DE3135605A1

DE3135605A1 - Einstellbare schraegscheiben-axialkolbenmaschine mit gleitgelagertem wiegenkoerper

Info

Publication number: DE3135605A1
Application number: DE19813135605
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 8752 Johannesberg Heyl
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1981-09-09
Filing date: 1981-09-09
Publication date: 1983-03-17
Also published as: FR2512503B1; JPH0236792B2; FR2512503A1; JPS5865980A; US4843950A; US4515067A

Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

S A 81/54 A 657 a)

DP-St/As 22.7.I98I

Einstellbare Schrägscheiben-Axialkolbenmaschine mit gleitgelagertem Wiegenkörper

Die Erfindung betrifft eine einstellbare, wahlweise als Motor oder vorzugsweise als Pumpe arbeitende Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse und mit einer aus mindestens einem mit der Hochdruckleitung in Verbindung stehenden Stellzylinder und mit einem darin verschiebbaren Stellkolben bestehenden Stelleinrichtung und mit einer umlaufenden Zylindertrommel mit Zylinderbohrungen, in denen Arbeitskolben verschiebbar sind, die gegen eine Schrägscheibe abgestützt sind, die an einem Wiegenkörper gebildet ist, der mit der Stelleinrichtung in Wirkverbindung steht und der eine halbzylindrische Stützfläche aufweist, die gegen eine hohlzylindrische, im Gehäuse angeordnete Lagerfläche abgestützt ist, wobei in einer dieser Flächen eine mit der Hochdruckleitung in Verbindung stehende Drucktaschenausnehmung, in der ein Druckpolster durch Druck« aufbau gebildet werden kann, angeordnet ist, die durch im Wiegenkörper angeordnete Kanäle mit Druckmittel aus der Hochdruckleitung beaufschlagbär ist.

Form. S729 7.71

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Es ist bekannt, die Drucktaschenausnehmung in der gehäusefesten Lagerschale anzuordnen und von der am anderen Ende des Gehäuses angeordneten Hochdruckleitung her über Kanäle im Gehäuse oder außenliegende Rohrleitungen mit Druckmittel zu beaufschlagen. Diese Anordnung ist sehr aufwendig und erfordert bei im Gehäuse angeordneten Kanälen ein gegen den Hochdruck festes Gehäuse und bei außenliegenden Rohrleitungen viele Montagearbeiten, teure Rohrverbindungen, die leicht undicht werden und die Rohrverbindungen erfordern zusätzlich Bauraum, behindern die Zugänglichkeit in der unmittelbaren Umgebung der Axialkolbenmaschine und bilden unzugängliche Nischen, in denen sich Schmutz festsetzen kann. Dem gegenüber ist die Zuführung des Druckmittels über die Arbeitskolben und deren Gleitschuhe konstruktiv einfach, hat aber den Nachteil, daß in den Druckpolsteraufbau unter dem Gleitschuh eingegriffen wird, so daß sich bei Überschleifen der Mündung des Kanals im Wiegenkörper der Druckaufbau im Druckpolster verändert. Wenn andererseits die Mündung

*" des Kanals im Wiegenkörper nicht von einem Gleitschuh abgedeckt ist, wird das Druckpolster in der Drucktasche-. ausnehmung entlastet, so daß das Druckpolster in diesem Zustand seine Aufgabe nicht erfüllen kann. Außerdem fließt auf diese Weise periodisch Druckmittel in die

Drucktasche und aus dieser ab, so daß dadurch ein Verluststrom entsteht. Außerdem besteht die Gefahr, daß in der Drucktascheausnehmung befindlicher Schmutz,beispielsweise Lagerabrieb, Montageschmutz und dergleichen, durch den Kanal im Wiegenkörper unter die Gleitschuhe gelangen kann und dort erhöhten Verschleiß verursachen kann. Außerdem kann ein Nachsaugen aus der Drucktascheausnehmung und damit Kavitation auftreten (DE-OS 22 54.809, DE-OS 21 47 045 und US-PS 3 8}0 593)·

