DE2602556A1

DE2602556A1 - Axialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE2602556A1
Application number: DE19762602556
Authority: DE
Inventors: Donald Patterson Mcleod
Original assignee: Dowty Hydraulic Units Ltd
Current assignee: Dowty Hydraulic Units Ltd
Priority date: 1975-01-24
Filing date: 1976-01-23
Publication date: 1976-07-29
Also published as: US4037521A; GB1525411A; JPS51126503A

Description

Axialkolbenmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolbenmaschine, bei der eine G-eräuschverringerung erzielt werden soll.

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung eine Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse, in dem die Arbeitsteile der Maschine eingeschlossen und gelagert sind, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Verringerung der G-eräuschabstrahlung des Gehäuses außen an diesem eine Abdeckung aus biegsamem, gummiartigem Material angeordnet ist, durch die an zumindest einem Teil der G-ehauseaußenflache eine Luft- oder andere G-asmenge im wesentlichen dichtend eingeschlossen ist.

Vorzugsweise sind die Hauptfrequenzen der Eigenschwingungen

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der Abdeckung im Vergleich zu den normalen G-eräuschfrequenzen der Maschine niedrig.

'■ Das Gehäuse kann mit einer Flüssigkeit unter niedrigem Druck gefüllt sein, und im Spalt zwischen dem G-ehäuse und der Ab- ! deckung ist zweckmäßigerweise zumindest ein flexibler Abstandhalter angeordnet, der den Abstand zwischen der Abdeckung ! j ■-

j und dem G-ehäuse aufrechterhält.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in Form einer hydraulischen Axialkolbenpumpe in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Endansicht der Pumpe;

Fig. 2 einen Längsschnitt der Pumpe längs der Linie H-II der Fig. 1; und

Fig. 5 eine abgewandelte Abdeckung für die Pumpe gemäß Fig, 1.

Die gezeigte Axialkolbenpumpe ist im wesentlichen von der in der DT-PS 2 112 077 beschriebenen Bauart. In der Pumpe

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sind ein umlaufender Zylinderblock 1 mit Zylindern 2, die parallel zur Drehachse verlaufen, sowie ein Arbeitskolben 3 in jedem Zylinder und eine einstellbare Taumelscheibe 4 angeordnet, die an ihrer Taumelscheibenfläche 5 mit Gleitschuhen 6 zusammenwirkt, welche über Kugelgelenke 7 jeweils mit einem Arbeitskolben 3 verbunden sind. Der Zylinderblock 1 wird durch eine Arbeitswelle angetrieben, die in eine Kerbbohrung 8 im Zylinderblock 1 einführbar ist. Die gesamte Pumpe ist in einem Gehäuse 9 aus einer Aluminiumlegierung untergebracht, welches eine große Öffnung 11 aufweist, deren Abmessungen ausreichen, den Zylinderblock 1 beim Zusammenbau der Pumpe in das Gehäuse 9 einzusetzen. Der Zylinderblock 1 läuft auf einer im Gehäuse 9 ausgebildeten Steuerfläche 12, in der sich zwei Steueröffnungen befinden, von denen die eine die Hoehdrucköffnung 13 ist und die mit Zylinderöffnungen 14 beim Umlauf des Zylinderblocks 1 zusammenwirken. Der mit der Steuerfläche 12 versehene Gehäuseabschnitt enthält eine mittlere Öffnung 15 mit einer Dichtung 16 für die in die Kerbbohrung 8 des Zylinderblocks 1 einsetzbare Arbeitswelle.

Im Gehäuse 9 sind ferner-ein Servozylinder 17 und ein Servokolben 18 angeordnet, der über einen Hebel 19 mit der Taumelscheibe 4 zur Einstellung der Winkellage derselben auf einem Wellenzapfen 21 gekoppelt ist, welcher in einstückig

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am Gehäuse 9 ausgebildeten Lagerblöcken 20 abgestützt ist. Das Gehäuse 9 ist zwischen den Lagerblöeken 20 und der Steuerspiegelfläche 12 durch äußere Rippen verstärkt, um die durch die Arb'eitskolben 3 auf die Taumelscheibe 4- ausgeübten Druckkräfte aufnehmen zu können. Der Terschlußkörper 22 enthält einen Randstreifen 25 mit einem um dessen Umfang verlaufenden Plansch 26 zur Halterung der geräuschverringernden Einrichtung, die aus einer biegsamen Abdeckung 27 aus dünnem Gummi- oder Polyvinylchlorid-Material mit einer Ausnehmung 28 am Innenumfang besteht, welche über den Plansch 26 eingreift, wobei die Abdeckung 27 in der Einbaulage im wesentlichen spannungsfrei ist* Polyvinylchlorid ist ein besonders geeignetes Material für die Abdeckung, da dessen innere Reibung eine hochgradige Dämpfung bewirkt.

