DE2947553A1

DE2947553A1 - Lagerung der triebwelle einer axialkolbenmaschine in schraegachsenbauweise

Info

Publication number: DE2947553A1
Application number: DE19792947553
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Manfred 7910 Neu-Ulm Lotter
Original assignee: Hydromatik GmbH
Current assignee: Hydromatik GmbH
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1979-11-26
Publication date: 1981-05-27
Also published as: DE2947553C2; US4382399A

Description

Firma HYDROMATIC GMBH,
Liststraße 3, 79oo Ulm/Donau

Lagerung der Triebwelle einer Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung der Triebwelle einer Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise (Schwenk- oder Schrägtrommel) für Druckflüssigkeiten, bestehend aus je mindestens einem kolbenseitig und antriebsseitig angeordneten, axial belastbaren Lager mit feststehenden, in einem Lagergehäuse angeordneten Außenringen und gleicher zur Kolbenseite liegender Lastaufnahmerichtung, bei denen zumindest der Außenring eines der Lager an Lagergehäuse axial abgestützt ist und zumindest einer der Innenringe der Lager kolbenseitig an der Triebwelle abgestützt ist, und wobei zum Ausgleich der wirksamen Axialkomponente der Kolbenkräfte zwischen den Lagern zumindest eine mit Druckflüssigkeit von der Druckseite der Maschine beaufschlagte Druckzylindereinheit mit einem Gegendruckkolben vorgesehen ist.

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Die Triebwellenlagerung von Schrägachsen-Axialkolbenmaschinen hat vorwiegend axiale Kräfte zu übertragen. Dabei ist man üblicherweise bestrebt, diese Kräfte auf mehrere parallel arbeitende Lager aufzuteilen, wobei jedoch eine gleichmäßige Lastverteilung eine außerordentlich genaue Abstimmung erfordert bzw» für den gesamten Belastungsbereich unter Berücksichtigung der sich ändernden Drehzahl und Druckbelastung der Maschine auch theoretisch nicht genau möglich ist. Die ungleichmäßige Belastung der Wälzlager ist das wesentliche Kriterium für deren hohen Verschleiß.

Bekanntgewordene hydraulisch abgestützte Axialgleitlager sind für hohe Drehzahlen nicht geeignet, da sie empfindlich gegen Fremdkörper und Temperaturschwankungen sind und einen dauernden Leckölverlust verursachen, der den Wirkungsgrad der Maschine vermindert. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bekannt (DE-AS 1 210 681). nur einen Teil der auftretenden Axialkräfte über Wälzkörper auf eine gehäusefest angeordnete Laufbahn spielfrei zu übertragen, während der Rest der Axialkräfte über radial oder axial versetzt und nachgiebig angeordnete Wälzkörperlaufbahnen hydraulisch und vom Arbeitsdruck der Betriebsflüssigkeit abhängig übertragen wird.

Bei der aus der DE-OS 21 12 822 bekanntgewordenen Lagerung der eingangs genannten Art sind die beiden axial belastbaren Lager als Radiaxlager ausgebildet, um das höherbelastete kolbenseitige Radiaxlager von den axialen Komponenten der Kolbenkräfte zu entlasten und auf das parallel arbeitende antriebsseitige Radiaxlager zu verteilen, zur übertragung der Axialkräfte auf das Lagergehäuse die Triebwelle jeweils mit der Triebscheibe und mit einem Absatz auf der Welle

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an den Innenringen der beiden, mit unterschiedlichen Durchmessern versehenen Radiaxlagern abgestützt. Zur Verteilung der Axialkräfte auf beide Lager ist der feststehende Außenring des antriebsseitigen Axiallagers indirekt am Gehäuse abgestützt, während der einen größeren Durchmesser aufweisende Außenring des kolbenseitigen Axiallagers an einem mit Maschinendruckflüssigkeit beaufschlagten Gegendruckkolben anliegt.

Diese Triebwellenlagerung ist konstruktiv aufwendig, da sie wegen der Abstufungen der Triebwelle und in der Gehäuseinnenwandung genaue Passungen und damit einen hohen Fertigungsaufwand erfordert. Wesentlicher Nachteil ist aber, daßyaie Versorgung des Gegendruckkolbens mit Maschinendruckflüssigkeit ein hochdruckfestes Lagergehäuse erforderlich ist, durch welches üblicherweise mittels eines Kanales die druckseitige Maschinendruckflüssigkeit zugeführt wird.

