nuten 66 bis zum Sammelkanal 67,70 und zu der durch diesen Sammelkanal belieferten hydrostatischen Lagertasche 71. Wenn jedoch eine Mündung 65 durch die im Abstand voneinander angeordneten Schuhe 30 freigegeben wird, dann fließt das Druckmittel auf dem gleichen Wege zurück. Da die Mündungen 65 nur für eine kurze Zeit freigegeben werden, beschränkt sich diese Rückströmung auf eine sehr kleine Menge des Druckmittels. Diese Menge wird weiter dadurch verringert, daß der Rückstrom in der flachen Nut 66 abgedrosselt wird. Aus diesem Grund wird durch den Rückstrom der in der Lagertasche 71 und in dem damit kommunizierenden Sammelkanal 67, 70 herrschende Druck nur geringfügig verringert. Voraussetzung dafür ist es aber, daß in jedem Augenblick wesentlich mehr Mündungen 65 von den Schuhen 30 überfahren werden als zwischen den Schuhen freigegeben werden. Daraus folgt, daß der Abstand der Mündungen 65 von wesentlicher Bedeutung ist.

In Fig.4 ist eine Anordnung gezeigt, bei der die Anzahl der Mündungen 65 der Zahl der Schuhe 30 entspricht. Infolgedessen werden beim Umlauf der Kolbentrommel alle Mündungen 65 gleichzeitig zwischen den Schuhen 30 freigegeben. Da aber die Dauer der Freigabe wesentlich kleiner ist als der Zeitraum, während dessen die Mündungen 65 von den Schuhen 30 überfahren werden, ist der Druckabfall in der unter ί hohem Druck stehenden hydrostatischen Lagertasche 71 verhältnismäßig gering.

Das gleiche gilt für die in F i g. 5 gezeigte Anordnung, bei der doppelt soviele Mündungen 65 wie Schuhe 30 vorgesehen sind. Dabei beträgt die Anzahl der gleichzeitig von den Schuhen freigegebenen Mündungen 65 die Hälfte der Anzahl aller Mündungen.

Bei der Anordnung der F i g. 6 sind acht Mündungen 65 vorgesehen, aber sieben Schuhe 30. Infolgedessen verringert sich die Anzahl der gleichzeitig freigegebenen Mündungen 65 noch mehr. Bei der Anordnung der F i g. 7 sind zwölf Mündungen 65 vorgesehen, aber sieben Schuhe 30. Infolgedessen ist der Anteil der gleichzeitig freigegebenen Mündungen 65 noch weiter verringert. Die Mündungen 65 sind dabei gleich weit voneinander entfernt und diese Entfernung ist etwas geringer als der Durchmesser eines jeden Schuhes 30.

Infolgedessen kann ein einzelner Schuh 30 gleichzeitig zwei Mündungen 65 überdecken.

Zusammenfassend ist also festzustellen, daß bei jeder der Anordnungen der F i g. 4—7 jede derselben Gruppe angehörenden Mündungen 65, die gleichzeitig von verschiedenen Gleitschuhen überfahren werden, über eine eigene Drosselstelle in Gestalt der Nut 66 mit einem gemeinsamen Sammelkanal 67,70 kommuniziert, der nur zu dieser Gruppe von Mündungen gehört und in der Rotationsfläche 59 mündet

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Axialkolbenmaschine, deren Hubvolumen durch Verschwenken einer Schiefscheibe verstellbar ist, welche die Gleitfläche für an den Kolben kugelgelenkig befestigte Schuhe bildet und sich am Gehäuse mit einer zur Schwenkachse gleichachsigen Rotationsfläche abstützt, in der zur Schmierung und Druckentlastung Drosselkanäle münden, die von in der Gleitfläche befindlichen und von den Gleitschuhen überfahrenen Mündungen ausgehen, die mit dem Druckmittel durch in den Kolben und Gleitschuhen vorgesehene Bohrungen gespeist sind, wobei eine erste Gruppe von Mündungen jeweils von den unter Förderdruck stehenden Gleitschuhen und eine zweite Gruppe von den unter Saugdruck stehenden Gieitschuhen überfahren wird und die druckbelastete Hälfte der Rotationsfläche mit dem Druckmittel nur durch die Mündungen der ersten Gruppe beliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede der derselben Gruppe angehörenden Mündungen (65), die gleichzeitig von verschiedenen Gleitschuhen (30) überfahren werden, über eine eigene Drosselstelle (66) mit einem gemeinsamen Sammelkanal (67, 70) kommuniziert, der nur zu dieser Gruppe von Mündungen (6S) gehört und in der Rotationsfläche (59) mündet.

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Sammelkanäle (67, 70) eine Nut (67) enthält, die in der Stirnfläche (68) eines die Rotationsfläche (59) bildenden Stützkörpers (37) ausgespart ist, der die ebene Schiefscheibe (31) trägt.

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Schiefscheibe (31) vorgesehenen Mündungen (65) von der Mitte der Schiefscheibe (31) einen größeren Abstand haben als die in den Sammelkanälen (87, 70) enthaltenen Bohrungen (70) des Stützkörpers (37).

4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der in der Schiefscheibe (31) vorgesehenen Mündungen (65) von der Anzahl der Gle^:tschuhe (30) abweicht und so bemessen ist, daß jederzeit mehr Mündungen (65) von den Gleitschuhen (30) bedeckt ist als von ihnen freigegeben sind.