Form. 5729 7.78

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache Lösung für die Zuführung des Druckmittels zu der Drucktascheausnehmung zu schaffen ,bei der gesichert ist, daß die Drucktascheausnehmung stetig mit Hochdruckflüssigkeit beaufschlagt ist und der für die Druckmittelzuführung erforderliche Bauaufwand gering ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß dieser Erfindung vorgesehen, daß die Verbindung zwischen Hochdruckleitung und den mit der Drucktascheausnehmung in Verbindung stehenden Kanälen im Wiegekörper durch den Stellzylinder und Stellkolben vorgesehen ist, so daß das im Stellzylinder anstehende Druckmittel durch den Stellkolben bzw.

durch die in diesem zum Zwecke des Hersteilens der Ver-15

bindung vorgesehenen Bohrungen und Kanäle und durch die Kanäle im Wiegenkörper zu der Drucktascheausnehmung gelangen kann. Daß auf diese Weise aus dem Stellzylinder im Betrieb geringe Mengen Druckmittel abfließen, stört

nicht, da durch die Steuer- bzw. Regeleinrichtung so-20

fort nachgesteuert wird und ein solches Durchströmen unter Umständen sogar wünschenswert ist. Zweckmäßig wird die Erfindung angewendet bei einer Schrägscheibenpumpe, bei der der Stellkolbon In einem Differentialzylinder

verschiebbar 1st oder anstelle eines Differentialzy-25

linders mit Stellkolben zwei Zylinder mit je einem Stellkolben auf unterschiedlichen Seiten der Schwenkachse des Wiegenkörpers angreifen, wobei die beiden Zylinder und entsprechend die beiden Stellkolben unterschiedliche

Durchmesser haben, so daß aber durch die beiden Kolben 30

Kräfte erzeugt werden, die stetig den Wiegenkörper in die Lagerfläche drücken, wobei durch Zuführen oder Ablassen von Druckmittel aus dem Stellzylinder größeren Durchmessers die Lage bestimmt wird.

Form. S739 7.7t

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1st die Axialkolbenmaschine eine Schrägscheibenpumpe, die nur in einer Richtung fördert, bei der also stets der gleiche Kanal Förderkanal ist und die für eine Drehrichtung vorgesehen ist, sind immer die jeweils auf einer bestimmten Seite der Zylindertrommel befindlichen Kolben die mit Hochdruck beaufschlagten und wird folglich immer eine Seite des Wiegenkörpers,gegen die sich diese mit Hochdruck beaufschlagten Kolben abstützen, mit einer großen Kraft in die Lagerfläche gedrückt, während die andere Seite nur mit geringer Kraft belastet ist. In einem solchen Fall kann es zweckmäßig sein, die Drucktascheausnehmung nur auf der Seite vorzusehen, auf der sich die von Hochdruck beaufschlagten Kolben gegen die Schrägscheibe abstützen.
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In den Unteransprüchen 2 bis 4 sind zweckmäßige Ausgestaltungsformen angegeben.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes jeweils im Schnitt dargestellt.

Figur 1 zeigt eine Ansicht aus Richtung der Schwenkachse des Wiegenkörpers einer Schrägscheibenpumpe.

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Figur 2 zeigt eine um 90 hierzu verdrehte Ansicht.

Figur J5 zeigt eine andere Ausgestaltung der Stelleinrichtung.

Das Gehäuse 1 ist durch den Gehäuseboden 2, in dem gleichzeitig die Kanäle zur Zu- und Abführung der Flüssigkeit zur Zylindertrommel J5 angeordnet sind, abgeschlossen. Im Gehäuse 1 1st eine hohlzylindrische Lagerfläche 4 gebildet, in der mit einer zylindrischen Fläche 5 der Wiegen» körper 6 abgestützt.ist, wobei in diesem in der zylindrischen

Form. »729 7.76

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Fläche 5 eine Drucktascheausnehmung 7 gebildet ist. Auf der in der Zeichnung oberen Seite des Gehäusebodens 2 ist in diesem ein Stellzylinder 8 vorgesehen, in dem ein balliger Stellkolben 9* der zum Zwecke der Abdichtung mit einem Dichtring 10 versehen ist, verschiebbar ist. Der Stellkolben 9 besteht aus einem Werkstück mit der Kolbenstange 11, an der ein Kugelkopf 12 gebildet ist, die in einer Kugelschale IjJ gelagert ist, die mit einem Zapfen in eine entsprechende Bohrung des Wiegenkörpers 6 eingesetzt ist.