An einer Stelle am Umfang des Verschlußkörpers 22 ist der Plansch 26 mit einer Aussparung 29 versehen, so daß ein vom Gehäuse 9 vorstehendes Auge 31 freigehalten wird. An dieser Stelle ist der Randstreifen 25 nach innen gebogen, jedoch weiterhin einstückig am Terschlußkörper 22 angeformt» Im Bereich der Aussparung 29 ist die Abdeckung 27 mit einem einfachen Plansch 32 versehen, der mit der Außenseite des Randstreifens 25 zusammenwirkt. Im zusammengebauten Zustand •begrenzen der Yerschlußkörper 22 und die Abdeckung 27 ein vollständig eingeschlossenes Luftvolumen 33, das infolge des engen Sitzes der Abdeckung 27

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auf dem Verschlußkörper 22 hermetisch oder im wesentlichen hermetisch abgedichtet ist.

Während des Betriebs der Pumpe wird das Gehäuse 9 mit Flüssigkeit unter einem niedrigen Druck vollständig gefüllt gehalten, und zwar über einen Anschluß 34 zur Flüssigkeitszufuhr von einem Hydraulikspeicher. Die gezeigte Pumpe bildet eine starke Geräuschquelle, insbesondere wenn sie mit einem hohen Ausgangsdruck arbeitet. Es gibt viele mögliche Ursachen für diese G-eräuschbildung, der Hauptgrund ist jedoch wahrscheinlich folgender:

Der Zylinderblock 1 enthält fünf Zylinder 2, deren Gleitschuhe 7 sich an die Taumelscheibenfläche 5 anpressen. Bei der Rotation des Zylinderblocks 1 sind während bestimmter Abschnitte einer Umdrehung lediglich zwei Zylinderöffnungen 14 mit der Hochdrucköffnung 13 verbunden, während anderer Umdrehungsabschnitte stehen jedoch drei Zylinderöffnungen 14 mit der Hochdrucköffnung 13 in Verbindung. Während einer vollständigen Umdrehung des Zylinderblocks 1 tritt insgesamt ein zehnmaliger Wechsel zwischen einem Zustand,in dem zweijUnd einem Zustand,in dem drei Zylinderöffnungen 14 an die Ausgangsöffnung 13 angeschlossen sind, auf. Bei jeder Zylinderöffnung 14, die mit der Hochdrucköffnung 13 in Verbindung steht, übt der zugeordnete Gleitschuh 7 eine hohe Druckkraft auf die taumelscheibe 4 aus. Während der Rotatbn

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des Zylinderblocks 1 entsteht daher ein zehnmaliger Wechsel zwischen einem Zustand mit zwei und einem Zustand mit drei an die Taumelscheibe 4 angepreßten Gleitschuhen 7, wobei sich der Mittelpunkt des auf die Taumelscheibe 4 einwirkenden Anpreßdruckes entsprechend ändert. Infolgedessen wird die Taumelscheibe 4 mit einer oszillierenden Druckkraft beaufschlag; und in eine Oszillationsbewegung um den Wellenzapfen 21 Tersetzt, wobei die Oszillationsfrequenz gleich der Drehzahl des Zylinderblocks 1 multipliziert mit der Anzahl der Arbeitskolben 3 im Zylinderblock 1 ist. So wird beispielsweise in einer Pumpe, deren Zylinderblock fünf Zylinder aufweist und mit einer Drehzahl von 3.000 Upm umläuft, die Taumelscheibe 4 mit einer oszillierenden Druckkraft beaufschlagt, deren Frequenz 250 Hz beträgt. Die G-röße dieser Druckkraft ist rom Ausgangsdruck der Pumpe abhängig. Das G-ehäuse 9 ist mit Flüssigkeit gefüllt und die Taumelscheibe 4 liegt nahe am Verschlußkörper 22, der eine große Querschnittsfläche hat. Normalerweise wird der Flüssigkeitsdruck im G-ehäuse 9 auf einem niedrigen Wert gehalten und der Terschlußkörper 22 somit mit einer konstanten Kraft nach außen gedrückt. Dennoch werden die Vibrationen der Taumelscheibe 4 über das Gehäuse 9 und die Flüssigkeit an den Verschlußkörper 22 und somit an die Atmosphäre übertragen. Zahlreiche Oberschwingungen der Grundfrequenz von 250 jffz werden ebenfalls vom Verschlußkörper 22 abgestrahlt.

