DE2740821C3

DE2740821C3 - Bearing of the drive shaft of a bent axis axial piston machine

Info

Publication number: DE2740821C3
Application number: DE19772740821
Authority: DE
Inventors: Fritz Ing.(Grad.) 7910 Neu-Ulm Stumpmeier
Original assignee: Hermann Hemscheidt Maschinenfabrik & Co 5600 Wuppertal GmbH
Current assignee: Hermann Hemscheidt Maschinenfabrik & Co 5600 Wuppertal GmbH
Priority date: 1977-09-10
Filing date: 1977-09-10
Publication date: 1980-02-21
Also published as: DE2740821B2; DE2740821A1

Description

Die Erfindung betrifft die Lagerung der Triebwelle einer Schrägachsen- (Schwenk- oder Sihrägtrommel) Axialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) für Druckflüssigkeiten in einem kolbenseitig und einem antriebsseitig angeordneten Radiaxlager, deren Kegelwinkel gleichgerichtet auf die Kolben weisen und deren feststehende Außenringe in einem Lagergehäuse gelagert sind, wobei zum Ausgleich der wirksamen Axialkomponente der Kolbenkräfte durch Maschinendruckflüssigkeit beaufschlagte, auf den Außenring eines der Radiaxlager wirkende Gegendruckkolben vorgesehen sind.The invention relates to the mounting of the drive shaft of a bent axis (swivel or Sihrägtrommel) Axial piston machine (pump or motor) for hydraulic fluids, one on the piston side and one on the drive side arranged radial bearings whose cone angles point in the same direction to the pistons and their fixed outer rings are stored in a bearing housing, to compensate for the effective Axial component of the piston forces acted upon by machine hydraulic fluid on the outer ring of a the radial bearing acting counter-pressure pistons are provided.

Es ist bekannt, die Triebwelle einer Schrägachsen-Axialkolbenmaschine kolbenseitig über schrägbelastbare Radiaxlager, das heißt über Kegelrollen oder Schrägkugellager abzustützen, die die von den Kolben ausgehenden Kraftkomponenten sowohl in radialer als auch in axialer Richtung aufnehmen. Antriebsseitig ist die Triebwelle in einem zweiten Wälzlager gelagert, das als Axiallager ausgebildet sein kann. Bei der sog. Null-Anordnung werden kolbenseitig und antriebsseitig Radiaxlager verwendet, die durch eine Distanzhülse gegeneinander abgestützt in der Weise eingebaut werden, daß ihre Kegelwinkel auseinandergerichtet auf den Kolben und auf den Antrieb zeigen (DE-OS 53 630).It is known, the drive shaft of a bent axis axial piston machine on the piston side via radial bearings that can be loaded at an angle, i.e. via tapered rollers or Support angular contact ball bearings that the force components emanating from the piston both in radial as also record in the axial direction. On the drive side, the drive shaft is mounted in a second roller bearing, which can be designed as a thrust bearing. In the so-called zero arrangement, the piston side and the drive side Radiax bearings used, which are supported by a spacer sleeve against each other in the way installed be that their cone angles point apart on the piston and on the drive (DE-OS 53 630).