In ähnlicher Weise ist in dem in Figur 1 unteren Teil des Gehäusebodens 2 ein Stellzylinder 15 gebildet, in dem ein Stellkolben 16 verschiebbar ist, wobei auch der Stellkolben l6 ebenso wie der Stellkolben 9 sphärisch ist Und mit einem Dichtring 17 versehen ist. Der Stellzylinder 15 weist jedoch einen kleineren Durchmesser auf als der Stellzylinder 8. Beide Stellzylinder 8 und 15 sind durch in der Zeichnung nicht mehr dargestellte Bohrungen und eine Steuereinrichtung mit dem Hochdruckforderkanal 18 verbunden.

Im Stellkolben 16 ist eine Bohrung 19 angeordnet, in der eine Stützfeder 20 geführt ist, die sich einerseits gegen einen Federteller 21 abstützt und andererseits gegen einen Federteller 22, der sich mit einer Kugelkappe 23 am Boden des Stellzylinders 15 abstützt und der zum Zwecke der · Führung der Feder 20 einen Fortsatz 2k aufweist.

Im Federteller 21 ist eine Bohrung 25 vorgesehen., die mit einer Bohrung 26 in dem Kolbenstangenteil 27 in Verbindung steht, wobei das Kolbenstangenteil 27 ebenso aus einem Werkstück mit dem Stellkolben l6 besteht wie die Kolbenstange 11 mit dom Stellkolben 9· Im schlankeren Teil des Kolbenstangenteils 27 setzt sich die Bohrung 26

Form. S729 7.7« ·

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in einer Bohrung 28 fort, die in der Oberfläche des Kugelkopfes 29 mündet, der in einer Kugelschale 30 abgestützt ist, die einen Fortsatz 31 aufweist, der in einer entsprechenden Bohrung im Wiegenkorper 6 gelagert ist. Auch in der Kugelschale 30 und dem Zapfen 31 ist eine Bohrung gebildet, die in jeder Lage des Kolbenstangenteiles 27 mit der Bohrung 28 in Verbindung steht und die andererseits mit einer Bohrung 33 im Wiegenkörper 6 in Verbindung steht, die in der Drucktascheausnehmung 7 mündet.

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α Solange die Axialkolbenmaschine in Betrieb ist, sind die Druckräume 34 im Stellzylinder 8 und 35 im Stellzylinder mit Hochdruck beaufschlagt, wobei das im Druckraum 34 eingeschlossene Volumen durch eine in der Zeichnung nicht mehr dargestellte Steuer- bzw. Regeleinrichtung gesteuert wird. Dadurch werden auf die Stellkolben 9 und 16 Druckkräfte ausgeübt, die den Wiegenkorper 6 gegen die Lagerfläche 4 drücken, wobei durch das im Druckraum 34 eingeschlossene Volumen bestimmt wird, welche Schwenklage der Wiegenkörper 6 einnimmt. Vom Druckraum 35 aus fließt Druckmittel durch die Bohrungen 19, 26, 28, 32, 33 in die Drucktasche 7 und bilden dort ein Druckpolster, welches eine Kraft auf den Wiegenkorper 6 ausübt, die der von den in der Zylindertrommel 3 verschiebbaren Arbeitskolben ausgeübten Kraft und den von den Stellkolben 9 und 16 ausgeübten Kräften entgegenwirkt.

Aus Figur 2 ist zu ersehen, daß die Stellzylinder 8 und und die Drucktascheausnehmung 7 im Wiegenkörper 6 nur auf der Hochdruckseite der Axialkolbenmaschine, auf der die Kolben 36 in der Zylindertrommel 3 mit Hochdruck beaufschlagt werden und auf der der Hochdruckkanal 18 angeordnet ist, angeordnet sind, während auf der Saugseite,auf der der Saugkanal 37 angeordnet ist, im Wiegenkörper 6 eine solche Ausnehmung nicht vorgesehen ist. Während in

Form. 8729 7.76

Figur 1 der Wiegenkörper 6 in einer ausgeschwenkten Stellung dargestellt ist, ist in Figur 2 dör Wiegenkörper 6 in der Nullhubstellung dargestellt.