Den gleichen Nachteil bezüglich des erforderlichen hochdruckfesten Lagergehäuses hat die aus der DE-AS 27 4o 821 bekanntgewordene Lagerung prinzipiell gleicher Art. Dort liegen Gegendruckkolben gegen den Außenring des antriebsseitigen Radiax-Lagers an. Der Innenring des kolbenseitigen Radiax-Lagers ist durch eine auf die Triebwelle aufgezogene Distanzbüchse am Innenring des antriebsseitigen Radiax-Lagers abgestützt. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist, daß vor dem antriebsseitigen Radiax-Lager noch ein genügend großer Bauraum für den bzw. die Gegendruckkolben benötigt wird. Da bei kombinierten Radiax-Lagern zur Verringerung der Radialkräfte ein möglichst großer Lagerabstand anzustreben ist, kann unter Berücksichtigung der Lagerlänge insgesamt der Einbauraum bei dieser bekannten Lösung nicht optimal genutzt werden. Auch muß die Versorgung mit

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Maschinendruckflüssigkeit über einen großen Weg erfolgen, nämlich von einen bis zum anderen Ende der gesamten Axialkolbenmaschine .

Der Erfindung liegt die Ausgabe zugrunde, für eine Triebwellenlagerung der eingangs genannten Art eine räumliche Anordnung zu schaffen, durch welche die Lagerlänge entsprechend dem Bauraum für den optimalen Lagerabstand der einzelnen Lager nicht durch die Druckzylindereinheit vergrößert wird und eine Versorgung der Druckzylindereinheit auf einfache Weise ohne Notwendigkeit eines hochdruckfesten Lagergehäuses möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Lagerung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen., daß die Druckzylindereinheit zwischen den Innenringen der

Lager angeordnet ist, wobei der Gegendruckkolben an einem der Innenringe und ein Zylinderteil der Druckzylindereinheit an dem anderen Innenring anliegt, und daß die Versorgung des Druckraumes der Druckzylindereinheit mit Druckflüssigkeit durch einen Kanal innerhalb der Triebwelle erfolgt.

Diese Maßnahmen lösen die gestellte Aufgabe unter Beseitigung der genannten Nachteile. Es hat sich als außerordentlich günstig für den Lastausgleich zwischen den beiden Lagern erwiesen, die Entlastung des höherbelasteten kolbenseitigen Lagers unmittelbar an dessen Innenring vorzunehmen. Damit ist es bei einer Axialkolbenmaschine mit einer durch einen druckbeaufschlagten oder drucklosen Mittelzapfen gelagerten Trommel in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung möglich, den Kanal zur Druckflüssigkeits-

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Versorgung in der Triebwelle mit einem Kanal im Mittelzapfen zu verbinden, der seinerseits über den Steuerspiegel der Maschine mit der Druckseite der Maschine verbunden ist. Es ergibt sich eine konstruktiv einfache Lösung für die Zufuhr der Druckflüssigkeit zur Gegendruck-Zylindereinheit. Ein hochdruckfestes Lagergehäuse ist nicht mehr erforderlich und der Weg für die Druckflüssigkeitszufuhr ist der kürzeste innerhalb der Maschine zu verwirklichende Weg.

Die zusätzlich erforderliche mechanische Abstimmung der Lagerung zur Gewährleistung eines einwandfreien Laufes im drucklosen Zustand der Maschine ist in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung möglich, wenn die Außenringe der

Lager über einen Distanzring aneinander abgestützt sind und nur der Außenring des antriebsseitigen Lagers am Lagergehäuse abgestützt ist. Wenn sich im drucklosen Zustand der Maschine der Gegendruckkolben unmittelbar an dem Zylinderteil abstützt, das heißt der Druckraum der Druckzylindereinheit das Volumen Null hat, kann durch Abstimmung des Distanzringes zwischen den Außenringen der beiden Lager das geeignete Spiel zwischen den beiden

Lagern justiert werden. Dieser Vorgang wird in weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung dadurch erleichtert, daß das antriebsseitige Lager ein Lager mit demontierbarem Außenring ist.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Gegendruck-Zylindereinheit ist in Anspruch 5 gekennzeichnet. Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben, die in ihrer einzigen Figur schematisch im Schnitt eine Axial-

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kolbenmaschine in Schrägachsenbauv/ei se mit erfindungsgemäßer Lagerung zeigt.