Das koibenseitige Lager wird jedoch weit stärker als das antriebsseitige Lager von den Kolbenkräften belastet und unterliegt daher entsprechendem Verschleiß. Um das koibenseitige Lager von den axialen Komponenten der Kolbenkräfte zu entlasten und auf zwei parallel arbeitende Axiallager zu verteilen, wird nach einem ebenfalls bekannten Vorschlag (DE-OS 21 12 822) die Triebwelle zwischen einem kolbenseitigen und einem antriebsseiiigen Radiallager in einer Tandemanordnung von zwei hintereinander liegenden, gleichgerichteten Lagern gelagert Zur Übertragung der Axialkräfte auf das Lagergehäuse ist die Triebwelle jeweils mit der Triebscheibe und mit einem Absatz auf der Welle an den Innenringen der beiden, mit unterschiedlichen Durchmessern versehenen Tandem-Axiallager abgestützt Zur Verteilung der Axialkräfte auf beide Lager ist der feststehende Außenring des antriebsseitigen Axiallagers über den Außenring des antriebsseitigen Radiallagers am Gehäuse abgestützt während der einen größeren Durchmesser aufweisende Außenring des kolbenseitigen Axiallagers an einem mit Maschinendruckflüssigkeit beaufschlagten Gegendruckkolben anliegt.
Diese Triebwellenlagerung ist von ihrer Konstruktion her sehr aufwendig, weil zur Abstützung von Lager und Gegendruckkolben Abstufungen auf der Triebwelle und in der Gehäuseinnenwandung vorgesehen sind, die wegen der notwendigen Passungen einen hohen Fertigungsaufwand erfordern. Nachteilig ist auch, daß die Abdichtungen des zwischen den Lagern angeordneten Gegendruckkolbens schlecht zugänglich sind.However, the piston-side bearing is much more heavily loaded by the piston forces than the drive-side bearing and is therefore subject to corresponding wear. In order to relieve the piston-side bearing from the axial components of the piston forces and to distribute it to two thrust bearings operating in parallel, the drive shaft between a piston-side and a drive-side radial bearing in a tandem arrangement of two is according to a known proposal (DE-OS 21 12 822) lying, aligned bearings Outer ring of the drive-side axial bearing supported on the housing via the outer ring of the drive-side radial bearing, while the larger-diameter outer ring of the piston-side axial bearing rests against a counter-pressure piston acted upon by machine hydraulic fluid.
This drive shaft bearing is very complex in terms of its construction, because gradations are provided on the drive shaft and in the inner wall of the housing to support the bearing and counterpressure piston, which require a high level of manufacturing effort because of the necessary fits. It is also disadvantageous that the seals of the counter-pressure piston arranged between the bearings are difficult to access.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine räumliche Anordnung für eine Triebwellenlagerung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der der Herstellungsaufwand vermindert und die Zugänglichkeit der Gegendruckkolben erleichtert werden kann.It is therefore the object of the invention to provide a spatial arrangement for a drive shaft bearing To create the type mentioned at the beginning, with which the manufacturing costs and the accessibility are reduced the counter pressure piston can be lightened.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Mitteln gelöst Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung und eine alternative Ausführungsform sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved with the means specified in the characterizing part of the main claim advantageous embodiment of the invention and an alternative embodiment are the subject of Subclaims.

Bei der Erfindung werden Gegendruckkräfte zum Ausgleich der wirksamen Axialkomponente der Kolbenkräfte auf den feststehenden Außenring des antriebsseitigen Lagers ausgeübt und über eine Distanzbüchse auf den Innenring des kolbenseitigen Lagers übertragen.In the invention, counter-pressure forces are used to compensate for the effective axial components of the piston forces exerted on the fixed outer ring of the drive-side bearing and via a Transfer the spacer sleeve to the inner ring of the piston-side bearing.

Aus dieser Anordnung ergibt sich ein sehr zweckmäßiger, konstruktiver Aufbau für eine mit geringem Aufwand herstellbare Triebwellenlagerung, bei der die Triebwelle und die Gehäuseinnenwandung über die gesamte Lagerungslänge stufenlos zylindrisch ausgebildet sind.This arrangement results in a very useful, constructive structure for one with little Effort manufacturable drive shaft bearing, in which the drive shaft and the housing inner wall over the entire storage length are continuously cylindrical.

Der Andruck kann über einen Ringkolben oder — wie bereits aus der DE-AS 19 39 084 bekannt - über konzentrisch zur Drehachse angeordnete Einzelkolben erfolgen. Bei dieser vorbekannten Triebwellenlagerung gleiten jedoch die Entlastungskolben auf einem umlaufenden Teil der Triebwelle, wodurch sich beim Durchlauf von Nieder-Viskose-Medien, wie Wasser oder HSA-Flüssigkeiten (95-97% Wasser, 5-3% Schmiermittelzusatz) und bei hohen Drücken insbesondere Abdichtungsschwierigkeiten ergeben, die den volumetrischen Wirkungsgrad der Axialkolbenmaschine verschlechtern.The pressure can be applied via an annular piston or - as already known from DE-AS 19 39 084 - via Individual pistons arranged concentrically to the axis of rotation are carried out. With this previously known drive shaft bearing However, the relief piston slide on a rotating part of the drive shaft, which causes the Flow of low viscose media such as water or HSA liquids (95-97% water, 5-3% Lubricant additive) and at high pressures in particular result in sealing difficulties that the worsen the volumetric efficiency of the axial piston machine.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung derAccording to a further embodiment of the

Erfindung kann der Andruck auch durch direkte Einwirkung des Maschinendruckmediums auf den feststehenden Außenring des antriebsseitigen Lagers aufgebracht werden. Wesentlich ist, daß der Andruck stets von einer gut zugänglichen Stelle im Gehäusedekkel ausgeübt wird.Invention, the pressure can also be achieved by the direct action of the machine pressure medium on the fixed outer ring of the drive-side bearing are applied. It is essential that the pressure is always exercised from an easily accessible place in the housing cover.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in derIn the following the invention is based on the in the

Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigenDrawing illustrated embodiments explained. Show it