Weiterhin ist in Figur 2 eine etwas andere Ausgestaltuhgsform dargestellt und zwar insofern, als hier der Kolbenstangenteil 38 des Stellkolbens l6 in einem kolbenseitigen Teil zylindrisch und mit einem Bund 39 versehen ist, gegen den sich die Feder 40 abstützt, die hier anstelle der Feder 20 gemäß Figur 1 tritt. Auch hier ist aber im Stellkolben l6 und im Kolbenstangenteil 38 eine Bohrung 4l vorgesehen, die sich in einer Bohrung 42 im jüngeren Teil des Kolbenstangenteiles 38 fortsetzt und die mit einer Bohrung 43 in der Kugelschale 30 in Verbindung steht, wobei das Bodenteil der Bohrung im Wiegenkörper 6, in die der Zapfen 30 eingesetzt ist, mit einer Querbohrung 44 in Verbindung steht, die durch einen Stopfen 45 abgeschlossen ist, wobei erst diese Querbohrung 44 mit der Bohrung 33 ⁱⁿ Verbindung steht, die wiederum mit der Drucktasche 7 in Verbindung steht. Die Lagerfläche 4 ist an einer GleitmetalT-schale 46 gebildet. Um den Wiegenkörper 6 gegen seitliches Verschieben zu sichern, ist zwischen diesem und dem Gehäuse 1 ein Stützblech 47 vorgesehen. Damit dieses sich bei Verschwenken des Wiegenkörpers 6 nicht verschiebt, ist es mit einer Ausprägung 48 versehen, die in eine Bohrung 49 des Gehäuses 1 hineinragt.

Bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 3 entspricht das Gehäuse 5I im Wesentlichen dem Gehäuse 1 bei den Ausge--. staltungsformen gemäß Figuren 1 und 2 und der Gehäuseboden ("Steuerboden") 52 dem Gehäuseboden 2. In dem

der

Gehäuseboden 2 sind/Stellkolben 59 großen Durchmessers und der Stellkolben 66 kleinen Durchmessers starr befestigt, Auf dem Stellkolben 59 ist der Stellzylinder 58 nur axial, das heißt

Form. »72» 7.7·

nur zu einer reinen translatorischen Linearverschiebung verschiebbar. Der Stellzylinder 58 ist mit einem Kugelkopf versehen, der in eine Kugelschale 6l eines Zwischenteiles 62 hineinragt, das seinerseits mit einem Kugelzapfen 6?

gelenkig in einer Ausnehmung 64 des Wiegenkörpers 6 abgestützt ist. Der Stellkolben 59 ist mit einer Bohrung 65 versehen, durch die der Druckraum 66 mit Druckmittel beaufschlagt werden kann.

In analoger Weise ist der Stellkolben 66 kleineren Durchmessers starr in dem Gehäuseboden 52 gelagert und ist auf diesem ein Stellzylinder 68 nur rein in Längsrichtung verschiebbar gelagert. Der Stellzylinder 68 ist mit einem Kugelkopf 69 versehen, auf dem mittels einer Kugelpfanne 70 das Zwischenteil 71 gelagert ist, das seiner-. seits mit einem Kugelkopf 72 in der Kugelpfanne 73 gelagert ist, die mit einem Zapfen 74 in einer entsprechenden Bohrung des Wiegenkörpers 56 gelagert ist.

Der Befestigungszapfen 75 des Stellkolbens 76 ist in einer Bohrung 76 befestigt. Die Bohrung 77 ist der Hochdruckflüssigkeitskanal. Durch eine Querbohrung 78 ist der Hochdruckflüssigkeitskanal 77 mit einer Ringnut 79 an dem Teil 75 verbunden, wobei von der Ringnut 79 eine Querbohrung 80 ausgeht, die mit einer Längsbohrung 8l verbunden ist, die in der Stirnfläche des Stellkolbens 66 und damit im Druckraum 82 mündet. Im Stellzylinder 68 ist eine Bohrung 85 vorgesehen, die in der Oberfläche des Kugelkopfes 69 mündet und mit einer Bohrung 84 in Verbindung steht, die wiederum in der Oberfläche des Kugelkopfes 72 mündet und dort mit einer Bohrung 85 in Verbindung steht, die in einer Bohrung 86 mündet, die ihrerseits in der Drucktaschenausnehmung 57 mündet. Der Zylinder 68 ist gegen die Feder 87 abgestützt.