Die schematisch dargestellte Schrägachsen-Axialkolbenmaschine besteht aus einer über eine nicht dargestellten Antrieb drehangetriebenen Triebwelle (1) mit Triebscheibe (2), welche über die Kolbenstangen (3) und Kolben (4) die Zylindertrommel (5) antreibt, welche in einem starren oder schwenkbaren Gehäuse (6) angeordnet ist. Auf der von der Triebscheibe (2) abgewandten Seite läuft die Zylindertrommel (5) auf einem Steuerspiegelkörper (7) durch welchen die Zylinderräume (8) je nach Drehstellung der Zylindertrommel (5) mit den druck- bzw. saugseitigen (Pumpe) oder zu- bzw. ablaufseitigen (Motor) Druckflüssigkeitskanälen (9, 1o) verbindet.

Die Triebwelle (1) ist in einem Lagergehäuse (11) über zwei in einem axialen Abstand angeordnete Lager (12 und 13) abgestützt, wobei sowohl das antriebsseitige Lager (12) als auch das kolbenseitige Lager (13) als Radiax-Lager ausgebildet ist mit gleichgerichteten, zur Kolbenseite v/eisenden Kegelwinkeln. Die Lager (12 und 13) könnten auch je nach speziellem Bedarf als Lagerkombinationen aus Axial- und/oder Radiallager ausgebildet sein. Für die Erfindung ist allein wesentlich, daß beide Lager (12 und 13) axial belastbare Lagereinheiten sind mit gleicher zu den Kolben gewandten Lastaufnahmerichtung.

Das Lager (12) umfaßt einen Außenring (14) und einen Innenring (15). Das Lager (13) umfaßt einen Außenring (16) und einen Innenring (17), v/elcher kolbenseitig unmittelbar an der Triebscheibe (2) abgestützt ist. Die Außenringe (14, 16) sind feststehend im Lagergehäuse (11) angeordnet und über

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einen Distanzring (18) axial aneinander abgestützt. Zwischen den auf der Triebwelle (1) angeordneten Innenringen (15 und 17) ist eine Druckzylindereinheit (19) angeordnet, bestehend aus einem dichtend auf der Triebwelle (1) angeordneten Gegendruckkolben (2o) und einem ebenfalls dichtend auf der Welle (1) angeordneten Zylinderteil (21). Bei der gezeigten Ausführungsform liegt der Gegendruckkolben (2o) am Innenring (15) und der Zylinderteil (21) am Innenring (17) an. Der Gegendruckkolben (2o) hat unterschiedliche Innendurchmesser, wobei der Gegendruckkolben (2o) das Zylinderteil (21) in seinem Bereich mit größerem Innendurchmesser aufnimmt und zwischen Kolben (2o) und Zylinderteil (21) ein Druckraum (22) gebildet ist.

Der Druckraum (22) der Druckzylindereinheit (19) steht über einen zentralen Kanal (23) und einen Querkanal (24) in der Triebwelle (1) mit der Druckseite der Maschine in Verbindung, so daß der Druckraum (22) mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist. Bei der gezeigten Ausführungsform der Axialkolbenmaschine ist die Zylindertrommel (5) über einen Mittelzapfen (25) gelagert und mittels der Feder (26) an der Triebscheibe (2) abgestützt. Innerhalb des Mittelzapfens (25) ist ein Kanal (27) angeordnet, welcher einerseits mit dem Kanal (23) in der Triebwelle (1) in Verbindung steht und andererseits durch den Steuerspiegelkörper (7) hindurch und über einen T-Kanal (28) mit eingebauten Rückschlagventilen (29) jeweils mit dem druckführenden Kanal (9 oder 1o) der Betriebsflüssigkeit der Axialkolbenmaschine in Verbindung steht. Zur Abdichtung gegenüber dem Steuerspiegelkörper (7) und dem Gehäusedeckel (3o) ist ein axial abdichtender Kolbenschuh (31) vorgesehen.

