DE3541081C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Axialkolbenmaschinen dienen ganz allgemein zur Umwandlung von Druckenergie in Rotationsenergie oder umgekehrt, können also wahlweise als Pumpe oder als Hydromotor eingesetzt werden.

Das Prinzip von Axialkolbenmaschinen besteht darin, daß sich Kolben in Zylindern axial hin- und herbewegen können, und die Größe des durch den Kolben im Zylinder begrenzten Raumes dadurch verändert werden kann. Beim Einsatz als Pumpe erfolgt durch die Volumenänderung dieses Raumes eine Förderung des Druckmediums, beim Einsatz als Motor wird durch das in diesem Raum eingegebene Druckmedium die Kolbenbewegung verursacht. Die Zylinder mit den darin axial verschiebbaren Kolben befinden sich kreisförmig angeordnet und parallel nebeneinander in einer drehbar gelagerten Kolbentrommel. Von den Kolben ragt jeweils ein Ende in den Zylinderraum hinein, während das andere Ende meist kugelförmig ausgebildet ist und in einer entsprechend ausgebildeten, pfannenförmigen Lagerung liegt. Diese pfannenförmigen Lagerungen sind ebenfalls wieder annähernd ringförmig auf einer ebenen Scheibe angeordnet. Allerdings steht diese Scheibe nicht genau senkrecht zur Drehachse der Kolbentrommel, sondern ist gegenüber dieser geneigt, so daß von einer Schrägscheibe gesprochen wird. Dadurch wird bei jeder Umdrehung der Kolbentrommel der Kolben eine halbe Umdrehung lang in den Zylinder hineingeschoben, und die nächste halbe Umdrehung wieder herausgezogen, und zwar um so mehr, je schräger die Schrägscheibe gegenüber der Drehachse der Kolbentrommel eingestellt ist. Zur Einstellung und Lagerung dieser Schrägscheibe sind mehrere Lösungen bekannt. Beispielsweise sind aus der DE-OS 32 38 362 und aus der DE-OS 34 02 634 Lösungen bekannt, bei denen sich die Schrägscheibe auf einer Wiege dreht, die eine halbzylindrische Gestalt aufweist und mit ihrer gebogenen Außenfläche in einem Lagerkörper liegt, der eine entsprechende halbzylindrische Aussparung aufweist.

Um die zwischen Kolben und Zylinder wirkenden hydraulischen Kräfte aufzunehmen, müssen die bereits beschriebenen Teile gegeneinander abgestützt werden, was üblicherweise durch ein die ganze Axialkolbenmaschine enthaltendes Gehäuse geschieht, das im allgemeinen aus dem eigentlichen, topfförmigen, einstückigen Gehäuse sowie einem mit diesem Gehäuse verschraubten Deckel besteht, wie etwa in der DE-OS 32 38 361 gezeigt.

Beim Betrieb der Axialkolbenmaschine wurden diese Schrauben auf Zug beansprucht und die dadurch auf die Gehäusewandung übertragenen Spannungen waren entsprechend der Anordnung der Schrauben ungleichmäßig, da im Bereich der Gewinde selbstverständlich die höchsten Spannungen auftraten.

Eine solche Anordnung ist hinsichtlich der Geräuschentwicklung des Gehäuses und damit der Axialkolbenmaschine äußerst ungünstig, da die kraftführenden Teile durch die hydraulisch erzeugten, pulsierenden Kräfte zu Schwingun­ gen angeregt werden, also unerwünschte Geräusche entwickeln.

Darüber hinaus ist auch nicht unbedingt gewährleistet, daß die Krafteinleitung in die Verschraubung momentenfrei geschieht, so daß also noch zusätzlich Biegespannungen und dadurch weitere Geräusche auftreten können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Geräuschentwicklung von Axialkolbenmaschinen, insbesondere des Gehäuses, zu reduzieren.

