DE3633084C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
- F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
- F04B1/2014—Details or component parts
- F04B1/2078—Swash plates
- F04B1/2085—Bearings for swash plates or driving axles
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Hydraulic Motors (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft hydrostatische Axialkolbenmaschinen mit
durchgehender Triebwelle und drehfest auf dieser angeordnetem
Zylinderkörper, dessen achsparallel angeordnete Arbeitskolben
über Gleitschuhe an einer drehgesicherten, in Bezug auf einen zur Drehachse senkrechten Schnitt, kreisförmigen Schiefscheibe mit konstantem Neigungswinkel
anliegen und durch Federmittel kraftschlüssig angedrückt
werden, wobei die Triebwelle im Bereich der Schiefscheibe
im Gehäuse wälzgelagert ist.
Bekannt sind hydrostatische Axialkolbenmaschinen (DD-PS 79 419;
DD-PS 1 11 715 und DD-PS 1 40 375) mit umlaufendem Zylinderkörper
und gleitschuhgestützten Arbeitskolben. Genannte Gleitschuhe
laufen hierbei auf einer Schiefscheibe mit konstantem Neigungswinkel,
welche im Gehäuse bzw. im Gehäuseflansch fest angeordnet
ist. Die Schiefscheibe ist außerdem gegen Verdrehung gesichert
und kann eine koaxiale Durchgangsöffnung für einen Nebenantrieb
(z. B. für Steuerölpumpen) aufweisen.
Die Triebwellen dieser Axialkolbenmaschinen werden steuerkopfseitig
eingeführt und gelagert.
In umgekehrter Weise sind auch hydrostatische Axialkolbenmaschinen
bekannt (DE-OS 14 53 647; DE-AS 21 63 442; DE-AS 22 28 884), deren
Triebwelle auf der Seite der Schiefscheibe eingeführt und wälzgelagert
ist. Neben der schiefscheibenseitigen Wälzlagerung dieser
Triebwelle ist sie im Bereich des Steuerspiegels/Steuerkopfes
wälz- oder gleitgelagert.
Bei den erstgenannten Axialkolbenmaschinen mit nicht durchgehender
Antriebswelle ist eine gesonderte Rotorlagerung erforderlich,
welche eine schwere Bauweise mit sich bringt. Die
Axialkolbenmaschinen mit durchgehender Triebwelle besitzen
schiefscheibenseitig angeordnete Kegelrollen- oder Schrägrollenlager,
wodurch eine Längenabstimmung für den Lagereinbauraum
notwendig wird. Hierbei fällt erhöhter Einstell- oder Abstimmaufwand
an.
Weiterhin sind hydrostatische Axialkolbenmaschinen mit konstantem
Hubvolumen bekannt (DD-PS 71 938; DD-PS 76 891;
DE-AS 24 01 499; DE-AS 25 52 256), deren im Querschnitt kreisförmige
Schiefscheibe sich stirnseitig am Gehäuse abstützt. Die
mit dem umlaufenden Zylinderkörper drehfest verbundene Triebwelle
durchdringt die Schiefscheibe und ist in einem Wälzlager angeordnet,
wobei die Schiefscheibe fest und verdrehgesichert im Gehäuse
gelagert wird. Das Wälzlager ist hierbei in einer Ausnehmung
zwischen Gehäuse und Schiefscheibe angeordnet und kommt am Gehäuse
selbst zur Anlage.
Axial nicht formschlüssig sowie nicht kraftschlüssig angeordnete
Festlager der Triebwelle ergeben hierbei Funktionsunsicherheiten
durch Axialkräfte, welche von außen an der Triebwelle angreifen.
In einer speziellen Ausführung derartiger Axialkolbenmaschinen
wird eine wälzgelagerte Triebwelle zur Betätigung des Zylinderkörpers
gezeigt (DD-PS 40 918), welcher schiefscheibenseitig
mittels eines separaten Wälzlagers geführt und dieses in einer
zylindrischen Ausnehmung des Gehäuses gemeinsam mit dem Triebwellenlager
fest angeordnet ist. Ebenfalls fest am Gehäuse ist
die im Durchmesser größere Schiefscheibe angeordnet, welche
stirnseitig an der Innenwand des Gehäuses anliegt und mit einem
zylindrischen Bund in die Ausnehmung des Gehäuses eingreift.
Eine derartige Ausführung bietet keine Möglichkeit der axialen
Selbsteinstellung von Schiefscheibe sowie Wälzlager einer
Axialkolbenmaschine, wodurch eine technologisch aufwendige
Längenabstimmung zu beachten ist.