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Die Mittel (32) zur antriebsseitigen axialen Festlegung des Außenringes (14) des Lagers (12) sind nicht näher beschrieben und können von üblicher Art sein. Es ist lediglich wesentlich, den Außenring (14) demontierbar auszubilden, so daß bei demontiertem Außenring (14) über die Wälzkörper des Lagers (12) der Distanzring (18) eingebaut werden kann. Dadurch wird die axiale Abstimmung der Lager (12 und 13) erleichtert um einen einwandfreien Lauf auch im drucklosen Zustand zu gewährleisten. Die für die Abstimmung erforderliche Wahl der Länge des Distanzringes

(18) wird bei sich auf dem Zylinderteil (21) abstützenden Kolben (2o) das heißt dann, wenn der als Spalt gezeichnete Druckraum (22) zu Null wird, vorgenommen.

Der Patentanwalt

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4%:

Leerseite

Claims

Firma HYDROMATIK GMBH,
Liststraße 3_f 79oo Ulm/Donau

ANSPRÜCHE

Lagerung der Triebwelle einer Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise {Schwenk- oder Schrägtrommel) für Druckflüssigkeiten, bestehend aus je mindestens einem kolbenseitig und antriebsseitig angeordneten, axial belastbaren Lager mit feststehenden, in einem Lagergehäuse angeordneten Außenringen und gleicher zur Kolbenseite liegender Lastaufnahmerichtung, bei denen zumindest der Außenring eines der Lager am Lagergehäuse axial abgestützt ist und zumindest einer der Innenringe der Laqar kolbansaitig an der Triebwelle abgestützt ist, und wobei zum Ausgleich der v/irksamen Axialkomponente der Kolbenkräfte zwischen den Lagern zumindest eine mit Druckflüssigkeit von der Druckseite der Maschine beaufschlagte Druckzylindereinheit mit einem Gegendruckkolben vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckzylindereinheit (19) zv/ischen den Innenringen (15, 17) der Laaer (12, 13) angeordnet ist, wobei der Gegendruckkolben (2o) an einem der Innenringe und ein Zylinder-

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teil (21) der Druckzylindereinheit (19) an dem anderen Innenring anliegt und daß die Versorgung des Druckraumes (22) der Druckzylindereinheit mit Druckflüssigkeit durch einen Kanal (23) innerhalb der Triebwelle (1) erfolgt.
2. Lagerung nach Anspruch 1 bei einer Axialkolbenmaschine mit einer durch einen druckbeaufschlagten oder drucklosen Hittelzapfen (25) gelagerten Trommel (5), dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (23) zur Druckflüssigkeitsversorgung in der Triebwelle (1) mit einem Kanal (27) im Mittelzapfen (25) verbunden ist, der seinerseits über den Steuerspiegel der Maschine mit der Druckseite der Maschine verbunden ist.
3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenringe (14, 16) der Lager (12, 13) über einen Distanzring (18) aneinander abgestützt sind und nur der Außenring (14) des antriebsseitigen Lagers (12) am Lagergehäuse (11) axial abgestützt ist.
4. Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das antriebsseitige Lager (12) ein Lager mit demontierbarem Außenring (14) ist.
5. Lagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegendruckkolben (2o) der Druckzylindereinheit (19) von einem Ringkolben mit unterschiedlichen Innendurchmessern gebildet ist, der auf der Triebwelle (1) dichtend gelagert ist und in dem Bereich

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größeren Innendurchmessers einen Zylinderring (21) aufnimmt, der dichtend gegenüber dem Gegendruckkolben und der Triebwelle gelagert ist, und daß der zwischen dein Gegendruckkolben (2o) und dem Zylinderring (21) gebildete Druckraum (22) der Druckzylindereinheit durch mindestens einen Querkanal (24) unmittelbar mit dem zentralen Kanal (23) für die Druckflüssigkeit in der Triebwelle (1) in Verbindung steht.

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