DE3614257A1

DE3614257A1 - Hydraulische schiefscheiben-axialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE3614257A1
Application number: DE19863614257
Authority: DE
Inventors: Ingo Valentin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-04-26
Filing date: 1986-04-26
Publication date: 1987-10-29
Also published as: YU75387A

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schiefschei ben-Axialkolbenmaschine mit einer Zylindertrommel und in den Zylindern der Zylindertrommel angeordneten Kolben, deren Kolbenköpfe gegen die Schiefscheibe ab gestützt sind, so daß die Kolbenköpfe neben dem auf die Trommelachse bezogenen nützlichen Drehmoment an der Zylindertrommel auch eine radial wirkende Trommel querkraft mit in der Trommelachse liegendem Kraftan griffspunkt erzeugen, ferner mit einem die Zylinder trommel gegen die Trommelquerkraft am Maschinengehäuse abstützenden Gleitlager mit konischer Ringfläche, des sen Ebene die Trommelachse mit Abstand vom Angriffs punkt der Trommelquerkraft auf der Seite der Zylinder trommel schneidet, wobei die Wirkungsweise der Resul tierenden aller auf der Führungsbahn des Lagers senk recht stehenden Lagerkräfte einen spitzen Winkel mit der Trommelachse einschließt und die Trommelachse im Bereich des Angriffspunktes der Trommelquerkraft schnei det und wobei die Kegelspitze der konischen Ringfläche des Gleitlagers auf der der Schiefscheibe abgewandten Seite der Zylindertrommel liegt, sowie mit einer die Zu- und Abfuhr des Fördermittels zu den Zylindern steuernden Steuerscheibe, deren Steuerfläche die Zy lindertrommel mit ihrer der Schiefscheibe abgewand ten Stirnseite anliegt.

Eine Maschine dieser Art ist aus der DE-OS 34 23 467 bekannt und hat sich in der Praxis bewährt, zumal sie sich durch geringe axiale und radiale Bauabmessungen auszeichnet und einen insgesamt geringen konstruktiven und baulichen Aufwand erfordert. Durch die Trommelquer kraft können jedoch im Rahmen des Lagerspieles Radial verlagerungen der Zylindertrommel auftreten, die ihre Ursache auch in auf die Trommelquerkraft zurückgehen de, auf die Zylindertrommel wirkende Kippmomente haben. Dies kann zu Unparallelitäten der Lagerflächen des die Zylindertrommel stützenden Gleitlagers führen, die sich nachteilig auf die Lagereigenschaften auswirken. So kann es beispielsweise bei einer Verbreiterung der Spalthöhe eines hydrodynamischen Lagers zu einem Ab reißen des Schmierfilms kommen. Im Ergebnis führen Unparallelitäten der Lagerflächen zu einer verminder ten Tragfähigkeit und/oder einem starken Verschleiß des Lagers durch Kantenpressung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axial kolbenmaschine der eingangs genannten Art so aus zubilden, daß Unparallelitäten der Lagerflächen jeden falls bei hohen Belastungen oder Axialkolbenmaschine weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Steuerfläche der Steuerscheibe und die ihr an liegende Stirnseite der Zylindertrommel als Kugelflä che ausgebildet sind, deren Mittelpunkt mit der Konus spitze der konischen Ringfläche des Gleitlagers zu sammenfällt.

Der durch die Erfindung erreichte Fortschritt besteht im wesentlichen darin, daß die Zylindertrommel sich bei einem radialen Ausweichen im Rahmen des Lagerspiels mit ihrer der Schiefscheibe abgewandten Stirnseite in der Ebene der von der Steuerscheibe gebildeten Kugel oberfläche bewegt, also eine Schwenkbewegung um den Kugelmittelpunkt vollführt. Durch das Zusammenfallen des Mittelpunkts dieser Kugelfläche mit der Spitze der Kegelfläche der Lagerschale des Gleitlagers fällt auch die Kegelspitze der konischen Ringfläche an der Zylindertrommel mit dem Kugelmittelpunkt zusammen. Da durch ist gewährleistet, daß trotz des Radialspiels der Zylindertrommel die Lagerflächen parallel zueinan der ausgerichtet bleiben und somit ein Verschleiß des Lagers durch Kantenpressung bzw. eine verminderte Trag kraft nicht auftreten können. Zwar kann sich bei einer Trennung der beiden bei Berührung parallel zueinander verlaufenden Lagerflächen durch den im Rahmen der hydro dynamischen Schmierung erforderlichen Ölfilm eine gewis se Unparallelität ergeben, die sich mit zunehmender Spalthöhe vergrößert. Da große Ölfilmdicken jedoch nur bei kleinen Belastungen auftreten, wirkt sich diese Erscheinung nicht funktionsmindernd aus. Im Ergebnis wird eine um so bessere Formgenauigkeit erreicht, je größer die Belastung der Maschine und demzufolge auch des Lagers ist.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläu tert; die einzige Figur zeigt eine Schiefscheiben- Axialkolbenmaschine nach der Erfindung in einem Axial schnitt.

Im einzelnen besitzt die Axialkolbenmaschine eine mit einer Welle 1 verbundene Zylindertrommel 2 und in den Zylindern 3 angeordnete Kolben 4. Die Kolbenköpfe 5 sind über Gleitschuhe 6 auf der Gleitfläche einer Schiefscheibe 7 abgestützt, die bezüglich ihres Nei gungswinkels verstellbar im Maschinengehäuse 8 gelagert ist. Durch die Neigung der Schiefscheibe 7 erzeugen die bei Druck des Fördermediums entstehenden Kolbenkräfte an jedem Kolben 4 eine zur Gleitebene der Schiefschei be 7 senkrecht stehende Kraft, die mit ihrer axialen Kraftkomponente der Kolbenkraft das Gleichgewicht hält und im übrigen eine Kolbenquerkraft Pks zur Folge hat, die - über alle Kolben 4 summiert - neben dem auf die Trommelachse 9 bezogenen nützlichen Dreh moment an der Zylindertrommel 2 auch eine radial wir kende Trommelquerkraft PkRes mit in der Trommelachse 9 liegendem Kraftangriffspunkt 10 zur Folge hat.