Ausgehend von einer aus der DE-OS 32 38 362 bekannten Axialkolbenmaschine wird diese Aufgabe durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Dabei muß natürlich die Dichtigkeit des Gehäuses auf­ rechterhalten werden. Bei einer Verschraubung zwischen Deckel und Gehäuseboden ist dies dadurch gewährleistet, daß entweder, bei Verwendung eines Zugankers ohne Absätze und ohne Verwendung einer Distanzhülse, die Gehäusewand auf Druck beansprucht wird, und damit fest am Deckel anliegt oder, bei Verwendung eines abgesetzten Zugankers bzw. einer Distanzhülse, durch die Verwendung einer elastischen Dichtung zwischen Gehäusewandung und Deckel. Die Gehäuse­ wandung ist in diesem Fall, abgesehen von dem Anpreß­ druck der Dichtung, frei von den in der Axialkolbenmaschine hydraulisch erzeugten Kräften, d.h. die Gehäusewandung wird nicht mehr zum Schwingen angeregt und gibt damit keine Geräusche mehr ab. Auch eine ausschließlich auf Druck beanspruchte Gehäusewandung bietet gegenüber der auf Zug beanspruchten Gehäusewandung des Standes der Technik hinsichtlich der Geräuschentwicklung einen großen Vorteil: Bildet man nämlich den auf die Gehäusewandung drückenden Deckel sehr dick und stabil aus, so ist dadurch gewährleistet, daß die Druckeinleitung in die Gehäuse­ wandung nicht nur im Bereich der Zuganker, sondern entlang des ganzen Umfangs des Gehäuses geschieht, und außerdem bei ausreichend großer Vorspannung der Zuganker die Gehäusewand niemals druckfrei wird, was zusammen ebenfalls eine stark verringerte Geräuschentwicklung ergibt. Auch ist bei einer solchen Anordnung die auf die Verschraubung wirkende Biegekraft geringer, da die Verschraubung nicht wie bisher in der Gehäusewand, sondern innerhalb sitzt, d.h. näher am Entstehungsort der hydraulischen Kräfte, so daß ein kürzerer Hebelarm und damit eine verringerte Biege­ spannung die Folge ist, was sich ebenfalls wiederum positiv auf die Geräuschentwicklung auswirkt.

Bei einem eckigen Gehäusequer­ schnitt ist das Anbringen der Zuganker in den Gehäuseecken vorteilhaft, da auf diese Weise keine Vergrößerung des Gehäuses und damit eine erhöhte Möglichkeit der Schall­ abstrahlung notwendig ist.

Beispielhafte Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Axialkolben­ maschine gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Aufsicht auf das Gehäuse mit eingesetztem Zuganker,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch das Gehäuse entlang der Linie A-A bei eingesetztem Zuganker, wobei ein Zuganker ohne Absätze und ohne Distanzhülse verwendet wurde,

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 3, jedoch unter Verwendung einer zusätzlichen Distanzhülse.

In Fig. 1 ist eine Axialkolbenmaschine dargestellt, die sich in einem topfförmigen Gehäuse 2 befindet, das mit einem Deckel 1 verschlossen ist. Die beiden Teile sind über die Zuganker 5 mit Hilfe der Muttern 21 miteinander verschraubt. Die, im Pumpenbetrieb, über die Welle 19 angetriebene Axialkolbenmaschine besteht im wesentlichen aus der koaxial um die Welle 19 drehbar angeordneten Kolben­ trommel 12, die auf der einen Seite auf der Verteilerplatte 14 gleitet und in die auf der anderen Seite die Kolben 13 hineinragen. Das aus der Kolbentrommel 12 herausragende Ende der Kolben 13 ist kugelförmig ausgebildet und in den mit einer entsprechenden Innenkontur versehenen Gleit­ schuhen 16 gelagert. Die Gleitschuhe 16 sind auf der ebenfalls mit der Welle 19 drehenden Schrägscheibe 17 verschiebbar gelagert, um die durch die Schrägstellung der Schrägscheibe 17 zur Welle 19 bedingte ellipsen­ förmige Umlaufbahn um die Welle 19 einhalten zu können. Um das Maß der bei jeder Umdrehung der Welle 19 erfolgenden Längsverschiebung der Kolben 13 in der Kolbentrommel 12 und damit, beim Pumpenbetrieb, das Hubvolumen einstellen zu können, ist die Schrägscheibe 17, gegen die die Gleitschuhe 16 mit Hilfe eines Niederhalters 15 gepreßt werden, auf einer Wiege 18 angeordnet, die mit ihrer halbzylindrischen Außenkontur in einer entsprechenden Ausnehmung des Lagerkörpers 10 verschwenkbar ist. Eine Aufsicht auf einen in das topf­ förmige Gehäuse 2 eingesetzten Lagerkörper 10 mit einge­ setzten Zugankern 5 und der Durchgangsbohrung 20 für die Welle 19 ist in Fig. 2 dargestellt.

Bisher war es üblich, den Deckel 1 über eine Reihe von Schrauben mit dem Ende 8 des Gehäuses 2 zu verbinden. Diese Schrauben wurden durch die innerhalb der Kolben­ trommel 12 wirkenden hydraulischen Kräfte dynamisch auf Zug und Biegung beansprucht, was zusammen mit der relativ dünnen Wandung 4 des Gehäuses 2 eine starke Schwingungserregung und damit Geräuschabstrahlung mit sich brachte.

Um eine Geräuschreduzierung zu erreichen, und zwar ohne, etwa durch dickere Ausbildung der Wandung 4 und der Verschraubung, eine Zunahme des Gewichts oder der Abmessungen der Axialkolbenmaschine in Kauf zu nehmen, wird bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform gemäß der Erfindung der Deckel 1 über lange Zuganker 5 und die dazugehörigen Muttern 21 direkt mit dem Boden 3 des Gehäuses 2 verbunden.