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Leerseite

Claims

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LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

A 81/54 A 65.7 a)

DP-St/As 22.7.I98I

Patentansprüche

Einstellbare Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse und mit einer aus mindestens einem mit der Hochdruckleitung in Verbindung stehenden Stellzylinder und einem darin verschiebbaren Stellkolben bestehenden Stelleinrichtung und mit einer umlaufenden Zylindertrommel mit Zylinderbohrungen,in denen Arbeitskolben verschiebbar sind, die gegen eine Schrägscheibe abgestützt sind, die an einem Wiegenkörper gebildet ist, der mit der Stelleinrichtung in Wirkverbindung steht und der eine halbzylindrische Stützfläche aufweist, die gegen eine hohlzylindrische,im Gehäuse angeordnete Lagerfläche abgestützt ist, wobei in einer dieser Flächen eine mit der Hochdruckleitung in Verbindung stehende Drucktascheausnehmung angeordnet ist, die durch im Wiegenkörper angeordnete Kanäle mit Druckmittel aus der Hochdruckleitung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Hochdruckleitung und Drucktascheausnehmung (7) durch Stellzylinder-Druckraum (35, 82) und Stellkolben (l6, 27 bzw. 16, 38 bzw. 0

68) vorgesehen ist.
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Form. 5729 7.78

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2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (16) mit einem sphärischen Teil schwenkbar im Stellzylinder (15) geführt und über ein Kugelgelenk (29, 30) gegen den Wiegenkörper abgestützt ist, wobei im Stellkolben (16, 27 bzw. 16, 38) und im Kugelgelenk (29, 30) miteinander und mit dem Kanal (33) im Wiegenkörper (6) in Verbindung stehende Bohrungen (26, 28 bzw. 38, 42) angeordnet sind.

3· Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben koaxial verschiebbar im Stellzylinder geführt ist und über ein Kugelgelenk gegen ein Zwischenglied abgestützt ist, das seinerseits über ein Kugelgelenk gegen den Wiegenkörper (6) abgestützt ist, wobei im Stellkolben und· im Zwischenglied und in den beiden Kugelgelenken miteinander und mit dem Kanal (33) im Wiegekörper (6) in Verbindung stehende Bohrungen angeordnet sind.

4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stellkolben (66) und Stellzylinder (68) nur axial relativ zu einander verschiebbar angeordnet sind, wobei der Stellkolben (66) starr mit dem Gehäuse (1, 2) verbunden ist und der Stellzylinder.(66) mittels eines Kugelgelenkes (69, 70) mit einem Zwischenglied (71) verbunden ist, das seinerseits mittels eines Kugelgelenkes (72, 73) gegen den Wiegenkörper (56) abgestützt ist, wobei im Stellkolben (66) eine Längsbohrung (8l) und im Stellzylinder (68) eine Längsbohrung (83) vorgesehen ist, welche ntt einer Längsbohrung (84) im Zwischenkörper (71) in Verbindung steht, die ihrerseits mit einer Bohrung (85) in dem Lagerschalenteil (73) des Kugelgelenkes (72, 73) in Verbindung steht, wobei die Bohrung (85) mit einem Kanal (86) im Wiegenkörper (56)

Form. 87» 7.7i * ·

1 in Verbindung steht, der seinerseits mit der Drucktascheausnehmung (57) in Verbindung steht.

5· Als nur in einer Richtung fördernde Axialkolbenpumpe 5 ausgestaltete Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktascheausnehmung (7, 57) im Wiegenkörper (6, 56) und die das Druckmittel zu der DrucktascheausnehmungCS57) führenden Kanäle und Bohrungen nur auf der Seite des Wiegenkörpers (6, 10 56) angeordnet sind, auf der die Jeweils von Hochdruck beaufschlagten Kolben gegen den Wiegenkörper (6, 56) abgestützt sind.

Form. 5729 7.78