Schließlich gibt es hydrostatische Axialkolbenmaschinen (DD-PS
49 166; DD-PS 1 01 202; DE-AS 21 54 560) mit Schiefscheibe für
konstantes Hubvolumen der Arbeitskolben, welche als flanschartiges
Bauteil am Gehäuse angeordnet ist. Das Wälzlager für
die Triebwelle ist dabei in diesem Bauteil oder einem dahinterliegenden
Gehäuseflansch gelagert.
Auch bei diesen Axialkolbenmaschinen ergeben sich Funktionsunsicherheiten
durch von außen an der Triebwelle angreifende Axialkräfte,
da die Festlager axial nicht formschlüssig sowie nicht
kraftschlüssig angeordnet sind.
Abschließend werden Axialkolbenmaschinen vorgestellt
(US-PS 32 85 193), deren den Zylinderkörper tragende Triebwelle
im Gehäuse wälzgelagert ist. Hierbei wird das schiefscheibenseitige
Wälzlager fest im Deckel der Axialkolbenmaschine
angeordnet, während die Schiefscheibe stirnseitig
fest an diesem Deckel anliegt und das Wälzlager axial fixiert.
Die Schiefscheibe ist im zylindrischen Gehäuse geführt und
mittels Stift drehgesichert, während das im Durchmesser
kleinere Wälzlager in der zylindrischen Ausnehmung des genannten
Deckels ohne axiales Spiel vollständig aufgenommen
wird. Eine derartige konstruktive Ausführung ermöglicht weder
die axiale Selbsteinstellung von Schiefscheibe und Wälzlager,
noch kann sie auf eine eng tolerierte Längenabstimmung dieser
Bauteile verzichten.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer hydrostatischen
Axialkolbenmaschine mit konstantem Hubvolumen, welche bei massearmer
Ausführung und einfachem Aufbau eine rationelle Fertigung
unter Großserienbedingungen ermöglicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer hydrostatischen
Axialkolbenmaschine mit konstantem Hubvolumen eine
axial selbsteinstellende Ausführung der Schiefscheibe und des
die Triebwelle tragenden/führenden Wälzlagers zu gewährleisten,
wobei eine sichere und rationelle axiale Befestigung und Fixierung
dieses Wälzlagers im Gehäuse ohne Längenabstimmung möglich
sein muß.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.
Hierbei weisen der im Zylinderabschnitt
des Gehäuses geführte Teil der Schiefscheibe sowie der Außenring
des Wälzlagers gleiche Durchmesser auf.
Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung von Schiefscheibe
und Wälzlager in genanntem Zylinderabschnitt des Gehäuses
wird zu der an sich bekannten grob formschlüssigen Anordnung
des Festlagers zusätzlich mit Hilfe der inneren Axialkräfte der
hydrostatischen Axialkolbenmaschine ein kraftschlüssiges Einspannen
des als Wälzlager ausgebildeten Festlagers erreicht.
Damit wird insbesondere den betriebsdruckabhängigen äußeren
Axialkräften auf die Triebwelle, beispielsweise bei Kraftübertragung
mittels Kardanwelle entgegengewirkt und eine Axialverschiebung
der Triebwelle, welche bei Drehmomentübertragung
ebenfalls Axialkräfte auf den Zylinderkörper und damit Anpressungsveränderungen
am hydrostatischen Axiallager des Zylinderkörpers
zur Folge hat, vermieden. Zudem ergibt sich eine einfache
Montage, die keinen Abstimmungsaufwand erfordert, d. h.
keine Längenabstimmung für den Lagereinbauraum notwenig wird.
Da die Triebwelle im Festlager axial fixiert ist und dieses
Festlager über die axial verschiebbare Schiefscheibe von den
Arbeitskolben in seine Endlage gedrückt und somit kraftschlüssig
eingespannt wird, erfolgt keine unerwünschte Axialbelastung
des Zylinderkörpers über die drehmomentübertragende Verzahnung
der Triebwelle.
Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert, wobei die Zeichnung den Längsschnitt einer
hydrostatischen Axialkolbenmaschine darstellt.
Die gezeigte, als Pumpe oder Motor einsetzbare hydrostatische
Axialkolbenmaschine besitzt ein zylindrisches Gehäuse 1, welches
einerseits mit einem Steuerkopf 2 und andererseits mit einem
Flansch 3 abgeschlossen ist. Eine durchgehende zentrale Triebwelle 4
ist sowohl im Steuerkopf 2 als auch im Gehäuse 1 gelagert,
wobei ein Wellenstumpf 5 den Flansch 3 durchdringt und
mit einer Verzahnung 6 zur Drehmomentübertragung versehen ist.