Die Wandung 4 des Gehäuses 2 wird dabei, bei genügend hoher Vorspannung der Zuganker 5 und massiver Ausbildung des Deckels 1, an allen Stellen gleichmäßig auf Druck beansprucht, so daß niemals eine völlige Entlastung eintritt und damit auch nur eine minimale Schallerzeugung auftritt.

Bei einem eckigen Querschnitt des Gehäuses 2, wie im vorliegenden Fall, empfiehlt es sich, den Lagerkörper 10 mit einem runden Querschnitt auszubilden, um die dadurch verbleibenden Freiräume in den Ecken des Gehäuses 2 für die Aufnahme der Zuganker 5 zur Verfügung zu haben. Auf diese Art und Weise wird auch der Abstand zwischen den Zugankern und dem Entstehungsort der hydraulischen Kräfte, den Kammern in der Kolbentrommel 12, möglichst gering gehalten, so daß der zur Verfügung stehende Hebelarm und damit die Biegebelastung für den Deckel und sein Gegenstück minimiert werden. Gemäß einer anderen, in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung, ist es auch möglich, die Wandung 4 des Gehäuses 2 völlig zu entlasten. Zu diesem Zweck befindet sich zwischen dem Deckel 1 und dem Boden 3 des Gehäuses 2 eine koaxial um den Zuganker 5 angeordnete Distanzhülse 7, die dann anstelle der Wandung 4 des Gehäuses 2 die Druckbelastung aufnimmt. Die Wandung 4 des Gehäuses 2 übernimmt damit nur noch, zusammen mit einer zwischen dem Ende 8 der Wan­ dung 4 und dem Deckel 1 angebrachten, elastischen Dich­ tung 9 die Funktion der Abdichtung des Gehäuses zwischen dem Umgebungsschmutz außerhalb und dem Lecköl innerhalb des Gehäuses. Dabei müssen natürlich die Zuganker 5 bzw. die Distanzhülsen 7 so massiv, d.h. biegesteif, ausgebil­ det sein, daß nicht nur kein Abheben, sondern auch keine Verschiebung und damit u.a. keine Geräuschentwicklung des Deckels 1 möglich ist.

Die Dichtung 9 vermeidet, über die Aufrechterhaltung der Dichtigkeit des Gehäuses hinaus, eine metallische Berührung zwischen Deckel 1 und Gehäuse 2 und schließt damit eine weitere Geräuschquelle aus. Um die Elastizität dieser Dichtung nicht übermäßig zu beanspruchen, werden die Zuganker 9 möglichst steif ausgebildet, um die Längenänderung unter dem Einfluß der pulsierenden hydraulischen Kräfte möglichst gering zu halten. Eine Beanspruchung einer solchen Verbindung auf Torsion erfolgt ausschließlich durch die zwischen der Verteilerplatte 14 und der Kolbentrommel 12 auftretende Reibung, die darüber hinaus noch durch druckseitig beaufschlagte Polster gering gehalten wird, nicht jedoch durch das Antriebsmoment der Axialkolbenmaschine.

Claims (4)

1. Unstetig fördernde Axialkolbenmaschine mit einem topfförmigen, einstückigen Gehäuse und darauf aufgesetztem Deckel, welcher mit dem Gehäuse verschraubt ist, bei der die Schrägscheibe auf einer Wiege befestigt ist, die in einem separaten Lagerkörper mit halbzylindrischer Aussparung gelagert ist, wobei die Zylinderachse der halbzylindrischen Aussparung senkrecht zur Drehachse der Axialkolbenmaschine verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Deckel (1) gegen den Boden (3) des topfförmigen Gehäuses (2) mittels Zuganker (5) verschraubt wird,
• - der Deckel (1) überdurchschnittlich dick und stabil ausgebildet ist, und
• - sich die Zuganker (5) im Inneren des Gehäuses (2) und damit nahe am Entstehungsort der hydraulischen Kräfte befinden.

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Verschraubung verwendete Zuganker (5) von einer koaxial angeordneten Distanzhülse (7) umgeben ist, deren Länge den Abstand zwischen dem Deckel (1) und dem Boden (3) des Gehäuses (2) festlegt und durch die Verschraubung auf Druck belastet wird.

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem dem Deckel zugewandten Ende (8) der Wandung (4) und dem Deckel (1) eine elastische Dichtung (9) befindet, die einen Distanzausgleich zwischen dem Deckel (1) und dem Gehäuse (2) zuläßt.

4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei eckigem Querschnitt, senkrecht zur Drehachse der Kolbenmaschine, des Gehäuses (2) die Verschraubung mit dem Deckel (1) jeweils in den Gehäuseecken erfolgt.