F i g. 1 und F i g. 2 einen Quer- und einen Längsschnitt durch die Triebwellenlagerung einer Schrägachsen-Axialkolbenmaschine mit antriebsseiüg angeordneten Gegendruckkolgen,F i g. 1 and F i g. 2 shows a cross section and a longitudinal section through the drive shaft bearing of a bent axis axial piston machine with counter-pressure piston arranged in the drive,

Fig.3 einen Längsschnitt von einer alternativen Ausführung der Triebwellenlagerung,Figure 3 is a longitudinal section of an alternative Execution of the drive shaft bearings,

Fig.4 einen Ausschnitt von Fig.3 in vergröß?rtem Maßstab,FIG. 4 shows an enlarged detail from FIG Scale,

F i g. 5 und 6 einen Quer- und einen Längsschnitt von einer weiteren alternativen Ausführung der Triebwellenlagerung. F i g. 5 and 6 a transverse and a longitudinal section of a further alternative embodiment of the drive shaft bearing.

Die Schrägachsen-Axialkolbenmsiischine wird bei einer Verwendung als Pumpe über eine in einem Lagergehäuse 1 gelagerte Triebwelle 2 durch einen nicht dargestellten Antrieb angetrieben. Die Triebweile 2 geht in eine Triebscheibe 3 über, die das Lager für eine auf einem Mittelzapfen 4 gelagerte Schwenk- oder Schrägtrommel 5 und die Kolbenstange 6 biJdet, deren Kolben 7 in Zylinderbohrungen 8 der Trommel 5 geführt sind. Aufgrund der Trommelneigung α gegen die Drehachse der Triebwelle 2 werden die unter Druck stehenden Kolben 7 bei jeder Umdrehung der Triebwelle 2 einmal auf- und abbewegtThe bent-axis axial piston mixer is at a use as a pump via a drive shaft 2 mounted in a bearing housing 1 by a drive not shown driven. The drive shaft 2 goes into a drive pulley 3, which is the camp for a pivoting or inclined drum 5 mounted on a central journal 4 and the piston rod 6 biJdet, whose Pistons 7 are guided in cylinder bores 8 of drum 5. Due to the drum inclination α against the axis of rotation of the drive shaft 2 is the pressurized piston 7 with each revolution of the Drive shaft 2 moved up and down once

Die Triebwelle 2 ist in dem Lagergehäuse 1 kolbenseitig und antriebsseitig in je einem Radiaxlager 9 und iO gelagert, die wahlweise als Kegelrollenlager oder als Schrägkugellager ausgebildet sein können. Die Kegelwinkel β der Lager 9 und 10 weisen gleichgerichtet in Richtung auf die Kolben und liegen mit den Spitzen auf der Drehachse der Triebwelle 2. Beide Lager 9 und 10 sind mit ihren auf der Triebwelle 2 umlaufenden Innenringen 11 durch eine Distanzbüchse 12 gegeneinander abgestützt Die Außenringe 13 der Lager 9 und 10 sind feststehend in dem Lagergehäuse 1 gelagert Zum Antrieb hin ist das Lagergehäuse 1 durch einen Gehäusedeckel 14 verschlossen.The drive shaft 2 is mounted in the bearing housing 1 on the piston side and on the drive side in a radial bearing 9 and OK, which can optionally be designed as tapered roller bearings or as angular contact ball bearings. The cone angles β of the bearings 9 and 10 point in the same direction towards the pistons and their tips lie on the axis of rotation of the drive shaft 2. Both bearings 9 and 10 are supported against one another with their inner rings 11 rotating on the drive shaft 2 by a spacer sleeve 12. The outer rings 13 of the bearings 9 and 10 are fixedly mounted in the bearing housing 1. The bearing housing 1 is closed by a housing cover 14 towards the drive.

Die von den schräg geführten Kolben 7 ausgehenden Reaktionskräfte belasten das kolbenseitige Radiaxlager 9 sowohl mit einer axial als auch mit einer radial gerichteten Kraftkomponente. LIm das kolbenseitige Radiaxlager 9 von der axial gerichteten Komponente teilweise zu entlasten, wird auf den feststehenden Außenring 13 des antriebsseitigen Radiaxlagers 10 eine Gegenkraft ausgeübt und über den Innenring 11 sowie die Distanzbüchse 12 auf das kolbenseitige Radiaxlager 9 übertragen.The reaction forces emanating from the obliquely guided pistons 7 load the radial axial bearing on the piston 9 with both an axially and a radially directed force component. LIm the piston-side Radiaxlager 9 to partially relieve the axially directed component, is on the stationary Outer ring 13 of the drive-side radial bearing 10 exerted a counterforce and via the inner ring 11 as well Transfer the spacer sleeve 12 to the radial bearing 9 on the piston side.