Die Welle 1 ist je nach Anwendung der Maschine eine Antriebswelle im Falle der Verwendung als Pumpe und eine Abtriebswelle im Fall der Verwendung als Motor. Sie ist mittels eines Lagers 11 am Maschinengehäuse 8 gelagert. Darüber hinaus ist die Zylindertrommel 2 am Maschinengehäuse 8 in einem weiteren Lager 12 ab gestützt, das als Gleitlager mit konischer Ringfläche ausgebildet ist. Die Ebene 13 dieses Lagers 12 schnei det die Trommelachse 9 in einem Abstand vom Angriffs punkt 10 der Trommelquerkraft PkRes auf der Seite der Zylindertrommel 2 . Die Wirkungsgerade 14 der auf der Führungsbahn 15 des Lagers 12 senkrecht stehenden resul tierenden Lagerkräfte schließt mit der Trommelachse 9 einen spitzen Winkel 26 ein und schneidet die Trommel achse 9 im Bereich des Angriffspunktes 10 der Trommel querkraft PkRes. Der Winkel 26 ist in der Praxis größer als etwa 60°.

Die Zylindertrommel 2 liegt an ihrer der Schiefscheibe 7 abgewandten Stirnseite der Steuerfläche einer die Zu- und Abfuhr des Fördermittels zu den Zylindern 3 steuernden Steuerscheibe 24 an. Die Zu- und Abfuhr des Fördermittels erfolgt dabei über die Anschlüsse 25. Die Steuerfläche der Steuerscheibe 24 und die ihr anliegende Stirnseite der Zylindertrommel 2 sind im einzelnen als Kugelflächen mit gleichem Radius ausge bildet. Der Mittelpunkt dieser Kugelflächen fällt da bei mit der Konusspitze 18 der konischen Ringfläche des Gleitlagers 12 zusammen, die auf der der Schief scheibe 7 abgewandten Seite der Zylindertrommel 2 liegt.

Die durch die radial wirkende Trommelquerkraft PkRes auftretende Radialverlagerung der Zylindertrommel 2 führt aufgrund der kugelförmig ausgebildeten Steuer fläche der Steuerscheibe 24bzw. der Stirnseite der Zylindertrommel 2 zu einer Schwenkbewegung der Zylin dertrommel 2 um den Kugelmittelpunkt und somit um die Konusspitze 18 der konischen Ringfläche des Gleitla gers 12. Durch diese um die Konussptize 18 erfolgende und im Rahmen des Lagerspiels mögliche radiale Bewe gung der Zylindertrommel 2 ist jedoch sicher gestellt, daß die konischen Ringflächen der Lagerschale am Ma schinengehäuse 8 einerseits und der Zylindertrommel 2 andererseits, die gemeinsam das Gleitlager 12 bilden, in axialer Richtung parallel verlaufen, d. h. die Spalt breite in axialer Richtung im wesentlichen konstant ist. Da somit Unparallelitäten der konischen Lagerflächen zueinander praktisch nicht auftreten können, wird eine verminderte Tragkraft und/oder ein starker Verschleiß des Lagers durch Kantenpressung vermieden, so daß ein zuverlässiger und verschleißfreier Betrieb der Axial kolbenmaschine gewährleistet ist.

Claims

Hydraulische Schiefscheiben-Axialkolbenmaschine mit einer Zylindertrommel (2) und in den Zylindern (3) der Zylindertrommel (2) angeordneten Kolben (4), deren Kolbenköpfe (5) gegen die Schiefscheibe (7) abgestützt sind, so daß die Kolbenköpfe neben dem auf die Trommelachse (9) bezogenen nützlichen Drehmoment an der Zylindertrommel (2) auch eine radial wirkende Trommelquerkraft (PkRes) mit in der Trommelachse (9) liegendem Kraftangriffspunkt (10) erzeugen, ferner mit einem die Zylindertrommel (2) gegen die Trommelquerkraft (PkRes) am Maschi nengehäuse (8) abstützenden Gleitlager (12) mit ko nischer Ringfläche, dessen Ebene (13) die Trommel achse (9) mit Abstand vom Angriffspunkt (10) der Trommelquerkraft (PkRes) auf der Seite der Zylin dertrommel (2) schneidet, wobei die Wirkungsgerade (14) der Resultierenden aller auf der Führungsbahn (15) des Gleitlagers (12) senkrecht stehenden La gerkräfte einen spitzen Winkel (26) mit der Trommel achse (9) einschließt und die Trommelachse (9) im Bereich des Angriffspunktes (10) der Trommelquerkraft (PkRes) schneidet und wobei die Kegelspitze der koni schen Ringfläche des Gleitlagers (12) auf der der Schiefscheibe (7) abgewandten Seite der Zylinder trommel (2) liegt, sowie mit einer die Zu- und Ab fuhr des Fördermittels zu den Zylindern (3) steuern den Steuerscheibe (24), deren Steuerfläche die Zylindertrommel (2) mit ihrer der Schiefscheibe (7) abgewandten Stirnseite anliegt, dadurch ge kennzeichnet, daß die Steuerfläche der Steuerscheibe (24) und die ihr anliegende Stirnseite der Zy lindertrommel (2) als Kugelfläche ausgebildet sind, deren Mittelpunkt mit der Konusspitze (18) der ko nischen Ringfläche des Gleitlagers (12) zusammen fällt.