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Infolge der Lage der Abdeckung 27 über dem Verschlußkörper 22 wird das Luftvolumen 33 eingeschlossen, und die durch die Vibration des Terschlußkörpers 22 erzeugten G-eräusche müssen nunmehr das Luftvolumen 33 und die Abdeckung 27 passieren, bevor sie die Umgebung erreichen. Die physikalischen Eigenschaften der Abdeckung 27 sind so gewählt, daß sie als Membran mit einer oszillierenden Eigenfrequenz von nur sehr geringem Wert in der Größenordnung von lediglich wenigen Hertz wirkt. Diese Eigenfrequenz ist von der Elastizität und Masse der Abdeckung, der Spannung der Abdeckung in der Einbaulage, dem durch die Abdeckung eingeschlossenen Luftvolumen und der Dämpfung der Oszillationsbewegung der Abdeckung abhängige Durch die Dämpfungswirkung wird die Eigenfrequenz verringert, und wenn ein bestimmter Dämpfungsgrad überschritten wird, kann die Eigenfrequenz auf Null verringert sein, was im Sinne dieser Beschreibung unter den Begriff "niedrige Frequenz" fällt. Die Dämpfungswirkung' kann durch die Viskosität Oder eine andere innere Reibung des Abdeckungsmaterials erreicht werden. Die Vibration des Luftvolumens 33 in der G-rößenordnung von 250 Hz kann daher keine merkliche Vibration der Abdeckung 27 bewirken, und somit wird das vom Verschlußkörper 22 nach außen übertragene Geräusch hinsichtlich des Geräuschpegels beträchtlich verringert.

In der Einbaulage sollte die Abdeckung 27 ohne merkliche

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Spannung sein, da eine derartige Spannung in Richtung einer Erhöhung der Eigenschwingungsfrequenz der Abdeckung wirkt. Erforderlichenfalls kann jedoch eine geringe Spannung verbleiben, um eine feste Halterung der Abdeckung in der Einbaulage sicherzustellen.

TJm eine merkliche G-eräuschabstrahlung zu verhindern, sollte die Abdeckung eine ausreichende Wandstärke haben, für deren Minimalwert etwa 1,25 mm ermittelt wurden. Eür die maximale Wandstärke gibt es keinen echten Grenzwert, jedoch läßt sich in der Praxis durch eine große Wandstärke von beispielsweise 25 mm keine merklich größere Schalldämmung als durch eine Wandstärke von etwa 2,5 mm erreichen.

Die Größe der zwischen dem Verschlußkörper 22 und der' Abdeckung 27 eingeschlossenen Luftmenge ist nicht ausschlaggebend, jedoch ist es wichtig, daß innerhalb des vom Randstreifen 25 eingeschlossenen llächenbereichs kein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Verschlußkörper 22 und der Abdeckung 27 vorhanden ist. Vorzugsweise sollte der Abstand zwischen dem Verschlußkörper 22 und der Abdeckung 27 nicht kleiner als etwa 2,5 mm sein, und-aus Gründen' einer kompakten Bauweise wird die maximale Breite des eingeschlossenen Luftraums nicht mehr als etwa 25 mm betragen»·

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Pig. 3 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel. Die !

dort gezeigte Axialkolbenpumpe ist-im wesentlichen von . j

identischer Bauweise wie die Axialkolbenpumpe gemäß den

Pign_o 1 und 2, mit der Ausnahme, daß der- abnehmbare Ver- !

schlußkörper 22 keinen Randstreifen 25 und Flansch 26 ent- \

hält. Die Abdeckung 27 gemäß Pig. 3 ist ein Gußteil, das

im wesentlichen über das gesamte Gehäuse 9 paßt, wobei' der j

die Basis der Abdeckung 27 bildende Abschnitt 35 die normalerweise mit einer Befestigungsplatte verschraubte Grund-

platte des Gehäuses 9 engsitzend umgreift und die Arbeitswelle durch die Befestigungsplatte und die Bohrung 15 im
Steuerspiegel 12 in den Zylinderblock verläuft. Zwischen : der Abdeckung 27 und dem Gehäuse 9 können ein oder mehrere , flexible Abstandhalter 36 angeordnet sein, die den Luft- ;