Auf dieser Triebwelle 4 ist ein Zylinderkörper 7 drehfest und
selbsteinstellend angeordnet, welcher in bekannter nicht dargestellter
Weise kraftschlüssig am Steuerkopf 2 zur Anlage gebracht
wird, um die Steuerung (Zu- und Abführung) des hydraulischen
Mediums zu gewährleisten. Im Zylinderkörper 7 sind achsparallele
Arbeitskolben 8 angeordnet und über Gleitschuhe 9 an
einer Schiefscheibe 10 abgestützt. Die im Querschnitt kreisförmige
Schiefscheibe 10, welche ein konstantes Hubvolumen der
Axialkolbenmaschine gewährleistet, ist in einem Zylinderabschnitt
11 des Gehäuses 1 axialbeweglich geführt und gegen Verdrehung gesichert.
Zum Zwecke dieser Sicherung greift ein im Gehäuse 1 angeordneter
Gewindebolzen 12 in eine Längsnut 13 der
Schiefscheibe 10. Die Schiefscheibe 10 liegt mit einer Stirnseite
14 an einem Außenring 15 eines Wälzlagers 16 für die
Triebwelle 4 an, welches sich am Flansch 3 des Gehäuses 1 abstützt.
Die sich am Außenring 15 des Wälzlagers 16 abstützende
Stirnseite 14 der Schiefscheibe 10 ist als Ringfläche ausgebildet,
welche durch eine zentrale Aussparung 17 entsteht.
Vorteilhafterweise besitzt der im Zylinderabschnitt 11 geführte
Teil der Schiefscheibe 10 sowie der Außenring 15 des Wälzlagers
16 gleichen Durchmesser, wodurch eine technologisch günstige
Fertigung möglich ist. Wahlweise kann aber auch der Durchmesser
des Außenringes 15 größer ausgführt werden als der Durchmesser
der Schiefscheibe 10, um eine axiale Grobsicherung des Wälzlagers
16 zu erreichen. Die daraus resultierende abgesetzte Ausführung
des Zylinderabschnittes 11 ist dann allerdings technologisch
aufwendiger realisierbar. Eine kraftschlüssige Einspannung/
Halterung von Wälzlager 16 und Schiefscheibe 10 gegen
den Flansch 3 erfolgt über die Arbeitskolben 8 in der Arbeitsphase
der Axialkolbenmaschine sowie über Federandrückung einer
zentralen Kugel 18 auf eine Halteplatte 19 der Gleitschuhe 9 in
der Ruhephase/Anlaufphase der Axialkolbenmaschine. Die genannte
Andrückung der Kugel 18 erfolgt durch Federmittel 20. Über ein
Sicherungsmittel 21, welches in einer Ringnut des Gehäuses 1
angeordnet und als Sprengring ausgebildet ist, wird bei gleichem
Durchmesser des Zylinderabschnittes 11 der Außenring 15 und damit
das Wälzlager 16 im Montageprozeß durch groben Formschluß gehalten,
wobei Axialspiele im Rahmen der Toleranzen zulässig sind.
Zusätzlich erfolgt das beschriebene kraftschlüssige Einspannen
von Wälzlager 16 und Schiefscheibe 10 mittels der in der Axialkolbenmaschine
wirkenden axialen Kräfte durch Federmittel 20 sowie
hydrostatischen Druck. Die Wirkungsweise der Axialkolbenmaschine
ist bekannt, auf deren Beschreibung kann daher verzichtet
werden.
Claims (2)
1. Hydrostatische Axialkolbenmaschine mit durchgehender Triebwelle
und drehfest auf dieser angeordneten Zylinderkörper,
dessen achsparallel angeordnete Arbeitskolben sich über Gleitschuhe
an einer drehgesicherten, in bezug auf einen zur Drehachse senkrechten
Schnitt, kreisförmigen Schiefscheibe
mit konstantem Neigungswinkel abstützen und durch Federmittel
kraftschlüssig angedrückt werden, wobei die Triebwelle im
Bereich der Schiefscheibe über ein Wälzlager im Gehäuse angeordnet
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schiefscheibe
(10) und das Wälzlager (16) der Triebwelle (4) in einem Zylinderabschnitt
(11) des Gehäuses (1) axialbeweglich hintereinander
angeordnet sind, wobei die Schiefscheibe (10) sich
mit einer als Ringfläche ausgebildeten Stirnseite (14) an
einem Außenring (15) dieses Wälzlagers (16) kraftschlüssig
abstützt.
2. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der im Zylinderabschnitt (11) geführte
Teil der Schiefscheibe (10) sowie der Außenring (15) des
Wälzlagers (16) gleichen Durchmesser aufweisen.
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