Dies geschieht bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel durch konzentrisch zur Drehachse der Triebwelle 2 in dem antriebsseitigen GehäusedeckelThis happens in the case of the one shown in FIGS. 1 and 2 Embodiment by concentric to the axis of rotation of the drive shaft 2 in the drive-side housing cover

ίο 14 gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete, druckbeaufschlagbare Gegendruckkolben 15, die unter der Wirkung der Gegenkraft auf dem feststehenden Außenring 13 des antriebsseitigen Radiaxlagers 10 liegen. Das Druckmedium wird über einen Zuleitungskanal 16 von der Hochdruck- bzw. Pumpenseite zugeleitetίο 14 evenly distributed over the circumference, pressurizable counter-pressure piston 15, which under the action of the counterforce on the stationary Outer ring 13 of the radial bearing 10 on the drive side lie. The pressure medium is supplied via a feed channel 16 supplied from the high pressure or pump side

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 4 ist zwischen dem Außenring 13 des antriebsseitigen Radiaxlagers 10 und dem Gehäusedeckel 14 ein Ringkanal 17 vorgesehen, in den der Zuleitungskanal 16 von der Hochdruckseite einmündet, so daß die von dem Druckmedium erzeugte Gegenkraft unmittelbar auf den Außenring 13 des antriebsseitigen Radiaxlagers 10 ausgeübt wird. Die von dem Druckmedium beaufschlagte Fläche wird durch Dichtungsringe 18 im Gehäusedekkel 14 begrenzt Weitere Dichtungen 19 sind an der Innenwandung des Lagergehäuses 1 vorgesehen. Diese raumsparende Ausbildung der Gegendruckvorrichtung erfordert keine Veränderung der baulichen Abmessungen herkömmlicher Schrägachsen-Axialkolbenmaschine und kann folglich ohne großen Aufwand bei bestehenden Baureihen zur Anwendung gelangen.In the embodiment according to FIG. 3 and 4 is between the outer ring 13 of the drive-side Radiax bearing 10 and the housing cover 14, an annular channel 17 is provided, into which the supply channel 16 opens from the high pressure side, so that the counterforce generated by the pressure medium directly on the Outer ring 13 of the drive-side radial bearing 10 is exercised. The acted upon by the pressure medium Area is limited by sealing rings 18 in the housing cover 14. Further seals 19 are on the Inner wall of the bearing housing 1 is provided. This space-saving design of the counter-pressure device does not require any change in the structural dimensions of conventional bent-axis axial piston machines and can therefore be used with existing series without great effort.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 und 6 wird die Gegenkraft durch einen druckbeaufschlagbaren Ringkolben 20 aufgebracht, der in dem Gehäusedeckel 14 unmittelbar über dem Außenring 13 des antriebsseitigen Radiaxlagers 10 angeordnet ist Der Ringkolben 20 ist winkelförmig ausgebildet und liegt mit dem flachen Schenkel 21 an dem Außenring 13 des antriebsseitigen Radiaxlagers 10 an und ist mit dem steilen Schenkel 22 am Lagergehäuse 1 geführt und beidseitig abgedichtetIn the embodiment according to FIG. 5 and 6, the counterforce is pressurized Annular piston 20 applied, which is in the housing cover 14 directly above the outer ring 13 of the drive-side Radialxlagers 10 is arranged The annular piston 20 is angular and lies with the flat Leg 21 on the outer ring 13 of the radial bearing 10 on the drive side and is connected to the steep leg 22 guided on the bearing housing 1 and sealed on both sides

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Bearing of the drive shaft of a bent axis (swivel or saw drum) Axial piston machine (pump or motor) for hydraulic fluids in one radial bearing on the piston side and one on the drive side, the cone angle of which is rectified point to the pistons and their fixed outer rings are mounted in a bearing housing, to compensate for the effective Axial component of the piston forces acted upon by machine hydraulic fluid on the outer ring one of the radial bearings acting counter-pressure pistons are provided, characterized in that that the counter-pressure piston (15, 20) against the outer ring (13) of the drive-side Radiax bearing (10) and that the inner ring

(11) of the piston-side radial bearing (9) through a spacer sleeve pulled onto the drive shaft (2)

(12) on the inner ring (11) of the radial bearing on the drive side (10) is supported

2. Storage of the drive shaft of a bent axis axial piston machine according to claim 1, characterized characterized in that the counter-pressure piston (15, 20) in one of the bearing housing (1) on the drive side externally closing lid (14) are arranged.

3. Storage of the drive shaft of a bent axis axial piston machine according to claim 1, characterized characterized in that for pressurizing the outer ring (13) of the radial bearing on the drive side (10) between this and the cover (14) of the bearing housing (1) an annular channel sealed on all cables (17) is provided.