I spalt zwischen der Abdeckung 27 und dem Gehäuse 9 ohne ₍

I übertragung von Vibrationen vom Gehäuse zur Abdeckung auf- ι

recht erhalten. Die Abstandhalter 36 können aus Schaum- . gummi oder einem ähnlichen geschäumten Material bestehen. |

i Wie bereits anhand der Pign. 1 und 2 erläutert wurde, ist !

das Gehäuse 9 Vibrationen aasgesetzt, die die Grundfrequenz
und die harmonischen Oberschwingungen des Produktes der
Drehzahl und der Anzahl der Arbeitskolben im Zylinderblock
darstellen. Derartige Vibrationen führen in erster Linie
zu einer Geräuschabstrahlung von dem der Taumelscheibe 4

- 10 -

,/nooi

- ίο -

"benachbarten G-ehäuseende, d„h. rom "Verschlußkörper 22, "bewirken jedoch auch eine G-eräuschabstrahlung von den übrigen G-ehäuseabschnitt en, allerdings in geringerem Maße. Die vollständigere Abdeckung 27 gemäß Pig. 3 bewirkt eine stärkere Verringerung der G-eräuschabstrahlung vom G-ehäuse. Die anhand der IPign. 1 und 3 erwähnten G-esichtspunkte hinsichtlich der Wandstärke der Abdeckung und der Breite des Luftspalts gelten in gleicher Weise auch für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3.

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Claims

Patentansprüche

/>—\ ι

( ΐ. {Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse, in dem die Arbeits- j teile der Maschine eingeschlossen und gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Geräuschabstrahlung des Gehäuses (9) außen an diesem eine Abdeckung (27, 35) aus biegsamem Material angeordnet ist, durch die an zumindest einem Teil der Gehäuseaußenfläche eine Luft- oder andere Gasmömge (33) im wesentlichen dichtend eingeschlossen ist_o
2. Axialkorb enmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfrequenzen der Eigenschwingungen der Abdeckung (27, 35) im Vergleich zur normalen Geräuschfrequenz der Maschine niedrig sind.

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3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-? kennzeichnet, daß das Gehäuse (9) mit einer Flüssigkeit unter niedrigem Druck 'gefüllt ist.
4. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen dem Gehäuse (9) und der Abdeckung (27» 35) durch zumindest einen flexiblen Abstandhalter (36) aus Schaumgummi oder dgl. aufrechterhalten wird.
5. Axialkolbenmaschine nach einem der Torhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsteile der Maschine einen am Gehäuse"(9) befestigten Steuerspiegel (12), einen auf dem Steuerspiegel gelagerten, umlaufenden Zylinderblock (1), in den Zylindern (2) des Zj^iinderblocks angeordnete Arbeitskolben (3) "und eine mit dem Gehäuse (9) verbundene und mit den Arbeitskolben (3) zusammenwirkende Taumelscheibe (4) aufweisen und die Druckkraft der Arbeitskolben (3) über einen hochfesten Gehäuseabschnitt zwischen dem Steuerspiegel (12) und der Taumelscheibenlagerung (21) übertragen wird.
6. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Zylinderblock(1) gekoppelte Arbeitswelle eine Bohrung in dem Steuerspiegel (12) durchgreift und die Abdeckung (27) neben einem der Taumelscheibe (4)

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. benachbarten Gehäuseteil (22) angeordnet ist.
7. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil ein vom Gehäuse (9) abnehmbarer Verschlußkörper (22) ist, der eine GehäuseÖffnung (11) verschließt, die zum Einsetzen des Zylinderblocks (1) und der Taumelscheibe (4) in die Betriebslage im Gehäuse (9) ausreichend große Abmessungen aufweist.
8. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der abnehmbare Verschlußkörper (22) außen mit einem Randstreifen (25) und einem Flansch (26) versehen ist, durch den die biegsame Abdeckung (27) am Verschlußkörper mit Abstand zu diesem und unter im wesentlichen dichtendem Einschluß einer Luftmenge (33) zwischen Abdeckung (27) und Verschlußkörper (22) befestigbar ist.
9. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Abdeckung (27) ein Gußteil ist und eine innere, über den Randstreifen (25) des Verschlußkörpers (22) eingreifende Umfangsnut (28) aufweist.
10. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (22) durch einen Spanndraht (24) gesichert ist, der in mit-

-H-

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einander zusammenwirkende, tun die GehäuseÖffnung (11) und den Yerschlußkörper (22) verlaufende Nuten eingelegt ist.
11. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (27, 35) ein Gußteil aus Polyvinylchlorid ist.

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